DE102007063114A1 - Fahrrad mit Arm- und Beinantrieb - Google Patents

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Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Fahrrad mit Arm- und Beinantrieb. Bekannte Fahrräder mit Arm- und Beinantrieb werden über die Arme gelenkt und angetrieben. Der Nachteil dieser Ausführung ist, dass der Antrieb über die Arme die Lenkbewegung stört. Die Erfindung löst das geschilderte Problem, indem die Armhebel des Armantriebes im Fahrradrahmen gelagert sind und nicht in der Gabel des Fahrrades. Der Fahrradfahrer lenkt das Fahrrad über den Sattel mit einer Auflage für die Hüfte, über schwenkbare Handgriffe des Fahrrades oder über einen Joystick. Die Erfindung ermöglicht es dem Fahrradfahrer, das Fahrrad über die Armhebel anzutreiben und dabei gleichzeitig zu lenken.

Description

  • Bei der Erfindung handelt es sich um ein Fahrrad mit Arm- und Beinantrieb. Es handelt sich nicht um ein Fahrrad mit Arm- und Beinantrieb, wie das Europäische Patent EP06012476 , bei dem die Arme eine drehende Handkurbel und die Beine eine drehende Tretkurbel antreiben. Bei einer drehenden Handkurbel rotieren die Handgriffe beim Armantrieb um die Lagerachse der Handkurbeln, auf der die Handgriffe drehbar gelagert sind.
  • Ein Fahrrad ist ein Fahrzeug, das vom Fahrradfahrer mit Muskelkraft angetrieben wird. In der Regel ist es einspurig und besitzt zwei Räder. Es gibt aber auch dreirädrige, zweispurige Fahrräder, oder zweirädrige Fahrräder mit zusätzlichen Stützrädern.
  • Bekannte Fahrräder mit Arm- und Beinantrieb werden über die Arme gelenkt und angetrieben. Ein solches Fahrrad ist in der Patentanmeldung DE 198 29 750 A1 offenbart. Der Armkurbelantrieb wird von den Armen angetrieben und besteht aus zwei Handkurbeln 6 mit Handkurbelgriffen 6.2 und einer Achse 6.1. Die Achse 6.1 der Handkurbeln 6 ist hierbei meist im Vorbau 1.7 der Gabel 1 gelagert (1). Auf den Handkurbeln 6 sind die Handkurbelgriffe 6.2 drehbar gelagert. Die Gabel 1 besteht aus den Gabelrohren 1.1, der Gabelbrücke und dem Gabellagerrohr 1.3. Der Vorbau 1.7 ist fest mit dem Gabellagerrohr 1.3 der Gabel 1 verbunden. Die Gabel 1 des Vorderrades 22 ist über das Lenkkopflager im Fahrradrahmen 7 drehbar, um die Lenkkopflagerachse 2.3, gelagert. Somit lenkt der Fahrradfahrer 40 das Fahrrad über die Handkurbeln 6. Die Handkurbeln 6 treiben das Vorderrad 22 an. Dazu verbindet eine Antriebskette 37 das Antriebsritzel 35, das an der Handkurbel 6 befestigt ist, mit dem Antriebsritzel 38 des Vorderrades 22. Die Antriebskette 37 wird über die Spannrolle 39 gespannt. Die rechte und die linke Handkurbel 6 sind in einem 180° Winkel zueinander angeordnet. In dieser Winkelanordnung ist die Kurbelbewegung der Arme am effektivsten und gleichmäßigsten.
  • Während ein Arm an der einen Kurbel 6 zieht, drückt der andere Arm an der anderen Kurbel 6. Der Nachteil dieser Ausführung ist, dass der Antrieb über die Arme die Lenkbewegung stört. Dieser Nachteil wird in der Anmeldung Deutsches Patent DE 196 32 519 A1 auf Seite 5, Zeile 18–24 beschrieben. Wenn der Fahrradfahrer 40 das Fahrrad mit seinen Armen über die Handkurbel 6 antreibt, dann wirkt an einem Handkurbelgriff 6.2 eine Kraft F3 und am zweiten Handkurbelgriff 6.2 eine Kraft F4 (1). Haben die Arme die Handkurbeln 6 um 90° weiter gedreht (gestrichelt dargestellt), dann wirken eine Kraft F1 und F2. Alle Kräfte F1, F2, F3, F4 kann man in jeweils eine Kraftkomponente senkrecht zur Lenkkopflagerachse 2.3 und eine Kraftkomponente parallel zur Lenkkopflagerachse 2.3 zerlegen. Für die Kraft F1 wirkt die Kraftkomponente F1s senkrecht und die Kraftkomponente F1p parallel zur Lenkkopflagerachse 2.3. Für die Kraft F2 wirkt die Kraftkomponente F2s senkrecht und die Kraftkomponente F2p parallel zur Lenkkopflagerachse 2.3. Die Kraftkomponenten die senkrecht zur Lenkkopflagerachse 2.3 wirken erzeugen ein Moment M um die Lenkkopflagerachse 2.3. Die Lenkkopflagerachse 2.3 ist die Lenkachse der Gabel 1. Die Draufsicht des Fahrrades in 2 zeigt die Kraftkomponenten F1s und F2s die das Moment M erzeugen. Für eine Geradeausfahrt des Fahrrades muss dieses Moment M aufgehoben werden. Dieses Moment M kann nur durch ein entsprechendes Gegenlenken des Fahrradfahrers 40 aufgehoben werden. Dieses ständige Gegenlenken erfordert vom Fahrradfahrer 40 zusätzliche Kraft und Konzentration. Aus diesem Grund haben sich diese Fahrräder nicht durchgesetzt. Andere bekannte Fahrräder vermeiden, dass während des Kurbelns mit den Armen ein Moment M entsteht, indem bei ihnen die beiden Kurbeln 6 in einem Winkel 0° zueinander angeordnet sind. Diese Anordnung ist aber weniger effektiv, da beide Arme, abhängig von der jeweiligen Kurbelstellung, gleichzeitig an beiden Handkurbelgriffen 6.2 ziehen oder drücken. Außerdem ist der Bewegungsablauf beim Kurbeln nicht so gleichmäßig, wie bei einer Kurbelanordnung von 180°, da sich der Oberkörper, der Kurbelbewegung folgend, ständig vor und zurück bewegt.
  • Weitere bekannte Fahrräder werden über den Sattel gelenkt DE 198 29 750 A1 . Der Fahrradfahrer dreht dabei den Sattel indem er auf diesem sitzt und den Sattel über seine Pobacken dreht und somit das Fahrrad lenkt. Dabei bestehen die Pobacken des Fahrradfahrers aus weichem Fettgewebe. Dies hat den Nachteil, dass ist die Kraftübertragung von den Pobacken des Fahrradfahrers nicht direkt, sondern schwammig ist und somit die Lenkwirkung unpräzise ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, dass der Fahrradfahrer seine Antriebskraft optimal auf das Fahrrad übertragen kann. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung die Lenkung des Fahrrades vor dem Einfluss von Antriebskräften zu bewahren. Der Fahrradfahrer soll das Fahrrad mit seiner ganze Kraft antreiben können und dabei das Fahrrad sicher und präzise lenken können.
  • Die Erfindung löst das geschilderte Problem, indem die Armhebel des Armantriebes im Fahrradrahmen gelagert sind und nicht in der Gabel des Fahrrades. Das unerwünschte Moment M, das durch den Armantrieb auf die Lenkung wirkt, wird dabei durch die Erfindung ganz kompensiert.
  • In den Ausführungsvarianten der Erfindung lenkt der Fahrradfahrer das Fahrrad nicht über Handkurbeln. Er lenkt es über den Sattel mit einer Auflage für die Hüfte, über schwenkbare Handgriffe des Fahrrades, oder über einen Joystick. Die Lenkkräfte mit der der Fahrradfahrer die Lenkung betätigt werden über ein Hydrauliksystem oder über einen Stellmotor, oder über einen Zwischenlenker auf die Gabel des Fahrrades übertragen. Dabei wirkt das Hydrauliksystem und die Selbsthemmung des Stellmotorenantriebes äußeren Kräften entgegen, die auf die auf das Vorderrad 22 und die Gabel 1 wirken.
  • Die Armantriebselemente der Erfindung sind Armhebel, die im Rahmen des Fahrrades gelagert sind. Die Armantriebselemente der Erfindung sind keine Handkurbeln die in der Gabel des Fahrrades gelagert sind. Dadurch wirkt bei der Erfindung das Moment M auf den Fahrradrahmen anstatt auf die Lenkung.
  • Die Erfindung ermöglicht es dem Fahrradfahrer das Fahrrad mit seinem vollen Körpereinsatz anzutreiben, ohne dabei die Lenkung zu beeinflussen. Der Fahrradfahrer kann zum Antrieb des Fahrrades seine ganze Arm- und Beinkraft und die ganze Kraft seines Oberkörpers einsetzen und dabei das Fahrrad sicher und präzise lenken.
  • In den folgenden Varianten der Erfindung lenkt der Fahrradfahrer die Gabel 1 des Fahrrades, je nach Variante, durch Bewegen eines Sattels mit einer Auflage, oder eines Handgriffes, oder eines Joysticks. Diese bewegten Teile sind Teile des Positionsgebers der Lenkung.
  • Die Armhebel 6.2, 6.3 dienen zum Antrieb des Fahrrades und sind schwenkbar im Fahrradrahmen 7 gelagert (3). Dadurch werden die Kräfte, die beim Antrieb auf die Armhebel 6.2, 6.3 wirken, vom Fahrradrahmen 7 aufgenommen. Die Lenkung ist damit vom Antrieb entkoppelt.
  • Noch ein Vorteil dieser Varianten ist, dass die Antriebskraft mit der der Fahrradfahrer die Armhebel 6.2, 6.3 bewegt einfach über Hebelarme 8.8, 8.9 auf die Tretkurbel übertragen wird. Somit ist keine aufwendige Umlenkmechanik notwendig, welche erst den Armantrieb auf das Hinterrad ermöglicht, wenn sich die Armkurbeln 6 auf der sich schwenkenden Gabel befinden (vgl. PCT Patent WO 00/63066 ).
  • Weiterhin ist auch keine zweite Gangschaltung notwendig, wie in 1, über die die Antriebskräfte der Armkurbel auf das Vorderrad übertragen werden. Für den Arm und den Beinantrieb kann eine gemeinsame Schaltung verwendet werden, was Gewicht und Kosten spart.
  • In der Variante A1 der Erfindung treibt der Fahrradfahrer mit seinen Beinen über die Pedale 8.10, die Tretkurbeln 8 des Fahrrades an. Die Gabel 1 ist im Lenkkopflager 2 des Fahrradrahmens 7 drehbar gelagert (3). In ihr ist das Vorderrad 22 drehbar gelagert. 4 zeigt den Schnitt F-F der 3. Die Gabel 1 besteht aus den Gabelrohren 1.1, der Gabelbrücke 1.2 und dem Gabelschaftrohr 1.3.
  • Zum Antrieb hält der Fahrradfahrer mit seinen Händen die Handgriffe 6.4, welche fest mit dem Armhebel 6.2, 6.3 verbunden sind. Durch Armbewegungen bewegt der Fahrradfahrer die Handgriffe 6.4 vor und zurück und schwenkt somit die Armhebel 6.2 und 6.3 um die Achse 6.8. Zum Antrieb tritt der Fahrradfahrer außerdem mit seinen Füßen die Pedale 8.10 und bewegt somit die Tretkurbeln 8. Die Armhebel 6.2 und 6.3 sind über die Achse 6.8 schwenkbar im Fahrradrahmen 7 gelagert. Die Armhebel 6.2 und 6.3 sind über die Hebelarme 8.8 und 8.9 mit der Tretkurbel 8 verbunden. Das eine Ende des Hebelarms 8.8 ist über die Achse 8.6 drehbar in der Tretkurbel 8 gelagert. Das andere Ende des Hebelarms 8.8 ist über die Achse 8.4 schwenkbar im Armhebel 6.2 gelagert. Das eine Ende des Hebelarms 8.9 ist über die Achse 8.7 drehbar in der Tretkurbel 8 gelagert. Das andere Ende des Hebelarms 8.9 ist über die Achse 8.5 schwenkbar im Armhebel 6.3 gelagert. Die Tretkurbeln 8 sind mit der Achse 8.1 verschraubt. Diese Achse 8.1 ist über das Tretlager drehbar im Fahrradrahmen 7 gelagert. Die Pedale 8.10 sind über die Achse 8.6 beziehungsweise 8.7 auf der Tretkurbel drehbar gelagert. Auf der rechten Seite des Fahrradrahmens 7 verläuft die Antriebskette 4. Sie treibt über das Antriebskettenrad 9, welches fest mit der rechten Tretkurbel 8 verbunden ist, und über das Antriebsritzel 10 das Hinterrad 17 an.
  • Dadurch, dass der Arm- und der Beinantrieb im Fahrradrahmen 7 gelagert sind, wird das durch den Arm- und Beinantrieb erzeugte Moment M (2) auf den Fahrradrahmen 7, anstatt auf die Lenkung übertragen. Dadurch werden die Kräfte, die beim Antrieb des Fahrrades wirken, vom Fahrradrahmen 7 aufgenommen. Die Lenkung ist damit vom Antrieb entkoppelt.
  • Das Fahrrad wird über ein Lenksystem mit Hilfe der „Steer by Wire"-Technologie gelenkt. „Steer by Wire"-Technologie wird in ähnlicher Weise in Automobilen verwendet. Der Positionsgeber und der Positionsnehmer des Lenksystems sind mechanisch entkoppelt. Die Lenkung wird von zwei elektrischen Motoren 45, 89.2 des Lenksystems betätigt. Diese Motoren 45, 89.2 sind in dieser Variante die Positionsnehmer. Die Steuersignale werden vom Lenksystem rein elektrisch übertragen. Die Positionsgeber verfügen über Sensoren. Diese Sensoren des Lenksystems messen die absolute Position, oder die Positionsänderung des Positionsgebers, oder die messen die Beschleunigung des Positionsgebers, oder die Betätigungskraft, mit der der Fahrradfahrer den Positionsgeber betätigt. Die Sensoren wandeln die gemessenen Werte in elektrische Signale um. Die Signale werden direkt über Kabel oder über Funk an das Steuergerät des Lenksystems weitergeleitet. Das Steuergerät besitzt einen Mikroprozessor der die Signale dieser Sensoren verarbeitet und daraus den Soll-Lenkwinkel berechnet.
