DE102006038314A1 - Air suspended two wheel suspension fork for motor cycle or bicycle, has operating progression chamber located in pneumatic cylinder, in area of positive spring deflection, opposite to which cylinder wall of sealed progression piston - Google Patents
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Abstract
Description
Allgemeines:General:
Zweirad-Federungen werden standardmäßig im Motorradbereich eingesetzt, finden aber zunehmend in Fahrrädern Einsatz. Gut ausgelegte Federungen einschließlich entsprechender Dämpfungen verbessern in Fahrzeugen aller Art durch konstanteren Bodenkontakt die Fahrsicherheit. Die vertikalen Beschleunigungen auf die gefederte Masse, im Falle des Fahrrades also insbesondere den Fahrer, werden verringert und subjektiv wie auch objektiv der Fahrkomfort erhöht. Strukturelle Schäden, die an ungefederten Fahrrädern durch eingeleitete Schwingungen und stochastische Stöße hervorgerufen werden können, wie auch gesundheitliche Beeinträchtigungen der Fahrer werden aufgrund von Federungen minimiert. Das macht sich besonders beim Fahren mit Fahrrädern für den sportlichen Einsatz positiv bemerkbar.Two-wheel suspension are standard in the motorcycle sector used, but are increasingly used in bicycles use. Well laid out Including suspensions improve corresponding damping in vehicles of all kinds by more constant ground contact the driving safety. The vertical accelerations on the sprung mass, in the case of So bike in particular the driver, are reduced and subjective as well as objectively increases ride comfort. Structural damage that on unsprung bicycles caused by induced vibrations and stochastic shocks can be as well as health impairments the driver is minimized due to suspension. That makes itself especially when driving with bicycles for the sporty use positively noticeable.
Stand der Technik:State of the art:
Der Entwicklung von Fahrradfederungen galt schon vor Jahrzehnten besondere Aufmerksamkeit. So lassen sich interessante technische Lösungen gefederter Fahrradgabeln in der Zeit weit zurückverfolgen. Vor Jahrzehnten wurden an Fahrräder keineswegs Anforderungen gestellt, wie sie heute im Bereich der Mountainbikes üblich sind. Der Wunsch nach verbesserter Spurführung war damals auf die schlechten Straßen zurückzuführen. Heute, da Fahrräder auch in schwerem Gelände gefahren werden, steht die grundsätzliche Einsetzbarkeit sowie die Sicherheit im Vordergrund.Of the Development of bicycle suspensions was special decades ago Attention. This way, interesting technical solutions can be sprung Tracing bicycle forks far back in time. Decades ago were at bicycles By no means set requirements, as they are today in the field of Mountain bikes usual are. The desire for improved tracking was then on the bad streets due. Today, there bicycles even in heavy terrain be driven, the basic applicability as well as safety in the foreground.
Gegenüber den vielen musealen Federungsentwicklungen hat erst die heutige ausgereifte Dämpfungstechnik die wirkliche Effektivität der Fahrradfederungen gebracht.Compared to the many of the museum's suspension developments have only matured today Dämpfungstechnik the real effectiveness brought the bicycle suspension.
Rund 25% "Negativfederweg" = statische Einfederung (meist mit einfachen Mitteln auf das Fahrergewicht abstimmbar) werden heute empfohlen. Verantwortlich für die häufigen Wünsche nach immer mehr Federweg ist der immer breitere Einsatz von Fahrrädern in beliebigem Gelände. Einerseits sind Federgabeln mit um die 80 mm Federweg heute der Standard des "Feld-, Wald- und Wiesenfahrers" und i.a. völlig ausreichend. Andererseits ist Federweg der eigenen Federgabel für viele "Mountainbiker" eine Frage des Prestiges, obwohl nur in speziellen Einsatzbereichen wie „Freeride" und „Downhill" wirklich sinnvoll einzusetzen.round 25% "negative suspension travel" = static deflection (usually with simple means to the driver's weight tunable) recommended today. Responsible for the frequent requests for more and more travel is the ever wider use of bicycles in any terrain. On the one hand are forks with about 80 mm travel today the standard of "field, forest and Meadow driver "and i.a. completely sufficient. On the other hand, suspension of your own fork is a matter of prestige for many mountain bikers. although only really useful to use in special applications such as "freeride" and "downhill".
Sogenannte "Downhill-Gabeln" mit 200mm Federweg (und mehr) sind Spezialkomponenten, die quasi auch nur im "downhill" und besonders in den Bergen vernünftig eingesetzt werden können, die aber, wie erwähnt, eine wesentlich breitere Anwendung finden.So-called "downhill forks" with 200mm travel (and more) are special components that almost only in the "downhill" and especially in reasonable for the mountains can be used but, as mentioned, find a much wider application.
