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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Federung bzw. Aufhängung
bzw. Suspension für ein Fahrrad.
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DISKUSSION DES HINTERGRUNDS
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Radfahren
ist eine zunehmend beliebte Form der Freizeitgestaltung und Erholung
sowie ein zunehmend beliebtes Transportmittel. Außerdem
ist Radfahren ein sehr beliebter Wettkampfsport geworden, sowohl für
Amateure als auch für Profis. Die Fahrradindustrie verbessert
ständig die verschiedenen Komponenten des Fahrrads. In
der Vergangenheit hatten die meisten Fahrräder starre Rahmen,
die nicht mit einer vorderen oder hinteren Aufhängung bzw.
Federung versehen waren. Somit übermittelten solche starren
Rahmen typischerweise Stöße, die von rauen Fahroberflächen
herrühren, direkt an den Fahrer.
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In
neuerer Zeit wurden Fahrräder, speziell Mountainbikes (MTB)
und Geländefahrräder („All Terrain Bikes” – ATB),
mit vorderen und/oder hinteren Federungsanordnungen ausgestattet,
um die beim Fahren auf einer rauen Straße an den Fahrer übermittelten
Stöße zu absorbieren. In Fahrrädern mit
Federungen ist es manchmal wünschenswert, in der Lage zu
sein, die Federung wie benötigt und/oder gewünscht
schnell einstellen oder sperren zu können. Daher gab es
Vorschläge, eine Federungsbetätigungsvorrichtung
am Lenker des Fahrrads vorzusehen, so dass der Fahrer die Federung
wie benötigt und/oder gewünscht beim Fahren einstellen
oder sperren kann, wie bei einer Durchsicht von
U.S. Patent Nr. 6,767,024 ,
U.S. Patentveröffentlichung
Nr. 2005/0103149 und
U.S.
Patentveröffentlichung Nr. 2005/0252330 gesehen
werden kann.
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Es
ist wünschenswert fortzufahren, die Struktur und Funktion
solcher Fahrradkomponenten zu verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt vorteilhafterweise eine
Fahrradfederung bereit mit einer Hubeinstelleinheit, einem Federungsdämpfer,
einer Dämpfereinstelleinheit und einer elektronischen Steuerung
bzw. Controller. Die Hubeinstelleinheit ist konfiguriert, um einen
Hub der Fahrradfederung einzustellen, welche konfiguriert ist sich
innerhalb des Hubs zu expandieren und zusammen zu ziehen (kontrahieren).
Der Federungsdämpfer ist konfiguriert, um Dämpfungskraft
auf die Fahrradfederung auszuüben. Die Dämpfereinstelleinheit
ist konfiguriert, um die von dem Federungsdämpfer ausgeübte
Dämpfungskraft einzustellen. Die elektronische Steuerung
ist konfiguriert, um die Hubeinstelleinheit und die Dämpfereinstelleinheit
zu steuern.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung stellt vorteilhafterweise ein Verfahren
zum Einstellen einer Fahrradfederung bereit. Das Verfahren zum Steuern
einer Fahrradfederung umfasst das Bereitstellen einer Hubeinstelleinheit,
um einen Hub der Fahrradfederung einzustellen, welche konfiguriert
ist, sich innerhalb des Hubs zu expandieren und zusammen zu ziehen,
und das Bereitstellen einer Dämpfereinstelleinheit, welche
konfiguriert ist, eine durch einen Federungsdämpfer auf
das Fahrrad ausgeübte Dämpfungskraft einzustellen.
Die Hubeinstelleinheit ist elektronisch gesteuert, um den Hub einzustellen,
und die Dämpfereinstelleinheit ist elektronisch gesteuert,
um die Dämpfungskraft einzustellen.
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Diese
und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden dem Fachmann offenbar werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
offenbart.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine
vollständigere Würdigung der Erfindung und vieler
der dazugehörigen Vorteile werden unmittelbar offenbar
mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung, insbesondere
wenn betrachtet in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen,
in welchen gilt:
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1 ist
eine teilweise Seitenansicht eines vorderen Abschnitts eines Fahrrads
mit einer vorderen Federung in Übereinstimmung mit einer
beispielhaften Ausführungsform;
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2 ist
eine Vorderansicht der vorderen Federung und einem elektronischen
Steuersystem davon in Übereinstimmung mit einer beispielhaften
Ausführungsform;
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3 ist
ein Blockdiagram für das elektronische Steuersystem der
vorderen Federung in Übereinstimmung mit einer beispielhaften
Ausführungsform;
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4A und 4B sind
vordere Schnittansichten von Stoßdämpfereinheiten
der vorderen Federung von 2, wobei 4A eine
Stoßdämpfereinheit zeigt, in der eine Dämpfereinstelleinheit
bereitgestellt ist, und wobei 4B eine
Stoßdämpfereinheit zeigt, in der eine Hubeinstelleinheit
bereitgestellt ist, in Übereinstimmung mit einer beispielhaften
Ausführungsform;
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5A und 5B sind
vergrößerte, teilweise vordere Schnittansichten
der Hubeinstelleinheit der Stoßdämpfereinheit
von 4B, wobei 5A die
Hubeinstelleinheit in einer langen Hubposition zeigt und konfiguriert,
um sich hin zu einer kurzen Hubposition zu bewegen, und wobei 5B die
Hubeinstelleinheit in einer kurzen Hubposition zeigt und konfiguriert,
um sich hin zu der langen Hubposition zu bewegen, in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform;
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6A ist
eine vergrößerte, teilweise vordere Schnittansicht
einer anderen Ausführungsform einer Hubeinstelleinheit
einer Stoßdämpfereinheit, 6B ist
eine schematische Draufsicht einer Getriebe- bzw. Transmissionseinheit
der Hubeinstelleinheit von 6A, 6C ist
eine vergrößerte, teilweise vordere Schnittansicht
einer weiteren Ausführungsform einer Hubeinstelleinheit
einer Stoßdämpfer-einheit und 6D ist eine
schematische Draufsicht einer Getriebe- bzw. Transmissionseinheit
der Hubeinstelleinheit von 6C;
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7A und 7B sind
vergrößerte, teilweise vordere Schnittansichten
der Dämpfereinstelleinheit der Stoßdämpfereinheit
von 4A, wobei 7A die
Dämpfereinstelleinheit in einer Entriegelungsposition zeigt
und wobei 7B die Dämpfereinstelleinheit
in einer Verriegelungsposition zeigt in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform;
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8A ist
eine vergrößerte, teilweise vordere Schnittansicht
einer anderen Ausführungsform einer Dämpfereinstelleinheit
einer Stoßdämpfereinheit, 8B ist
eine schematische Draufsicht einer Getriebe- bzw. Transmissionseinheit
der Dämpfereinstelleinheit von 8A, 8C ist
eine vergrößerte, teilweise vordere Schnittansicht
einer weiteren Ausführungsform einer Dämpfereinstelleinheit
einer Stoßdämpfereinheit und 8D ist
eine schematische Draufsicht einer Getriebe- bzw. Transmissionseinheit
der Dämpfereinstelleinheit von 8C;
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9 ist
ein Flussdiagramm, das elektronische Steuerung einer vorderen Federung
zeigt, die in einer lang-zu-kurz-Hub-Position (d. h. in einem ersten
Zustand) arbeitet, in Übereinstimmung mit einer beispielhaften
Ausführungsform;
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10 ist
ein Flussdiagramm, das elektronische Steuerung einer vorderen Federung
zeigt, die in einer kurz-zu-lang-Hub-Position (d. h. in einem zweiten
Zustand) arbeitet, in Übereinstimmung mit einer beispielhaften
Ausführungsform; und
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11 ist
ein Flussdiagramm, das Steuerung von zwei elektrischen Motoren zeigt
zum Ausführen des in 9 und 10 gezeigten
beispielhaften Verfahrens.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben mit Bezug
auf die beiliegenden Zeichnungen. In der folgenden Beschreibung
sind die konstituierenden Elemente, die im Wesentlichen dieselbe
Funktion und Anordnung haben, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet
und wiederholende Beschreibungen werden nur gemacht, wenn nötig.
Es wird dem Fachmann anhand dieser Offenbarung offenbar werden,
dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung nur zur Illustration und nicht zum Zwecke
der Beschränkung der Erfindung, wie sie durch die angehängten
Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist,
bereitgestellt ist.
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Anfänglich
Bezug nehmend auf 1 und 2 ist ein
Fahrrad 10 dargestellt, dass mit einem elektronischen Steuersystem 300 ausgerüstet
ist zum selektiven Steuern einer vorderen Federung 14 in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das
elektronische Steuersystem 300 ist bereitgestellt, um die
vordere Federung 14 elektronisch zu Steuern zum selektiven
Umschalten zwischen einem ersten Zustand (z. B. einer lang-zu-kurz-Hubeinstellungsposition)
und einem zweiten Zustand (z. B. einer kurz-zu-lang-Hubeinstellungsposition).
