DE102015011376A1 - Air suspension and suspension system for suspensions - Google Patents
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
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- B62K25/06—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with telescopic fork, e.g. including auxiliary rocking arms
- B62K25/08—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with telescopic fork, e.g. including auxiliary rocking arms for front wheel
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Abstract
Die Neuerung beschreibt ein Luft-Feder-Dämpfersystem, bei dem durch Ankopplung über Ventiltechnik von mehreren der Luftfahrwerksfeder entgegenwirkenden Luftkammern die Federkennlinie zur Erzielung einer Dämpfungshysterese oder einer geänderten statischen Federkennlinie beeinflusst werden kann.The innovation describes an air-spring damper system in which coupling by valve technology of several of the air suspension spring counteracting air chambers, the spring characteristic for achieving a damping hysteresis or a modified static spring characteristic can be influenced.
Description
Zusammenfassung:Summary:
Die Neuerung beschreibt ein Luft-Feder-Dämpfersystem, bei dem durch Ankopplung über Ventiltechnik (
Stand der Technik:State of the art:
Im Mountainbike Bereich sind Federgabeln und Hinterradfederungen mittlerweile weit verbreitet und für spezielle Typen obligatorisch. Aber nicht nur das Federn steht im Mittelpunkt. Umfangreiche Anpassungen der Federrate und der Dämpfung des Ein- und Ausfedervorgangs werden vom Kunden gefordert. Auch Gewicht spielt bei einem modernen Mountainbike eine wichtige Rolle. Im High End Bereich kommt es auf jedes Gramm Gewichtsersparnis an. Ein großes Potential bietet das Einsparen von Bauteilen, in dem man die Dämpfung in die Luftfeder integriert. Bei einer Teleskopgabel befindet sich klassischerweise in einem der beiden Standrohre die Luftfeder und in dem anderen Standrohr ein Öldämpfungssystem. Das Luftsystem besteht dabei üblicherweise aus zwei getrennten Luftkammern bzw. Luftfedern, die Positivkammer beinhaltet die Luftfeder, deren Kennlinie die Fahrwerksfeder für starke Einfederungen darstellt. Die sog. Negativkammer beinhaltet die dieser Feder entgegengesetzt wirkende Negativluftfeder, deren Volumen ausgefedert klein ist, beim Einfedern expandiert und damit zunimmt. Die Positivkammer hingegen ist ausgefedert groß und wird beim Einfedern komprimiert. Der Ausgangsdruck beider Federn bestimmt mit den wirksamen Flächen der jeweiligen Kammer die resultierende Luftkennlinie des Gesamtsystems. Da es bei Fahrrädern durch den typischen Geländeeinsatz sowie durch das Massenverhältnis Fahrzeug-Fahrer häufig zur vollen Ausfederung kommt, ist eine Kennlinie wünschenswert, deren Beginn möglichst im Ursprung des Kraft-Weg-Diagramms liegt: Dadurch wird schon bei kleinen Stößen auch im ausgefedertem Zustand eine wirksame Funktion gewährleistet. Auch ein hartes Anschlagen in den Endanschlag der Federeinheit wird durch diese im Ursprung beginnende Kennlinie vermieden. Durch das Volumenverhältnis der Positiv- und Negativkammer wird schließlich auch der Verlauf der Federkennlinie beeinflussbar: Eine relativ zur Hauptkammer große Negativkammer linearisiert den gesamten Kennlinienverlauf, während eine kleine Negativkammer einen ausgeprägt S-förmigen Verlauf erzeugt. Üblicherweise wird nun diese Luftfeder durch eine parallel angeordnete ölhydraulische Dämpfungseinheit ergänzt. Diese Einheit kann entfallen, wenn über bestimmte Ventilsysteme die Volumina von Haupt- und Negativkammer variabel gestaltet werden. Der Stand der Technik wird von verschiedenen Herstellern bereits abgebildet.In the mountain bike field forks and rear suspension are now widely used and mandatory for special types. But not only the feathers are the focus. Extensive adjustments of the spring rate and damping of rebound and rebound are required by the customer. Weight also plays an important role in a modern mountain bike. In the high end range, every gram of weight saved counts. There is a great potential in saving components by integrating the damping into the air spring. In the case of a telescopic fork, the air spring is traditionally located in one of the two standpipes and an oil damping system in the other standpipe. The air system usually consists of two separate air chambers or air springs, the positive chamber includes the air spring whose characteristic is the suspension spring for strong deflections. The so-called. Negative chamber includes the opposite of this spring acting negative air spring whose volume is springy small, expands during compression and thus increases. The positive chamber, however, is spring-down large and is compressed during compression. The output pressure of both springs determines with the effective areas of the respective chamber the resulting air characteristic of the entire system. Since it comes with bicycles due to the typical off-road use as well as the mass ratio vehicle-driver often full rebound, a characteristic is desirable, the beginning of which is as possible in the origin of the force-displacement diagram: Thus, even with small shocks in the rebounded state ensures effective function. A hard impact in the end stop of the spring unit is avoided by this characteristic beginning in the origin. Finally, the course of the spring characteristic can also be influenced by the volume ratio of the positive and negative chambers: a negative chamber which is large relative to the main chamber linearizes the entire characteristic curve, while a small negative chamber produces a pronounced S-shaped profile. Usually, this air spring is complemented by a parallel arranged hydraulic damping unit. This unit can be omitted if the volume of the main and negative chambers are made variable via certain valve systems. The state of the art is already mapped by various manufacturers.