Ähnlich verhält es sich mit den Schwingenfedern. Die meist relativ kleinen eigentlichen Feder-Dämpfungselemente arbeiten teilweise mit hohen Übersetzungen. Sie sind der Vielzahl der Schwingenkonstruktionen angepasst.The situation is similar with the swinging springs. The mostly relatively small ones Spring-damping elements work partly with high translations. They are adapted to the large number of swing constructions.
Früher wurden bevorzugt Feststofffedern (Stahl, Metall-Legierungen, Elastomere) als Federelemente eingesetzt. Heute finden mehr und mehr Luftfederungen Verwendung. Das ist nicht zuletzt auf den Einsatz von Konstruktionsprinzipien der ausgereiften Pneumatik und deren Dichtungstechnik zurückzuführen. Aber auch das Gewicht spielt eine große Rolle. Ehrgeizige Fahrer wollen die Berge nicht nur hinunterfahren (downhill), sondern auch hinauf. Und beim bergauf fahren zählt jedes Gramm, daher die starke Tendenz zur Luftfederung.Earlier preferably solid-state springs (steel, metal alloys, elastomers) used as spring elements. Today, more and more air suspensions find Use. This is not least due to the use of design principles the matured pneumatics and their sealing technique. But also the weight plays a big role. Ambitious drivers Not only do the mountains want to go downhill (downhill), but also up. And when driving uphill counts every gram, hence the strong tendency to air suspension.
Luftfederungen waren anfänglich sehr kompliziert und dementsprechend anfällig gegen Störungen infolge von Verunreinigungen. Die frühen Luftfederungen waren wie einfach wirkende Pneumatikzylinder ausgeführt (siehe einschlägige Literatur). Das bewirkte in Abhängigkeit von der Konstruktion verhältnismäßig hohe Anfangskräfte bei niedriger Anfangssteifigkeit der Federcharakteristik.air suspension were initially very complicated and therefore prone to interference of impurities. The early ones Air suspensions were designed as single-acting pneumatic cylinders (see relevant Literature). That caused dependence relatively high in construction initial forces at low initial stiffness of the spring characteristic.
Anfangssteifigkeiten von Stahlfedern waren aber von Anbeginn eher erwünscht. Solche Anfangssteifigkeiten können auch mit Luftfedern erreicht werden, wenn man mit sogenannten Gegenfedern arbeitet. Derartige Konstruktionen verhalten sich ähnlich wie doppelt wirkende Pneumatikzylinder, wobei die veränderlichen Drücke in den Zylinderräumen zu beiden Seiten des Kolbens den Relativbewegungen zwischen Kolben und Zylinder zuzuordnen sind (Erläuterungen zu einfach und doppelt wirkenden Pneumatikzylindern sind in der entsprechenden Literatur der anbietenden Firmen, z.B. Festo, zu finden). Nur wird im Falle des Einsatzes als Luftfederung der Kolben nicht durch von außen zugeführte Druckluft bewegt. Stattdessen ändern sich die Drücke in den Zylinderkammern zu beiden Seiten des Kolbens durch Bewegen des Kolbens in die eine oder andere Richtung. Im Ruhezustand wirkt auf beiden Seiten des Arbeitskolbens die gleiche Kraft (nicht der gleiche Druck!).initial stiffness Steel springs were rather desirable from the beginning. Such initial stiffnesses can also be achieved with air springs, if one with so-called counter springs is working. Such constructions behave in a similar way double-acting pneumatic cylinder, the variable pressures in the cylinder chambers on both sides of the piston the relative movements between pistons and cylinders (Explanations to simple and double acting pneumatic cylinders are in the relevant literature of the offering companies, e.g. Festo). Only will in case the use as air suspension of the piston not by externally supplied compressed air emotional. Change instead the pressures in the cylinder chambers on both sides of the piston by moving the Piston in one or the other direction. At rest, acts both sides of the working piston the same force (not the same Print!).
Die Verformungskurve, auch Federcharakteristik genannt, beginnt bei derartigen Konstruktionen mit 0 [N] bei 0 [mm] Einfederung. Eine Relativverschiebung des Kolbens in die eine oder andere Richtung sorgt dann entsprechend der sich ändernden Druckverhältnisse für entsprechende Kräfte. Die Federcharakteristik selbst hängt von den Flächen zu beiden Seiten des Kolbens und dem möglichen Verformungsweg = Federweg ab. Die Federkurve beruht qualitativ auf der Annahme einer isothermen Zustandsänderung: P1 × V1 = P2 × V2 (die in der Realität isentropen bzw. adiabaten Annahmen seien hierbei vernachlässigt). Bei den in einer Federgabel zur Anwendung kommenden Drücken kann die Gaskonstante R vernachlässigt werden, da sich die Temperaturen nur wenig ändern. Die Federkurve ist bei Vernachlässigung der Reibung daher immer eine Hyperbel.The deformation curve, also called spring characteristic, starts in such constructions with 0 [N] at 0 [mm] deflection. A relative displacement of the piston in one or the other direction then ensures according to the changing pressure conditions for corresponding forces. The spring characteristic itself depends on the areas on both sides of the piston and the possible deformation = travel. The spring curve is qualitatively based on the assumption of an isothermal condition change in state: P 1 × V 1 = P 2 × V 2 (in reality, the isotropic or adiabatic assumptions are neglected). For the pressures applied in a suspension fork, the gas constant R can be neglected, since the temperatures change only slightly. The spring curve is therefore always a hyperbola, neglecting the friction.
