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Die
Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem Rahmen, einer gefederten,
ein Hinterrad tragenden Hinterrad-Schwinge, die in Bezug zum Rahmen
eine Bewegung ausführen
kann, bei der sich das Hinterrad auf einer Bahnkurve bewegt, und
einem in einem Antriebsstrang integrierten Getriebe mit einem in
einem Gehäuse
angeordneten Getriebeeingang und einem Getriebeausgang, wobei die
Drehachse des Getriebeausganges und der Mittelpunkt der Bahnkurve
des Hinterrades zusammenfallen, und die Hinterrad-Schwinge schwenkbar
im Getriebegehäuse
gelagert ist.
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Ein
solches Fahrrad ist beispielsweise aus der
DE 197 02 764 A1 bekannt.
Das bekannte Fahrrad ist mit einer Einarmschwinge ausgerüstet, so dass
das Hinterrad zu seiner frei gelagerten Seite hin abnehmbar ist,
wodurch ein problemloser Wechsel des Hinterrades möglich wird.
Insbesondere im sportlichen Einsatz, wo Zeit entscheidend ist, kommt es
darauf an, dass Teile schnell und problemlos ausgetauscht werden
können.
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Im
sportlichen Einsatz mit Mountainbikes wird auch ein breites, zur
Verfügung
stehendes Übersetzungsband
gefordert. Gleichzeitig muss das Fahrrad möglichst leicht und wendig sein.
Eine gute Wendigkeit ist erzielbar, wenn der Schwerpunkt des Fahrrades
möglichst
zentral zur Schwerpunktlinie des Fahrers, der das Fahrrad bewegt,
liegt. Je kürzer
der Radstand des Fahrrades ist, umso leichter lässt es sich im Gelände handhaben.
Die zu wählende
Rahmengröße ist abhängig von
der Größe des Fahrers, der
das Fahrrad benutzen möchte.
Der Abstand zwischen Tretlager und Vorderrad ist also vom Fahrer abhängig. Entscheidend
für das
Handling des Fahrrades ist also der Abstand zwischen Tretlagerachse und
Hinterrad.
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Bei
einem aus der
DE 40
01 728 A1 bekannten Fahrrad ist zwischen den Tretkurbeln
und der Hinterradnabe in dem Getriebegehäuse eine Kettenschaltung integriert.
Von dem mit den Tretkurbeln verbundenen Kettenblatt läuft eine über zwei
Spanner geführte
Kette zu den Zahnkränzen
der Kettenschaltung. Der Abtrieb wird durch das äußere große Ritzel gebildet, über das
eine Kette zum mit dem Hinterrad verbundenen Ritzel läuft. Das
Hinterrad ist in einer Schwinge gelagert, deren Drehachse mit der Drehachse
des Getriebeausganges zusammenfällt.
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Vielfach
befindet sich bei Fahrrädern – wie aus
der
DE 197 26 067 bekannt – die Kettenschaltung
am Hinterrad. Durch die Verlagerung des Getriebes an den Rahmen,
wird die Masse des Hinterrades reduziert, was sich insbesondere
bei gefederten Fahrrädern
vorteilhaft auswirkt, weil sich der Fahrkomfort mit Abnahme der
ungefederten Massen erhöht.
Insbesondere bei sogenannten Mountainbikes, die im Gelände bewegt
werden, macht sich eine Reduzierung der Masse des Hinterrades sehr
bemerkbar. Bei schnellen Bergabfahrten (Downhill) ist neben dem
erhöhten
Fahrkomfort die gesteigerte Fahrsicherheit wichtig. Wenn große Federwege
realisiert werden sollen, muss die Antriebskette über einen Kettenspanner
laufen, damit der sich ändernde
Abstand zwischen der Drehachse des Hinterrades und der Drehachse
des Abtriebritzels ausgeglichen werden kann. Die Kettenschaltung
hat den Nachteil, dass sie nach der Herstellung des eigentlichen Fahrradrahmens
von außen
an den Rahmen montiert werden muss. Reaktionskräfte des Kettentriebs führen zu
Bewegungen der Hinterradfederung, was zu einem Wippen resultiert.
Insbesondere, wenn große
Kräfte
in den Antriebsstrang eingeleitet werden, wie sie bei Bergauffahrten aufgebracht
werden müssen,
macht sich eine wippende Federung für den Fahrer unangenehm bemerkbar.
