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Die Erfindung betrifft ein Fahrrad, umfassend einen Rahmen und eine gefederte, ein Hinterrad tragende Hinterrad-Schwinge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
DE 10 2010 026 767 A1 offenbart ein Elektrofahrrad mit einer Einstellvorrichtung, welche den Gebrauch eines sogenannten Pedelecs, auch als Pedal Electric Cycle bekannt, für verschiedene Personengruppen vom reinen Fahrrad bis hin zum ausschließlich elektrischen Fahren als Elektrofahrrad ohne Trittpedalbetätigung unter Berücksichtigung der für die jeweiligen Nutzergruppen geltenden gesetzlichen Vorschriften ermöglicht. Dabei ist ein Gebrauch als Fahrrad oder als Pedelec mit niedriger Leistung ohne einen Schlüssel für ein Bedienberechtigungssystem möglich.
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Weiterhin offenbart die
DE 103 16 012 A1 ein Fahrrad mit einem Rahmen, einer gefederten, ein Hinterrad tragende Hinterradschwinge, die in Bezug zum Rahmen eine Bewegung ausführen kann, bei der sich das Hinterrad auf einer Bahnkurve bewegt, wobei die Hinterradschwinge über wenigstens eine Lagerstelle mit dem Rahmen verbunden ist. Die Lagerstelle ist dabei durch zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete Schräglager gebildet, deren Abstand zueinander ein- und nachstellbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Fahrrad anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrrad mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Fahrrad umfasst einen Rahmen und eine gefederte, ein Hinterrad tragende Hinterrad-Schwinge, die relativ zu dem Rahmen bewegbar ist, wobei die Hinterrad-Schwinge mittels zumindest eines Lagers mit dem Rahmen verbunden ist. Erfindungsgemäß ist ein Lagerpunkt der Hinterrad-Schwinge in einer Tretkurbelaufnahme angeordnet, wobei die Tretkurbelaufnahme mittels einer in einem Schwingenquerstück der Hinterrad-Schwinge angeordneten Durchgangsöffnung gebildet ist.
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Der Lagerpunkt der Hinterrad-Schwinge in der Tretkurbelaufnahme ermöglicht einen konstanten Abstand zwischen der Tretkurbelwelle zu einer Hinterradachse, insbesondere während eines Ein- und Ausfederns der Hinterrad-Schwinge im Betrieb des Fahrrads, so dass auf eine Spanneinrichtung für ein Kraftübertragungselement zur Übertragung einer Kraft zwischen der Tretkurbelwelle und dem Hinterrad verzichtet werden kann. Damit kann als Kraftübertragungselement auch ein endlos ausgebildeter Zahnriemen eingesetzt werden, wobei ein gerades, fluchtendes Ausrichten zwischen dem Zahnriemen und Riemenscheiben zur optimalen Kraftübertragung erforderlich ist. Ein Zahnriemen zeichnet sich darüber hinaus durch eine Wartungs- und Verschmutzungsarmut aus.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Fahrradrahmens mit einer Hinterrad-Schwinge,
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2 schematisch eine perspektivische Ansicht eines oberes Lagerelements zur Lagerung eines Hinterrad-Schwingenquerstücks,
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3 schematisch eine perspektivische Ansicht des Hinterrad-Schwingenstücks,
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4 schematisch eine Draufsicht auf das Hinterrad-Schwingenquerstück,
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5 schematisch eine perspektivische Ansicht eines mit dem oberen Lagerelement korrespondierenden unteren Lagerelements,
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6 schematisch einen Ausschnitt des Fahrradrahmens mit einer Tretkurbel, einer Hinterrad-Schwinge gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und einem Teil eines Hinterrads in Draufsicht,
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7 schematisch eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des Fahrradrahmens mit einem Abschnitt der Hinterrad-Schwinge gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
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8 schematisch eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des Fahrradrahmens mit einem Abschnitt der Hinterrad-Schwinge gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt einen Rahmen 1 eines nicht näher dargestellten Fahrrads, bestehend aus einem Sitzrohr 2 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Sattels, einem Unterrohr 3 und einem Oberrohr 4, welche über ein nur abschnittsweise dargestelltes Steuerrohr 5 miteinander verbunden sind, durch das eine nicht dargestellte Lenkvorrichtung hindurchgeführt ist, deren unteres Ende ein ebenfalls nicht dargestelltes Vorderrad aufnimmt, und eine ein in 6 dargestelltes Hinterrad R tragende, gefederte Hinterrad-Schwinge 6.