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Wie
in 1 und 2 zu sehen, hat die vordere
Federung 14 eine erste Stoßdämpfereinheit 120, die
ein erstes oberes Teleskoprohr 122 umfasst, das verschiebbar
in einem ersten unteren Teleskoprohr 130 aufgenommen ist,
und eine zweite Stoßdämpfereinheit 160,
die ein zweites oberes Teleskoprohr 162 umfasst, das verschiebbar
innerhalb eines zweiten unteren Teleskoprohrs 170 aufgenommen
ist. Die ersten und zweiten Stoßdämpfereinheiten 120 und 160 sind
konfiguriert, Stöße zu absorbieren und zu dämpfen,
während das Fahrrad 10 über raues Gelände
fährt. Das obere Teleskoprohr 122 ist mit einer
ersten elektrischen Motoreinheit 301 und einer ersten Transmissionseinheit 307 bereitgestellt
zum selektiven Einstellen der Hublänge der vorderen Federung 14.
Das obere Teleskoprohr 162 ist mit einer zweiten elektrischen
Motoreinheit 302 und einer zweiten Transmissionseinheit 308 bereitgestellt
zum selektiven Verriegeln oder Entriegeln der Dämpferfunktion
der vorderen Federung 14. Eine Schalteinheit 304 ist
an einem Lenker 16 des Fahrrads 10 bereitgestellt und
hat einen Einstellhebel 304a, der zwischen zumindest zwei
Positionen (z. B. einem ersten Zustand entsprechend der lang-zu-kurz-Hub-Position
und einem zweiten Zustand entsprechend der kurz-zu-lang-Hub-Position)
bewegt werden kann, welcher seinerseits die ersten und zweiten elektrischen
Motoreinheiten 301 und 302 betätigt zum
Umschalten zu einem dieser Zustände. In der dargestellten
Ausführungsform wird der Einstellhebel 304a zwischen
Aufwärts- und Abwärtspositionen bewegt. Es sollte
jedoch beachtet werden, dass andere Konfigurationen einschließlich
eines Knopfs, der gedreht werden kann, oder eines Druckknopfs zum Umschalten der
Positionen verwendet werden können, wie dem Fachmann unmittelbar
offenbar werden wird auf der Grundlage der hierin vorgebrachten
Offenbarung.
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Wie
in 1 und 2 zu sehen, ist die vordere
Federung 14 aufgenommen bzw. inkorporiert in einer Vordergabel
des Fahrrads. (Es sollte beachtet werden, dass die Federung der
vorliegenden Erfindung alternativ oder zusätzlich als eine
hinter Federung für ein Fahrrad verwendet werden kann mit
einer für jede Federung bereitgestellten Betätigungseinheit.)
Die Vordergabel umfasst ein Mittelrohr 102, das schwenkbar
mit einem Kopfrohr 10a des Rahmens des Fahrrads verbunden
ist, und eine Klammer (oder erster Verbinder) 104, die das
Mittelrohr 102 starr mit der ersten Stoßdämpfereinheit 120 und
der zweiten Stoßdämpfereinheit 160 verbindet.
Die ersten und zweiten Stoßdämpfereinheiten 120 und 160 sind
an den unteren Enden davon an jeweiligen Enden einer Achse des Vorderrads
des Fahrrads befestigt. Der Lenker 16 ist starr bei einer
Position auf halbem Wege davon mit einem oberen Ende des Mittelrohrs 102 verbunden.
Ein strukturelles Bauteil oder Klammer (oder zweiter Verbinder) 106 ist
bereitgestellt, das ein unteres Teleskoprohr 130 der ersten
Stoßdämpfereinheit 120 mit einem unteren
Teleskoprohr 170 der zweiten Stoßdämpfereinheit 160 verbindet,
um strukturelle Stabilität für die vordere Federung 14 bereitzustellen.
Das Kopfrohr 10a des Fahrradrahmens nimmt das Mittelrohr 102 der
oberen telekopierenden Bauteile 122 und 162 (welche
miteinander mittels der Klammer 104 verbunden sind) steuerbar
auf, und das Vorderrad ist an den unteren Teleskoprohren 130 und 170 (welche
miteinander mittels der Klammer 106 verbunden sind) der
ersten und zweiten Stoßdämpfereinheiten 120 bzw. 160 befestigt.
Somit ist die vordere Federung 14 zwischen dem Fahrradrahmen
und dem Vorderrad bereitgestellt, um zu erlauben, dass ein von dem
Vorderrad empfangener Stoß absorbiert und gedämpft wird,
bevor er den Rahmen erreicht.
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Der
erste Stoßdämpfer 120 umfasst das erste
obere teleskopierende Bauteil 122 mit einem oberen Ende,
das mit einer verbindenden Klammer 124 der Klammer 104 verbunden
ist. Das erste obere teleskopierende Bauteil 122 hat ein
unteres Ende, das verschiebbar innerhalb eines oberen Endes des
ersten unteren Teleskoprohrs 130 der ersten Stoßdämpfereinheit 120 aufgenommen
ist. In ähnlicher Weise umfasst die zweite Stoßdämpfereinheit 160 das
zweite obere teleskopierende Bauteil 162 mit einem oberen
Ende, das mit einer verbindenden Klammer 164 der Klammer 104 verbunden
ist, und das zweite obere teleskopierende Bauteil 162 hat
ein unteres Ende, das verschiebbar innerhalb eines oberen Endes
des zweiten unteren Teleskoprohrs 170 der zweiten Stoßdämpfereinheit 160 aufgenommen
ist. Die unteren Enden der ersten und zweiten unteren Teleskoprohre 130 und 170 sind
an der Achse des Vorderrads des Fahrrads in jedweder bekannten Weise
befestigt.
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Im
Grunde genommen umfasst das elektronische Steuersystem 300 eine
Steuerplatte 303, die Schalteinheit 304, eine
Batterieeinheit 305, die erste elektrische Motoreinheit 301,
die mit einer in der ersten Stoßdämpfereinheit 120 untergebrachten
Hubeinstelleinheit 150 bereitgestellt ist, und die zweite
elektrische Motoreinheit 302, die mit einer in der zweiten
Stoßdämpfereinheit 160 untergebrachten
Dämpfereinstelleinheit 190 bereitgestellt ist.
Elektrische Kabel oder Drähte 306 sind bereitgestellt,
um die Schalteinheit 304, die Batterie 305, jede
der ersten und zweiten elektrischen Motoreinheiten 301 und 302 und
die Steuerplatte 303 elektronisch zu verbinden, und vorzugsweise
ausgelegt durch einen Rohrhohlraum des Lenkers 16 und des
Mittelrohrs 102. Die Batterie 305 ist innerhalb
eines Teils des Rohrhohlraums gesichert, der in einem Ende des Lenkers 16 positioniert
ist, zu welchem eine Endkappe davon (nicht gezeigt) bereitgestellt
und konfiguriert ist, um manuell abnehmbar zu sein, so dass die
Batterie ausgetauscht werden kann, wenn sie leer ist, oder für
Wartung durch das Ende des Lenkers 16. Die ersten und zweiten
elektrischen Motoreinheiten 301 bzw. 302 betätigen
eine Hubeinstelleinheit bzw. eine Dämpfereinstelleinheit
(nicht gezeigt in 1 und 2, werden
aber in größeren Detail in 4A–8D beschrieben),
welche innerhalb des oberen teleskopierenden Bauteils 122 bzw.
des zweiten teleskopierenden Bauteils 162 bereitgestellt
sind.
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3 wird
benutzt zum Beschreiben allgemeiner Merkmale des elektronischen
Steuersystems in Übereinstimmung mit einer beispielhaften
Ausführungsform. Wie in 3 zu sehen,
umfasst das elektronische Steuersystem 300 einen Mikrocomputer 330 und
erste und zweite Motortreiber 332 und 334, jede
verbunden zu jedem der ersten und zweiten elektrischen Motoren 301 und 302.
Der Mikrocomputer 330 ist konfiguriert, um ein Positionssignal
von der Schalteinheit 304 zu empfangen und um Positionssignale
von ersten und zweiten Positionssensoren 336 und 338 zu
empfangen, die jeder jeden Zustand der ersten und zweiten elektrischen
Motoren 301 und 302 detektieren. Eine Energieversorgungseinheit 340 ist
bereitgestellt, um direkt oder indirekt Energie an den Mikrocomputer 330 und
jeden der elektrischen Motoren 301 und 302 zu
liefern. Vorzugsweise ist abgesehen von der Schalteinheit 304 ein
Ein/Aus-Schalter 342 auch bereitgestellt, der an oder nahe
der Steuerplatte 303 in konventioneller Weise platziert
sein kann. Basierend auf dem von der Schalteinheit 304 empfangenen
Signal führt der Mikrocomputer 330 ein Computerprogramm
aus, das in dem Mikrocomputer 330 oder anderweitig in anderen
Speichervorrichtungen (nicht gezeigt) gespeichert sein kann, und
sendet seinerseits ein Signal an die Motortreiber 332 und 334,
so dass die elektrischen Motoren in einer programmierten Weise angetrieben
werden, die z. B. Ein/Aus-Steuerung, Rückkopplungssteuerung
und eine Kombination davon bereitstellt. In einer solchen Konfiguration,
wo ein separater Motortreiber und Sensor für jede elektrische
Motoreinheit bereitgestellt sind, steuert der Mikrocomputer 330 die
zwei elektrischen Motoren selektiv in alternierenden, konsekutiven
Operationen.
