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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radführungseinrichtung, insbesondere eine Motorradgabel, mit mindestens einem ersten Rohr und mindestens einem zweiten Rohr, wobei das erste Rohr über eine Brücke mit einer Lenkeinrichtung in Verbindung steht und das zweite Rohr mit einem zu führenden Rad verbunden ist.
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Bei einspurigen Fahrzeugen wie Motorrädern, Motorrollern, Fahrrädern, Tretrollern, usw. haben sich im Stand der Technik sogenannte Gabeln zur Führung des Vorderrads etabliert. Tauchrohre von Standardgabeln oder Standrohre von Upside-down-Gabeln haben einen runden Querschnitt. Sie werden in entsprechende Bohrungen einer oberen und einer unteren Gabelbrücke aufgenommen. Diese Gabelbrücken sind geschlitzt ausgeführt, so dass die Tauchrohre bzw. Standrohre geklemmt werden können. Jeweils ein Standrohr und ein Tauchrohr bilden ein Federbein, wobei das Tauchrohr teleskopisch in das Standrohr eintauchen und ausfahren kann. Üblicherweise umfasst eine Radführungseinrichtung zwei Federbeine. Allerdings sind aus dem Stand der Technik auch Vorderradführungen bekannt, die nur ein einziges, einseitig am Vorderrad angeordnetes Federbein umfassen.
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Die aus dem Stand der Technik bekannte Klemmverbindung zwischen der Gabelbrücke und dem Federbein setzt eine große Aufnahmebohrung mit einem Schlitz voraus. Dies zieht sehr hohe Fertigungskosten nach sich. Darüber hinaus erhöht diese Konstruktion den Montageaufwand bei der Herstellung sowie beim Service, da die Standrohre bzw. die Tauchrohre aufwendig in die Bohrung der Brücke eingefädelt werden müssen. In besonders ungünstigen Fällen ist die Montage des gesamten Fahrzeugs im Bandtakt nicht möglich. Darüber hinaus hat das Konstruktionsprinzip mit einer Klemmung in ungünstigen Fällen den Nachteil, dass ein Verrutschen des Federbeins relativ zur Gabelbrücke möglich ist. Bei Upside-down-Gabeln erzeugt die Klemmung eine Verformung der Bohrung, in welche das Tauchrohr eindringt. Dadurch wird die Funktion erheblich beeinträchtigt. Nicht zuletzt geben die Anforderungen an Steifigkeit der Gabel den Durchmesser der Tauch- und Standrohre vor und definieren so indirekt die Reibung der Dichtungen und die Masse der ganzen Gabel.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, eine alternative Radführungseinrichtung anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Es ist eine besondere Aufgabe der Erfindung, eine Radführungseinrichtung mit reduziertem Fertigungsaufwand anzugeben, wobei gleichzeitig die mechanischen Anforderungen optimiert werden.
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Diese Aufgabe wird mit einer Radführungseinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen dar.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Radführungseinrichtung, insbesondere eine Motorradgabel, mit mindestens einem ersten Rohr und mindestens einem zweiten Rohr vor, wobei das erste Rohr über eine Brücke mit einer Lenkeinrichtung in Verbindung steht und das zweite Rohr mit einem zu führenden Rad verbunden ist. Das erste Rohr kann über eine Schraubverbindung mit der Brücke verbunden sein. Durch die direkte Verschraubung des Federbeins an der Gabelbrücke können die Aufnahmebohrung und der Schlitz, aus konventionellen Gabelbrücken bekannt, entfallen. Dies ermöglicht eine einfache und schnellere Montage des Federbeins an der Gabelbrücke.
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Darüber hinaus kann das erste Rohr in radialer Richtung oder in tangentialer Richtung mindestens eine Wandung umfassen, die mindestens einen Durchbruch aufweist, zur Aufnahme einer Verbindungsschraube, zur Verbindung des ersten Rohres des Federbeins mit der Brücke. Somit weist das Federbein ösenartige Vorsprünge auf, über die das Federbein mit der Gabel verschraubbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass die verwendeten Rohre nicht nur runde, sondern auch ovale Querschnittsformen aufweisen können.
