-
Die Erfindung betrifft ein Federsystem, insbesondere für Fahrräder.
-
Im Fahrradbereich sind Federsysteme bekannt geworden, bei denen die Federung über eine Lockout-Einstellung im Wesentlichen abgeschaltet werden kann.
-
Es ist mit der
US 2003/0234144 A1 ein Federsystem für Fahrräder bekannt geworden, bei dem die Federkennlinie des Federsystems zusätzlich noch in zwei Stufen einstellbar ist, indem zwei Luftkammern in einem Zylinder angeordnet sind, die über eine im Zylinder angeordnete Trennwand voneinander getrennt sind. In der Trennwand ist ein schaltbares Ventil vorgesehen, um die zweite Luftkammer zuzuschalten oder abzutrennen. Durch Schließen des Ventils und Abtrennung der zweiten Kammer wird die Federkennlinie stark progressiv, da das komprimierbare Volumen verkleinert wird.
-
Aus der
US 2005/0012255 A1 ist ein Federsystem mit zwei Luftkammern bekannt geworden, bei dem die zweite Luftkammer außerhalb des zylindrischen Gehäuses angeordnet ist. Dabei ist die weitere Luftkammer als separater Zylinder ausgeführt, der parallel zu dem ersten Zylinder angeordnet ist.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein weiteres Federsystem zur Verfügung zu stellen, welches eine flexible Gestaltung der Federkennlinie erlaubt.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Federsystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Das erfindungsgemäße Federsystem ist insbesondere für Fahrräder geeignet und weist wenigstens eine Gas-Tragfeder mit einer verstellbaren Progression auf. Wenigstens ein Gehäuseteil ist vorgesehen, in dem der Tragkolben der Gas-Tragfeder bewegbar aufgenommen ist. Die Gas-Tragfeder umfasst ein Federvolumen mit einer ersten Federkammer und wenigstens einer zweiten Federkammer, welche durch eine Trennwand voneinander getrennt sind. Die erste Federkammer ist innerhalb des Gehäuseteils angeordnet. In vorteilhafter Weise erstreckt sich die zweite Federkammer innerhalb des separaten Gehäuseabschnitts, der sich an das Gehäuseteil anschließt.
-
Die Erfindung hat erhebliche Vorteile. Erfindungsgemäß wird ein einfacher und flexibler Aufbau ermöglicht, obwohl die Progression der Gas-Tragfeder verstellbar ist und obwohl das Federvolumen wenigstens zwei Federkammern umfasst. Die Anordnung der zweiten Federkammer außerhalb des Gehäuseteils, in dem der Tragkolben angeordnet ist, erlaubt eine z. B. im Durchmesser flexible Dimensionierung der zweiten Federkammer, die so unabhängig von dem Federvolumen der ersten Federkammer erfolgen kann.
-
Die Länge solcher Federsysteme für Fahrräder ist im allgemeinen vorgegeben, da die Maße standardisiert sind. Deshalb kann nicht einfach die Länge des Federsystems insgesamt vergrößert werden, um durch ein möglichst großes Volumen der zweiten Federkammer (zweites Volumen) einen möglichst großen Unterschied in der Progression beider Federkennlinien zu erzeugen. Im Stand der Technik nach der
US 2003/0234144 A1 ist die Größe des zweiten Volumens durch technisch bedingte Beibehaltung des Außendurchmessers des Volumens der ersten Federkammer (erstes Volumen) deutlich eingeschränkt.
-
Im Unterschied dazu, kann bei der vorliegenden Erfindung das Volumen der zweiten Federkammer unabhängig von dem Volumen der ersten Federkammer variiert werden, da – abgesehen von der Länge – die äußeren Abmessungen der zweiten Federkammer unabhängig von den äußeren Abmessungen der ersten Federkammer gewählt werden können. Das liegt daran, dass die zweite Federkammer außerhalb des Gehäuseteils angeordnet ist, in dem der Tragkolben angeordnet ist. Gleichzeitig ist der konstruktive Aufbau gering, da die zweite Federkammer sich innerhalb des separaten Gehäuseabschnitts erstreckt, der sich an das Gehäuseteil anschließt.
-
Vorzugsweise ist in dem Gehäuseteil die Lauffläche des Tragkolbens vorgesehen und insbesondere darin gebildet.
-
Die Gas-Tragfeder ist insgesamt als Positivfeder ausgebildet. Zusätzlich zu der Gas-Tragfeder mit den wenigstens zwei Federkammern kann auch noch wenigstens eine Negativfeder in das Federsystem integriert sein, die z. B. als Gasfeder oder als Elastomerfeder ausgebildet ist und eine gewisse Vorspannung bewirkt, um die Federkennlinie insgesamt anzupassen.
-
Es können auch mehr als zwei Federkammern vorgesehen sein. Z. B. können auch drei oder vier oder fünf Federkammern vorgesehen sein.