BMW hat zusammen mit Continental Automotiv Systems ein hinteres Federbein für das Motorrad HP2 Enduro entwickelt. In diesem System übernimmt die Luft die Aufgabe von Federung und Dämpfung. Dadurch entsteht ein Gewichtsvorteil zu konventionellen Federbeinen mit Schraubenfeder und Öldämpfung. Die Drosselung der Luft wird über Plattenventile in der Positivkammer realisiert. Dadurch wird dynamisch, d. h. in Abhängigkeit von der Einfederungsgeschwindigkeit und Amplitude die Federkennlinie über den Hub in Ein- und Ausfederungsrichtung verändert, es entsteht eine Hysterese, die eine Schwingungsdämpfung erzeugt.BMW has teamed with Continental Automotiv Systems to develop a rear strut for the HP2 Enduro motorcycle. In this system, the air takes over the task of suspension and damping. This results in a weight advantage over conventional struts with coil spring and oil damping. The throttling of the air is realized by plate valves in the positive chamber. This will dynamically, d. H. depending on the compression speed and amplitude, the spring characteristic over the stroke in the direction of rebound and rebound changed, it creates a hysteresis, which generates a vibration damping.
Auch im Fahrradbereich wurde bereits ein Luftdämpfungssystem entwickelt. Cane Creek hat verschiedene Federbeine für Fahrradhinterbauten auf den Markt gebracht, aktuell mit dem Modell namens Cloud Nine. Die Federbasis ist durch Luftdruck mit Hilfe einer Pumpe festgelegt, Zug- und Druckstufe sind separat durch Verstellventile voneinander einstellbar. Genau wie beim BMW Air Damping System erfolgt die Dämpfung von Zug- und Druckstufe über zwei Positivkammern.An air damping system has also been developed in the bicycle sector. Cane Creek has launched several suspension struts for rear bicycle bodies, currently using the model called Cloud Nine. The spring base is determined by air pressure with the aid of a pump, the rebound and compression stages are separately adjustable by means of adjusting valves. Just like the BMW Air Damping System, the damping of the rebound and compression stages takes place via two positive chambers.
Begriffserläuterung Fahrwerkstechnik:Explanation of terms of suspension technology:
• Aufbauschwingungen:• Bodywork:
- Niederfrequente Schwingungen des Fahrzeugaufbaus (gefederte Masse Fahrzeug und Fahrer).Low frequency vibrations of the vehicle body (sprung mass vehicle and driver).
• Traktion:• traction:
- Vom Rad bei Bodenkontakt übertragbare Kraft. Die Traktion steigt mit größer werdender Bodenaufstandskraft.From the wheel at ground contact transferable force. The traction increases with increasing ground contact force.
• Dämpfung:• Attenuation:
- Beeinflussung der dynamischen Federkennlinie durch Dissipation. Hysterese der Federkennlinie zwischen ein- und ausfedern.Influencing the dynamic spring characteristic by dissipation. Hysteresis of the spring characteristic between spring and rebound.