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Die Hinterrad-Schwinge 6 ist aus zwei parallel zueinander angeordneten Kettenstreben 7 und zwei parallel zueinander angeordneten Sitzstreben 8 gebildet, wobei die Kettenstreben 7 und die Sitzstreben 8 in einem Winkel von jeweils ungefähr 45 Grad zueinander abgewinkelt sind.
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Die Kettenstreben 7 der Hinterrad-Schwinge 6 sind mittels einer Querstrebe 9 und eines in der 3 näher dargestellten Schwingenquerstücks 10 miteinander verbunden. Die Sitzstreben 8 sind mit einem Ende jeweils mit dem Oberrohr 4 über ein erstes Gelenk 11 mit diesem gelenkig verbunden. Über das erste Gelenk 11 ist weiterhin ein Dämpfungselement 12 gelenkig mit dem Oberrohr 4 verbunden, wobei ein erstes Ende des Dämpfungselements 12 mit dem ersten Gelenk 11 und ein zweites Ende des Dämpfungselements 12 mit einer ersten Ausformung 13 des Oberrohrs 4 verbunden ist.
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Das Dämpfungselement 12 ist beispielsweise aus einem Stoßdämpfer gebildet. Mittels des Dämpfungselements 12 ist ein komfortables, rückenschonendes Fahrradfahren möglich, da eine Dämpfungswirkung bei Unebenheiten der Fahrbahn im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten gefederten Sattelstütze verbessert ist.
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Die Hinterrad-Schwinge 6 ist im Rahmen der Anmeldung in allen Ausführungsformen in einer Tretlageraufnahme 14 gelagert, welche in der 6 näher gezeigt ist.
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In den 2 bis 5 ist dabei eine erste Ausführungsform der Erfindung gezeigt und näher beschrieben.
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Die 2 zeigt dazu ein oberes Lagerelement 15 zur Lagerung des Schwingenquerstücks 10 in einer perspektivischen Ansicht.
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Das obere Lagerelement 15 ist im Wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet, wobei an einer Außenseite das Sitzrohr 2 und das Unterrohr 3 angeordnet sind. An einer Innenseite, welche im zusammengebauten Zustand der Hinterrad-Schwinge 6 dem Schwingenquerstück 10 zugewandt ist, sind zwei erste Nuten 16 angeordnet, deren Längsausrichtung dem halbkreisförmigen Verlauf der Innenseite folgen.
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Die 3 und 4 zeigen jeweils das Schwingenquerstück 10, wobei 3 eine perspektivische Ansicht des Schwingenquerstücks 10 und 4 eine Draufsicht auf das Schwingenquerstück 10 zeigt.
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Das Schwingenquerstück 10 ist im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet, wobei an jeweils einem stirnseitigen Ende des zylinderförmigen Schwingenquerstücks 10 eine Kettenstrebe 7 radial abragt. D. h. eine jeweilige Längsausrichtung der Kettenstreben 7 ist rechtwinklig zu einer Längsausrichtung des Schwingenquerstücks 10 ausgerichtet.
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Am äußeren Umfang des Schwingenquerstücks 10 sind zwei zweite Nuten 17 angeordnet, welche äquivalent zu den ersten Nuten 16 ausgebildet sind. Bei Anordnung des oberen Lagerelements 15 auf dem Schwingenquerstück 10 sind die Nuten 16, 17 sich gegenüberliegend angeordnet, wobei zwischen dem Schwingenquerstück 10 und dem oberen Lagerelement 15 eine nicht dargestellte Zwischeneinlage in der Ausführungsform einer halbkreisförmigen Lagerschale angeordnet ist, die einen durch die Nuten 16, 17 gebildeten Hohlraum ausfüllt.
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Das Schwingenquerstück 10 ist weiterhin mit der als Durchgangsbohrung ausgebildeten Tretlageraufnahme 14 versehen, durch die eine in 6 dargestellte Tretkurbelwelle 18 hindurch führbar ist.
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Die 5 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines mit dem oberen Lagerelement 15 korrespondierenden unteren Lagerelements 19, welches an jeweils einem dem oberen Lagerelement 15 zugewandten Ende zwei Bohrlöcher 20 und einen dazwischen angeordneten Zentrierbolzen 21 umfasst. Die Zentrierbolzen 21 dienen dabei einer möglichst exakten Ausrichtung der Lagerelemente 15, 19 zueinander, wobei diese abschließend mittels entsprechender in die Bohrlöcher 20 eingeführten Befestigungsmittel kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Die Lagerelemente 15, 19 bilden gemeinsam mit ihren jeweiligen nicht dargestellten halbkreisförmigen Lagerschalen und dem Schwingenquerstück 10 ein sogenanntes Gleitlager.