-
In allen Ausgestaltungen umfasst das Federsystem insbesondere einen ersten Lasteinleitungsabschnitt und einen zweiten Lasteinleitungsabschnitt, um die Kräfte auf das Federsystem aufbringen zu können. Vorzugsweise ist der erste Lasteinleitungsabschnitt an einem ersten Ende und der zweite Lasteinleitungsabschnitt an einem zweiten Ende vorgesehen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann auch der Außenzylinder mittels eines Verbindungselementes zum Rahmen als Lasteinleitungsabschnitt genutzt werden.
-
Das Gehäuseteil ist insbesondere als Außenzylinder des Tragkolbens ausgebildet. Das Gehäuseteil umfasst vorzugsweise eine zylindrische Innenwandung und kann auch eine zylindrische Außenwandung aufweisen.
-
Die zweite Federkammer ist vorzugsweise außerhalb des Außenzylinders angeordnet. Die Trennwand ist vorzugsweise auch außerhalb des Außenzylinders angeordnet.
-
In bevorzugten Ausgestaltungen schließt sich die zweite Federkammer axial direkt oder wenigstens im Wesentlichen direkt an die erste Federkammer an.
-
Vorteilhafterweise ist die zweite Federkammer im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut. Insbesondere ist die zweite Federkammer im Wesentlichen ringförmig gestaltet. Durch das Innere des Rings wird vorzugsweise ein Teil der Steuereinrichtung geführt, die eine drehbare oder axial verschiebliche Axialstange umfassen kann.
-
In bevorzugten Ausgestaltungen ist eine im Wesentlichen zylindrisch oder ringförmig gestaltete erste Federkammer vorgesehen. Es sind jedoch auch von der rotationssymmetrischen Form abweichende Ausbuchtungen des Gehäuseabschnitts zur Volumenvergrößerung der zweiten Federkammer denkbar.
-
In einer Weiterbildung mit z. B. drei Federkammern kann die erste Federkammer konventionell ringförmig bzw. zylindrisch ausgeführt sein, während die zweite und dritte Federkammern zusammen ebenfalls ein z. B. zylindrisches oder ringförmiges Volumen aufspannen. Die Unterteilung der zweiten und der dritten (und der vierten etc.) Federkammern kann z. B. durch senkrechte Trennwände erfolgen, die parallel zur Symmetrieachse ausgerichtet sind, so dass die zweite und die dritte Federkammer jeweils einen Halbring bilden.
-
Die Erfindung ermöglicht eine Volumenanpassung der ersten und der zweiten Federkammer unabhängig von einander. Vorzugsweise wird ein Außendurchmesser der zweiten Federkammer größer gewählt als ein Außendurchmesser der ersten Federkammer. In bevorzugten Ausgestaltungen ist der maximale Außendurchmesser der zweiten Federkammer wenigstens 5%, insbesondere wenigstens 10% größer als der maximale Außendurchmesser der ersten Federkammer. Das ermöglicht eine Volumenvergrößerung der zweiten Federkammer bei gleichzeitig gleichbleibender Länge. Das Volumen der zweiten Federkammer wird dann über einen geeigneten Außendurchmesser eingestellt.
-
In einer konkreten Ausgestaltung beträgt der maximale Außendurchmesser der ersten Federkammer 42 mm. Der maximale Außendurchmesser der sich axial anschließenden zweiten Federkammer kann dann kleiner oder auch größer sein. Vorzugsweise ist der maximale Außendurchmesser größer. In einer Ausgestaltung beträgt der maximale Außendurchmesser wenigstens 45 mm, insbesondere 47 mm. Auch Durchmesser von 50 mm oder von 55 mm sind möglich. Das wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erreicht, ohne dass aufwändige Konstruktionen gewählt werden müssen, bei denen seitliche Zusatzkammern an die Hauptkammer angebracht und damit verbunden werden müssen.
-
Das Gehäuseteil des Federsystems kann mit einem Gehäusesegment oder einem Deckel verbunden werden. Das Gehäusesegment kann gleichzeitig auch als Deckel ausgebildet sein. In dem Gehäusesegment erstreckt sich insbesondere die zweite Federkammer. Deshalb weist das Gehäusesegment in der Regel einen größeren Außendurchmesser auf als das Gehäuseteil mit dem Tragkolben. An dem Gehäusesegment kann eine Stelleinrichtung zur Einstellung der Progression der Federkennlinie vorgesehen sein.
-
In allen Ausführungsformen kann wenigstens ein Gehäuseabschnitt wenigstens teilweise aus einem Faserverbundwerkstoff bestehen. Das Gewicht kann bei vergleichbaren Einbaumaßen und auch sonst vergleichbaren Werten um etwa 5% bis 10% gesenkt werden, was eine Ersparnis von etwa 10 bis 20 Gramm bedeutet. Das ist ein bedeutender Fortschritt, da im professionellen und ambitionierten Amateurbereich jedes Gramm zählt.
-
Möglich ist die Verwendung eines duroplastischen Matrixmaterials. Insbesondere bevorzugt ist aber, dass das Gehäuseteil, in dem der Tragkolben angeordnet ist, wenigstens teilweise aus einem Faserverbundwerkstoff mit thermoplastischem Matrixmaterial besteht. Thermoplastische Werkstoffe können verschweißt und spanend verarbeitet werden.
