AT410083B - Lenkvorrichtung mit federung und stossdämpfung einer vorderradgabel für ein fahrrad - Google Patents

Description

AT 410 083 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung mit Federung und Stoßdämpfung einer Vorderradgabel für ein Fahrrad, mit einer im Lenkkopfrohr drehbar gelagerten Rohrhülse, in welche ein Vordergabelschaftrohr abgefedert, stoßgedämpft und drehfest eintaucht und mit einem bezüglich der Rohrhülse höhenverstellbaren und drehstarren Lenkerschaftrohr.

Eine derartige Lenkvorrichtung ist beispielsweise durch die GB 2 286 566 A bekannt geworden. Gemäß dieser erfolgt die höhenverstellbare und drehstarre Verbindung zwischen der Rohrhülse und dem Lenkerschaftrohr durch einen keilförmigen Fixierteil, welcher sich im Lenkerschaftrohr befindet und dieses nach außen drückt, sodass es mit der Rohrhülse verspreizt wird. Dieser Konstruktion haften zwei wesentliche Nachteile an: einerseits tritt häufig ein ungewolltes Festsitzen des Fixierteils ein, sodass die Höhenverstellung kaum vorgenommen werden kann, anderseits taucht das Lenkerschaftrohr nur verhältnismäßig kurz in die Rohrhülse ein, wodurch der Höhenverstellbereich gering ist. Ähnliche Lenkvorrichtungen bzw. Radaufhängungen mit Stoßdämpfung sind in der DE 40 17 924 A1 und der WO 98/12101 vorbeschrieben. Eine höhenverstellbare Klemmbefestigung des Lenkerschaftrohres an der im Lenkkopfrohr drehbaren Rohrhülse mit Hilfe einer Klemmhülse und einer diese andrückenden Überwurfmutter geht beispielsweise aus der DE 11 44 142 B oder der US 4 340 238 A hervor.

Bei den bekannten Lenkvorrichtungen erfolgt die Stoßdämpfung mechanisch (durch eine Feder), pneumatisch oder hydraulisch (durch Kolben-Zylinder-Einheiten) oder durch Kombinationen hievon. Das Ausmaß der Stoßdämpfung, d.h. die Sanftheit oder Härte des Abfangens von Stößen ist dabei im Wesentlichen ein für allemal vorgegeben, was allerdings nicht optimal ist.

Ziel der Erfindung ist es, die eingangs genannte Lenkvorrichtung dahingehend zu vervollkommnen, dass die Höhenverstellbarkeit des Lenkkopfrohres bezüglich der Rohrhülse zuverlässig und in einem weiten Bereich gewährleistet wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Ermöglichung einer variablen hydraulischen Stoßdämpfung bei einer derartigen Lenkvorrichtung.

Das erstgenannte Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das obere Ende der Rohrhülse in an sich bekannter Weise mittels einer das Lenkerschaftrohr umgebenden ringförmigen, eine Kegelfläche aufweisenden Klemmhülse und einer auf das Ende der Rohrhülse aufgeschraubten Überwurfmutter drehfest und in axialer Richtung mit dem Lenkerschaftrohr verbunden ist, und dass sich das Lenkerschaftrohr zwischen der außerhalb befindlichen Rohrhülse und einem innerhalb befindlichen Abschnitt des Vordergabelschaftrohres befindet, wobei letzteres gegenüber dem Lenkerschaftrohr in Längsrichtung verschieblich ist.

Die an sich bekannte Klemmverbindung zwischen Rohrhülse und Lenkerschaftrohr mittels Klemmhülse und Überwurfmutter hat sich bestens bewährt. Dadurch, dass das Lenkerschaftrohr in die Rohrhülse eintaucht und zusätzlich zwischen dieser und einem verlängerten Abschnitt des Vordergabelschaftrohres geführt ist, kann es in einem weiten Bereich längsverschoben werden, was eine große Höhenverstellbarkeit ergibt.

