(57)【要約】【課題】緩衝作用が可変調節可能であり、応答時間が短く、そして構造が簡単になるように、二輪車用緩衝装置を改良する。【解決手段】本発明は、圧力媒体を含む少なくとも１個のシリンダとピストンを備えている、弾性的に支持された部分と弾性的に支持されていない部分の間に配置された二輪車用緩衝装置に関する。シリンダの少なくとも１つの作動室３８，４１内に、圧力媒体として電気粘性液体および／または磁気粘性液体が設けられ、ピストン３とシリンダ３２，３３の相対運動時に、電気粘性液体および／または磁気粘性液体が、電気粘性液体および／または磁気粘性液体に基づく弁１６を流通し、この場合、センサ１８を介して測定信号が検出され、この測定信号が緩衝を調節するために弁１６内の電界または磁界を制御または調整するために使用される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　圧力媒体を含む少なくとも１個のシリンダとピストンを備えている、弾性的に支持された部分と弾性的に支持されていない部分の間に配置された二輪車用緩衝装置において、シリンダの少なくとも１つの作動室（１０，１１，２５，２６，３８，４１）内に、圧力媒体として電気粘性液体および／または磁気粘性液体が設けられ、ピストン（３）とシリンダ（２，２２，３２，３３）の相対運動時に、電気粘性液体および／または磁気粘性液体が、電気粘性液体および／または磁気粘性液体に基づく弁（１６）を流通し、この場合、センサ（１８）を介して測定信号が検出され、この測定信号が緩衝を調節するために弁（１６）内の電界または磁界を制御または調整するために使用されることを特徴とする緩衝装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、圧力媒体を含む少なくとも１個のシリンダとピストンを備えている、弾性的に支持された部分と弾性的に支持されていない部分の間に配置された二輪車用緩衝装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　ばね緩衝装置を備えた自転車は最近は一般的である。というのは、ばね緩衝装置が安全性（すなわち、制動時、加速時およびカーブ走行時のタイヤと地面の接触を引き続き保たなければならず、車両のコースが引き続き安定していなければならない）だけでなく、快適性（例えば道路の凸凹による衝撃力の緩衝）も高めるからである。
【０００３】
　この公知の二輪車用ばね緩衝装置の場合、油圧ダンバーが使用される。緩衝力はばねで付勢された絞りまたはオリフィスを介して発生し、調節可能である。従って、このばね緩衝装置は調節された一定のパラメータを有するので、圧縮速度にそれぞれダンバー力が一定に割り当てられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　本発明の課題は、緩衝作用が可変調節可能であり、応答時間が短く、そして構造が簡単になるように、二輪車用緩衝装置を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
　この課題は請求項１に記載した特徴によって解決される。緩衝装置において磁気粘性液体および／または電気粘性液体を使用することにより、迅速な応答時間が達成される。というのは、例えば電気粘性作用がミリ秒の範囲内で進行し、可逆であるからである。可動部品なしに緩衝機能を実現することができるので、システムの摩耗が小さい。
【０００６】
液体は一般的に懸濁液である。すなわち、キャリア媒体内に固体粒子が懸濁し、この固体粒子が電界または磁界によって分極可能である。電界または磁界の作用により、電気粘性液体または磁気粘性液体の粘度が広い範囲内できわめて迅速にかつ可逆的に調節可能である。電気粘性液体の場合、電界を発生するために制御電圧が電極構造体に加えられる。
【０００７】
　電極構造体と電気粘性液体の相互作用は、液体変形の種類に依存して、３つの基本的なモードに分けることができる。すなわち、シェアモード（電極が平行な平面内で相対的に摺動する）と、フローモード（電極が固定配置され、液体が電極の間を通って流れる）と、スクイーズモード（電極の相互間隔が変更される）に分けることができる。これらのモードは組合せることもできる。これに関する詳細は、本“新しいアクチュエータの技術的な使用（Technischer Einsatz neuer Aktoren ) ”エキスパート出版、1995年、第2.3.1 章、挿絵3.1 に記載されている。
【０００８】
　電気粘性液体または磁気粘性液体に基づく減衰装置は原理的には既に知られている。このような緩衝装置の構造は例えば文献“新しいアクチュエータの技術的な使用”エキスパート出版、1995年、第55〜58頁によって知られている。この緩衝装置の場合、円筒状のケーシング内で、２つの圧力媒体室がピストンによって分離されている。この場合、例えばピストンが液体流通開口を備え、この流通開口を通って例えば電気粘性液体が流れる。引張りストロークと圧縮ストロークにおける振動減衰装置の減衰力は、流体の流動特性を変更することによって可変に調節可能である。