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Die
EP 0 899 187 A2 offenbart
einen Fahrradrahmen mit einem in dem Rahmen integrierten Getriebe
mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle. Am Rahmen ist ein
Kettenrad drehbar gelagert, das mechanisch mit der Eingangswelle
des Getriebes gekoppelt ist.
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Die
US 4,715,246 offenbart ein
Lastenfahrrad, dessen Pedalantrieb mit einem Planetengetriebe gekoppelt
ist, wobei die Tretlagerachse in das Planetengetriebe integriert
ist und gleichzeitig auch zur Lagerung des Hinterrades vorgesehen
ist.
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Die
DE 94 04 889 U1 offenbart
ein Fahrrad mit einem gefederten Rahmen, bei dem gegenüber dem
Hauptrahmen der Hinterradrahmen in einem Lager schwenkbar gelagert
ist, und zwischen dem Hinterradrahmen und dem Hauptrahmen eine Federeinrichtung
zur elastischen Abfederung der Schwenkbewegung des Hinterradrahmens
um die Lagerhülse angeordnet
ist. Beim Fahren auf unebener Strecke kann durch diese Ausgestaltung
das Hinterrad Erhebungen nach oben ausweichen, wobei der Hinterradrahmen
um das Lager schwenkt und die Federeinrichtung gespannt wird. Nach Überwindung
der Erhebung kehrt der Hinterradrahmen der Federkraft folgend in
seine Ausgangsposition zurück.
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Aus
der
US 3,298,713 ist
es bekannt, zwischen dem Rahmen und dem vorderen Ende der Hinterradschwinge
eines Motorrades ein Zwischenstück einsetzen
zu können,
um die Länge
der Schwinge zu verändern.
Zum Einsetzen oder Austauschen des Zwischenstückes muss der Rahmen völlig zerlegt werden.
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Von
dieser Problemstellung ausgehend sollen die Handlingeigenschaften
des eingangs beschriebenen Fahrrades verbessert werden.
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Zur
Problemlösung
zeichnet sich ein gattungsgemäßes Fahrrad
dadurch aus, dass die Länge der
Hinterrad-Schwinge einstellbar ist und dass der Mittelpunkt der
Bahnkurve des Hinterrades, bezogen auf das Hinterrad, hinter einer
durch Tretlagerachse laufenden Lotrechten liegt.
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Durch
diese Ausgestaltung gelangt der Schwerpunkt des Fahrrades dicht
an die Schwerpunktlinie des auf ihm sitzenden Fahrers. Durch die Einstellbarkeit
der Länge
der Hinterrad-Schwinge kann der Radstand auf beispielsweise veränderte Reifengrößen angepasst
werden, so dass, bezogen auf die vorgegebenen konstruktiven Maße des Rahmens,
stets ein kürzest
möglicher
Radstand und damit optimale Handlingeigenschaften eingestellt werden
können.
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Dadurch,
dass das Getriebe in den Rahmen integriert ist und die Drehachse
des Getriebeausganges und der Mittelpunkt der Bahnkurve des Hinterrades
zusammenfallen, ändert
sich der Abstand zwischen der Drehachse des Hinterrades und der
Drehachse des Getriebeausganges bei Einfederbewegungen des Hinterrades
auch über
große
Strecken nicht. Es findet also bei Federbewegungen überhaupt
keine Längenänderung
der Strecke zwischen Hinterrad und Getriebeabtrieb statt, so dass
die Antriebskette auch sehr stark gespannt werden kann, um ein Schlagen
der Kette zu vermeiden. Insbesondere bei Verwendung der Erfindung
an Mountainbikes werden die bei Geländefahrten und insbesondere
bei Bergabfahrten auftretenden Geräusche einer schlagenden Kette
vermindert. Außerdem
wird die Gefahr eliminiert, dass durch zu kräftiges Schlagen der Kette diese
vom Ritzel abspringt, was zu Stürzen
mit schwersten Verletzungen führen
könnte.
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Wenn
das Getriebe als tragendes Bauteil in den Rahmen integriert ist,
kann es als vormontierte Baueinheit beschafft werden, und an ihm
müssen dann
nur die übrigen
Bauteile des Rahmens individuell befestigt werden. Die Herstellungskosten
können dadurch
gesenkt werden. Gleichzeitig ist aber die Vielfalt an Rahmengeometrien
beizubehalten, wenn am Getriebegehäuse entsprechend universelle
Befestigungsstellen vorgesehen werden. Auch sind verschiedene Rahmengrößen einfach
realisierbar und unterschiedliche Fahrradmodelle durch Wechseln einfach
ausgebildeter Bauelemente herzustellen.