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Die hier beschriebene erste Ausführungsform der Erfindung ermöglicht eine besonders stabile Lagerung des Schwingenquerstücks 10 im Bereich der Tretlageraufnahme 14. Um ein axiales Spiel des Schwingenquerstücks 10 zu vermeiden und eine Montage des Schwingenquerstücks 10 zu erleichtern, muss eine Breite zwischen den Kettenstreben 7 möglichst exakt auf eine Breite des Lagerungsbereichs des Schwingenquerstücks 10 angepasst sein. Zur Montage eines in 6 dargestellten und näher beschriebenen Zahnriemens 22 ist es erforderlich, zumindest eine der Sitzstreben 8 mit einem offenbaren Abschnitt zu versehen.
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Alternativ kann auch vollständig auf die Sitzstreben 8 verzichtet werden, so dass eine Montage und Demontage des Zahnriemens 22 auf sehr einfache Art und Weise möglich ist. Eine Anbindung des Dämpfungselements 12 erfolgt in diesem Fall mittels einer weiteren, nicht dargestellten Querstrebe zwischen den Kettenstreben 7, welche in einem Bereich zwischen Sitzrohr 2 und Hinterrad R angeordnet ist. Die Befestigung des Dämpfungselements 12 erfolgt mit einem Ende an der Querstrebe 9 und mit einem anderen Ende am Sitzrohr 2.
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Die 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Ausschnitt des Fahrradrahmens 1 mit der Hinterrad-Schwinge 6, dem Hinterrad R, der Tretkurbelwelle 18 mit einem Pedal P und dem Zahnriemen 22 in Draufsicht gezeigt ist.
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Der Zahnriemen 22 ist als ein endloser Riemen mit einer nicht näher dargestellten Zahnung ausgebildet und läuft formschlüssig auf zwei gezahnten Riemenscheiben 23, 24, wobei eine erste Riemenscheibe 23 auf einem Abschnitt der Tretkurbelwelle 18 und eine zweite Riemenscheibe 24 auf einem Abschnitt einer Hinterradachse 25 angebracht ist. Der Abschnitt der Hinterradachse 25 mit der zweiten Riemenscheibe 24 ist dabei zwischen dem Hinterrad R und einer Kettenstrebe 7 angeordnet. Der Zahnriemen 22 dient dabei insbesondere einer Kraftübertragung zwischen der Tretkurbelwelle 18 und dem Hinterrad R.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform ist zur Lagerung des Schwingenquerstücks 10 in der semitransparent dargestellten Tretlageraufnahme 14 und zur Montage der Distanzscheiben 27, der Axiallager 28 und der Kugellager 29 das Schwingenquerstück 10 geöffnet ausgeführt. D. h. das Schwingenquerstück 10 ist in Bezug auf die Längsausrichtung in zwei Hälften geteilt, zwischen denen eine erste Aussparung 26 angeordnet ist. Durch diese erste Aussparung 26 kann zusätzlich der Zahnriemen 22 in den Bereich innerhalb der Sitzstreben 8 und Kettenstreben 7 eingefädelt werden, wenn auf die Querstrebe 9 zwischen den Kettenstreben 7 verzichtet wird oder die Querstrebe 9 demontierbar, beispielsweise abschraubbar, ausgeführt ist. Auf einen offenbaren Abschnitt der Sitzstreben kann somit verzichtet werden.
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Die Hälften des Schwingenquerstücks 10 weisen zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Ein erster Abschnitt ist dabei ein einem Pedal P zugewandtes stirnseitiges Ende und ein zweiter Abschnitt ein der ersten Aussparung 26 zugewandtes Ende. Der erste Abschnitt weist dabei einen gegenüber dem zweiten Abschnitt vergrößerten Durchmesser auf.
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Für eine spielfreie Anordnung des geöffneten Schwingenquerstücks 10 in der Tretlageraufnahme 14 werden die Hälften jeweils im ersten Abschnitt mit einer Distanzscheibe 27 versehen. Für einen reibungsarmen Lauf der Hinterrad-Schwinge 6 ist im ersten Abschnitt jeweils zwischen der Distanzscheibe 27 und dem zweiten Abschnitt ein Axiallager 28 angeordnet. Die Distanzscheiben 27 und Axiallager 28 ermöglichen zudem einen Schutz gegen eindringende Feuchtigkeit und Verschmutzung.
