DE102015016764A1

DE102015016764A1 - Fahrradgabelschaft mit variabler Steifigkeit

Info

Publication number: DE102015016764A1
Application number: DE102015016764.2A
Authority: DE
Inventors: Jonathan Blair Watt; Robert Powell
Original assignee: SRAM LLC
Current assignee: SRAM LLC
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2016-06-30
Also published as: TW201637925A; US10328993B2; US20160185414A1; CN105730594A; EP3040258A1; TWI718116B; EP3040258B1

Abstract

Ein Fahrradgabelschaft ist derart ausgebildet, dass er in einer Fahrebene des Fahrrads lagert. Eine Dicke variiert an einem Punkt an der Wand des Gabelschaftkörpers in einem unteren Bereich von diesem in Abhängigkeit des Querschnittswinkels des Punktes zu der Fahrebene, wobei die Wanddicke an einem Maximum in der Fahrebene ist. Eine Innenwand des unteren Abschnitts kann elliptisch sein, wobei eine Nebenachse an der Fahrebene ausgerichtet ist und eine Hauptachse orthogonal zur Fahrebene ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft allgemein Fahrräder und insbesondere Fahrradgabelschäfte.
Ein konventionelles Fahrrad (ein Mountainbike ist unter der Bezugsziffer 100 in 1 gezeigt) wird durch das Verändern der Ebene seines Vorderrads 102 aus einer Fahrebene P heraus gesteuert, die an der Laufrichtung des Fahrrads ausgerichtet ist. Dies wird durch die Verbindung des Vorderrads 102 mit einem vom Fahrer betatigten Lenker 104 erreicht. Das Vorderrad 102 ist drehbar zwischen einem linken und rechten Rohr 106, 108 der Gabel gelagert, die allgemein unter der Bezugsziffer 110 angegeben ist. Das linke und rechte Gabelrohr 106, 108 sind entweder auf eine feste Art und Weise oder durch eine Stoßdämpfervorrichtung mit einer Gabelkrone 112 verbunden, die aufwärts von dem Vorderrad gelagert ist.
Bezugnehmend auf 1 und 2 ist ein Gabelschaft 200 an seinem unteren Ende 202 an der Gabelkrone 112 angebracht und ist entlang einer sich nach oben und in der Regel nach hinten erstreckenden Lenkachse X angeordnet. Die Achse X befindet sich in der Fahrebene P. Der Gabelschaft 200 ist in einem koaxialen Steuerrohr 204 eingefügt, der einen Teil eines Fahrradrahmens 206 ausmacht. Es sind Lager zwischen dem Gabelschaft 200 und dem Steuerrohr 204 angebracht, um eine freie Drehung des Gabelschafts 200 relativ zu dem Steuerrohr 204 zu ermöglichen. Der Lenker 104 ist in irgendeiner Art und Weise (wie durch eine Sternmutter, nicht gezeigt) an einem oberen Ende 212 des Gabelschafts angebracht, und ermöglicht dem Fahrer eine Drehkraft auf den Gabelschaft 200, die Gabel 110 und das Vorderrad 102 auszuüben, die sich als Reaktion darauf, um die Lenkachse X als eine Einheit drehen. So kann der Fahrer je nach Wunsch das Fahrrad 100 nach rechts oder links steuern.
Viele konventionelle Gabelschäfte sind kreiszylindrisch. Ein perfekter kreiszylindrischer Gabelschaft, der eine einheitliche Wanddicke aufweist, wird eine einheitliche Steifigkeit in Längsrichtung, oder nach vorne und hinten und in Ausrichtung mit der Fahrebene P, und seitlich, oder von Seite zu Seite und vertikal zu der Fahrebene P und der Achse X, aufweisen. Aber Gabelschäfte mit einheitlicher Dicke und Steifigkeit berücksichtigen nicht die Unterschiede der Belastung an dem Gabelschaft und die Stabilität, den Komfort und die Lenkanforderungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt der Erfindung weist ein Fahrradgabelschaft einen länglichen Hohlkörper auf, der um eine Lenkachse des Fahrrads herum angeordnet ist. Die Lenkachse ist in einer vertikalen Fahrebene des Fahrrads gelagert. Ein Segment des oberen Abschnitts des Körpers ist derart ausgebildet, dass es mit einem Fahrradlenker verbunden werden kann. Ein Segment eines unteren Abschnitts des Gabelschaftkörpers ist derart ausgebildet, dass es mit einer Krone einer Vorderradgabel verbunden werden kann. Der untere und obere Abschnitt des Gabelschaftkörpers sind miteinander verbunden. Der Körper des Gabelschafts ist durch eine Wand ausgestaltet. Die Dicke der Wand variiert an jedem Punkt in dem unteren Abschnitt des Körpers in Abhängigkeit des Querschnittwinkels des Punktes relativ zu der Fahrebene, wobei die Wanddicke an einem Maximum in der Fahrebene des Fahrrads liegt.
Bei manchen Ausführungsformen der Erfindung sind die Außenflächen des oberen und unteren Abschnitts des Gabelschaftkörpers im Querschnitt kreisförmig. In manchen Ausführungsformen der Erfindung liegt die Wanddicke mit einem Minimum in einer Ebene, die die Lenkachse umfasst und orthogonal zu der Fahrebene des Fahrrads ist. In manchen Ausführungsformen der Erfindung ist zumindest ein Abschnitt der Innenfläche der Wand im Querschnitt als eine Ellipse ausgestaltet, wobei ein Durchmesser entlang der großen Hauptachse der Ellipse derart ausgestaltet ist, dass er senkrecht zur Fahrebene ist, und wobei ein Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse der Ellipse derart ausgestaltet ist, dass er in der Fahrebene liegt.