  • An der Gabel 1 des Fahrrades befinden sich auch Sensoren (ohne Abbildung) des Lenksystems. Diese messen den Lenkwinkel der Gabel 1, wandeln die gemessenen Werte in elektrische Signale um und geben die Signale über Kabel oder über Funk an das Steuergerät des Lenksystems weiter. Der Mikroprozessor des Steuergeräts verarbeitet diese Signale und berechnet daraus den Ist-Lenkeinschlag. Das Steuergerät schaltet die elektrischen Motoren 45, 89.2, je nach Abweichung des Soll-Lenkwinkels zum Ist-Lenkwinkel, an oder ab. Weicht der Soll-Lenkwinkel vom Ist-Lenkwinkel ab, dann schaltet das Steuergerät die Motoren 45, 89.2 ein, bis der Ist-Lenkwinkel dem Soll-Lenkwinkel entspricht. Die elektrischen Motoren 45 treiben eine Verstelleinrichtung an. Die Motoren und die Verstelleinrichtung des Lenksystems sind nur in 3 und 5, aber nicht in 4 dargestellt. Im Schnitt A-A 5 sind die Gabel 1 und das Vorderrad 22 nicht dargestellt. Die Verstelleinrichtung besteht aus einer Spindel 44 und einem Zahnrad 43, welche in einem Getriebegehäuse 7.15 gelagert sind. Das Getriebegehäuse 7.15 ist am Fahrradrahmen 7 befestigt. Die Motoren 45 treiben diese Spindel 44 an, die wiederum das Zahnrad 43 antreiben, welches fest mit dem Gabelschaftrohr 1.3 der Gabel 1 des Fahrrades, also der Fahrradlenkung, verbunden ist. Die beiden Motoren 45 der Spindel 44 sind jeweils zur Hälfte an der Erzeugung des Lenkmoments beteiligt. Bei einer Störung kann auch einer der Motoren 45 allein die Lenkfunktion übernehmen, sodass dieses redundante System ein Maximum an Funktionssicherheit bietet. Auch die anderen Komponenten des Lenksystems, wie Sensoren, Kabel und Prozessor sind aus Gründen der Sicherheit doppelt vorhanden. Die Energie für das Steuergerät, die Sensoren und die Motoren liefern zwei Batterien.
  • Der Vorteil dieses Lenksystems des Fahrrades ist, dass alle Antriebskräfte und äußere Kräfte (beispielsweise beim Durchfahren eines Schlagloches, oder wenn es zu einem starken Schlag auf das Vorderrad 22 kommt), die auf Fahrradlenkung wirken, durch die elektrisch betätigte Spindel 44 aufgehoben werden. Grund dafür ist die Spindel 44, die über Selbsthemmung verfügt. Wird die Spindel 44 durch die elektrischen Motoren 45 angetrieben, dann dreht diese die Gabel 1 des Fahrrades. Aufgrund der Selbsthemmung der Spindel 44, ist es jedoch nicht möglich durch Drehen der Gabel 1 des Fahrrades die Spindel 44 zu drehen. Die Fahrradlenkung dreht sich also nur durch die Spindel 44 und ist so von anderen äußeren Kräften, insbesondere von Antriebskräften, entkoppelt. Ein weiterer Vorteil liegt in der elektrischen, beziehungsweise funktechnischen Übertragung des Lenkmanövers vom Positionsgeber an das Steuergerät des Lenksystems. Im Gegensatz zu einer mechanischen Lenkung ist diese Übertragungsmethode frei von Reibung. Äußerem sind bei dem Lenksystem die Kabel, zum Übertragen der Signale und zur Stromversorgung, einfach und platzsparend zu verlegen, im Gegensatz zur mechanischen Lenkung mit ihren platzraubenden Bowdenzügen und Lenkgestängen.
  • Alternativ zum Schwenken der Fahrradgabel mit Hilfe von Motoren 45 und einer Verstelleinrichtung mit Spindel 44 und Zahnrad 43, wird die Fahrradgabel 1 mit Hilfe eines Elektro-Servo-Zylinders geschwenkt. Die Kolbenstange 89.1 des Elektro-Servo-Zylinders 89 ist über ein Gelenk 91 mit einem Lenker 92 verbunden (38). Der Lenker 92 ist fest mit dem Gabelschaftrohr 1.3 der Gabel 1 des Fahrrades verbunden. Das Gabelschaftrohr 1.3, und somit die Gabel 1, ist über das Lenkkopflager 2 im Fahrradrahmen 7 drehbar gelagert. Der Elektro-Servo-Zylinder 89 ist über ein Gelenk 90 an dessen Zylinderboden mit dem Fahrradrahmen 7 verbunden. Fährt die Kolbenstange 89.1 aus dem Elektro-Servo-Zylinder 89 aus, dann dreht sich der Lenker 92 und somit die Gabel 1 des Fahrrades, um die Achse des Gabelschaftrohres 1.3, gegen den Uhrzeigersinn (39). Somit lenkt das Fahrrad nach links. Fährt die Kolbenstange 89.1 des Elektro-Servo-Zylinders 89 ein, dann dreht sich der Lenker 92 und somit die Gabel 1 des Fahrrades, um die Achse des Gabelschaftrohres 1.3, im Uhrzeigersinn (40). Somit lenkt das Fahrrad nach rechts.
  • Der Elektro-Servo-Zylinder 89 entspricht dem bekannten Spindelmotor der deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 014 714 A1 . Dieser Elektro-Servo-Zylinder 89 umfasst einen Elektromotor mit einem Rotor, der mit einer Gewindespindel verbunden ist, deren Gewinde mit einem Gewinde einer mit der Kolbenstange 89.1 verbundenen Spindelmutter in Eingriff steht, wobei die Spindelmutter mit Kolbenstange 89.1 im Zylindergehäuse axial geführt ist, wobei zur Axialen Führung ein Führungsteil mit der Spindelmutter und der Kolbenstange verbunden ist, wobei das Führungsteil im Zylindergehäuse axial geführt ist über Nutensteine, insbesondere Nutensteine, welche in einer Nut des Zylindergehäuses axial bewegbar angeordnet sind. Im Gegensatz zum Spindelmotor der Patentanmeldung DE 10 2007 014 714 A1 verfügt der erfindungsgemäße Elektro-Servo-Zylinder 89 allerdings über zwei Motoren 89.2, die vorzugsweise Servomotoren sind. Die Motoren 89.2 sind hierbei die Positionsnehmer. Die Rotoren der beiden Motoren 89.2 sind dabei mit der Gewindespindel verbunden. Alternativ zu den an der Gabel 1 befindlichen Sensoren, sind an der Gewindespindel zwei Winkelmesssysteme befestigt. Eines davon ist ein redundantes Winkelmesssystem für mehr Betriebssicherheit. Diese Winkelmesssysteme geben die gemessenen Werte als Signale über Kabel an das Steuergerät des Lenksystems weiter. Der Mikroprozessor des Steuergeräts verarbeitet diese Signale und berechnet daraus den Ist-Lenkeinschlag der Gabel 1. Die Motoren 89.2 des Elektro-Servo-Zylinders 89 treiben beide die Gewindespindel an und sind jeweils zur Hälfte an der Erzeugung des Lenkmoments beteiligt. Bei einer Störung kann auch einer der Motoren 89.2 allein die Lenkfunktion übernehmen, sodass dieses redundante System ein Maximum an Funktionssicherheit bietet.
  • Alternativ zu diesem Elektro-Servo-Zylinder 89 wird ein anders funktionierender Elektro-Servo-Zylinder verwendet. Dieser alternative und bekannte Elektro-Servo-Zylinder wird über ein Planeten-Gewinde-Getriebe von einem elektrischen Motor angetrieben. Dabei wird die vom Motor erzeugte Drehbewegung von dem Planeten-Gewinde-Getriebe in eine Hubbewegung umgesetzt. Einen solchen bekannten Elektro-Servo-Zylinder gibt es von der Firma Hänchen. Im Gegensatz zu diesem bekannten Elektro-Servo-Zylinder der Bauart der Firma Hänchen, verfügt der erfindungsgemäße Elektro-Servo-Zylinder 89 allerdings über zwei Motoren, anstatt nur einem. Diese Motoren 89.2 sind vorzugsweise Servomotoren. Diese Motoren 89.2 treiben beide das Planeten-Gewinde-Getriebe an und sind jeweils zur Hälfte an der Erzeugung des Lenkmoments beteiligt. Bei einer Störung kann auch einer der Motoren 89.2 allein die Lenkfunktion übernehmen, sodass dieses redundante System ein Maximum an Funktionssicherheit bietet.
  • Die Vorteile eines solchen Elektro-Servo-Zylinders 89 sind seine hohe Antriebsdrehzahl, sein kleines Antriebsmoment, seine große Kraftübertragung bei kleinen Massen und seine hohe Positioniergenauigkeit. Er ist reibungsarm, robust und zuverlässig.
  • Alternativ zu diesen Elektro-Servo-Zylindern ist der Zylinder ein bekannter elektro-mechanischer Servo-Schubspindel-Zylinder. Bei diesem Zylinder treibt ein Servomotor im Zylinder eine Schubspindel an, welche über eine Spindelmutter die Kolbenstange 89.1, je nach Drehrichtung des Servomotors, aus dem Zylinder ein- beziehungsweise ausfährt. Ein solcher bekannter Servo-Schubspindel-Zylinder ist der Servo-Linearantrieb „Peso" von der Firma Elero in Beuren. Im Gegensatz zu diesem bekannten Servo-Schubspindel-Zylinder „Paso" der Firma Elero, verfügt der erfindungsgemäße Elektro-Servo-Zylinder 89 allerdings über zwei Motoren 89.2, anstatt nur einem. Diese Motoren 89.2 treiben beide die Spindel an und sind jeweils zur Hälfte an der Erzeugung des Lenkmoments beteiligt. Somit kann bei einer Störung auch einer der Motoren allein die Lenkfunktion übernehmen.
  • Alternativ verfügt das Lenksystem dieser Variante über ein Selbsttestsystem. Sobald das Lenksystem eingeschaltet wird führt es einen Test durch. Das Lenksystem signalisiert dem Fahrradfahrer akustisch oder visuell über ein Display am Fahrrad, dass er das Fahrrad für den Selbsttest auf den Fahrradständer stellen soll, die Gabel 1 nicht festhalten, oder durch Gegenstände oder Fahrbahnunebenheiten behindern soll und dann den Selbsttestknopf am Lenksystem drücken soll. Nach dem Drücken des Selbsttestknopfes schaltet das Lenksystem zuerst einen Motor 45, 89.2 an und schwenkt dadurch die Gabel 1 bis in deren Endlage. Danach schaltet das Lenksystem den anderen Motor 45, 89.2 an und schwenkt dadurch die Gabel 1 bis in ihre andere Endlage. Dabei ist die Stromaufnahme der Motoren 45, 89.2 ein Wert für die Reibung in der Verstelleinrichtung. Ist die Stromaufnahme hoch, dann ist das ein Anzeichen für eine hohe Reibung in der Verstelleinrichtung und kann auf ein mögliches Blockieren der Verstelleinrichtung in naher Zukunft sein. Ein solches Blockieren würde den Ausfall des Lenksystems bedeuten und stellt eine große Unfallgefahr für den Fahrradfahrer dar. Um einen solchen Ausfall des Lenksystems in naher Zukunft, also für die kommende Fahrradfahrt auszuschließen, misst das Lenksystem die Stromaufnahme der Motoren 45, 89.2 während des Verstellvorgangs beim Selbsttest. Überschreitet dabei die Stromaufnahme einen definierten Schwellenwert, dann signalisiert das Display des Lenksystems dem Fahrradfahrer, dass das Lenksystem defekt ist und gewartet werden muss. Wird der Schwellenwert nicht überschritten, dann signalisiert das Display des Lenksystems dem Fahrradfahrer, dass das Lenksystem betriebsbereit ist. Außerdem misst das Lenksystem die Stromaufnahme der Motoren 45, 89.2 während der Fahrt. Überschreitet dabei die Stromaufnahme den definierten Schwellenwert, dann signalisiert das Display des Lenksystems dem Fahrradfahrer wiederum, dass das Lenksystem defekt ist und gewartet werden muss.
  • In der Variante A1 lenkt der Fahrradfahrer durch drehen des Fahrradsattels 3 und der Auflage 3.3 mit seiner Hüfte. Die Auflage 3.3 ist fest mit dem Sattel 3 verbunden.
  • Der Fahrradfahrer sitzt im Sattel 3 und drückt mit seinen Hüftknochen gegen diese Auflage 3.3 (3, 4). Durch die Drehbewegung seiner Hüfte dreht der Fahrradfahrer, mittels der Auflage 3.3, den Sattel 3 und lenkt somit das Fahrrad.
  • Alternativ sitzt der Fahrradfahrer im Sattel 3 und drückt mit seinen beiden vorderen Hüftknochen rechts und links gegen eine Auflage 3.4 (33). 35 zeigt die Draufsicht des Sattels 3 und der Auflage 3.4. Alternativ ist die Auflage 3.4 durchgehend und umspannt zusätzlich den Bauch des Fahrradfahrers (37). 37 zeigt die Draufsicht des Sattels 3 und der Auflage 3.4. Der Fahrradfahrer sitzt im Sattel 3 und drückt mit seinem Bauch und seinen beiden vorderen Hüftknochen gegen diese Auflage 3.4. Durch die Drehbewegung seiner Hüfte dreht der Fahrradfahrer, mittels der Auflage 3.4, den Sattel 3 und lenkt somit das Fahrrad. Alternativ besitzt der Sattel 3 eine hintere Auflage 3.3 und eine vordere Auflage 3.4.
