DE10041046A1 - Aufhängungssystem für Fahrzeuge - Google Patents
Aufhängungssystem für FahrzeugeInfo
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- B62K25/00—Axle suspensions
- B62K25/04—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork
- B62K25/28—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with pivoted chain-stay
- B62K25/286—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with pivoted chain-stay the shock absorber being connected to the chain-stay via a linkage mechanism
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Abstract
Ein Aufhängungssystem für ein Hinterrad eines mehrrädrigen Fahrzeugs umfaßt ein vorderes Bauteil (12), das an den Sattel (26) und an eine Vorderradgabel (30) gekoppelt ist. Das vordere Bauteil (12) besitzt einen ersten Drehpunkt (38) und einen vertikal über diesem liegenden zweiten Drehpunkt (42). Ein hinteres Bauteil (46) ist funktional an eine Achse (56) eines Hinterrades gekoppelt. Das hintere Bauteil (46) besitzt einen hinter dem ersten Drehpunkt (38) liegenden dritten Drehpunkt (50). Ein gleitfähiger Verbinder (60) ist starr an das hintere Bauteil (46) gekoppelt, während er an dem zweiten Drehpunkt (42) angelenkt ist. Ein Verbindungsteil (44) ist an dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) und an dem dritten Drehpunkt (50) des hinteren Bauteils (46) angelenkt.
Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Aufhängungssysteme für Fahrzeuge und
insbesondere ein Aufhängungssystem für Radfahrzeuge wie etwa für Fahrrä
der, das in Verbindung mit dem Hinterrad eines Mehrradfahrzeugs wie etwa
eines Fahrrades verwendet werden kann.
Aufhängungssysteme werden in verschiedenen Fahrzeugen umfassend ge
nutzt. Viele dieser Aufhängungssysteme werden immer komplizierter. Zum
Beispiel besteht ein Trend zu zunehmend komplizierteren Fahrradaufhän
gungssystemen sowohl für das Hinter- als auch für das Vorderrad.
Bei der Konstruktion eines Fahrzeugaufhängungssystems sollten verschiedene
Parameter in Betracht gezogen werden. Solche Parameter können z. B. die
Stoßfederung, die Fahrgestell-Rollsteuerung gegenüber Bremsen oder Be
schleunigen, die durch das Drehmoment der Antriebskette bewirkte unnötige
Aufhängungsbewegung, das Rahmengewicht, die Komplexität, die Steifheit
und dergleichen sein.
Wenn z. B. das Hinterrad eines Fahrzeugs auf eine Unebenheit trifft, wird eine
nach oben und nach hinten gerichtete Kraft auf das Rad erzeugt. Somit lindert
eine Aufhängungskonstruktion, bei der sich das Rad nach oben und nach hin
ten bewegen kann, die Auswirkung des Stoßes am besten. Als weiteres Bei
spiel kann das Fahrgestell, da der Schwerpunkt des Fahrers hoch über dem
Fahrrad liegt, beim Bremsen oder Beschleunigen zum Rollen neigen. Beim
Betätigen der Bremsen neigt die Masse des Fahrers an sich dazu, sich weiter
nach vorn zu bewegen und über das Fahrgestell "zu rollen" oder "zu kippen".
Das Umgekehrte geschieht beim Beschleunigen. Somit neigen die Räder beim
Beschleunigen dazu, unter dem Fahrer herauszufahren, was dazu führt, daß
das Fahrgestell nach hinten kippt. Diese Tendenz verstärkt sich beim Anstieg
an einem steilen Berg. Somit neigt die beim Bremsen oder Beschleunigen
erzeugte Kraft dazu, mehr Gewicht auf eines der Räder zu verlagern, während
das Gewicht auf das andere Rad verringert wird.
Es wurden verschiedene Aufhängungssysteme entwickelt, um solche Wirkun
gen zu kompensieren. Obgleich viele Abwandlungen existieren, fallen die
meisten Systeme allgemein in drei Hauptkategorien. Die Einteilung in diese
Kategorien kann nach Art des Radgelenks erfolgen. Üblicherweise konzentrie
ren sich die Abwandlungen innerhalb jeder Kategorie darauf, wie ein Stoß
dämpfer eingebaut und aktiviert wird. Einige Systeme besitzen einen einfa
chen Strebenaufbau, während bei anderen komplexe Verbindungen verwendet
werden, um eine progressive Stoßdämpferbewegung zu erzielen, oder der
Stoßdämpfer an einem zweckmäßigeren Ort an dem Rahmen angeordnet wird.
Bei den meisten Systemen haben jedoch der Einbau und die Aktivierung des
Stoßdämpfers wenig mit der Grundfunktion des Systems zu tun.
Die erste allgemeine Kategorie ist eine drehgelenkfreie Konstruktion. Bei
dieser Konstruktion wird ein Stoßdämpfer zwischen der Hinterradgabel und
dem Sitzrohr angebracht, während die Bewegung des Rades einfach dadurch
erreicht wird, daß sich die Hinterradgabel biegen kann. Da sich die Hinterrad
gabel biegt, anstatt sich um ein Drehgelenk zu drehen, ist der mögliche Bewe
gungsbereich beschränkt. Die Hinterradgabel ist üblicherweise unten am
Rahmen am Tretlager (an der Pedalwelle) angebracht, so daß sich der Weg des
Rades, während sich das Rad nach oben bewegt, nach vorn bewegt. Obgleich
die drehgelenkfreie Konstruktion verhältnismäßig leicht und wartungsfrei
konstruiert werden kann, besitzt die Konstruktion eine beschränkte Bewegung
und eine schlechte Radtrajektorie.