-
In bevorzugten Weiterbildungen umfasst das Gehäuseteil, in dem der Tragkolben vorgesehen ist ein Gewinde, um z. B. ein weiteres Gehäusesegment oder einen Deckel anzuschrauben.
-
Besonders bevorzugt ist es, das Gewinde einstückig an dem Gehäuse aus einem Faserverbundwerkstoff auszubilden oder in dem Gehäuseteil anzuformen. Das ist besonders vorteilhaft, da der weitere Arbeitsschritt des Einklebens eines Gewinderings eingespart wird. Außerdem wird noch Gewicht eingespart. Das Gewinde ist vorzugsweise direkt auf dem zur Herstellung verwendeten Kern vorhanden und wird beim Herstellen direkt mitgewickelt. Diese Vorgehensweise hat unerwartet zum Erfolg geführt, auch da über das Gewinde eine erhebliche Druckdifferenz zur Umgebung abgedichtet werden muss.
-
In anderen Ausgestaltungen mit einem Gehäuseteil aus einem Faserverbundwerkstoff ist es auch möglich, ein Gewindeelement anzufügen oder einen Gewindeeinsatz einzukleben.
-
In allen Ausgestaltungen ist vorzugsweise wenigstens eine Dämpfereinrichtung vorgesehen.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es Aufgabe der Erfindung, ein Federsystem mit verstellbarer Progression und mit einer in der Dämpfwirkung verstellbaren Dämpfereinrichtung zur Verfügung zu stellen, bei dem eine einfache und zuverlässige Verstellung der Progression und der Dämpfwirkung der Dämpfereinrichtung möglich ist.
-
Bei den im Stand der Technik bekannten Systemen ist jeweils wenigstens eine Stelleinrichtung zur Einstellung der Dämpfungswirkung vorgesehen und es ist eine weitere separate Stelleinrichtung zur Einstellung der Progression der Federkennlinie vorgesehen.
-
Zwar ist ein System bekannt geworden, bei dem die beiden unterschiedlichen Stellhebel über einen gemeinsamen Seilzug betrieben werden, aber dazu ist ein hoher Koordinations- und Synchronisationsaufwand erforderlich. Insbesondere im Laufe eines längeren Betriebs können lokale Dehnungen oder Längungen im Seilzug oder anderen Teilen auftreten oder sich durch Setzungserscheinungen bedingt unterschiedliche Bedingungen ergeben, so dass eine ursprünglich eingestellte und justierte Synchronisation aufgehoben wird. Das führt zu lästigen Nachstellarbeiten und kann zu Fehlfunktionen führen.
-
Ferner kann die für Wasser und abrasive Stoffe exponierte Lage der Stellhebel durch Verschmutzung zu einer Verminderung der Funktionalität führen.
-
Das Federsystem nach Anspruch 13 stellt ein Federsystem mit einer einfachen Einstellbarkeit zur Verfügung. Die Unteransprüche definieren bevorzugte Weiterbildungen.
-
Das erfindungsgemäße Federsystem weist wenigstens ein Gehäuse und wenigstens eine Gas-Tragfeder mit einer verstellbaren Progression und wenigstens eine in der Dämpfwirkung verstellbare Dämpfereinrichtung auf. Weiterhin ist ein gemeinsames Einstellelement an dem Gehäuse vorgesehen, welche durch Bewegung von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung zumindest die Progression der Gas-Tragfeder und durch Bewegung von der zweiten in eine dritte Stellung zumindest die Dämpfungswirkung der Dämpfereinrichtung verstellt.
-
Diese Erfindung hat ebenfalls viele Vorteile. Durch die Überführung des an dem Gehäuse angeordneten gemeinsamen Einstellelements von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung wird die verstellbare Progression verändert. Insbesondere wird die Progression verstärkt. Die Dämpfwirkung der verstellbaren Dämpfereinrichtung bleibt hingegen in der zweiten Stellung vorzugsweise unbeeinflusst. Durch die Überführung des gemeinsamen Einstellelements von der zweiten Stellung in eine dritte Stellung wird die Dämpfwirkung der verstellbaren Dämpfereinrichtung verändert. Die Progression der Gas-Tragfeder kann der Progression in der zweiten Stellung entsprechen, kann aber auch der Progression in der ersten Stellung entsprechen.
-
In bevorzugten Weiterbildungen kann eine vierte Stellung vorgesehen sein, in der die Progression und die Dämpfwirkung beeinflusst werden.
-
In allen zuvor beschriebenen Ausgestaltungen weist die Gas-Tragfeder vorzugsweise ein einstellbares Federvolumen auf. Insbesondere weist die Gas-Tragfeder zumindest zwei Federkammern auf, die insbesondere durch eine verschließbare Öffnung miteinander verbunden sind. Die Verbindung bzw. die Öffnung kann z. B. in einem Strömungskanal vorgesehen sein oder durch ein Ventil gebildet werden.
-
In allen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung nach Anspruch 13 kann die Erfindung gemäß Anspruch 1 oder der zugehörigen Unteransprüche ausgebildet sein.
-
Das Einstellelement kann an dem Gehäuse angeordnet sein, erstreckt sich aber insbesondere in das Gehäuse hinein.
