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Die Erfindung betrifft eine Federgabel nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die Federeigenschaften einer Federgabel eines Zweirads wirken sich nicht in jeder Fahrsituation positiv aus. So taucht etwa die Federgabel beim Bremsen stark ein. Dies ist nicht gewollt, da sich dadurch die Fahrwerksgeometrie und die Schwerpunktlage verändern. Bei Fahrrädern ist ein Eintauchen der Federgabel zudem bei langsam gefahrenen Bergaufpassagen unerwünscht.
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Die Federgabeln von Fahrrädern weisen häufig einen Schalter auf, mit dem sich die Federgabel sperren lässt. Der Schalter wird situationsabhängig vom Fahrer bedient. So ist es möglich, die Federgabel bei Bergaufpassagen zu sperren. Die Federgabel bleibt so lange gesperrt, bis die Sperrung durch erneute Betätigung des Schalters vom Fahrer aufgehoben wird. Eine dynamische Sperrung in Abhängigkeit der jeweiligen Fahrsituation ist nicht möglich. Insbesondere ist es nicht möglich, die Federgabel beim Bremsen zu sperren.
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WO 2021046240 A1 offenbart ein Fahrrad mit einer Gabel, deren Dämpfungseigenschaften mittels eines Steuergeräts verstellbar sind. Unter anderem beim Bremsen wird das Fahrrad durch die Verstellung der Dämpfereigenschaften stabilisiert.
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Um die Feder- und/oder Dämpfungseigenschaften einer Federgabel mittels eines Steuergeräts zu modifizieren, sind Signalleitungen zwischen dem Steuergerät und Aktoren innerhalb der Gabel erforderlich. Da die Federgabel lenkbar ist und damit verschwenkbar in dem Rahmen gelagert sein muss, sind die Signalleitungen permanent mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Dies kann zu Kabelbrüchen führen. Zudem müssen die Federgabel und das Steuergerät separat montiert und aufwändig verkabelt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile zu umgehen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Federgabel nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.
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Die erfindungsgemäße Federgabel ist zur Verwendung als Gabel eines Zweirads ausgebildet. Ein Zweirad ist ein Fahrzeug mit genau zwei Rädern. Insbesondere kann es sich um ein Motorrad oder ein Fahrrad handeln. Ein Fahrrad zeichnet sich durch einen muskelbetriebenen Pedalantrieb aus. Der Pedalantrieb treibt das Fahrrad allein oder - im Falle eines E-Bikes oder Pedelecs - in Kombination mit einem Hilfsmotor an.
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Eine Federgabel ist eine Vorrichtung zur Aufnahme eines der zwei Räder des Zweirads. Bei dem Rad kann es sich insbesondere um das Vorderrad, das heißt, um das in Fahrtrichtung weiter vorne angeordnete der beiden Räder handeln. Die Federgabel verbindet das Rad lenkbar mit einem Rahmen des Zweirads.
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Die Federgabel weist einen Schaft, eine Gabelbrücke und ein oder mehrere Gabelbeine auf. Der Schaft ist um eine Lenkachse verschwenkbar in dem Rahmen gelagert. Über die Gabelbrücke ist der Schaft mit den Gabelbeinen verbunden. Im Einzelnen sind sowohl der Schaft als auch die Gabelbeine mit der Gabelbrücke gefügt. Die Gabelbeine dienen der Aufnahme des oben genannten Rads. Bevorzugt bilden sie jeweils ein Aufnahmemittel für eine Nabe des Rads aus. In dem jeweiligen Aufnahmemittel lässt sich die Nabe durch eine geeignete Fügeverbindung, etwa durch Klemmmittel oder Schrauben, fixieren.
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Eine Federgabel zeichnet sich gegenüber einer starren Gabel dadurch aus, dass die Gabelbeine federbar ausgeführt sind. Bevorzugt weisen die Gabelbeine entsprechend jeweils mindestens eine Feder, das heißt ein Element mit Federungseigenschaften, und einen Dämpfer, das heißt ein Element mit Dämpfungseigenschaften, auf.
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Die erfindungsgemäße Federgabel weist mindestens einen Aktor auf. Dieser dient der Verstellung der Zug- und/oder Druckstufe der Federgabel. Mit Druckstufe werden die Feder- und/oder Dämpfungseigenschaften, beispielsweise eine Dämpfungskonstante und/oder Federkonstante, der Federgabel der Federgabel beim Einfedern bezeichnet. Entsprechend werden mit Zugstufe die Feder- und/oder Dämpfungseigenschaften, beispielsweise eine Dämpfungskonstante und/oder Federkonstante, der Federgabel beim Ausfedern bezeichnet.
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Der mindestens eine Aktor ist dazu bevorzugt als Stellglied mindestens eines Feder- und/oder Dämpfungselements der Federgabel ausgebildet. Mittels des Aktors lassen sich dann die Feder- und/oder Dämpfungseigenschaften der Federgabel beim Aus- und/oder Einfedern verstellen.
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Zum Ansteuern des Aktors ist ein Steuergerät vorgesehen. Ein Steuergerät bezeichnet eine Vorrichtung zum Steuern und/oder Regeln mindestens eines Stellglieds. Bei dem mindestens einen Stellglied handelt es sich vorliegend um den eingangs genannten mindestens einen Aktor. Somit lässt sich mittels des Steuergeräts über Ansteuerung des mindestens einen Aktors die Zug- und/oder Druckstufe der Federgabel verstellen.
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Die Federgabel weist mindestens einen Hohlraum, das heißt einen von einem Festkörper mindestens teilweise umschlossenen Raum auf. Der Raum kann vollständig geschlossen sein oder mindestens eine Öffnung aufweisen.