Gabelschäfte nach der Erfindung weisen eine hohe Steifigkeit und Stärke in der Vorwärts- und Rückwärtsfahrebene des Fahrrads auf. Da Aber die seitliche Biegesteifigkeit aufgrund geringerer seitlicher Belastung nicht so kritisch ist, kann die Wanddicke außerhalb der Fahrebene verringert werden. Das erlaubt einen leichtgewichtigeren Gabelschaft, der dennoch alle Belastungskriterien erfüllt.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen Gabelschaft für ein Fahrrad, wobei der Gabelschaft umfasst:
einen länglichen Hohlkörper, der um die Lenkachse herum angeordnet ist, die in einer vertikalen Fahrebene des Fahrrads gelagert ist,
wobei der Köper einen oberen und unteren Abschnitt aufweist, ein Segment des oberen Abschnitts, das derart ausgebildet ist, dass es mit einem Fahrradlenker verbunden werden kann, ein Segment des unteren Abschnitts, das derart ausgebildet ist, dass es mit einer Krone einer Vorderradgabel des Fahrrads verbunden werden kann, wobei eine Dicke der Wand an jedem Punkt in dem unteren Abschnitt des Körpers in Abhängigkeit des Querschnittwinkels des Punktes relativ zur Fahrebene variiert, wobei die Wanddicke an einem Maximum in der Fahrebene des Fahrrads ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Außenflächen des oberen und unteren Abschnitts des Körpers im Querschnitt kreisförmig.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Außendurchmesser des unteren Abschnitts des Körpers größer als ein Außendurchmesser des oberen Abschnitts des Körpers.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der untere Abschnitt des Körpers einen ersten und zweiten Bereich auf, wobei der erste Bereich an den oberen Abschnitt des Körpers angrenzt, wobei ein Außendurchmesser des ersten Bereichs des unteren Abschnitts größer als ein Außendurchmesser des oberen Abschnitts ist und kleiner als ein Außendurchmesser des zweiten Bereichs des unteren Abschnitts.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung verjüngt sich der Außendurchmesser des ersten Bereichs des unteren Abschnitts nach und nach von dem zweiten Bereich des unteren Abschnitts zu dem oberen Abschnitt des Körpers hin.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung bildet die Innenfläche des oberen Abschnitts im Querschnitt eine Ellipse, wobei ein Durchmesser entlang der großen Hauptachse der Ellipse derart ausgestaltet ist, dass er senkrecht zur Fahrebene ist, wobei ein Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse der Ellipse derart ausgestaltet ist, dass er in der Fahrebene des Fahrrads ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Innenfläche des oberen Abschnitts im Querschnitt kreisförmig.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Innen- und Außenfläche des oberen Abschnitts im Wesentlichen kreiszylindrisch und die Außenfläche des zweiten Bereichs des unteren Abschnitts ist im Wesentlichen kreiszylindrisch.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung liegt ein Verhältnis eines Innendurchmessers des oberen Abschnitts des Körpers zu einem Außendurchmesser des oberen Abschnitts des Körpers in dem Bereich von einschließlich 0,75 bis 0,95.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Außendurchmesser des unteren Abschnitts des Körpers im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des oberen Abschnitts des Körpers.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Innen- und Außenfläche des oberen Abschnitts im Wesentlichen kreiszylindrisch und die Außenfläche des unteren Abschnitts ist im Wesentlichen kreiszylindrisch.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Segment des unteren Abschnitts des Körpers einstückig mit der Krone der Vorderradgabel ausgestaltet.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Segment des unteren Abschnitts des Körpers mit der Krone der Vorderradgabel verbunden, wobei der Körper aus einem anderen Material als das der Krone der Vorderradgabel ausgebildet ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Körper aus einem Material ausgebildet, das aus einer Gruppe ausgewählt wurde, die aus Stählen, kohlefaserverstärktem Verbund, Aluminium, Titan und Magnesium besteht.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Wanddicke an einem Minimum in einer Ebene, die die Lenkachse umfasst und die orthogonal zu der Fahrebene des Fahrrads ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung verjüngt sich der Außendurchmesser des ersten Bereichs des unteren Abschnitts nach und nach vom zweiten Bereich des unteren Abschnitts des Körpers zu dem oberen Abschnitt des Körpers hin.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Innenfläche der Wand in dem unteren Abschnitt des Körpers im Querschnitt als eine Ellipse ausgestaltet, wobei ein Durchmesser entlang der großen Hauptachse der Ellipse derart ausgestaltet ist, dass er senkrecht zur Fahrebene ist, wobei ein Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse der Ellipse derart ausgestaltet ist, dass er in der Fahrebene des Fahrrads ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Innenfläche des oberen Abschnitts im Querschnitt kreisförmig, wobei ein Innendurchmesser des oberen Abschnitts im Wesentlichen gleich dem Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse des unteren Abschnitts ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der untere Abschnitt eine axiale Länge auf, wobei der Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse entlang der axialen Länge des unteren Abschnitts im Wesentlichen der Gleiche bleibt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung nimmt der Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse in Abhängigkeit der Nähe zu dem oberen Abschnitt des Körpers ab.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung liegt ein Verhältnis des Durchmessers entlang der großen Hauptachse zu dem Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse, genommen an einem unteren Ende des unteren Abschnitts, in einem Bereich von einschließlich 1,05 bis 1,3.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung liegt das Verhältnis in einem Bereich von einschließlich 1,10 bis 1,25.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung verjüngt sich der Durchmesser entlang der großen Hauptachse des unteren Abschnitts von dem zweiten Bereich des unteren Abschnitts zu dem ersten Bereich des unteren Abschnitts hin.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung verringert sich ein Verhältnis des Durchmessers entlang der großen Hauptachse zu dem Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse in Abhängigkeit der Nähe zu dem oberen Abschnitt des Körpers.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aspekte der Erfindung und ihre Vorteile können in der folgenden detaillierten Beschreibung erkannt werden, in der gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen und in denen darstellen:
1 eine perspektivische Ansicht eines repräsentativen Fahrrads;
2 eine Vorderansicht einer Fahrradgabel mit einem Gabelschaft nach einer Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Endansicht von unten, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 3-3 von 2;
4 eine Endansicht von oben, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 4-4 von 2;
5a eine Seitenansicht des Gabelschafts, gezeigt in 2;
5b eine perspektivische Ansicht des Gabelschafts, gezeigt in 2;
6 eine axiale Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 6-6 von 3;
7 eine axiale Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 7-7 von 3;
8 eine Endansicht von unten des Gabelschafts von 6;
9 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 9-9 von 6;
10 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 10-10 von 6;
11 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 11-11 von 6;
12 eine Vorderansicht der Fahrradgabel mit einem Gabelschaft nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
13 eine axiale Schnittansicht eines Gabelschafts nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 eine axiale Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 14-14 von 13;
15 eine Endansicht von unten des Gabelschafts von 13;
16 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 16-16 von 13;
17 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 17-17 von 13;
18 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 18-18 von 13;
19 eine axiale Schnittansicht eines Gabelschafts nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
20 eine axiale Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 20-20 von 19;
21 eine Endansicht von unten des Gabelschafts von 19;
22 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 22-22 von 19;
23 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 23-23 von 19;
24 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 24-24 von 19;
25 eine axiale Schnittansicht eines Gabelschafts nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
26 eine axiale Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 26-26 von 25;
27 eine Endansicht von unten des Gabelschafts von 25;
28 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 28-28 von 25;
29 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 29-29 von 25;
30 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 30-30 von 25;
31 eine axiale Schnittansicht eines Gabelschafts nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
32 eine axiale Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 32-32 von 31;
33 eine Endansicht von unten des Gabelschafts von 31;
34 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 34-34 von 31;
35 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 35-35 von 31;
36 eine Schnittansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Linie 36-36 von 31.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
2 veranschaulicht einen Gabelschaft 200, wie er als Komponente bei einer Mountainbike-Gabel verwendet wird, wenngleich die vorliegende Erfindung für jeden Fahrradtyp verwendet werden kann, einschließlich für Straßenfahrräder und Triathlon-Fahrräder. Der Gabelschaft 200 ist besonders vorteilhaft, wenn er mit einem Mountainbike genutzt wird, da die Gabelschaftsteifigkeit in der Fahrebene P relativ zu ihrer Steifigkeit orthogonal zu der Ebene P ideal verstärkt wird.
Die Ausführungsform des Gabelschafts 200, der in den 2–11 gezeigt wird, weist einen oberen Abschnitt 214 und einen unteren Abschnitt 213 auf, die wiederum einen ersten oder oberen Bereich 216 und einen zweiten oder unteren Bereich 218 aufweisen. Der obere Abschnitt 214 erstreckt sich von dem oberen Ende 212 des Gabelschafts 200 zu einem unteren Ende 220 des oberen Bereichs. Ein Segment 215 des oberen Abschnitts, angrenzend an das Ende 212, ist derart ausgebildet, dass es mit dem Lenkrad 104 verbunden werden kann. Der obere Abschnitt 214 weist eine Außenfläche 222 auf, die kreiszylindrisch über die gesamte Länge des oberen Abschnitts 214 verläuft, und eine Innenfläche 224, die auch kreiszylindrisch über die gesamte Länge des oberen Abschnitts 214 verläuft. Der obere Abschnitt 214 weist einen unveränderlichen (konstanten) Außendurchmesser O_A auf, der in einer Ausführungsform in einem Bereich von 25 mm bis 40 mm liegen kann und vorzugsweise in einem Bereich um die 28,5 mm liegen kann, und einen unveränderlichen (konstanten) Innendurchmesser I_A, der in einer Ausführungsform in einem Bereich von 20 mmm bis 36 mm sein kann und vorzugsweise in einem Bereich um die 24,6 mm sein kann. Während das Segment 215 des oberen Abschnitts 214 kreiszylindrisch ist, um auf diese Weise leichter mit einer Sternmutter (nicht gezeigt) kompatibel zu sein, könnte in einer alternativen Ausführungsform das Segment 215 des oberen Abschnitts 214 verjüngt oder im Querschnitt elliptisch sein und immer noch mit der Sternmutter kompatibel sein.
In dieser Ausführungsform weist der obere Bereich 216 des unteren Abschnitts 213 eine Außenfläche 226 auf, die kegelstumpfförmig ist. Das untere Ende 220 des oberen Abschnitts 214 fungiert als das obere Ende des oberen Bereichs 216 des unteren Abschnitts 213. Der obere Bereich 216 erstreckt sich von seinem oberen Ende 220 zu einem unteren Ende 228, das untere Ende 228 ist durch den Abschluss der geneigten Außenfläche 226 definiert. In dieser Ausführungsform ist die Außenfläche 226 im Querschnitt kreisförmig und weist einen Außendurchmesser O_B auf, der sich linear von dem Außendurchmesser O_A, an seinem oberen Ende 220, zu einem Außendurchmesser O_C an seinem unteren Ende 228 erweitert. Mit anderen Worten verjüngt sich die Außenfläche 226 des oberen Bereichs 216 nach und nach im Durchmesser von O_C zu O_A, wenn man aufwärts entlang der Achse X voranschreitet. Allgemeiner ausgedrückt kann der Außendurchmesser O_C größer als der Außendurchmesser O_A sein. In einer Ausführungsform kann der Außendurchmesser O_C in einem Bereich von 25 mm bis 50 mm liegen und vorzugsweise kann er um die 39,9 mm sein. Der obere Bereich 216 kann um die 76 mm lang sein.