-
Das Einstellelement kann als eine drehbare und/oder verschiebbares Element ausgeführt sein. Bevorzugt ist ein einziges drehbewegliches Element, das mit einer oder mehreren linear beweglichen Elementen zusammenwirkt. Die linear bewegbaren Elemente können als Schiebestangen ausgebildet sein. Die Drehbewegung des drehbeweglichen Element kann auch über eine Pleuelstange oder mehrere Pleuelstangen oder eine Zahnstange in eine lineare Bewegung umgesetzt werden.
-
Eine drehbewegliche Anordnung des Einstellelementes erlaubt eine einfache und zuverlässige Ausgestaltung mit geringem Wartungsaufwand. Insbesondere ist das Einstellelement als Nockenwelle ausgeführt.
-
Die Nockenwelle kann über einen Schieber auf eine Ventilöffnung einwirken, um das Öffnen und Schließen der Öffnung zwischen der ersten und der zweiten Federkammer zu bewirken. Dazu weist die Nockenwelle eine oder mehrere Steuerflächen auf, die mit einem Schieber oder mehreren Schiebern zusammen wirken. Die Nockenwelle kann auch auf ein Stellelement oder auf einen als Schieber ausgebildetes Ventil einwirken.
-
Wenn mehr als zwei Federkammern vorgesehen sind, kann die Nockenwelle auch auf unterschiedliche Stellelemente oder Schieber oder auf einen Schieber unterschiedlich stark einwirken, um die einzelnen Öffnungen getrennt voneinander öffnen und verschließen zu können.
-
Vorzugsweise wird auch die Dämpfungswirkung der Dämpfungseinrichtung durch Drehung der Nockenwelle verstellt, die auf eine Steuerfläche zur Einstellung der Dämpfungswirkung einwirkt.
-
Es ist eine gemeinsame und einzige Einstelleinrichtung bzw. ein gemeinsames und einziges Einstellelement vorgesehen, mit der bzw. dem sowohl eine Dämpfungseigenschaft beeinflußbar ist und mit der bzw. dem auch die Progression der Tragfeder veränderbar ist. Abgesehen von dieser gemeinsamen und einzigen Stelleinrichtung kann aber noch ein weiteres Stellelement vorgesehen sein, um z. B. das Federsystem grundsätzlich auf z. B. das Fahrergewicht abzustimmen. Die Grobeinstellung erfolgt dann in der Regel nur einmal oder selten, während die Feinabstimmung bei jeder Fahrt mehrmals mit der gemeinsamen und einzigen Einstelleinrichtung erfolgt.
-
In anderen Ausgestaltungen kann das Einstellelement auch verschiebbar aufgenommen sein. Durch ein unterschiedlich weites Verschieben können die einzelnen Positionen eingenommen werden. Auch eine kombinierte Dreh- und Schiebebewegung ist möglich und bevorzugt.
-
In allen Fällen ist die zweite Stellung vorzugsweise zwischen der ersten und der dritten Stellung angeordnet. Dabei ist es bevorzugt, wenn in der zweiten Stellung die Öffnung zwischen der ersten und der zweiten Federkammer verschlossen ist, so dass das Volumen der zweiten Federkammer abgeschaltet ist und nicht mehr zur Federung der Gas-Tragfeder beiträgt. Dadurch steigt die Progression der wirksamen Gas-Tragfeder deutlich an.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung wird in einer dritten Stellung bzw. Position die Öffnung verschlossen und die Dämpfungswirkung verstellt.
-
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist ein separater Zusatzzylinder mit einer zweiten Federkammer vorgesehen, der zu dem ersten Volumen der ersten Federkammer zuschaltbar ist. Auch bei dieser bevorzugten Weiterbildung wird die Veränderung der Dämpfung und die Einstellung der Federcharakteristik von einem einzigen gemeinsamen Einstellelement vorgenommen, das an dem Gehäuse vorgesehen ist und sich in das Gehäuse hinein erstreckt.
-
Die Erfindung kann auch als Federgabel insbesondere für Fahrräder realisiert werden, wobei die Federgabel dann eine Gabel und mindestens ein daran angeordnetes Federsystem umfasst, so wie es zuvor beschrieben wurde. Auch unterschiedliche Kombinationen einzelner Ausgestaltungen sind möglich.
-
Weitere Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, das nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert wird.
-
In den Figuren zeigen:
-
1 ein erfindungsgemäßes Federsystem im Schnitt;
-
2 das Detail B des Federsystems nach 1 im Schnitt;
-
3 die Nockenwelle des Federsystems nach 1;
-
4 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Federsystems in einer ersten Stellung;
-
5 eine schematische Schnittansicht des Federsystems nach 4 in einer zweiten Stellung;
-
6 eine schematische Schnittansicht des Federsystems nach 4 in einer dritten Stellung;
-
7 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Federsystems;
-
8 das vergrößerte Detail A aus der Ansicht nach 7 mit verbundenen Federkammern; und
-
9 das vergrößerte Detail A aus der Ansicht nach 7 bei getrennten Federkammern.
