DE102005034357A1

DE102005034357A1 - Feder-System für ein Fahrrad

Info

Publication number: DE102005034357A1
Application number: DE102005034357A
Authority: DE
Inventors: Kastriot Merlaku
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2007-01-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Feder-System für Fahrräder, das auch für andere einspurige Fahrzeuge, Motorrad, Mofa etc. verwendet werden kann. Das Feder-System ist ziemlich einfach gebaut, ist jedoch sehr effektiv. Das Feder-System ist direkt in den Rädern eingebaut. Die Räder sind mit etwas dickeren Speichen, die gebogen und aus einem Blattfeder-Material gebaut sind, ausgestattet. Die Speichen sind ein paar cm breit und wie ein gebogener Spiralflügel an dem Rad angebracht. Sie verbinden die Radachse mit der Rad-Felge. Die Speichen erlauben eine Federung der Achse in jede Richtung und sind damit in der Lage, jede Unebenheit perfekt abzufedern. Dadurch, dass sie ein paar cm breit sind, werden die seitlichen Achsenbewegungen ausgeschlossen. Man kann das Rad auch als ein Gehäuse betrachten, in dem mehrere Spiralfedern angebracht sind, die wie eine Spiral-Galaxy angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Federsystem für Fahrräder, das auch für andere einspurige Fahrzeuge, Motorrad, Mofa etc. verwendet werden kann.

Das Federungs-System für Fahrzeuge besteht aus einer komplizierten gelenkartigen Radaufhängung, einem Feder und einem Stossdämpfer, der die Schwingungen dämpfen kann.

Bei den Fahrrädern ist das Federsystem ziemlich einfach gebaut und besteht aus einem Feder und einem Gelenk, an dem das Rad angebracht ist. Heutige Fahrräder sind sowohl vorne auch hinten gefedert. Das macht sie komfortabel und rückenschonend.

Das Federungs-System für Fahrräder oder Motorräder (oder auch für andere motorisierte zweispurige Fahrzeuge – Autos etc.) fängt die Stossbewegungen des Rads ab, dadurch dass die Rad-Achse in eine festgelegte Richtung (meistens senkrecht oder etwas schräg-senkrecht) gefedert bewegbar ist. Die Federung kann jedoch nur diese Bewegung abfedern. In der Regel ist das auch ausreichend für eine gute Federung eines motorisierten Fahrzeugs, weil hier auch das Gewicht des Fahrzeugs eine Rolle spielt.

Für das Fahrrad ist aber das herkömmliche Federungs-System nicht ausreichend. Es gibt versuche das Federungs-System durch Luft-Federung komfortabel zu gestalten, es wird aber keine wirklich perfekt funktionierende Federung erreicht. Auch der Sattel, der mit einer Feder-Stange oder mit Gel-Polster ausgestattet ist bringt in der Richtung nicht sehr viel.

Es gibt zahlreiche Federsysteme, die für Fahrzeuge und Fahrräder konzipiert sind. Fast alle haben eines gemeinsam: Die abrupte Bewegungen der Radachse werden durch Federelemente außerhalb des Laufrads aufgefangen, abgesehen von der Federung die zusätzlich durch Luftfüllung der Reifen erzeugt wird. Die Federsysteme, die z.B. für Fahrrad konzipiert sind, bestehen aus Federelemente, die in den Fahrrad-Rahmen und in der Fahrrad-Gabel eingebaut sind. Der Rahmen ist in zwei Teilen getrennt, die durch ein Gelenk mit einander gekoppelt sind. Das Federelement ist in der Mitte eingebaut und federt die „Knick-Bewegung" der Rahmen. Trotz gute Federung und gute Federelemente (teilweise aus Gasdruck-Federn bestehend) ermöglicht diese Feder-Technik keine perfekte Federung.

Federkraft-Elemente auf den Speichen eines Rads anzubringen, ist schon längst bekannt. Es gibt sogar Fahrzeuge, die Speichen-Reifen aufweisen, die blattfederartig gebaut sind und die biegsam sind, was bei Einwirkung von Aussenkräften eine Federung erzeugen. Diese Federung ist relativ gut, hat aber mehrere Nebeneffekte:

– die Blattfeder-Speichen erzeugen sehr laute Geräusche, die den Fahrkomfort gewaltig beeinträchtigen,
– die Blattfeder-Speichen sind nicht gut ansprechbar bei Unebenheiten.