In dieser Ausführungsform weist die Innenfläche 230 des oberen Bereichs 216 eine Form auf, die sich in Abhängigkeit des Abstands von dem oberen Ende 220 verändert. Das obere Ende 220, die Innenfläche 230 ist im Querschnitt kreisförmig. Wenn man in Richtung des unteren Endes 228 von dem oberen Bereich voranschreitet, wird der Querschnitt zunehmend elliptisch. 6 ist eine axiale Schnittansicht, ausgerichtet an der Nebenachse der Ellipse, die durch die Innenfläche 230 des oberen Bereichs 216 ausgestaltet ist. Der Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse I_B1 der Oberfläche 230 erweitert sich linear in Abhängigkeit des Abstands von dem unteren Ende 220, aber die Erweiterungsrate ist relativ klein. Wie in 7 gezeigt, ist der Durchmesser entlang der großen Hauptachse I_B2 der Fläche 230 gleich dem Durchmesser I_A an dem oberen Ende 220, aber er nimmt dann linear in Abhängigkeit des Abstand von dem oberen Ende 220 hinweg zu.
Die Wanddicke des Schafts 220 an der Krone 112 ist allgemein größer als die Wanddicke des oberen Abschnitts 214, da die Belastung an dem Schaft 200 an seiner Verbindung mit der Krone 112 am höchsten ist. Der untere Bereich 218 des unteren Abschnitts 213 des Gabelschafts 200 ist dadurch gekennzeichnet, dass seine Außenfläche 232 kreiszylindrisch ist. Der untere Bereich 218 erstreckt sich von dem Ende des oberen Bereichs 228, das gleich dem unteren Ende des oberen Bereichs 216 ist, nach unten zu dem unteren Ende 202 des Gabelschafts. Ein Segment 234 des unteren Bereichs 218, angrenzend an das untere Ende 202, ist in dieser Ausführungsform derart ausgestaltet, dass es einen Ring mit einem erweiterten Durchmesser (beispielsweise um die 42 mm) umfasst und dass es für die Befestigung an der Gabelkrone 112 ausgebildet ist. In einer anderen Ausführungsform, gezeigt in 12, können ein Gabelschaft 260 und eine Gabelkrone 262 eher einstückig als zusammengesetzt ausgestaltet sein und in diesen Ausführungsformen kann ein erhöhter Ring fehlen. Ein Außendurchmesser O_C der Außenfläche 232 kann in dem Bereich von 25 mm bis 50 mm liegen und vorzugsweise kann er so gewählt werden, dass er 39,9 mm beträgt. Der untere Bereich 218 kann mindestens 25 mm lang sein.
In dieser Ausführungsform weist der untere Bereich 218 eine Innenfläche 236 auf, die ihre Querschnittsform weiterhin verändert, während man zu dem Schaftende 202 voranschreitet. In dieser dargestellten Ausführungsform, während die Außenfläche 232 an die Außenfläche 222 des oberen Bereichs 216 an dem Ende 228 anschließt, verändert sich die Form der Innenfläche 236 kontinuierlich und linear von der oberen Bereichsinnenfläche 230 ohne eine erkennbare Unterbrechung oder Biegung an dem Bereichsende 228. In dieser dargestellten Ausführungsform wird der untere Bereichsinnenflächen-Durchmesser I_C1 entlang der kleinen Hauptachse sich weiterhin langsam erweitern, während das Schaftende 202 erreicht wird. Der untere Bereichsinnenflächen-Durchmesser I_C2 entlang der großen Hauptachse wird sich weiterhin linear mit einer schnelleren Rate erweitern.
In dieser und anderen Ausführungsformen kann ein Verhältnis von I_C2 zu I_C1, gemessen an dem Schaftende 202, in dem Bereich von 1,05 bis 1,3 liegen, und vorzugsweise in dem Bereich von 1,10 bis 1,25 sein. Die kombinierten Längen des oberen Bereichs 216 und des unteren Bereichs 218 können derart gewählt werden, dass sie zwischen 40 mm und 200 mm sind und in einer Ausführungsform um die 101 mm sein können. In dieser und anderen Ausführungsformen kann ein Verhältnis des oberen Abschnittsinnen-Durchmesser I_A zu dem oberen Abschnittsaußen-Durchmesser O_A derart gewählt werden, dass es in dem Bereich von 0,75 bis 0,95 liegt.
Der Gabelschaft 200 (und die anderen hier beschriebenen Ausführungsformen 300, 400, 500 und 600) können aus Aluminium, Stahl, Magnesium, Titan oder kohlefaserverstärktem Verbund hergestellt werden. Der Gabelschaft 200 kann aus einem Material hergestellt werden, das das gleiche oder ein anderes Material wie das von dem Rest der Gabel 110 ist.
