DE19955645A1

DE19955645A1 - Front wheel fork system for esp. bicycles has front wheel with elastic-kinematic suspension

Info

Publication number: DE19955645A1
Application number: DE1999155645
Authority: DE
Inventors: Christan Auer; Stefan Reich
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-05-23

Abstract

The fork system consists of telescopic suspension forks (3) with a first joint (4) supporting the frame on the fork, and a second joint (5) supporting a rocker arm (6) on the fork. At least one of the joints is flexible, and the flexibility is higher in longitudinal direction of the bicycle than in any other direction, or is effective in that direction only. The elastic joint may be esp. the pivot bearing of the rocker arm on the frame (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorderradführung für ein Zweirad, insbesondere Fahrrad, bei der eine Teleskopgabel durch einen Längslenker gelenkig am Rahmen abge stützt ist, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a front wheel guide for a two-wheeler, in particular a bicycle, in which a telescopic fork articulated by a trailing arm on the frame is based, according to the preamble of the main claim.

Die DE 44 22 201 A1 beschreibt ein solches Fahrrad, mit einer Vorrichtung zur ge federten Führung eines Vorderrades am Rahmen. Diese Vorrichtung besteht aus einer in ihrer Länge federnd veränderbaren Teleskopgabel, an welcher das Vorder rad drehbar gelagert ist, mit einem ersten Gelenk, in welchem der Rahmen an der Teleskopgabel gelenkig abgestützt ist und mit einem unter dem ersten Gelenk an geordneten zweiten Gelenk, in welchem eine, um eine Querachse am Rahmen schwenkbare Schwinge an der Teleskopgabel gelenkig abgestützt ist. Des Weiteren wird beschrieben, dass das erste Gelenk gebildet sein kann als Schnittpunkt einer zwischen dem Rahmen und der oberen Gabelbrücke vorgesehenen festen Achse mit einer Mittenebene, in der die von elastischen Gelenken in den Befesti gungsstellen der beiden Teleskopgabelteile an der ersten Gabelbrücke gebildeten Drehachsen liegen. Die Befestigungsstellen sind deshalb elastisch ausgeführt, daß überhaupt eine Einfederbewegung des Vorderrades stattfinden kann, da dazu die beiden Gelenke kardanisch beweglich sein müssen.DE 44 22 201 A1 describes such a bicycle, with a device for ge sprung guidance of a front wheel on the frame. This device consists of a telescopic fork that can be resiliently changed in length, on which the front Wheel is rotatably mounted, with a first joint in which the frame on the Telescopic fork is articulated and with one under the first joint ordered second joint, in which one, about a transverse axis on the frame pivoting rocker is articulated on the telescopic fork. Furthermore describes that the first joint can be formed as an intersection of a fixed axis provided between the frame and the upper triple tree with a central plane in which the elastic joints in the fasteners points of the two telescopic fork parts formed on the first fork bridge Axes of rotation. The attachment points are therefore elastic that at all, a deflection movement of the front wheel can take place, because the both joints must be gimbal-type.

Über die Art der Elastizität der Gelenke in den Befestigungsstellen der beiden Te leskopgabelteile ist in der Patentanmeldung nichts offenbart. Aus den Figuren ist zu entnehmen, dass es sich wohl um Gummilager handelt, deren Elastizität radial in jeder Richtung gleich ausgebildet ist. About the type of elasticity of the joints in the attachment points of the two Te Noscopic fork parts are not disclosed in the patent application. From the figures is too derive that it is probably rubber bearings, the elasticity of which is radial in is the same in every direction.

Da die Raderhebungskurve einer solchen Vorderradführung annähernd vertikal ist, im Anfederbereich sogar etwas nach vorne gerichtet, ist nicht gegeben, dass die Stoßrichtung und die Richtung der Raderhebung annähernd gleich gerichtet sind. Stöße, die die Stoßrichtung bestimmen, werden nämlich abhängig von der Fahr geschwindigkeit, unter circa 20° gegenüber der Horizontalen in das Vorderrad ein geleitet. Um ein optimales und komfortables Ansprechverhalten zu erreichen, sollte jedoch die Stoßrichtung und die Richtung der Raderhebung annähernd gleich ge richtet sein. Deshalb ist ein unkomfortables und stößiges Ansprechen der Vorder radfederung zu erwarten.Since the wheel elevation curve of such a front wheel guide is approximately vertical, even slightly forward in the spring area, it is not the case that the The direction of impact and the direction of the wheel elevation are approximately the same. Shocks that determine the direction of impact become dependent on the driving speed, at about 20 ° from the horizontal in the front wheel headed. In order to achieve an optimal and comfortable response behavior, should however, the direction of impact and the direction of the wheel elevation are approximately the same be judged. Therefore, an uncomfortable and offensive response is the front wheel suspension to be expected.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Ansprechverhalten einer solchen Vorderrad führung für ein Zweirad zu verbessern, ohne sich kinematische Nachteile einzu handeln.The object of the invention is the responsiveness of such a front wheel to improve the guidance for a two-wheeler without experiencing kinematic disadvantages act.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des An spruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved with the characterizing features of the spell 1 solved. Further refinements of the invention result from the Dependent claims.