Das weitere, bezüglich der Stoßdämpfung gesteckte Erfindungsziel wird bei hydraulischer Stoßdämpfung, mit der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung dadurch erreicht, dass das Vordergabelschaftrohr einen Kolben aufweist, der in eine in der Rohrhülse ausgebildete, eine Druckfeder enthaltende Kammer eintaucht, dass im Vordergabelschaftrohr im Bereich der Kammer wenigstens eine Durchtrittsöffnung ausgebildet ist und dass im Lenkerschaftrohr eine dessen Querschnitt abdeckende, längsverschiebbare Dichtung vorgesehen ist.

Durch die Kombination der Druckfeder mit der eine Durchtrittsöffnung aufweisenden Kammer und mit der längsverschiebbaren Dichtung im Lenkerschaftrohr kann ein gedrosseltes Überströmen des Hydraulikmediums bei im wesentlichen konstantem zur Verfügung stehendem Volumen stattfinden, wodurch das Auftreten einer Stoßdämpfungsverhärtung vermieden wird.

Um eine Entlüftung des mit Hydraulikmedium gefüllten Innenraums, d.h. der die Druckfeder enthaltenden Kammer, des Vordergabelschaftrohres und des unterhalb der längsverschiebbaren Dichtung befindlichen Raumes des Lenkerschaftrohres, zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, in der längsverschiebbaren Dichtung ein Ventil vorzusehen.

Da sich oberhalb der längsverschiebbaren Dichtung im höhenverstellbaren Lenkerschaftrohr ein im Wesentlichen luftdichter Raum befindet, durch den das Hydraulikmedium elastisch gepuffert wird, ist es von Vorteil, wenn im Lenkerschaftrohr oberhalb der längsverschiebbaren Dichtung eine mit einem Ventil versehene Öffnung vorgesehen ist. Durch gänzliches oder teilweises öffnen bzw. 2

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Schließen dieses Ventils kann die eingeschlossene Luftmenge in Abhängigkeit von der Höheneinstellung des Lenkerschaftrohres sowie im Hinblick auf eine Härteeinstellung der Stoßdämpfung variiert werden, wodurch optimale Adaptiermöglichkeiten an die persönlichen Wünsche und Bedürfnisse des Fahrradbenützers gegeben sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung in unbelastetem Zustand, die Fig. 2 und 3 Zerlegungsdarstellungen der Fig. 1, Fig. 4 im Längsschnitt eine Zerlegungsdarstellung des Vordergabelschaftrohres gemäß Fig. 1 und der an diesem befestigten Bauteile, Fig. 5 im Längsschnitt eine Zerlegungsdarstellung der Rohrhülse gemäß Fig. 1 und der an dieser befestigten Bauteile, Fig. 6 im Längsschnitt eine Zerlegungsdarstellung des Lenkkopfrohres gemäß Fig. 1 mit einem zugehörigen Bauteil, Fig. 7 im Längsschnitt eine Zerlegungsdarstellung des Lenkerschaftrohres gemäß Fig. 1 mit diesem zugeordneten Bauteilen, Fig. 8 eine Ansicht gemäß dem in Fig. 2 eingetragenen Pfeil VIII und Fig. 9 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung in belastetem Zustand.

Die in den Fig. 1 und 9 in zusammengesetztem Zustand dargestellte Lenkvorrichtung 1 weist zwischen einem Vordergabelschaftrohr 2 mit aufgeschraubtem Kolben 12 und einem Lenkkopfrohr 3 eine Rohrhülse 4 mit eingesetzter Druckfeder 13 und ein Lenkerschaftrohr 5 auf. Auf das Lenkkopfrohr 3 sind eine Überwurfmutter 91 mit integrierten Lagerrollen 8' und auf diese eine weitere Überwurfmutter 9 mit integrierten Lagerrollen 8" aufgeschraubt (Fig. 2). Auf die Rohrhülse 4 ist eine Überwurfmutter 10 aufgeschraubt, die eine Klemmhülse 11 anpresst. Im Lenkerschaftrohr 5 befindet sich eine Dichtung 15 mit einem Ventil 22. Im Lenkerschaftrohr 5 ist eine mit einem Ventil 19 versehene Öffnung 20 vorgesehen.