Gegen Ende der Einfederung bieten Luftfedern, bedingt durch das angeführte Naturgesetz, eine Progression der Federkennlinie, wie Stahlfedern sie für den Einsatz in Fahrradkomponenten in gleichem Maße nicht aufweisen können. Diese Progressivität gegen Ende der Federbewegung ist sowohl fahr- und sicherheitstechnisch als auch vom Fahrgefühl her erwünscht. Die Progression hängt ausschlaggebend von dem bei voller Einfederung noch verbleibenden Verdichtungsraum ab, durch den auch gleichzeitig die Durchschlagsicherheit der Federung gewährleistet wird.Versus At the end of the deflection, air springs, due to the cited natural law, provide one Progression of the spring characteristic, such as steel springs for use in bicycle components to the same extent can not have. These progressiveness towards the end of the spring movement is both driving and safety as well as the driving experience desired. The progression hangs decisive from the full deflection remaining Compaction space from, through the same time the breakdown safety the suspension ensured becomes.
Federn aus kompakten wie auch zelligen Elastomeren bieten bei richtiger Auslegung (und ausreichendem Raumangebot) ebenfalls eine erwünschte Anfangsteifigkeit und auch die Progression gegen Ende der Federkurve. Trotzdem werden Elastomere als Federelemente immer seltener eingesetzt, da ihre Eigendämpfung stark temperaturabhängig ist. Diese materialspezifische Eigendämpfung wirkt bei der Ausfederung durchaus positiv. Leider aber wirkt sie bei der Einfederung gleichermaßen. Und das schränkt bei Umgebungstemperaturen unter 10°C das Ansprechverhalten solchermaßen ausgerüsteter Fahrradfederungen erheblich ein. Das mangelnde Ansprechverhalten spürt selbst der ungeübte Fahrer und lehnt daher solche Federungen ab.feathers from compact as well as cellular elastomers offer at more correct Design (and sufficient space) also a desired initial stiffness and also the progression towards the end of the spring curve. Nevertheless, will be Elastomers are increasingly rarely used as spring elements, since their own damping strong temperature-dependent is. This material-specific internal damping acts during rebound quite positive. Unfortunately, however, it affects the deflection equally. And that limits at ambient temperatures below 10 ° C, the response of such equipped bicycle suspensions considerably. The lack of response feels itself the inexperienced Driver and therefore rejects such suspensions.
Wie erwähnt wollen harte Mountainbike Fahrer auch die Berge hinauf fahren (s.S. 2, Zeile 13 ff). Das ist aber mit Fahrradgabeln, die für das Bergabfahren 200 mm Federweg (und mehr) haben, weder leicht noch angenehm. Solche Gabeln lassen beim Bergauffahren den vorderen Rahmen zu hoch stehen, so dass in vielen Situationen ein rückwärts Überschlagen droht. Beim Bergauffahren werden daher möglichst geringe Federwege gewünscht, um den vorderen Rahmen so weit wie möglich abzusenken und damit die Gefahr des rückwärts Überschlagens zu verringern. Da die Gabeln nicht gewechselt werden können wurden Federgabeln entwickelt, deren Federwege einstellbar sind.As mentioned hard mountain bike riders also want to drive up the mountains (see p. 2, line 13 ff). But that's with bicycle forks that are for the downhill 200 mm travel (and more) have, neither easy nor pleasant. Such Forks make the front frame too high when driving uphill, so that in many situations threatens a backward rollover. When driving uphill are therefore possible low spring travel desired, to lower the front frame as much as possible and thus the danger of reversing to reduce. Since the forks could not be changed Suspension forks developed whose spring travel are adjustable.
