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Vorwort:
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Die hier beschriebenen Detaillösungen können für alle Arten von Skateboards angewendet werden. Jedoch wird für die folgende Betrachtung und dem Vergleich mit anderen Skateboards von Skateboardtypen ausgegangen, die im Fachjargon „Longboards” genannt. Dementsprechend wird auch beim Vergleich mit anderen Skateboardachsen von einer Achskonstruktion ausgegangen, die im Fachjargon als „Longboardachse” bezeichnet wird. Skateboardachsen, die nach einem anderen Prinzip funktionieren, werden in der folgenden Betrachtung außer Acht gelassen.
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Abbildungen von Longboards findet man zum Beispiel im
"Buyers Guide" der Zeitschrift „Concrete Wave", Ausgabe: Skateboard Directory 10/Jahr 2010, Bild Seite 62 links unten, von der Firma Plank Skateboards Siehe auch Zeichnung No. 1/6,
1.
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Abbildungen von konventionellen Longboardachsen findet man zum Beispiel im
"Buyers Guide" der Zeitschrift „Concrete Wave", Ausgabe: Skateboard Directory 10/Jahr 2010, Bild Seite 62 rechts oben, von der Firma Randal Siehe auch Zeichnung No. 2/6,
2.
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Terminologie/Darstellung:
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Der im Text verwendeten Termini „beweglich/unbeweglich” beziehen sich auf das Deck als Fixpunkt.
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Die im Text verwendeten Termini „oben/unten” sowie „über/unter” beziehen sich auf das Skateboard in fahrbereiter Position, also mit dem Deck nach oben und den Rädern nach unten.
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Die im Text verwendeten Termini „rechts/links”, „vorne/hinten”, „Vorder-/Hinter-„ beziehen sich auf die Fahrtrichtung des Skateboards, welche in allen Zeichnungen von links nach rechts geht. Sind Achsen, oder Achsteile dargestellt, so handelt es sich immer um die Vorderachse.
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Die im Text verwendeten Termini „außermittig” und „seitlich” beziehen sich auf die mittig verlaufende Längsachse des Decks
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Die im Text verwendeten Termini „innen/außen” beziehen sich immer auf den Mittelpunkt, bzw. Flächenschwerpunkt des Decks.
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Der im Text verwendete Terminus „Enden eines Decks, bzw. Skateboards” bezeichnet dessen Vorder- und Hinterkante, bezogen auf die Fahrtrichtung.
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Die im Text angesprochene Symmetrieebene eines Skateboards verläuft vertikal durch die Längsachse (Fahrtrichtungsachse) des Skateboards.
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Die im Text verwendeten Termini „Chamber” (Substantiv), bzw. „chambern” (Verb) kommen aus dem Englischen: Chamber = Kammer. Das Verb wäre in etwa zu übersetzen mit: „auskammern”. Als Chamber bezeichnet man – meist aus Leichtbaugründen angebrachte – Aussparungen.
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Bauteile eines Skateboards:
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Ein Skateboard [Rollbrett] setzt sich im Wesentlichen zusammen aus einem Deck (11) [Brett welches als Standfläche dient], zwei Skateboardachsen (12) [neigungsaktivierte Lenkachsen] und vier Rädern (13) und dient dazu, sich auf dem Untergrund (14) zu bewegen.
Siehe Zeichnung No. 1/6, 1
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Eine herkömmliche Skateboardachse besteht (wie auch eine Longboardachse) aus einer Grundplatte (21) [unbeweglicher Teil der Skateboardachse] und einem Hänger (22) [beweglicher Achskörper], einer Kingpin (23) [zentrale Verbindungsschraube] mit selbsthemmender Kingpinmutter (24), einem Bushingpaar, bestehend aus Bottom-Bushing (25) [elastisches Element zwischen Grundplatte und Hänger] und einem Top-Bushing (26) [elastisches Element an der zugänglichen Seite des Hängers]. Die Bushings sind meist mit Tellerscheiben (27) montiert.