-
Mit Bezug auf die 1 bis 3 wird nun eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federsystems 1 erläutert. Das Federsystem weist mehrere Federn 10, 12, 14, 16 sowie eine Dämpfereinrichtung 18 auf. Das Federsystem umfasst in an sich bekannter Weise die Dämpfereinrichtung 18, die mit einer als Positivfeder ausgeführten Gasfeder 14 zusammenwirkt.
-
In dem Dämpfergehäuse 17 ist eine Gasfeder 10 vorgesehen, die über einen Trennkolben 11 von der ersten Dämpferkammer 13 des Dämpfers abgetrennt ist. Weiterhin umfasst die Dämpfereinrichtung 18 einen Dämpferkolben 36, der die beiden Dämpferkammern 13 und 15 voneinander trennt. Öffnungen 44 und 46 im Dämpferkolben 36 erlauben eine Strömungsverbindung der beiden Dämpferkammern 13 und 15. Die Öffnungen 44 und 46 können über die Axialstange 35 ganz oder teilweise verschlossen werden.
-
Ferner kann der Kolben 36 einen Durchgang (nicht dargestellt) aufweisen, der nicht von dem als Teller ausgebildeten Sperrventil 45 abgedeckt ist.
-
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Es können auch anders aufgebaute Federsysteme nach der Erfindung eingesetzt werden.
-
In der Gestaltung gemäß 1 ist ein Dämpfergehäuse 17 vorgesehen, das im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet ist. Das Dämpfergehäuse 17 ist an dem ersten Ende 2 des Federsystems 1 mit einem ersten ösenförmigen Lasteinleitungsabschnitt 3 fest verbunden. An dem zweiten Ende 4 des Federsystems 1 ist ein zweiter ösenförmiger Lasteinleitungsabschnitt 5 vorgesehen. Das Federsystem 1 weist ein Gehäuse 40 auf, welches wenigstens das Dämpfergehäuse 17, das Gehäuseteil 7 und das Gehäusesegment 8 umfasst.
-
In dem im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Gehäuseteil 7 ist der Tragkolben 6 vorgesehen. Das Gehäuseteil 7 bildet einen Außenzylinder, in dem der Tragkolben 6 ganz und die als Tragfeder ausgebildete Gasfeder 14 teilweise aufgenommen ist. Beim Einfedern taucht das mit dem Tragkolben 6 verbundene Dämpfergehäuse 17 in den Außenzylinder bzw. das Gehäuseteil 7 ein.
-
Die Gasfeder 14 umfasst ein Federvolumen, welches sich hier durch die Teilvolumina der ersten Federkammer 19 und der zweiten Federkammer 20 zusammensetzen kann. Beide Federkammern 19 und 20 werden durch eine Trennwand 9 getrennt, die hier außerhalb des von dem zylindrischen Gehäuseteil 7 aufgespannten Volumens angeordnet ist. Mittels einer Ventileinrichtung an der Trennwand 9 können die beiden Federkammern miteinander verbunden und anschließend wieder voneinander getrennt werden.
-
Die Ventileinrichtung zur Verbindung der beiden Teilvolumina der Federkammern 19 und 20 umfasst Öffnungen 21 und 22 und einen Kanal 24. Die Verbindung zwischen den beiden Teilvolumina der Federkammern 19 und 20 kann über einen Schieber 23 geöffnet und verschlossen werden. Der Schieber 23 ist hier koaxial und konzentrisch zur zentralen Symmetrieachse ausgebildet und um die zentrale Axialstange 35 herum konzentrisch angeordnet. Während der Schieber 23 zur Einstellung der Progression dient, wird die Dämpfungswirkung mittels der Axialstange 35 eingestellt.
-
Die Stellungen des Schiebers 23 und der Axialstange 35 werden durch eine als Nockenwelle 31 ausgeführtes Einstellelement der Steuereinrichtung 30 gesteuert, die auch den Schieber 23 und die Axialstange 35 umfasst. Die Nockenwelle 31 ist quer zur Längsrichtung des Federsystems 1 ausgerichtet und kann am außen gelegenen Ende ein Einstellrad aufweisen. Die Nockenwelle kann auch mit einem Seilzug verbunden sein, um vom Lenker des Fahrrads aus die Einstellungen vornehmen zu können. Die Nockenwelle 31 ist ein einziges und gemeinsames Einstellelement des Federsystems 1, mit welchem die Progression der Federkennlinie und eine Dämpfungseigenschaft eingestellt werden kann.
-
Die Nocken 33 und 34 der Nockenwelle 31 wirken mit entsprechenden Wirkabschnitten an dem Schieber 23 zusammen, um den Schieber 23 axial zu verschieben. Da der Schieber nach außen ragt und dort der geringere Umgebungsdruck herrscht wird hier im Ausführungsbeispiel durch den in der Gas-Tragfeder 14 wirkenden Druck der Schieber 23 grundsätzlich nach außen gedrückt, so dass der Schieber 23 den Kanal 24 zum Verbinden der beiden Federkammern 19 und 20 freigibt. Die Volumina der ersten Federkammer 19 und der zweiten Federkammer 20 der Gas-Tragfeder 14 sind dann miteinander verbunden.
