DE60126180T2

DE60126180T2 - Luftfeder

Info

Publication number: DE60126180T2
Application number: DE60126180T
Authority: DE
Inventors: c/o Kayaba Industry Co. Hideaki Minato-ku Ogura
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2021-05-19
Also published as: EP1158200B1; US6543754B2; TW576900B; US20020008339A1; DE60126180D1; EP1158200A2; EP1158200A3

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft eine Luftfeder für ein Zweiradfahrzeug, wobei die Luftfeder zwischen einem Fahrzeugkörper und einem Fahrzeugrad angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Luftfeder ist bereits aus der US 3,202,413 A bekannt. Dieses Dokument offenbart einen Kolben, der in einem Zylinderelement gleitet, ein Stangenelement, eine Stangenseiten-Luftkammer und eine Kolbenseiten-Luftkammer. Ein Kanal verbindet die zwei Luftkammern und ein Schaltventil öffnet und schließt den Kanal.
US 3,856,287 A beschreibt ebenfalls einen Kolben, der in einem Zylinderelement gleitet, ein Stangenelement, eine Stangenseiten-Luftkammer und eine Kolbenseiten-Luftkammer. Darüber hinaus offenbart dieses Dokument einen Kanal, welcher die zwei Luftkammern verbindet, und ein Schaltventil, welches den Kanal öffnet und schließt.
Die Bereitstellung einer Luftfeder zwischen einem Fahrzeugrad und einem Fahrzeugkörper bei modernen Fahrrädern verbessert den Fahrkomfort durch Absorbieren von Straßenoberflächenvibrationen, wenn das Fahrrad fährt.
Verschiedene Arten an Luftfedern wurden vorgeschlagen und ein Beispiel davon ist in 9 dargestellt.
Diese Art einer Luftfeder umfasst eine Luftkammer A, welche durch einen Kolben 103 in einem Zylinder 101 unterteilt ist, und eine Luftkammer B in einem Behälter 110, der von einem Zylinder 1 getrennt ist. Die Luftkammern A und B, die mit druckbeaufschlagter Luft gefüllt sind, sind über einen Kanal 108 verbunden. Die Luftkammern A, B werden als eine Folge von Schaltvorgängen, die durch ein Schaltventil 109 durchgeführt werden, welches in dem Kanal 108, der die Kammern verbindet, vorgesehen ist, verbunden und getrennt.
Wenn die Luftkammern A, B verbunden sind, wird das effektive Volumen der Luftfeder erhöht mit dem Ergebnis, dass eine geringe Federkraft aufgebracht wird. Wenn die Luftkammern A, B getrennt sind, resultiert aus einem kleinen effektiven Volumen, korrespondierend nur zu der einen Luftkammer A, eine große Federkraft.
Zum Beispiel wird bei dieser Luftfeder eine Kolbenstange 102 mit dem Fahrzeugrad verbunden und der Zylinder 101 wird mit dem Fahrzeugkörper verbunden. Eine Luftkammer C, die gegenüber dem Kolben 103 angeordnet ist, weist einen Umgebungsdruck auf.
Ein Fahrrad, das eine Luftfeder umfasst, ermöglicht es dem Fahrer, das Schaltventil 109 zu schalten, um eine harte Fahrt, basierend auf einer hohen Federkraft, oder eine weiche Fahrt, basierend auf einer geringen Federkraft, auszuwählen, wenn er das Fahrrad fährt.
Jedoch ist ein Behälter 110, welcher getrennt von dem Zylinder 101 ausgebildet ist, in der Luftfeder erforderlich, um zwischen einer hohen und einer niedrigen Federkraft zu schalten. Darüber hinaus muss die Kapazität des Behälters 110 groß ausgebildet sein, um die unterschiedlichen Variationen der Federkraft (Breite davon), die aus dem Schalten resultiert, zu erhöhen.
Als eine Folge entstand das Problem, dass die Gesamtgröße der Feder erhöht ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Luftfeder bereitzustellen, welche zwei klar voneinander getrennte Federeigenschaften in einer kompakten Einheit ermöglicht.
Die vorstehende und andere Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch eine Luftfeder für ein Zweiradfahrzeug gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
1 zeigt das Prinzip einer Luftfeder gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 vergleicht die Federeigenschaften einer herkömmlichen Luftfeder mit denen einer Luftfeder gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt die Relation eines Sensors und einer Antriebskette bei einem Fahrrad.