  • Die Auflagen 3.3 und 3.4 haben den Vorteil, dass die Drehbewegung der Hüfte sehr direkt auf die Lenkung des Fahrrades übertragen wird. Der Grund liegt in der Anatomie des Menschen. Dieser besitzt an den Kontaktstellen zu den Auflagen 3.3 und 3.4 nur wenig Fettgewebe zwischen Hüftknochen und den Auflagen 3.3 und 3.4. Außerdem wirkt das Kräftepaar, das die Hüftknochen beim Lenken auf die Auflage 3.3 bzw. 3.4 ausübt nahezu senkrecht von Kontaktstellen der Hüftknochen auf die Auflagen 3.3 und 3.4. Im Gegensatz dazu befindet sich an den Kontaktstellen des Sattels viel mehr Fettgewebe zwischen dem Sattel 3 und den Hüftknochen. Außerdem liegen die Stellen der Hüftknochen die auf dem Sattel aufliegen sehr eng beieinander und das Kräftepaar, das diese Stellen der Hüftknochen beim Lenken auf den Sattel 3 ausüben, wirkt nicht senkrecht von den Kontaktstellen der Hüftknochen auf den Sattel 3. Diese Stellen der Hüftknochen sind für eine Übertragung eines Drehmomentes zum Lenken des Fahrrades ungeeignet. Aus diesen Gründen reicht, bei den Varianten A1, A18, B10 und D, der Sattel 3 als alleiniger Lenker nicht aus. Im Gegensatz dazu gewährleistet die erfindungsgemäße Auflage 3.3 oder 3.4, dass Lenkbewegungen der Hüfte exakt und kraftvoll auf die Lenkung übertragen werden. Somit ist das Fahrrad sicher und präzise lenkbar.
  • Der Sattel 3 ist fest mit dem Rohr 5.13 verbunden. Das Rohr 5.13 ist über die Lagerung 7.5 im Rohr 7.6 gelagert (3, 4, 33) und kann sich darin um die Achse 7.5.1 frei drehen. Das Rohr 7.6 der Lagerung 7.5 ist fest mit dem Rohr 7.8 verbunden. Das Rohr 7.8 ist im Rohr 7.9 des Fahrradrahmens 7 festgeklemmt. Zur Sattelhöhenverstellung kann diese Klemmung gelöst werden und das Rohr 7.8 im Rohr 7.9 verschoben werden.
  • Der sogenannte Positionsgeber ist in dieser Variante der Fahrradsattel 3 mit seiner Auflage 3.3 bzw. 3.4. Die Sensoren (ohne Abbildung) sind hier zwischen dem Rohr 5.13 und dem Rohr 7.6 angebracht. Sie messen die Winkeländerung des Rohres 5.13 bei einer Drehung um die Achse 7.5.1. Somit messen sie die Winkeländerung des Positionsgebers relativ zum Fahrradrahmen 7. Die Sensoren geben die Winkeländerung an das Steuergerät weiter, welches daraus den Soll-Lenkwinkel ermittelt. Indem der Fahrradfahrer über die Drehung seiner Hüfte den Positionsgeber dreht, lenkt das Lenksystem das Fahrrad.
  • In der einfachsten Variante der Ermittlung des Soll-Lenkwinkels über das Steuergerät des Lenksystems misst der Sensor den absoluten Winkel zwischen dem Rohr 5.13 und dem Rohr 7.6. Diesen Winkel nimmt das Steuergerät als Soll-Lenkwinkel.
  • In einer anderen Variante der Ermittlung des Soll-Lenkwinkels, nimmt der Soll-Lenkwinkel, mit zunehmender Abweichung des vom Sensor gemessenen Winkels des Positionsgebers, vom Winkel in Mittelstellung des Positionsgebers bei Geradeausfahrt, progressiv zu. Das heißt, dass wenn der Positionsgeber nur wenig von seiner Mittelstellung abweicht, dann nimmt das Steuergerät des Lenksystems diesen Winkel direkt als Soll-Lenkwinkel.
  • Bei zunehmender Winkelabweichung des Positionsgebers, von seiner Mittelstellung bei Geradeausfahrt, vergrößert das Steuergerät den Soll-Lenkwinkel überproportional. Dies hat den Vorteil, dass die Lenkung bei schneller Fahrt mit geringen Lenkwinkeln die Lenkung feinfühlig auf Bewegungen des Positionsgebers reagiert. Bei großen Lenkwinkeln hingegen erhöht die progressive Soll-Lenkwinkelermittlung den Lenkeinschlag an der Gabel 1. Solche großen Lenkwinkel kommen nur bei langsamer Fahrt vor und vor allem zum Wenden des Fahrrades. Dies ermöglicht einen kleineren Wendekreis des Fahrrades, beim begrenztem Winkeleinschlag des Positionsgebers.
  • In einer anderen Variante der Ermittlung des Soll-Lenkwinkels, nimmt der Soll-Lenkwinkel, mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit des Positionsgebers, progressiv zu. Das heißt eine schnelle Bewegung des Positionsgebers führt zu einem überproportionalen Lenkeinschlag der Gabel 1 des Fahrrades. Dies ist von Vorteil in Gefahrensituationen, bei denen der Fahrradfahrer schnell einem Hindernis ausweichen muss.
  • Die erfindungsgemäße Variante A2 entspricht vom Lenksystem der Variante A1. Im Gegensatz zur Variante A1 ist jedoch der Sattel 3 der Variante A2 nicht der Positionsgeber des Lenksystems. Die Variante A2 besitzt keinen Sattel 3, oder alternativ nur einen Sattel (ohne Abbildung) zum Anlehnen des Fahrradfahrers, wobei der Sattel dann fest im Fahrradrahmen 7 geklemmt ist. Der in der Variante A1 genannte Positionsgeber des Lenksystems ist in der Variante A2 der Handgriff 6.7 (6, 7, 8, 9). In 10 sind das Vorderrad 22, die Gabel 1 und die Armhebel 6.2, 6.3 nicht dargestellt. Der lenkende Handgriff 6.7 ist fest mit der Achse 6.9 verbunden, die in dem Lagerauge des Armhebels 6.3 schwenkbar gelagert ist. Wie in Variante A1 verfügt der Positionsgeber der Variante A2, also der Handgriff 6.7, über die in der Variante A1 genannten Sensoren des Lenksystems am Positionsgeber. Allerdings sind diese Sensoren des Positionsgebers (ohne Abbildung) in der Variante A2 zwischen dem Handgriff 6.7 und dem Armhebel 6.3 angebracht. Wie in Variante A1 messen die Sensoren die absolute Position, oder die Positionsänderung des Positionsgebers, oder sie messen die Beschleunigung des Positionsgebers, oder die Betätigungskraft, mit der der Fahrradfahrer den Positionsgeber betätigt. Mit Hilfe der Signale der Sensoren ermittelt das Steuergerät des Lenksystems den Soll-Lenkwinkel. Indem der Fahrradfahrer den Handgriff 6.7 schwenkt, lenkt er mit Hilfe des Variante A1 beschriebenen Lenksystems, das Fahrrad. Im Gegensatz zur Variante A1 treiben in Variante A2 die Beine des Fahrradfahrers 40 das Fahrrad über Trittbretter 8.2, 8.3, anstatt wie in Variante A1 über Pedale 8.10 an. Beim Antrieb entspricht der Bewegungsablauf des Fahrradfahrers dem Bewegungsablauf auf Crosstrainern in Fittnesstudios. Zum Antrieb halt der Fahrradfahrer mit seinen Händen die Handgriffe 6.4 und 6.7. Der Handgriff 6.4 ist fest mit dem Armhebel 6.2 verbunden und der Handgriff 6.7 ist, wie bereits erwähnt, auf dem Armhebel 6.3 schwenkbar gelagert. Durch Armbewegungen bewegt der Fahrradfahrer 40 die Handgriffe 6.4 und 6.7 vor und zurück und schwenkt somit die Armhebel 6.2 und 6.3 um die Achse 6.8. Die Armhebel 6.2 und 6.3 sind über die Achse 6.8 schwenkbar im Rahmenstück 7.1 gelagert. Das Rahmenstück 7.1 ist fest mit dem Fahrradrahmen 7 verbunden. Mit seinen Beinen tritt der Fahrradfahrer 40 auf die Trittbretter 8.2 und 8.3. Das eine Ende des Trittbrettes 8.2 ist über die Achse 8.6 schwenkbar in der Tretkurbel 8 gelagert. Das andere Ende des Trittbrettes 8.2 ist über die Achse 8.4 schwenkbar im Armhebel 6.2 gelagert. Das eine Ende des Trittbrettes 8.3 ist über die Achse 8.7 schwenkbar in der Tretkurbel 8 gelagert. Das andere Ende des Trittbrettes 8.3 ist über die Achse 8.5 schwenkbar im Armhebel 6.3 gelagert. Wie in Variante A1 sind die Tretkurbeln 8 mit der Achse 8.1 verschraubt. Diese Achse 8.1 ist über das Tretlager drehbar im Fahrradrahmen 7 gelagert. Auf der rechten Seite des Fahrradrahmens 7 verlauft die Antriebskette 4. Sie treibt über das Antriebskettenrad 9, welches fest mit der rechten Tretkurbel 8 verbunden ist, und über das Antriebsritzel 10 das Hinterrad 17 an.
  • In der Variante A2 schwenkt, bei einer Schwenkbewegung des Positionsgebers des Handgriffes 6.7 nach links, die Gabel 1 nach links, bei einer Schwenkbewegung des Handgriffes 6.7 nach rechts schwenkt die Gabel 1 nach rechts. 9 zeigt den Schnitt B-B der 8 jedoch mit nach rechts geschwenktem Handgriff 6.7. In der Variante A2 hat die Ausführung des Handgriffes 6.7 den Vorteil, dass die Schwenkachse der Welle 6.9, um die der Handgriff 6.7 geschwenkt wird, durch die Mitte des Handgriffes 6.7 verlauft. Dadurch dreht sich beim Lenken die lenkende Hand um ihre eigene Mittelachse, welche beim Umgreifen des Handgriffes 6.7 auch gleichzeitig die Mittelachse des Unterarms des Fahrradfahrers ist. Der zweite Handgriff 6.4 dient nicht zur Lenkung und ist fest mit dem Armhebel 6.2 verbunden. Alternativ ist der zweite Handgriff konstruktiv, wie der Handgriff 6.7, ausgestaltet und ist drehbar im Armhebel 6.2 gelagert und mit ihm kann der Fahrradfahrer auch lenken. Dazu verfügt der zweite Handgriff über die gleichen Sensoren wie der Handgriff 6.7. In diesem Fall ist der zweite Handgriff auch ein Positionsgeber der Lenkung. Mit Hilfe der Signale der Sensoren von beiden lenkenden Handgriffen ermittelt das Steuergerät des Lenksystems den Soll-Lenkwinkel.
  • Dies erhöht die Betriebssicherheit. Sollten Komponenten eines Handgriffes defekt werden, dann kann mit dem zweiten Handgriff weitergelenkt werden.
  • In den folgenden Varianten A3 bis A17 werden die Lenkkräfte über Hydraulikelemente übertragen. Die erfindungsgemäße Variante A3 entspricht der Variante A2. Allerdings unterscheidet sich die Variante A3 von dieser Variante in der Übertragung der Lenkkräfte. In der Variante A3 ist, wie in der Variante A2 der Handgriff 6.7 der Positionsgeber und durch schwenken des Handgriffes 6.7 wird gelenkt. Allerdings erfolgt hier die Übertragung der Lenkkraft über ein Hydrauliksystem, dem ähnlich wie es bei Hydraulikbremsen für Fahrräder üblich ist. Zu dem Hydrauliksystem gehören Geberzylinder und Nehmerzylinder. Die Geberzylinder gehören zum Positionsgeber und werden von diesem betätigt. Die Nehmerzylinder gehören zum Positionsnehmer und betätigen diesen.
  • Der Handgriff 6.7 ist über die Achse 6.9 im Armhebel 6.3 schwenkbar gelagert (28). Am Gabelschaftrohr 1.3 ist ein Lenker 85 befestigt. Die Hydraulikgeberzylinder 81, 82 sind am Armhebel 6.3 befestigt. Die Hydrauliknehmerzylinder 83, 83 sind am Fahrradrahmen 7 befestigt. Bei einer Rechtsschwenkung des Handgriffes 6.7 schiebt der Handgriff 6.7 den Kolben 81.1 des einfach wirkenden Hydraulikgeberzylinders 81 nach links. Das durch den Kolben 81.1 verdrängte Öl fließt über die Hydraulikleitung 87 in den einfach wirkenden Hydrauliknehmerzylinder 84. Der Kolben 84.1 des Hydrauliknehmerzylinders 84 fährt somit aus und schwenkt den Lenker 85 nach links und dreht somit das Gabelschaftrohr 1.3 im Uhrzeigersinn und lenkt somit die Gabel 1 nach rechts. Bei einer Linksschwenkung des Handgriffes 6.7 schiebt der Handgriff 6.7 den Kolben 82.1 des einfach wirkenden Hydraulikgeberzylinders 82 nach rechts. Das durch den Kolben 82.1 verdrängte Öl fließt über die Hydraulikleitung 86 in den einfach wirkenden Hydrauliknehmerzylinder 83. Der Kolben 83.1 des Hydrauliknehmerzylinders 83 fährt somit aus und schwenkt den Lenker 85 nach rechts und dreht somit das Gabelschaftrohr 1.3 gegen den Uhrzeigersinn und somit die Gabel 1 nach links.
  • Die erfindungsgemäße Variante A4 entspricht der Variante A3. Allerdings unterscheidet sich die Variante A4 von dieser Variante in der Übertragung der Lenkkräfte. Bei der erfindungsgemäßen Variante A4 lenkt der Fahrradfahrer das Fahrrad ebenso wie in Variante A3 durch bewegen des Positionsgebers. Der Positionsgeber ist ein Handgriff 6.7, der über die Achse 6.9, im Armhebel 6.3 schwenkbar gelagert ist (13). Die Übertragung der Antriebskräfte erfolgt wie in Variante A2. Der Handgriff 6.7 ist über einen Gelenkkopf 57 mit dem Kolben 51.1 eines doppelt wirkenden hydraulischen Geberzylinders 51 verbunden. Der hydraulische Geberzylinder 51 ist über ein Gelenk 59 an dessen Zylinderboden mit dem Armhebel 6.3 verbunden. Wird der Handgriff 6.7 nach rechts bewegt, dann wird der Kolben 51.1 des Geberzylinders 51 aus dem Geberzylinder 51 gezogen (14). Wird der Handgriff 6.7 nach links bewegt, dann wird der Kolben 51.1 des Geberzylinders 51 in den Geberzylinder 51 gedrückt (15). Ein Kolben 52.1 eines doppelt wirkenden hydraulischen Nehmerzylinders 52 ist über ein Gelenk 61 mit einem Lenker 62 verbunden (16). Der Lenker 62 ist fest mit dem Gabelschaftrohr 1.3 der Gabel 1 des Fahrrades verbunden. Das Gabelschaftrohr 1.3, und somit die Gabel 1, ist über den Steuersatz im Steuerrohr des Fahrradrahmens 7 drehbar gelagert. Der Nehmerzylinder 52 ist über ein Gelenk 60 an dessen Zylinderboden mit dem Fahrradrahmen 7 verbunden. Wird der Kolben 52.1 aus dem Nehmerzylinder 52 gedrückt, dann dreht sich der Lenker 62 und somit die Gabel 1 des Fahrrades, um die Achse des Gabelschaftrohres 1.3, gegen den Uhrzeigersinn (17). Somit lenkt das Fahrrad nach links. Wird der Kolben 52.1 in den Nehmerzylinder 52 gezogen, dann dreht sich der Lenker 62 und somit die Gabel 1 des Fahrrades, um die Achse des Gabelschaftrohres 1.3, im Uhrzeigersinn (18). Somit lenkt das Fahrrad nach rechts.
