ITBS20100060A1

ITBS20100060A1 - SUSPENSION UNIT FOR MOTORCYCLES AND BICYCLES

Info

Publication number: ITBS20100060A1
Application number: IT000060A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Bellandi; Graziano Mafezzoni
Original assignee: Beta Engineering Srl
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-09-30

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: of the PATENT FOR INDUSTRIAL INVENTION entitled:

“UNITÀ DI SOSPENSIONE PER MOTOCICLETTE E BICICLETTE” "SUSPENSION UNIT FOR MOTORCYCLES AND BICYCLES"

Campo dell’Invenzione Field of the Invention

La presente invenzione riguarda in generale i veicoli a due ruote come motocicli e biciclette e si riferisce in particolare a un’unità di sospensione per motociclette e biciclette. The present invention generally relates to two-wheeled vehicles such as motorcycles and bicycles and refers in particular to a suspension unit for motorcycles and bicycles.

Stato della Tecnica State of the art

Usualmente, in talune motociclette e analogamente in biciclette, la ruota posteriore è supportata all’estremità libera di una forcella posteriore, detta anche forcellone, che è imperniata a una parte inferiore del retro del telaio del veicolo in maniera da poter oscillare liberamente su e giù, contrastata comunque da un dispositivo di sospensione. Usually, in some motorcycles and similarly in bicycles, the rear wheel is supported at the free end of a rear fork, also called a swingarm, which is pivoted to a lower part of the rear of the vehicle frame so that it can swing freely up and down. , however, contrasted by a suspension device.

Questa sospensione può essere del tipo a molle o idraulica, ed è rivolta ad assorbire gli urti e diminuire i bruschi aumenti di carico dovuti sia alle irregolarità del terreno percorso che all’atterraggio dopo un salto. This suspension can be of the spring or hydraulic type, and is aimed at absorbing shocks and decreasing the sudden increases in load due to both the irregularities of the terrain traveled and landing after a jump.

In genere la sospensione è collocata all’incirca in verticale, collegata, inferiormente, alla forcella oscillante e, in alto, a una parte superiore del telaio. L’azione di una sospensione di tipo noto per l’impiego qui considerato può anche essere regolata agendo sulla relativa molla o molle per variarne il precarico, ma la sua azione rimane comunque lineare a meno di non ricorrere a un leverismo aggiuntivo per renderla progressiva e più efficiente. Allora, però, l’adozione di un leverismo aggiuntivo tende ad aumentare svantaggiosamente complessità, ingombri e peso della sospensione. Per di più le sospensioni note non godono di sistemi per poter modificare il loro assetto secondo necessità se non intervenendo direttamente sulla struttura della sospensione o ricorrendo ad un riassetto del leverismo aggiuntivo, quando presente. Generally, the suspension is placed approximately vertically, connected, at the bottom, to the oscillating fork and, at the top, to an upper part of the frame. The action of a suspension of a known type for the use considered here can also be adjusted by acting on the relative spring or springs to vary its preload, but its action remains linear in any case unless an additional leverage is used to make it progressive and more efficient. Then, however, the adoption of an additional leverage tends to disadvantageously increase the complexity, dimensions and weight of the suspension. Furthermore, known suspensions do not have systems for modifying their set-up as needed except by intervening directly on the suspension structure or by resorting to a rearrangement of the additional leverage, when present.

Inoltre, specialmente nelle motociclette da cross a due tempi, la disposizione all’incirca in verticale della sospensione collegata alla forcella della ruota posteriore tende ad influenzare sia la sistemazione del serbatoio sia la forma e la collocazione della marmitta. Infatti il serbatoio rimane allora in una posizione relativamente alta, mentre la marmitta dev’essere configurata in dipendenza della sospensione. In addition, especially in two-stroke motocross motorcycles, the approximately vertical arrangement of the suspension connected to the rear wheel fork tends to affect both the arrangement of the tank and the shape and location of the muffler. In fact, the tank then remains in a relatively high position, while the muffler must be configured according to the suspension.