• Zugstufendämpfung:• rebound damping:
- Dämpfung der Ausfederbewegung. Die Zugstufendämpfung reduziert die Aufbauschwingungen, jedoch auch die Traktion durch Verringerung der Bodenaufstandskraft während der Ausfederbewegung.Damping the rebound movement. Rebound damping reduces build-up, but also traction by reducing ground contact force during rebound.
• Druckstufendämpfung: • Compression damping:
- Dämpfung der Einfederbewegung. Die Druckstufendämpfung wirkt einem Abheben des Rades beim Überfahren eines Hindernisses durch Reduzierung der kinetischen Energie der beschleunigten ungefederten Massen entgegen. Die Druckstufendämpfung erhöht jedoch auch die Aufbaubewegung. Aufgrund der dadurch erhöhten Radlastschwankungen reduziert sich die Traktion. Beim Fahrrad kann die Druckstufendämpfung zur Reduzierung der Trittfrequenzinduzierten Aufbauschwingungen genutzt werden, was jedoch das Ansprechverhalten der Federung verschlechtert.Damping of the compression movement. The compression damping counteracts a lifting of the wheel when driving over an obstacle by reducing the kinetic energy of the accelerated unsprung masses. However, the compression damping also increases the body movement. Due to the increased wheel load fluctuations, the traction is reduced. On the bicycle, compression damping can be used to reduce pedaling induced body vibrations, but this degrades the responsiveness of the suspension.
• Positivkammer:• positive chamber:
- Volumen der die Ausfederbewegung verursachenden Hauptluftfeder.Volume of the mainspring causing the rebound movement.
• Negativkammer:• Negative chamber:
- Volumen der der Hauptluftfeder zur Optimierung der Federkennlinie entgegenwirkenden Negativfeder.Volume of the main air spring to optimize the spring characteristic counteracting negative spring.
• Sag:• Say:
- Aus der Gewichtskraft von Fahrer und Fahrzeug resultierender statischer Einfederweg. Der Sag sollte bei ca. 20% vom Gesamtfederweg liegen.From the weight of the driver and vehicle resulting static compression travel. The sag should be about 20% of the total spring travel.
• Nickausgleich:• Nick compensation:
- Teilkompensation von Nickbewegungen des Fahrzeugaufbaus beim Bremsen/Beschleunigen bzw. Bergauf/Bergabfahren durch statische Beeinflussung der Federkennlinie.Partial compensation of pitching movements of the vehicle body when braking / accelerating or uphill / downhill by static influence of the spring characteristic.
• Lock out:• Lock out:
- Blockierung der Feder-Dämpfungseinheit um Aufbaubewegung z. B. im Wiegetritt oder beim Sprint zu vermeiden.Blocking of the spring-damping unit to body movement z. B. in the saddle or sprint to avoid.
Problembeschreibung Pneumatisches Feder-Dämpfungssystem für Einspurfahrzeuge nach Stand der Technik (positivkammerseitige Dämpfung):Problem description Pneumatic spring damping system for single-track vehicles according to the prior art (positive-chamber-side damping):
Bei positivkammerseitiger Dämpfung ist die Positivkammer zweiteilig ausgeführt, beide Kammern sind über Ventiltechnik miteinander gekoppelt. Dabei bildet eine der beiden Positivkammern den die Kolbenführung übernehmenden Zylinder. Bei 20% Sag ist dieses Volumen also mindestens noch Kolbenfläche·Federweg·80%. Diese Volumen wirkt als dem Dämpfer in Reihe geschaltete Feder. Somit wird eine starke und gut ansprechende Dämpfung erst bei tieferer Einfederung möglich. Aufbauschwingungen im Bereich des Sag sind die Folge.With positive-chamber-side damping, the positive chamber is made in two parts, both chambers are coupled together via valve technology. One of the two positive chambers forms the cylinder which takes over the piston guide. At 20% sag, this volume is thus at least piston area · travel · 80%. This volume acts as a spring connected in series with the damper. Thus, a strong and well responding damping is possible only at lower deflection. Constellation changes in the area of Sag are the result.