  • Die doppelt wirkenden Hydraulikzylinder, Geberzylinder 51 und Nehmerzylinder 52, haben gegenüber einfach wirkenden Zylindern den Vorteil, dass sich deren Kolben mit weniger Reibung bewegen lassen. Somit ist die Lenkung leichtgängiger, da zum Lenken des Fahrrades weniger Kraft zur Überwindung der Reibung aufgewendet werden muss.
  • Die Kolbenseite des Geberzylinders 51 ist über die Hydraulikleitung 53 mit der Kolbenseite des Nehmerzylinders 52 verbunden (19). Die Stangenseite des Geberzylinders 51 ist über die Hydraulikleitung 54 mit der Stangenseite des Nehmerzylinders 52 verbunden. Bewegt der Fahrradfahrer den Positionsgeber, also den Handgriff 6.7, nach links, wird der Kolben 51.1 des Geberzylinders 51 in den Geberzylinder 51 gedrückt (15). Das durch die Kolbenfläche des Geberzylinders 51 verdrängte Öl fließt über die Hydraulikleitung 53 in den Kolbenraum des Nehmerzylinders 52 (19). Das von der Ringflächenseite des Nehmerzylinders 52 verdrängte Öl fließt über die Hydraulikleitung 54 in die Ringseite des Geberzylinders 51 ab und der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 fährt aus dem Nehmerzylinder 52 aus. Der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 dreht somit den Lenker 62 gegen den Uhrzeigersinn und lenkt damit die Gabel 1 des Fahrrades nach links (17).
  • Bewegt der Fahrradfahrer den Positionsgeber, also den Handgriff 6.7, nach rechts, wird der Kolben 51.1 des Geberzylinders 51 aus dem Geberzylinder 51 gezogen (14). Das auf der Ringfläche des Geberzylinders 51 verdrängte Öl fließt über die Hydraulikleitung 54 in die Ringseite des Nehmerzylinders 52 (19).
  • Der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 fährt, durch das einströmende Öl aus dem Geberzylinder 51, ein. Das auf der Kolbenflächenseite des Nehmerzylinders 52 verdrängte Öl fließt über die Hydraulikleitung 53 in die Kolbenseite des Geberzylinders 51 ab. Der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 dreht somit den Lenker 62 im Uhrzeigersinn und lenkt damit die Gabel 1 des Fahrrades nach rechts (18).
  • Die erfindungsgemäße Variante A5 entspricht der Varianten A4. Allerdings sind die Kolben- und Stangenseiten des Geberzylinders 51 und des Nehmerzylinders 63 anders verbunden. Hier ist die Kolbenseite des Geberzylinders 51 über die Hydraulikleitung 54 mit der Stangenseite des Nehmerzylinders 63 verbunden (20). Die Stangenseite des Geberzylinders 51 ist über die Hydraulikleitung 53 mit der Kolbenseite des Nehmerzylinders 63 verbunden. Damit die beiden Kolben 51.1 und 63.1 der Zylinder 51 und 63 synchron fahren, ist die Kolbenfläche des Geberzylinders 51 auf der Kolbenseite gleich groß wie die Ringfläche des Kolbens 63.1 des Nehmerzylinders 63. Die Kolbenfläche des Nehmerzylinders 63 auf der Kolbenseite ist gleich groß wie die Ringfläche des Kolbens 51.1 des Geberzylinders 51. Außerdem sind in dieser Variante, im Gegensatz zu den Varianten A3 und A4, die Bewegungsrichtungen der Kolben 51.1 zu 63.1 verschieden. Fährt in dieser Variante der Geberzylinder 51 seinen Kolben 51.1 aus, dann fährt der Nehmerzylinder 63 seinen Kolben 63.1 ebenfalls aus. Fahrt in dieser Variante der Geberzylinder 51 seinen Kolben 51.1 ein, dann fährt der Nehmerzylinder 63 seinen Kolben 63.1 ebenfalls ein. Damit die Lenkrichtung des Handgriffes 6.7 gleichsinnig mit der Lenkrichtung der Gabel 1 des Fahrrades ist, wirkt der Nehmerzylinder 63, im Gegensatz zu der Variante der 18, von der anderen Seite auf den Lenker 62 (21). Wird der Handgriff 6.7 nach links bewegt, dann wird der Kolben 51.1 des Geberzylinders 51 in den Geberzylinder 51 gedrückt (15). Das vom Geberzylinder 51 verdrängte Öl drückt den Kolben 63.1 in den Nehmerzylinder 63 (21). Der Kolben 63.1 des Nehmerzylinders 63 dreht somit den Lenker 62 gegen den Uhrzeigersinn und dreht somit die Gabel 1 des Fahrrades, um die Achse des Gabelschaftrohres 1.3, gegen den Uhrzeigersinn. Somit lenkt das Fahrrad nach links.
  • Im Gegensatz zu den Varianten A6 bis A10 und A14 besitzen die Varianten A3, A4 und A5 nicht das Doppelrückschlagventil 55 und auch keine Drosseln 68, 69. Dadurch sind diese Varianten (19, 20, 28) kostengünstiger. Jedoch haben diese Varianten nicht den Vorteil äußeren Kräften auf die Fahrradgabel entgegenzuwirken.
  • Die erfindungsgemäße Variante A6 entspricht der Variante A4. Allerdings Befindet sich zwischen den Hydraulikleitungen 53 und 54 ein entsperrbares Doppelrückschlagventil 55. Dieses Doppelrückschlagventil 55 besteht aus den entsperrbaren Rückschlagventilen 55.1 und 55.2 (22). Bewegt der Fahrradfahrer den Positionsgeber, in diesem Fall den Handgriff 6.7, nach links, wird der Kolben 51.1 des Geberzylinders 51 in den Geberzylinder 51 gedrückt (15). Das auf der Kolbenfläche des Geberzylinders 51 verdrängte Öl fließt in die Hydraulikleitung 53 und über das Rückschlagventil 55.1 in den Nehmerzylinder 52 (22). Dabei ist zunächst das Rückschlagventil 55.2 geschlossen. Dadurch kann sich der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 nicht bewegen. Daraufhin baut sich in der hydraulischen Steuerleitung 64 ein Druck auf, der das Rückschlagventil 55.2 öffnet. Da nun das Öl auf der Ringflächenseite des Nehmerzylinders 52 über die Hydraulikleitung 54 und über das Rückschlagventil 55.2 in die Ringseite des Geberzylinders 51 abfließen kann, fährt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 durch das einströmende Öl aus dem Nehmerzylinder 52 aus. Der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 dreht somit den Lenker 62 gegen den Uhrzeigersinn und lenkt damit die Gabel 1 des Fahrrades nach links (17).
  • Bewegt der Fahrradfahrer den Positionsgeber, also den Handgriff 6.7, nach rechts, wird der Kolben 51.1 des Geberzylinders 51 aus dem Geberzylinder 51 gezogen (14). Das auf der Ringfläche des Kolbens 51.1 des Geberzylinders 51 verdrängte Öl fließt in die Hydraulikleitung 54 und über das Rückschlagventil 55.2 in den Nehmerzylinder 52 (22). Dabei ist zunächst ist das Rückschlagventil 55.1 geschlossen. Dadurch kann sich der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 nicht bewegen. Daraufhin baut sich in der hydraulischen Steuerleitung 65 ein Druck auf, der das Rückschlagventil 55.1 öffnet. Da nun das Öl auf der Kolbenflächenseite des Nehmerzylinders 52 über die Hydraulikleitung 53 und über das Rückschlagventil 55.1 in die Kolbenseite des Geberzylinders 51 abfließen kann, fährt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 durch das einströmende Öl aus dem Geberzylinder 51 ein. Der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 dreht somit den Lenker 62 im Uhrzeigersinn und lenkt damit die Gabel 1 des Fahrrades nach rechts (18).
  • Wirkt hingegen eine äußere Kraft als Moment auf die Gabel 1, so hält die Nehmerzylinder 52 dieser Kraft entgegen. Ein solches Moment auf die Gabel 1 überträgt sich über das Gabelschaftrohr 1.3 auf den Lenker 62 und versucht somit den Nehmerzylinder 52 aus- oder einzufahren. Der Nehmerzylinder 52 bewegt sich jedoch nicht, da das Öl weder auf der Kolben- noch auf der Stangenseite des Nehmerzylinders 52 abfließen kann, denn die Hydraulikleitungen 53 und 54 sind von den Rückschlagventile 55.1 und 55.2 verschlossen (22).
  • Eine solche äußere Kraft auf die Gabel entsteht beispielsweise, wenn das Fahrrad ein Schlagloch durchfährt. Hierbei kommt es zu einem starken Schlag auf das Vorderrad 22. Der Schlag wirkt sich als starke Kraft auf das Vorderrad 22 aus. Diese Kraft wirkt meist nicht genau in Fahrtrichtung, also von vorne auf das Vorderrad, sondern etwas seitlich. In diesem Fall erzeugt diese Kraft ein Moment um die Lenkachse, also die Achse des Gabelschaftrohres 1.3. Würde diesem Moment nicht durch eine Kraft entgegengehalten, dann würde diese Kraft den Lenkwinkel der Gabel 1 verändern und der Fahrradfahrer würde stürzen. Dies verhindert die Erfindung, indem sich der Nehmerzylinder 52 nicht bewegt und der Nehmerzylinder 52 damit die Gabel 1 in Fahrtrichtung halt.
  • Die erfindungsgemäße Variante A7 entspricht der Variante A6. Allerdings lassen hier die Rückschlagventile 55.1 und 55.2 einen gewissen Ölstrom von den Hydraulikleitungen 53 und 54 gegen das jeweils verschlossene Rückschlagventil passieren. Dazu werden die Kolben der Rückschlagventile durch je eine kleine Feder, offen gehalten. Die Öffnung ist hierbei nur ein kleiner Spalt der nur einen kleinen Ölstrom passieren lässt. Erst wenn der Ölstrom größer wird drückt dieser Ölstrom den Kolben des Rückschlagventils 55.1 beziehungsweise 55.2, gegen die Kraft der Feder zu, der Spalt ist geschlossen und kein Öl kann mehr das Rückschlagventil passieren. Somit kann bei langsamen Lenkbewegungen des Positionsgebers der Geberzylinder 51 und Nehmerzylinder 52 bewegt werden, ohne dass sich erst ein Druck in der Steuerleitung 64 beziehungsweise 65 aufbauen muss, um das Rückschlagventil zu öffnen. Kommt jedoch ein seitlicher Schlag auf die Gabel 1, dann bewirkt dieser Schlag eine schnelle Bewegung des Nehmerzylinders 52 welcher wiederum einen hohen Ölstrom in der Hydraulikleitung 53 beziehungsweise 54 bewirkt, der sofort das Rückschlagventil 55.1 beziehungsweise 55.2 ganz schließt. Mit dem jeweils verschlossenen Rückschlagventil 55.1 beziehungsweise 55.2 ist der Nehmerzylinder 52 und somit die Gabel 1 fixiert und der Schlag kann die Gabel 1 nicht bewegen.
  • Die erfindungsgemäße Variante A8 entspricht der Variante A7. Allerdings werden hier Rückschlagventile 55.1 und 55.2 nicht durch Federn einen Spalt geöffnet gehalten. Hier dichten die Kolben der Rückschlagventile 55.1 und 55.2 nicht ganz ab (22). Sie lassen einen gewissen Ölstrom von den Hydraulikleitungen 53 und 54 auch gegen das jeweils verschlossene Rückschlagventil passieren. Bewegt eine externe Kraft die Gabel 1 und somit auch den Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 schnell dann fließt ein hoher Ölstrom, je nach Bewegungsrichtung des Kolbens 52.1, aus der Stangenseite oder aus der Kolbenseite des Nehmerzylinders 52 in die Hydraulikleitung 53 oder 54 ab. Bewegt die externe Kraft der Kolben 52.1 schnell in den Nehmerzylinder 52, dann fließt ein hoher Ölstrom aus der Kolbenseite des Nehmerzylinders 52, über die Hydraulikleitung 53, durch das zwar verschlossene aber nicht ganz dichte Rückschlagventil 55.1. Dabei wirkt das Rückschlagventil 55.1 wie eine Drossel und es baut sich vor dem Rückschlagventil 55.1 ein hoher Druck auf. Dieser Druck bewirkt eine Kraft die gegen die Eintauchbewegung des Kolbens 52.1 und somit gegen die externe Kraft wirkt. Bewegt die externe Kraft den Kolben 52.1 schnell aus dem Nehmerzylinder 52, dann fließt ein hoher Ölstrom aus der Stangenseite des Nehmerzylinders 52, über die Hydraulikleitung 54, durch das zwar verschlossene aber nicht ganz dichte Rückschlagventil 55.2. Dabei wirkt das Rückschlagventil 55.2 wie eine Drossel und es baut sich vor dem Rückschlagventil 55.2 ein hoher Druck auf. Dieser Druck bewirkt eine Kraft die gegen die Auswärtsbewegung des Kolbens 52.1 und somit gegen die externe Kraft wirkt. Dies hat den Vorteil, dass der Nehmerzylinder 52 schnellen äußeren Kräften, die die Gabel 1 um ihre Achse drehen möchten, mit einer Kraft entgegenwirkt.
  • Bei einer langsamen Lenkbewegungen des Positionsgebers kann das verdrängte Öl aus dem Geberzylinder 51 über die geschlossenen Rückschlagventile 55.1 und 55.2 fließen ohne diese zu Öffnen, da die geschlossenen Rückschlagventile 55.1 und 55.2 in beide Durchflussrichtungen nicht ganz dicht sind und einen geringen Ölstrom durchlassen. Dies hat den Vorteil, dass beim langsamen Bewegen des Positionsgebers keine Kraft aufgebracht werden muss, um einen Druck aufzubauen, der über die jeweilige Steuerleitung 64, 65 das jeweilige Rückschlagventil 55.1, 55.2 öffnet.