Die Firma Rock Shox bietet eine mit Stahlfedern ausgerüstete Federgabel an, deren aktive Federlänge mittels Blockierens oder Freigebens von Federwindungen stufenlos verstellt werden kann (s.a. Bike Workshop 1/2002). Mit der Veränderung der aktiven Federlänge stellt sich aber auch jeweils eine andere Federcharakteristik ein. Daher ist der einstellbare Federweg dieser Gabeln relativ eng begrenzt. Die vorgenannten Nachteile einer Stahlfederung bleiben darüber hinaus erhalten.The Rock Shox company offers a spring fork equipped with steel springs on whose active spring length By blocking or releasing spring coils stepless can be adjusted (s.a. Bike Workshop 1/2002). With the change of active spring length but also sets each one another spring characteristic. Therefore, the adjustable travel of these forks is relatively narrow. The aforementioned disadvantages of steel suspension remain beyond receive.
Eine andere Lösung hat die Firma Bionicon mit einer ganz speziellen Niveauregulierung vorgestellt (ebenfalls Bike Workshop 1/2002). Das von Bionicon vorgestellte Fahrrad koppelt die Luftfederungen von Gabel und Schwinge mittels eines speziellen Zylinders und gestattet in Grenzen eine stufenlose Winkeleinstellung des Rahmens gegenüber der Fahrbahn.A another solution has the company Bionicon with a very special level control presented (also Bike Workshop 1/2002). The presented by Bionicon Bicycle couples the air suspension of the fork and swingarm a special cylinder and allows within limits a stepless angle adjustment of the frame opposite the roadway.
Bekannt sind Niveauregulierungen insbesondere auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuge bzw. der Lieferanten von Stoßdämpfern. In Kraftfahrzeugen werden Niveauregulierungen schon lange angeboten, um bei hohen Zuladungen die Fahrzeuge selbsttätig parallel zur Fahrbahn auszurichten. Dabei wird durch Druckerhöhung (pneumatisch, hydropneumatisch, hydraulisch) in den Stoßdämpfern das Fahrzeug wieder in eine parallele Lage zur Fahrbahn gebracht.Known are leveling controls, especially in the field of motor vehicles or the supplier of shock absorbers. In motor vehicles, leveling controls have been offered for a long time, to align the vehicles automatically parallel to the roadway at high payloads. This is due to pressure increase (pneumatic, hydropneumatic, hydraulic) in shock absorbers Vehicle brought back into a parallel position to the road.
Lange bekannt und recht ausgereift ist die Technik der gefederten Bürostühle mit stufenlos einstellbarer Sitzhöhe. Auch bei diesen wird zwischen der Sitzfläche und dem Bodenaufstandsteil ein doppelt wirkender Zylinder (siehe Seite 2, Zeile 25 ff) eingesetzt, dessen Kolbenstange an ihrem Ende die Sitzfläche trägt. Wird die Kolbenstange völlig ausgefahren, steht die Sitzfläche in ihrer höchsten Position. Im Kolben des doppelt wirkenden Zylinders ist ein Ventil, das beispielsweise durch die hohle Kolbenstange betätigt werden kann. Mit diesem Ventil können die Zylinderräume zu beiden Seiten des Kolbens miteinander verbunden werden. Bei geöffnetem Ventil und unbelasteter Sitzfläche treibt der Wirkdruck den Kolben vor sich her und die Kolbenstange aus dem Zylinder, da die kolbenstangenseitige Wirkfläche des Kolbens um die Querschnittsfläche der Kolbenstange kleiner ist, als die gegenüber liegende Seite. Dementsprechend bewegt sich bei geöffnetem Ventil, d.h. bei verbundenen Zylinderräumen, die unbelastete Sitzfläche des Bürostuhls nach oben, bis der Kolben im Zylinder seinen oberen Anschlag erreicht.Long well known and quite mature is the technique of sprung office chairs with infinitely adjustable seat height. Even with these is between the seat and the ground contact part a double-acting cylinder (see page 2, line 25 ff) used, whose piston rod carries the seat at its end. If the piston rod is completely extended, stands the seat in their highest Position. In the piston of the double-acting cylinder is a valve, which are actuated for example by the hollow piston rod can. With this valve can the cylinder chambers be connected to each other on both sides of the piston. When open Valve and unloaded seat the differential pressure drives the piston in front of it and the piston rod from the cylinder, since the piston rod side effective area of Piston around the cross-sectional area the piston rod is smaller than the opposite side. Accordingly moves with the valve open, i.e. with connected cylinder chambers, the unloaded seat of the office chair upwards until the piston in the cylinder reaches its upper stop.