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Vorzugsweise
sind am Getriebegehäuse
Befestigungsstellen vorgesehen, an denen die den Rahmen ausbildenden
Rohre lösbar
(beispielsweise verschraubbar) befestigbar sind. Natürlich können die
Rahmenrohre auch vernietet oder verlötet werden.
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Wenn
das Getriebe als tragendes Bauteil ausgebildet ist, kann auch die
Hinterrad-Schwinge schwenkbar
am Getriebegehäuse
befestigt werden. Durch die einstellbare Länge der Hinterrad-Schwinge ist
eine Veränderung
des Radstandes und ein Spannen der Kette einfach möglich. Der
Getriebeeingang steht mit dem Tretkurbelantrieb in Wirkverbindung. Vorzugsweise
ist das Getriebegehäuse
gegenüber der
Tretlagerachse verlagerbar. Dadurch kann die Primärkette,
die vom Kettenblatt zum Getriebeeingang läuft gespannt werden, ohne dass
es eines zusätzlichen
Kettenspanners bedarf. Es kann auch eine Kettenspannung im Tretlager
vorgesehen sein, wie dies beispielsweise bei Tandem-Rädern üblich ist.
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Dadurch,
dass der Mittelpunkt der Bahnkurve des Hinterrades bezogen auf das
Hinterrad hinter der durch die Tretlagerachse laufenden Lotrechten liegt,
liegt der Mittelpunkt der Bahnkurve des Hinterrades immer vor der
Tretlagerachse. Das hat außerdem
den Vorteil, dass Bauraum gewonnen wird, um die Mechanismen der
Federung/Dämpfung
der Schwinge hinter dem Getriebe anzuordnen.
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Als
Getriebe kann ein Planetenradgetriebe eingesetzt werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der Primärantrieb
innerhalb des Getriebegehäuses
angeordnet ist.
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Auch
das Dämpferelement
der Federung kann am Getriebegehäuse
befestigt sein.
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Mit
Hilfe einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung
nachfolgend näher
erläutert
werden. Es zeigt:
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1 – ein Fahrrad
nach einem ersten Ausführungsbeispiel
in der Seitenansicht;
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2 – ein Fahrrad
nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
in der Seitenansicht;
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3 – ein Fahrrad
nach einem dritten Ausführungsbeispiel
in der Seitenansicht;
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4 – eine vergrößerte Teil-Darstellung des
Fahrrades nach 1;
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5 – die Darstellung
nach 4 nochmals vergrößert;
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6 – den Schnitt
entlang der Linie VI-VI nach 1 in vereinfachter
Darstellung;
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7 – eine vergrößerte Teildarstellung nach 6;
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8 – eine vergrößerte Teildarstellung
aus 2.
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Das
Fahrrad besteht aus dem Rahmen 1, dem im Rahmen 1 integrierten
Getriebe 2, das über eine
Kette 3 mit dem Kettenblatt 4 bzw. den Tretkurbeln 5 in
Verbindung steht. Am Getriebe 2 befestigt ist die Hinterrad-Schwinge 6,
in der das Hinterrad 7 gelagert ist. Ein Dämpfungselement 8 stützt sich
am Sattelrohr 9 des Rahmens 1 und der Schwinge 6 des Getriebes 2 ab. Über eine
Kette 11 (Sekundärkette) ist
das Hinterrad 7 mit dem Abtrieb 12 des Getriebes 2 verbunden.
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Wie 6 zeigt,
ist die Schwinge 6 fliegend über die im Gehäuse 10 des
Getriebes 2 angeordneten Dünnring-Lager 14, 15 gelagert.
Der Drehpunkt der Schwinge 2 fällt zusammen mit der Drehachse
A des mit einem Abtriebsritzel 13 versehenen Abtrieb 12 des
Planetengetriebes. Dadurch, dass der Drehpunkt der Schwinge 2 mit
der Drehachse des Abtriebsritzels 13 zusammenfällt, ist
die Länge
L bei Federbewegungen des Hinterrades 7, das über die Nabe 16 an
den Ausfallenden der Schwinge 2 gelagert ist, konstant.