Nach der Erfindung wird die Vorderradführung so gestaltet, dass das Vorderrad in Längsrichtung des Zweirads elastokinematisch federnd aufgehängt ist. Dazu wird mindestens ein Gelenk oder eine Lagerung der Vorderradführung elastisch nach giebig ausgeführt, wobei die elastische Nachgiebigkeit des Gelenks oder der Lage rung in Fahrzeuglängsrichtung größer ist als in jede andere Richtung. Die größere Steifigkeit in alle Richtungen, ausgenommen der Längsrichtung, hat den Vorteil, daß das Fahrwerk nicht labil wird. Die Elastizität der Vorderradführung in Längsrichtung bewirkt ein besseres Ansprechverhalten und damit höheren Komfort. Senkrechte Fahrbahnerhöhungen, zum Beispiel bei Geländebetrieb, werden besser weg gefedert. Es wird ein besseres Anfederverhalten erreicht, ohne kinematische Nachteile, wie zum Beispiel bei der Telegabel. Hochfrequente Anregungen werden geglättet bzw. isoliert. Die von der Längskraft abhängige resultierende Radbe wegung wird an die Stoßrichtung angenähert. According to the invention, the front wheel guide is designed so that the front wheel in Longitudinal direction of the two-wheeler is elastically kinematically suspended. This will elastic at least one joint or a bearing of the front wheel guide extensively executed, the elastic compliance of the joint or position tion in the vehicle's longitudinal direction is larger than in any other direction. The bigger one Stiffness in all directions, except the longitudinal direction, has the advantage that the chassis does not become unstable. The elasticity of the front wheel guide in the longitudinal direction causes better responsiveness and thus greater comfort. vertical Raised roadways, for example in off-road operation, are better removed sprung. Better spring behavior is achieved without kinematic Disadvantages, such as with the telescopic fork. High frequency suggestions smoothed or isolated. The resulting wheel depending on the longitudinal force movement is approximated to the direction of impact.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Elastizität der Vorderrad führung nur in Fahrzeuglängsrichtung ausgebildet. Die verbesserte Bodenhaftung und der Komfortgewinn ergeben in der Summe ein stabileres Fahrverhalten.In an advantageous embodiment of the invention, the elasticity is the front wheel only trained in the longitudinal direction of the vehicle. The improved grip and the comfort gain result in a more stable driving behavior.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Längsfederung so realisiert, dass die elastisch nachgiebig ausgeführte Lagerung die Längslenkerlagerung ist. Das hat den Vorteil, dass der Bremsabstützwinkel progressiv wird. Das heißt je höher die Bremskraft ist, desto größer wird der Bremsnickausgleich.In a preferred embodiment of the invention, the longitudinal suspension is implemented that the elastically flexible bearing is the trailing arm bearing. This has the advantage that the brake support angle becomes progressive. That means ever the higher the braking force, the greater the brake pitch compensation.

Weitere Möglichkeiten, eine in Längsrichtung nachgiebige Vorderradaufhängung zu realisieren, sind ein gummigelagertes oberes Kugelgelenk, ein gummigelagertes oberes Rillenkugellager, ein gummigelagertes unteres Kugelgelenk, eine gummi gelagerte obere Standrohraufnahme oder eine gummigelagerte Achsaufnahme des Vorderrades. Alle diese verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung haben die bereits genannten Vorteile und sind in der nachfolgenden Beschreibung mit der zugehörigen Zeichnung dargestellt. Es zeigen:Further options for a front suspension that is flexible in the longitudinal direction realize are a rubber-bearing upper ball joint, a rubber-bearing upper deep groove ball bearing, a rubber-mounted lower ball joint, a rubber mounted upper standpipe mount or a rubber-mounted axle mount of the Front wheel. All of these have different embodiments of the invention the advantages already mentioned and are in the following description with the associated drawing shown. Show it:

Fig. 1 einen in einem Zweirad gemäß der Erfindung gelagerten Längslenker, Fig. 1 a mounted in a two-wheeled vehicle according to the invention longitudinal arm,

Fig. 2 ein gummigelagertes oberes Kugelgelenk, Fig. 2 is a rubber-mounted upper ball joint,

Fig. 3 ein gummigelagertes oberes Rillenkugellager, Fig. 3 is a rubber-mounted upper ball bearings,

Fig. 4 und 5 ein gummigelagertes unteres Kugelgelenk, FIGS. 4 and 5, a rubber-mounted lower ball joint,

Fig. 6 eine gummigelagerte obere Standrohraufnahme und Fig. 6 is a rubber-mounted upper standpipe receptacle and

Fig. 7 eine gummigelagerte Achsaufnahme des Vorderrades. Fig. 7 is a rubber-mounted axle mount of the front wheel.

In allen Figuren ist die Vorderradführung nur teilweise dargestellt. Es handelt sich um eine Vorderradführung, wie sie nach dem Stand der Technik in der DE 44 22 201 A1, zum Beispiel in Fig. 2 dargestellt ist.The front wheel guide is only partially shown in all figures. It is a front wheel guide, as shown in the prior art in DE 44 22 201 A1, for example in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt ein teilweise dargestelltes Vorderrad 2 eines Fahrrades, von dem ein Rahmen 1 ebenfalls teilweise dargestellt ist. Das Vorderrad 2 ist über eine Tele skopgabel 3 am Rahmen 1 gelagert. Die Teleskopgabel 3 besitzt zwei Tauchrohre 8 und 9. An den unteren Enden der beiden Tauchrohre 8 und 9 ist in bekannter Weise das Vorderrad 2 drehbar gelagert. Die beiden Tauchrohre 8 und 9 sind fest über eine zweite Gabelbrücke 13 miteinander verbunden. Durch die zweite Gabelbrücke 13 werden die beiden Tauchrohre 8 und 9 in einem bestimmten Abstand von einander gehalten. Fig. 1 shows a partially shown front wheel 2 of a bicycle, of which a frame 1 is also partially shown. The front wheel 2 is mounted on a telescopic fork 3 on the frame 1 . The telescopic fork 3 has two dip tubes 8 and 9 . The front wheel 2 is rotatably supported in a known manner at the lower ends of the two dip tubes 8 and 9 . The two dip tubes 8 and 9 are firmly connected to one another via a second fork bridge 13 . The two dip tubes 8 and 9 are held at a certain distance from one another by the second fork bridge 13 .