4 zeigt ein weiteres Beispiel der Relation eines Sensors und einer Antriebskette bei einem Fahrrad.
5 zeigt noch ein weiteres Beispiel der Relation eines Sensors und einer Antriebskette bei einem Fahrrad.
6 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels, welches eine Luftfederung für ein Fahrrad gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
7 ist eine Querschnittsansicht, eines Ausführungsbeispiels, das eine vordere Gabel für ein Fahrrad gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Ausschnitts nach 7.
9 zeigt eine herkömmliche Luftfeder.
Ein Ausführungsbeispiel, wie in 1 dargestellt, wird nachfolgend beschrieben.
Eine Luftfeder gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einem Fahrrad (nicht dargestellt) aufgenommen.
Ein Zylinder 1 für die Luftfeder ist mit einem Fahrzeugrad verbunden und eine Stange 2, welche innerhalb des Zylinders 1 einfährt und ausfährt, ist mit dem Fahrzeugkörper verbunden.
Ein Kolben 3, der mit der Stange 2 verbunden ist, gleitet in dem Zylinder 1. Eine Luftkammer A und eine Luftkammer B sind an beiden Seiten des Kolbens 3 unterteilt und die Luftkammern A, B sind mit druckbeaufschlagter Luft gefüllt. Im Folgenden wird die Luftkammer A unter dem Kolben 3 als die Kolbenseiten-Luftkammer und die Luftkammer über dem Kolben 3 als die Stangenseiten-Luftkammer bezeichnet.
Ein verbindender Kanal 4 ist bereitgestellt, um die zwei Luftkammern A, B zu verbinden. Ein Schaltventil 5, welches den verbindenden Kanal 4 öffnet und schließt, und eine Drossel (Blende) 6, welche in Reihe mit dem Schaltventil 5 angeordnet ist, sind entlang des verbindenden Kanals 4 ausgebildet.
Das Schaltventil 5 wird durch eine externe Betätigungseingabe zwischen einer Verbindungsposition 5a, welche den verbindenden Kanal 4 öffnet, und eine Sperrposition 5b, welche den verbindenden Kanal 4 schließt, wenn die vorstehende Betätigungseingabe gelöst wird, geschaltet. Die Sperrposition 5b umfasst ein Rückschlagsventil 5c, welches den Eintritt von Luft von der Luftkammer A in die Luftkammer B verhindert und welches den Rückstrom in die umgekehrte Richtung ermöglicht. Als eine Folge davon tritt jedoch ein Luftstrom von der Luftkammer B in die Luftkammer A selbst in der Sperrposition 5b auf, wenn der Druck der Luftkammer B größer ist als der Luftdruck in der Luftkammer A.
Das Rückschlagventil 5c kann entlang eines Bypasskanals angeordnet sein, welcher das Schaltventil 5, das zwischen einer EIN- und AUS-Position geschaltet ist, umgeht.
Somit zeigt, wenn die Stange 2 in den Zylinder 1 als eine Folge einer Kompressionskraft eintritt, die Luftfeder getrennte hohe und niedrige Federkräfte, wie im Folgenden beschrieben wird, auf.
Zuerst wird, wenn das Schaltventil 5 des verbindenden Kanals 4 in der Sperrposition 5b gehalten wird, wie dargestellt, nur die Luftkammer A durch den Kolben 3, der in den Zylinder 1 herabfährt, komprimiert, und eine Federkraft wird durch eine Rückprallkraft in Bezug auf eine Luftkompression erzeugt.
Die Größe der Luftkompression ist proportional zu dem druckbeaufschlagten Oberflächenbereich und der Hubmenge des Kolbens 3. Da das effektive Volumen zu diesem Zeitpunkt klein ist, da nur die Luftkammer A komprimiert ist, steigt die Federkraft rapide durch Ansteigen der Hubmenge an.
Die Federkrafteigenschaften sind in 2 bei "a" dargestellt.
Im Gegensatz dazu strömt, wenn das Schaltventil 5 in die Verbindungsposition 5a geschaltet ist, ein Teil der Luft in der Luftkammer A auch in die Luftkammer B aufgrund des Kolbens 3, der in dem Zylinder 1 herabfährt. Als eine Folge davon nimmt das effektive Volumen der Luftfeder die Gesamtkapazität der Luftkammer A und der Luftkammer B an.