Die zweite allgemeine Kategorie ist eine Einzeldrehgelenk-Konstruktion.
Diese Konstruktion ähnelt der vieler derzeit konstruierter Motorräder. Bei
dieser Konstruktion verbindet ein hinteres Dreieck- oder Schwenkarmteil das
Rad mit dem Rahmen. Der Schwenkarm schwingt an einem einzelnen Dreh
punkt. Der Ort des Drehgelenks schwankt von Konstruktion zu Konstruktion
beträchtlich und ist von signifikantem Einfluß auf die Funktion des Systems.
Der Ort des Drehpunkts hängt im wesentlichen von Kompromissen ab. Das
Anordnen des Drehpunkts in der Nähe des Tretlagers ermöglicht eine einfache
Rahmenkonstruktion und eine minimale Verlängerung der Kette während der
Fortbewegung des Rades. Die Radtrajektorie ist jedoch schlecht. Das Anheben
des Drehgelenks an dem Rahmen verbessert die Trajektorie, verstärkt aber das
Kettenlängenproblem und beeinträchtigt die bauliche Integrität des Rahmens
insbesondere dann, wenn das Drehgelenk außerdem nach vorn verschoben
wird, um einen langen Schwenkarm (der Abstand zwischen dem Rad und dem
Drehgelenk) zu erreichen. Ein längerer Schwenkarm besitzt eine konstantere
Trajektorienrichtung, während ein kurzer Schwenkarm dazu neigt, starke Än
derungen der Hock- und Anti-Hock-Wirkungen (pro- and anti-squat effects)
hervorzurufen.
Eine Abwandlung der einfachen Drehgelenkkonstruktion besteht in der Inte
gration des Tretlagers (der Pedalwelle) in den Schwenkarm. Dies wird übli
cherweise als vereinheitlichtes hinteres Dreieck (URT) bezeichnet. Die Ab
wandlung mildert die Kettenlängenprobleme, wobei das auf dem Schwenkarm
lastende Gewicht des Fahrers aber die Aufhängungseigenschaften zu stören
beginnt, wenn das Drehgelenk an dem Rahmen weiter vorn und oben ange
ordnet wird. Somit besitzen solche Konstruktionen typischerweise eine
schlechte Fahrgestell-Rollsteuerung, die nur unter Beeinträchtigung anderer
Merkmale verringert werden kann.
Die dritte allgemeine Kategorie ist eine Viergelenkverbindung. Solche Sy
steme sind z. B. in den US-Patenten Nr. 5.452.910 und 5.791.674 beschrieben,
die hier in ihrer Gesamtheit als Literaturhinweis eingefügt sind. Allgemein ist
das Rad bei einem Viergelenkverbindungssystem im wesentlichen an einem
Schenkel eines Parallelogramms angeordnet. Dies schafft eine linearere Tra
jektorie für das Rad und kann so konfiguriert werden, daß eine Rückwärtsbe
wegung erzielt wird. Wenn hierbei zu weit gegangen wird, kann jedoch das
Kettenlängenproblem auftreten. Ferner ist der Einbau eines Stoßdämpfers in
solche Systeme häufig eine schwierige Aufgabe, die lediglich weitere Dreh
gelenke zu einer bereits komplizierten Konstruktion hinzufügt. Somit sind
solche Systeme häufig schwer, während sie signifikante Wartung erfordern
und einen hohen Grad an Biegung des Rahmens erfahren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Aufhängung
zu schaffen, die verschiedene Betriebsparameter und Fahrbedingungen be
rücksichtigt, so daß die Auswirkungen eines Stoßes gemildert werden, wäh
rend außerdem eine Fahrgestell-Rollsteuerung und ausgezeichnete Steigfähig
keiten, eine einfache Konstruktion und wenig Wartung sowie weitere Merk
male geschaffen werden, so daß die Aufhängung die obenerwähnten Nachteile
nicht besitzt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Aufhängungssystem für ein Hinterrad
eines mehrrädrigen Fahrzeugs nach Anspruch 1 bzw. durch ein Fahrrad nach
Anspruch 10 bzw. durch ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrrades nach
Anspruch 19. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü
chen angegeben.
In einer Ausführungsform wird ein Aufhängungssystem für ein Hinterrad
eines mehrrädrigen Fahrzeugs geschaffen. Das System umfaßt ein vorderes
Bauteil, das funktional mit einem Sitz und mit einer Vorderradgabel verbun
den sein kann. Das vordere Bauteil besitzt einen ersten Drehpunkt sowie einen
vertikal über diesem liegenden zweiten Drehpunkt. Ferner enthält das Aufhän
gungssystem ein hinteres Bauteil, das funktional mit einer Achse eines Hinter
rades gekoppelt sein kann. Das hintere Bauteil besitzt einen dritten Drehpunkt,
der hinter dem ersten Drehpunkt des vorderen Bauteils liegt. Ein gleitfähiger
Verbinder ist fest an das hintere Bauteil gekoppelt, während er an dem zweiten
Drehpunkt des vorderen Bauteils angelenkt ist. An dem ersten Drehpunkt des
vorderen Bauteils und an dem dritten Drehpunkt des hinteren Bauteils ist eine
konstruktive Verbindung angelenkt.