Das Vordergabelschaftrohr 2 besteht aus einem mehreckigen bzw. unrunden Profilrohr, welches von dem Lenkerschaftrohr 5 in einem oberen Teilbereich umgeben ist. Um eine axial verschiebbare, jedoch drehfeste Verbindung zwischen diesen beiden Teilen zu erlangen, weist das Lenkerschaftrohr 5 an seiner Innenseite ein Profil auf, welches dem unrunden bzw. mehreckigen äußeren Profil des Vordergabelschaftrohres 2 entspricht.

Das Lenkerschaftrohr 5 ist von der Rohrhülse 4 umgeben, und zwar von einem oberen Teilbereich 4' (Fig. 3) der gegenüber einem unteren Teilbereich 4" (Fig. 3) mittels einer inneren Abstufung 6 (Fig. 5) einer äußeren Abstufung 7 (Fig. 5) abgesetzt ist. Der Teilbereich 4', der das Lenkerschaftrohr 5 umschließt, weist innen ebenfalls eine unrunde bzw. mehreckige Profilform auf, welche jener des Außenprofils des Lenkerschaftrohres 5 entspricht, wodurch eine drehfeste, jedoch axial verschiebbare Verbindung erreicht wird. Die Rohrhülse 4 ist vom Lenkkopfrohr 3 umschlossen, in dem die Rohrhülse 4 mit Hilfe von Lagerringen 8 drehbar gelagert ist.

Die Rohrhülse 4 ist in ihrer Lage bezüglich des Lenkkopfrohres 3 mit Hilfe der unteren Überwurfmutter 9 und der oberen Überwurfmutter 10 gesichert, wobei die untere Überwurfmutter 9 mit dem Lenkkopfrohr 3 verschraubt ist; die obere Überwurfmutter 10 ist hingegen mit der Rohrhülse 4 verschraubt. In der oberen Überwurfmutter 10 ist eine Klemmhülse 11 aufgenommen, die beim Aufschrauben der oberen Überwurfmutter 10 auf die Rohrhülse 4 zwischen diese und das Lenkerschaftrohr 5 gepresst wird. Hierdurch kommt es zu einer reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Lenkerschaftrohr 5, auf dem ein Lenker (nicht gezeigt) vorgesehen ist, und der Rohrhülse 4. Beim Lösen der Schraubverbindung zwischen der Rohrhülse 4 und der oberen Überwurfmutter 10 kann die Klemmhülse 11 durch Hochziehen des Lenkerschaftrohres 5 auf einfache Weise aus ihrer klemmenden Stellung bewegt werden. Ist die Verbindung gelöst, kann das Lenkerschaftrohr 5 in der von der Rohrhülse 4 und dem Vordergabelschaftrohr 2 gebildeten Führung in axialer Richtung verschoben und in der gewünschten Höheneinstellung durch Verschrauben der oberen Überwurfmutter 10 mit der Rohrhülse 4 fixiert werden.

Zwischen der inneren Abstufung 6 der Rohrhülse 4 und dem auf das Gewinde 2' (Fig. 4) des Vordergabelschaftrohres 2 aufgeschraubten öldichten Kolben 12 ist die Druckfeder 13 zur Federung von auf die Vordergabel wirkenden Kraftimpulsen eingespannt. Eine Kammer 14 im Inneren des Vordergabelschaftrohres 2 bzw. des Lenkerschaftrohres 5 ist nach oben hin mittels der Dichtung 15 und nach unten hin mittels einer Trennwand 16’ auf Höhe eines Absatzes 16 (Fig. 4) des Vordergabelschaftrohres (2) begrenzt. Ferner weist das Vordergabelschaftrohr 2 Durchtrittsöffnungen 17 für öl auf, wodurch eine Kammer 18 zwischen der Rohrhülse 4 und dem Vordergabelschaftrohr 2, in der die Druckfeder 13 aufgenommen ist, ebenfalls mit Öl gefüllt ist. Bei Belastung 3

AT 410 083 B des Vordergabelschaftrohres 2 von Seiten des Rades (nicht gezeigt) über die Vordergabel 2" (angedeutet) wird das Vordergabelschaftrohr 2 gegen die Kraft der Druckfeder 13 nach oben gedrückt, wodurch sich die die Druckfeder 13 aufnehmende Kammer 18 verkleinert und Öl über die als Drosselstellen fungierenden Durchtrittsöffnungen 17 in das Innere des Vordergabelschaftrohres 2 überströmt. Hierdurch wird die Dichtung 15, welche im Lenkerschaftrohr 5 verschiebbar gelagert ist, nach oben gedrückt (vgl. die belastete Stellung in Fig. 9).

