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A. Stand der Technik
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Ziel von gefederten Hinterradschwingen bei Zweiradrahmen ist es auf das Hinterrad wirkende Stoesse effektiv zu absorbieren. Hierbei ist es von enormer Bedeutung, ein sehr sensibles Ansprechverhalten zu erzielen.
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Die Einbindung des Federdaempferelementes (FDE, auch Federbein oder Dämpfer genannt) ist ein wesentliches Merkmal der Hinterradschwingen und kann konstruktiv durch vielfaeltige Ansaetze realisiert werden.
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Eine Vielzahl der Federdaempfereinbindung ist mit einer rahmenseitig festen Anbindung realisiert. Dabei nimmt nur das zweite Ende des Federdaempferelements die umgeleiteten Bewegungen des Hinterrades auf. Solch eine rahmenseitige feste Anbindung ist jedoch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet, wie zum Beispiel ein nicht feinfühliges Ansprechverhalten der Federungselemente.
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Aus dem Stand der Technik ist deshalb eine schwimmende Lagerung bekannt, die ein von beiden Seiten frei bewegliches FDE beinhaltet. Das FDE ist nicht einseitig rahmenfest montiert, sondern wird von beiden Seiten beaufschlagt.
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Diese schwimmende Lagerung ermoeglicht ein hoch sensibles Ansprechverhalten und ist den konventionellen rahmenseitig festen Anbindungen weit Ueberlegen.
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Das deutschen Patent
DE20217875 offenbart eine solche schwimmende Lagerung. Um die schwimmende Lagerung zu ermoeglichen, ist in
DE20217875 jedoch ein aufwendiger, mehrgelenkiger Hinterbau mit einem eigens angepassten Hauptrahmen notwendig. Die in
DE20217875 vorgeschlagene Loesung hat deshalb eine Reihe von Problemen:
Die mehrgelenkige Konstruktion, die aus
DE20217875 bekannt ist, verursacht in der Umsetzung ein hohes Gewicht des Hinterbaus, das in der Vielzahl von Lagerstellen begruendet ist. Die Lagerstellen haben zum einen ein Eigengewicht, welches in der Summe addiert wird, zum anderen sind die Lagerstellen nicht von der Festigkeit wie ein durchgehender Koerper. Um Aehnliche Festigkeitsmerkmale wie bei einem Eingelenker zu realisieren muss die gesamte Mehrgelenkerkonstruktion staerker dimensioniert werden und verursacht somit ein Zusatzgewicht. Zudem gelten Lagerstellen immer als verschleissanfaellig.
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Ziel der Erfindung ist deshalb, ein Hinterradaufhaengungssystem mit einer schwimmenden Lagerung zu entwerfen, das den heutzutage gestiegenen Anspruechen an Gewicht, Steifigkeit und Verschleissfaehigkeit Rechnung traegt.
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B. Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bietet eine Loesung auf die oben angesprochenen, konstrukionsbedingten Nachteile. Das technische Problem, das es zu loesen gilt, kann deshalb umschrieben werden als ein Hinterradaufhaengungssystem mit geringem Gewicht, hoher Steifigkeit, und geringer Verschleissfaehigkeit der Bauteile unter Beruecksichtigung eines hochsensiblen Ansprechverhaltens.
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Die Erfindung wurde dahingehend realisiert, dass ein sehr steifer und zugleich leichter Hinterbau drehend am Hauprahmen angebunden ist. Die spezielle Kombination mit der schwimmenden Einbindung des Federdaempferelements gemaess den Anspruechen stellt mit den Vorzuegen einer Eingelenkerkonstruktion ein exzellentes Ansprechverhalten da.
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Die schwimmende Lagerung des FDE ist durch eine spezielle Anlenkung gekennzeichnet. Dadurch lassen sich ein extrem sensibles und abstimmbares Ansprechverhalten bei hoechster Steifigkeit und minimalem Gewicht darstellen. Des weiteren kann durch die spezielle Anlenkung eine Abstimmung der Einfederungskennlinie am Hinterrad erfolgen.
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Je nach Gestaltung der Hebelverhältnisse bei den Hebeleien und der entsprechenden Winkel der Hebel zueinander kann die Einfederungskennlinie gestaltet werden.
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Ferner wird die Eingelenkschwinge durch die Druckhebel der oberen Umlenkung zusaetzlich seitlich gefuehrt. Dadurch ist die Hinterradschwinge noch seitensteifer und torsionfester als konventionelle Eingelenkkonstruktionen.
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Der Sachverhalt der extremen Steifheiten ist durch Geweichtsneutralitaet gekennzeichnet. Die zusaetzliche Seitenfuehrung der Schwinge erfolgt ueber die obere Anlenkungskinematik, welche Seitenkraefte der oberen Kettenstrebe aufnimmt.