Gemäß einem besonderen Aspekt sind das erste, das zweite und das dritte
Drehgelenk so angeordnet, daß sich die Hinterradachse nahezu auf einer Ge
raden bewegt, die in bezug auf eine Vertikale durch die Achse um etwa 15°
bis etwa 20° in Uhrzeigerrichtung angewinkelt ist. Wenn das Hinterrad auf
eine Unebenheit trifft, kann es sich auf diese Weise nahezu geradlinig nach
oben und nach hinten bewegen, um deren Auswirkung zu mildern. Ähnlich
verringert die Bewegung der Hinterradachse entlang einer solchen Linie die
Stärke des durch Bremsen oder Beschleunigen verursachten Rollens des Fahr
gestells. Außerdem ermöglicht die verhältnismäßig einfache Konstruktion des
Aufhängungssystems, den Gesamtrahmen des Fahrzeugs starr, mit niedrigen
Kosten und verhältnismäßig leicht zu konstruieren.
Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt enthält das vordere Bauteil ein
Vorderradgabel-Lenkrohr, ein Unterrohr, ein Hinterrohr und eine mit diesem
gekoppelte Sitzrohrhalterung. Der erste Drehpunkt liegt vertikal unter der
Sitzrohrhalterung und hinter dem Vorderradgabel-Lenkrohr. Ferner liegt der
zweite Drehpunkt zwischen dem ersten Drehpunkt und der Sitzrohrhalterung.
Zweckmäßig kann der zweite Drehpunkt an dem Hinterrohr angebracht sein.
In einem weiteren Aspekt kann der dritte Drehpunkt vertikal unter dem gleit
fähigen Verbinder und vor der Hinterradachse liegen.
Gemäß einem nochmals weiteren Aspekt umfaßt der gleitfähige Verbinder
einen Stoßdämpfer mit einem fest an das hintere Bauteil gekoppelten Außen
rohr. Der gleitfähige Verbinder enthält ferner ein Innenrohr, das in dem Au
ßenrohr gleiten kann und an dem zweiten Drehpunkt angelenkt ist.
Das Aufhängungssystem kann in sehr verschiedenen mehrrädrigen Fahrzeu
gen einschließlich Motorrädern, Mopeds, Fahrrädern, Personenkraftfahrzeu
gen und dergleichen verwendet werden. Bei Verwendung mit einem Fahrrad
kann das Aufhängungssystem außerdem eine Pedalwelle zum Drehen einer
Kette enthalten, die ihrerseits das Hinterrad dreht. Die Pedalwelle kann
zweckmäßig an dem Verbindungsteil, an dem vorderen Bauteil oder an dem
hinteren Bauteil angebracht sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen
der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die
Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 eine linke Seitenansicht einer Ausführungsform eines Fahrrades mit
einem Aufhängungssystem gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Vorderansicht des Fahrrades nach Fig. 1;
Fig. 3 eine perspektivische Rückansicht des Fahrrades nach Fig. 1; und
Fig. 4 eine ausführlichere Ansicht des Aufhängungssystems des Fahrrades
nach Fig. 1.
Die Erfindung schafft Aufhängungssysteme, die insbesondere mit einem Hin
terrad eines mehrrädrigen Fahrzeugs verwendet werden können. Obgleich die
Aufhängungssysteme ihre umfassendste Anwendung bei Fahrrädern finden,
können sie auch mit anderen mehrrädrigen Fahrzeugen einschließlich Motor
rädern, Mopeds, Geländefahrzeugen, Personenkraftfahrzeugen und derglei
chen verwendet werden.
Die Aufhängungssysteme der Erfindung helfen, den Fahrer, wenn er auf ver
schiedene Fahrzustände wie etwa Beschleunigen, Bremsen, Auftreffen auf
eine Unebenheit oder auf holpriges Gelände und dergleichen trifft, in einem
allgemein konstanten Abstand vom Boden zu halten. Außerdem verleihen die
Aufhängungssysteme dadurch, daß sie helfen, das Hinterrad beim Anstieg auf
den Boden gedrückt zu halten, dem Fahrzeug eine ausgezeichnete Steigfähig
keit.
Ein weiteres Merkmal der Aufhängungssysteme der Erfindung besteht darin,
daß sie ermöglichen, daß sich die Hinterradachse nahezu auf einer Geraden
bewegt, die gegenüber einer Vertikalen durch die Hinterradachse um etwa 15°
bis etwa 20° in Uhrzeigerrichtung angewinkelt ist. Diese Bewegung der Hin
terachse ermöglicht, daß der Fahrer allgemein eben bleibt, wenn er eine Un
ebenheit erfährt, da das Hinterrad sich ungefähr um den gleichen Winkel,
unter dem der Kraftvektor gerichtet ist, nach oben und hinten bewegen kann.