Darüber hinaus wird in den Luftkammern A und B nur ein Volumen an Luft komprimiert, welches zu dem Einfahren der Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 korrespondiert.
Als eine Folge davon ist, im Vergleich zu der Sperrposition zuvor, die Kompressionsmenge der Luft, die aus dem gleichen Kolbenhub resultiert, deutlich kleiner.
Somit ist die Federkraft zu diesem Zeitpunkt eine geringe Federkraft, wie in 2 bei "b" dargestellt.
Wenn diese hohen und niedrigen Federkräfte verglichen werden mit den Federeigenschaften der herkömmlichen Luftfeder, wie in 9 dargestellt, zeigt die hohe Federkraft bei "c" zuerst etwa die gleiche hohe Federeigenschaft auf, wenn der Querschnittsoberflächenbereich des Kolbens und das Volumen des komprimierten Volumens gleich sind.
Jedoch ist bei der vorliegenden Erfindung, wenn die Kompression gestartet wird, obwohl der Druck der Luftkammer B der gleiche ist wie der Druck der Luftkammer A, da eine Luftkammer in dem herkömmlichen Beispiel einen Umgebungsdruck aufweist, der anfängliche Kompressionsdruck geringer als ein korrespondierender Grad bei "a" in der vorliegenden Erfindung.
Bei der niedrigen Federkraft, die bei "d" dargestellt ist, sind im Gegensatz zu dem herkömmlichen Beispiel, in welchem beide Luftkammern A und B durch die druckbeaufschlagte Querschnittsseite des Kolbens komprimiert sind, die Kammern A und B in der vorliegenden Erfindung als Folge davon komprimier, dass der Querschnittsbereich der Kolbenstange, welche einen druckbeaufschlagten Oberflächenbereich aufweist, kleiner ist als der Kolben. Als Folge davon, selbst wenn das effektive Volumen das gleiche ist, sind Anstiege des komprimierenden Drucks durch den gleichen Kolbenhub deutlich kleiner bei der vorliegenden Erfindung und die erzeugte Federkraft ist deshalb geringer.
Somit ist es in der vorliegenden Erfindung möglich, wenn die Federeigenschaften geschaltet werden, deutlich die unterschiedliche Veränderung der Federkraft (Breite davon) im Vergleich zu dem herkömmlichen Beispiel zu erhöhen. Jedoch müssen bei dem herkömmlichen Beispiel die Kapazität des Behälters und die Größe der Luftfeder sehr stark vergrößert werden, um die Art einer großen unterschiedlichen Variation zu erhalten. Bei der vorliegenden Erfindung ist es, da die Luftkammer A und die Luftkammer B in dem Zylinder 1 ausgebildet sind, nicht erforderlich, den Tank separat auszubilden, was eine Verringerung des Raums, der für die Bauteile erforderlich ist, ermöglicht.
Bei dem Ausfahrhub, während dessen sich die Kolbenstange eines maximalen Ausfahrens unterzieht, wird die Luftkammer B komprimiert. Wenn der Druck in der Luftkammer B zu diesem Zeitpunkt größer ist als der Druck in der Luftkammer A, da das Rückschlagventil 5c geöffnet ist, selbst wenn das Schaltventil 5 in einer Sperrposition ist, ist der Druck in der Luftkammer A gleich dem Druck in der Luftkammer B. Als eine Folge davon ist, wenn das Schaltventil 5 entweder verbindet oder absperrt, die Kompressionskraft die gleiche bei einer anfänglichen Hubposition, wenn die Luftfeder sich einem maximalen Ausfahren unterzieht.
Somit kann, wenn man abseits der Straße fährt, eine bevorzugte Federkraft bei einem Fahrrad, das eine Luftfeder aufgenommen hat, durch Schließen des Schaltventils 5 erhalten werden, um eine hohe Federkraft zu erzeugen, und, wenn man auf der Straße fährt, wird eine geringe Federkraft durch Öffnen des Schaltventils 5 erzeugt.