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4A und 4B werden
verwendet, um die allgemeinen Merkmale der ersten und zweiten Stoßdämpfereinheiten 160 bzw. 120 der
vorderen Federung 14 zu beschreiben. Die erste Stoßdämpfereinheit 120 umfasst
eine einstellbare Luftfeder 140 und die zweite Stoßdämpfereinheit 160 umfasst
eine Dämpfungseinheit 180, welche gemeinsam (mittels
Klammer 106) der vorderen Federung 14 Federcharakteristik
und Dämpfungscharakteristik verleihen. Die erste Stoßdämpfereinheit 120 umfasst
auch eine Hubeinstelleinheit 150 an einem oberen Ende der
einstellbaren Luftfeder 140, und die zweite Stoßdämpfereinheit 160 umfasst
eine Dämpfungseinstelleinheit 190 an einem oberen
Ende der Dämpfungseinheit 180. 4A stellt
die Dämpfungseinstelleinheit 190 in generischer
Weise da, um die Darstellung davon zu vereinfachen, während 7A und 7B vergrößerte,
detaillierte Ansichten der Dämpfereinstelleinheit 190 darstellen
und 8A und 8B und 8C und 8D alternative
Ausführungsformen der Dämpfereinstelleinheit und
der damit benutzten Transmissionseinheiten darstellen. Zusätzlich
stellt 4B die Hubeinstelleinheit 150 in
generischer Weise dar, um die Darstellung davon zu vereinfachen,
während 5A und 5B vergrößerte,
detaillierte Ansichten der Hubeinstelleinheit 150 darstellen,
und 6A und 6B und 6C und 6D alternative Ausführungsformen
der Hubeinstelleinheit und der damit benutzen Transmissionseinheiten
darstellen.
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Bezugnehmend
nun auf 4B umfasst die einstellbare
Luftfeder 140 ein oberes Dichtungsteil 142, das
mit dem ersten oberen teleskopierenden Bauteil 122 via
der Hubeinstelleinheit 150 verbunden ist. Die Längsposition
des oberen Dichtungsteils 142 entlang des ersten oberen
teleskopierenden Bauteils 122 kann durch die Hubeinstelleinheit 150 eingestellt werden
und diese Einstellung bestimmt die maximale totale Hublänge
der ersten Stoßdämpfereinheit.
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Die
einstellbare Luftfeder 140 umfasst ferner ein unteres Dichtungsteil 144,
das starr mit dem unteren Ende des unteren Abschnitts 130 durch
Rohr 145 verbunden ist. Das untere Dichtungsteil 144 ist
verschiebbar aufgenommen innerhalb eines Rohrs 143, das
mit dem oberen Dichtungsteil 142 verbunden ist (daher kann das
untere Dichtungsteil 144 auch als „Kolben” 144 bezeichnet
werden), und eine Luftkammer 146 ist somit definiert zwischen
dem oberen. Dichtungsteil 142 und dem unteren Dichtungsteil 144.
Die Luftkammer 146 wirkt als eine Luftfeder zwischen dem
oberen teleskopierenden Bauteil 122 (via dem oberen Dichtungsteil 142) und
dem unteren Abschnitt 130 (via dem unteren Dichtungsteil 144).
Die Menge und der Druck der Luft innerhalb der Luftkammer 146 kann
durch den Benutzer eingestellt werden via Ventil/Düse 148,
welche fluidmäßig mit der Luftkammer 146 via
einer sich durch Rohr 145 erstreckenden Passage verbunden
ist. Die einstellbare Luftfeder 140 kann auch eine Spiralfeder 149 umfassen,
welche das untere Dichtungsteil 144 hin zu dem oberen Dichtungsteil 142 beaufschlagt
und weitere Feder-/Dämpfungscharakteristiken für
die einstellbare Luftfeder 140 bereitstellt.
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Wie
oben angemerkt kann die Hubeinstelleinheit 150 verwendet
werden, um die maximale totale Hublänge der ersten Stoßdämpfereinheit 120 einzustellen
durch Einstellen der Längsposition bzw. longitudinalen Position
des oberen Dichtungsteils 142 entlang des oberen teleskopierenden
Bauteils 122. Da die Menge von Luft innerhalb der Luftkammer 146 während
der Benutzung relativ konstant bleiben wird (bei fehlender Einstellung
unter Benutzung des Ventils/Düse 148, wohlgemerkt),
werden die relativen Positionen zwischen dem oberen Dichtungsteil 142 und
dem unteren Dichtungsteil 144 relativ konstant bleiben,
wenn äußere Kräfte auf die vordere Federung 14 unbeachtet
bleiben. Somit wird die Einstellung der Längsposition des
oberen Dichtungsteils 142 entlang des oberen teleskopierenden
Bauteils 122 den Effekt des Einstellen der Längsposition
des unteren Dichtungsteils in derselben Richtung haben, was dadurch
die maximale totale Hublänge der ersten Stoßdämpfereinheit 122 einstellen
wird. Wenn zum Beispiel das obere Dichtungsteil 142 aufwärts
bewegt wird, dann wird sich auch das untere Dichtungsteil 144 bezüglich
des oberen teleskobierenden Bauteils 122 aufwärts
bewegen und die maximale totale Hublänge der ersten Stoßdämpfereinheit 120 wird
reduziert werden. Die Hubeinstellung wird an die zweite Stoßdämpfereinheit 160 via
der Klammer 104 und der Klammer 106 übertragen.
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Bezugnehmend
nun auf die 4B, 5A und 5B ist
die Hubeinstelleinheit 150 mit der ersten elektrischen
Motoreinheit 301 und der ersten Transmissionseinheit 307 an
einem oberen Ende der ersten Stoßdämpfereinheit 120 bereitgestellt.
Die erste elektrische Motoreinheit 301 ist vorzugsweise
durch ein Motorgehäuse oder eine Klammer 309 an
einer Hülse 124a (Teil der verbindenden Klammer 124)
gesichert, die einen Umfang eines oberen Endes des oberen Teleskoprohrs 122 starr
halt. Die Hubeinstelleinheit 150 umfasst einen Aktuator,
der die longitudinale Länge der Hubeinstelleinheit 150 gemäß einer
Drehposition des Aktuators einstellen kann, so dass die Längsposition
des oberen Dichtungsteils 142 eingestellt wird. Die Transmissionseinheit 307 umfasst
eine Riemenscheibe 310, die an einer Antriebsachse der
ersten elektrischen Motoreinheit 301 bereitgestellt ist,
eine Riemenscheibe 312 die an einer angetriebenen Achse
des Aktuators der Hubeinstelleinheit 150 bereitgestellt
ist, und einen Antriebsriemen 313, der die zwei Riemenscheiben
operativ verbindet zum Bereitstellen einer Drehmomentübertragung
von der ersten elektrischen Motoreinheit 301 auf die Hubeinstelleinheit 150 mit
einem präzise gesteuerten Timing.
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Nun
bezugnehmend auf 4A umfasst die Dämpfereinheit 180 ein
oberes Dichtungsteil 182, das starr mit dem zweiten oberen
teleskopierenden Bauteil 162 verbunden ist. Die Dämpfereinheit 180 umfasst weiter
ein unteres Dichtteil 185, das starr mit dem unteren Ende
des zweiten unteren Teleskoprohrs 170 durch ein Rohr 186 verbunden
ist. Das untere Dichtungsteil 185 ist verschiebbar aufgenommen
innerhalb eines Rohrs 181 des zweiten oberen teleskopierenden
Bauteils 162 (daher kann das untere Dichtungsteil auch
als „Kolben” 185 bezeichnet werden).
Eine Fluidkammer 184 ist zwischen dem oberen Dichtungsteil 182 und
einer unteren Dichtung 183 an einem unteren Ende des oberen
teleskopierenden Bauteils 162 definiert. Die Fluidkammer 184 enthält
ein Fluid, wie zum Beispiel Öl, das in Verbindung mit dem
unteren Dichtungsteil 185 verwendet wird, um als Dämpfer
zu agieren. Das untere Dichtungsteil 185 hat mehrere Löcher 187,
die sich da hindurch erstrecken und Fluid in der Fluidkammer 184 erlauben,
dort hindurch zu laufen. Somit unterteilt das untere Dichtungsteil 185 die
Fluidkammer 184 in einen oberen Hohlraum 188 und
einen unteren Hohlraum 189, wobei die Löcher 187 des
unteren Dichtungsteils es erlauben, dass Fluid von einem Hohlraum
zum Anderen laufen kann, abhängig von den auf das obere
teleskopierende Bauteil 162 und den unteren Abschnitt 170 wirkenden
Kräfte. Auf Grund des kleinen Volumens von Fluid, das durch
die Löcher 187 laufen kann, stellt die Bewegung
des unteren Dichtungsteils 185 entlang des Rohrs 181 und
innerhalb der Fluidkammer 184 einen Dämpfungseffekt
bereit für Kräfte, die auf das zweite obere teleskopierende
Bauteil 162 und das zweite untere Teleskoprohr 170 wirken.
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Auf
Grund der Bewegung des Rohrs 186 in und aus der Fluidkammer 184 heraus,
wenn die Luftfeder 140 (und somit entsprechend die Dämpfungseinheit)
sich zusammen zieht und expandiert, wird der Druck innerhalb der
Fluidkammer 184 dazu tendieren, anzusteigen bzw. abzufallen,
und der Gesamtdruck innerhalb der zweiten Stoßdämpfereinheit 160 wird
ansteigen bzw. abfallen.