In den beiden Tauchrohren 8 und 9 sind zwei zugeordnete Standrohre 10 und 11, welche auch als Stäbe ausgebildet sein können, teleskopartig geführt. Die beiden Standrohre 10 und 11 sind über eine erste Gabelbrücke 12 fest miteinander ver bunden. Die erste Gabelbrücke 12 ist im Bereich der oberen Enden der beiden Standrohre 10 und 11 mit diesen fest verbunden. An der ersten Gabelbrücke 12 kann auch ein Lenker 16 des Fahrrades befestigt sein. Die beiden Standrohre 10 und 11 sind über die erste Gabelbrücke 12 mit dem Rahmen 1 gelenkig verbunden. Hierzu befindet sich an der ersten Gabelbrücke 12 ein erstes Gelenk 4. Dieses ist bevorzugt als Kugelgelenk ausgebildet. Am Rahmen 1 ist eine Schwinge 6 um eine Achse 7 schwenkbar gelagert. Die Achse 7 erstreckt sich senkrecht zur Rahmenebene bzw. parallel zur Achse des Vorderrades 2, wenn das Vorderrad 2 in Geradeausfahrt ausgerichtet ist. Die Schwinge 6 ist an den beiden Tauchrohren 8 und 9 über ein zweites Gelenk 5 und die zweite Gabelbrücke 13 abgestützt. Das als Kugelgelenk ausgebildete zweite Gelenk 5, welches an der Gabelbrücke 13 vorge sehen ist, besitzt eine Kugelpfanne in der Schwinge 6 und eine an der Gabelbrücke 13 vorgesehene Gelenkkugel, die in der Kugelpfanne geführt ist. Die Schwinge 6 ist mit ihrer Kugelpfanne auf die Gelenkkugel aufgesetzt. Eine Feder 15 zwischen dem Rahmen 1 und der Schwinge 6 ist so ausgebildet, dass sie die federnde Te leskopierbarkeit der Teleskopgabel 3 gewährleistet. Bei der Feder 15 kann es sich um Elastomerblöcke, um eine pneumatische/hydraulische Feder oder eine mecha nische Schraubendruckfeder handeln.In the two immersion tubes 8 and 9 , two associated standpipes 10 and 11 , which can also be designed as rods, are guided telescopically. The two stanchions 10 and 11 are connected to each other via a first fork bridge 12 . The first fork bridge 12 is fixedly connected to the two upper tubes 10 and 11 in the region of the upper ends thereof. A handlebar 16 of the bicycle can also be attached to the first fork bridge 12 . The two stanchions 10 and 11 are articulated to the frame 1 via the first fork bridge 12 . For this purpose, a first joint 4 is located on the first fork bridge 12 . This is preferably designed as a ball joint. On the frame 1 a rocker 6 is pivotally mounted about an axis 7 . The axis 7 extends perpendicular to the frame plane or parallel to the axis of the front wheel 2 when the front wheel 2 is aligned in a straight line. The swing arm 6 is supported on the two dip tubes 8 and 9 via a second joint 5 and the second fork bridge 13 . The formed as a ball joint second joint 5 , which is seen on the fork bridge 13 , has a ball socket in the rocker 6 and a joint ball provided on the fork bridge 13 , which is guided in the ball socket. The rocker 6 is placed with its ball socket on the joint ball. A spring 15 between the frame 1 and the rocker 6 is designed so that it ensures the resilient Te leskopierbarkeit of the telescopic fork 3 . The spring 15 can be elastomer blocks, a pneumatic / hydraulic spring or a mechanical helical compression spring.

Zusätzlich zu diesem Stand der Technik zeigt Fig. 1, dass die Schwinge 6 durch einen zusätzlichen Hebel 100 elastisch am Rahmen 1 angebracht ist. Dazu ist der zusätzliche Hebel 100 an seinem einen Ende drehbar am Rahmen 1 und an seinem anderen Ende drehbar an der Schwinge 6 angebracht. Ein Pfeif 101 deutet die Ausweichbewegung an, die die Schwinge 6 in Längsrichtung ausführen kann. Der zusätzliche Hebel 100 ist als Doppelhebel links und rechts des Rahmens 1 ausge bildet, um so die beiden Lagerstellen 110 der Schwinge 6 symmetrisch zum Rahmen 1 aufnehmen zu können. Er kann eventuell mit einer nicht gezeichneten Schenkel- oder Gummifeder gegen Anschlag vorgespannt sein.In addition to this prior art, FIG. 1 shows that the rocker 6 is elastically attached to the frame 1 by an additional lever 100 . For this purpose, the additional lever 100 is rotatably attached to the frame 1 at one end and rotatably to the rocker 6 at its other end. A whistle 101 indicates the evasive movement that the rocker 6 can perform in the longitudinal direction. The additional lever 100 is formed as a double lever on the left and right of the frame 1 , so as to be able to accommodate the two bearing points 110 of the rocker 6 symmetrically to the frame 1 . He may be biased against a stop with a leg or rubber spring not shown.

Fig. 2 zeigt im Detail ein gummigelagertes oberes Kugelgelenk. Eine erste Gabel brücke 12 ist fest mit einer Lenkeraufnahme 102 verbunden. In der Lenkeraufnahme 102 ist ein erstes Gelenk 4 angeordnet, das, als Kugelgelenk ausgebildet, über ein Gummilager 103 elastisch mit der Lenkeraufnahme 102 verbunden ist. Fig. 2 shows in detail a rubber-bearing upper ball joint. A first fork bridge 12 is fixed to a handlebar mount 102 . Arranged in the handlebar mount 102 is a first joint 4 , which, designed as a ball joint, is elastically connected to the handlebar mount 102 via a rubber bearing 103 .