Oftmals ist es der Fall, dass das Schaltventil 5 eingestellt ist, normalerweise geschlossen zu sein (normalerweise geschlossene Bauform), wenn das Fahrrad, das mit einer Luftfeder ausgebildet ist, auf eine Verwendung außerhalb der Straße eingestellt ist. Das Schaltventil 5 ist eingestellt, normalerweise geöffnet zu sein (normalerweise geöffnete Bauform), wenn das Fahrrad, das mit einer Luftfeder ausgebildet ist, auf eine Verwendung auf der Straße eingestellt ist.
Wenn das Schaltventil 5 in der Verbindungsposition 5a ist, bringt die Drossel 6, welche in dem verbindenden Kanal 4 angeordnet ist, einen Drosselwiderstand für den Luftstrom, der zwischen der Luftkammer A und der Luftkammer B strömt, auf. Wenn in der Sperrposition 5b befindlich, bringt die Drossel 6 einen Drosselwiderstand auf den Luftstrom von der Luftkammer B zu der Luftkammer A auf. Deshalb wird eine Dämpfungskraft in Bezug auf die Rückprallkraft der Luftfeder erzeugt.
Als eine Folge davon zeigt, wenn das Schaltventil 5 sich in der Verbindungsposition 5a für eine geringe Federkraft befindet, das heißt, wenn es auf eine weiche Fahrweise eingestellt, die Drossel 6 eine große Dämpfungskraft auf, wenn sich die Luftfeder einer großen Kompressionsgeschwindigkeit mit einem großen Hub, zum Beispiel beim Landen nach einem Fahrradsprung, unterzieht. Somit ist es möglich, einen Bodenanschlag des Kolbens 3 in der Luftfeder zu vermeiden.
Die Luftfeder weist eine Vollrückschlagfeder 7 an der hinteren Seite des Kolbens 3 in 1 auf, das heißt an der äußeren Umfangsseite der Stange 2 in der Luftkammer B. Wenn die Luftfeder nahe bis zum maximalen Ausfahren ausfährt, dämpft die Vollrückschlagfeder 7 den Stoß des maximalen Ausfahrens an dem Kolben 3.
Obwohl die Eingabe des Schaltventils 5 manuell durch den Fahrer betätigt werden kann, wie in dem Ausführungsbeispiel in 3 bis 5 dargestellt, ist das Ventil 5 ausgebildet, als Folge von Betätigungsbedingungen durch ein externes elektrisches Signal geschaltet zu werden.
3 zeigt eine automatische Steuerung des Schaltventils 5 basierend auf einem Erfassungssignal von einem Sensor 10, welcher eine Beanspruchung an einer Antriebskette 9 des Fahrrads erfasst.
Wenn die Luftfeder in einer Stütze an der Hinterradseite des Fahrrads aufgenommen ist, ist es bevorzugt, dass die Luftfeder eine hohe Federkraft erzeugt, wenn der Fahrer die Pedale während einer Beschleunigung oder bei einer Startbewegung des Fahrrads stark herunterdrückt.
Ein Sensor 10, welcher die Beanspruchung (dargestellt durch die durchgezogene Linie in der Fig.) an der Antriebskette 9 erfasst, welche zwischen dem Zahnrad 8 des Hinterrads und dem Kurbelantrieb 11, der mit dem Pedal verbunden ist, umläuft. Das Schaltventil 5 wird durch Eingabe elektrischer Signale als eine Folge der erfassten Signale von dem Sensor 10 geschaltet. Die Federkraft der Luftfeder wird durch den Schaltvorgang des Schaltventils 5 erhöht.
Wenn die Federkraft der Luftfeder während der Startbewegung oder der Beschleunigung locker ist, wird eine Unterstützungskraft nicht leicht erhalten, wenn das Pedal stark herabgedrückt wird, und somit werden keine erwünschten Beschleunigungseigenschaften erhalten. Jedoch wird die Spannung, die aus dem Abwärtsdruck, der von dem Fahrer ausgeübt wird, effizient an den Kurbelantrieb 11 übertragen und die Antriebsräder werden mit hoher Effizient durch ein auf diese Weise erfolgtes Erhöhen der Federkraft der Luftfeder gedreht.