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Bezugnehmend
nun auf 4A, 7A und 7B umfasst
die Dämpfereinstelleinheit 190 mehrere Komponenten,
die es dem Fluid erlauben, von der Fluidkammer 184 in und
aus einer Reservoirkammer 166 zu fließen, die über
dem oberen Dichtungsteil 182 bereitgestellt ist. Zum Beispiel
ist ein Rohr 192 bereitgestellt, das sich nach unten durch
eine Öffnung in dem oberen Dichtungsteil 182 erstreckt,
ein oder mehrere Löcher 193 sind in den oberen
Dichtungsteil 182 bereitgestellt und ein oder mehrere Ein-Weg-Ventile
(z. B. Rückstauklappe, die vorzugsweise federbeaufschlagt
ist) für die Löcher 193 sind bereitgestellt
an der unteren Oberfläche des oberen Dichtungsteils 182,
um einen Fluss in die Fluidkammer 184 zu erlauben, aber
nicht heraus. Eine oder mehrere obere Öffnungen 196 sind
bereitgestellt, zum Beispiel an einem oberen Ende des Rohrs 192,
und eine oder mehrere Ein-Weg-Ventile für die oberen Öffnungen 196 sind
bereitgestellt, um einen Aufwärtsfluss von der Fluidkammer 184 und
in die Reservoirkammer 166 durch die Öffnungen 196 zu
erlauben, aber keinen Abwärtsfluss von den Öffnungen 196 zu
der Fluidkammer 184 durch das Rohr 192. Die Dämpfereinstelleinheit 190 hat
ein Ventil 200 als einen Aktuator, das die oberen Öffnungen 196 schließen
oder öffnen kann zum Steuern des Flusses zu dem Reservoirhohlraum 166.
Die Zirkulation bzw. der Kreislauf des Fluids zwischen der Fluidkammer 184 und
der Reservoirkammer 166 via dem Rohr 192 gleicht
Druckdifferentiale mit dem zweiten Stoßdämpfer 160 aus,
da die Fluidkammer 184 sich ausdehnt und zusammen zieht,
wenn das Ventil 200 geöffnet ist. Wenn das Ventil 200 geschlossen
ist 196 und somit den Fluss verhindert, stellt die Dämpfereinstelleinheit 190 ein
Verriegelungsmerkmal des zweiten Stoßdämpfers 160 bereit.
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Die
Dämpfereinstelleinheit 190 ist mit einer zweiten
elektrischen Motoreinheit 302 und der zweiten Transmissionseinheit 308 an
einem oberen Ende der zweiten Stoßdämpfereinheit 160 bereitgestellt.
Die zweite elektrische Motoreinheit 302 ist vorzugsweise
durch ein Motorgehäuse oder eine Klammer 314 an
einer Hülse 164a (Teil von der verbindenden Klammer 164)
gesichert, die einen Umfang eines oberen Endes des oberen Teleskoprohrs 162 starr
hält. Wie oben angemerkt, ist die Dämpfereinstelleinheit 190 mit
dem Ventil 200 verbunden, welches konfiguriert ist, sich
axial zu bewegen, wenn das Ventil 200 von dem elektrischen
Motor 302 gedreht wird (wie im Detail in Bezug auf 7A und 7B beschrieben
werden wird). Die zweite Transmissionseinheit 308 umfasst
eine Riemenscheibe 315, die an einer Antriebsachse des
zweiten elektrischen Motors 302 bereitgestellt ist, eine
Riemenscheibe 316, die an einer angetriebenen Achse des
Ventils 200 bereitgestellt ist, und einen Antriebsriemen 317,
der die zwei Riemenscheiben operativ verbindet zum Bereitstellen
einer Drehmomentübertragung von der zweiten elektrischen
Motoreinheit 302 auf die Dämpfereinstelleinheit 190 mit
einem präzise gesteuerten Timing.
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5A und 5B sind
vergrößerte, teilweise vordere Schnittansichten
der Hubeinstelleinheit 150 in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform. 5A zeigt
die Hubeinstelleinheit in einer lang-zu-kurz-Hub-Position, während 5B die
Hubeinstelleinheit in einer kurz-zu-lang-Hub-Position zeigt.
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Die
Welle bzw. der Schaft 152, die/der sich davon nach unten
erstreckt, ist drehbar innerhalb eines Lagerteils 220 montiert;
der Schaft 152 ist jedoch allgemein daran gehindert, sich
axial zu bewegen (d. h. aufwärts oder abwärts
wie dargestellt). Der Schaft umfasst einen Topabschnitt 155,
der starr an einer Mitte einer Riemenscheibe 312 festgelegt
ist, einen Mittelabschnitt 153 und einen unteren Abschnitt 154,
der einen ausgesparten Abschnitt 156 an einer äußeren
Fläche davon hat. Wie oben angemerkt ist die Riemenscheibe 312 konfiguriert,
um von der ersten elektrischen Motoreinheit 301 via einem
Antriebsriemen 313 bewegt zu werden.
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Eine
Flusssteuerungsstruktur 222 ist mit einem unteren Ende
des Lagerteils 220 verbunden und der Schaft 152 ist
drehbar innerhalb der Flusssteuerungsstruktur 222 bereitgestellt.
Die Flusssteuerungsstruktur 222 hat einen ersten Flusssteuerungsabschnitt 230 und
einen zweiten Flusssteuerungsabschnitt 240, der in ein
unteres Ende davon einbezogen ist. Die Flusssteuerungsstruktur 222 umfasst Öffnungen 224 über
dem ersten Flusssteuerungsabschnitt 230, Öffnungen 225 (siehe 5A welche
die Steuerungsstruktur 222 in einer neuzig Grad axialen
Versetzung im Vergleich zu der Abbildung in 5B zeigt)
unterhalb der Öffnungen 225 und oberhalb des ersten
Flusssteuerungsabschnitts 230, Öffnungen 236 zwischen
dem ersten Flussteuerungsabschnitt 230 und dem zweiten
Flusssteuerungsabschnitt 240 und Öffnungen 226 unterhalb
des zweiten Flussteuerungsabschnitts 240. Der erste Flusssteuerungsabschnitt 230 hat Öffnungen 232,
die sich von einer oberen Fläche davon zu einer unteren
Fläche davon erstrecken, und ein Ein-Weg-Ventil 234 an
der oberen Fläche davon, welches bevorzugt abwärts
federbeaufschlagt ist und abwärts gerichteten Fluss durch
den ersten Flusssteuerungsabschnitt 230 verhindert. Der
zweite Flusssteuerungsabschnitt 240 hat Öffnungen 242 (siehe 5A,
da Öffnungen 232 und 242 gegeneinander
versetzt sind um die Achse der Steuerungsstruktur 222,
und 5A die Steuerungsstruktur 222 in einer
neunzig Grad axialen Versetzung im Vergleich zu der Abbildung in 5B zeigt),
die sich von einer oberen Flache davon zu einer unteren Fläche
davon erstrecken, und ein Ein-Weg-Ventil 244 an der unteren
Fläche davon, welches vorzugsweise aufwärts federbeaufschlagt ist
und aufwärts gerichteten Fluss durch den zweiten Flussteuerungsabschnitt 240 verhindert.
Der Schaft 152 und die Flusssteuerungsstruktur 222 gleiten
im Allgemeinen nicht axial mit Bezug zueinander.
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Die
ersten und zweiten Flusssteuerungsabschnitte 230 und 240 sind
verschiebbar innerhalb eines Zylinders 251 einer abgedichteten
Kammer 250 bereitgestellt. Ein oberes Ende des Zylinders 251 ist
durch eine obere Dichtung 252 abgedichtet und ein unteres
Ende des Zylinders 251 ist durch das obere Dichtungsteil 142 abgedichtet,
um die abgedichtete Kammer 250 zu bilden. Die Kammer 250 ist
mit Fluid gefüllt, welches dasselbe wie oder ein unterschiedliches
als das Fluid sein kann, welches in der Dämpfungseinheit 180 der
zweiten Stoßdämpfereinheit 160 bereitgestellt
ist. In diese Ausführungsform, da die Flusssteuerungsstruktur 222 generell
nicht in der axialen Richtung davon bewegbar ist, ist die Kammer 250 axial
verschiebbar über die ersten und zweiten Flusssteuerungsabschnitte 230 und 240,
aber diese axiale Verschiebung ist gesteuert durch die relativen
axialen Winkelposition der ersten und zweiten Flusssteuerungsabschnitte 230 und 240 bezüglich
des Schafts 152. Die relativen axialen Winkelpositionen
zwischen den ersten und zweiten Flusssteuerungsabschnitten 230 und 240 und
dem Schaft 152 werden durch die winkelmäßige
Drehung des Schafts 152 um seine Achse bestimmt, wenn die
Riemenscheibe 612 von der ersten elektrischen Motoreinheit 301 gedreht
wird. Wie in 5B dargestellt wird die axiale
Verschiebung der Kammer 250 durch Fluid bestimmt, das entweder
in einem Hohlraum 250a innerhalb der Kammer 250,
definiert durch die obere Fläche des ersten Flusssteuerungsabschnitts 250 und
die obere Dichtung 252, oder in einem Hohlraum 250b innerhalb
der Kammer 250, definiert durch die untere Fläche
des zweiten Flusssteuerungsabschnitts 240 und das obere
Dichtungsteil 142, angesammelt wird. Die durch das angesammelte
Fluid verursachten Druckdifferentiale veranlassen die Kammer 250,
sich abwärts oder aufwärts zu bewegen, was gleichzeitig
Fluid veranlasst, in den Hohlraum 210, der ein konstantes
Volumen darin mit einem geschlossenen Ende hat, injiziert zu werden
oder aus diesem heraus extrahiert zu werden. Der Druck innerhalb
des Hohlraums 210 wird durch einen Sensor 211 überwacht,
um Überdruckbeaufschlagung innerhalb des Hohlraums 210 zu überwachen.