-
Bei miteinander verbundenen Federkammern 19 und 20 wird eine geringere Progression der Gasfeder erzielt, da das größere Gesamtvolumen zur Verfügung steht. Wenn hingegen die Nockenwelle 31 noch weiter gedreht oder wieder zurück gedreht wird, dann bewirken die Nocken 32 und 34, dass der Schieber 23 axial in Richtung auf das erste Ende 2 verschoben wird. Der Schieber 23 verschließt die Öffnungen 21 und 22 und die beiden Federkammern 19 und 20 werden voneinander getrennt. Die Progression der Tragfeder 14 wird erheblich erhöht. Dann kann z. B. nur noch 70% des maximalen Federwegs nutzbar sein, da der Kraftanstieg bei dem reduzierten Federvolumen entsprechend stark ist. Als Federvolumen der Tragfeder 14 steht dann nur noch das Volumen der ersten Federkammer 19 zur Verfügung.
-
In anderen bevorzugten Ausgestaltungen ist die Wirkweise des Schiebers 23 umgekehrt. Dort wird der Schieber in der unbelasteten Position durch den Innendruck des Systems in die geschlossene Position nach außen in Richtung auf das zweite Ende 4 gedrängt. Eine Aktivierung durch die Nocken 32 und 34 bewirkt eine axiale Verschiebung in Richtung des ersten Endes 2 und die Strömungsverbindung der beiden Federkammern wird geöffnet. Genauso kann auch die Axialstange 35 im Grundzustand in die geschlossene Stellung nach außen gedrängt werden. Dann wird in solchen Ausgestaltungen die Axialstange 35 aktiv durch die Nocke 33 in Richtung auf das erste Ende 2 zu bewegt, um die Öffnungen 44 und 46 frei zu geben.
-
Die Steuereinrichtung 30 und insbesondere das Einstellelement 31 ist hier an dem Gehäuse 40 angeordnet und erstreckt sich teilweise darin. Insbesondere ist das Einstellelement 31 an und teilweise in dem Gehäuseteil 8 vorgesehen, das auch den Abschlussdeckel des Federsystems 1 bildet. Die Steuereinrichtung 30 umfasst das als Nockenwelle ausgeführte Einstellelement 31, das drehbar in dem Gehäusesegment 8 angeordnet ist.
-
Die Erfindung erlaubt eine flexible Dimensionierung der Federprogression, da die Volumina der beiden Federkammern 19 und 20 unabhängig voneinander ausgelegt werden können. Hier kann die radiale Ausdehnung der zweiten Federkammer 20 erheblich erhöht werden, um das oftmals gewünschte große Federvolumen der zweiten Federkammer zu realisieren. Da die Einbaulänge in der Regel vorgegeben wird, erlaubt die Erfindung hier eine flexible Anpassung an die Anforderungen. Bei gleicher Einbaulänge wird eine deutlich vergrößerte Spreizung der beiden Progressionen der Gas-Tragfeder ermöglicht.
-
Auf eine Anbringung weiterer zylindrischer Federkammern an der Außenseite der ersten Federkammer kann in vielen Fällen verzichtet werden.
-
Das Gehäusesegment 8 schließt sich direkt an den Außenzylinder bzw. das Gehäuseteil 7 an. Das separat ausgebildete Gehäusesegment 8 wird mittels eines Schraubgewindes 51 auf ein Gewinde am Gehäuseteil 7 aufgeschraubt. Weiterhin kann dort ein Dichtring 52 aus einem Dichtmaterial vorgesehen sein. Die Trennwand 9 bildet hier gleichzeitig den Abschluss der ersten Federkammer 19 und den Abschluss der zweiten Federkammer 20, so dass die Federkammern 19 und 20 partiell direkt aneinander grenzen. Die zweite Federkammer 20 erstreckt sich weiter radial nach außen als die erste Federkammer 19. Der Außendurchmesser der zweiten Federkammer 20 kann bis zu 55 mm oder mehr betragen, während der Außendurchmesser der ersten Federkammer 19 z. B. 42 mm beträgt. Das ist eine Vergrößerung des Außendurchmessers um etwa 30%, die sich sehr erheblich auf das mögliche Volumen der zweiten Federkammer 20 auswirkt.
-
Die Kontur der Trennwand 9 ist an die Kontur des Ölkammerverschlusses bzw. des Tragkolbens 6 angepasst und gestuft ausgebildet, um im voll eingefederten Zustand ein möglichst geringes Restvolumen der Kammer 19 zu bewirken. Um ein Durchschlagen zu verhindern ist auf der der Trennwand 9 zugewandten Seite des Tragkolbens 6 eine Elastomerfeder 16 vorgesehen, die bei aktivierter zweiter Federkammer 20 ein Aufschlagen des Tragkolbens 6 auf die Trennwand verhindert.
-
Das Gehäuseteil 7 oder auch das Gehäusesegment 8 können hier aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sein. Dazu wird z. B. bei dem Gehäuseteil 7 auf einen zylindrischen Kern mit genau bestimmten Abmessungen ein Faserverbundwerkstoff aufgetragen. Vorzugsweise werden vorgefertigte Matten, Gewebe oder Prepregs oder dergleichen verwendet, um den Herstellungsprozeß zu beschleunigen. Es ist aber auch möglich, den Faserverbundwerkstoff über andere Verfahren aufzutragen.