Wenn die Antriebskette 9 nicht belastet ist, zum Beispiel wenn eine große Antriebskraft während des Bergabrollens nicht erforderlich ist, ist die Antriebskette 9 locker. Somit wird ein Erfassungssignal von dem Sensor 10 nicht ausgegeben und das Schaltventil 5 ist in einem Verbindungszustand platziert, welches zu einer geringen Federkraft der Luftfeder führt. Deshalb ist eine Einstellung für eine weiche Fahrt zu diesem Zeitpunkt möglich.
In der Anordnung, die in 3 dargestellt ist, kommt eine Umlenkrolle 10a zum Beispiel in Kontakt mit der Antriebskette 9 und wenn die Rolle 10a durch eine Belastung an der Antriebskette 9 versetzt wird, wird dieser Vorgang durch den Sensor 10 erfasst.
Im Gegensatz dazu ist es möglich, wie in 4 dargestellt, die Einrichtung so anzupassen, dass ein Sensor 10 die Bewegung der Rolle 10a durch einen Hub über eine Verbindung 10b erfasst.
Das Ausführungsbeispiel, wie in 3 dargestellt, kann für die Situation verwendet werden, in welcher ausreichend Raum zum Anordnen des Sensors 10 in einer Orientierung ist, welche grob orthogonal zu der der Antriebskette 9 ist. Darüber hinaus kann das Aus führungsbeispiel, wie in 4 dargestellt, für die Situation verwendet werden, in welcher nicht genügend Raum vorhanden ist, grob orthogonal zu der Antriebskette 9.
In dem Ausführungsbeispiel, wie in 5 dargestellt, wird das Signal von dem Sensor, der in 3 oder 4 dargestellt ist, in eine Steuerung 13 eingegeben und wird darin in ein elektrisches Antriebssignal konvertiert. Das konvertierte Signal wird an das Schaltventil 5 ausgegeben.
Die Luftfeder in 1 zeigt das Prinzip der Arbeitsweise. Die detaillierte Struktur der Luftfeder wird nachfolgend basierend auf 6 beschrieben.
Die Luftfeder in 6 wird das Hinterrad des Fahrrands unterstützend als Pendelfeder dargestellt. Die Luftfeder weist einen Kolben 3 auf, welcher zum freien Gleiten in einem Zylinder 1 eingefügt ist, der als ein Element wirkt, das mit dem Fahrzeugrad verbunden ist. Eine hohle Stange 2, welche als ein Element wirkt, das mit dem Fahrzeugkörper verbunden ist, ist mit dem Kolben 3 verbunden.
Eine Luftkammer A und eine Luftkammer B sind in dem Zylinder 1 durch den Kolben 3 unterteilt. Die Luftkammer B ist normalerweise mit der hohlen Kammer B' in der Stange 2 durch einen Kanal 15 verbunden.
Ein Kanal 16 ist in dem Kolben 3 ausgebildet, um die Luftkammer A und die Luftkammer B mit einem Schaltventil 5, das dazwischen angeordnet ist, zu verbinden. Der Kanal 16 fungiert auch als die Blende 6 in 1.
Das Schaltventil 5 umfasst ein Rückschlagventil 17. Ein Teller (poppet) 17a wird zum Schließen durch die Feder 17b vorgespannt. Im Gegensatz dazu ist ein Aktuator 18 gegenüber dem Teller 17a angeordnet. Wenn die Druckstange 18a des Aktuators 18 durch den Teller 17a heruntergedrückt wird, wird das Rückschlagventil 17, wie in der Fig. dargestellt, geöffnet.
Wenn das Rückschlagventil 17 geöffnet ist, werden die Luftkammer A und die Luftkammer B verbunden und die Federkraft an der Luftfeder ist gering. Wenn das Rückschlagventil 17 geschlossen ist, wird nur die Luftkammer A betätigt, was zu einer Verringerung des effektiven Volumens der Luftfeder führt. Deshalb kann die Federkraft der Luftfeder erhöht werden.
Ein elektrisches Signal wird zu dem Aktuator 18 von einer externen Steuerung zugeführt. Auf diese Weise wird, wenn der Aktuator 18, der zum Beispiel einen Motor umfasst, betätigt wird, die Druckstange 18a ausgefahren und der Teller 17a wird heruntergedrückt.
In diesem Zustand sind die Federkrafteigenschaften der Luftfeder auf einen geringen Zustand geschaltet.
Im Gegensatz dazu wird, wenn der Aktuator 18 nicht betätigt ist, da der Teller 17a durch die Feder 17b nach oben gepresst und geschlossen wird, die Federkraft der Luftfeder erhöht.