Wie aus Fig. 1, 3, 7 und 9 ersichtlich, ist im Lenkerschaftrohr 5 eine Öffnung 20 mit einem Ventil 19 vorgesehen. Die oberhalb der Dichtung 15 im Lenkerschaftrohr 5 vorgesehene Kammer 21 ist bis auf die Öffnung 20 luftdicht ausgeführt, wodurch mittels Verstellung des Ventils 19 eine Drosselung des Luftaustrittes aus der Kammer 21 vorgenommen werden kann. Somit kann der Druck, gegen den die Dichtung 15 nach oben bewegt wird, eingestellt werden, wodurch die „Härte“ der Stoßdämpfung der Vordergabel veränderbar ist. Sollte beim Zusammenbau der Lenkvorrichtung 1 zu viel Luft in die mit Öl gefüllte Kammer 14 eingedrungen sein, kann diese durch Herabdrücken der Dichtung 15 bei geöffnetem Ventil 22 mit Hilfe eines Spezialwerkzeuges (langer Schraubendreher) entfernt werden. Die Dichtung 15 verhindert auch das Austreten von öl beim Umkippen des Fahrrades im Falle eines offenen Ventils 19.

Um zu verhindern, dass die Lenkvorrichtung 1 in der in Fig. 9 gezeigten, belasteten Stellung aufgrund eines Vakuums in einer in dieser Stellung von dem Vordergabelschaftrohr 2 mit aufgeschraubtem Kolben 12 und der Rohrhülse 4 gebildeten Kammer 23 blockiert wird, weist die untere Überwurfmutter 9 Öffnungen 25 (Fig. 8) auf. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, sind die Durchtrittsöffnungen 17 im Vordergabelschaftrohr 2 so positioniert, dass sie auch in der belasteten Extremstellung innerhalb der inneren Abstufung 6 der Rohrhülse 4 zu liegen kommen, um den Öltausch zwischen den Kammern 14 und 18 zu gewährleisten.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen, wird auf das Vordergabelschaftrohr 2 der Kolben 12 aufgeschraubt und mit einer Schraube 12' fixiert, wobei ein Sprengring 12"' auf dem Absatz 16 aufsitzt. Hierbei ist eine dichte Verbindung zwischen dem Vordergabelschaftrohr 2 und dem Kolben 12 erforderlich, da dieser den unteren Abstützpunkt für die Druckfeder 13 und einen Abschluss für die Kammer 18 bildet.

In Fig. 5 ist die Rohrhülse 4 dargestellt, wobei insbesondere der von der inneren Abstufung 6 und der äußeren Abstufung 7 gebildete Vorsprung ersichtlich ist. Im oberen Endbereich weist die Rohrhülse 4 ein Außengewinde 26 auf, das zur Verbindung mit der oberen Überwurfmutter 10 vorgesehen ist. Im unteren Endbereich ist ein Ringflansch 27 vorgesehen, welcher im zusammengesetzten Zustand auf beiden Stirnseiten von den Lagerrollen 8' und 8" abgestützt ist. Hierdurch wird die Drehbarkeit der in Fig. 3 veranschaulichten Bauteilkombination in der Bauteilkombination gemäß Fig. 2 gewährleistet. Die Bauteiikombination gemäß Fig. 3 umfasst die Rohrhülse 4, die obere Überwurfmutter 10 mit der Abdeckung 10' und der Klemmhülse 11, das Vordergabelschaftrohr 2 mit aufgeschraubtem und fixiertem Kolben 12 (inklusive Schraube 12' und Sprengring 12'") die Radgabel 2'" (angedeutet), das Lenkerschaftrohr 5 mit der das Ventil 22 aufweisenden Dichtung 15 und dem Ventil 19 sowie die Druckfeder 13. Die Bauteilkombination gemäß Fig. 2 umfasst das Lenkkopfrohr 3, die aufgeschraubten Überwurfmuttern 91 und 9 (siehe Fig. 4) mit den integrierten Lagerrollen 8' und 8" sowie die seitlichen Lagerringe 8.