Sie erzeugen anfangs sehr starke Federkräfte, und werden immer weicher, je weiter die Rad-Achse gegenüber den Felgen geschwenkt wird. Dadurch ist die Federkraft unproportional, was auch die Ansprechbarkeit negativ beeinflusst. Das liegt es daran, weil die Blattfedern paarweise in dem Rad radial angeordnet sind und nur leicht gebogen sind. Bei einer Federung, werden die Blattfedern in der Mitte von einander gespreizt und die Federkraft wird erzeugt.

Der in den Patentansprüchen 1 bis 27 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Federungs-System für Fahrzeuge, insbesondere für Fahrräder zu schaffen, das in der Lage ist, sehr gut jede Art von Rad-Stößen oder Fahrbahn-Unebenheiten abzufedern.

Dieses Problem wird mit den in den Patentansprüchen 1 bis 27 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Vorteile der Erfindung sind:

– perfekte Federung bei jede Fahrbahn-Beschaffung,
– keine komplizierte Rahmen-Aufbau, weil keine zusätzliche Federung notwendig,
– Rücken schonend,
– einfach gebaut,
– mechanische Energie-Speicher-System für die Überbrückung des Null-Kraft-Moments bei Pedal-Tritt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 5 erläutert. Es zeigen:
1 ein Rad mit neuartigen Federungs-Speichen,
2 das Rad bei Unebenheiten,
3 eine Variante, wobei das Rad als Energie-Speicher/Puffer dient,
4 eine Variante mit Stossdämpfern,
5 eine Variante mit Feder-Hüllen.
Das Feder-System ist ziemlich einfach gebaut, ist jedoch sehr effektiv. Anstatt den Fahrrad-Rahmen mit Feder auszustatten, ist das Feder-System direkt in den Rädern eingebaut. Die Räder 1 sind mit etwas dickeren Blattfeder-Speichen 2, die gebogen und aus einem Blattfeder-Material gebaut sind, ausgestattet. Die Blattfeder-Speichen sind ein paar cm breit und wie eine gebogene Spiralflügel an dem Rad angebracht. Sie verbinden die Radachse 3 mit der Rad-Felge 4. Die Blattfeder-Speichen erlauben eine Federung der Achse 3 in jede Richtung und damit sind in der Lage jede Unebenheit perfekt abzufedern. Sie sind wie mehrere Spiralfedern in das Rad eingebaut. Dadurch, dass sie ein paar cm breit sind, werden die seitlichen Achsenbewegungen ausgeschlossen. Das erinnert uns an die aufziehbaren Spiralfeder von früheren Wanduhren, wobei die zentrale Achse der Spiralfeder innerhalb der Feder- Ebene in jede Richtung schwenkbar ist, nicht aber außerhalb der Feder-Ebene. Man kann das Rad auch als ein Gehäuse betrachten, in das mehrere Spiralfedern angebracht sind, die wie eine Spiral-Galaxy angeordnet sind.
Die Federkraft kann durch entfernen von einigen Blattfeder-Speichen verringert werden. Wenn man auf das Fahrrad einsteigt, werden durch das Gewicht die Radachsen und damit auch das Fahrrad um ein paar cm gesenkt. Die Achse liegt nicht mehr zentral in der Mitte der Felge positioniert, sondern exzentrisch. Das erzeugt jedoch keine Unwucht auch bei hohe Fahrgeschwindigkeit, weil die Rad-Achse stets nach unten gedrückt sich befindet und folgt die Raddrehung nicht wie eine feste exzentrische Achse das machen würde. Die Blattfeder-Speichen, die sich unter dem Radachsen-Niveau befinden, werden stärker gebogen, wobei die die sich oben befinden, ein wenig gestreckt werden. Die Federkraft wird sowohl von unteren auch von oberen Blattfeder-Speichen erzeugt. Sie können aus Stahlfeder oder auch aus eine bruchsichere Plastik/Kunststoff hergestellt werden. Sie müssen nicht dick sein, sondern nur ausreichend Federstärke aufweisen. Ein Ring 5, der kleiner als das Rad ist, kann die Blattfeder-Speichen mit einander verbinden. Es können mehrere solche Ringe eingebaut werden, die die Blattfeder-Speichen-Stabilität erhöhen können.