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Die Wandungen können als vorspringender Bereich auf einer äußeren Oberfläche des ersten Rohres ausgebildet sein.
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Alternativ dazu können die Wandungen auf einer inneren Oberfläche des ersten Rohres ausgebildet sein.
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Darüber hinaus kann an dem ersten Rohr mindestens eine Versteifung vorgesehen sein, die als Rippe oder Wandung ausgebildet ist und in radialer Richtung und/oder in tangentialer Richtung hervorspringt. Diese Versteifungsrippen bieten den Vorteil, dass in Längs- und/oder Querrichtung des Federbeins die mechanischen Eigenschaften belastungsorientiert dimensionierbar sind. Die Steifigkeit kann gemäß der gewünschten Funktion der Gabel eingestellt werden. Darüber hinaus kann der Durchmesser der Federbeinrohre bei gleicher Steifigkeit oder verbesserter Steifigkeit reduziert werden. Hierdurch wird ein verbessertes Ansprechverhalten der Radführungseinrichtung erzeugt, sowie deren Gesamtgewicht reduziert. Nicht zuletzt wird der Gestaltungsfreiraum für das Design einer solchen Federgabel vergrößert.
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Die Versteifungen und die vorspringenden Bereiche können in den Umfangsrichtungen des ersten Rohres zueinander einen Winkel α einschließen, der im Bereich von 20°–160°, bevorzugt im Bereich von 45°–135°, und besonders bevorzugt 90° beträgt.
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Das erste Rohr kann als ein Standrohr oder als ein Tauchrohr eines Teleskopbeines ausgebildet sein. Dadurch eignet sich die Radführungseinrichtung zur Verwendung als Standardgabel oder als Upside-down-Gabel.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Wandung und/oder die Versteifung integral, das heißt einstückig, mit dem ersten Rohr ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist das erste Rohr als Strangpressprofil ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass keine weiteren Fügeschritte zum Verbinden der Wandungen bzw. der Versteifung mit dem Rohr notwendig sind. Die Fertigungsschritte zum Herstellen der Radführungseinrichtung können folglich auf ein Mindestmaß reduziert werden.
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Darüber hinaus kann das erste Rohr mindestens eine Kammer aufweisen, die sich in axialer Richtung des Rohres erstreckt. Solche Kammern erhöhen die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Biege- und Torsionssteifigkeit des Rohres und damit des gesamten Federbeins, bei gleichzeitiger Reduktion des Gewichts.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert werden. Die Figuren, die Beschreibung, sowie die Ansprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen dar, deren Merkmale ein Fachmann auch in anderen Kombinationen in Betracht ziehen würde, um sie an entsprechende Anwendungsfälle anzupassen.
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Es zeigen in schematischer Ansicht:
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1: Eine perspektivische Ansicht einer Radführungseinrichtung,
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2a: Eine Schnittansicht durch ein erstes Rohr gemäß einer ersten Ausführungsform,
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2b: Eine Schnittansicht durch ein erstes Rohr gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
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2c: Eine Schnittansicht durch ein erstes Rohr gemäß einer dritten Ausführungsform,
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2d: Eine Schnittansicht durch ein erstes Rohr gemäß einer vierten Ausführungsform, und
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3a–3c: Jeweils eine Seitenansicht einer Variante gemäß der ersten Ausführungsform.
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1 zeigt eine Radführungseinrichtung 10, die geeignet ist ein nicht dargestelltes Vorderrad eines einspurigen, bodengebundenen Fahrzeugs, beispielsweise eines Motorrads, eines Motorrollers, eines Fahrrads, usw. zu führen. Die Gabel 10 umfasst zwei Federbeine, wobei jedes Federbein ein erstes Rohr 11 und ein zweites Rohr 12 aufweist. In der 1 ist die Federgabel 10 als Upside-down-Gabel realisiert, wobei das erste Rohr 11 als Standrohr und das zweite Rohr 12 als Tauchrohr ausgebildet ist. Das Tauchrohr 12 ist relativ zum Standrohr 11 in axialer Richtung a verschiebbar und taucht in eine innere Ausnehmung des ersten Rohres 11 ein. Am in 1 unteren Ende des zweiten Rohres 12 ist das zweite Rohr 12 über eine nicht dargestellte Achse mit einem nicht dargestellten Rad verbunden. Die Standrohre 11 sind über eine obere Gabelbrücke 13 und eine untere Gabelbrücke 18 miteinander verbunden. Die obere Gabelbrücke weist zwei Halterungen zur Verbindung mit einem nicht dargestellten Lenker auf. Die Gabel ist über ein Steuerrohr drehbar mit einem ebenfalls nicht dargestellten Rahmen verbunden. Durch diese Konstruktion kann das Vorderrad Federbewegungen in axialer Richtung a relativ zu den Standrohren 11 durchführen.