In Fig. 6 ist das Lenkkopfrohr 3 mit Teilen von zwei Rahmenstreben 28, 29 ersichtlich. Im unteren Bereich weist das Lenkkopfrohr 3 ein Außengewinde 30 auf, auf welches die Überwurfmutter 91 mit den Lagerrollen 8' aufschraubbar ist, auf welche - wie aus Fig. 4 entnehmbar - die Überwurfmutter 9 mit den Lagerrollen 8" aufgeschraubt wird. Die Überwurfmutter 91 weist daher sowohl ein inneres Gewinde 91' als auch ein äußeres Gewinde 91" auf.

In Fig. 7 ist der untere Abschnitt des Lenkerschaftrohres 5 gezeigt, welcher für eine formschlüssige, drehsichere Verbindung mit dem Vordergabelschaftrohr 2 bzw. mit der Rohrhülse 4 ein unrundes bzw. mehreckiges Außen- und Innenprofil aufweist. Am oberen Ende des Lenkerschaftrohres 5 ist ein Lenker (nicht gezeigt) angebracht.

In der in Fig. 8 gezeigten Ansicht der Überwurfmutter 9 sind die Öffnungen 25 für den Luftdurchlass ersichtlich. Darüber hinaus sind die zur Drehlagerung der Rohrhülse 4 vorgesehenen, integrierten Lagerrollen 8" gezeigt. 4

Claims (4)

1. AT 410 083 B PATENTANSPRÜCHE: 1. Lenkvorrichtung mit Federung und Stoßdämpfung einer Vorderradgabel für ein Fahrrad, mit einer im Lenkkopfrohr (3) drehbar gelagerten Rohrhülse (4), in welche ein Vordergabelschaftrohr (2) abgefedert, stoßgedämpft und drehfest eintaucht und mit einem bezüglich der Rohrhülse (4) höhenverstellbaren und drehstarren Lenkerschaftrohr (5), dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende der Rohrhülse (4) in an sich bekannter Weise mittels einer das Lenkerschaftrohr (5) umgebenden ringförmigen, eine Kegelfläche aufweisenden Klemmhülse (11) und einer auf das Ende der Rohrhülse (4) aufgeschraubten Überwurfmutter (10) drehfest und in axialer Richtung mit dem Lenkerschaftrohr (5) verbunden ist, und dass sich das Lenkerschaftrohr (5) zwischen der außerhalb befindlichen Rohrhülse (4) und einem innerhalb befindlichen Abschnitt des Vordergabelschaftrohres (2) befindet, wobei letzteres gegenüber dem Lenkerschaftrohr (5) in Längsrichtung verschieblich ist.
2. 2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer hydraulischen Stoßdämpfung, dadurch gekennzeichnet, dass das Vordergabelschaftrohr (2) einen Kolben (12) aufweist, der in eine in der Rohrhülse (4) ausgebildete, eine Druckfeder (13) enthaltende Kammer (21) eintaucht, dass im Vordergabelschaftrohr (2) im Bereich der Kammer (21) wenigstens eine Durchtrittsöffnung (17) ausgebildet ist und dass im Lenkerschaftrohr (5) eine dessen Querschnitt abdeckende, längsverschiebbare Dichtung (15) vorgesehen ist
3. 3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dichtung (15) ein Ventil (22) vorgesehen ist.
4. 4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Lenkerschaftrohr (5) oberhalb der längsverschiebbaren Dichtung (15) eine mit einem Ventil (19) versehene Öffnung (20) vorgesehen ist. HIEZU 3 BLATT ZEICHNUNGEN 5