  • Die erfindungsgemäße Variante A9 hat den gleichen Vorteil wie die Variante A8. Im Gegensatz zur Variante A8 sind allerdings hier die Rückschlagventile 55.1 und 55.2 in geschlossenem Zustand dicht. Zu den Rückschlagventilen 55.1 und 55.2 ist je eine Drossel 68 bzw. 69 über je eine Hydraulikleitung 70 bzw. 71 parallel geschaltet (23). Selbst bei geschlossenen Rückschlagventilen 55.1 und 55.2 ermöglichen die Drosseln 68 bzw. 69 einen kleinen Ölstrom vom Nehmerzylinder 52 in den Geberzylinder 51 und umgekehrt vom Geberzylinder 51 zum Nehmerzylinder 52.
  • Die erfindungsgemäße Variante A10 entspricht den Varianten A4, A6, A7, A8 und A9. Allerdings verfügt diese Variante zusätzlich über eine Synchronisationsschaltung. Die meisten Hydraulikzylinder haben bei Druckunterschieden zwischen Kolben- und Stangenseite einen kleinen Leckölfluss von der Kolben zur Stangenseite, oder entsprechend in umgekehrter Richtung von der Stangen- zur Kolbenseite. Dieser Leckölfluss ist vor allem möglich, dadurch dass die Kolbendichtungen des Hydraulikzylinders durch Verschleiß undicht werden. Dieser Leckölfluss verändert die Stellung des Nehmerzylinders 52 zum Geberzylinder 51 und die beiden Zylinder laufen nicht mehr synchron zueinander. Die Variante A10 der Erfindung synchronisiert die beiden Zylinder mit Hilfe von zwei entsperrbaren Rückschlagventilen 66 und 67 (22). Bei der Erfindung besitzt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 zwei, über Taster 66.1 und 67.1 entsperrbare, Rückschlagventile 66 und 67, welche über eine Bohrung 50 verbunden sind. Fährt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 ein, dann öffnet der Taster 66.1 das Rückschlagventil 66 sobald der Kolben 52.1 auf Anschlag fährt. Fährt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 aus, dann öffnet der Taster 67.1 das Rückschlagventil 67 sobald der Kolben 52.1 auf Anschlag fahrt. Dazu stehen die Taster 66.1 und 67.1 etwas aus dem Kolben 52.1 heraus. Fährt der Kolben 52.1 auf den jeweiligen Anschlag, dann drückt dabei der Anschlag den jeweiligen Taster 66.1 oder 67.1, welcher dann das entsprechende Rückschlagventil 66 oder 67 öffnet.
  • Die beiden Zylinder 51 und 52 sind synchron, wenn ihre Kolben 51.1 und 52.1 zum gleichen Zeitpunkt ihre Hubgrenze, also ihren Anschlag, im Zylinder erreichen. Das heißt der Kolben 51.1 ist zum gleichen Zeitpunkt voll ausgefahren, wenn der Kolben 52.1 voll eingefahren ist. Befindet sich durch einen Leckölfluss, im Verhältnis zu einem Synchronlauf der beiden Kolben 51.1 und 52.1, zu viel Öl auf der Stangenseite der beiden Zylinder, dann erreicht der Kolben 52.1 seinen Anschlag im eingefahrenen Zustand früher, als der Kolben 51.1 seinen Anschlag in ausgefahrenem Zustand. Fährt also in diesem Fall der Kolben 51.1 des Geberzylinders 51 aus, dann eilt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 dem Kolben 51.1 vor. Somit erreicht der Kolben 52.1 zuerst seinen Anschlag in seiner eingefahrenen Position. Der Taster 66.1 wird in dieser Position gedrückt bevor der Kolben 51.1 vollkommen ausgefahren ist. Der Taster 66.1 öffnet das Rückschlagventil 66 und das überschüssige Öl von der Stangenseite der Zylinder 51 und 52 kann über das Rückschlagventil 66, die Bohrung 50 und das Rückschlagventil 67 auf die Kolbenseite der Zylinder 51 und 52 fließen, bis der Kolben 51.1 ebenso seinen Anschlag erreicht hat. Die beiden Kolben 51.1 und 52.1 sind damit wieder synchronisiert.
  • Befindet sich durch einen Leckölfluss, im Verhältnis zu einem Synchronlauf der beiden Kolben 51.1 und 52.1, zu viel Öl auf der Kolbenseite der beiden Zylinder, dann erreicht der Kolben 52.1 seinen Anschlag im ausgefahrenen Zustand früher, als der Kolben 51.1 seinen Anschlag in eingefahrenem Zustand. Fährt also in diesem Fall der Kolben 51.1 des Geberzylinders 51 ein, dann eilt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 dem Kolben 51.1 vor. Somit erreicht der Kolben 52.1 zuerst seinen Anschlag in seiner ausgefahrenen Position. Der Taster 67.1 wird in dieser Position gedrückt, bevor der Kolben 51.1 vollkommen eingefahren ist. Der Taster 67.1 öffnet das Rückschlagventil 67 und das überschüssige Öl von der Kolbenseite der Zylinder 51 und 52 kann über das Rückschlagventil 67, die Bohrung 50 und über das Rückschlagventil 66 auf die Stangenseite der Zylinder 51 und 52 fließen, bis der Kolben 51.1 ebenso seinen Anschlag erreicht hat. Die beiden Kolben 51.1 und 52.1 sind damit wieder synchronisiert.
  • Die erfindungsgemäße Variante A11 entspricht der Variante A10. Allerdings sind hier die entsperrbaren Rückschlagventile 72 und 73, die zur Synchronisation der Zylinder 51 und 52 dienen, anders angeordnet, als die entsperrbaren Rückschlagventile 66, 67 der Variante A10. Auch bei dieser Variante A11 besitzen die entsperrbaren Rückschlagventile 72 und 73 zwei Taster 72.1 und 73.1 zum entsperren der Rückschlagventile (24). Die entsperrbaren Rückschlagventile 72 und 73 sind über die Bohrung 79 miteinander verbunden. Fährt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 ein, dann öffnet der Taster 72.1 das Rückschlagventil 72, sobald der Kolben 52.1 auf Anschlag fährt. Fährt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 aus, dann öffnet der Taster 73.1 das Rückschlagventil 73, sobald der Kolben 52.1 auf Anschlag fährt. Dazu stehen die Taster 72.1 und 73.1 etwas aus dem Kolben 52.1 heraus. Fährt der Kolben 52.1 auf den jeweiligen Anschlag, dann drückt dabei der Anschlag den jeweiligen Taster 72.1 oder 73.1, welcher dann das entsprechende Rückschlagventil 72 oder 73 öffnet. Die beiden Zylinder 51 und 52 sind synchron, wenn ihre Kolben 51.1 und 52.1 zum gleichen Zeitpunkt ihre Hubgrenze, also ihren Anschlag, im Zylinder erreichen. Das heißt der Kolben 51.1 ist zum gleichen Zeitpunkt voll ausgefahren, wenn der Kolben 52.1 voll eingefahren ist. Befindet sich durch einen Leckölfluss, im Verhältnis zu einem Synchronlauf der beiden Kolben 51.1 und 52.1, zu viel Öl auf der Stangenseite der beiden Zylinder, dann erreicht der Kolben 52.1 seinen Anschlag im eingefahrenen Zustand früher, als der Kolben 51.1 seinen Anschlag in ausgefahrenem Zustand. Fährt also in diesem Fall der Kolben 51.1 des Geberzylinders 51 aus, dann eilt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 dem Kolben 51.1 vor. Somit erreicht der Kolben 52.1 zuerst seinen Anschlag in seiner eingefahrenen Position. Der Taster 72.1 wird in dieser Position gedrückt, bevor der Kolben 51.1 vollkommen ausgefahren ist. Der Taster 72.1 öffnet das Rückschlagventil 72 und das überschüssige Öl von der Stangenseite der Zylinder 51 und 52 kann auf deren Kolbenseite fließen, bis der Kolben 51.1 ebenso seinen Anschlag erreicht hat. Die beiden Kolben 51.1 und 52.1 sind damit wieder synchronisiert.
  • Die erfindungsgemäße Variante A12 ist eine Alternative zu den Varianten A10 und A11. Sie wird alternativ zu den Varianten A10 oder A11 in den Varianten A4, A6, A7, A8 und A9 als Zylindersynchronisation eingesetzt. Im Gegensatz zu den Varianten A10 und A11 sind hier die entsperrbaren Rückschlagventile 74 und 75 anders angeordnet. Auch bei dieser Variante besitzen die entsperrbaren Rückschlagventile 74 und 75 zwei Taster 74.1 und 75.1 zum entsperren der Rückschlagventile (25). Diese befinden sich allerdings im Zylinderboden der Stangenseite und im Zylinderboden der Kolbenseite des Nehmerzylinders 52. Die beiden Rückschlagventile 74 und 75 sind über die Hydraulikleitung 76 verbunden. Fährt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 ein, dann öffnet der Taster 74.1 das Rückschlagventil 74, sobald der Kolben 52.1 auf Anschlag fährt. Fährt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 aus, dann öffnet der Taster 75.1 das Rückschlagventil 75, sobald der Kolben 52.1 auf Anschlag fährt. Fährt der Kolben 52.1 auf den jeweiligen Anschlag, dann drückt dabei der Anschlag den jeweiligen Taster 74.1 oder 75.1, welcher dann das entsprechende Rückschlagventil 74 oder 75 öffnet.
  • Die beiden Zylinder 51 und 52 sind synchron, wenn ihre Kolben 51.1 und 52.1 zum gleichen Zeitpunkt ihre Hubgrenze, also ihren Anschlag, im Zylinder erreichen. Das heißt der Kolben 51.1 ist zum gleichen Zeitpunkt voll ausgefahren, wenn der Kolben 52.1 voll eingefahren ist. Befindet sich durch einen Leckölfluss, im Verhältnis zu einem Synchronlauf der beiden Kolben 51.1 und 52.1, zu viel Öl auf der Stangenseite der beiden Zylinder, dann erreicht der Kolben 52.1 seinen Anschlag im eingefahrenen Zustand früher, als der Kolben 51.1 seinen Anschlag in ausgefahrenem Zustand. Fährt also in diesem Fall der Kolben 51.1 des Geberzylinders 51 aus, dann eilt der Kolben 52.1 des Nehmerzylinders 52 dem Kolben 51.1 vor. Somit erreicht der Kolben 52.1 zuerst seinen Anschlag in seiner eingefahrenen Position. Der Taster 74.1 wird in dieser Position gedrückt, bevor der Kolben 51.1 vollkommen ausgefahren ist. Der Taster 74.1 öffnet das Rückschlagventil 74 und das überschüssige Öl von der Stangenseite der Zylinder 51 und 52 kann dann über das sich öffnende Rückschlagventil 75, die Hydraulikleitung 76 und über das Rückschlagventil 74, auf deren Kolbenseite fließen, bis der Kolben 51.1 ebenso seinen Anschlag erreicht hat. Die beiden Kolben 51.1 und 52.1 sind damit wieder synchronisiert.
  • Die erfindungsgemäße Variante A13 entspricht der Variante A5. Wie in Variante A5 ist die Kolbenseite des Geberzylinders 51 über die Hydraulikleitung 54 mit der Stangenseite des Nehmerzylinders 63 verbunden (26). Die Stangenseite des Geberzylinders 51 ist über die Hydraulikleitung 53 mit der Kolbenseite des Nehmerzylinders 63 verbunden. Im Gegensatz zur Variante 5 verfügt die Variante A13 allerdings zusätzlich über eine Zylindersynchronisation wie in der Variante A12.
  • Alternativ verfügen die Varianten A3, A5 und A13 über Rückschlagventilschaltungen, zum Entgegenwirken von externen Kräften auf die Gabel 1, wie in den Varianten A6 bis A9.
  • Die erfindungsgemäße Variante A14 entspricht den Varianten A4 bis A12. Allerdings ist der Positionsgeber ein hydraulischer Schwenkmotor der sogenannte Geberschwenkmotor 77 mit einem Schwenkkolben 77.1 (27). Der Positionsnehmer ist auch ein hydraulischer Schwenkmotor der Nehmerschwenkmotor 78 mit einem Schwenkkolben 78.1. Dabei ist die Antriebswelle 77.2 des Geberschwenkmotors 77 fest mit dem Schwenkkolben 77.1 und dem Positionsgeber verbunden. Die Abtriebswelle 78.2 des Nehmerschwenkmotors 78 ist fest mit dem Schwenkkolben 78.1 und dem Gabelschaftrohr 1.3 verbunden. Der Positionsgeber ist in dieser Variante ein Handgriff 6.7. Schwenkt der Fahrradfahrer den Positionsgeber nach rechts, dann schwenkt somit auch der Geberschwenkmotor 77 nach rechts. Das verdrängte Öl aus dem Geberschwenkmotor 77 fließt über die Hydraulikleitung 54 in den Nehmerschwenkmotor 78. Dieser schenkt dadurch nach rechts und schenkt somit die Gabel 1 nach rechts. Schwenkt der Fahrradfahrer den Positionsgeber nach links, dann schwenkt somit auch der Geberschwenkmotor 77 nach links. Das verdrängte Öl aus dem Geberschwenkmotor 77 fließt über die Hydraulikleitung 53 in den Nehmerschwenkmotor 78. Dieser schenkt dadurch nach links und schenkt somit die Gabel 1 nach links. Das Doppelrückschlagventil 55 funktioniert dabei wie in der Variante A6. Dieses wirkt externen Kräften auf die Gabel 1 entgegen. Die Synchronisation der beiden Schwenkmotoren 77 und 78 funktioniert dabei, wie in Variante A10, mit Hilfe von zwei entsperrbaren Rückschlagventilen 66 und 67, die über die jeweiligen Taster 66.1 und 67.1 entsperrbar sind und über eine Bohrung 50 verbunden sind.
  • Die erfindungsgemäße Variante A15 entspricht der Variante A14. Allerdings ist hier der Geberschwenkmotor durch einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder mit durchgehender Kolbenstange ersetzt. Ein solcher Zylinder wird auch Gleichgangzylinder genannt. Dieser Hydraulikzylinder wird vom Positionsgeber bewegt.
  • Alternativ ist der Nehmerschwenkmotor durch einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder mit durchgehender Kolbenstange ersetzt. Dieser Hydraulikzylinder schwenkt in diesem Fall die Gabel 1.