Dadurch, daß sich die Hinterachse auf einer Geraden anstatt auf einem engen
Bogen bewegen kann, kann der Fahrer ferner beim Beschleunigen und Brem
sen allgemein eben bleiben. Zum Beispiel erzeugt eine solche Bewegung der
Hinterradachse beim Beschleunigen eine "Anti-Hock"-Kraft, die die Neigung
der Aufhängung zum Zusammendrücken ausgleicht. Genauer versucht das
Hinterrad, beim Beschleunigen "unter das Fahrgestell zu fahren", wobei es die
Aufhängung zu verlängern versucht, was somit, da sich das Rad auf einer
konstanten Linie nach hinten sowie nach oben bewegen kann, die "Anti-
Hock"-Kraft erzeugt. Dies wirkt den während der Beschleunigung erzeugten
Druckkräften entgegen. Demgegenüber bewirkt eine solche Bewegung der
Hinterradachse beim Bremsen, daß das Hinterrad von dem Fahrgestell "weg
gezogen wird", was in der Aufhängung eine Druckkraft oder Hock-Kraft er
zeugt. Eine solche Kraft neigt dann dazu, dem Vorwärtsrollen des Fahrgestells
beim Bremsen entgegenzuwirken.
Eine solche Bewegung der Hinterradachse kann dadurch bewirkt werden, daß
das Aufhängungssystem aus einem vorderen Bauteil und aus einem hinteren
Bauteil konstruiert wird, die mit einem sowohl an dem vorderen Bauteil als
auch an dem hinteren Bauteil angelenkten Verbindungsteil miteinander ge
koppelt sind. Ferner enthält das Aufhängungssystem einen gleitfähigen Ver
binder, der starr an das hintere Bauteil gekoppelt ist, während er in einem
Punkt, der vertikal über der Verbindung zwischen dem vorderen Bauteil und
der Verbindung liegt, an dem vorderen Bauteil angelenkt ist. Das Aufhän
gungssystem kann im wesentlichen einen beliebigen Typ eines gleitfähigen
Verbinders verwenden, wobei es optional einen Stoßdämpfer verwenden kann,
der sich je nach Bewegung des Aufhängungssystems zusammendrücken oder
ausdehnen kann. Wenn sich der Fahrer bei einer solchen Konfiguration auf
den Sitz des Fahrzeugs setzt, bewegt sich das Aufhängungssystem idealer
weise in eine durch das Gewicht des Fahrers bestimmte Gleichgewichtsstel
lung. Während der Fahrer mit dem Fahrrad zu fahren beginnt, bewegt sich der
Punkt, an dem die Hinterachse an dem hinteren Bauteil befestigt ist, nahezu
auf einer Geraden, die in bezug auf eine Vertikale durch die Achse um etwa
15° bis etwa 20° in Uhrzeigerrichtung (von der linken Seite des Fahrzeugs aus
gesehen) angewinkelt ist. Mit anderen Worten, die Hinterachse kann sich in
bezug auf die Vertikale um etwa 15° bis etwa 20° nach oben und nach hinten
oder nach unten und nach vorn bewegen. Die Hinterachse des Rades kann sich
je nach den besonderen Fahrbedingungen wie etwa beim Auftreffen auf eine
Unebenheit oder auf holpriges Gelände, beim Beschleunigen, beim Bremsen
oder dergleichen vertikal über oder unter die Gleichgewichtsstellung bewegen.
Typischerweise kann sich die Hinterradachse in bezug auf die Gleichge
wichtsstellung ungefähr 2,5 cm bis ungefähr 20 cm bewegen, während der Sitz
des Fahrzeugs allgemein feststehend bleibt.
Ein besonderer Vorteil des Aufhängungssystems der Erfindung ist seine ver
hältnismäßig einfache Konstruktion. Auf diese Weise kann ein Fahrradrahmen
auf verhältnismäßig preiswerte Weise konstruiert werden. Ferner kann das
resultierende Fahrzeug mit wenig Teilen verhältnismäßig leicht konstruiert
werden. Die einfache Konstruktion verringert außerdem den Umfang der er
forderlichen Wartung. Ferner ermöglicht die einfache Konstruktion, die Pe
dalwelle an verschiedenen Stellen anzubringen, um aus der Kettenspannung
resultierende Probleme zu minimieren.
Es wird nun eine in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Ausführungsform eines Fahrra
des 10 beschrieben, wobei klar ist, daß das in Verbindung mit dem Fahrrad 10
beschriebene Aufhängungssystem, wie zuvor erwähnt wurde, mit anderen
mehrrädrigen Fahrzeugen verwendet werden kann. Das Fahrrad 10 umfaßt
einen Rahmen 12, der aus einem Oberrohr 14, aus einem Vorderradgabel-
Lenkrohr 16, aus einem Unterrohr 18 und aus einem Hinterrohr 20 konstruiert
ist. An das Hinterrohr 20 ist eine Sitzhalterung 22 gekoppelt. Wie im Gebiet
bekannt ist, kann ein Sitzrohr 24 mit einem Sattel 26 durch die Halterung 22 in
dem Hinterrohr 20 gleiten. Obgleich der Rahmen 12 mit einer besonderen
Konfiguration gezeigt ist, ist klar, daß er in sehr verschiedenen Konfiguratio
nen konstruiert sein, wobei er die gleichen Elemente, wie sie eben beschrieben
wurden, oder andere Elemente verwenden kann. Somit soll die Erfindung
nicht auf die in Fig. 1 gezeigte spezifische Konfiguration des Rahmens 12
begrenzt sein.