Wenn der Druck in der Luftkammer B größer ist als der Druck in der Luftkammer A, so wenn die Stange 2 ausgefahren ist, komprimiert der Teller 17a die Feder 17b und das Rückschlagventil 17 öffnet sich und ermöglicht einen Luftstrom.
Der Aktuator 18 ist in der Stange 2 angeordnet. Da die Stange 2 als ein Element in Bezug auf den Fahrzeugkörper wirkt, wird, selbst wenn die Luftfeder ausgefahren ist, die Bauteillebensdauer erhöht, unabhängig von einer Vibration oder einem Zug von dem Aktuator 18 auf den Kabelbaum (hamess) 19a oder den Verbinder 19b, welche mit dem externen Element (der Steuerung nahe dem Fahrzeugkörper) von dem Aktuator 18 verbunden sind.
Eine ringförmige Schlagdämpfung 20a ist an einer Endseite nahe der Luftkammer A ausgebildet, das heißt nahe der druckbeaufschlagten Seite des Kolbens 3, welche die untere Endseite in der Fig. umfasst. Eine ringförmige Schlagdämpfung 20b ist vorgesehen, welche zu einer Vollrückstoßfeder 7, wie zuvor beschrieben (Siehe 1), an der Endseite nahe der Luftkammer B korrespondiert, das heißt an der hinteren Seite des Kolbens 3, welches die obere Endeseite in der Fig. ist.
Ein Kollidieren des Kolbens 3 mit dem Zylinder 1 während der maximalen Kompression oder dem maximalen Ausfahren kann durch die Luftfeder durch Bereitstellen der Schlagdämpfung 20a und der Schlagdämpfung 20b verhindert werden.
Obwohl die Luftfeder gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Verwendung mit einem Fahrrad beschrieben wurde, kann die Luftfeder bei einem Motorrad verwendet werden. Natürlich ist in diesem Fall der Effekt der Erfindung der gleiche, wie der zuvor beschriebene.
Die Luftfeder kann in der Front des Fahrrads aufgenommen sein, wobei der gleiche Effekt erhalten wird, wie der zuvor beschriebene.
Dieses Ausführungsbeispiel ist in Bezug auf 7 und 8 beschrieben.
7 zeigt einen ausfahrbaren Stützschaft 31, welcher als eine Vordergabel zum Stützen des Vorderrads wirkt und welcher verwendet werden kann, wenn die vorliegende Erfindung für ein Fahrrad oder dergleichen verwendet wird. Der ausfahrbare Stützschaft 31 kann zu einer Kombination von linken und rechten Schäften korrespondieren, die als der ausfahrbare Stützschaft zum Stützen des Vorderrads verwendet werden, welcher in einem normalen Motorrad verwendet wird. Alternativ kann ein einzelner, ausfahrbarer Stützschaft 31 als eine freitragende Bauform verwendet werden.
Das untere Ende des ausfahrbaren Stützschafts 31 zum Stützen der Vorderräder ist mit einer äußeren Röhre 32 ausgebildet, welche beispielsweise die Vorderräder eines Fahrrads stützt. Eine innere Röhre 35 ist eingefügt, um frei über die Lager 33, 34 in das Innere von einem oberen Ende der äußeren Röhre 32 zu gleiten. Die innere Röhre 35 ist mit dem Fahrzeugkörper verbunden.
Ein Teil des oberen Endes der inneren Röhre 35 ist durch eine Kappe 37 versiegelt, welche mit einem luftabdichtenden Ventil 36 ausgebildet ist. Somit ist es möglich, druckbeaufschlagte Luft in das Innere des ausfahrbaren Stützschafts 31, welcher eine äußere Röhre 32 und eine innere Röhre 35 umfasst, über das Lufteinfüllventil 36 einzufüllen.
Ein Kolben 38 ist angebracht, welcher an einer Innenwand der äußeren Röhre 32 an einem unteren Ende der inneren Röhre 35 gleitet. Wie in 8 dargestellt sind eine Dichtung 39 und ein Kolbenring 40 an einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens 38 vorgesehen. Obwohl die Luftdichtungseigenschaften durch den Kolbenring 40 und die Dichtung 39 beibehalten werden, unterteilt das Innere des ausfahrbaren Stützschafts 31 eine Luftkammer 41 in der äußeren Röhre 32, eine Luftkammer 42 in der inneren Röhre 35 und eine Luftkammer 43 nahe der inneren Röhre 35.