Siehe Zeichnung No. 2/6, 2
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Eine Grundplatte besteht aus dem Grundplattenkörper (31) mit Auflageplatte (32), Pivotgehäuse (33), Kingpinpassung (34) und. Das Pivotgehäuse ist gewöhnlich mit einem Pivotcup (35) [einseitig offene Lagerbuchse] versehen.
Siehe Zeichnung No. 3/6, 3
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Ein Hänger besteht aus dem Hängerkörper (41), meist aus Aluminium in welchen gewöhnlich ein einteiliger, durchgehender Achsstift aus Stahl (42) eingebettet ist und dem Pivot (43) [Drehführungsnase]. Zwischen Achsstift und Pivot ist der Hängerkörper mit einem Kingpindurchgang (44) versehen. Um den Kingpindurchgang herum ist gewöhnlich von beiden Seiten her eine Vertiefung ausgebildet, die als Sitz für die Bushings dient, die Bushing-Vertiefung (45). Der Winkel zwischen der horizontalen Fahrtrichtungsachse (46) und der Achse (47) zwischen Pivotspitze und dem Schnittpunkt der Symmetrieachsen des Kingpindurchgangs wird als Lenkwinkel (48) bezeichnet.
Siehe Zeichnung No. 4/6, 4
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Der Abstand zwischen der Deckunterseite und dem Untergrund wird im Folgenden als Deck-Bodenfreiheit (51) bezeichnet.
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Der Abstand zwischen dem tiefsten Punkt der Skateboardachse und dem Untergrund wird im Folgenden als Hänger-Bodenfreiheit (52) bezeichnet.
Siehe Zeichnung No. 1/6, 1
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In einem Skateboard gängiger Bauweise sind noch weitere Teile, wie z. B. Kugellager, Distanzhülsen, Distanzplatten, Befestigungsschrauben, Antirutschbelag, u. s. w. verbaut, die hier aber nicht eingezeichnet, bzw. gekennzeichnet sind, da sie für die Betrachtung nicht von Belang sind.
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Funktionserklärung der Bauteile eines Skateboards:
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Decks bestehen oft aus Schichtholz und haben meist eine leicht konkave Standfläche um den Anpressdruck im Zehen- und Fersenbereich zu verbessern. Sie verfügen gewöhnlich an beiden Enden über Bohrungen in einer oder beiden der gängigen Lochstichnormen für die Schraubverbindungen der Skateboardachsen. Manche verfügen über Aussparungen im Bereich, wo die Grundplatten montiert werden, so dass diese von oben durch das Deck montiert werden können [sogenannte „Drop-Through-Montage”], wodurch das Deck tiefer liegt als bei herkömmlicher Montage. Die Decks tiefer liegender Longboards haben gewöhnlich Aussparungen im Radbereich, da sonst die Räder beim Einlenken der Skateboardachsen unten am Deck aufsitzen und blockieren würden.
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Die Skateboardachsen sind das Verbindungsglied zwischen Deck und Rädern und ermöglichen das Lenken des Skateboards.
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Die Grundplatte der Skateboardachse ist das Verbindungsglied zwischen Deck und Hänger.
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Sie wird gewöhnlich von unten am Deck befestigt. In ihr ist der Hänger an zwei Punkten beweglich gelagert. Die Linie, auf der diese beiden Punkte liegen, steht in einem bestimmten Winkel zur Fahrtrichtungsachse. Diesen Winkel bezeichnet man als Lenkwinkel. Der erste Lagerpunkt ist das Pivotgehäuse, in welchem der Pivot des Hängers drehbar gelagert ist.
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Der zweite Lagerpunkt ist der Kingpindurchgang des Hängers. An dieser Stelle ist der Hänger seitlich kippbar durch die Klemmung zwischen den Bushings der Kingpin gelagert.