Scopi e sommario dell’invenzione Aims and summary of the invention

La presente invenzione è stata concepita per rimediare quanto meno ai suddetti inconvenienti. In particolare, obiettivo dell’invenzione è di proporre una nuova ed originale unità di sospensione per motociclette e biciclette ad effetto sia lineare sia progressivo e ad assetto facilmente regolabile. The present invention has been conceived to remedy at least the above drawbacks. In particular, the aim of the invention is to propose a new and original suspension unit for motorcycles and bicycles with both linear and progressive effect and with an easily adjustable trim.

Questo obiettivo è raggiunto con un’unità di sospensione per veicoli a due ruote, come motociclette e biciclette, aventi una ruota posteriore supportata all’estremità di una relativa forcella imperniata su un asse nel retro del telaio del veicolo in maniera da poter oscillare liberamente su e giù, in cui l’unità di sospensione comprende due leve imperniate tra loro, con una prima leva oscillante imperniata al telaio del veicolo e con una seconda leva basculante su un fulcro fissato alla forcella, e un sistema ammortizzante e una molla di richiamo associati a detta seconda leva ed operanti in risposta alle oscillazioni della forcella rispetto ad una posizione di equilibrio. This is achieved with a suspension unit for two-wheeled vehicles, such as motorcycles and bicycles, having a rear wheel supported at the end of a relative fork pivoted on an axis in the rear of the vehicle frame so that it can swing freely on and down, in which the suspension unit comprises two levers pivoted to each other, with a first oscillating lever pivoted to the vehicle frame and with a second rocking lever on a fulcrum fixed to the fork, and an associated damping system and return spring to said second lever and operating in response to the oscillations of the fork with respect to an equilibrium position.

In particolare, la prima leva oscillante della sospensione è imperniata al telaio del veicolo con un perno parallelo e a distanza dall’asse di oscillazione della forcella portante la ruota, e la seconda leva è basculante su detto fulcro e presenta un primo braccio rivolto e imperniato a detta prima leva e un secondo braccio collegato ad almeno un mezzo di regolazione dell’assetto della sospensione. Con questa disposizione l’unità di sospensione viene ad essere di ingombro effettivamente ridotto. In particular, the first oscillating lever of the suspension is hinged to the vehicle frame with a pin parallel and at a distance from the oscillation axis of the fork carrying the wheel, and the second lever is pivoting on said fulcrum and has a first arm turned and pivoted to said first lever and a second arm connected to at least one means for adjusting the attitude of the suspension. With this arrangement, the suspension unit is effectively reduced in size.

Il mezzo di regolazione può essere costituito semplicemente almeno da una vite di registro avvitata al secondo braccio della seconda leva e che appoggia contro un mezzo di riscontro fisso alla forcella portante la ruota, in modo da poter modificare l’angolazione di detta seconda leva sul relativo fulcro. Pertanto sarà possibile variare e regolare a volontà l’assetto della sospensione agendo semplicemente sulla vite di registro, comunque posta ed accessibile comodamente. The adjusting means can simply consist of at least one adjusting screw screwed to the second arm of the second lever and which rests against a fixed abutment means on the fork carrying the wheel, so as to be able to modify the angle of said second lever on the relative fulcrum. Therefore it will be possible to vary and adjust the suspension setting at will by simply acting on the adjusting screw, however placed and easily accessible.

Da notare anche che il sistema ammortizzante idraulico può essere sia incorporato nella seconda leva basculante sia disposto all’esterno di questa, paralellamente o coassialmente alla molla di richiamo It should also be noted that the hydraulic shock-absorbing system can be either incorporated in the second tilting lever or arranged outside of this, parallel or coaxial to the return spring