Wird
die Sitzfläche
bei geöffnetem
Ventil, d.h. wiederum bei verbundenen Zylinderräumen, belastet, so kann der
Kolben über
die Kolbenstange an jede beliebige Stelle und bis zum unteren Anschlag des
Kolbens bewegt werden. Am unteren Anschlag ist die niedrigste Position
der Sitzfläche
erreicht. Bei geschlossenem Kolbenventil ergibt sich je nach Fülldruck
in allen Mittelstellungen des Kolbens im doppelt wirkenden Luftzylinder
und bei Sitzflächenbelastung
eine progressive Federkennlinie (P1 × V1 = P2 × V2), wobei auch hohen Belastungen durch entsprechende
Füllung
des Zylinders mit Druckluft Rechnung getragen werden kann. Für Fahrräder wird
ein ähnliches
System in der Offenlegungsschrift
Allen genannten und durch die verstellbaren Bürostühle teilweise schon sehr lange bekannten technischen Lösungen ist eine Eigenschaft gemeinsam: Bei allen ändert sich je nach eingestellter Position des Kolbens nicht nur der Federweg, sondern auch die Federcharakteristik des Systems. Zwangsläufig ergeben sich auf Grund der jeweils noch zur Verfügung stehenden Restvolumina für jede Kolbenstellung bei unverändertem Systemdruck außer dem jeweils verbleibenden Federweg auch andere Anfangssteifigkeiten und Endprogressionen der Federkennlinie, d.h. eine andere Endkennung, ein anderer End-Verdichtungsraum. In Fahrzeugen aller Art ist für eine optimale Gesamtfederung die Dämpfungscharakteristik sorgfältig auf die Federung und das Gewicht abgestimmt. Darüber hinaus werden bei leichten Wettbewerbsfahrzeugen Federung und Dämpfung auch auf die Fahrbahn ja sogar den Fahrstil des jeweiligen Fahrers getrimmt. Dasselbe gilt auch für Fahrräder der gehobenen Klasse.all mentioned and by the adjustable office chairs some already very long known technical solutions is one property in common: all changes depending on the set Position of the piston not only the spring travel, but also the spring characteristic of the system. Inevitably arise due to the residual volumes still available for every Piston position with unchanged System pressure except the other remaining spring also other initial stiffnesses and endprogressions of the spring characteristic, i. another end identifier, another end-compaction space. In vehicles of all kinds is for optimal Overall suspension the damping characteristic careful matched to the suspension and the weight. In addition, be lightweight Competition vehicles suspension and damping also on the road yes even the driving style of the respective driver trimmed. The same thing also applies to bicycles upscale class.
Ein Beispiel hierfür bieten die nach dem Prinzip des höhenverstellbaren Bürostuhls arbeitenden Teleskopgabeln mit Luftfederung der Firma Manitous ausgestattet mit dem "Infinite Travel Adjust" System. Hierbei öffnet man durch Drücken eines Lenkerhebels ein Ventil, welches Positiv- und Negativ-Luftkammer miteinander verbindet und ein Absenken und somit Verringerung der Federwegs der Gabel ermöglicht.One Example for this offer the principle of the height-adjustable office chair working telescopic forks equipped with air suspension of the company Manitous with the "Infinite Travel Adjust "system by pressing a handlebar lever a valve, which positive and negative air chamber interconnects and lowering and thus reducing the Spring travel of the fork allows.
Bei den angeführten stufenlos einstellbaren Federsystemen nach dem Stand der Technik kann eine optimale Gesamtabstimmung Federung – Dämpfung im Hinblick auf die sich verändernden Federkennlinien nicht erzielt werden. Mit anderen Worten, die bekannten Federsysteme können keine optimalen Fahreigenschaften bieten, weil die Dämpfungscharakteristika zu den Federcharakteristika jeweils nur für eine Kolbenstellung stimmig sein können. Alle angeführten auch während des Betriebes einstellbaren Federsysteme nach dem Stand der Technik verändern aber ihre Federcharakteristik und verlassen somit eine vormals vielleicht optimale Fahrwerksabstimmung.at the cited continuously adjustable spring systems according to the prior art Optimum overall balance suspension damping with regard to the changing Spring characteristics can not be achieved. In other words, the well-known ones Spring systems can do not offer optimal driving characteristics, because the damping characteristics consistent with the spring characteristics only for one piston position could be. All listed even while the operation adjustable spring systems according to the prior art change but their spring characteristic and thus leave a former perhaps optimal suspension tuning.
Das
in der Offenlegungsschrift
Neuerunginnovation
Ziel der Neuerung ist es, mittels einer neuen technischen Lösung bei Verstellung des Restfederwegs eine weitestgehend gleich bleibende Federkennlinie zu erreichen, wobei aufbaubedingt die gesamte Federcharakteristik grundlegend einstellbar ist. So wird für alle Betriebszustände eine tatsächlich optimale und an die Bedürfnisse des jeweiligen Fahrers angepasste Fahrwerksabstimmung gewährleistet.aim The innovation is by means of a new technical solution Adjustment of the residual spring travel a largely constant To achieve spring characteristic, which is structurally the entire spring characteristic is fundamentally adjustable. So for all operating conditions one actually optimal and to the needs the respective driver adapted suspension tuning ensured.