Die Kammer 250 ist nach unten hin zu der lang-Hub-Position
beaufschlagt durch eine Druckfeder (oder ein Pressteil oder Beaufschlagungsteil) 260.
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Wenn
die erste elektrische Motoreinheit 301 betrieben wird für
die lang-zu-kurz-Hub-Position (d. h. umschalten von der lang-Hub-Position
wie gezeigt in 5A auf die kurz-Hub-Position
wie gezeigt in 5B) und eine äußere
Kraft (z. B. das Gewicht des Benutzers auf dem Fahrradrahmen) agiert,
um die erste Stoßdämpfereinheit 120 zu
komprimieren oder dessen Länge zu kürzen, dann
wird das in der Kammer 250 präsente Fluid durch
die Hubeinstelleinheit 150 fließen wie gezeigt
durch die Pfeile in 5A, einen Fluiddruck in Hohlraum 210 mit
geschlossenem Ende verursachend. In der lang-zu-kurz-Hub-Position
wird der ausgesparte Abschnitt 156 sich axial winkelmäßig
mit Öffnungen 226 ausrichten (was nicht der Fall
ist, wenn in der kurz-Hub-Position wie in 5B), um
dem Fluid in der Kammer 250 zu erlauben, in den ausgesparten
Abschnitt 156 zu fließen, aufwärts entlang
des ausgesparten Abschnitts 156 zu den Öffnungen 236 (somit
die Ein-Weg-Ventile 244 umgehend), durch Öffnungen 232 und
Ein-Weg-Ventil 234, durch Öffnung 224,
dann aufwärts durch einen Spalt zwischen der äußeren
Fläche des mittleren Abschnitts 153 des Schafts 152 und
der inneren Fläche des oberen rohrförmigen Abschnitts
der Flusssteuerungsstruktur 222, und dann aufwärts
durch Spalte zwischen dem oberen Abschnitt des Schafts 152 und
dem Lagerungsteil 220, und sich dann im Hohlraum 210 anzusammeln.
Der kontinuierliche Aufwärtsfluss und der resultierende
Fluiddruck innerhalb des Hohlraums 210 mit geschlossenem
Ende veranlasst den Hohlraum 250a sich auszudehnen, bis
eine obere Fläche der Kammer 250 auf eine untere
Fläche des Lagerungsteils 220 trifft.
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Auf
diese Weise wird sich der Hub der ersten Stoßdämpfereinheit 120 verkürzen
auf Grund der Aufwärtsbewegung der Kammer 250 und
gleichzeitig wird sich die Hublänge der zweiten Stoßdämpfereinheit 160 verkürzen
auf Grund der Verbindung zur ersten Stoßdämpfereinheit 120 via
Klammer 104 und Klammer 106. Wie zuvor angemerkt,
da die Menge von Luft innerhalb der Luftkammer 146 relativ
konstant während der Benutzung bleibt (bei Abwesenheit
von Einstellung unter Benutzung des Ventils/Düse 148,
wohlgemerkt), werden die relativen Positionen zwischen dem oberen
Dichtungsteil 142 und dem unteren Dichtungsteil 144 relativ konstant
bleiben, wenn äußere Kräfte auf die vordere
Federung 14 nicht berücksichtigt werden. Somit
wird die Aufwärtsbewegung der Längsposition des
oberen Dichtungsteils 142 entlang des oberen teleskopierenden Teils 122 den
Effekt haben des aufwärts gerichteten Einstellen der Längsposition
des unteren Dichtungsteils 144 haben, was die maximale
totale Hublänge der ersten und zweiten Stoßdämpfereinheiten 120 und 160 verkürzt.
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Man
beachte, dass wenn die erste elektrische Motoreinheit 301 für
die lang-zu-kurz-Hub-Position betrieben wird, eine Kraft, die agiert,
um die Länge der ersten Stoßdämpfereinheit 120 zu
expandieren oder verlängern, nicht in der Lage sein wird
den Hub zu verlängern, da das Ein-Weg-Ventil 234 das
Fluid hindern wird, durch die Öffnungen 232 nach
unten zu laufen.
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Wenn
die erste elektrische Motoreinheit 301 in der kurz-zu-lang-Hub-Position
betrieben wird (d. h. Umschalten von der kurz-Hub-Position wie gezeigt
in 5B auf die lang-Hub-Position wie gezeigt in 5A), wird
der Schaft 152 der Hubeinstelleinheit 150 gedreht,
z. B. um neunzig Grad in der vorliegenden Ausführungsform
oder einen anderen alternativen vorbestimmten Wert in einer alternativen
Ausführungsform (beachte, dass für vereinfachte
Darstellung des Fluidflusses 5A den
Schaft 152 in der selben axialen Winkelposition wie in 5B gezeigt
und stattdessen die Flusssteuerungsstruktur 222 in einer
axial gedrehten Ausrichtung zeigt) und die äußere
Kraft wird entfernt oder umgekehrt, um die Einheit 120 zu
verlängern, dann agiert die umgekehrte Kraft und/oder die
Feder 260, um die Länge der ersten Stoßdämpfereinheit 120 zu
expandieren oder zu verlängern und dann wird das Fluid
innerhalb der Hubeinstelleinheit 150 in der durch die Pfeile
in 5B dargestellten Weise fließen. Somit
wird Fluid, das in dem Hohlraum 210 präsent ist,
heraus fließen und nach unten durch die Spalte zwischen
dem oberen Abschnitt des Schafts 152 und dem Lagerteil 220, abwärts durch
den Spalt zwischen der äußeren Fläche
des mittleren Abschnitts 153 des Schafs 152 und
der inneren Fläche des oberen rohrförmigen Abschnitts
der Flusssteuerungsstruktur 222, durch Öffnungen 224,
durch Öffnungen 225 (welche mit dem ausgesparten
Abschnitt 156 ausgerichtet ist, wenn in der kurz-zu-lang-Hub-Position),
abwärts entlang des ausgesparten Abschnitts 156 und
in Öffnungen 236 (somit das Ein-Weg-Ventil 234 umgehend),
abwärts durch Öffnungen 242 und Ein-Weg-Ventile 244 und
in den Hohlraum in der Kammer 250 unterhalb des zweiten
Flussabsteuerungsabschnitts 240 fließen. Das Fluid
sammelt sich in dem Hohlraum 250b unterhalb des zweiten
Flusssteuerungsabschnitts 240 und erlaubt es der Kammer 250,
sich nach unten zu bewegen, bis der Hohlraum 250a im Wesentlichen
geschlossen ist.
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Auf
diese Weise wird der Hub der ersten Stoßdämpfereinheit 120 sich
verlängern auf Grund der Abwärtsbewegung der Kammer 250 und
gleichzeitig wird sich die Hublänge der zweiten Stoßdämpfereinheit 160 verlängern
auf Grund der Verbindung zur ersten Stoßdämpfereinheit 120 via
Klammer 104 und Klammer 106. Wie zuvor angemerkt,
da die Länge von Luft innerhalb der Luftkammer 146 relativ
konstant bleiben wird während der Benutzung (bei Abwesenheit
von Einstellung unter Verwendung des Ventils/Düse 148,
wohlgemerkt), werden die relativen Positionen zwischen dem oberen
Dichtungsteil 142 und dem unteren Dichtungsteil 144 relativ
konstant bleiben, wenn äußere Kräfte
auf die vordere Federung 14 nicht berücksichtigt
werden. Somit wird die Abwärtseinstellung der Längsposition
des oberen Dichtungsteils 142 entlang des oberen teleskopierenden
Teils 122 den Effekt des abwärts gerichteten Einstellen
der Längsposition des unteren Dichtungsteils 144 haben,
was die maximale totale Hublänge der ersten und zweiten
Stoßdämpfereinheiten 120 und 160 verlängern
wird.
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Man
beachte, dass wenn die erste elektrische Motoreinheit 301 in
der kurz-zu-lang-Hub-Position betätigt wird, eine Kraft,
die agiert, um die Länge der ersten Stoßdämpfereinheit 120 zu
komprimieren oder verkürzen, nicht in der Lage sein wird,
den Hub zu verkürzen, da das Ein-Weg-Ventil 244 das
Fluid daran hindern wird, nach oben durch die Öffnungen 242 zu
laufen.
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6A ist
eine vergrößerte, teilweise vordere Schnittansicht
einer anderen Ausführungsform einer Hubeinstelleinheit 750a einer
Stoßdämpfereinheit, 6B ist
eine schematische Draufsicht einer Transmissionseinheit der Hubeinstelleinheit 750a von 6A, 6C ist
eine vergrößerte, teilweise vordere Schnittansicht
einer weiteren Ausführungsform einer Hubeinstelleinheit 750b einer
Stoßdämpfereinheit, und 6D ist eine
schematische Draufsicht einer Transmissionseinheit der Hubeinstelleinheit 750b von 6C.