Essenzialmente, l’unità di sospensione secondo l’invenzione ha almeno i vantaggi di essere: Essentially, the suspension unit according to the invention has at least the advantages of being:

collegata ed interagente con telaio e forcella del veicolo attraverso un’innovativa geometrica di accoppiamento, connected and interacting with the vehicle's frame and fork through an innovative geometric coupling,

ad assetto regolabile dall’esterno, with adjustable trim from the outside,

ad azione anche progressiva senza ricorrere a ingombranti leverismi, nel senso di aumentarne reazione e rigidità all’aumentare del carico cui viene ad esser sottoposta di volta in volta, with even progressive action without resorting to cumbersome levers, in the sense of increasing reaction and rigidity as the load to which it is subjected from time to time increases,

di più ridotto ingombro rispetto alle sospensioni fin qui conosciute ed adottate nel settore, more compact than the suspensions so far known and adopted in the sector,

collocabile sostanzialmente a livello della forcella posteriore del veicolo, limitando notevolmente l’occupazione di spazio al di sopra di detta forcella, quindi substantially placed at the level of the rear fork of the vehicle, thus significantly limiting the occupation of space above said fork, therefore

tale da consentire di abbassare il livello del serbatoio e/o di sfruttare gli spazi liberati per sistemare diversamente e più appropriatamente la marmitta. such as to allow the level of the tank to be lowered and / or to exploit the spaces freed up to arrange the muffler differently and more appropriately.

Breve Descrizione dei Disegni Brief Description of the Drawings

Ulteriori dettagli dell’invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue fatta con riferimento nell’allegato disegno, indicativo e non limitativo, nel quale: Further details of the invention will be evident from the following description made with reference to the attached drawing, indicative and not limiting, in which:

la Fig. 1 mostra una vista schematica dell’unità di sospensione in una prima posizione di lavoro; e Fig. 1 shows a schematic view of the suspension unit in a first working position; And

la Fig. 2 mostra la stessa unità di sospensione in un’altra posizione di lavoro; e Fig. 2 shows the same suspension unit in another working position; And

la Fig. 3 mostra una vista prospettica della seconda leva basculante. Fig. 3 shows a perspective view of the second rocking lever.

Descrizione dettagliata dell’Invenzione Detailed description of the Invention

In detto disegno con 11 è indicata la ruota posteriore, per esempio, di una motocicletta montata all’estremità di una forcella 12 (ovvero forcellone) che è imperniata, tramite un asse orizzontale di oscillazione 13, al telaio proprio della motocicletta designato indicativamente con 15. In said drawing, 11 indicates the rear wheel, for example, of a motorcycle mounted at the end of a fork 12 (or swingarm) which is pivoted, by means of a horizontal oscillation axis 13, to the frame of the motorcycle indicatively designated by 15 .

L’unità di sospensione dell’invenzione è indicata globalmente con 16 e comprende essenzialmente almeno una prima leva 17, oscillante, di preferenza lineare, e una seconda leva 18, basculante, di preferenza angolare, cioè a “L”, l’una e l’altra leva disposte in un piano sostanzialmente verticale. The suspension unit of the invention is globally indicated by 16 and essentially comprises at least a first oscillating lever 17, preferably linear, and a second tilting lever 18, preferably angular, that is to say in an "L" shape, the one and the other lever arranged in a substantially vertical plane.

In particolare, la prima leva 17 ha una sua estremità imperniata al telaio 15 del veicolo con un relativo perno di oscillazione 19 posto parallelamente all’asse di oscillazione 13 della forcella 12. Nell’esempio rappresentato, la prima leva 17 si estende dal basso verso l’alto, a partire dal relativo perno di oscillazione 19, e la seconda leva 18 ha un primo braccio 18a sostanzialmente orizzontale e un secondo braccio 18b sostanzialmente verticale rivolto verso il basso. In particular, the first lever 17 has one end pivoted to the frame 15 of the vehicle with a relative pivot pin 19 placed parallel to the oscillation axis 13 of the fork 12. In the example shown, the first lever 17 extends from the bottom towards upwards, starting from the relative pivot pin 19, and the second lever 18 has a first substantially horizontal arm 18a and a second substantially vertical arm 18b facing downwards.