Wie andere bereits lange bekannte Federsysteme (Bürostuhl) arbeitet die Neuerung mit einem von außen befüllbaren, doppelt wirkenden Arbeitsluftzylinder, dessen hohle Kolbenstange im von der Gabelbrücke gehaltenen Standrohr bis zur Gabelbrücke bzw. oberen Doppelbrücke geführt und dort festgelegt ist. Damit steht nach dem Prinzip der „upside-down" Federgabel der Kolben in seinem Abstand zur Lenkstange still und die Federbewegungen werden vom auf und nieder gehenden Arbeitsluftzylinder, auch vielmals Tauchrohr genannt, ausgeführt. Im Kolben dieses Zylinders befindet sich ein von außen durch die hohle Kolbenstange schaltbares Ventil, im folgenden Kolbenventil genannt. Geöffnet bewirkt das Kolbenventil einen Druckausgleich zwischen den durch den Kolben getrennten Zylinderräumen. Bei geöffnetem Ventil und unbelasteter Kolbenstange ergeben sich zu beiden Seiten des Kolbens zwar gleiche Drücke, aber unterschiedliche Kräfte, da kolbenstangenseitig nur eine kleinere Kolbenfläche (um den Querschnitt der Kolbenstange kleiner, s.a. Seite 4, Zeile 27) mit Druckluft beaufschlagt wird. Dementsprechend wird bei geöffnetem Kolbenventil die unbelastete Kolbenstange bis zum Anschlag aus dem Zylinder ausfahren – bzw. der Zylinder verschiebt sich gegenüber dem stillstehenden Kolben entsprechend. Für die Federgabel heißt das: sie federt aus und erreicht ihre maximale Länge. Wird die Kolbenstange bzw. das Ende des Zylinders belastet, so kann der Kolben bei geöffnetem Kolbenventil mit geringem Kraftaufwand in jede beliebige Stellung im Zylinder bewegt werden. Die Kolbenstange kann somit von ganz ausgefahren bis völlig eingefahren punktgenau in jede Stellung gebracht werden. Gleichzeitig bietet die eingesetzte Dichtungstechnik für dieses System ausgezeichnete Sicherheit.As other long-known spring systems (office chair) works the innovation with one from the outside fillable, double-acting working air cylinder, whose hollow piston rod in from the fork bridge held standpipe led to the triple bridge or upper double bridge and is fixed there. This is the principle of the "upside-down" fork of the piston be silent in its distance to the handlebar and the spring movements from the working cylinder going up and down, also many times dip tube called, executed. In the piston of this cylinder is located from the outside through the hollow piston rod switchable valve, in the following piston valve called. Open causes the piston valve pressure equalization between the through the cylinder separated from the piston. When open Valve and unloaded piston rod arise on both sides Although the piston has the same pressures, but different powers, there piston rod side only a smaller piston area (um the cross section of the piston rod smaller, s.a. Page 4, line 27) Compressed air is applied. Accordingly, when open Piston valve the unloaded piston rod to the stop from the cylinder extend - or the cylinder shifts relative to the stationary piston corresponding. For the fork is called that: it springs out and reaches its maximum length. Will the piston rod or the end of the cylinder loaded, so the piston when open Piston valve with little effort in any position be moved in the cylinder. The piston rod can thus completely extended to completely retracted be brought to any exact position. At the same time offers the used sealing technology for this system excellent Safety.
Diese vom Bürostuhl her lange bekannten Eigenschaften werden auch gemäß der Neuerung für eine in ihrem Federweg stufenlos einstellbare Fahrrad Federgabel genutzt. Zusätzlich aber nutzt die Neuerung eine Lösung, um bei Verstellung des Restfederwegs eine weitestgehend gleich bleibende Federkennlinie zu erreichen und um diese aufbaubedingt in ihrer Federcharakteristik grundlegend variieren zu können.These from the office chair Her long-known properties are also according to the innovation for one steplessly adjustable bicycle suspension fork used in their travel. additionally but the innovation uses a solution at the adjustment of the residual spring travel a largely constant To achieve spring characteristic and this structure due in their Spring characteristic to vary fundamentally.