In den dargestellten Ausführungsformen der 14–18 weist ein Gabelschaft, allgemein angegeben unter der Bezugsziffer 300, weiterhin einen oberen Abschnitt 302 und einen unteren Abschnitt 303 auf, wobei der untere Abschnitt wiederum einen oberen Bereich 304 und einen unteren Bereich 306 aufweist, ähnlich zu der Ausführungsform, die in den 2–11 gezeigt wird. Ein oberes Segment 308, das an ein oberes Schaftende 310 angrenzt, ist derart ausgebildet, dass es an einen Fahrradlenker 104 befestigt werden kann. Ein unteres Segment 312, das an ein unteres Schaftende 314 angrenzt und hier als ein erhöhter Kreisring oder Ring gezeigt ist, ist derart ausgebildet, dass es an einer Gabelkrone 112 befestigt werden kann.
Der obere Abschnitt 302 erstreckt sich von dem oberen Schaftende 310 zu einem unteren Ende 316 des oberen Abschnitts 302. Eine Außenfläche 318 und eine Innenfläche 320 des oberen Abschnitts 302 sind über die gesamte Länge des oberen Abschnitts 302 kreiszylindrisch, wie zuvor beschrieben. Der obere Abschnitt 302 kann einen Außendurchmesser O_A und einen Innendurchmesser I_A mit Messungen und/oder Verhältnissen zu einander aufweisen, die ähnlich zu den Ausführungsformen sind, die für die in den 2–11 dargestellt Ausführungsformen beschrieben wurden.
Der erste oder obere Bereich 304 des unteren Abschnitts 303 erstreckt sich von seinem oberen Ende 316 (welches gleich dem unteren Ende des oberen Abschnitts 302 ist) zu einem unteren Ende 322. Eine Außenfläche 324 des oberen Endes 304 ist in ihrer Form kegelstumpfförmig; ihr Außendurchmesser O_B nimmt linear von dem oberen Ende 316 zu dem unteren Ende 322 zu. Das untere Ende 322 ist durch den Abschluss der geneigten Außenfläche 324 definiert. Eine Innenfläche 326 des oberen Endes 304 verändert ihre Querschnittsform von kreisförmig zu elliptisch und die Exzentrizität der Ellipse nimmt zu, während das untere Ende 322 erreicht wird. Ein Durchmesser I_B2 entlang der großen Hauptachse der oberen Bereichsinnenfläche 326 nimmt linear zu, während das untere Ende 322 erreicht wird. Ein Durchmesser I_B1 entlang der kleinen Hauptachse der oberen Bereichsinnenfläche 326 bleibt der Gleiche wie der obere Abschnittsinnen-Durchmesser I_A.
Der zweite oder untere Bereich 306 des unteren Abschnitts 303 erstreckt sich von seinem oberen Ende 322, welches gleich dem unteren Ende des oberen Bereichs 304 ist, zu einem unteren Schaftende 314. Der untere Bereich 306 weist eine Außenfläche 330 auf, die kreiszylindrisch ist. Der untere Bereich 306 weist eine Innenfläche 328 auf, die sich weiterhin in ihrer Querschnittform verändert, während man zu dem unteren Schaftende 314 voranschreitet. In dieser dargestellten Ausführungsform verändert sich, während die Außenfläche 330 an die Außenfläche 324 des oberen Bereichs 304 an dem Ende 322 anschließt, die Form der Innenfläche 328 kontinuierlich und linear von der oberen Bereichsinnenfläche 326 ohne eine bemerkbare Unterbrechung oder Biegung an dem Ende 322. Der untere Bereichsinnenflächen-Durchmesser I_C2 entlang der großen Hauptachse nimmt linear zu, während das Schaftende 314 erreicht wird. Der untere Bereichsinnenflächen-Durchmesser I_C1 entlang der kleinen Hauptachse bleibt der Gleiche wie der obere Abschnittsinnen-Durchmesser I_A.
In der Ausführungsform, die in den 19–24 dargestellt ist, weist ein Gabelschaft, der allgemein unter der Bezugsziffer 400 angegeben ist, weiterhin einen oberen Abschnitt 402 und einen unteren Abschnitt 403 auf, wobei der untere Abschnitt wiederum einen oberen Bereich 404 und einen unteren Bereich 403 aufweist, ähnlich wie bei der Ausführungsform, die in den 2–11 gezeigt ist. Ein oberes Segment 408, das an ein oberes Schaftende 410 angrenzt, ist derart ausgebildet, dass es an den Fahrradlenker 104 befestigt werden kann. Ein unteres Segment 412, das an einem unteren Schaftende 414 angrenzt, das hier als ein erhöhter Kreisring oder Ring gezeigt ist, ist derart ausgebildet, dass es an der Gabelkrone 112 befestigt werden kann.
Der obere Abschnitt 402 erstreckt sich von dem Schaftende 410 zu einem unteren Ende 416 des oberen Abschnitts 402. Eine Außenfläche 418 und eine Innenfläche 420 des oberen Abschnitts 402 sind über die gesamte Länge des oberen Abschnitts 402 kreiszylindrisch, wie zuvor. Der obere Abschnitt 402 kann einen Außendurchmesser O_A und einen Innendurchmesser I_A mit Messungen und/oder Verhältnissen zueinander aufweisen, ähnlich zu denen, die für die Ausführungsformen in den dargestellten 2–11 beschrieben wurden.