Più precisamente poi, l’altra estremità della prima leva 17 è rivolta verso e imperniata ad una estremità contigua del primo braccio 18a della seconda leva 18 mediante un altro perno 20. La seconda leva 18, sua volta, è montata in forma basculante su un fulcro orizzontale 21 costituito da un albero fissato alla forcella 12 a distanza dall’asse di oscillazione 13 di quest’ultima. Il secondo braccio 18b della seconda leva 18 è collegato ad almeno un mezzo di regolazione 22 che trova appoggio contro un mezzo di riscontro 23 fissato alla forcella 12. More precisely then, the other end of the first lever 17 is turned towards and pivoted to a contiguous end of the first arm 18a of the second lever 18 by means of another pin 20. The second lever 18, in turn, is mounted in a pivoting form on a horizontal fulcrum 21 consisting of a shaft fixed to the fork 12 at a distance from the oscillation axis 13 of the latter. The second arm 18b of the second lever 18 is connected to at least one adjustment means 22 which rests against an abutment means 23 fixed to the fork 12.

Sempre nell’esempio illustrato, la seconda leva 18 è concepita per contenere un sistema ammortizzante idraulico. Essa è infatti configurata per delimitare in una sua parte intermedia una camera 24 sostanzialmente a forma di spicchio, destinata a ricevere un fluido idraulico ammortizzante. Il fulcro 21 della seconda leva 18 si estende nella camera di fluido 24 a livello della porzione di vertice di quest’ultima. Esso è munito di una palmola 25 che opera a tenuta in detta camera suddividendola in due vani il cui volume è variabile in dipendenza dei movimenti basculanti della seconda leva 18 sul fulcro 21 e relativamente alla palmola. Il fluido ammortizzante passa da un vano all’altro in risposta ai movimenti basculanti della seconda leva 18 attraverso appropriati mezzi valvolari di strozzatura 26, sia in un senso che nell’altro senso di movimento. Tali mezzi valvolari possono essere all’esterno della camera o addirittura integrati in forma appropriata nella palmola 25, per esempio. Again in the example illustrated, the second lever 18 is designed to contain a hydraulic shock-absorbing system. It is in fact configured to delimit in one of its intermediate parts a substantially wedge-shaped chamber 24, intended to receive a shock-absorbing hydraulic fluid. The fulcrum 21 of the second lever 18 extends into the fluid chamber 24 at the level of the vertex portion of the latter. It is equipped with a palm 25 which operates as a seal in said chamber dividing it into two compartments whose volume is variable depending on the pivoting movements of the second lever 18 on the fulcrum 21 and relative to the palm. The damping fluid passes from one compartment to another in response to the rocking movements of the second lever 18 through appropriate throttling valve means 26, both in one direction and in the other direction of movement. These valve means can be outside the chamber or even integrated in an appropriate form in the palm 25, for example.

L’unità di sospensione comprende inoltre almeno una molla di richiamo 27 operante, da una parte, su una delle leve, di preferenza la seconda leva 18, e appoggiante, d’altra parte, su un mezzo di regolazione 28 che, nell’esempio illustrato consiste in un elemento a vite che si avvita ad un supporto fissato alla forcella, questo supporto potendo coincidere con il mezzo di riscontro 23 il mezzo 22 di regolazione dell’assetto della sospensione. Questo mezzo di regolazione 22 può essere costituito da una vite di registro 22a che si avvita al secondo braccio 18b e che appoggiandosi al mezzo di riscontro 23 consente di modificare l’angolazione della seconda leva 18 sul relativo fulcro 21 e con ciò l’assetto della sospensione quando è montata in opera. Finché il carico sulla ruota 11 posteriore rimane entro limiti prestabiliti, corrispondenti alla marcia del veicolo su un terreno regolare, la forcella 12 si mantiene in una posizione sostanzialmente orizzontale e la sospensione 16 rimane in una condizione di equilibrio, definita dalla molla di richiamo 27 e dalla pressione del fluido ammortizzante nella camera 24 della seconda leva 18 senza cioè che vi sia un passaggio di fluido da un vano all’altro definiti dalla palmola 25. The suspension unit further comprises at least one return spring 27 operating, on the one hand, on one of the levers, preferably the second lever 18, and resting, on the other hand, on an adjustment means 28 which, in the example illustrated consists of a screw element that screws to a support fixed to the fork, this support being able to coincide with the abutment means 23 and the means 22 for adjusting the suspension. This adjustment means 22 can be constituted by an adjusting screw 22a which is screwed to the second arm 18b and which, leaning on the abutment means 23, allows the angle of the second lever 18 to be changed on the relative fulcrum 21 and thereby the position of the suspension when mounted on site. As long as the load on the rear wheel 11 remains within predetermined limits, corresponding to the movement of the vehicle on regular ground, the fork 12 remains in a substantially horizontal position and the suspension 16 remains in a condition of equilibrium, defined by the return spring 27 and by the pressure of the damping fluid in the chamber 24 of the second lever 18 without that there is a passage of fluid from one compartment to another defined by the vane 25.