Die Federcharakteristik lässt sich weitestgehend anpassen, indem in den Bereich des positiven Federweges eines doppelt wirkenden Arbeitsluftzylinders ein Progressionskolben, mittels eines Seiles in seiner Position frei durch die Seillänge limitiert mit einem positionsveränderlichen Boden am unteren Ende des Arbeitsluftzylinders verbunden, eingebaut wird. Dieser Kolben bildet somit eine 3. Luftkammer, die im folgenden Progressionskammer genannt wird. Der positionsveränderliche Boden der Progressionskammer kann dabei entweder durch ein hohles Befestigungsrohr mit dem dichtend mit dem unteren Ende des Arbeitsluftzylinders verbundenen Ausfallenden verbunden werden, oder das Ausfallende bildet selbst den Boden der Progressionskammer. Dabei ist der Arbeitsbereich des Arbeitskolbens nicht zusätzlich durch die feste Länge der Kolbenstange einer Druckpatrone eingeschränkt, da die Progressionskammer lediglich durch den kolbenstangenlosen Progressionskolben, den Progressionskammerboden und das fixierende Seil gebildet wird und in ihrem Volumen nur durch die Länge des verbindenden Seils und die Position des Progressionskammerbodens bestimmt wird.The spring characteristic can be farestge Adjusting by a progressing piston, by means of a rope in its free position by the rope length limited with a positionally variable bottom connected to the lower end of the working air cylinder, is installed in the region of the positive travel of a double-acting working air cylinder. This piston thus forms a third air chamber, which is called progression chamber in the following. The positionally variable floor of the progression chamber can either be connected by a hollow mounting tube with the dropout sealingly connected to the lower end of the working air cylinder, or the dropout itself forms the bottom of the Progressionskammer. The working range of the working piston is not additionally limited by the fixed length of the piston rod of a print cartridge, since the progression chamber is formed only by the rodless progression piston, the Progressionskammerboden and the fixing rope and in volume only by the length of the connecting rope and the position of the Progressionskammerbodens is determined.
Das Ausfallende trägt ein Ventil und ist dichtend durch den Zylinderboden des doppelt wirkenden Arbeitsluftzylinders hindurch mit der Befestigungsstange der Progressionskammerbodens so verbunden, dass der Progressionskammerraum über dieses Ventil von außen mit Druckluft befüllt werden kann.The Dropout wears a valve and is sealing through the cylinder bottom of the double acting working cylinder through with the mounting rod the Progressionskammerbodens connected so that the Progressionskammerraum via this valve from the outside filled with compressed air can be.
Das
obere Ende der Progressionskammer bildet der oben genannte Progressionskolben,
gegen den der Druck bei Befüllung
der Kammer anliegt und welcher im Gegensatz zur Variante aus Offenlegungsschrift
Ohne Progressionskammer ändert sich für jede einzuregelnde Stellung des Arbeitskolbens nicht nur der verbleibende Federweg. Auch die gesamte Federcharakteristik samt Endprogression ändert sich gemäß dem jeweils verbleibenden Arbeitsvolumen, wobei sich der zugehörige kleinste Verdichtungsraum ebenfalls ändert. Für die isothermen Zustandsänderungen in luftgefederten Federgabeln ergeben sich sinnvolle kleinste Verdichtungsräume, die errechnet werden können. Diese liegen bei den für Federgabeln üblichen Drücken bei rund 20% des jeweiligen Ausgangsvolumens.Without Progression chamber changes for each position of the working piston to be adjusted, not only the remaining one Travel. Also, the entire spring characteristic including end progression changes according to the respective remaining working volume, with the associated smallest Compaction space also changes. For the isothermal state changes in air suspension forks, meaningful smallest compression spaces, the can be calculated. These are at the for Forks usual To press at around 20% of the respective starting volume.
Mit Progressionskammer verlängert sich der Federweg in jeder beliebig eingeregelten Stellung des Arbeitskolbens um den durch das Progressionskammervolumen vorgegebenen Federweg. Dieser Federweg ist durch Längenanpassung des verbindenden Seils zwischen Progressionskolben und -kammerboden sowie mittels weiterer Volumenanpassungen durch den positionsveränderlichen Progressionskammerboden frei konfigurierbar. Beim Einfedern steigt der Druck auf der Seite des Arbeitskolbens im doppelt wirkenden Arbeitsluftzylinder und wirkt auf den kolbenstangenlosen Progressionskolben. Auf diesen Progressionskolben wirkt gleichzeitig auch der Innendruck der Progressionskammer. Nach Erreichen der Kräftegleichheit am Progressionskolbenkolben und weiterer Einfederung des Gesamtsystems wird die Federcharakteristik der Progressionskammer mit ihrem zusätzlichen Federweg dem doppelt wirkenden Arbeitsluftzylinder in Serie überlagert. Dabei ist durch Montage variabler Längen von Seil und Befestigungsrohr des Progressionskammerbodens das Volumen dieser Progressionskammer und durch unterschiedliche Drücke in den 3 Luftkammern die Federkennlinie grundlegend einstellbar. Mit dieser Neuerung ist gegeben, dass für jede beliebige Stellung des Arbeitskolbens nach Erreichen der Kräftegleichheit zwischen Arbeitsraum und Progressionskammerraum die weitere Federcharakteristik (Endkennung) nahezu gleich bleibt, solange der Innendruck der Progressionskammer nicht verändert wird.With Progression chamber extended the spring travel in any arbitrarily adjusted position of the working piston around the travel defined by the progression chamber volume. This travel is by length adjustment the connecting rope between the progression piston and the chamber floor and by means of further volume adjustments by the positionally variable Progression chamber floor freely configurable. When bouncing increases the pressure on the side of the working piston in the double-acting Working air cylinder and acts on the rodless progression piston. At the same time, the internal pressure also acts on this progression piston the progression chamber. After achieving equality of forces on the progression piston and further compression of the overall system is the spring characteristic the Progressionskammer with their additional travel twice acting working air cylinder superimposed in series. It is through Assembly of variable lengths of rope and mounting tube of the progression chamber floor the volume this progression chamber and by different pressures in the 3 air chambers the spring characteristic fundamentally adjustable. With this Innovation is given for that any position of the working piston after reaching the equality of forces between working space and Progressionskammerraum the more spring characteristic (Final detection) remains almost the same as long as the internal pressure of the progression chamber not changed becomes.