  • Die doppeltwirkenden Hydraulikzylinder mit durchgehender Kolbenstange haben auf beiden Kolbenseiten eine gleich große Kolbenringfläche. Dadurch ist, in Verbindung mit einem Schwenkmotor, gewährleistet, dass der Schwenkwinkel des Schwenkmotors mit dem Hydraulikzylinderhub korreliert, egal ob der Schwenkmotor nach rechts oder links schwenkt.
  • Die erfindungsgemäße Variante A16 entspricht den Varianten A die über entsperrbare Rückschlagventile 55.1, 55.2 verfügen. Allerdings werden die entsperrbare Rückschlagventile 55.1, 55.2 nicht nur über Steuerleitungen 64,65 entsperrt, sondern zusätzlich verfügen die entsperrbaren Rückschlagventile 55.1, 55.2 über eine elektromagnetische Entsperrung 55.3, 55.4 (29). Dazu verfügt der Positionsgeber über Näherungsschalter. Ein Näherungsschalter der vom Positionsgeber betätigt wird, sobald er nach rechts lenkt und ein Näherungsschalter der vom Positionsgeber betätigt wird, sobald er nach links lenkt. Bei Betätigung des jeweiligen Näherungsschalters schaltet dieser einen Strom aus einer Batterie auf die jeweilige Spule der elektromagnetischen Entsperrung 55.3, 55.4 des entsprechenden entsperrbaren Rückschlagventils 55.1, 55.2, welches dadurch geöffnet wird. Diese elektromagnetischen Entsperrung ersetzt, im störungsfreien Betrieb, die Entsperrung durch Überdruck in einer der beiden Steuerleitungen 64, 65. Somit muss der Fahrradfahrer geringere Lenkkräfte aufbringen, da zum Entsperren der Rückschlagventile 55.1, 55.2 keine zusätzliche Lenkkraft aufgebracht werden muss, die den Überdruck in den Steuerleitungen 64, 65 erzeugt, welcher die entsperrbaren Rückschlagventile 55.1, 55.2 öffnet. Fällt jedoch die elektromagnetischen Entsperrung durch eine Betriebsstörung aus, dann können die entsperrbaren Rückschlagventile 55.1, 55.2 weiterhin durch einen Überdruck in der jeweiligen Steuerleitung 64, 65 geöffnet werden. Ein sicheres Lenken ist dadurch, selbst bei einer Betriebsstörung der elektromagnetischen Entsperrung, immer noch möglich.
  • Alternativ sind die entsperrbaren Rückschlagventile 55.1, 55.2 dabei so ausgestalltet, dass bei großen Volumenströmen, die von den Hydraulikleitungen 53 oder 54 vom Nehmerzylinder 52 her kommen, das jeweilige entsperrbare Rückschlagventil 55.1, 55.2, auch gegen die elektromagnetischen Entsperrung, von diesen Volumenstömen geschossen wird. Solche großen Volumenströme treten nur auf, wenn eine externe Kraft derart auf die Gabel wirkt, dass diese daraufhin sehr schnell schwenkt, während der Fahrradfahrer gerade den Positionsgeber betätigt und der Fahrradfahrer dieser externen Kraft nicht mit dem Positionsgeber gegenhalten kann. Somit schließen die entsperrbaren Rückschlagventile 55.1, 55.2 bei einem schnellen und starken Schlag gegen das Vorderrad auch wenn der Fahrradfahrer gerade den Positionsgeber betätigt. Zu solch einem Schlag kommt es unter anderem beim Durchfahren eines Schlagloches.
  • Alternativ verfügt die Variante A16 über keine Steuerleitungen 64, 65. Allerdings sind die entsperrbaren Rückschlagventile 55.1, 55.2 mit einer zusätzlichen redundanten elektromagnetischen Entsperrung ausgestattet.
  • Hiebei sind die Komponenten der jeweiligen elektromagnetischen Entsperrung wie Näherungsschalter, Batterie, Leitungen, Spulen, doppelt vorhanden. Fällt eine elektromagnetische Entsperrung aus, so übernimmt die jeweils redundante Entsperrung deren Aufgabe und der Fahrradfahrer kann weiterhin das Fahrrad sicher lenken.
  • Alternativ verfügt der Positionsgeber anstatt über Näherungsschalter über Sensoren die die Kraft messen mit der der Fahrradfahrer die Positionsgebers betätigt. Dazu ist der Positionsgeber mit dem hydraulischen Verdrängunselement, hier der Hydraulikzylinder 51, über einen Kraftmessbolzen verbunden. Dieser Bolzen enthält die Sensoren, welche die genannte Kraft messen. Die Sensoren wandeln die gemessene Größe in elektrische Signale um. Die Signale werden direkt über Kabel oder über Funk an das Lenkunssteuergerät weitergeleitet. Das Lenkungssteuergerät besitzt einen Mikroprozessor der die Signale des Sensors verarbeitet. Sobald der Fahrradfahrer den Positionsgeber mit einer bestimmten Kraft betätigt, meldet dies der Sensor über die Signale an das Lenkungssteuergerät. Dieses schaltet daraufhin einen Strom aus einer Batterie auf die jeweilige Spule der elektromagnetischen Entsperrung 55.3, 55.4 des entsprechenden entsperrbaren Rückschlagventils 55.1, 55.2, welches dadurch geöffnet wird. Lässt die Kraft des Fahrradfahrer nach, mit der er den Positionsgeber betätigt, dann schaltet das Lenkungssteuergerät den Strom auf die jeweilige Spule der elektromagnetischen Entsperrung wieder ab.
  • Die erfindungsgemäße Variante A17 entspricht den Varianten A deren Positionsgeber ein hydraulisches Verdrängungselement und deren Positionsnehmer ein hydraulisches Verdrängungselement ist, also die Varianten A3 bis A16. Hier sind die Verdrängungselemente Hydraulikzylinder 51, 52. Außerdem besitzt diese Variante keine entsperrbare Rückschlagventile 55.1, 55.2. Stattdessen sitzen zwischen den Hydraulikleitungen 53, 54 vorgesteuerte Sperrventile 56, 88 (12). Diese Sperrventile 56, 88 sind bei geringem Druck in den Hydraulikleitungen 53, 54 geöffnet. Bei hohen Drücken jedoch schließen die jeweiligen Steuerleitungen 56.1, 88.1 das jeweilige Sperrventil 56, 88, gegen die Federkraft der jeweiligen Feder 56.2, 88.2. Solche Drücke entstehen, wenn eine starke externe Kraft auf die Gabel 1 wirkt. Diese Kräfte treten beispielsweise beim Druchfahren eines Schlagloches auf. Die Federn 56.2, 88.2 sind so ausgelegt, dass das Sperrventil 56, 88 erst bei Drücken in den Hydraulikleitungen 53, 54 schließt, denen der Fahrradfahrer nicht mehr mit seiner Betätigungskraft des Positionsgebers gegenhalten könnte.
  • Lässt die äußere Kraft auf die Gabel 1 wieder nach, dann reduziert sich auch der Druck. Sobald der Druck wieder abgefallen ist, dann öffnet die jeweilige Feder 56.2, 88.2 wieder das jeweilige Sperrventil 56, 88. Die Variante hat den Vorteil, dass der Fahrradfahrer beim Lenken, nicht wie in den entsprechenden Varianten A, zusätzlichen Lenkkräfte aufbringen muss, um einen Überdruck in den Steuerleitungen 64, 65 zu erzeugen, um die entsperrbaren Rückschlagventile 55.1, 55.2 öffnen.
  • Der Vorteil der hydraulischen und elektro-hydraulischen Lösungen A3 bis A17 gegenüber der Bowdenzuglösung ist, dass sie wartungsfreundlicher sind, da sie nicht periodisch geschmiert werden müssen. Weiterhin ist sie nicht so schmutzanfällig und die Reibungskräfte bei der Betätigung sind geringer.
  • Bei der erfindungsgemäßen Variante A18 lenkt der Fahrradfahrer das Fahrrad, wie in den Varianten A1, B7, B10 durch eine Drehbewegung seiner Hüfte. Die Übertragung der Antriebskräfte funktioniert gleich wie in Variante A1.
  • In der Variante A18 wird allerdings die Lenkkraft über ein Lenkgestänge mit Lenkerarmen 5.11, 1.5 und Zwischenlenker 21, vom Sattel 3 und der Auflage 3.3 auf die Gabel 1 übertragen. Diese Übertragung der Lenkkraft mittels eines Zwischenlenkers 21 wird bereits in der Variante A2a der europäischen Patentanmeldung EP06012476 beschrieben. In der Variante A18 sind der Sattel 3 und die Auflage 3.3 der Positionsgeber und der Lenkerarm 1.5 ist der Positionsnehmer (30). Der Lenkerarm ist 5 drehbar auf dem Lager 7.5 des Fahrradrahmens 7 gelagert. Der Sattel 3, die Auflage 3.3 und der Lenkerarm 5 sind fest miteinander verbunden. Bei dem Lager 7.5 befindet sich das Rohr 5.13 des Lenkerarms 5 über dem Rohr 7.6 des Fahrradrahmens 7. Zwischen den beiden Rohren befinden sich Rillenkugellager, Rollenlager oder ein Gleitlager. Der Lenkerarm 5.11 ist mit dem Lenkerarm 5 fest verbunden (30, 31). Der Lenkerarm 1.5 ist mit dem Gabelschaftrohr 1.3 fest verbunden. Die Lenkerarme 5.11 und 1.5 sind über den Zwischenlenker 21 verbunden. Der Zwischenlenker 21 ist gebogen, damit er nicht den Beinen des Fahrradfahrers hinderlich ist. Der Lenkerarm 5.11 ist mit dem Zwischenlenker 21 über einen Bolzen 5.12 verbunden. Der Bolzen 5.12 verbindet den Stangenkopf des Lenkerarms 5.11 mit dem Gabelkopf des Zwischenlenkers 21. Im Stangenkopf des Lenkerarms 5.11 sitzt ein Kugelgelenk, das Winkeländerungen zwischen dem Lenkerarm 5.11 und dem Zwischenlenker 21 ausgleicht. Ebenso ist die Verbindung des Lenkerarms 1.5 mit dem Zwischenlenker 21 ausgeführt.
  • Dreht der Fahrradfahrer den Sattel 3 mit der Auflage 3.3 gegen den Uhrzeigersinn, dann lenkt die Gabel 1 nach links. Dreht der Fahrradfahrer den Sattel 3 mit der Auflage 3.3 im Uhrzeigersinn, dann lenkt die Gabel 1 nach rechts. Die Drehrichtungen des Sattels 3 und die Lenkrichtungen der Gabel 1 sind gleichsinnig. 31 zeigt die Draufsicht des Fahrrades. 31 zeigt die Stellung der Gabel 1 und des Sattels 3 mit Auflage 3.3 beim Geradeauslauf. L1 ist der Abstand von dem Bolzen des Lenkerarmes 1.5 bis zu der Drehachse der Gabel 1, diese Achse ist ebenso die Lenkkopflagerachse 2.3. L2 ist der Abstand von dem Bolzen 5.12 des Lenkerarmes 5.11 bis zu der Drehachse des Sattels 3 mit Auflage 3.3, diese Achse ist ebenso die Drehachse 7.5.1 des Lagers 7.5. In dieser Ausführung sind die Abstände 11 und 12 gleich lang. Somit ist der Lenkwinkel a der Gabel 1 gleich groß wie der Lenkwinkel b des Sattels 3 mit Auflage 3.3. Alternativ kann man die Abstände L1 und L2 unterschiedlich lang wählen, dann sind die Lenkwinkel a und b beim Lenken unterschiedlich groß und die Lenkung hat somit eine Übersetzung.
  • Alternativ zur Auflage 3.3 ist am Sattel 3, wie in den Varianten der 33, 35, 37 eine vordere Auflage 3.4 befestigt. Dann lenkt der Fahrradfahrer indem er seine Hüfte gegen diese Auflage 3.4 presst und seine Hüfte, und somit auch die Auflage 3.4, dreht. Alternativ ist am Sattel 3 eine vordere Auflage 3.4 und eine hintere Auflage 3.3 befestigt. Alternativ erfolgt die Übertragung der Antriebskräfte in der Variante A18 wie in der Variante A2. In diesem Fall gibt es allerdings keinen lenkenden Handgriff 6.7, sondern beide Armhebel 6.2 und 6.3 sind fest mit Handgriffen der Ausführung des Handgriffes 6.4 der Variante A2 verbunden. Außerdem besitzt das Fahrrad die in der Variante A18 beschriebene Lenkung, bei welcher der Fahrradfahrer das Fahrrad mit Hilfe des Sattels 3, der Auflage 3.3, 3.4 und des Zwischenlenkers 21 lenkt.
  • Die erfindungsgemäße Variante B1 entspricht der Variante A1. Im Gegensatz zur Variante A1 ist jedoch der Sattel 3 der Variante B1 nicht der Positionsgeber des Lenksystems. Der Sattel 3 ist fest im Fahrradrahmen 7 geklemmt und nicht drehbar. Der in der Variante A1 genannte Positionsgeber des Lenksystems ist in der Variante B1 ein Joystick der am Handgriff 6.4 des Fahrrades befestigt ist. Die in der Variante A1 genannten Sensoren des Positionsgebers (ohne Abbildung) befinden sich hier im Joystick. Sie messen den Lenkwinkel des Joysticks. Der Fahrradfahrer halt sich während des Fahrradfahrens am Handgriff 6.4 fest und kann dabei gleichzeitig mit seinem Daumen oder Finger den Joystick bewegen. Der Handgriff 6.4, ist wie in Variante A1, fest mit dem Armhebel 6.3 verbunden. Indem der Fahrradfahrer mit seinem Daumen oder einem Finger den Joystick nach rechts oder links schwenkt, lenkt er mit Hilfe des in Variante A1 beschriebenen Lenksystems, das Fahrrad.
  • Alternativ erfolgt die Übertragung der Antriebskräfte in der Variante B1 wie in der Variante A2. In diesem Fall gibt es jedoch keinen lenkenden Handgriff 6.7, sondern beide Armhebel 6.2 und 6.3 sind fest mit Handgriffen der Ausführung des Handgriffes 6.4 der Variante A2 verbunden. In diesem Fall ist der Joystick der Variante B1 an einem der beiden Handgriffen 6.4 befestigt.