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Im Gegensatz zu konventionellen FDE Einbindungen bei denen das FDE immer eine Schwenkbewegung ausgesetzt ist wird hier die Belastung des FDE minimiert und laesst eine Ueberdurchschnittliche Lebendsdauer des Elementes sichern.
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Das FDS ist durch die Konstruktion extrem tief im Rahmen platziert und traegt entscheidend zu einem tiefen Schwerpunkt des Rahmens bei. Ein positives Fahrverhalten, gerade im rennerprobten Gernzbereich resultiert.
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Durch die tiefe FDS Platzierung ist auch eine tiefe Tretlagerposition darstellbar, was weitere positive Effekte in Bezug auf das Fahrverhalten hervorruft.
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Ferner eine Hauptrahmenkostruktion ermoeglicht, bei der das FDE auf einer Ebene mit dem Hauptrahmenrohren liegt. Der Hauptrahmen erfordert keine Durchfuehrung fuer das FDE und kann entsprechend steif und gewichtsarm gestaltet werden.
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C. Liste der Abbildungen
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: zeigt ein Ausfuehrungsbeispiel der Erfindung
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D. Beschreibung
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Die Erfindung betrifft einen Fahrradrahmen, bei dem das Hinterrad gegenüber dem Rahmen gefedert gelagert ist.
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Bei Fahrten mit Fahrrädern auf unebenen Straßen und im Gelände erhöhen sich durch eine federnde Lagerung des Hinterrades zum einen Komfort und Sicherheit und noch weitergehend ermöglicht eine gut abgestimmte Hinterradfederung erst das bewältigen von schwerem Gelände im Sport und Leistungssportbereichen.
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Bei der Hinterradfederung von Fahrrädern existieren unterschiedliche Systeme, wie Eingelenker, Mehrgelenker und Systeme mit virtuellem Drehpunkt. Diese Systeme beschreiben in erster Linie die kinematische Raderhebungskurve.
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Weiter Aspekt bei der Auslegung der Hinterradaufhaengungssysteme stellt die Anlenkung des Federdämpferelements dar. Hier können die Kennlinie von linear bis progressiv ausgelegt werden. Verfeinert werden die Abstimmungen unter anderen noch durch eine schwimmende Lagerung des Federdämpferelements. Hier kann gezielt ein sehr feinfühliges Ansprechverhalten kreiert werden. Ein weiterer Vorteil der schwimmenden Lagerung stellt eine Unterdrückung der Pedalkräfte beim Fahren dar. Somit federt das Bike nicht bei jedem Pedaltritt nach den gesetzten von Kraft und Gegenkraft ein. Eine positivere Energiebilanz im Fahrbetrieb stellt sich ein.
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Aus einer Kombination von den vorausgehenden Konstruktionsprinzipien lässt sich für jeden Anwendungsfall der Fahräder ein Optimum an Sicherheit, Fahrverhalten, Gewicht und Energieeffizienz darstellen.
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Inhalt der Erfindung ist ein Eingelenkerhinterbau mit schwimmender Lagerung des Federdämpferelements. Die Eingelenkerkonstruktion kombiniert eine schwimmende Lagerung des Federdämpferelements. Vorteile hierbei sind extreme Steifigkeit des Hinterbaus, deutlich verstärkt durch die Seitenführungskräfte der Druckhebel. Kombiniert mit einen vorzeigbaren Gewichtsvorteil gegenüber anderen Konstruktionsprinzien und einem sehr feinen Ansprechverhalten durch die schwimmende Lagerung des Federdämpferelements. Die Anlenkung des Federbeins unterdrückt hierbei noch die Einflüsse welche durch die Trittbewegung des Fahrers auftreten und realisiert eine optimale Energiebilanz und letztlich ein schnelles Vorankommen von Fahrrad und Fahrer.
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Gerade im Sportbereich (Downhill) stellt eine Kombination der aus dieser Erfindung hervorgehende Eigenschaften ein Optimum für den Wettbewerb dar.
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Die Hinterradschwinge wird aus den Bauteilen untere Kettenstrebe (3), obere Kettenstrebe (5), Schwingenlagerblock (2) und dem Ausfallende (4) gebildet.
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Die Hinterradschwinge als komplette Baueinheit ist drehend im Hauptrahmen, genauer im Unterrohr (11) gelagert.
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Am Schwingenlagerblock (2) der Hinterradschwinge sind an der Lagerstelle (18) die Druckhebel (7) angebunden. Die Druckhebel (7) sind durch die Lagerstellen (17) mit dem Winkelhebel (1) verbunden. Der Druckhebel (7) und der Winkelhebel (1) sowie die Zugehörigen Lagerstellen (18, 17, 16) sind konstruktiv sehr steif gegen Querkräfte ausgelegt. Dadurch wird die Hinterradschwinge zusätzlich zur Lagerstelle (8) über die Druckhebel (7) in der Lagerstelle (18) seitlich geführt und generiert einen extrem steifen Hinterbau.