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Im Bereich des zweiten Abschnitts ist jeweils ein Kugellager 29 angeordnet, welche bei der Montage durch die erste Aussparung 26 hindurch auf der jeweiligen Hälfte des Schwingenquerstücks 10 angeordnet werden. Der geteilte Lagerblock 30 wird aus den oberen Lagerelement 15 und dem unteren Lagerelement 19 gebildet. Das Schwingenquerstück 10 wird mit der Lagerung 29 in das entsprechen ausgeführte obere Lagerelement 15 eingesetzt und mit dem entsprechend ausgeführten untern Lagerelement 19 verschraubt. Der geteilte Lagerblock 30 ist in der vorliegenden 6 gestrichelt dargestellt.
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Die untere Lagerblockhälfte ist dabei korrespondierend mit dem unteren Lagerelement 19 mit Zentrierbolzen 21 und Bohrlöchern 20 ausgebildet, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht dargestellt sind.
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7 zeigt den Ausschnitt des Fahrradrahmens 1 gemäß 6, wobei ein mit der ersten Aussparung 26 korrespondierendes Distanzstück 31 dargestellt ist, welches bei der Montage in der ersten Aussparung 26 angeordnet wird und diese vollständig verschließt.
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Die erste Aussparung 26 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel abweichend zu der in 6 dargestellten Aussparung 26 ausgebildet und weist im Wesentlichen eine Kreuzform auf. Das Distanzstück 31 weist eine korrespondierende Kreuzform auf, mittels welcher eine zusätzliche Stabilität, insbesondere eine Erhöhung der Torsionssteifigkeit, erreicht wird. Somit kann durch Anordnung des Distanzstücks 31 ein Verziehen der Hinterrad-Schwinge 6 bei der Montage und dem Anziehen der Tretkurbelwelle 18, wobei ein axialer Druck auf das Schwingenquerstück 10 ausgeübt wird, weitestgehend vermieden werden.
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Nach Anordnung des Distanzstücks 31 wird eine zweite, hier nicht dargestellte obere Lagerblockhälfte auf der unteren Lagerblockhälfte angeordnet, wobei die obere Lagerblockhälfte korrespondierend mit der unteren Lagerblockhälfte ausgebildet ist. Die Lagerblockhälften werden abschließend gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung kraftschlüssig miteinander verbunden. An der oberen Lagerblockhälfte ist dabei korrespondierend mit dem oberen Lagerelement 15 das Sitzrohr 2 und das Unterrohr 3 angeordnet.
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Mittels des zuvor beschriebenen geteilten Lagerblocks 30 ist eine Lagerung des Schwingenquerstücks 10 und damit der Hinterrad-Schwinge 6 besonders stabil ausgebildet.
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Zur Stabilitätsverbesserung kann die Querstrebe 9 zwischen den Kettenstreben 7 lösbar mit diesen verbunden werden, z. B. in dem die Querstrebe 9 mit den Kettenstreben 7 verschraubt wird. Diese Ausführung erleichtert insbesondere die Montage und Demontage des Zahnriemens 22, welcher bei einer nicht lösbaren oder nicht offenbaren Querstrebe 9 über ein in der entsprechenden Kettenstrebe 7 angeordnetes Schloss oder über ein lösbares Ende der Kettenstrebe 7, insbesondere im Bereich des Dämpfungselements 12, auf die erste und zweite Riemenscheibe 24 aufgelegt wird.
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Die 8 zeigt einen Ausschnitt des Fahrradrahmens 1 mit einem Abschnitt der Hinterrad-Schwinge 6 in Draufsicht auf gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Gemäß der dritten Ausführungsform ist die Hinterrad-Schwinge 6 zweiteilig ausgeführt, d. h. die Hinterrad-Schwinge 6 ist im mittleren Bereich des Schwingenquerstücks 10, in Bezug auf deren Längsausrichtung, in zwei Hälften geteilt, so dass jede Hälfte der Hinterrad-Schwinge 6 eine Kettenstrebe 7, eine Sitzstrebe 8 sowie eine Hälfte des Schwingenquerstücks 10 umfasst. Dabei weist eine Hälfte des Schwingenquerstücks 10 eine axial abragende zweite Ausformung 32 auf, die an einem einer zweiten Hälfte des Schwingenquerstücks 10 zugewandten Ende in Längsausrichtung des Schwingenquerstücks 10 abragend angeordnet ist.