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Obwohl die Erfindung anhand einer Upside-down-Gabel erläutert wird, soll sie nicht darauf beschränkt sein. Sie ist analog auf eine Standardgabel zu übertragen, wobei die Befestigungen zur Montage an den Gabelbrücken entsprechend auszubilden sind.
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An den Standrohren 11 sind Wandungen 15 vorgesehen, die sich in axialer Richtung a eines jeden Federbeins erstrecken und in radialer Richtung vorspringen. Die in 1 dargestellten Wandungen 15 bzw. Rippen springen in Längsrichtung des Einspurfahrzeugs hervor, sofern kein Lenkeinschlag erfolgt und die Gabel in ihrer Geradeausstellung ausgerichtet ist. Jedes Standrohr 11 umfasst dabei vier Wandungen 15, zwei untere Wandungen, die mit einer unteren Gabelbrücke 18 verbunden sind und zwei obere Wandungen 15, die mit einer oberen Gabelbrücke 13 verbunden sind. In jeder Wandung 15 sind beispielhaft zwei Bohrungen vorgesehen, durch die Schrauben 16 gesteckt sind, die jeweils mit einer Gabelbrücke 13, 18 verschraubt werden. Die Mittenachse jeder Schraube verläuft dabei im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung a des Federbeins. In 1 ist die Seite der Brücke 13 bzw. 18 mit einer Oberflächenform ausgebildet, die der äußeren Form des Standrohres 11 entspricht. Das Standrohr 11 hat eine kreisrunde Querschnittform, die in eine komplementäre, halbkreisförmige Vertiefung eingreift. Dies ist jedoch nur beispielhaft und kann in anderen, nicht dargestellten Ausführungsformen variieren. Es ist denkbar, auch elliptische oder ovale Querschnittformen des Standrohrs 11 auszubilden, die in entsprechende komplementäre Vertiefungen der Gabelbrücken 13 und 18 eingreifen. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass die Formen nicht komplementär ausgebildet sind. Die in 1 dargestellte konstruktive Ausbildung bietet den Vorteil, dass die Standrohre 11 nicht in Bohrungen der Gabelbrücken 13, 18 geklemmt werden. Durch das Vorsehen der Wandungen 15, die zum einen die Montageöffnungen aufweisen, kann auch eine unterschiedliche Steifigkeit in Längsrichtung des Einspurfahrzeugs und senkrecht dazu, das heißt in Querrichtung realisiert werden.
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2a zeigt eine Schnittansicht in radialer Richtung durch ein erstes Rohr 11 gemäß einer ersten Ausführungsform. Auf einer äußeren Oberfläche A sind in radialer Richtung fluchtend Wandungen 15 vorgesehen, die in radialer Richtung r vorspringen.
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Im Unterschied dazu zeigt 2b einen Querschnitt durch ein erstes Standrohr 11 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In einer ersten radialen Richtung r sind die Wandungen 15 fluchtend ausgebildet. Diese erste radiale Richtung entspricht einer Längsrichtung des Einspurfahrzeugs bei Nullage des Lenkers, das heißt wenn das Fahrzeug keinen Lenkeinschlag hat. Darüber hinaus sind zweite Versteifungen 17 vorgesehen, die sich in einer zweiten radialen Richtung r auf der Oberfläche A befinden. Diese springen in radialer Richtung r hervor und verlaufen in axialer Richtung a des Standrohres 11. In Umfangsrichtung u des ersten Rohres 11 schließt eine Wandung 15 mit einer Versteifung 17 einen Winkel α ein. Dieser Winkel ist in 2b beispielhaft als rechter Winkel dargestellt. Durch die Wandung 15 und durch die Versteifungen 17 weisen die Standrohre 11 in Längsrichtung und in Querrichtung unterschiedliche Steifigkeiten auf.