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Einer der Gewichtsvorteile resultiert durch der kraftbezogende Kombination des Druckhebels (7) und des Winkelhebels (1), sowie der Lagerstellen (16, 17, 18) in Bezug auf auftretende Quer und Längskräfte. Die Hebel dienen somit nicht nur zur Anlenkung des Federdäferelements, sondern auch zur seitlichen Führung der gesamten Hinterradschwinge.
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Der Winkelhebel (1) ist an drei Punkten drehend gelagert. An der Lagerstelle (17) mit den Druckhebel (7), an der Lagerstelle (16) mit dem Hauptrahmen, genauer dem Tretlagerrohr (9) und an der Lagerstelle (14) mit der oberen Aufnahme des Federdämpferelements (6).
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Die untere Aufnahme (13) des Federdämpferelements (6) ist in den beide Bauteilen der Hinterradschwinge, Schwingenlagerblock (2) und untere Kettenstrebe (3) realisiert.
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Durch diese Einbindung des Federdämpferelements (6) zwischen Hauptrahmen und Hinterbau ist eine schwimmende Lagerung realisiert, welche drei Hauptvorteile aufweist. Ein sehr feinfühliges und schnelles Ansprechverhalten überlagert von einem unterdrücken der Antriebseinflüsse in Kombination mit einem sehr seitensteifen Hinterbau.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung einer der Zeichnung zu entnehmenden Ausführungsbeispiel.
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Es zeigen: Darstellung 1: schematische Seitenansicht im ausgefederten Zustand
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Der gesamte Fahrradrahmen ist in drei Hauptgruppen unterteilt.
- – Hauptrahmen
- – Hinterradschwinge
- – Verbindungseinheit der oben genannten Baugruppen mittels Federdaempferelement (6) und zugehoerigen Druckhebel (7) und Winkelhebel (1)
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Der Hauptrahmen besteht aus dem Steuerrohr (12), dem Oberrohr (15) welches als Verbindungselement zwischen Steuerrohr (12), Sattelrohr (10) und Tretlagerrohr (9) dient. Ein Unterrohr (11) welches als Verbindungselement zwischen Steuerrohr (12), dem Tretlager (19) und dem Tretlagerrohr (9) dient. Im Unterrohr (11) ist das Schwingenlager (8) integriert. Das Sattelrohr (10) dient zur Aufnahme der Sattelstuetze und ist vorzugsweise durch einen Winkel kleiner 70 Grad charakerisiert. Ferner verbindet das Sattelrohr (10) das Oberrohr (15) und das Tretlagerrohr (9). Die Verbindung ist wie im Ausfuehrungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Sattelrohrs (10), dem Oberrohr (15) und dem Tretlagerrohr (9) ein Dreieck entsteht. Das Tretlagerrohr (9) verbindet Tretlager (9) mit dem Unterrohr (11), dem Oberrohr (15) und dem Sattelrohr (10). Auf dem Tretlagerrohr (9) befindet sich die mittlere Lagerung (16) des Winkelhebel (1).
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Die Hinterradschwinge beinhaltet den Schwingenlagerblock (2) mit Schwingenlager (8), die untere Kettenstrebe (3), welche Schwingenlagerblock (2) mit den Ausfallenden (4) verbindet. Die obere Kettenstrebe (5), welche Schwingenlagerblock (2) und Ausfallende (4) verbindet. Die Ausfallenden (4) welche obere Kettenstrebe (5) und untere Kettenstrebe (3) verbinden. Ferner dienen die Ausfallenden zur Aufnahme der Hinterradnabe, der Schaltung und der Bremse. Ebenso ist eine Bremsmomentabstuetzung an den Ausfallenden zu zu integrieren. Die untere Aufnahme (13) des Federdaempferelements (6) ist im Schwingenlagerblock (2), oder der unteren Kettenstebe (3) vorgesehen. Die obere Anbindung der Druckhebel (7) erfolgt entweder im Schwingenlagerblock (2), oder der oberen Kettenstrebe (5).
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Die Verbindungseinheit der beiden oben genannten Baugruppen erfolgt ueber das Federdaempferelement (6) welches an der unteren Aufnahme (13) am Hinterbau gelagert ist. Die obere Aufnahme des Federdaempferelements (14) erfolgt ueber den Winkelhebel (1). Dieser ist im Hauptrahmen am Tretlagerrohr (9) in der Lagerstelle (16) aufgenommen. Die Lagerstelle (17) des Winkelhebel (1) ist mit dem Druckhebel (7) drehend verbunden. Die zweite drehende Lagerstelle (18) des Druckhebels (7) ist mit Hinterbau, genauer dem Schwingenlagerblock (2), oder der oberen Kettenstrebe (5) verbunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20217875 [0006, 0006, 0006, 0006]