Mit dem Einsatz der volumenvariablen Progressionskammer wird also eine Federwegregulierung mit gleichzeitiger Federkennlinienanpassung gewährleistet. Zusätzlich ist der Arbeitsbereich des Arbeitskolbens nicht zusätzlich durch die feste Länge der Kolbenstange einer Druckpatrone eingeschränkt, die einen festen Endanschlag bilden würde.With The use of the volume variable progression chamber is therefore a Spring travel regulation ensured with simultaneous spring characteristic adjustment. additionally the working area of the working piston is not additionally through the fixed length of the Piston rod of a print cartridge restricted, which has a fixed end stop would form.
Die maximale Absenkung der Federgabel ist erreicht, wenn der Arbeitskolben den Progressionskolbens berührt. Danach steht nur noch der Federweg der Progressionskammer als Restfederweg zur Verfügung. Bei dieser extremen Verringerung des Federweges sind zusätzliche zellige oder auch kompakte Elastomerfedern zwischen Progressionskolben und Arbeitskolben als Durchschlagschutz vorgesehen, deren Federkennung vorab über die Dichte bzw. den Elastizitätsmodul des Materials so abgestimmt ist, dass sie der geplanten Wunschendkennung des Systems entsprechen. Damit ist gewährleistet, dass die Federungsendkennung weitestgehend unverändert bleibt. In Verbindung mit der Neuerung braucht daher ein hydraulischer Stoßdämpfer nach seiner einmaligen optimalen Einregelung nicht mehr nachjustiert werden.The maximum lowering of the suspension fork is achieved when the working piston touched the progression piston. After that, only the spring travel of the progression chamber remains as residual spring travel to disposal. In this extreme reduction of the spring travel are additional cellular or even compact elastomeric springs between progressive pistons and working piston provided as a punch-through protection, the spring rate in advance about the density or elastic modulus of the material is tuned to match the planned desire end identifier of the system. This ensures that the suspension end detection largely unchanged remains. In connection with the innovation therefore needs a hydraulic Shock absorber after no longer readjusted to its unique optimal adjustment become.
Die Wirkungsweise der Neuerung, basierend auf einem 3-Kammer-Luftsystem mit variablem Progressionskammervolumen, wird anhand folgender Abbildungen erläutert.The Operation of the innovation, based on a 3-chamber air system with variable progression chamber volume, is based on the following figures explained.
Die
Einzelbrücke
(
Die
Progressionskammer (
Der
Progressionskolben (
Bei
geöffnetem
Kolbenventil (
Werden
für eine
möglichst
große
Absenkung der Federgabel und somit geringe Federwege im Arbeitszylinder
zwischen Arbeitskolben und Progressionskolbens oder oberhalb des
Arbeitsluftzylinders im Standrohr zellige oder kompakte Elastomerfedern (
Claims (5)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE200610038314 DE102006038314A1 (en) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | Air suspended two wheel suspension fork for motor cycle or bicycle, has operating progression chamber located in pneumatic cylinder, in area of positive spring deflection, opposite to which cylinder wall of sealed progression piston |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200610038314 DE102006038314A1 (en) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | Air suspended two wheel suspension fork for motor cycle or bicycle, has operating progression chamber located in pneumatic cylinder, in area of positive spring deflection, opposite to which cylinder wall of sealed progression piston |
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ID=38954784
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE200610038314 Withdrawn DE102006038314A1 (en) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | Air suspended two wheel suspension fork for motor cycle or bicycle, has operating progression chamber located in pneumatic cylinder, in area of positive spring deflection, opposite to which cylinder wall of sealed progression piston |
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DE (1) | DE102006038314A1 (en) |
-
2006
- 2006-08-17 DE DE200610038314 patent/DE102006038314A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20130820 |