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Erfindungsgemäß ist das Steuergerät mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig innerhalb des Hohlraums angeordnet. Dies bedeutet, dass das Steuergerät teilweise oder vollständig von dem genannten Festkörper umschlossen wird.
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Die erfindungsgemäße Anordnung des Steuergeräts ist zum einen vorteilhaft, da sich das Steuergerät in unmittelbarer Nähe des angesteuerten Aktors befindet. Signalleitungen, die den Aktor mit dem Steuergerät verbinden, sind entsprechend kurz. Zudem lassen sich mechanische Beanspruchungen der Signalleitungen vermeiden. Durch die Anordnung in dem Hohlraum ist das Steuergerät gekapselt und vor schädlichen Umgebungseinflüssen etwa durch Spritzwasser oder Staub geschützt. Da das Steuergerät in der Federgabel enthalten ist, lässt sich die Federgabel darüber hinaus wie eine herkömmliche Federgabel montieren.
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Bevorzugt ist das Steuergerät mit ein oder mehreren Voreinstellungen für die Zug- und/oder Druckstufe weitergebildet. Die Voreinstellung für die Zug- und/oder Druckstufe sind in geeigneten Datensätzen, etwa in Form eines Kennfelds, abgespeichert.
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Weiterbildungsgemäß ist das Steuergerät ausgebildet, gegebenenfalls in Abhängigkeit eines oder mehrerer Eingangsparameter, eine Voreinstellung auszuwählen. Die Zug- und/oder Druckstufe wird dann gemäß der ausgewählten Voreinstellung eingestellt.
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Als Eingangsparameter, in Abhängigkeit dessen die Voreinstellung ausgewählt wird, dient in einer bevorzugten Weiterbildung mindestens ein Ausgangswert mindestens eines Bedienelements und/oder mindestens eines Sensors. Weiterbildungsgemäß wird also die Voreinstellung in Abhängigkeit des genannten Ausgangswerts ausgewählt.
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Als Bedienelement ist ein durch einen Fahrer des Zweirads betätigbares Mittel zu verstehen. In Abhängigkeit der Betätigung durch den Fahrer wird der Ausgangswert generiert.
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Bei dem Sensor handelt es sich vorzugsweise um einen Geschwindigkeitssensor, der eine Fahrgeschwindigkeit des Zweirads misst, um einen Beschleunigungssensor, der auf das Zweirad einwirkende Erschütterungen aufgrund von Bodenunebenheiten misst und/oder um einen Drucksensor, der einen Hydraulikdruck in der Federgabel misst.
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Das Steuergerät ist bevorzugt als Anti-Dive-System weitergebildet. Ein Anti-Dive-System verhärtet die Federgabel bei einem Bremsvorgang, um zu verhindern, dass die Federgabel infolge der beim Bremsen auftretenden Kräfte einfedert. Entsprechend ist das Steuergerät weitergebildet, einen Bremsvorgang des Zweirads zu erkennen. Wenn das Steuergerät einen Bremsvorgang erkannt hat, verhärtet es die Druckstufe der Federgabel durch Ansteuerung des eingangs genannten Aktors derart, dass sich die Dämpfungs- und/oder Federkonstante der Druckstufe erhöht.
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In einer bevorzugten Weiterbildung bildet die Gabelbrücke der Federgabel den Hohlraum, in dem das Steuergerät mindestens teilweise angeordnet ist. Eine solche Weiterbildung ist im Hinblick auf die räumliche Nähe des Steuergeräts zu dem Aktor zur Verstellung der Zug- und/oder Druckstufe von Vorteil.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:
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Die in 1 dargestellte Federgabel 101 weist einen Schaft 103, eine Gabelbrücke 105 und zwei Gabelbeine, bestehend jeweils aus einem Standrohr 107 und einem Tauchrohr 109, auf. Die Gabelbrücke 105 verläuft zwischen den beiden Gabelbeinen und verbindet die Standrohre 107 miteinander. Die Standrohre 107 sind dabei unterhalb der Gabelbrücke 105 angeordnet. Oberhalb der Gabelbrücke 105 ist der Schaft 103 angeordnet. Dieser ist ebenso wie die Standrohre 107 mit der Gabelbrücke 105 gefügt.
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Ein Teil des Standrohrs 107 befindet sich jeweils in einem kreiszylindrischen Hohlraum des jeweiligen Tauchrohrs 109. Beim Einfedern tauchen die Standrohre 107 jeweils in diesen Hohlraum ein. Dabei kommt es zu einer axialen Verschiebung der Standrohre 107 gegenüber dem jeweiligen Tauchrohr 109.
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Die Gabelbrücke bildet einen Hohlraum aus. In diesem ist ein Steuergerät 115 angeordnet. Das Steuergerät 115 ist mit einem in 1 nicht dargestellten, ebenso an der Federgabel 101 angebrachten Sensor verbunden. Der Sensor misst etwa einen Hydraulikdruck, der mit zunehmendem Einfedern der Standrohre, d.h. zunehmender axialer Verschiebung Standrohre 107 gegenüber dem jeweiligen Tauchrohr 109 ausgehend von einer Ruheposition zunimmt.
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In Abhängigkeit von einem Signal des Sensors verhärtet das Steuergerät 115 die Federung. Dadurch lässt sich verhindern, dass die Standrohre 107 zu weit in die Tauchrohre 109 eintauchen. Insbesondere lässt sich mittels des Steuergeräts 115 eine Anti-Dive-Funktionalität realisieren. Dabei verhärtet sich die Federung beim Bremsen.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Federgabel
- 103
- Schaft
- 105
- Gabelbrücke
- 107
- Standrohr
- 109
- Tauchrohr
- 115
- Steuergerät
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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