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Die zweite Hälfte des Schwingenquerstücks 10 weist eine mit der zweiten Ausformung 32 korrespondierende zweite Aussparung 33 auf, so dass sich beim Zusammenfügen der Hälften der Hinterrad-Schwinge 6 ein Formschluss bildet. Dies ermöglicht eine Fixierung der Schwingenquerstücke 10 zueinander, so dass die Hinterrad-Schwinge 6 mechanisch besonders stabil gelagert ist.
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Beim Zusammenfügen der Hälften der Hinterrad-Schwinge 6 wird zuvor zwischen diese ein einteiliger Lagerblock 34 in Zylinderform mit einer zur Aufnahme der Schwingenquerstücke 10 korrespondierenden Durchgangsöffnung angeordnet. An den stirnseitigen Enden des einteiligen Lagerblocks 34 ist der Durchmesser entsprechend zur Aufnahme der Kugellager 29 vergrößert. Die Kugellager 29 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Schnittdarstellung dargestellt.
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Die Schwingenquerstücke 10 der Hinterrad-Schwinge 6 werden dabei in den einteiligen Lagerblock 34 durch dessen Durchgangsöffnung hindurch eingeführt, bis die zweite Ausformung 32 des einen Schwingenquerstücks 10 in die zweite Aussparung 33 des anderen Schwingenquerstücks 10 passgenau eingreift und somit ein Formschluss gebildet ist. Das Einführen der Schwingenquerstücke 10 in den einteiligen Lagerblock 34 ist in der vorliegenden 8 mit Pfeilen gekennzeichnet.
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Die Schwingenquerstücke 10 werden wie bereits in der zweiten Ausführungsform beschrieben mit Distanzscheiben 27 und Axiallager 28 für einen leichten Lauf und einen spielfreien Sitz der Hinterrad-Schwinge 6 bestückt.
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Durch eine anschließende Montage der Tretkurbelwelle 18 innerhalb der Schwingenquerstücke 10 werden die beiden Hälften der Hinterrad-Schwinge 6 zueinander fixiert.
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Der einteilige Lagerblock 34 umfasst somit die Kugellager 29 und ist fest mit dem Rahmen 1 analog zur oberen Lagerblockhälfte gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden.
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Zur zusätzlichen Stabilisierung der Hinterrad-Schwinge 6 ist die Querstrebe 9 zwischen den beiden Kettenstreben 7 lösbar mit diesen befestigt, z. B. mittels einer Schraubverbindung.
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Die Stabilität der Hinterrad-Schwinge 6 wird neben der zuvor beschriebenen Montage durch die Anordnung und Befestigung, insbesondere Verschraubung, des Hinterrads R und der Befestigung der jeweiligen Sitzstreben 8 im Bereich des Dämpfungselements 12 sichergestellt. Zur Steigerung der Stabilität können weitere lösbare Querstreben 9 zwischen den beiden Kettenstreben 7 und den beiden Sitzstreben 8 angeordnet werden.
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Im Rahmen der Anmeldung ist die Erfindung auch für Fahrräder mit Hinter- oder Vorderradnabenmotoren oder einer demontierbaren elektrischen Antriebseinheit, beispielsweise gemäß der
DE 10 2012 018 511 A1 , anwendbar.
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Das Fahrrad kann dabei letztgenannter Ausführungsform sowohl als ein Fahrrad mit oder ohne Antriebseinheit verwendet werden.
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Wird dann als Antriebseinheit ein Motor ohne ein Getriebe verwendet, so besteht die Möglichkeit, bei einem Verzicht auf sogenannte Freiläufe zwischen der Tretkurbelwelle 18 und dem Motor zusätzlich eine Rekuperationsfunktion zu integrieren.
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Bei einem Bremsvorgang wird dabei durch Umpolen des Motors die Bewegungsenergie in elektrischen Strom umgewandelt und in einen Energiespeicher eingespeist.
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Weiterhin ist die Erfindung im Rahmen der Anmeldung auch für Fahrräder mit einem Kettenantrieb verwendbar. Zum Schutz der Kette kann diese eine teilweise oder vollständige Kettenabdeckung umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010026767 A1 [0002]
- DE 10316012 A1 [0003]
- DE 102012018511 A1 [0057]