-
Nach dem Umwickeln des Kerns wird die Form mittels eines mehrteiligen Außenwerkzeugs geschlossen, so dass die Form radial nach innen dicht ist. Das Außenwerkzeug kann z. B. drei Segmente umfassen, die jeweils einen Winkel von z. B. 120° abdecken. Zwischen den einzelnen Segmenten kann jeweils ein kleiner Spalt von z. B. 1/10 bis etwa 5/10 mm verbleiben, um sicher zu stellen, dass überschüssiges Matrixmaterial heraustreten kann und um zu gewährleisten, dass keine Blasen im Werkstück verbleiben. Anstatt kleiner Spalte sind auch kleine oder kleinste Löcher in den Segmenten denkbar, durch die Luft und Material abgeführt werden können.
-
Auch zwei, oder vier oder mehr Segmente sind möglich. Während die Form erhitzt wird, wird über die mehrteilige Außenform Druck auf die Form ausgeübt, so dass sich das Material homogen und blasenfrei verteilt. Bei Verwendung von thermoplastischem Matrixmaterial reicht es aus, die Form für kurze Zeit auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur zu erhitzen. Bei duroplastischem Material ist die Heizphase länger, um ein optimales Aushärten zu gewährleisten.
-
Das Material des Kerns ist so gewählt, dass sich der Kern beim Abkühlen stärker zusammenzieht als der Faserverbundwerkstoff, so dass der Kern nach dem Abkühlen wieder entnommen wird. Die Verwendung eines aufblasbaren Kerns ist nicht möglich, da damit keine zylindrisch glatte und homogene Oberfläche reproduzierbar herstellbar ist. Die Außenmaße des Kerns sind so auf den Herstellungsprozeß und das Material angepasst, dass nach dem Abkühlen ein passgenaues Bauteil vorliegt.
-
Nach dem Abkühlen kann das Gehäuseteil 7 bzw. das Gehäusesegment 8 nach einer eventuellen Nachbearbeitung in das Federsystem eingebaut werden.
-
An der Unterseite des Kolbens 36 können Ventile, z. B. Rückschlagventile etc., vorgesehen sein, um in den entgegengesetzten Dämpfrichtungen unterschiedliche Dämpfeffekte zu bewirken. Die Ventile können z. B. als am Dämpferkolben 36 angeordnete Federplättchen so gestaltet sein, daß bei Druckbelastung das Dämpfungsmedium von der ersten in die zweite Kammer strömen kann, während bei einer Zugbelastung ein Strömen des Dämpfungsmediums verhindert wird. Insbesondere wird Öl als Dämpfungsmedium verwendet.
-
An der Kolbenstange 37 ist ein sich axial erstreckender Hohlraum 48 angeordnet. In der Kolbenstangenmantelwandung sind Durchgangsdämpfungsöffnungen vorgesehen, die den Hohlraum 48 mit der zweiten Dämpferkammer 15 verbinden.
-
Die Axialstange 35 wirkt mit der Nockenwelle 31 zusammen, die mit einem Stellrad 30 verbunden sein kann.
-
Der Hohlraum 48 ist über die Öffnungen 44 und 46 zur ersten Dämpferkammer 13 geöffnet, so daß bei entsprechender Axialstellung der Axialstange 35 Öl zwischen der ersten Kammer 13 und der zweiten Kammer 15 über die Durchgangsdämpfungsöffnungen strömen kann, und umgekehrt.
-
In 2 ist eine vergrößerte Darstellung der zweiten Federkammer 20 und der Nockenwelle 31 dargestellt.
-
Die Nockenwelle 31 ist auch in 3 einzeln abgebildet. An der Nockenwelle sind die einzelnen Nocken 32, 33 und 34 ersichtlich, die mit der Axialstange 35 und mit dem Schieber 23 zusammenwirken, um die Dämpfungswirkung einzustellen und um die Progression der Federkennlinie anzupassen.
-
In allen Ausgestaltungen kann anstatt einer drehbaren Nockenwelle auch ein axial verschiebbares Einstellelement vorgesehen sein, das über entsprechende Nocken oder Steuernasen den Schieber 23 oder die Axialstange 35 entsprechend verschiebt.
-
In den 4 bis 6 ist in schematischer Art ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. In den 4 bis 6 sind die drei unterschiedlichen Stellungen 27, 28 und 29 der Nockenwelle 31 abgebildet. Zur Vereinfachung der Bezugnahme werden gleiche oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel.
-
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Dämpfers dargestellt. Gleiche oder ähnlich wirkende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel.
-
Gemäß der Darstellung nach 4 ist die Nockenwelle in der ersten Stellung 27 abgebildet. Die Nocken 32 und 34 sind so ausgerichtet, dass der Schieber 23 den Kanal 24 freigibt und die Federkammern 19 und 20 miteinander verbunden sind. Es steht das gesamte Federvolumen zur Verfügung. Ferner ist in dieser Position das Ventil bzw. Sperrventil 45 geöffnet.