Der erste oder obere Bereich 404 des unteren Abschnitts 403 erstreckt sich von seinem oberen Ende (welches gleich dem unteren Ende des oberen Abschnitts 402 ist) zu einem unteren Ende 422. Eine Außenfläche 424 des oberen Bereichs 404 ist in seiner Form kegelstumpfförmig; ihr Außendurchmesser O_B nimmt linear von dem Ende 416 zu dem Ende 422 zu. Eine Innenfläche 426 des oberen Bereichs 404 verändert ihre Querschnittsform von kreisförmig zu elliptisch, und die Exzentrizität der Ellipse nimmt zu, während das untere Ende 422 des oberen Bereichs 404 erreicht wird. Ein Durchmesser entlang der großen Hauptachse I_B2 der oberen Bereichsinnenfläche 426 nimmt linear zu, während das untere Ende 422 erreicht wird. Ein Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse I_B1 der oberen Bereichsinnenfläche 426 nimmt auch linear zu, während das untere Ende 422 erreicht wird, aber bei einer langsameren Rate als die Erweiterungsrate von I_B2.
Der zweite oder untere Bereich 406 des unteren Abschnitts 403 erstreckt sich von seinem oberen Ende 422 (welches gleich dem unteren Ende des oberen Bereichs 404 ist) zu dem unteren Schaftende 414. Eine Außenfläche 428 des unteren Bereichs 406 ist kreiszylindrisch und weist einen Außendurchmesser O_C auf, der von den Dimensionen ähnlich denen ist, die für die Ausführungsform in den gezeigten 2–11 gewählt wurden. Eine Innenfläche 430 des unteren Bereichs 406 ist ellipsenförmig zylindrisch; die Querschnittsellipse, aufgenommen an einem Ende 422, entspricht der Querschnittsellipse, die an dem Ende 414 aufgenommen wurde. Der Innendurchmesser entlang der großen Hauptachse I_C2 und der Innendurchmesser entlang der kleinen Hauptachse I_C1 sind an dem Ende 422 die Gleichen, wie sie es an dem Ende 414 sind.
25–30 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Gabelschafts 500 der Erfindung. Der Gabelschaft 500 weist ein oberes Ende 502 und ein unteres Ende 504 auf. Der Gabelschaft 500 ist in einen oberen Abschnitt 506 und einen untere Abschnitt 508 aufgeteilt; der Abschnitt 508 weist keinen deutlichen oberen und unteren Bereich auf. Ein oberes Segment 510, das an das obere Schaftende 502 angrenzt, ist derart ausgebildet, dass es an dem Lenker 104 befestigt werden kann. Ein unteres Segment 512, hier mit einem erhöhten Ring, ist angrenzend an das untere Schaftende 504 gelagert und ist derart ausgebildet, dass es an der Gabelkrone 112 befestigt werden kann.
Der obere Abschnitt 506 erstreckt sich von dem oberen Schaftende 502 zu einem unteren Ende 514. Sowohl eine Außenfläche 516 des Abschnitts 506 als auch eine Innenfläche 518 des Abschnitts 506 sind über die gesamte Länge des oberen Abschnitts 506 kreiszylindrisch. Die Innenfläche 518 weist einen konstanten Durchmesser I_A auf und die Außenfläche 516 weist einen konstanten Außendurchmesser O_A auf.
Der untere Abschnitt 508 erstreckt sich von seinem oberen Ende 514, welches gleich dem unteren Ende des oberen Abschnitts 506 ist, zu dem Schaftende 504. Eine Außenfläche 520 des unteren Abschnitts 508 ist kreiszylindrisch und kann einen Außendurchmesser O_C aufweisen. Der Außendurchmesser O_C kann derart gewählt werden, dass er dem Außendurchmesser O_A gleicht, und in diesem Fall wird die Außenfläche 520 mit der Außenfläche 516 des oberen Abschnitts 506 linear fortlaufend sein. Die Dimension des Außendurchmessers O_C kann derart gewählt werden, dass sie ähnlich zu denen ist, die in der ersten Ausführungsform (2–11) beschrieben wurden.
Eine Innenfläche 522 des unteren Abschnitts 508 verändert die Form, während man von ihrem oberen Ende 514 zu dem Schaftende 504 voranschreitet. An dem Ende 514 weist die Innenfläche 522 einen kreisförmigen Querschnitt auf, sodass ihr Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse I_C1 gleich ihrem Durchmesser entlang der großen Hauptachse I_C2 ist, und an dem Ende 514 sind diese die Gleichen wie der obere Abschnittsinnen-Durchmesser I_A. Während man das Schaftende 504 erreicht, wird der Durchmesser entlang der großen Hauptachse I_C2 linear zunehmen. Der Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse I_C1 wird auch linear zunehmen, aber mit einer niedrigeren Rate. Deshalb wird sich die Exzentrizität der Querschnittsellipse der Innenfläche 522 erweitern und wird an dem Ende 504 am größten sein. An dem Ende 504 kann das Verhältnis von I_C2 zu I_C1 aus dem Bereich von 1,05 und 1,3 gewählt werden, und vorzugsweise in dem Bereich von 1,10 bis 1,25 liegen, ähnlich den Verhältnissen, die für die in den 2–11 gezeigte Ausführungsform ausgedrückt wurden.
Während die oben aufgeführten Ausführungsformen eine Innenfläche eines Gabelschafts zeigen, die zwischen einem kreisförmigen Querschnitt und einem elliptischen Querschnitt wechselt, kann in einer anderen Ausführungsform die Innenfläche eines Gabelschafts über die gesamte Länge des Gabelschafts einen elliptischen Querschnitt aufweisen, wie er in den 31–36 gezeigt ist. Der Gabelschaft 600 weist einen oberen Abschnitt 614 und einen unteren Abschnitt 613 auf. Der untere Abschnitt 613 weist einen oberen Bereich 616 und einen unteren Bereich 618 auf. Der obere Abschnitt 614 erstreckt sich von einem oberen Ende 612 des Gabelschafts 600 zu einem unteren Ende 620 des oberen Abschnitts 614. Ein Segment 615 des oberen Abschnitts, angrenzend an das Ende 612, ist derart ausgebildet, dass es mit dem Lenker 104 verbunden werden kann. Der obere Abschnitt 614 weist eine Außenfläche 622, die kreiszylindrisch über die gesamte Länge des oberen Abschnitts 614 verläuft, und eine Innenfläche 624, die im Querschnitt über die gesamte Länge des oberen Abschnitts 614 elliptisch ist, auf. Der obere Abschnitt 614 weist einen gleichbleibenden Außendurchmesser O_A auf und einen gleichbleibenden Innendurchmesser entlang der kleinen Hauptachse I_A1 und einen gleichbleibenden Innendurchmesser entlang der großen Hauptachse I_A2.