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Bezug
nehmend auf die 6A und 6B umfasst
die Hubeinstelleinheit 750a einen Schaft 753 mit einer
schraubenförmig gewundenen oder genuteten Fläche 753e an
einem äußeren Umfang davon, welcher als ein Aktuator
bereitgestellt ist zum Einstellen eines Hubs der ersten Stoßdämpfereinheit 120.
Im Grunde genommen umfasst die Hubeinstelleinheit 750a den
Schaft 753, einen oberen Zylinder 751 mit einem
oberen Abschnitt, der starr mit einem oberen Ende des oberen teleskopierenden
Rohrs 122 verbunden ist, einen unteren Zylinder 752 mit
einem oberen Abschnitt, der verschiebbar innerhalb eines unteren
Abschnitts des oberen Zylinders 751 aufgenommen ist. Der
Schaft 753 ist drehbar durch einen oberen Abschnitt des
oberen Zylinders 751 aufgenommen. Der Schaft 753 hat
ein oberes Ende 753a, das starr mit einer axialen Bohrung
eines angetriebenen Zahnrads 523 verbunden ist. Der Schaft 753 hat
Flansche 753c und 753d, die angrenzend zu einer
oberen Fläche bzw. einer unteren Flache des oberen Zylinders 751 positioniert
sind, so dass der Schaft 753 sich axial nicht bewegen kann,
aber um eine Achse davon rotieren kann. Ein unteres Ende 753b des Schafts 753 ist
innerhalb des unteren Abschnitts des oberen Zylinders 751 bereitgestellt.
Der obere Abschnitt des unteren Zylinders 752 hat Kugelteile 755,
die in Eingriff sind mit der gewundenen Fläche 753e des
Schafts 753 und den unteren Zylinder 752 innerhalb
eines Innenraums des oberen Zylinders 751 halten. Dichtungen oder
Dichtscheiben 754 (z. B. O-Ringe, etc.) sind an einem äußeren
Umfang des oberen Abschnitts des unteren Zylinders 752 bereitgestellt,
um die Schnittstelle zwischen dem unteren Zylinder 752 und
dem oberen Zylinder 751 abzudichten.
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Die
elektrische Motoreinheit 501 ist mit einer ersten Transmissionseinheit 507 bereitgestellt,
die ein Antriebszahnrad 520 umfasst, das an einer Antriebsachse
des Motors bereitgestellt ist, ein mittleres Zahnrad 521 und
ein angetriebenes Zahnrad 523, das an der angetriebenen
Achse des Schafts 753 bereitgestellt ist. Wenn der Schaft 753 durch
ein von der ersten elektrischen Motoreinheit 501 übertragenes
Drehmoment gedreht wird, führt die gewundene Fläche 753e die
Kugelteile 750, so dass der untere Zylinder 752 relativ
aufwärts oder abwärts innerhalb des oberen Zylinders 751 bewegt,
wie durch die Dichtungen 754 geführt.
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Bezug
nehmend auf 6C und 6D umfasst
die Hubeinstelleinheit 750b eine unterschiedliche Transmissionseinheit,
die Riemenscheiben 524 und 525 und einen Antriebsriemen 526,
bereitgestellt zum Verbinden der zwei Riemenscheiben, umfasst.
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Eine
auf eine mechanische Einstellung gestützte Konfiguration,
wie durch Verwendung der gewundenen Fläche 753e des
Schafts 753 in den in 6A–6D dargestellten
Ausführungsformen, stellt eine feine Steuerung der Einstellung
der Hublänge bereit, da eine eingestellte Länge
des Hubs und dessen einstellbarer Bereich präzise bestimmt
ist durch einen Drehwert oder Winkel des Aktuators, der elektronisch
steuerbar ist. Zum Beispiel werden ein Durchmesser des Aktuatorschafts
und eine Ganghöhe des Gewindes darauf und ein Über/Untersetzungsverhältnis
gewählt zum Bereitstellen einer gewünschten Einstellungsjustierung,
z. B. eine gewünschte maximale und minimale Länge
mit einer gewünschten Einstellbarkeit der Länge
zwischen der maximalen und minimalen Länge.
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7A und 7B stellen
vergrößerte, teilweise Schnittansichten der Dämpfereinstelleinheit 190 der zweiten
Stoßdämpfereinheit 160 bereit. 7A und 7B stellen
die Dämpfereinstelleinheit 190 unverriegelt bzw.
verriegelt dar.
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Das
Ventil 200 der Dämpfereinstelleinheit 190 ist
verschiebbar aufgenommen innerhalb des Inneren des Rohrs 192.
Wenn das Ventil 200 in die unterste Position bewegt ist,
dann sitzt ein unteres Ende 204 des Ventils 200 gegen
einen Sitz 198 an einem unteren Ende des Rohrs 192 wie
gezeigt in 7B und dichtet mit diesem ab,
welche eine Verriegelungsposition der Dämpfereinstelleinheit 190 durch
Erhöhen einer Dämpfungskraft bereitstellt. Wenn
das Ventil 200 an irgendeiner Position entlang des Rohrs 192 mit
Ausnahme der untersten Position ist, und Druck innerhalb der Fluidkammer 184 an
steigt auf Grund einer Aufwärtsbewegung des Rohr 186 oder
einer Abwärtsbewegung des Ventils 200, dann kann
Fluid aus der Fluidkammer 184 das Rohr 192 herauf
fließen (um die äußere Fläche
des Ventils 200 falls notwendig) und durch die Öffnung(en) 196 und
Ein-Weg-Ventil(e) 197 in die Reservoirkammer 166,
welche andernfalls leer oder von Fluid oder teilweise mit Fluid
gefüllt ist. Im Gegensatz, wenn das Ventil 200 an
irgendeiner Position entlang des Rohrs 192 mit Ausnahme
der untersten Position ist und Druck innerhalb der Fluidkammer 184 abnimmt
auf Grund einer Abwärtsbewegung des Rohrs 186 oder
einer Aufwärtsbewegung des Ventils 200, dann kann
Fluid aus der Reservoirkammer 166 herunter durch das Loch/die
Löcher 193 und Ein-Weg-Ventil(e) 194 in
die Fluidkammer 184 fließen. Wenn das Ventil 200 an
der untersten Position wie gezeigt in 7B ist,
dann wird der Kontakt zwischen dem unteren Ende 204 des
Ventils 200 und dem Sitz 198 das Fluid hindern,
aus der Fluidkammer 184 in die Reservoirkammer 166 geschickt
zu werden (man beachte auch, dass das/die Ein-Weg-Ventil(e) 194 das
Fluid hindern, durch das Loch/die Löcher 193 in
die Reservoirkammer 166 zu fließen), was als eine
Federungsverriegelungsfunktion agieren wird und die Kontraktion
oder Expansion der ersten Stoßdämpfereinheit 120 und der
zweiten Stoßdämpfereinheit 160 verhindern
oder im Wesentlichen verhindern wird, da das Rohr 186 hinsichtlich
Verschieben eingeschränkt sein wird und somit auch die
Einheit 160 vom Expandieren oder Kontrahieren auf Grund
der Unfähigkeit, den Druck innerhalb der Einheit 160 auszugleichen,
was die Expansion oder Kontraktion der Einheit 120 via
Klammer 106 verhindern oder im Wesentlichen verhindern
wird. Die Federungsverriegelungsfunktion kann entriegelt werden,
um Expansion und Kontraktion der ersten und zweiten Stoßdämpfereinheiten 120 und 160 durch
Bewegen des Ventils 200 nach oben zu erlauben, wie gezeigt
in 7A.
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Zusätzlich
ist die Dämpfereinstelleinheit 190 konfiguriert,
um die von dem Dämpfer 180 innerhalb der zweiten
Stoßdämpfereinheit 160 ausgeübte
Kraft einzustellen. Wenn das Ventil 200 gesteuert wird,
sich abwärts zu bewegen von der in 7A gezeigten
oberen Position zu der in 7B gezeigten
unteren Position, wird die Dämpfereinstelleinheit 190 die
Dämpfungskraft der Dämpfungseinheit 180 kontinuierlich
erhöhen. Das Umgekehrte ist auch wahr, wenn das Ventil 200 sich
aufwärts bewegt. Die Bewegung des Ventils 200 von
der in 7A gezeigten oberen Position
zu der in 7B gezeigten unteren Position
wird den Gesamtdruck innerhalb des zweiten Stoßdämpfers 160 kontinuierlich
erhöhen, oder genauer innerhalb des oberen teleskopierenden
Teils 162, welches die durch die Dämpfungseinheit 180 ausgeübte
Dämpfungskraft kontinuierlich erhöhen wird. Auch
die Aufwärtsbewegung des Rohrs 186 in das zweite
obere teleskopierende Teil 162 während der Verkürzung
der Hublänge wird auch den Gesamtdruck innerhalb des zweiten
oberen teleskopierenden Teils 162 kontinuierlich erhöhen.