【０００９】
　電気粘性液体および／または磁気粘性液体に基づく緩衝装置を二輪車のために使用することにより、走行状況に依存して予め選択可能な減衰力の調節を行うことができる。これは引張りストロークと圧縮ストロークの方向において異なるように行うことができる。この場合、全自動、一部自動または手動で調節することができる。
【００１０】
　本発明による緩衝装置により、動的な負荷を迅速にかつ確実に補償することができる。緩衝装置は快適であり、同時に安全である。というのは、特性ダンパーとしてのその形態において、所定の力インターバル内での緩衝の開始を圧縮速度で行うことができるからである。従って、電気粘性液体または磁気粘性液体を使用すると、軽量で省スペース的な構造となる。この構造は低コストで製作可能であり、快適で確実に取り扱い操作可能であり、そして保守整備が簡単である。
【００１１】
　更に、電気粘性液体および／または磁気粘性液体を基礎とした緩衝装置は、異なる構造様式で、例えば自転車フォークのシャフトに統合してあるいは装着された手段、例えば自転車フォーク上のモジュールとして実現可能である。
【００１２】
　緩衝装置は前輪または後輪の範囲において、サスペンション部分とフレーム部分の間、サドルおよび／またはフレーム部分の間、弾性的に支持されていないフレーム部分内あるいは弾性的に支持されたフレーム部分（フレーム、ヘッドパイプ、ハンドル、スイングーム、サドル支持部材）内のすべての中空室内に配置可能である。
【００１３】
　緩衝装置は基本的には、変位（縦方向ダンパー）または角度運動（回転ダンパー）を開始することによって実施可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
　次に、好ましい実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
【００１５】
　図１に縦断面を示した緩衝装置１は、軸方向に摺動可能に支承されたピストン３を有するシリンダケース２を備えている。ピストン３は一方の側がピストンロッド４に連結されている。このピストンロッドは貫通穴５を通ってシールされてシリンダケース２から外に案内され、ばねフォークのフォークブリッジ６の一方の側に連結されている。その代わりに、図１に示したピストンは両ロッド構造として使用することもできる。図示を簡単にするためにばねフォークの一方の側だけが示され、ヘッドパイプに対する連結部がばねフォークに上方に突出するように配置されている。見やすくするために、図には、ばねフォークで使用される、ボルト、ばね、シール、案内リングのような要素は図示していない。シリンダケース２の下端範囲には軸受部８が配置されている。この軸受部には、ホイールハブ９が回転可能に支承されて収容されている。
【００１６】
　ピストン３はシリンダケース２を、容積が変化する２つの作動室１０，１１に分割している。この場合、一方の作動室１０には空気が充填されている。この作動室の上端範囲においてシリンダケース壁に通気穴１２が形成されているので、引張りストローク方向または圧縮ストローク方向（両方向矢印１３）にピストン３が運動する際に、空気は周囲から通気穴１２を経て作動室１０に吸い込まれるかあるいは作動室１０から外に押しのけられる。下側の作動室１１には、圧力媒体として電気粘性液体または磁気粘性液体が充填されている。下側の作動室１１は、シリンダケース２の下端範囲に形成された穴１４と、それに接続する接続管路１５とを介して、ＥＲＦ弁１６と呼ぶ弁１６に接続されている。このＥＲＦ弁は多数の実施形が知られている。ＥＲＦ弁１６はケースに形成された弁隙間を有する。この弁隙間が電気的に制御可能な電極構造体によって画成されるので、弁隙間を通って流れる電気粘性液体は、電極構造体の間に発生する電界を変更することによって、粘性を変更可能である。電極構造体に電圧を印加するとにより、ＥＲＦ流動抵抗ひいては圧力低下を弁１６を介して連続的に制御することができるので、弁は電気的に調節可能な絞りである。
【００１７】
　ＥＲＦ弁１６は図に概略的に示してある。というのは、このような弁の構造が例えば同心的に配置された円筒形電極を備えた弁としてあるいは離隔配置された平行な板状の電極構造体の装置として知られているからである。
【００１８】
　弁１６の後にガスばね１７が接続配置されている。このガスばねは圧力媒体の容積変化を補償する働きをし、緩衝装置を所定の圧力で付勢する。
【００１９】
　ホイールハブ９が垂直方向Ｚにおいて固定されていると考えると、緩衝される質量の運動はフォークブリッジ６を介して開始される。ピストン３を固定したフォークブリッジ６とシリンダケース２のこの相対運動は、方向に応じて、すなわち引張りストローク方向または圧縮ストローク方向１３に応じて、下側作動室１１から電気粘性液体を押しのけるかまたは電気粘性液体を作動室１１に流入させる。