Die Befestigung der Blattfeder-Speichen kann durch Nieten, Bolzen 6 Schrauben oder Schnell-Spann-Vorrichtung erreicht werden. Deshalb können die Blattfeder-Speichen mit Löchern ausgestattet werden, die sich auf beiden Enden der Blattfeder-Speichen befinden. Auch ein kurzes Rohrstück 7, das mit dem Ende de Blattfeder verbunden (geschweißt) ist, kann dafür behilflich sein. Eine Schnell-Spann-Vorrichtung kann vorteilhaft sein, wenn man die Federkraft individuell anpassen möchte. Das kann durch Entfernen oder Einbauen der Blattfeder-Speichen erfolgen. Selbstverständlich müssen die gegenüberliegenden Blattfeder-Speichen paarweise angebracht oder entfernt werden, weil wenn man das anders macht, dann kann eventuell Unwucht entstehen, der nicht mehr mit der exzentrisch liegenden Achse zu tun hat.
Für die Federkraft-Einstellung können z.B. nur einige der Blattfeder-Speichen abnehmbar angebracht werden, wobei der Rest der Blattfeder-Speichen fest eingebaut ist.
Die Verlaufrichtung der Flügel der Spirale kann beliebig gewählt werden. Jedoch, wenn sie in Gegenuhrzeigersinn angeordnet sind, dann können sie die Energie aus dem Tret-Moment speichern. Das ist eine andere wichtige Eigenschaft dieses Systems, dass es möglich macht, ein Teil der Antriebskraft zu speichern. Dieser Nebeneffekt kann als Hilfe für die Überwindung des Totpunktbereichs dienen. Wenn die Blattfeder-Speichen so wie in der 3 dargestellt worden ist, eingebaut sind, dann können sie die Tritt-Energie speichern. Das ermöglicht ein sanftes Anfahren und kann behilflich sein, wenn man mühelos den toten Kraftmoment überbrücken will. Das ist der Moment, wenn die Pedal-Kurbelhebel senkrecht stehen.
Die Blattfeder-Speichen werden von der Achse spiralförmig stärker gebogen, wenn man in die Pedale kräftig tritt. Das erinnert uns an die aufziehbaren Spiralfeder, die beim Aufziehen dichter an die Achse sich anordnen.
Die Federkraft dieses Systems kann durch die Form der Blattfeder-Speichen und mit Hilfe von Ringen innerhalb eines Bereichs abgegrenzt werden, sodass die Federweg der Achse nicht so gross wird und die Federkraft nicht zu ungewünschten Schwingungen führt. Dadurch ist auch eine Einstellung der Federkraft möglich. Eine unkontrollierte Federung wird ohnehin durch die Länge der Blattfeder-Speichen verhindert. Die Blattfeder-Speichen, die sich während der Fahrt kurzzeitig sich oben befinden, werden nach unten gezogen und gestreckt. Die Federkraft erlaubt nicht, dass sie komplett gerade gestreckt werden (ausser bei starken Stössen). Falls sie doch gerade gestreckt werden sollen, dann ist zwangsweise der Federweg zu Ende.
Das Rad fängt jeden Stoss ab und überträgt ihn gar nicht oder nur sehr weich an den Rahmen. Das Fahrrad mit solchen Rädern fährt weich wie auf einer Wasserfläche. Selbstverständlich muss an dem Rahmen ein ausreichender Spielraum für das Rad vorhanden sein, weil das Rad durch die Federkraft in eine senkrechte Ebene hin und her in jede Richtung beweglich ist. Die Federkraft hält die Achse des Rads in Zentrum. Durch die Stösse oder durch das Gewicht des Fahrers, wird die Achse verlegt. Eine übermäßig starke Verlegung wird ebenfalls durch die Federkraft der spiralförmigen Blattfeder-Speichen verhindert. Während die unten sich befindenden Blattfeder-Speichen stärker gebogen werden, strecken sich die oberen gerade.
Die Federkraft kann durch speziellen Stossdämpfer 8 gedämpft werden. Das Rad ist mit drei Stoßdämpfern ausgestattet, die unter 920° Winkel eingebaut sind. Sie verbinden die Achse des Rads mit der Felge (4). Eingebaute Freiläufer können ein Teil der gespeicherten Energie zum Nutzen machen.
Anstatt von Blattfeder-Speichen können auch Spiralfeder 9 eingebaut werden, die radial angeordnet sind. Die Feder können frei oder in Hülsen 10 eingesteckt werden, was die Stabilität erhöhen könnte (5). Die Variante ist einfacher gebaut und kann problemlos an den herkömmlichen Rädern schnell angepasst werden. Diese Speichen verleihen dem Rad eine Federkraft und bilden ein perfektes Federungs-System, das in der Lage ist, jede Fahrbahn-Unebenheit zu glätten. Es sind in der Regel nur drei solche Elemente notwendig, die um 120° versetzt eingebaut sind, um die Stosskräfte zu dämpfen. Die Federung, die mit dieser Variante erreicht wird, ist zwar nicht besser als die mit Blattfeder-Speichen, aber sie ist trotzdem ziemlich gut und übertrifft durch den Komfort bei weitem die herkömmlichen Feder-Systeme.