An das Lenkrohr 16 ist eine Halterung 28 gekoppelt, um eine Vorderradgabel-
Baueinheit 30 an dem Rahmen 12 anzubringen. Wie im Gebiet bekannt ist,
enthält die Vorderradgabel-Baueinheit 30 eine Lenkstange 32, um ein mit der
Vorderradgabel-Baueinheit 30 gekoppeltes Vorderrad 34 zu drehen. Die Vor
derradgabel-Baueinheit 30 kann optional Vorderradestoßdämpfer 31 enthalten,
wie sie etwa von verschiedenen Lieferern einschließlich Rockshox Inc. kom
merziell verfügbar sind.
Ferner enthält der Rahmen 12 eine Drehgelenkstütze 36 mit einem Drehpunkt
38 sowie eine weitere Drehgelenkstütze 40 mit einem Drehpunkt 42. Die
Drehgelenkstütze 40 ist so angeordnet, daß sie vertikal über der Drehgelenk
stütze 36 und vertikal unter der Sitzhalterung 22 liegt.
An der Drehgelenkstütze 36 ist ein Verbindungsteil 44 angelenkt, so daß es
sich um den Drehpunkt 38 dreht. Eine solche Drehverbindung ist ausführlicher
in Fig. 4 gezeigt. Außerdem ist das Verbindungsteil 44 mit einer Drehgelenk
stütze 48 mit einem Drehpunkt 50 an einen Ausleger 46 angelenkt. Das Ver
bindungsteil 44 ist an der Verbindungsstütze 48 angelenkt, so daß es um den
Drehpunkt 50 drehbar ist. Auf diese Weise kann sich das Verbindungsteil 44
sowohl in bezug auf den Rahmen 12 als auch in bezug auf den Ausleger 46
drehen.
An den Ausleger 46 ist ein Hinterrad 52 gekoppelt. Zweckmäßig enthält der
Ausleger 46 eine Halterung 54, mit der eine Achse 56 des Hinterrades 52 an
dem Ausleger 46 angebracht werden kann. Optional kann ein Erweiterungsteil
58 enthalten sein, das eine zusätzliche konstruktive Abstützung schafft. Wie
gezeigt ist, bilden der Ausleger 46 und das Erweiterungsteil 58 eine Konstruk
tion, die einem herkömmlichen hinteren Dreieck ähnelt. Es ist jedoch klar, daß
die Erfindung nicht auf eine spezifische konstruktive Konfiguration des Aus
legers 46 oder auf die Verwendung des Erweiterungsteils 58 begrenzt ist.
Zwischen den Ausleger 46 und den Rahmen 12 ist ein gleitfähiger Verbinder
60 gekoppelt. Wie gezeigt ist, besitzt der Verbinder 60 die Form eines Stoß
dämpfers. Es ist jedoch klar, daß irgendein Typ eines gleitfähigen Verbinders
verwendet werden kann, wobei er optional Stoßdämpfungsfähigkeiten enthal
ten kann. Der Verbinder 60 enthält ein das starr an dem Ausleger 46 ange
brachtes Außenrohr 62. Ein Innenrohr 64 kann in dem Außenrohr 62 gleiten.
Das Innenrohr 64 ist an der Drehgelenkstütze 40 angelenkt, so daß es sich um
den Drehpunkt 42 drehen kann. Falls das Erweiterungsteil 58 verwendet wird,
ist es starr mit dem Außenrohr 62 verbunden. Wie allgemein in der gleichzei
tig anhängigen US-Anmeldung mit der lfd. Nr. . . ., eingereicht am
selben Tag wie die vorliegende Anmeldung, beschrieben ist, deren vollstän
dige Offenbarung hier durch Literaturhinweis eingefügt ist, kann der gleitfä
hige Verbinder 60 optional verschiedene Stellknöpfe 66, 68 und 70 zum Än
dern der Stoßdämpffähigkeiten des gleitfähigen Verbinders 60 enthalten.
Die besondere Anordnung der Drehpunkte 38, 42 und 50 bildet zusammen mit
dem Verbindungsteil 44 und dem gleitfähigen Verbinder 60 ein hinteres Auf
hängungssystem für das Hinterrad 52. Das Aufhängungssystem des Fahrrades
10 ist so beschaffen, daß sich die Achse 56 des Hinterrades 52, wenn ein Fah
rer auf dem Sattel 26 sitzt und das Fahrrad 10 auf einer Oberfläche rollt, längs
eines durch die Bezugslinie 72 identifizierten nahezu geraden Wegs bewegt.
Der Winkel zwischen der Bezugslinie 72 und der vertikalen Bezugslinie 74 ist
als der Winkel θ definiert. Die Anordnung der Drehpunkte 38, 42 und 50 ist
außerdem so gewählt, daß der Winkel θ während des Betriebs des Aufhän
gungssystems im Bereich von etwa 15° bis etwa 20° liegt.