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Bedingt durch den Lenkwinkel führt der Hänger in der Klemmung bei außermittiger Belastung des Decks eine Wippbewegung aus, die einen Lenkeinschlag zur Folge hat.
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Achsgeometrien mit flachen Lenkwinkeln (etwa 30 bis 45 Winkelgrad) bewirken beim Kippen des Decks vergleichsweise geringen Lenkeinschlag und sind für hohe Geschwindigkeiten geeignet (z. B. Downhillboards). Steilere Lenkwinkel (etwa 45 bis 60 Winkelgrad) sind für Skateboards geeignet, für die starke Lenkeinschläge gefordert sind (z. B. Slalomboards) Der größte Teil der am Markt befindlichen Longboards sind Allround-Longboards, sogenannte „Cruiser” und deren Lenkwinkel liegen meist zwischen 45 und 50 Grad. Die Beweglichkeit des Hängers [Lenkhärte], ergibt sich aus zwei Faktoren. Der erste Faktor ist die Härte der Bushings. Der zweite Faktor ist die Stärke der Klemmung des Hängers zwischen den Bushings, die durch das Einstellen der Kingpinmutter verändert werden kann.
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Die Auflageplatte der Grundplatte hat die formschlüssige Verbindung mit dem Deck zur Aufgabe. Sie ist gewöhnlich mit einer der beiden, oder beiden genormten Vier-Lochstich-Bohrungen für die Schraubenverbindung mit dem Deck versehen. Im Fachjargon nennt man sie „Newschool- und Oldschool-Lochstich”.
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Der Pivotcup (einseitig geschlossene Gummi-/oder Kunststoffbuchse) und das Pivotgehäuse der Grundplatte haben die Aufgabe den Pivot des Hängers aufzunehmen. In ihnen ist der Pivot des Hängers drehbar und gedämpft gelagert, und durch den Boden von Pivotcup und Pivotgehäuse gegen zu tiefes Eintauchen gesichert, was die Bushings und den Kingpindurchgang des Hängers schädigen könnte.
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Die Pivotseite gängiger Longboardachsen muss stets nach außen zeigen, das bedeutet, dass Pivot, bzw. Pivotgehäuse nach vorn weisen müssen, wenn die Skateboardachse als Vorderachse erbaut wird. Entsprechend muss die Pivotseite bei der Hinterachse nach hinten weisen. Bei seitenverkehrtem Einbau würden die Achsen bei kurveninnenseitiger Deckbelastung nach außen, also in die falsche Richtung lenken.
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Die Grundplatte verfügt über eine Kingpinpassung in der die Kingpin gefasst wird. Am oberen Ende der Passung befindet sich gewöhnlich eine Aussparung, in welcher der Schraubenkopf oder die Mutter der Kingpin (Schlüsselweite 14 mm) verdrehsicher eingebettet ist, je nachdem wie herum die Kingpin montiert wird. Am anderen (unteren, hängerseitigen) Ende der Kingpinpassung befindet die Auflage für den Bottom-Bushing. Sie liegt rechtwinklig zur Kingpin und ihr Winkel zur Auflagefläche der Grundplatte entspricht gewöhnlich dem Lenkwinkel.
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Der Hänger ist das Verbindungsglied zwischen der Grundplatte und den Rädern. Im Gegensatz zur Grundplatte und allen anderen Teilen der Skateboardachse ist er beweglich.