1: Rad
2: Blattfeder-Speichen
3: Radachse
4: Rad-Felge
5: Ring
6: Bolzen
7: Rohrstück
8: Stossdämpfer
9: Spiralfeder
10: Hülsen

Claims

Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad, dadurch gekennzeichnet, dass es spiralförmige, gebogene und bandförmige Blattfeder-Speichen, die wie die Flügel einer Spiral-Galaxy aus der Achse bis zu der Felge angeordnet sind und die aus federnde Material oder Blech-Streifen oder Bänder bestehen, die durch die Federkraft die Achse des Rads in der Mitte halten, wobei die Achse innerhalb eines kreisförmigen Bereichs in die geometrischen Felgen-Ebene abhängig von der Stosskräfte auf der Felge während der Fahrt bewegbar ist, aufweist.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere elastische bandförmige Speichen/Blechstreifen, die eine Krümmung als Feder-Wirkende Konstruktion aufweisen, und die die Achse des Rads mit der Felge verbinden, aufweist.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen mit ihrer schmalen Fläche parallel oder nahezu parallel zu der Rad-Ebene zwischen der Felge und der Radachse angebracht sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegungs-Richtung der Blattfeder-Speichen im Uhrzeigersinn angeordnet ist.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen im Gegen-Uhrzeigersinn angeordnet sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen so konzipiert sind, dass sie wie ein Energie-Puffer beim Antrieb des Rads dienen.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen aus Stahl oder speziellen federnden Plastik bestehen.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen in Form von Stahl-/Blech-Streifen oder federnde Bänder so angeordnet sind, dass sie nur gefederte Achsen-Bewegungen innerhalb der geometrischen Felgen-Ebene erlauben.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen näher an die Felgenperipherie schmaler und näher an die Achse breiter gebaut sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen in Peripherie und/oder Achsen-Bereich verdrillt/gedreht und planparallel mit der geometrischen Felgen-Ebene angeordnet sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen durch Schrauben, Bolzen oder Nieten mit der Felge und/oder Achse verbunden sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen mit je eine runden oder länglichen Befestigungs-Loch oder einem Rohr, an dem die Befestigungs-Schraube oder der Bolzen eingesteckt werden kann, ausgestattet sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen mit der Achse und/oder Felge geschweißt sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen in Befestigungs-Bereich stärker oder dicker gebaut sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen mit mindestens einem Ring, der kleiner als die Felge ist, miteinander verbunden sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Blattfeder-Speichen leicht aus dem Rad abnehmbar sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Federstärke des Rads durch Abnehmen oder Anbringen bestimmter Anzahl von federnden Blattfeder-Speichen individuell einstellbar ist.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen ein paar cm breit sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der Blattfeder-Speichen abgerundet sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen mit einer Schnell-Spann-Vorrichtung gekoppelt sind, durch die sie mit dem Rad verbunden sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stossdämpfer, die die Achse des Rads mit der Felge verbinden, in das Rad eingebaut ist.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stossdämpfer rechtwinklig zu einander eingebaut sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei sternförmig angeordnete Stossdämpfer eingebaut sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Stossdämpfer in 120° Winkel in das Rad eingebaut sind.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder-Speichen mehrfach oder S-Förmig gebogen sind, wobei eine der Enden mit der Felge und das andere mit der Rad-Achse oder Rad-Achsen-Hülse/Rad-Achsen-Hohlzylinder gekoppelt ist.
Feder-System für ein Fahrrad oder Motorrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es anstatt aus Blattfeder-Speichen aus Spiral-Feder-Speichen, die radial frei oder in Hülsen eingebaut sind, dessen Enden die Felge mit der Achse verbinden, besteht (5).
Fahrrad oder einspuriges Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen Rad aufweist, dessen Felge anstatt mit Blattfeder-Speichen, mit elastische und galaxy-spiralförmige Stahl-Blechstreifen, die wie biegbare gebogene Speichen angeordnet sind, die eine Achsen-Federung darstellen und mit der Achse verbunden sind, ausgestattet ist.