Diversamente, in presenza di un terreno accidentato percorso dalla ruota, o in conseguenza di un atterraggio dopo un salto, la forcella viene ad assumere una posizione diversa, inclinata rispetto a quella iniziale di equilibrio, causando attraverso il fulcro 21 una rotazione della seconda leva 18 attorno al perno 20 di collegamento alla prima leva 17, che a sua volta è obbligata a ruotare attorno al perno di oscillazione 19 che la vincola al telaio del veicolo. Allora, la seconda leva 18 si nuove angolarmente anche rispetto alla palmola 25 che è vincolata al fulcro 21 solidale alla forcella 12. Il risultato è una variazione dei volumi dei vani della camera 24 in detta seconda leva 18, nel senso che uno aumenta e l’altro diminuisce, causando di conseguenza un passaggio del fluido ammortizzante da un vano all’atro e, dunque, un’azione ammortizzante in combinazione, d’altra parte, con la molla di richiamo 27 che viene ad essere compressa. Otherwise, in the presence of uneven ground crossed by the wheel, or as a consequence of a landing after a jump, the fork assumes a different position, inclined with respect to the initial equilibrium one, causing a rotation of the second lever 18 through the fulcrum 21. around the pin 20 for connection to the first lever 17, which in turn is forced to rotate around the oscillation pin 19 which binds it to the vehicle frame. Then, the second lever 18 is new angularly also with respect to the blade 25 which is constrained to the fulcrum 21 integral with the fork 12. The result is a variation of the volumes of the compartments of the chamber 24 in said second lever 18, in the sense that one increases and the the other decreases, consequently causing a passage of the damping fluid from one compartment to the other and, therefore, a damping action in combination, on the other hand, with the return spring 27 which is compressed.

Come descritto sopra il sistema ammortizzante idraulico risulta essere incorporato nella seconda leva 18, basculante sul fulcro 21. Ciò non toglie, però, che senza uscire dall’ambito di protezione dell’invenzione, fermo restando il fulcro 21 di basculamento della seconda leva 18 fissato alla forcella 12, tale sistema ammortizzante non possa essere costituito da un organo aggiuntivo, diverso, all’esterno a detta seconda leva. Infatti, per esempio, potrà essere previsto un cilindro idraulico o simile, posto parallelamente o anche concentricamente alla molla di richiamo 27, collegato, da una parte, alla seconda leva e, dall’altra, alla forcella portante la ruota. As described above, the hydraulic shock-absorbing system is incorporated in the second lever 18, pivoting on the fulcrum 21. However, this does not detract from the fact that without departing from the scope of the invention, the pivot 21 for tilting the second lever 18 remaining fixed to the fork 12, this shock-absorbing system cannot be constituted by an additional member, different from the outside of said second lever. In fact, for example, a hydraulic cylinder or the like may be provided, placed parallel or even concentrically to the return spring 27, connected, on one side, to the second lever and, on the other, to the fork carrying the wheel.

In ogni caso e come appare evidente dal disegno, l’unità di sospensione 16 rimane quasi interamente a livello della forcella, vantaggiosamente senza sostanziali ingombri al di sopra di essa. In any case and as is evident from the drawing, the suspension unit 16 remains almost entirely at the level of the fork, advantageously without substantial bulk above it.