Zusätzlich, wenn das Ventil 200 sich während
der Verkürzung der Hublänge abwärts bewegt,
wird das Ventil 200 als eine Barriere agieren für
Fluid, das durch das Rohr 192 nach oben läuft
in einem Versuch, den Druck zwischen der Fluidkammer 184 und
der Reservoirkammer 166 auszugleichen, was sich auch auf
den Druck innerhalb der Fluidkammer 184 auswirkt, was auch
einen Effekt auf die von der Dämpfungseinheit 180 ausgeübte
Dämpfungskraft haben wird.
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8A ist
eine vergrößerte, teilweise vordere Schnittansicht
einer anderen Ausführungsform einer Dämpfereinstelleinheit 890a einer
Stoßdämpfereinheit, 8B ist
eine schematische Draufsicht einer Transmissionseinheit der Dämpfereinstelleinheit 890a von 8A, 8C ist
eine vergrößerte, teilweise vordere Schnittansicht
einer weiteren Ausführungsform einer Dämpfereinstelleinheit 890b einer
Stoßdämpfereinheit und 8D ist
eine schematische Draufsicht einer Transmissioneinheit der Dämpfereinstelleinheit 890b von 8C.
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Grundlegend
umfasst die Dämpfereinstelleinheit 890a wie gezeigt
in 8A und 8B eine
Verriegelungsaktuatoreinheit 800, einen Mittelschaft 801 und
ein Rohr 892, das starr innerhalb des oberen teleskopierenden
Rohrs 162 via Dichtungsteile 882 und 883 montiert
ist, so dass das Rohr 892 und der Mittelschaft 801 sich
nicht innerhalb des zweiten oberen teleskopierenden Rohrs 162 entlang
der Längsrichtung verschieben. Die Verriegelungsaktuatoreinheit 800 umfasst
eine Kappe 802, die starr mit der Oberseite des Mittelschafts 801 verbunden
ist, einen mittleren Abschnitt 805 mit einem Sitzteil 806,
eine angetriebene Riemenscheibe 804, die zwischen der Kappe 802 und
dem Sitzteil 806 bereitgestellt ist, ein Zylinderventil 808,
das starr innerhalb einer axialen Bohrung der angetriebenen Riemenscheibe 804 aufgenommen
ist, und einen unteren Abschnitt 807, der starr innerhalb
des oberen Teleskoprohrs 162 aufgenommen ist. Das Zylinderventil 808 nimmt
den mittleren Schaft 801 drehbar und verschiebbar darin
auf. Das Zylinderventil 808 hat ein Ventilteil 808a,
das einer Oberseite des Rohrs 892 gegenübersteht,
und eine äußere Fläche 808b,
die an eine innere Fläche 807b des unteren Abschnitts 807 angrenzt
bzw. dieser benachbart ist. Die äußere Fläche 808b des
Zylinderventils 808 ist zusammen mit der inneren Fläche 807b des
unteren Abschnitts 807 mit einem Gewinde versehen, so dass
das Zylinderventil 808 und die angetriebene Riemenscheibe 804 sich
relativ aufwärts oder abwärts entlang des mittleren
Schafts 801 bewegen, wenn die angetriebene Riemenscheibe 804 durch die
zweite elektrische Motoreinheit 302 unter Verwendung einer
antreibenden Riemenscheibe 810 via einem Antriebsriemen 809 gedreht
wird. Die axiale Bewegung des Zylinderventils 808 und der
angetriebenen Riemenscheibe 804 ist definiert und begrenzt
zwischen einer unteren Fläche der Kappe 802 und
einer oberen Fläche des Sitzteils 806.
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Wenn
das Zylinderventil 808 in der Aufwärtsposition
wie in 8A gezeigt ist und sich die
Fluidkammer 184 zusammen zieht, ist dem Fluid erlaubt,
von der Fluidkammer 184in einen Spalt zwischen dem mittleren
Schaft 801 und dem Rohr 892, aufwärts
entlang des Spalts, dann durch einen Spalt zwischen der Oberseite
des Rohrs 892 und dem Ventilteil 808a und in die
Reservoirkammer 166 durch eine Öffnung 896 zu
fließen, wie durch die Pfeile in 8A gezeigt.
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Wenn
das Zylinderventil 808 an der untersten Position (nicht
gezeigt) ist und das Fluid daran hindert, aus der Fluidkammer 184 in
den Spalt zwischen dem mittleren Schaft 801 und dem Rohr 892 geschickt
zu werden, was als eine Federungsverriegelungsfunktion agiert und
die Kontraktion oder Expansion der ersten Stoßdämpfereinheit 120 und
der zweiten Stoßdämpfereinheit 160 verhindert
oder im Wesentlichen verhindert, wie oben mit Bezug auf 7A und 7B beschrieben.
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Wie
in 8C und 8D zu
sehen, kann an Stelle der Riemenscheiben 802 und 810 und
eines Antriebriemens 809, gezeigt in 8A und 8B,
eine Zahnradtransmissionseinheit 811, umfassend mehrere Zahnräder,
für die Drehmomentübertragung von der zweiten
elektrischen Motoreinheit 302 zu der Verriegelungsaktuatoreinheit 800 benutzt
werden.
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Wie
zuvor beschrieben hat die Schalteinheit 304 die lang-zu-kurz-Hub-Position
und die kurz-zu-lang-Hub-Position. In der lang-zu-kurz-Hub-Position
sind die Stoßdämpfereinheiten 120 und 160 in
der Lage, sich von der langen Hubposition (oder irgendeiner Position
bei welcher der Hub länger ist als bei der kurzen Hubposition)
zur kurzen Hubposition hin zu bewegen, und sind daran gehindert,
sich von der kurzen Hubposition (oder irgendeiner Position bei welcher
der Hub kurzer ist als bei der langen Hubposition) zur langen Hubposition
zu bewegen. Andersrum sind die Stoßdämpfereinheiten 120 und 160 in
der kurz-zu-lang-Hub-Position in der Lage, sich von der kurzen Hubposition
(oder irgendeiner Position, bei welcher der Hub kürzer
ist als bei der langen Hubposition) hin zur langen Hubposition zu
bewegen, und sind daran gehindert, sich von der langen Hubposition
(oder irgendeiner Position, bei welcher der Hub länger
ist als bei der kurzen Hubposition) hin zur kurzen Hubposition zu
bewegen. Somit stellt das elektronische Steuersystem der vorderen
Federung eine elektronische Steuerung der Einstellung der Stoßdämpfereinheiten
bereit, um Verkürzung des Hubs oder Verlängerung
des Hubs zu erlauben, wenn der Benutzer die Schalteinheit betätigt.
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Es
sollte beachtet werden, dass während die Hubeinstelleinheit
benutzt wird um den Hub der Federung einzustellen, kann eine solche
Einstellung eine Einstellung der Dämpfungscharakteristiken
oder Federkonstanten der Stoßdämpfereinheiten
bereitstellen oder auch nicht. Die verschiedenen Feder- und Dämpfungscharakteristiken
der Stoßdämpfereinheiten werden fortfahren zu
funktionieren, unabhängig von der Position der Schalteinheit,
solange nicht und bis die ersten und zweiten Stoßdämpfereinheiten 120 und 160 die kurze
Hubposition erreichen. In einer Ausführungsform, wenn die
zweite Stoßdämpfereinheit 160 in der
Verriegelungsposition ist und die Schalteinheit in der lang-zu-kurz-Hub-Position
ist, verhindert oder im Wesentlichen verhindert die Verriegelungsposition
die Kontraktion oder Expansion der ersten Stoßdämpfereinheit 120
und
der zweiten Stoßdämpfereinheit 160, somit
die Dämpfung der Federung einstellend, bis die Schalteinheit zur
kurz-zu-lang-Hub-Position geschaltet wird, dann ist die Federungsverriegelungsfunktion
entriegelt.
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Die
Hubeinstelleinheit stellt auch eine Hubeinstellverriegelungsfunktion
bereit. Zum Beispiel, wenn die Schalteinheit in der lang-zu-kurz-Hub-Position
ist und die Stoßdämpfereinheiten die kürzeste
Hubgrenze erreichen, dann sind die Hublänge der ersten
und zweiten Stoßdämpfereinheiten 120 und 160 fixiert,
bis die Schalteinheit in die kurz-zu-lang-Hub-Position geschaltet
wird. In ähnlicher Weise, wenn die Schalteinheit in der kurz-zu-lang-Hub-Position
ist und die Stoßdämpfereinheiten die längste
Hubgrenze erreichen, dann sind die Hublänge der ersten
und zweiten Stoßdämpfereinheiten 120 und 160 fixiert,
bis die Schalteinheit in die lang-zu-kurz-Hub-Position geschaltet
wird.
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Somit
erlaubt die Schalteinheit dem Benutzer, sie in die lang-zu-kurz-Hub-Position
zu schalten, um die vordere Federung zu verkürzen (unter
Verhinderung einer Verlängerung des Hubs), zum Beispiel
wenn der Benutzer einer Steigung hinauffährt, dadurch einen
Winkel des Fahrradrahmens bezüglich der Horizontalen reduzierend,
und dann sie in die kurz-zu-lang-Hub-Position zu versetzen, um den
Hub zu verlängern, wenn der Benutzer ein ebenes Gebiet
erreicht. Durch Reduzieren des Winkels des Fahrradrahmens bezüglich
der Horizontalen kann der Benutzer eine vorteilhaftere Ausrichtung
des Fahrrads erreichen, wenn der Benutzer eine Steigung hinauf strampelt.