Der obere Bereich 616 des unteren Abschnitts 613 weist eine Außenfläche 626 auf, die kegelstumpfförmig ist. Das untere Ende 620 des oberen Abschnitts 614 fungiert als das obere Ende des oberen Bereichs 616 des unteren Abschnitts 613. Der obere Bereich 616 erstreckt sich von seinem oberen Ende 620 zu einem unteren Ende 628; das untere Ende 628 ist durch den Abschluss der geneigten Außenfläche 626 definiert. In dieser Ausführungsform ist die Außenfläche 626 im Querschnitt kreisförmig und weist einen Außendurchmesser O_B auf, der sich linear von dem Außendurchmesser O_A an seinem oberen Ende 620 zu einem Außendurchmesser O_C an seinem unteren Ende 628 erweitert.
Die Innenfläche 630 des oberen Abschnitt 616 weist eine Form auf, die sich in Abhängigkeit des Abstandes von dem oberen Ende 620 verändert. An dem oberen Ende 620 weist die Innenfläche 630 im Querschnitt eine elliptische Form auf. Während man in Richtung des unteren Endes des oberen Bereichs 628 voranschreitet, wird der Querschnitt nach und nach elliptischer. 31 ist eine axiale Schnittansicht, ausgerichtet an dem Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse der Ellipse, die durch die Innenfläche des oberen Abschnitts 616 ausgestaltet ist. Der Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse I_B1 der Fläche 630 erweitert sich linear in Abhängigkeit des Abstands von dem oberen Ende 620, aber die Erweiterungsrate ist relativ klein. Wie in 32 gezeigt, ist der Durchmesser entlang der großen Hauptachse I_B2 der Fläche 630 gleich dem Durchmesser I_A2 an dem oberen Ende 620, aber dann erweitert er sich linear in Abhängigkeit des Abstandes von dem oberen Ende 620 hinweg.
Der untere Bereich 618 des unteren Abschnitts 613 des Gabelschafts 600 ist dadurch gekennzeichnet, dass seine Außenfläche 632 kreiszylindrisch ist. Der untere Bereich 618 erstreckt sich von dem oberen Bereichsende 628, welches gleich dem unteren Ende des oberen Bereichs 616 ist, nach unten zu dem unteren Ende 602 des Gabelschafts. Ein Segment 634 des unteren Bereichs 618, angrenzend an das untere Ende 602, ist für die Befestigung an der Gabelkrone 112 ausgebildet.
In dieser Ausführungsform weist der untere Bereich 618 einen Innenfläche 636 auf, die weiterhin ihren Querschnitt verändert, während man zu dem Schaftende 602 voranschreitet. Während die Außenfläche 632 an die Außenfläche 622 des oberen Abschnitts 616 an dem Ende 628 anschließt, verändert sich die Form der Innenfläche 636 von der oberen Bereichsinnenfläche 630 kontinuierlich und linear ohne bemerkbare Unterbrechung oder Biegung an dem Bereichsende 628. Der untere Bereichsinnenflächen-Durchmesser I_C2 entlang der kleinen Hauptachse wird sich weiterhin langsam erweitern, während das Gabelschaftende 602 erreicht wird. Der untere Bereichsinnenflächen-Durchmesser I_C2 entlang der großen Hauptachse wird sich weiterhin bei einer schnelleren Rate linear erweitern. An dem Ende 602 kann das Verhältnis von I_C2 und I_C1 aus einem Bereich von 1,05 und 1,3 gewählt werden und vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 1,10 bis 1,25 liegen, ähnlich zu den Verhältnissen für die Ausführungsform, die in den 2–11 ausgedrückt wurden.
Zusammenfassend wurden Gabelschaftausführungsformen gezeigt und beschrieben, die untere Abschnitte, oder Bereiche derselben, mit einer Wanddicke in der Fahrebene aufweisen, die größer als die Wanddicke außerhalb der Fahrebene ist und die deshalb eine größere Steifigkeit nach vorne und hinten aufweist, als sie es von Seite zu Seite tut. Die Außenfläche des unteren Bereichs des unteren Schaftabschnitts kann dennoch als kreiszylindrisch angegeben werden, als eine Hilfe für seinen Zusammenbau mit anderen Gabelelementen.
Während die dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den angehängten Zeichnungen beschrieben und dargestellt wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt, sondern nur durch den Geist und Umfang der angefügten Ansprüche.