  • Die erfindungsgemäße Variante B2 entspricht der Variante A1. Im Gegensatz zur Variante A1 ist jedoch der Sattel 3 der Variante B2 nicht der Positionsgeber des Lenksystems. Der Sattel 3 der Variante B2 ist fest im Fahrradrahmen 7 geklemmt und nicht drehbar. In der Variante B2 lenkt der Fahrradfahrer über sein Kinn. Dazu ist an seinem Fahrradhelm eine Halterung angebracht. Auf dieser Halterung ist ein Positionsgeber vor dem Kinn angebracht. Der Positionsgeber ist in dieser Variante ein Joystick der auf die gleiche Art und Weise funktioniert wie die Joysticklenkung in Variante B1. Der Joystick hat allerdings in dieser Variante eine Vertiefung in der das Kinn einen sicheren Halt findet. Bewegt der Fahrradfahrer den Joystick mit seinem Kinn nach rechts dann dreht der Positionsnehmer mit Hilfe der elektrischen Motoren 45, 89.2 die Gabel 1 im Uhrzeigersinn und das Fahrrad lenkt somit nach rechts. Bewegt der Fahrradfahrer den Joystick mit seinem Kinn nach links dann dreht der Positionsnehmer die Gabel 1 gegen den Uhrzeigersinn und das Fahrrad lenkt somit nach links.
  • Alternativ erfolgt die Übertragung der Antriebskräfte in der Variante B2 wie in der Variante A2. In diesem Fall gibt es jedoch keinen lenkenden Handgriff 6.7, sondern beide Armhebel 6.2 und 6.3 sind fest mit Handgriffen der Ausführung des Handgriffes 6.4 der Variante A2 verbunden.
  • Die erfindungsgemäße Variante B3 entspricht der Variante A1. Im Gegensatz zur Variante A1 ist jedoch der Sattel 3 der Variante B3 nicht der Positionsgeber des Lenksystems. Der Sattel 3 der Variante B3 ist fest im Fahrradrahmen 7 geklemmt und nicht drehbar. Der in der Variante A1 genannte Positionsgeber des Lenksystems sind in der Variante B3 zwei Taster, die beide am Handgriff 6.4 des Fahrrades befestigt sind. Der Fahrradfahrer hält sich während des Fahrradfahrens am Handgriff 6.4 fest und kann dabei gleichzeitig mit seinem Daumen oder Finger die Taster drücken. Der Handgriff 6.4, ist wie in Variante A1, fest mit dem Armhebel 6.3 verbunden. Die in der Variante A1 genannten Sensoren des Positionsgebers (ohne Abbildung) befinden sich hier in den Tastern. Sie messen den Tastendruck. Ein Taster gibt dem Steuergerät des Lenksystems das Signal nach rechts zu lenken, der andere Taster gibt ihr das Signal nach links zu lenken. Indem der Fahrradfahrer mit seinem Daumen oder einem Finger den einen oder den anderen Taster drückt, lenkt er mit Hilfe des in Variante A1 beschriebenen Lenksystems, das Fahrrad.
  • Alternativ ist der Taster für das Signal „nach rechts lenken" auf dem rechten Arm des Lenkers 1.8 und der Taster für das Signal „nach links lenken" auf dem linken Arm des Lenkers 1.8.
  • Alternativ erfolgt die Übertragung der Antriebskräfte in der Variante B3 wie in der Variante A2. In diesem Fall gibt es jedoch keinen lenkenden Handgriff 6.7, sondern beide Armhebel 6.2 und 6.3 sind fest mit Handgriffen der Ausführung des Handgriffes 6.4 der Variante A2 verbunden. In diesem Fall sind die Taster der Variante B3 an einem der beiden Handgriffen 6.4, beziehungsweise an beiden Handgriffen 6.4 befestigt.
  • Die erfindungsgemäße Variante B4 entspricht der Variante B2. Auch in der Variante B4 lenkt der Fahrradfahrer über sein Kinn und der Positionsgeber ist ein Joystick der auf die gleiche Art und Weise funktioniert wie die Joysticklenkung in Variante B2. Allerdings ist der Joystick in dieser Variante auf einem Halter befestigt der am Oberkörper des Fahrradfahrers über Riemen befestigt ist. Somit bewegt der Fahrradfahrer den Joystick indem er den Joystick nur mit seinem Kinn durch eine Kinnbewegung relativ zu seinem Kopf bewegt, oder er bewegt den Joystick indem er sein Kinn nicht relativ zum Kopf bewegt, aber den Joystick mit seinem Kinn durch eine Kopfbewegung bewegt.
  • Bewegt der Fahrradfahrer den Joystick mit seinem Kinn nach rechts, dann dreht der Positionsnehmer mit Hilfe der elektrischen Motoren 45, 89.2 die Gabel 1 im Uhrzeigersinn und das Fahrrad lenkt somit nach rechts. Bewegt der Fahrradfahrer den Joystick mit seinem Kinn nach links dann dreht der Positionsnehmer die Gabel 1 gegen den Uhrzeigersinn und das Fahrrad lenkt somit nach links.
  • Die erfindungsgemäße Variante B5 entspricht der Variante A2. Wie in der Variante A2 ist der genannte Positionsgeber des Lenksystems hier der Handgriff des Fahrrades. In dieser weiteren Variante B5 eines lenkenden Handgriffes, ist allerdings der Handgriff nicht schwenkbar, sondern um seine eigene Längsachse drehbar. Über ihn kann das Fahrrad gelenkt werden, indem der Fahrradfahrer den Handgriff um seine eigene Längsachse dreht. Der Handgriff entspricht dem Gasdrehgriff eines Motorrades. Er ist, um seine eigene Längsachse drehbar, auf dem Armhebel 6.3 gelagert. Die in der Variante A2 genannten Sensoren des Lenksystems am Positionsgeber (ohne Abbildung) sind hier zwischen dem Handgriff und dem Armhebel 6.3 angebracht. Sie messen den Lenkwinkel des Handgriffes. Indem der Fahrradfahrer den Handgriff dreht, lenkt er mit Hilfe des in Variante A1 beschriebenen Lenksystems, das Fahrrad.
  • Die erfindungsgemäße Variante B7 entspricht der Variante A1. Wie in dieser Variante lenkt der Fahrradfahrer das Fahrrad über die Drehung seiner Hüfte. Allerdings ist der in der Variante A1 genannte Positionsgeber des Lenksystems hier die Auflage 3.4 und nicht der Sattel 3. Im Gegensatz zur Variante A1 ist in der Variante B7 der Sattel 3 fest mit dem Rahmenstück 7.14 verbunden, das über eine Klemmung im Rohr 7.9 des Fahrradrahmens 7 festgeklemmt ist (32). Zur Höhenverstellung des Sattels 3 kann die Klemmung gelöst werden und dann das Rahmenstück 7.14 in das Rohr 7.9 des Fahrradrahmens 7 hinein oder heraus geschoben werden. Die Auflage 3.4 ist fest mit dem Rohr 3.13 verbunden. Das Rohr 3.13 ist fest mit dem Rohr 5.26 verbunden. Das Rohr 5.26 ist über das Lager 7.5 drehbar, um die Achse 7.5.1, auf dem Rahmenstück 7.14 gelagert. Somit ist die Auflage 3.4 um die Achse 7.5.1 drehbar im Fahrradrahmen 7 gelagert. Beim Fahrradfahren sitzt der Fahrradfahrer auf dem Sattel 3 und presst seine vorderen Hüftknochen gegen die Auflage 3.4. Zum Lenken des Fahrrades dreht der Fahrradfahrer seine Hüfte, damit dreht er die Auflage 3.4 relativ zum Fahrradrahmen 7. Die in der Variante A1 genannten Sensoren (ohne Abbildung) des Lenksystems am Positionsgeber sind hier zwischen dem Rohr 5.26 und dem Rahmenstück 7.14 angebracht. Sie messen den Winkel, mit der sich die Auflage 3.4, um die Achse 7.5.1, relativ zum Rahmenstück 7.14, dreht. Dieser Winkel ist der Soll-Lenkwinkel. Mit Hilfe des Soll-Lenkwinkels lenkt das in Variante A1 beschriebene Lenksystem das Fahrrad. Indem der Fahrradfahrer die Auflage 3.4 dreht, lenkt er somit das Fahrrad. Dreht der Fahrradfahrer mit seiner Hüfte die Auflage 3.4 gegen den Uhrzeigersinn dann lenkt die Gabel 1 nach links. Während der Drehbewegung der Hüfte des Fahrradfahrers bewegt sich der Sattel 3, relativ zum Fahrradrahmen 7, nicht, da er fest mit dem Fahrradrahmen 7 verbunden ist. Dreht der Fahrradfahrer die Auflage 3.4 im Uhrzeigersinn dann lenkt die Gabel 1 nach rechts. Die Drehrichtungen der Auflage 3.4 und die Lenkrichtungen der Gabel 1 sind gleichsinnig.
  • In der 32 durchläuft die Drehachse 7.5.1 der Auflage 3.4 die Sattelmitte 3.1. Alternativ befindet sich das Lager 7.5 und somit die Drehachse 7.5.1, entlang der Fahrradmittelachse 7.3, vor oder nach der Sattelmitte 3.1. Vorzugsweise befindet sich die Drehachse 7.5.1 der Auflage 3.4, bis zur Sattelspitze vor oder bis zum Sattelende nach der Sattelmitte 3.1. Alternativ wird die Hüfte über einen Gürtel 3.7 (gestrichelt dargestellt) an die Auflage 3.4 gespannt.
  • Alternativ zur Auflage 3.4 ist am Rohr 5.26 eine hintere Auflage 3.3 befestigt. Dann lenkt der Fahrradfahrer indem er seine Hüfte gegen diese Auflage 3.3 presst und seine Hüfte, und somit auch die Auflage 3.3, dreht. Alternativ ist am Rohr 5.26 eine vordere Auflage 3.4 und eine hintere Auflage 3.3 befestigt. Die Funktionsweisen der Auflagen 3.3 und 3.4 werden im weiteren Text noch detailliert erklärt.
  • Alternativ entspricht die erfindungsgemäße Variante B7 der Variante A18. Allerdings erfolgt die Übertragung der Lenkbewegung in dieser Alternative der Variante B7 anstatt über das „Steer-by-Wire-Lenksystem" über einen Zwischenlenker 21, wie in Variante A18. Hierbei ist der Zwischenlenker 21, über den Bolzen 5.12 mit dem Lenkerarm 5.11 verbunden (ohne Abbildung), welcher fest mit dem Rohr 5.26, und somit mit der Auflage 3.3, 3.4 verbunden ist.
  • Die erfindungsgemäße Variante B10 entspricht den Varianten A3 bis A17. Auch in dieser Variante wird die Lenkkraft über hydraulische Verdrängungselemente übertragen. Allerdings lenkt der Fahrradfahrer in dieser Variante das Fahrrad indem er mit seiner Hüfte dreht. Wie in den Varianten A1, A18, B7 und D bewegt er dazu den Sattel 3 und die Auflagen 3.3 oder 3.4. Der Sattel 3 und die Auflagen 3.3 oder 3.4 sind somit in dieser Variante Teil der Positionsgeber. Diese Positionsgeber verfügen über ein hydraulisches Verdrängungselement, das bei einer Hüftdrehung betätigt wird. Durch dieses Betätigen des Positionsgebers wird, wie in den Varianten A3 bis A17, die Lenkkraft über Hydraulikleitungen 53, 54 auf den Positionsnehmer und somit die Gabel 1 übertragen.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Variante der Varianten B10 ist der Positionsgeber der Sattel 3 und die Auflagen 3.3, 3.4. Am Sattel 3 ist, wie in der Variante der 30 ein Lenkerarm 5.11 am Rohr 5.13 des Lenkerarms 5 fest angebracht. Der Lenkerarm 5 ist fest mit dem Sattel 3 verbunden. Der Lenkerarm ist 5 drehbar im Lager 7.5 des Rohres 7.6 des Fahrradrahmens 7 gelagert. Beim Lager 7.5 befindet sich das Rohr 5.13 des Lenkerarms 5 über dem Rohr 7.6 des Fahrradrahmens 7. Anstatt wie in 30, ist jedoch der Lenkerarm 5.11 nicht mit dem Zwischenlenker 21 verbunden, sondern über den Gelenkkopf 57 mit dem Kolben 51.1 des hydraulischen Geberzylinders 51 (34). Der Geberzylinder 51 ist über ein Gelenk 59 an dessen Zylinderboden mit dem Fahrradrahmen 7 verbunden. Durch Schwenken des Sattels 3 bewegt der Lenkerarm 5.11 den Kolben 51.1 im Geberzylinder 51. Der Positionsnehmer entspricht der Variante A4. Wie in Variante A4 bewegt der Nehmerzylinder 52 das Gabelschaftrohr 1.3 (16). Der Geberzylinder 51 und der Nehmerzylinder 52 sind über die gleiche hydraulische Schaltung, mit den Komponenten 53, 54, 55, 64, 65 usw., miteinander verbunden wie in 22.
  • Die Sättel 3 und Auflagen 3.3, 3.4, der Varianten A1, A18, B10 bei denen der Fahrradfahrer über die Drehung seiner Hüfte, unter anderem über den Sattel 3 und die Auflagen 3.3, 3.4, lenkt, können folgende verschiedene Ausführungsvarianten haben und sind die Varianten D genannt.
  • 36 ist eine Ausführungsvariante des Sattels 3 der 3. 36 zeigt die Draufsicht des Sattels 3. Der Sattel 3 hat eine hintere Auflage 3.3 die das Gesäß und die Hüfte des Fahrradfahrers beim Lenken unterstützt. Die Sattelspitze 3.2 ist verlängert. Dadurch kann das Fahrrad auch noch im Stehen gelenkt werden, indem die beiden Oberschenkel des Fahrradfahrers die Sattelspitze 3.2 einklemmen.
  • Bei einer anderen Variante ist der Sattel 3 mit einer vorderen Auflage 3.4. fest verbunden (35, 33). 35 zeigt die Draufsicht auf den Sattel 3. Der Fahrradfahrer sitzt im Sattel 3 und drückt mit seinen beiden vorderen Hüftknochen rechts und links gegen diese Auflage 3.4. Alternativ ist die Auflage 3.4 durchgehend und umspannt zusätzlich den Bauch des Fahrradfahrers (33, 37). 37 zeigt die Draufsicht auf den Sattel 3. Der Fahrradfahrer sitzt im Sattel 3 und drückt mit seinem Bauch und seinen beiden vorderen Hüftknochen gegen diese Auflage 3.4. Durch die Drehbewegung seiner Hüfte dreht der Fahrradfahrer, mittels der Auflage 3.4, den Sattel 3 und lenkt somit das Fahrrad.