Fig. 3 zeigt ein gummigelagertes Rillenkugellager 104, das entsprechend dem Kugelgelenk aus Fig. 2 mit der ersten Gabelbrücke 12 verbunden ist. Bei dieser Ausführung der Erfindung muß das Gummilager 103 die Schwenkbewegung der Vorderradführung beim Einfedern ausgleichen. FIG. 3 shows a rubber-mounted deep groove ball bearing 104 , which is connected to the first fork bridge 12 in accordance with the ball joint from FIG. 2. In this embodiment of the invention, the rubber bearing 103 has to compensate for the swiveling movement of the front wheel guide during compression.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein gummigelagertes unteres Kugelgelenk. Es ist ein zweite Gelenk 5, über welches die hier nicht sichtbare, um eine Achse am Rahmen schwenkbare Schwinge 6 an einer zweiten Gabelbrücke 13 gelenkig abgestützt ist. Dieses zweite Gelenk 5 ist das Traggelenk für das nicht gezeichnete Vorderrad 2. Es ist über ein Gummilager 105 an der zweiten Gabelbrücke 13 befestigt. Fig. 5 zeigt das Gummilager 105 gedreht. Dadurch sind Aussparungen 111 sichtbar, die von der Längsachse 112 geschnitten werden und die die Elastizität des Gummi lagers 105 beeinflussen. Es ist so in Längsrichtung nachgiebiger als in Quer richtung. FIGS. 4 and 5 show a rubber-mounted lower ball joint. It is a second joint 5 , by means of which the rocker arm 6 , which is not visible here and can be pivoted about an axis on the frame, is articulated on a second fork bridge 13 . This second joint 5 is the support joint for the front wheel 2, not shown . It is attached to the second fork bridge 13 via a rubber bearing 105 . Fig. 5, the rubber mount 105 is rotated. As a result, recesses 111 are visible, which are cut by the longitudinal axis 112 and which influence the elasticity of the rubber bearing 105 . It is more flexible in the longitudinal direction than in the transverse direction.

Fig. 6 zeigt eine gummigelagerte obere Standrohraufnahme. Die oberen Standrohre 11 sind in der ersten Gabelbrücke 12 über jeweils ein Gummilager 106 befestigt. Die Gummilager 106 bewirken die elastische Nachgiebigkeit der Vorder radaufhängung in Längsrichtung. Damit kann das erste Gelenk 4 gemäß dem Stand der Technik nicht elastisch nachgiebig über die Lenkeraufnahme 102 in der ersten Gabelbrücke 12 befestigt sein. Fig. 6 shows a rubber-mounted upper standpipe receptacle. The upper stanchions 11 are fastened in the first fork bridge 12 via a rubber bearing 106 in each case. The rubber bearings 106 cause the elastic compliance of the front suspension in the longitudinal direction. Thus, the first joint 4 according to the prior art cannot be attached in an elastically flexible manner via the handlebar mount 102 in the first fork bridge 12 .

Fig. 7 zeigt eine gummigelagerte Achsaufnahme für das nicht gezeichnete Vor derrad. Ein Tauchrohr 9 nimmt an seinem unteren Ende eine Achsaufnahme 108 auf. Diese ist elastisch über ein Gummilager 109 mit dem Tauchrohr 9 verbunden. Fig. 7 shows a rubber bearing axle mount for the not shown before derrad. An immersion tube 9 receives an axle receptacle 108 at its lower end. This is elastically connected to the dip tube 9 via a rubber bearing 109 .

Claims

1. Device for sprung guidance of a front wheel ( 2 ) on a frame men ( 1 ) of a two-wheeler, with a telescoping fork ( 3 ) that can be resiliently changed in length, on which the front wheel ( 2 ) is rotatably mounted, with a first joint ( 4 ) in which the frame ( 1 ) is supported in an articulated manner on the telescopic fork ( 3 ), and with a second joint ( 5 ) arranged under the first joint ( 4 ), in which one around a transverse axis ( 7 ) on the frame ( 1 ) pivotable rocker ( 6 ) is articulated on the telescopic fork ( 3 ), at least one joint ( 4 , 5 ) or a bearing being designed to be elastic, characterized in that the elastic compliance of the joint ( 4 ; 5 ) or the Storage in the vehicle longitudinal direction is larger than in any other direction.

2. Device according to claim 1, characterized in that the joint ( 4 , 5 ) or the bearing is only elastically flexible in the longitudinal direction of the vehicle.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the elastically flexible bearing is the bearing of the rocker ( 6 ) on the frame ( 1 ).