Theoretisch optimaler Fahrwerksdämpfer (weg- und frequenzabhängig):Theoretically optimal suspension damper (distance- and frequency-dependent):
Ein Fahrwerksdämpfer sollte grundsätzlich niederfrequente Aufbauschwingungen im Bereich des Sag wirkungsvoll dämpfen (starke Dämpfung am Anfang des Federwegs bei geringer Ein-Ausfederfrequenz), aber trotzdem optimalen Bodenkontakt auch nach größeren Fahrbahnunebenheiten gewährleisten (weniger Dämpfung mit zunehmendem Federweg und/oder höherer Ein-Ausfederfrequenz).A chassis damper should fundamentally effectively dampen low-frequency build-up in the area of the sag (strong damping at the beginning of the spring travel with low on-rebound frequency), but nevertheless ensure optimum ground contact even after major road bumps (less damping with increasing travel and / or higher rebound frequency).
Im Fahrradbereich ist eine Druckstufendämpfung im Bereich des Sag sinnvoll, um Trittfrequenzinduzierte Aufbauschwingungen zu reduzieren. Eine Druckstufendämpfung über den gesamten Federweg wird aufgrund der geringen ungefederten Massen sowie der steilen Federkennlinien und niedrigen Geschwindigkeiten bei normalen Mountainbikes nicht benötigt (Ausnahme Downhillbikes).In the bicycle sector, a compression damping in the area of Sag makes sense in order to reduce cadence-induced build-up vibrations. A compression damping over the entire travel is not needed due to the low unsprung masses and the steep spring characteristics and low speeds in normal mountain bikes (except downhill bikes).
Aufgabe der Erfindung:Object of the invention:
Im Gegensatz zu den Produkten aus der Recherche, welche Positivkammerseitig dämpfen, realisiert die Neuerung eine Beeinflussung der Federkennlinie negativkammerseitig über den von Ventiltechnik beeinflussten Druckausgleich von zwei Negativkammern (
Erfindungsgemäße Lösung:Solution according to the invention:
Bei der negativkammerseitigen Beeinflussung der Federkennlinie stellt eine der beiden durch Ventiltechnik miteinander gekoppelten Negativkammern das bei Einfederung entstehende/größer werdende Volumen zwischen Trennwand (
Bei einer Auslegung der Ventiltechnik (
Die Weg- und Frequenzabhängigkeit entspricht somit qualitativ dem theoretisch optimalen Fahrwerksdämpfer. The path and frequency dependence thus corresponds qualitatively to the theoretically optimal suspension damper.
Frequenzabhängigkeit: Nach einer schnellen Einfederbewegung ist weniger Luft von der Kammer
Die Zugstufendämpfung wird also bei niederfrequenten Schwingungen stärker, da bei der Ausfederbewegung eine größere Luftmenge gedrosselt von Kammer
Wenn eine besonders starke Dämpfung z. B. bei Hinterradfederungen mit stark übersetztem Dämpfer gefordert ist, neigt die negativkammerseitige Dämpfung zum Schwingen, da bei fast geschlossenem Zugstufen-Drosselventil ein „Luftpolster” entsteht. Das heißt: Das Zugstufen-Drosselventil kann nur soweit geschlossen werden, bis sich die Dissipation durch Zurückbleiben einer zu großen Luftmenge in Kammer
Mit der Neuerung lässt sich ebenfalls ein Lock Out, d. h. eine Blockierung umsetzen, in dem man die beiden Negativkammern (
Nach dem gleichen Prinzip wie bei einem Lock out kann mit der Neuerung ein Nickausgleich realisiert werden. Hierbei müssen die beiden Negativkammern (
Das beschriebene System kann mit einer positivkammerseitigen Dämpfung gemäß Stand der Technik kombiniert werden, wodurch zusätzlich eine größere Hysterese gegen Ende des Federwegs erzeugt werden kann. Diese Kombination ist vorteilhaft, wenn bestimmte Einsätze wie Downhill und je nach Fahrzeugtyp größere ungefederte Massen vorhanden sind.The system described can be combined with a positive-chamber-side damping according to the prior art, whereby in addition a greater hysteresis can be generated towards the end of the spring travel. This combination is advantageous when certain uses such as downhill and depending on the vehicle type larger unsprung masses are available.