Weil damit auch die Länge
der Kette L bei Einfederbewegungen konstant bleibt, kann auf einen
aufwendigen Kettenspanner verzichtet werden.
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Die
Schwinge 6 ist am Gehäuse 10 des
Getriebes 2 befestigt. Sie ist über eine Stellschraube 18 in
ihrer Länge
veränderbar,
so dass die relative Position des Getriebeabtriebs 12 zum
Hinterrad 7 verändert
werden kann, um die Kette 11 zu spannen. Die Schwinge 6 ist
verschiebbar in der Führung 19 gelagert. Über die
Schrauben 20 wird die Schwinge 6 nach der Spannung
der Kette 11 in der Führung 19 fixiert.
Anstatt der gezeigten einarmigen Schwinge kann auch eine Mehrgelenkkonstruktion
verwendet werden, bei der der Mittelpunkt der Drehachse der Bahnkurve
des Hinterrades 7 nicht mit dem Drehpunkt eines Schwenkarmes übereinstimmt.
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Das
Getriebegehäuse 10 ist
mit Seitenplatten 21 versehen, die sternförmig ausgebildet
sind (5). Über
Schrauben 22, 23 sind die Seitenplatten 21 am
Rahmen 1 befestigt. Das Getriebe 2 kann nach Lösen der
Schrauben 22, 23 über die Spannschraube 24 in
seiner Lage verändert
werden, so dass der relative Abstand zwischen der Drehachse des
Antriebsritzels 25 und der Tretlagerachse 26 zum Spannen
der Kette 3 (Primärkette)
einstellbar ist. Es ist ersichtlich, dass die Seitenplatten 21 den
in drei Teile zerlegbaren Rahmen 1 miteinander verbindet und
ihnen Lagerung und Stabilität
gibt. Die Achse 28 des Planetengetriebes steht fest und überträgt die Reaktionsmomente über Schrauben 27 auf
die Seitenplatten 21.
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Bei
dem in 2 gezeigten Fahrrad ist die Schwinge 6 entsprechend
der bei dem Fahrrad nach 1 ausgebildet. Der Primärtrieb ist
hier innerhalb des Getriebegehäuses 10 angeordnet
und kann beispielsweise durch Zahnräder oder ebenfalls durch eine
Kette oder einen Zahnriemen ausgebildet werden. Es können bereits
auf der Tretlagerachse 26 entsprechende Zahnräder vorgesehen
sein. Auch hier stützt
sich das Dämpferelement 8 zwischen
der Schwinge 6 und dem Getriebe 2 ab. Zwischen
dem Getriebegehäuse 10 und
dem Steuerrohr 28 ist ein Verbindungsrohr 29 vorgesehen.
Auch bei dieser Ausführungsform
benötigt
die Hinterradnabe 16 keinen Freilauf, so dass sie sehr
leicht ausgebildet werden kann. Der Freilauf ist im Getriebe 2 vorgesehen. Wie
ersichtlich ist, liegt der Mittelpunkt der Bahnkurve des Hinterrades 7 bezogen
auf das Hinterrad 7 hinter einer durch die Tretlagerachse 26 laufenden
Lotrechten K.
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Bei
dem in 3 gezeigten Fahrrad entspricht das Getriebe 2 dem
nach 2. Es soll nur dargestellt werden, dass vielfältige Rahmenformen realisiert
werden können,
wenn ein Getriebe 2 als tragendes Bauteil in den Rahmen
integriert wird.
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- 1
- Rahmen
- 2
- Getriebe
- 3
- Kette/Primärkette
- 4
- Kettenblatt
- 5
- Tretkurbel
- 6
- Hinterrad/Schwinge
- 7
- Hinterrad
- 8
- Dämpfer/Dämpfungselement
- 9
- Sattelrohr
- 10
- Getriebegehäuse
- 11
- Kette/Sekundärkette
- 12
- Abtrieb
- 13
- Kitzel
- 14
- Lager
- 15
- Lager
- 16
- Nabe
- 17
- Kitzel
- 18
- Stellschraube
- 19
- Führung
- 20
- Schraube
- 21
- Seitenplatte
- 22
- Schraube
- 23
- Schraube
- 24
- Spannschraube
- 25
- Antriebsritzel
- 26
- Tretlagerachse
- 27
- Schraube
- 28
- Steuerrohr
- 29
- Verbindungsrohr
- K
- Lotrechte
- L
- Länge