-
Durch Drehung der Nockenwelle um einen vorgegebenen Winkelbetrag, z. B. 90°, wird die in 5 dargestellte zweite Position oder Stellung erreicht. Die Nocken 32 und 34 haben den Schieber 23 in Richtung auf das erste Ende 3 zu bewegt und dadurch die Öffnungen 22 in der Trennwand 9 der zweiten Federkammer 20 verschlossen. Die Federprogression der Feder 14 ist deutlich erhöht und der Federweg verkürzt sich aufgrund des kleineren zur Verfügung stehenden Federvolumens.
-
Die Stellung der Axialstange 35 ist noch unverändert, da der Nocken 33 entsprechend gestaltet ist.
-
Mit einer weiteren Drehung der Nockenwelle um z. B. 90° wird die dritte Position bzw. dritte Stellung 29 erreicht, in der weiterhin der Schieber 23 durch die Nocken 32 und 34 in Richtung des ersten Endes 2 gedrängt bleibt, wodurch die Öffnungen 21 und 22 verschlossen bleiben und die beiden Federkammern 19 und 20 getrennt bleiben. Die Federprogression bleibt hoch. Weiterhin hat der Nocken 33 mit der Axialstange 35 zusammengewirkt und eine Bewegung der Axialstange auf das zweite Ende 4 des Federsystems 1 bewirkt. Durch das Sperrventil 45 wurden dabei die Öffnungen 44 und 46 der Dämpfereinrichtung verschlossen, so dass die Dämpfungswirkung beeinflusst wird.
-
In weiteren Ausgestaltungen kann die zweite Federkammer 20 noch in zwei Teilkammern unterteilt sein, die getrennt angesteuert werden können, um die Progression der Gasfeder noch feinstufiger abzustimmen. Dazu könnte eine äußere Form verwendet werden, wie sie in 1 abgebildet ist, wobei die Federkammer 20 durch eine zur Schnittebene in 1 senkrechte Trennwand in zwei Teilkammern unterteilt ist. Eine Teilkammer könnte über die Öffnung 21 mit der ersten Federkammer und die andere Teilkammer über die Öffnung 22 mit der ersten Federkammer verbunden werden. Durch eine geeignete Gestaltung der Nocken 32 und 34 könnte dann eine separate Öffnung und Verschließung der Teilkammern erzielt werden.
-
In den 7, 8 und 9 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Federsystems dargestellt. Gleiche oder ähnlich wirkende Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen.
-
Das Federsystem 1 in den 7 bis 9 weist ebenfalls mehrere Federn 10, 12, 14, 16 sowie eine Dämpfereinrichtung 18 auf. Das Federsystem 1 weist ein Gehäuse auf, das ein Dämpfergehäuse 17, ein Gehäuseteil 7 und ein Gehäusesegment 8 umfasst. Beim Einfedern taucht das Dämpfergehäuse 17 in das etwa zylindrisch ausgebildete Gehäuseteil 7 ein, in dem die erste Federkammer 19 der Gasfeder 14 angeordnet ist.
-
In diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Federkammer 20 extern in einem separaten Gehäuse 7a neben der ersten Federkammer 19 angeordnet. Über Öffnungen 21 und 22 und einen Kanal 24 sind die beiden Federkammern 19 und 20 der Gasfeder 14 miteinander verbunden. Der Schieber 23 ist axial verschiebbar angeordnet und wird durch die Nockenflächen des als Nockenwelle ausgeführten Einstellelements 31 in Richtung auf das erste Ende 2 des Federsystems gedrängt. Durch den Gasdruck bedingt wird der Schieber 23 automatisch wieder in die Ausgangslage verschoben, wenn die Nockenwelle 31 wieder zurückgedreht wird.
-
Wenn die Nockenwelle 31 sich in der in der 9 dargestellten Stellung befindet, sind die beiden Luftkammern 19 und 20 der Gasfeder 14 voneinander getrennt. Wird die Nockenwelle 31 weiter gedreht, so drücken die Nockenflächen gegen den Schieber 23 und bewegen ihn in die in 8 dargestellte Stellung, in der der Kanal 24 geöffnet ist und die beiden Öffnungen 21 und 22 und somit auch die Federkammern 19 und 20 miteinander verbunden sind. Die Federkennlinie wird durch das größere Gesamtvolumen weniger progressiv.
-
Die Funktion entspricht der Funktion des vorhergehenden Ausführungsbeispiels.
-
Obwohl im Ausführungsbeispiel nach den 7 bis 9 ein zusätzlicher externer Zylinder vorgesehen ist, der die zweite Luftkammer umfasst, kann über die im Gehäusesegment angeordnete Nockenwelle 31 sowohl die Dämpfungscharakteristik des Federsystems als auch die Federkennlinie der Gasfeder 14 durch Zu- oder Abschalten der zweiten Federkammer 20 beeinflusst werden. Die Nockenwelle 31 ist ein einziges und gemeinsames Einstellorgan in dem Dämpfergehäuse 40, um beide Einstellungen vorzunehmen.