Die Luftkammer 42 in der inneren Röhre 35 ist üblicherweise über die Durchgangslöcher 46, 47, die an dem Anschlag 45, welcher als Befestigungsmittel für den zu der inneren Röhre 35 korrespondierenden Kolben 38 wirkt, vorgesehen sind, in Kommunikation mit der Luftkammer 43 in der inneren Röhre 35.
Ein verbindender Kanal 48 ist in dem Kolben 38 und dem Anschlag 45 ausgebildet. Der verbindende Kanal 48 zweigt von dem Durchgangsloch 47 ab und steht in Kommunikation zu der Luftkammer 41 in der äußeren Röhre 32. Ein Rückschlagventilmechanismus 49 ist in Reihe mit der Drossel 55 entlang des verbindenden Kanals 48 vorgesehen und erlaubt nur einen Luftstrom von der Luftkammer 42 zu der Luftkammer 41 nahe der äußeren Röhre 32.
Der Rückschlagventilmechanismus 49 wird durch eine Rückholfeder 51 geschlossen, welche zwischengeordnet mit der Kappe 50 ist, welche zu dem Kolben 38 passt. Die Luftkammern 42, 43 in der inneren Röhre 35 und nahe der inneren Röhre 35 werden in Kommunikation mit der Luftkammer 41 in der äußeren Röhre 32 angeordnet, indem der Ventilkörper 56 des Rückschlagventilmechanismus 49 in eine geöffnete Position gegen die Rückholfeder 51 gedrückt wird.
Ein elektrischer Aktuator 53 ist in dem Inneren der Luftkammer 43 der inneren Röhre 35 vorgesehen, um Öffnungs- und Schließvorgänge des Ventilkörpers 56 des Rückschlagventilmechanismus 9 durch ein von außen zugeführtes Signal durchzuführen.
Der elektrische Aktuator 53 ist fixiert zwischen einem Anschlag 45 des Kolbens 38 und dem Trägersitz 57, welcher durch einen Sprengring 52 an der Innenseite der inneren Röhre 35 befestigt ist.
Wenn der elektrische Aktuator 53 betätigt wird, fährt die Druckstange 54 aus und drückt den Ventilkörper 56 des Rückschlagventilmechanismus 49 herab, um zwangsweise den Ventilkörper 56 zu öffnen.
Wenn das Fahrrad fährt, während der Rückschlagventilmechanismus 49 geschlossen ist, so wird, wenn eine hohe äußere Kraft wie die Trägheit der Last oder des aufwärts weisenden Schubs von der Straßenoberfläche aufgebracht wird, der ausfahrbare Stützschaft 31 zum Stützen der Vorderräder in eine Kompressionsrichtung betrieben. Somit umfasst das effektive Volumen nur die Luftkammer 41 in der äußeren Röhre 32. Da das Querschnittsvolumen des Kolbens 38 druckbeaufschlagt wird, erzeugt der ausfahrbare Stützschaft 31 eine hohe Luftfederrückprallkraft und absorbiert die Trägheit oder den Aufwärtsschub effektiv.
Wenn der elektrische Aktuator 53 als Antwort auf ein externes Signal betätigt wird, erhöhen die Luftkammer 42 und die Luftkammer 43 in der inneren Röhre 35 die gesamte Luftkammerkapazität, indem sie in Kommunikation zu der Luftkammer 41 in der äußeren Röhre 35 kommen, da die Druckstange 54 zwangsweise den Rückschlagventilmechanismus 49 auf drückt.
In diesem Zustand wird Luft in den Luftkammern 41, 42, 43 durch eine Druckoberfläche komprimiert, welche zu dem Querschnittsvolumen der inneren Röhre 35 korrespondiert. Als eine Folge davon ist die Luftfederrückprallkraft kleiner im Vergleich zu einem Kompressionsvorgang mit geschlossenem Rückschlagventilmechanismus 49.