In ähnlicher Weise kann der Benutzer in einer Konfiguration,
wo das elektronische Steuersystem und die Stoßdämpfereinheiten
an der hinteren Federung des Fahrrads bereitgestellt sind, die Schalteinheit
in die lang-zu-kurz-Hub-Position versetzen, um die hintere Federung
zu verkürzen (unter Verhinderung einer Verlängerung
des Hubs), zum Beispiel wenn der Benutzer einen Hügel hinunter
fährt, dadurch einen Winkel des Fahrradrahmens bezüglich
der Horizontalen reduzierend, um eine bessere Ausrichtung des Benutzers
wenn er abwärts fährt bereitzustellen. Weiterhin
können in einer Konfiguration, wo ein elektronisches Steuersystem
und entsprechende Stoßdämpfereinheiten sowohl
an der vorderen Federung als auch an der hinteren Federung des Fahrrads
bereitgestellt sind, diese Einheiten auch in Verbindung miteinander
benutzt zu werden, um einen noch größeren Bereich
der Einstellung des Winkels des Fahrradrahmens zur Horizontalen
bereitzustellen.
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9 und
10 werden
benutzt, um ein Steuerverfahren der vorderen Federung in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform zu beschreiben,
in welcher die vordere Federung gesteuert wird, um zwischen zwei
Zuständen umzuschalten wie gezeigt in Tabelle 1.
| | Hub | Verriegelung | Neigung | Schalterposition |
| Erster
Zustand | 140
mm → 100 mm | Aus → An | Anstieg
oder Flach | Unten → Oben |
| Zweiter
Zustand | 100
mm → 140 mm | An → Aus | Gefälle
oder Flach | Oben → Unten |
Tabelle
1
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Wie
in 9 gesehen werden kann wird eine lang-zu-kurz-Hub-Opperation
in Schritt 903 zum Reduzieren eines Winkels des Fahrradrahmens
bezüglich der Horizontalen gestartet, wenn der Schalter
von einer lang-zu-kurz-Hub-Position in Schritt 901 bewegt
wird. In diesem ersten Zustand wird die Hubeinstelleinheit betätigt,
um den Hub in Schritt 905 zu verkürzen, und nachdem
eine angestrebte kurze Hubposition in Schritt 907 detektiert
ist, wird dann die Dämpfereinstelleinheit betätigt,
um die vordere Federung in Schritt 909 zu verriegeln. Es
sollte beachtet werden, dass diese erste Zustandsoperation normalerweise
von einer Bedingung aus startet, in welcher die vordere Federung
einen langen Hub und eine unverriegelte Position hat. Die Hubeinstellung
zur kurzen Hubposition sollte vorzugsweise ausgeführt werden,
bevor die Verriegelung ausgeführt wird.
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Wie
in 10 gesehen werden kann, wenn der Schalter zur
kurz-zu-lang-Hub-Position im Schritt 1001 bewegt wird,
dann wird eine kurz-zu-lang-Hub-Operation in Schnitt 1003 zum
Vergrößern eines Winkels des Fahrradrahmens bezüglich
der Horizontalen gestartet. In diesem zweiten Zustand wird die Dämpfereinstelleinheit
betätigt, um die vordere Federung in Schritt 1005 zu
entriegeln und nachdem die Vervollständigung der Entriegelung
der vorderen Federung in Schritt 1007 detektiert ist, dann
wird die Hubeinstelleinheit betätigt, um den Hub in Schritt 1009 zu
verlängern. Es sollte beachtet werden, dass die zweite
Zustandsoperation normalerweise von der Bedingung aus startet, in
welcher die vordere Federung einen kurzen Hub und verriegelte Position
hat. Dementsprechend sollte die vordere Federung vorzugsweise entriegelt
werden, bevor der Hub eingestellt wird.
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11 zeigt
ein Flussdiagram zum Steuern zweier elektrischer Motoren, um die
Steuerungsmethode wie in 9 und 10 gezeigt
auszuführen. Das Umschalten zwischen den zwei Einstellungen
wie in Tabelle 1 erfordert abwechselnde und aufeinander folgende
Operationen von zwei elektrischen Motoren (z. B. der ersten und
zweiten elektrischen Motoren 301 und 302). Zusätzlich
sollte die Reihenfolge der Operationen zwischen den zwei Motoren
vorzugsweise entsprechend zu einem Positionssignal von der Schalteinheit
ausgewählt werden. 11 zeigt
ein Beispiel eines solchen Steuerflusses mit Federdetektionsfunktionen.
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In
Schritt 1101 wird eine Schaltposition (z. B. Position von
Einstellhebel 304a), wie von einem Benutzer ausgewählt,
detektiert und festgestellt zwischen „erstem Zustand” und „zweitem
Zustand”. Wenn die Schaltposition als der „erste
Zustand” festgestellt wird, dann fährt das Verfahren
fort zu Schritt 1103 zum Durchführen einer Hubeinstellung.
Zum Beispiel wird der erste elektrische Motor 301 betätigt
und betrieben, bis eine Zielposition, wie die der verkürzten
Hublänge mit 100 mm, erreicht ist. Sobald der Motor in
Schritt 1103 gestartet ist, kann in Schritt 1105 ein
Timer gestartet werden, der bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeitperiode
verstrichen (oder abgelaufen) ist, was anzeigen würde,
dass ein Problem existiert, wenn der Timer abläuft, bevor
der kurze Hub erreicht ist. Auch kann in Schritt 1107 ein
Detektor abgefragt werden, ob ein abnormaler Stromfluss zu dem Motor
detektiert wurde, der auch anzeigen würde, dass ein Problem
existiert. Wenn irgendein Fehler oder abnormaler Stromfluss in Schritt 1005 oder 1007 detektiert
wird, dann wird der Prozess als eine abnormale Operation in Schritt 1117 gestoppt,
was einen gesicherten Betrieb des Betätigungsmotors und
der betätigten Einheiten bereitstellt und mögliche
weitere Beschädigung daran verhindert.
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Wenn
Schritte 1105 und 1107 keine Fehler oder abnormale
Operationen detektieren und die Zielposition in Schritt 1109 detektiert
wird, wird der erste elektrische Motor in einer normalen Weise in
Schritt 1113 gestoppt. Wenn die Zielposition jedoch nicht
erreicht wurde, wird der Motor seinen Betrieb in Schritt 111 fortsetzen
und mittels Rückschleife zu Schritt 1105 zurück
springen. Wenn die Zielposition in Schritt 1109 erreicht wurde
und der erste Motor in Schritt 1113 gestoppt wurde, dann
wird der zweite elektrische Motor seinerseits betrieben durch Fortfahren
zu Schritt 1115 zum Ausführen einer Verriegelung
der Dämpfereinheit. Ein weiteres Verfahren für
den zweiten elektrischen Motorbetrieb (nicht gezeigt) kann im Wesentlichen
dieselben Schritte wie für den ersten elektrischen Motor
in 11 dargestellt umfassen; der zweite elektrische
Motor wird jedoch gestoppt bei Detektieren einer Verriegelungsposition
der Dämpfereinheit und der gesamte Betrieb für
den ersten Zustand wird enden und den Zustand beibehalten, bis ein
anderes Positionssignal im Schritt 1101 detektiert wird.
Wenn der „zweite Zustand” in Schritt 1101 detektiert
wird, fährt das Verfahren fort zu einem Betrieb des zweiten
elektrischen Motors, um die Dämpfereinheit zu entriegeln,
dann wird der erste elektrische Motor betrieben um den Hub durch
die den Schritten 1103, etc. entsprechende Schritte zu
verlängern. Auf diese Weise wird die jeweilige Betätigungsrichtung
der Motoren (d. h. Drehrichtungen) umgekehrt zwischen dem ersten
Zustand und dem zweiten Zustand. Zum Beispiel wird der erste elektrische
Motor betätigt, um den Hub zu verkürzen in dem
ersten Zustand, während der erste elektrische Motor betätigt
wird, um den Hub zu verlängern in dem zweiten Zustand.
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Es
sollte beachtet werden, dass die beispielhaften Ausführungsformen,
die hierin dargestellt und beschrieben sind, die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung vorbringen und nicht dazu gedacht sind,
den Schutzbereich der Ansprüche in irgend einer Weise zu
begrenzen. Zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden
Erfindung sind möglich im Lichte der obigen Lehren. Es
soll demnach verstanden werden, dass innerhalb des Schutzbereichs
der beigefügten Ansprüche die Erfindung auf andere
Weise als speziell hierin beschrieben ausgeführt werden
kann. Der Ausdruck „umfassend” und seine Abwandlungen,
wie hierin benutzt, sind als nicht abschließende Ausdrücke
gedacht, die das Vorliegen der erwähnten Merkmale, Elemente,
Komponenten, Gruppen, Anzahlen und/oder Schritte spezifizieren,
aber nicht die Anwesenheit von anderen nicht erwähnten
Merkmalen, Elementen, Komponenten, Gruppen, Anzahlen und/oder Schritten
ausschließen. Diese Definition gilt auch für Worte
mit ähnlicher Bedeutung, zum Beispiel die Ausdrücke „mit” bzw. „hat” und „einschließend” und
deren Abwandlungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6767024 [0003]
- - US 2005/0103149 [0003]
- - US 2005/0252330 [0003]