Resultierende Federkennlinien:Resulting spring characteristics:
Um den Effekt einer negativkammerseitigen Beeinflussung der Federkennlinie zu verdeutlichen, sind in
(
(
(
(
(
(
(
(
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1.1.11.1.1
-
Positivkammer 1
Positive chamber 1 - 1.1.21.1.2
- Positivkammer 2Positive chamber 2
- 1.21.2
-
Negativkammer 1
Negative chamber 1 - 1.31.3
- Negativkammer 2Negative chamber 2
- 1.41.4
- Zylindercylinder
- 1.51.5
- Trennwand PositivkammerPartition positive chamber
- 1.61.6
- Ventiltechnik zur positivkammerseitigen Beeinflussung der FederkennlinieValve technology for positive chamber-side influencing of the spring characteristic
- 1.71.7
- Kolben mit KolbenstangePiston with piston rod
- 1.81.8
- Trennwand NegativkammerPartition Negative chamber
- 1.91.9
- Ventiltechnik zur negativkammerseitigen Beeinflussung der FederkennlinieValve technology for negative-chamber-side influencing of the spring characteristic
- 2.12.1
- Druckventil zur statischen Beeinflussung der Federkennlinie in Ausfederrichtung (bei verstellbarer Ausführung als Nickausgleichsventil einsetzbar)Pressure valve for the static influence of the spring characteristic in the rebound direction (can be used as an adjustable-pitch valve in the case of an adjustable design)
- 2.22.2
- Drosselventil zur dynamischen Beeinflussung der Federkennlinie in Ausfederrichtung (Zugstufendämpfung)Throttling valve for dynamically influencing the spring characteristic in rebound direction (rebound damping)
- 2.32.3
- Drosselventil zur dynamischen Beeinflussung der Federkennlinie in Einfederrichtung (Druckstufendämpfung)Throttling valve for dynamically influencing the spring characteristic in springing direction (compression damping)
- 2.42.4
- Druckventil zur statischen Beeinflussung der Federkennlinie in Einfederrichtung (bei verstellbarer Ausführung als Nickausgleichsventil und/oder Lock out-Ventil einsetzbar)Pressure valve for the static influence of the spring characteristic in the spring-loaded direction (in the case of an adjustable design, it can be used as pitch compensation valve and / or lock-out valve)
- 3.13.1
- Rückschlagventilcheck valve
- 3.23.2
- Drosselventil (kann Verstellbar ausgeführt werden)Throttle valve (can be made adjustable)
- 4.14.1
-
Kennlinie bei über Ventiltechnik in der Nulllage abgekoppelter Negativkammer (
1.3 ).Characteristic curve for negative chamber uncoupled in the zero position via valve technology (1.3 ). - 4.24.2
-
Kennlinie bei in der Nulllage angekoppelter Negativkammer (
1.3 ).Characteristic curve with a negative chamber coupled in the zero position (1.3 ). - 4.34.3
-
Kennlinie bei über Ventiltechnik bei 20 mm Hub abgekoppelter Negativkammer (
1.3 ).Characteristic curve for negative chamber decoupled via valve technology at 20 mm stroke (1.3 ). - 4.44.4
-
Kennlinie im Rückhub mit bei 80 mm Hub abgekoppelter Negativkammer (
1.3 ).Characteristic in the return stroke with a negative chamber decoupled at 80 mm stroke (1.3 ). - 5.15.1
-
Drosselventil 1 Zugstufe
Throttle valve 1 rebound - 5.25.2
- Druckventil ZugstufePressure valve rebound
- 5.35.3
- Drosselventil 2 ZugstufeThrottle valve 2 rebound
- 5.45.4
- Rückschlagventil ZugstufeCheck valve Rebound
- 5.55.5
- Rückschlagventil DruckstufeCheck valve pressure stage
- 5.65.6
- Drosselventil 2 DruckstufeThrottle valve 2 pressure stage
- 5.75.7
- Druckventil DruckstufePressure valve pressure stage
- 5.85.8
-
Drosselventil 1 Druckstufe
Throttle valve 1 pressure stage
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015011376.3A DE102015011376A1 (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | Air suspension and suspension system for suspensions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015011376.3A DE102015011376A1 (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | Air suspension and suspension system for suspensions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015011376A1 true DE102015011376A1 (en) | 2017-03-09 |
Family
ID=58054570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015011376.3A Withdrawn DE102015011376A1 (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | Air suspension and suspension system for suspensions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015011376A1 (en) |
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-
2015
- 2015-09-04 DE DE102015011376.3A patent/DE102015011376A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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---|---|---|---|
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