Claims

Gabelschaft für ein Fahrrad, wobei der Gabelschaft umfasst: einen länglichen Hohlkörper, der um eine Lenkachse angeordnet ist, die in einer vertikalen Fahrebene des Fahrrads gelagert ist, wobei der Körper einen oberen und unteren Abschnitt aufweist, wobei ein Segment des oberen Abschnitts derart ausgebildet ist, dass es mit einem Fahrradlenker verbunden werden kann, wobei ein Segment des unteren Abschnitts derart ausgebildet ist, dass es mit einer Krone einer Vorderradgabel des Fahrrads verbunden werden kann, wobei der untere Abschnitt mit dem oberen Abschnitt verbunden ist, und wobei der Körper durch eine Wand ausgestaltet ist, wobei eine Dicke der Wand an jedem Punkt in dem unteren Abschnitt des Körpers in Abhängigkeit des Querschnittwinkels des Punktes relativ zur Fahrebene variiert, wobei die Wanddicke an einem Maximum in der Fahrebene des Fahrrads ist.
Gabelschaft nach Anspruch 1, wobei die Außenflächen von dem oberen und unteren Abschnitt des Körpers im Querschnitt kreisförmig sind.
Gabelschaft nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Außendurchmesser des unteren Abschnitts des Körpers größer als ein Außendurchmesser des oberen Abschnitts des Körpers ist.
Gabelschaft nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der untere Abschnitt des Körpers einen ersten und zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich an den oberen Abschnitt des Körpers angrenzt, wobei ein Außendurchmesser des ersten Bereichs des unteren Abschnitts größer als ein Außendurchmesser des oberen Abschnitts ist und kleiner als ein Außendurchmesser des zweiten Bereichs des unteren Abschnitts ist.
Gabelschaft nach Anspruch 4, wobei der Außendurchmesser des ersten Bereichs des unteren Abschnitts sich nach und nach von dem zweiten Bereich des unteren Abschnitts zu dem oberen Abschnitt des Körpers hin verjüngt.
Gabelschaft nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Innenfläche des oberen Abschnitts im Querschnitt eine Ellipse bildet, wobei ein Durchmesser entlang der großen Hauptachse der Ellipse ist derart ausgestaltet ist, dass er senkrecht zur Fahrebene ausgestaltet ist, wobei ein Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse der Ellipse derart ausgestaltet ist, dass er in der Fahrebene des Fahrrads ausgestaltet ist.
Gabelschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Innenfläche des oberen Abschnitts im Querschnitt kreisförmig ist.
Gabelschaft nach Anspruch 7, wobei die Innen- und Außenfläche des oberen Abschnitts im Wesentlichen kreiszylindrisch sind und die Außenfläche des zweiten Bereichs des unteren Abschnitts im Wesentlichen kreiszylindrisch ist, wobei insbesondere ein Verhältnis des Innendurchmessers des oberen Abschnitts des Körpers zu einem Außendurchmesser des oberen Abschnitts des Körpers in einem Bereich von einschließlich 0,75 bis 0,95 liegt.
Gabelschaft nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei ein Außendurchmesser des unteren Abschnitts des Körpers im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des oberen Abschnitts des Körpers ist.
Gabelschaft nach Anspruch 7, wobei die Innen- und Außenfläche des oberen Abschnitts im Wesentlichen kreiszylindrisch sind und die Außenfläche des unteren Abschnitts im Wesentlichen kreiszylindrisch ist.
Gabelschaft nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Segment des unteren Abschnitts des Körpers einstückig mit der Krone der Vorderradgabel ausgebildet ist oder wobei das Segment des unteren Abschnitts des Körpers mit der Krone der Vorderradgabel verbunden ist, wobei der Körper aus einem anderen Material als das der Krone der Vorderradgabel ausgestaltet ist.
Gabelschaft nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Körper aus einem ausgewählten Material aus der bestehenden Gruppe von Stählen, kohlefaserverstärktem Verbund, Aluminium, Titan und Magnesium ausgestaltet ist.
Gabelschaft nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei sich die Wanddicke an einem Minimum in einer Ebene befindet, die die Lenkachse umfasst und orthogonal zu der Fahrebene des Fahrrads verläuft.
Gabelschaft nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei die Innenfläche der Wand in dem unteren Abschnitt des Körpers im Querschnitt als eine Ellipse ausgestaltet ist, ein Durchmesser entlang der großen Hauptachse der Ellipse ist derart ausgestaltet, dass er senkrecht zu der Fahrebene liegt, ein Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse der Ellipse ist derart ausgestaltet, dass er in der Fahrebene des Fahrrads liegt.
Gabelschaft nach Anspruch 14, wobei eine Innenfläche des oberen Abschnitts im Querschnitt kreisförmig ist, wobei ein Innendurchmesser des oberen Abschnitts im Wesentlichen gleich dem Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse des unteren Abschnitts ist.
Gabelschaft nach Anspruch 14 oder 15, wobei der untere Abschnitt eine axiale Länge aufweist, wobei der Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse entlang der axialen Länge des unteren Abschnitts im Wesentlichen der Gleiche bleibt.
Gabelschaft nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse in Abhängigkeit der Nähe zu dem oberen Abschnitt des Körpers abnimmt.
Gabelschaft nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei ein Verhältnis des Durchmessers entlang der großen Hauptachse zu dem Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse an einem unteren Ende des unteren Abschnitts in einem Bereich von einschließlich 1,05 bis 1,3 verläuft, wobei insbesondere das Verhältnis in dem Bereich einschließlich von 1,10 bis 1,25 verläuft.
Gabelschaft nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei sich der Durchmesser entlang der großen Hauptachse des unteren Abschnitts von dem zweiten Bereich des unteren Abschnitts zu dem ersten Bereich des unteren Abschnitts hin verjüngt.
Gabelschaft nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei das Verhältnis des Durchmessers entlang der großen Hauptachse zu dem Durchmesser entlang der kleinen Hauptachse in Abhängigkeit der Nähe des oberen Abschnitts des Körpers abnimmt.