Selbst wenn das Fahrzeug mit geschlossenem Rückschlagventilmechanismus 49 fährt, werden die Luftkammern 42, 43 in der inneren Röhre 35 komprimiert, wenn der ausfahrbare Stützschaft 31 ausfährt. Wenn der Luftdruck größer ist als der Luftdruck der Luftkammer 41 in der äußeren Röhre wird der Rückschlagventilmechanismus geöffnet. Als eine Folge kann das Druckverhältnis zwischen der Luftkammer 41 und den Luftkammern 42, 43 automatisch in einen Anfangszustand zurückversetzt werden, was eine zuverlässige Funktion der Luftfeder gewährleistet.
Obwohl dies nicht im Einzelnen oben beschrieben ist, umfasst, wenn die Vorderräder durch ein Paar von linken und rechten ausfahrbaren Stützschäften 31 gehalten sind, einer der Stützschäfte 31 eine Luftfeder, wie sie oben beschrieben ist, und der andere Stützschaft 31 wird durch eine metallische Spiralfeder gestützt. Alternativ kann ein hydraulischer Dämpfungsmechanismus mit einem Luftdrucksystem kombiniert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt und vielfältige Änderungen können im technischen Offenbarungsgehalt der Erfindung, wie er von einem Fachmann verstanden wird, vorgenommen werden, ohne dadurch den Schutzbereich zu verlassen.

Claims

Luftfeder für ein Zweiradfahrzeug, wobei die Luftfeder zwischen einem Fahrzeugkörper und einem Fahrzeugrad angeordnet ist und umfasst: einen Kolben (3), der in einem Zylinderelement (1) gleitet; ein Stangenelement (2), das mit dem Kolben (3) in Eingriff ist; eine Stangenseiten-Luftkammer (B) und eine Kolbenseiten-Luftkammer (A), die in dem Zylinderelement (1) durch den Kolben (3) unterteilt und mit Druckluft gefüllt sind; einen Kanal (4), der die zwei Luftkammern (A, B) verbindet; und ein Schaltventil (5), das den Kanal (4) öffnet und schließt, wobei das Schaltventil (5) eine Verbindungsposition, die den Kanal (4) in einen Verbindungszustand bringt, und eine Sperrposition hat, die den Kanal (4) in eine Sperrposition bringt, und ein Rückschlagventil (5c), das Strom von Luft von der Stangenseiten-Kammer (B) zu der Kolbenseiten-Kammer (A) zulässt, in die Sperrposition eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (5) in dem Kolben (3) vorhanden ist, ein Stellglied (18), das das Schaltventil (5) betätigt, im Inneren des Stangenelementes (2) angebracht ist und das Stellglied (18) durch ein externes elektrisches Signal betätigt wird, um das Schaltventil (5) zu schalten.
Luftfeder für ein Zweiradfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Schaltventil (5) und eine Drossel (6) in Reihe in dem Kanal (4) vorhanden sind.
Luftfeder für ein Zweiradfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Luftfeder des Weiteren umfasst: einen Sensor (10) zum Erfassen eines Zustandes von Zug in der Antriebskette (9) eines Fahrrades, und eine Steuereinheit (13) zum Eingeben eines Antriebssignals in das Stellglied auf Basis eines Sensorsignals, um das Schaltventil (5) zu schalten.
Luftfeder für ein Zweiradfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Zylinderelement eine äußere Röhre (32) ist, die das Fahrzeugrad des Fahrrades trägt; das Stangenelement eine innere Röhre (35) ist, die mit dem Fahrzeugkörper verbunden ist; der Kolben (38) mit der inneren Röhre (35) verbunden ist; der Kanal (48) die Luftkammer (43) der inneren Röhre mit der Luftkammer (41) der äußeren Röhre verbindet und das Schaltventil (49), das den Kanal (48) öffnet und schließt, in dem Kolben (38) vorhanden sind, und das Stellglied (53), das das Schaltventil (49) schaltet, an der inneren Röhre (35) angebracht ist.
Luftfeder für ein Zweiradfahrzeug nach Anspruch 4, wobei das Schaltventil das Rückschlagventil (49) ist, das Strom von Luft nur aus der Kammer (43) der inneren Röhre zu der Kammer (41) der äußeren Röhre zulässt; und das Stellglied (53) ein Stellglied ist, das durch ein externes elektrisches Signal betätigt wird, und, wenn in Funktion, das Rückschlagventil (49) zwangsweise öffnet.