Praticamente, l’unità di sospensione svolge la stesse funzioni delle tradizionali, ingombranti sospensioni dotate di leverismi di regolazione, però con l’ulteriore vantaggio di poterne variare e regolare l’assetto con mezzi di comodo e immediato accesso. Infatti agendo sulla vite di registro 22a è possibile ruotare la seconda leva 18 rispetto al fulcro 21 modificando così a volontà la condizione iniziale della sospensione a partire dalla quale essa dovrà poi sviluppare la sua azione ammortizzante. Practically, the suspension unit performs the same functions as the traditional, bulky suspensions equipped with adjustment levers, but with the additional advantage of being able to vary and adjust the structure with means of convenient and immediate access. In fact, by acting on the adjusting screw 22a it is possible to rotate the second lever 18 with respect to the fulcrum 21 thus modifying at will the initial condition of the suspension starting from which it must then develop its damping action.

Claims

"SUSPENSION UNIT FOR MOTORCYCLES AND BICYCLES" CLAIMS 1. Suspension unit for two-wheeled vehicles, such as motorcycles and bicycles, having a rear wheel supported at the end of a relative fork (12) pivoted on an axle (13) in the rear of the vehicle frame so that it can swing freely up and down, characterized by comprising two levers (17, 18) hinged together (20), with a first oscillating lever (17) pivoted to the vehicle frame and with a second lever (18) pivoting on a fulcrum fixed to the fork ( 12), and by a hydraulic shock-absorbing system (24, 25) and a return spring (27) associated with said second lever and operating in response to the oscillations of the fork with respect to an equilibrium position.

Suspension unit according to claim 1, characterized in that said first oscillating lever (17) is pivoted to the vehicle frame with a pin (19) parallel to and at a distance from the oscillation axis (13) of the fork carrying the wheel, and in which said second lever (18) pivoting on said fulcrum (21) has a first arm turned and pivoted (21) to said first lever (17) and a second arm connected to at least one adjustment means (22) of the attitude of the suspension.

Suspension unit according to claims 1 and 2, characterized in that said adjustment means (22) consists of at least one adjusting screw (22a) screwed to the second arm (18b) of the second lever (18) and resting on an abutment means (23) fixed to the fork carrying the wheel, so as to be able to modify the angle of said second lever (18) on the relative fulcrum (21).

Suspension unit according to claims 1 to 3, characterized in that the hydraulic damping system is incorporated in the second rocking lever.

5. Suspension unit according to claim 4, characterized in that the second rocking lever (18) defines a chamber (24), intended to receive a damping fluid, the fulcrum (21) of said second lever (18) extends in said fluid chamber (24) and said fulcrum (21) is fixed a vane (25) which operates in and divides said chamber into two compartments with variable volume, said vane causing a passage of the damping fluid from one compartment to another of said chamber in response to the tilting movements of the second lever (18) on said fulcrum consequent to the oscillations of the fork on the relative axis (19).

6. Suspension unit according to claim 5, characterized in that the fluid chamber (24) is shaped like a wedge, said fulcrum (21) at the level of the apex portion of the fluid chamber, and the vane operates sealingly on the internal surface of said chamber.

7. Suspension unit according to claim 5 or 6, characterized by valve means (26) for controlling the passage of damping fluid from one compartment to another of said chamber (24) in response to the rocking movements of said second lever on said fulcrum (21), said valve means being associated with said chamber from the outside of said second lever.

8. Suspension unit according to claim 5 or 6, characterized by valve means associated with said vane (25) for controlling the passage of damping fluid from one compartment to another of said chamber (24) in response to the rocking movements of said second lever on said fulcrum (21).

Suspension unit according to claims 1 - 3, characterized in that the hydraulic shock-absorbing system is outside said second rocking lever (18), consisting of a hydraulic cylinder associated on one side with said second lever and on the side opposite the fork carrying the wheel.

Suspension unit according to any one of the preceding claims, characterized in that the return spring (27) with variable preload is located between the first arm of said second lever (18) and resting on an adjustment means (28) for a variation of its preload.

11. Suspension unit according to claims 8 and 9, characterized in that the damping system is placed parallel to or coaxial with the return spring.

Suspension unit according to any one of the preceding claims, characterized in that the pins (19, 20) connecting the first lever (17) to the vehicle frame and to the first arm of the second lever (18) and the fulcrum (21) of said second lever are parallel to each other and to the axis of oscillation of the fork carrying the wheel, and in that the components of the suspension unit are substantially at the level of said fork.