  • Der Träger der die Auflagen 3.4 mit dem Sattel 3 verbindet besitzt eine Sollbruchstelle 3.5 (33). Diese bricht, wenn es zu einem Sturz oder einem Unfall des Fahrradfahrers kommt und verhindern so schwere Verletzungen der Hüfte und der Wirbelsäule des Fahrradfahrers.
  • Alternativ wird die Hüfte und Bauch des Fahrradfahrers zusätzlich mit einem Gürtel 3.7 (gestrichelt dargestellt) an die Auflage 3.3 (36), oder die Auflage 3.4 (32, 33, 35, 37) gespannt. Der Gürtel 3.7 ist an die Auflage 3.3 beziehungsweise 3.4 fest angebracht und ist mit einem Klettverschluß (32, 35, 33, 37) oder einer Schnalle (ohne Abbildung) verschließbar. Der Gürtel 3.7 umspannt nur einen Teil der Hüfte, oder alternativ mit einem zusätzlichen Stück Gürtel 3.8 die ganze Hüfte (35). Vorzugsweise besteht der Gürtel 3.7 beziehungsweise 3.8 an seiner Innenfläche, welche an Hüfte des Fahrradfahrers anliegt, vollständig oder teilweise aus einem Material mit einem hohen Reibwert. Dieses Material ist vorzugsweise Gummi. Damit ergibt sich der Vorteil, dass bei der Drehbewegung der Hüfte ein guter Reibschluss, zwischen dem Gürtel 3.7 beziehungsweise 3.8 und der Hüfte des Fahrradfahrers und die Drehbewegung der Hüfte wird möglichst direkt auf die Lenkung des Fahrrades übertragen.
  • Alle beschriebenen Varianten können auch als vollgefedertes Fahrrad ausgeführt sein. Dann ist die Gabel eine Federgabel und die Hinterradaufhängung ist eine gefederte Hinterradschwinge.
  • Als Alternative für alle Varianten wird das Fahrrad über die „Brake by Wire"-Technologie gebremst. Wie sie auch in ähnlicher Weise bereits in Automobilen verwendet wird. Der Vorteil dabei ist, dass die Bowdenzüge von den Bremshebeln zu den Bremsen entfallen. Stattdessen ermitteln Sensoren an den Bremshebeln die Bremskraft des Fahrradfahrers. Die Signale von diesen Sensoren werden über Kabel oder über Funk an das Bremssteuergerät weitergeleitet.
  • Als Alternative für alle Varianten verfügt das Fahrrad zusätzlich über einen elektrischen Hilfsmotor. Solche Hilfsmotoren sind bekannt. Sie befinden sich üblicherweise in der Antriebsnabe des Hinterrades 17. Alternativ befindet sich der Motor, samt dem dazugehörigen Akku, im Sitzrohr des Fahrrades. Dann verbinden Zahnräder den Motor mit der Welle der Tretkurbeln 8. Über diese Zahnräder überträgt der Motor sein Drehmoment an die Tretkurbeln 8. Der Motor kann parallel zum manuellen Antrieb durch den Fahrradfahrer zugeschaltet werden. Mit Hilfe des Motors kann der Fahrradfahrer noch große Steigungen überwinden und beschleunigen, selbst wenn ihm nach einer langen Tour schon die Kraft in seinen Beinen ausgegangen ist. Besonders vorteilhaft ist diese Alternative für die Varianten, die bereits über einen Akku verfügen, um den elektrischen Motor 45, 89.2 des Positionsnehmers des Lenksystems mit Strom zu versorgen. Dieser Akku kann dann gleichzeitig zur Stromversorgung des elektrischen Hilfsmotors verwendet werden.
  • Die Beschreibung ist auch Bestandteil des erfinderischen Gedankens.
    • 1
    Gabel
    1.1
    Gabelrohr
    1.2
    Gabelbrücke
    1.3
    Gabelschaftrohr
    1.5
    Lenkerarm
    1.6
    Umlenkrolle
    1.7
    Vorbau
    2
    Lenkkopflager
    2.3
    Lenkkopflagerachse
    3
    Sattel
    3.1
    Sattelmitte
    3.2
    Sattelspitze
    3.3
    Auflage
    3.4
    Auflage
    3.5
    Sollbruchstelle
    3.6
    Innenvierkantprofil
    3.7
    Gürtel
    3.8
    Gürtel
    3.13
    Rohr
    4
    Antriebskette
    5
    Lenkerarm
    5.1
    Träger
    5.2
    Arm
    5.11
    Lenkerarm
    5.12
    Bolzen
    5.13
    Rohr
    5.14
    Außenvierkantprofil
    5.15
    Kugeldruckstück
    5.16
    Klemmring
    5.21
    Klemmring
    5.22
    Umlenkrolle
    5.23
    Vielkeilwelle
    5.24
    Gelenk
    5.25
    Achse
    5.26
    Rohr
    5.27
    Rohr
    6.1
    Lenker
    6.2
    Armhebel
    6.3
    Armhebel
    6.4
    Handgriff
    6.5
    Lenker
    6.6
    Lenker
    6.7
    Handgriff
    6.8
    Achse
    6.9
    Achse
    6.10
    Handgriff
    6.11
    Lenker
    6.12
    Lenker
    6.13
    Lenker
    6.14
    Längsachse
    6.15
    Lenkerarm
    7
    Fahrradrahmen
    7.1
    Rahmenstück
    7.2
    Ellbogenstütze
    7.3
    Fahrradmittelachse
    7.4
    Gelenk
    7.5
    Lager
    7.5.1
    Drehachse
    7.6
    Rohr
    7.7
    Aussparung
    7.8
    Rohr
    7.9
    Rohr
    7.10
    Rohr
    7.11
    Rohr
    7.12
    Gelenk
    7.13
    Anschlag
    7.14
    Rahmenstück
    7.15
    Getriebegehäuse
    8
    Tretkurbel
    8.1
    Achse
    8.2
    Trittbrett
    8.3
    Trittbrett
    8.4
    Achse
    8.5
    Achse
    8.6
    Achse
    8.7
    Achse
    8.8
    Hebelarm
    8.9
    Hebelarm
    8.10
    Pedal
    9
    Antriebskettenrad
    10
    Antriebsritzel
    17
    Hinterrad
    18
    Umlenkrolle
    19
    Umlenkrolle
    21
    Zwischenlenker
    22
    Vorderrad
    23
    Schalt- und Bremshebel
    24
    Bowdenzüge
    25
    Kette
    26
    Kettenritzel
    27
    Kettenritzel
    28
    Zahnstange
    29
    Zahnrad
    30
    Zahnrad
    31
    Bowdenzug
    31.1
    Bowdenzugnippel
    31.2
    Bowdenzugnippel
    32
    Bowdenzug
    32.1
    Bowdenzugnippel
    32.2
    Bowdenzugnippel
    33
    Bowdenzughalter
    34
    Bowdenzug
    35
    Hebel
    36
    Hebel
    37
    Antriebskette
    38
    Antriebsritzel
    39
    Spannrolle
    40
    Fahrradfahrer
    41
    Kettenritzel
    42
    Kettenritzel
    43
    Zahnrad
    44
    Spindel
    45
    Motor
    50
    Bohrung
    51
    Geberzylinder
    51.1
    Kolben
    52
    Nehmerzylinder
    52.1
    Kolben
    53
    Hydraulikleitung
    54
    Hydraulikleitung
    55
    Doppelrückschlagventil
    55.1
    Rückschlagventil
    55.2
    Rückschlagventil
    55.3
    Entsperrung
    55.4
    Entsperrung
    56
    Sperrventil
    57
    Gelenkkopf
    58
    Gelenk
    59
    Gelenk
    60
    Gelenk
    61
    Gelenk
    62
    Lenker
    63
    Nehmerzylinder
    63.1
    Kolben
    64
    Steuerleitung
    65
    Steuerleitung
    66
    Rückschlagventil
    66.1
    Taster
    67
    Rückschlagventil
    67.1
    Taster
    68
    Drossel
    69
    Drossel
    70
    Hydraulikleitung
    71
    Hydraulikleitung
    72
    Rückschlagventil
    72.1
    Taster
    73
    Rückschlagventil
    73.1
    Taster
    74
    Rückschlagventil
    74.1
    Taster
    75
    Rückschlagventil
    75.1
    Taster
    76
    Hydraulikleitung
    77
    Geberschwenkmotor
    77.1
    Schwenkkolben
    77.2
    Antriebswelle
    78
    Nehmerschwenkmotor
    78.1
    Schwenkkolben
    78.2
    Abtriebswelle
    79
    Bohrung
    80
    Gelenk
    81
    Geberzylinder
    81.1
    Kolben
    82
    Geberzylinder
    82.1
    Kolben
    83
    Nehmerzylinder
    83.1
    Kolben
    84
    Nehmerzylinder
    84.1
    Kolben
    85
    Lenker
    86
    Hydraulikleitung
    87
    Hydraulikleitung
    88
    Sperrventil
    89
    Elektro-Servo-Zylinder
    89.1
    Kolbenstange
    89.2
    Motor
    90
    Gelenk
    91
    Gelenk
    92
    Lenker
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • - DE 102007014714 A1 [0022, 0022]

Claims (33)

  1. Fahrrad mit Armantrieb mit Armhebeln 6.2, 6.3 und mit Beinantrieb, insbesondere Fahrrad mit einem Vorderrad 22 und einem Hinterrad 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkung wenigstens einen Positionsgeber und wenigstens einen Positionsnehmer besitzt.
  2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsgeber wenigstens ein hydraulisches Verdrängungselement und der Positionsnehmer wenigstens ein hydraulisches Verdrängungselement enthält.
  3. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beinantrieb wenigstens zwei Trittbretter 8.2, 8.3, oder wenigstens zwei Pedale 8.10 enthält.
  4. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsgeber wenigstens einen Handgriff 6.7 enthält.
  5. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsgeber einen Sattel 3 enthält.
  6. Fahrrad nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsgeber wenigstens eine Auflage 3.3, 3.4 enthält.
  7. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsgeber einen Joystick enthält.
  8. Fahrrad nach Anspruch 1 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsgeber wenigstens ein Winkel- oder wenigstens ein Wegmesssystem enthält.
  9. Fahrrad nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsnehmer wenigstens einen Antriebsmotor 45, 89.2 enthält.
  10. Fahrrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verdrängungselement ein Hydraulikzylinder 51, 52, 81, 82, 83, 84 ist.
  11. Fahrrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder 51, 52, 63 ist.
  12. Fahrrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verdrängungselement ein hydraulischer Drehflügelmotor 77, 78 oder ein Schwenkzylinder ist.
  13. Fahrrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein hydraulisches Verdrängungselement des Positionsgebers und wenigstens ein hydraulisches Verdrängungselement des Positionsnehmers über wenigstens eine Hydraulikleitung 53, 54, 86, 87 mit wenigstens einem entsperrbaren Rückschlagventil 55.1, 55.2 verbunden ist.
  14. Fahrrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Steuerleitung 64 von wenigstens einer Hydraulikleitung 53 zum entsperrbaren Rückschlagventil 55.2 verläuft und oder dass wenigstens eine Steuerleitung 65 von der Hydraulikleitung 54 zum entsperrbaren Rückschlagventil 55.1 verläuft.
  15. Fahrrad nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsgeber über wenigstens einen Näherungsschalter verfügt und dass die entsperrbaren Rückschlagventile 55.1, 55.2 elektromagnetisch entsperrbar sind.
  16. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Armhebel 6.2, 6.3 schwenkbar oder drehbar im Fahrradrahmen 7 gelagert sind.
  17. Fahrrad nach Anspruch 1 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Armhebel 6.2, 6.3 schwenkbar oder drehbar mit Trittbretter 8.2, 8.3 oder mit Hebelarmen 8.8, 8.9 verbunden sind.
  18. Fahrrad nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrrad zusätzlich über einen elektrischen Hilfsantrieb verfügt.
  19. Fahrrad nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkung einen Zwischenlenker 21 enthält.
  20. Verfahren zum Fahren eines Fahrrades mit Armantrieb mit Armhebeln 6.2, 6.3 und mit Beinantrieb, insbesondere eines Fahrrades mit einem Vorderrad 22 und einem Hinterrad 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrradfahrer mittels wenigstens einem Positionsgeber und mittels wenigstens einem Positionsnehmer das Fahrrad lenkt.
  21. Verfahren nach Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung von wenigstens einem Positionsgeber zu wenigstens einem Positionsnehmer hydraulisch erfolgt.
  22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Motor 45, 89.2 eine Lenkkraft erzeugt.
  23. Verfahren nach Anspruch 20 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Winkel- oder Wegmesssystem die Lenkbewegung des Positionsgebers misst.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrradfahrer über wenigstens eine Handbewegung lenkt.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrradfahrer über wenigstens eine Fingerbewegung und oder wenigstens eine Daumenbewegung lenkt.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrradfahrer über wenigstens eine Hüftbewegung lenkt.
  27. Verfahren nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass die Hüftbewegung den Sattel 3 bewegt.
  28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüftbewegung wenigstens eine Auflage 3.3 und oder wenigstens eine Auflage 3.4 bewegt.
  29. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrradfahrer das Fahrrad mit seinen Beinen über wenigstens zwei Trittbretter 8.2, 8.3 oder wenigstens zwei Pedale 8.10 antreibt.
  30. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem entsperrbares Rückschlagventil 55.1, 55.2 einen Ölfluss, vom hydraulischen Verdrängungselement des Positionsgebers zum hydraulischen Verdrängungselement des Positionsnehmers, vermindert und der Ölfluss durch wenigstens eine externe Kraft auf die Gabel 1, ausgelöst wird.
  31. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zum Synchronisieren der hydraulischen Verdrängungselemente des Positionsgebers und des Positionsnehmers beim Erreichen der Endlage eines Verdrängungselementes oder kurz vor Erreichen der Endlage, wenigstens ein entsperrbares Rückschlagventil 66, 67, 72, 73, 74, 75 betätigt wird.
  32. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Stomaufnahme von wenigstens einem Motor 45, 89.2 zur Funktionsprobe beziehungsweise Analyse dient.
  33. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Winkel- oder Wegmesssystem die Lenkbewegung des Positionsnehmers und oder der Gabel 1 misst.
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