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In 2c ist ein Schnitt in radialer Richtung durch ein erstes Rohr 11 gemäß einer dritten Ausführungsform gezeigt. Wie daraus ersichtlich ist, weist dieses Standrohr 11 ein komplexes Profil auf, das in mehrere Kammern unterteilt ist, die in Längsrichtung a verlaufen. Die Wandungen 15 sind in dieser Ausführungsform in einer tangentialen Richtung t an einem inneren Rohr ausgebildet. Darüber hinaus sind die Versteifungen 17 ebenfalls tangential an dem Rohr ausgebildet, deren Verlauf gekrümmt ist, so dass sie mit den Wandungen 15 verbunden sind. In dem inneren Rohr ist eine Ausnehmung ausgebildet, in die das Tauchrohr 12 teleskopisch eindringen kann.
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In 2d ist eine vierte Ausführungsform dargestellt, deren Querschnitt ein ähnliches Profil zu der dritten, in 2c dargestellten Ausführungsform aufweist. In Abwandlung davon ist jedoch dieses Querschnittprofil spiegelsymmetrisch ausgebildet. Das Standrohr 11 weist eine im Wesentlichen ovale äußere Form auf, in deren Inneren eine kreisrunde Kammer zur Aufnahme des Tauchrohres 12 ausgebildet ist. In radialer Richtung springen Wandungen 15 hervor. An den äußeren, tangentialen Oberflächen des inneren Rohres springen Versteifungen 17 hervor, die gleichzeitig die äußere Form des Standrohres abbilden. Die tangential hervorspringenden Versteifungen 17 sind gekrümmt und gehen stoffschlüssig in die Wandungen 15 über. Mit anderen Worten springen die Wandungen 15 an einer inneren Oberfläche I des Standrohres 11 hervor, verlaufen in radialer Richtung und verbinden sich mit einem im Inneren des Standrohres 11 vorgesehenen inneren Rohr. Die in den 2c und 2d dargestellten Ausführungsformen weisen einen geschlossenen Querschnitt mit inneren Kammern oder Zellen auf, wobei analog Anschraubflächen zur Verbindung der Rohre 11 mit den Gabelbrücken 13, 18 vorgesehen sind, analog zu der in 1 dargestellten Variante.
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3a zeigt eine Seitenansicht des in 1 dargestellten Radführungskonzeptes 10. Wie daraus ersichtlich ist, weisen die unteren Wandungen 15 im Profil eine dreieckige Form auf. Von dem in 3a unteren Ende des Standrohres 11 nimmt die Höhe, d. h. die Erstreckung in radialer Richtung, der Wandung 15 kontinuierlich zu, bis zu dem Bereich in dem die Befestigungselemente 16 vorgesehen sind. Oberhalb der Befestigungselemente 16 nimmt die Höhe der Wandung 15 rapide ab. Die oberen Wandungen 15 sind in axialer Richtung wesentlich kürzer ausgebildet als die unteren Befestigungselemente 15.
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Die in 3b dargestellte Variante ähnelt der in 3a. Die unteren Wandungen 15 nehmen oberhalb der Befestigungspunkte 16 sehr schnell ab. Dadurch kann auf Material verzichtet werden, wodurch das Gesamtgewicht der Gabel auf einem niedrigen Niveau gehalten wird.
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Die in 3c dargestellte Variante unterscheidet sich von den Varianten in 3a und 3b dadurch, dass die Wandungen 15 nur lokal im Bereich der Befestigungselemente 16 ausgebildet sind. Dadurch kann Material eingespart werden, wodurch das Gewicht dieser Gabel besonders reduziert ist. Darüber hinaus sind bei der Ausführungsform gemäß der Variante in 3c die Steifigkeitseigenschaften in Längsrichtung der Gabel und in Querrichtung nahezu identisch.