Das Aufhängungssystem des Fahrrades 10 hilft, den Sattel 26 in bezug auf den
Boden allgemein eben zu halten, wenn das Fahrrad 10 auf schwierige Fahrbe
dingungen trifft. Wenn das Fahrrad 10 beschleunigt wird, erzeugt die Masse
des Fahrers z. B. Kräfte, die dazu neigen, den Verbinder 60 zusammenzudrüc
ken, was bewirkt, daß das Fahrwerk nach hinten rollt. Das Aufhängungssy
stem des Fahrrades 10 wirkt dem mit einer Anti-Hock-Kraft entgegen, die
dadurch erzeugt wird, daß die Hinterachse 56 entlang der Linie 72 nach vorn
und nach unten bewegt wird. Diese Bewegung neigt dazu, den gleitfähigen
Verbinder 60 zu verlängern, um den Druckkräften entgegenzuwirken. Umge
kehrt neigt das Fahrgestell dazu, beim Bremsen nach vorn zu rollen. Das Auf
hängungssystem des Fahrrades 10 wirkt dem dadurch entgegen, daß es die
Hinterachse 56 entlang der Linie 72 nach oben und nach hinten bewegt, um
den gleitfähigen Verbinder 60 zusammenzudrücken.
Als weiteres Beispiel neigen die beim Fahren auf holprigem oder unebenen
Gelände durch eine Unebenheit erzeugten Kräfte dazu, das Hinterrad 52 nach
hinten und nach oben zu drücken. Die Konfiguration des Aufhängungssystems
ermöglicht, daß sich die Hinterradachse 56 längs der Linie 72 nach hinten und
nach oben bewegt, so daß das Hinterrad 52 auf die Unebenheit treffen kann,
ohne daß die Kraft auf den Sattel 26 übertragen wird.
Die Konfiguration des Aufhängungssystems nach Fig. 1 ist somit vorteilhaft,
da sie ein ruhiges Fahren über verschiedene Oberflächen ermöglicht. Gleich
zeitig ist das Aufhängungssystem des Fahrrades 10 besonders gut geeignet,
eine angemessene Bodenhaftung des Hinterrades beim Anstieg auf steilen
Oberflächen zu schaffen. Wie zuvor beschrieben wurde, versucht sich der
Verbinder 60 unter bestimmten Bedingungen (wie z. B. beim Anstieg an ei
nem Berg) zusammenzudrücken, was bewirkt, daß das Fahrgestell nach hinten
rollt. Durch Schaffung des Aufhängungssystems wird diese Tendenz über
wunden, so daß die Stellung des Fahrers beim Fahren unter verschiedenen
Bedingungen allgemein konstant bleiben kann. Außerdem ist das Aufhän
gungssystem so beschaffen, daß es, wenn es Stöße erfährt, diesen Wirkungen
wie zuvor beschrieben entgegenwirkt.
Ein weiteres Merkmal des Fahrradaufhängungssystems des Fahrrades 10 ist
seine verhältnismäßig einfache Konstruktion. Das Fahrrad 10 als solches kann
auf verhältnismäßig preiswerte Weise konstruiert werden. Ferner verringert
die einfache Konstruktion die Wartung des Fahrrades. Ein weiterer Vorteil der
einfachen Konstruktion besteht darin, daß eine Pedalwelle 76 mit Pedalen 78
an verschiedenen Stellen mit dem Fahrrad 10 gekoppelt werden kann. Wie in
den Fig. 1-3 gezeigt ist, ist die Pedalwelle 76 mit dem Verbindungsteil 44
gekoppelt. Da die Drehverbindung zwischen dem Verbindungsteil 44 und dem
Ausleger 46 vorgesehen ist, werden die Kettenlängenprobleme signifikant
verringert. Alternativ kann die Pedalwelle 76 mit dem Ausleger 46 oder mit
dem Rahmen 12 gekoppelt sein. Die Anordnung der Pedalwelle 76 an dem
Verbindungsteil 44 kann als Kompromiß zwischen der Anordnung an dem
Rahmen (wo Änderungen in bezug auf die Kettenlänge signifikant sein kön
nen) oder an dem Schwenkarm (wo während der Bewegung der Aufhängung
eine signifikante Pedalbewegung auftreten kann) dienen.
Wenn die Pedalwelle 76 an die Verbindung 44 gekoppelt ist, kann an das
Verbindungsteil 44 außerdem zweckmäßig eine Kettenschaltungshalterung 80
gekoppelt werden. Alternativ kann die Kettenschaltungshalterung 80 je nach
Ort der Pedalwelle 76 an andere Stellen verschoben werden. Obgleich dies
nicht gezeigt ist, ist klar, daß, wie im Gebiet bekannt ist, eine Kette von der
Pedalwelle 76 zu einem hinteren Zahnrad des Hinterrades 52 verläuft.
Somit ermöglichen die Aufhängungssysteme der Erfindung, daß sich ein
mehrrädriges Fahrzeug über holpriges und unebenes Gelände bewegt, wäh
rend es gleichzeitig ein allgemein ruhiges Fahren aufrechterhält. Ferner be
grenzt die Konstruktion des Aufhängungssystems die Stärke des durch Brem
sen oder Beschleunigen verursachten Rollens des Fahrgestells. Außerdem
ermöglicht die Einfachheit der Konstruktion weniger Bauteile, so daß sich die
Kosten und das Gewicht des Fahrrades verringern können.