【００２０】
　車輪を介して加えられる衝撃またはサスペンションに設けられたばね系に基づいて発生する他の妨害力は、概略的に示したセンサ１８によって検出される。この場合、運動学的な値および／または運動の値を測定するためのセンサあるいは圧力センサを使用することができる。検出されたセンサ信号は入力値として測定−制御−調整システム１９に送られ、そして電界または磁界を調節するための制御エネルギーによって接続線２０を介してＥＦＲ弁１６を制御する信号に変換される。
【００２１】
　勿論、磁気粘性液体を使用する場合には、電極構造体の代わりに、磁界を発生するためのコイル構造体を設けなければならない。この両者の場合、電界または磁界を発生するためおよび測定−制御−調整システムのために、エネルギーを供給する必要がある。エネルギーの供給は電気的なエネルギーアキュムレータまたはエネルギーコンバータによって保証される。
【００２２】
　図２はばねフォークのシャフト２２に一体化された、緩衝装置２１の他の実施の形態の縦断面図である。この場合、シャフト２２にシリンダ装置が設けられている。このシリンダ装置はピストン３を軸方向に摺動可能に支承するシリンダ穴２３を有する。ピストンは一方の側がピストンロッド４を備え、シャフト２２の貫通穴を通ってシールされてケース２４から外に案内されている。ピストン３はシリンダ穴２３を、容積が変化する２つの作動室２５，２６に分割している。この作動室はケース２４内に設けられた流体接続管路２７を介して互いに接続される。上側の作動室２６と下側の作動室２５には、圧力媒体としての電気粘性液体または磁気粘性液体が充填される。接続管路２７内にはＥＲＦ弁１６が統合されて配置されている。図１に基づいて既に詳しく説明したこのＥＲＦ弁１６は実質的に電極構造体２８からなっている。この電極構造体は絶縁体２９を介して絶縁されてケース壁２４に配置されている。電極構造体２８の間に形成される弁隙間３０内に、概略的に示した接続線を介して、電界を生じることができる。図１に基づいて既に説明した部品と同じ部品には、同一の参照符号が付けられている。この部品はここでは再度説明しない。
【００２３】
　図３は、本発明による緩衝装置３１の他の実施の形態を示している。緩衝装置３１は両側でばねフォークの第１と第２のシャフト３２，３３に統合されて配置されている。スライドパイプと呼ばれる第１の円筒状の２個のスリーブ３４がばねフォークのフォークブリッジ６に固定連結されている。このスリーブはそれぞれ、スタンドパイプと呼ばれる第２の円筒状のスリーブ３５内で案内されている。第２のスリーブ３５の内周面３６と第１のスリーブ３４の外周面３６の間には、環状隙間が形成されている。第２のスリーブ３５はそれぞれその下端範囲の中央において、ピストンロッド４に固定連結されている。このピストンロッドの端側にピストン３が配置されている。ピストン３が軸方向に摺動可能に第１のスリーブ３４内に支承されているので、第１スリーブ３４内の中央に、容積を変化する作動室３８が生じる。第１スリーブ３４はその開放した端範囲に、半径方向外側に延びるリング状の拡張部３９を備えている。第２のスリーブ３５はその長さの上側範囲に、内側に突出するリング状の周方向突起４０を備えている。従って、第１と第２のスリーブ３４，３５の間でそれぞれ、容積を変化するシールされたリング状の作動室４１が生じる。
【００２４】
　第１のシャフト３２内に形成されたシリンダ装置の中央の作動室３８と、第２のシャフト３３内に形成された第２のシリンダ装置のリング状の作動室４１はそれぞれ電気粘性液体が充填され、かつ接続管路４２を介して、その中に統合されたＥＲＦ弁１６に接続されている。
【００２５】
　第１のスリーブ３４が第２のスリーブ３５に対して相対運動を開始すると、運動方向に依存して、電気粘性液体が中央の作動室３８からＥＲＦ弁１６を経てリング状作動室４１に供給されるかあるいはその逆に供給される。両作動室３８，４１が同一面積を有することにより、両ロッド原理が実現される。この構造により、付加的なガスばねを省略することができる。ＥＲＦ弁１６の制御は上記の実施の形態の説明に従って行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】弁とガスばねが外部のモジュール内に配置された緩衝装置の実施の形態の断面図である。
【図２】自転車のばねフォークの軸に一体化されたばね緩衝装置の断面図である。
【図３】ガスばねを備えていない緩衝装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
２，２２，３２，３３　　　　　　シリンダ
３　　　　　　　　　　　　　　　ピストン
１０，１１，２５，２６，３８，４１　　　　作動室
１６　　　弁
１８　　　センサ
【図１】
2004092911.tif 000003
【図２】
2004092911.tif 000004
【図３】
2004092911.tif 000005