Um ein klares Verständnis zu schaffen, wurde die Erfindung hier ausführlich
beschrieben. Es ist jedoch klar, daß bestimmte Änderungen und Abwandlun
gen vorgenommen werden können, die im Umfang der beigefügten Ansprüche
liegen.
Claims (20)
1. Aufhängungssystem für ein Hinterrad eines mehrrädrigen Fahrzeugs,
gekennzeichnet durch
ein vorderes Bauteil (12), das funktional an ein Vorderrad (34) gekoppelt ist und einen ersten Drehpunkt (38) und einen vertikal über diesem liegenden zweiten Drehpunkt (42) besitzt;
ein hinteres Bauteil (46), das funktional an eine Achse (56) eines Hinterrades (52) gekoppelt ist und einen hinter dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) liegenden dritten Drehpunkt (50) besitzt;
einen axial gleitfähigen Verbinder (60), der an das hintere Bauteil (46) starr gekoppelt ist und an dem zweiten Drehpunkt (42) des vorderen Bauteils (12) angelenkt ist; und
ein Verbindungsteil (44), das an dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) und an dem dritten Drehpunkt (50) des hinteren Bauteils (46) angelenkt ist.
ein vorderes Bauteil (12), das funktional an ein Vorderrad (34) gekoppelt ist und einen ersten Drehpunkt (38) und einen vertikal über diesem liegenden zweiten Drehpunkt (42) besitzt;
ein hinteres Bauteil (46), das funktional an eine Achse (56) eines Hinterrades (52) gekoppelt ist und einen hinter dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) liegenden dritten Drehpunkt (50) besitzt;
einen axial gleitfähigen Verbinder (60), der an das hintere Bauteil (46) starr gekoppelt ist und an dem zweiten Drehpunkt (42) des vorderen Bauteils (12) angelenkt ist; und
ein Verbindungsteil (44), das an dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) und an dem dritten Drehpunkt (50) des hinteren Bauteils (46) angelenkt ist.
2. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste, der zweite und der dritte Drehpunkt (38, 42, 50) so angeordnet sind, daß
sich die Hinterradachse (56) im wesentlichen auf einer Geraden (72) bewegt,
die in bezug auf eine Vertikale (74) durch die Achse (56) um etwa 15° bis
etwa 20° in Uhrzeigerrichtung angewinkelt ist.
3. Aufhängungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das vordere Bauteil (12) ein Vorderradgabel-Lenkrohr (16), ein Unterrohr
(18), ein Hinterrohr (20) und eine an das Hinterrohr (20) gekoppelte Sitzrohr
halterung (22) enthält, wobei der erste Drehpunkt (38) vertikal unter der Sitz
rohrhalterung (22) und hinter dem Vorderradgabel-Lenkrohr (16) liegt, wäh
rend der zweite Drehpunkt (42) zwischen dem ersten Drehpunkt (38) und der
Sitzrohrhalterung (22) liegt.
4. Aufhängungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
zweite Drehpunkt (42) an dem Hinterrohr (20) liegt.
5. Aufhängungssystem nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß der dritte Drehpunkt (50) vertikal unter dem gleitfähigen
Verbinder (60) und vor der Hinterradachse (56) liegt.
6. Authängungssystem nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß der gleitfähige Verbinder (60) einen Stoßdämpfer mit
einem starr mit dem hinteren Bauteil (46) gekoppelten Außenrohr (62) und mit
einem Innenrohr (64), das in dem Außenrohr (62) gleiten kann und an dem
zweiten Drehpunkt (42) angelenkt ist, umfaßt.
7. Aufhängungssystem nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß das Fahrzeug ein Fahrrad (10) und ferner eine an dem
Verbindungsteil (44) angebrachte Pedalwelle (76) umfaßt.
8. Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet
durch eine an dem vorderen Bauteil (12) angebrachte Pedalwelle (76).
9. Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet
durch eine an dem hinteren Bauteil (46) angebrachte Pedalwelle (76).
10. Fahrrad (10) mit einem Vorderrad (34), einem Hinterrad (52) und einer
Vorderradgabel (30), an die das Vorderrad (34) gekoppelt ist,
gekennzeichnet durch
ein vorderes Bauteil (12) mit einem ersten Drehpunkt (38) und mit einem vertikal über diesem liegenden zweiten Drehpunkt (42);
ein hinteres Bauteil (46), an das das Hinterrad (52) gekoppelt ist, und das einen hinter dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) liegenden dritten Drehpunkt (50) besitzt;
einen gleitfähigen Verbinder (60), der an das hintere Bauteil (46) starr gekoppelt ist und an dem zweiten Drehpunkt (42) des vorderen Bauteils (12) angelenkt ist; und
ein Verbindungsteil (44), das an dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) und an dem dritten Drehpunkt (50) des hinteren Bauteils (46) angelenkt ist.
ein vorderes Bauteil (12) mit einem ersten Drehpunkt (38) und mit einem vertikal über diesem liegenden zweiten Drehpunkt (42);
ein hinteres Bauteil (46), an das das Hinterrad (52) gekoppelt ist, und das einen hinter dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) liegenden dritten Drehpunkt (50) besitzt;
einen gleitfähigen Verbinder (60), der an das hintere Bauteil (46) starr gekoppelt ist und an dem zweiten Drehpunkt (42) des vorderen Bauteils (12) angelenkt ist; und
ein Verbindungsteil (44), das an dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) und an dem dritten Drehpunkt (50) des hinteren Bauteils (46) angelenkt ist.
11. Aufhängungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste, der zweite und der dritte Drehpunkt (38, 42, 50) so angeordnet sind, daß
sich die Hinterradachse (56) im wesentlichen auf einer Geraden (72) bewegt,
die in bezug auf eine Vertikale (74) durch die Achse (56) um etwa 15° bis
etwa 20° in Uhrzeigerrichtung angewinkelt ist.
12. Aufhängungssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das vordere Bauteil (12) ein Vorderradgabel-Lenkrohr (16), ein Unterrohr
(18), ein Hinterrohr (20) und eine an das Hinterrohr (20) gekoppelte Sitzrohr
halterung (22) enthält, wobei der erste Drehpunkt (38) vertikal unter der Sitz
rohrhalterung (22) und hinter dem Vorderradgabel-Lenkrohr (16) liegt, wäh
rend der zweite Drehpunkt (42) zwischen dem ersten Drehpunkt (38) und der
Sitzrohrhalterung (22) liegt.
13. Aufhängungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
zweite Drehpunkt (42) an dem Hinterrohr (20) liegt.
14. Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der dritte Drehpunkt (50) vertikal unter dem gleitfähigen
Verbinder (60) und vor der Hinterradachse (56) liegt.
15. Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der gleitfähige Verbinder (60) einen Stoßdämpfer mit
einem starr mit dem hinteren Bauteil (46) gekoppelten Außenrohr (62) und mit
einem Innenrohr (64), das in dem Außenrohr (62) gleiten kann und an dem
zweiten Drehpunkt (42) angelenkt ist, umfaßt.
16. Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeich
net durch eine an dem Verbindungsteil (44) angebrachte Pedalwelle (76).
17. Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeich
net durch eine an dem vorderen Bauteil (12) angebrachte Pedalwelle (76).
18. Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeich
net durch eine an dem hinteren Bauteil (46) angebrachte Pedalwelle (76).
19. Verfahren zum Betrieb eines Fahrrades (10),
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bereitstellen des Fahrrades (10), das ein Vorderrad (34), ein Hinterrad (52), eine Vorderradgabel (30), an die das Vorderrad (34) gekoppelt ist, ein vorderes Bauteil (12) mit einem Sattel (26) und mit einem ersten Drehpunkt (38) und mit einem vertikal über diesem liegenden zweiten Drehpunkt (42), ein hinteres Bauteil (46), an das das Hinterrad (52) gekoppelt ist, mit einem dritten Drehpunkt (50), der hinter dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) liegt, einen gleitfähigen Verbinder (60), der an das hintere Bau teil (46) starr gekoppelt ist und an dem zweiten Drehpunkt (42) des vorderen Bauteils (12) angelenkt ist, und ein Verbindungsteil (44), das an dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) und an dem dritten Drehpunkt (50) des hinteren Bauteils (46) angelenkt ist, umfaßt; und
Sitzen auf dem Sattel (26), wobei sich die Räder (34, 52) auf einer Oberfläche drehen können, wobei sich das Hinterrad (52) im wesentlichen auf einer Geraden (72) bewegt, die in bezug auf eine Vertikale (74) durch die Hinterradachse (56) um etwa 15° bis etwa 20° angewinkelt ist, während das Fahrrad (10) verschiedene Fahrbedingungen vorfindet.
Bereitstellen des Fahrrades (10), das ein Vorderrad (34), ein Hinterrad (52), eine Vorderradgabel (30), an die das Vorderrad (34) gekoppelt ist, ein vorderes Bauteil (12) mit einem Sattel (26) und mit einem ersten Drehpunkt (38) und mit einem vertikal über diesem liegenden zweiten Drehpunkt (42), ein hinteres Bauteil (46), an das das Hinterrad (52) gekoppelt ist, mit einem dritten Drehpunkt (50), der hinter dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) liegt, einen gleitfähigen Verbinder (60), der an das hintere Bau teil (46) starr gekoppelt ist und an dem zweiten Drehpunkt (42) des vorderen Bauteils (12) angelenkt ist, und ein Verbindungsteil (44), das an dem ersten Drehpunkt (38) des vorderen Bauteils (12) und an dem dritten Drehpunkt (50) des hinteren Bauteils (46) angelenkt ist, umfaßt; und
Sitzen auf dem Sattel (26), wobei sich die Räder (34, 52) auf einer Oberfläche drehen können, wobei sich das Hinterrad (52) im wesentlichen auf einer Geraden (72) bewegt, die in bezug auf eine Vertikale (74) durch die Hinterradachse (56) um etwa 15° bis etwa 20° angewinkelt ist, während das Fahrrad (10) verschiedene Fahrbedingungen vorfindet.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrrad
(10) eine Pedalwelle (76) umfaßt, deren Drehen bewirkt, daß sich das Fahrrad
(10) auf der Oberfläche bewegt.
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