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Ein Hängerkörper besteht aus einem Querträger, welcher an seiner halben Länge, also in seiner Mitte, einen Bushingsitz mit Kingpindurchgang beherbergt und entlang der Achse „Mitte Querträger/Kingpindurchgang” in den Pivot übergeht. Ein konventioneller Hänger ist an zwei Stellen gelagert. Der erste Lagerpunkt ist an seinem Pivot. Dieser ist drehbar im Pivotcup gelagert, welcher sich im Pivotgehäuses der Grundplatte befindet. Der zweite Lagerpunkt ist der Kingpindurchgang des Hängers. Das Durchgangsloch ist so großzügig bemessen, dass der Hänger innerhalb der Lenkeinschlagstoleranz in der Klemmung zwischen den elastischen Bushings vorzugsweise berührungslos um die Kingpin wippen kann. Der Lenkeinschlag des Hängers wird durch eine seitliche Neigung des Decks hervorgerufen, welche durch die Grundplatte und deren Lenkgeometrie auf den Hänger übertragen wird und bei diesem neigungsspezifisch einen ganz bestimmten Lenkeinschlag hervorruft. Der Achsstift einer konventionellen Longboardachse ist meist aus Stahl und meist durchgängig aus einem Stück gefertigt. Er ist in den meisten Fällen in das Material des Hängerkörpers (in den Querträger) eingegossen. Nur an den Enden ragen die Achsstifte über den Hängerkörper hinaus. An ihnen werden die Räder montiert. Es gibt aber auch Hänger, an denen lediglich kurze Achsstifte seitlich in den Querträger eingeschraubt sind.
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Die Bushings haben die Aufgabe, den Hänger zu klemmen. Sie sind gleichzeitig Lagerung und Rückholsystem. Sie bringen den Hänger nach einer Auslenkung wieder in den Ausgangszustand, die Stellung des Geradeauslaufs zurück und halten Hänger und Kingpin berührungsfrei voneinander. Die Bushings sind meist ringförmig. Bei der Montage werden sie auf die Kingpin gesteckt und oft mit Tellerscheibe(n) montiert, die einem zu starken Ausbauchen der Bushings bei hohen Lenkeinschlägen entgegenwirken sollen.
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Stand der Technik:
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Die meisten konventionelle Skateboardachsen, wie auch Longboardachsen haben einen Hänger aus Aluminium-Guss, hochwertigere sind aus Aluminium gefräst. Meist ist ein durchgehender Stahlstift von 8 oder 10 Millimetern eingegossen, welcher seitlich aus dem Querträger des Hängerkörpers austritt und an seinen Enden mit Gewinden versehen ist um die auf Kugellagern laufenden Räder aufnehmen zu können. Die Hängerfestigkeit ergibt sich aus der „Dicke” des Achshängers und des darin eingeschlossenen Achsstifts. Es gibt auch Achsen, bei denen keine durchgehenden Stahlstifte verbaut sind, sondern nur zwei kurze Achsstifte, welche an den seitlichen Enden des Hängers eingeschraubt werden.
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Problematik der bisherigen Lösungen:
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Das Problem bei den bisherigen Hängerkonstruktionen ist, dass das verbaute Material nicht festigkeitsoptimiert in der Konstruktion positioniert ist. Die Krafteinleitung geschieht stets von oben nach unten durch das Gewicht des Fahrers, bzw. umgekehrt durch „Schläge” aufgrund von Unebenheiten im Straßenbelag welche sich über die Räder auf den Achshänger übertragen. Diesem vertikalen Kräfteverlauf wird durch die herkömmlichen Hängerkonstruktionen unzureichend Rechnung getragen. Die Querträger der meisten Hänger bestehen aus Oval- oder Rundmaterial, in dem der Achsstift eingebettet ist und welches zu den Enden hin verjüngt. Solche Konstruktionen bieten in etwa gleiche Widerstandswerte in alle Kraftrichtungen, was unnötig ist, wenn die Kräfte stets aus einer Einzigen, nämlich der vertikalen Richtung kommen.
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Die bisherigen Lösungen, einen Achshänger leichter zu gestalten bestehen unter Anderem darin, das Material zu chambern, wie etwa bei den Hängern der Marken Holey und Aera. Die Aussparungen dieser Hänger verlaufen etwa senkrecht zum Lenkwinkel. Da die Lenkwinkel gängiger Achsen in etwa bei 45° (plusminus 15°) liegen, ergeben sich bei diesen Achsen ähnliche Winkel (45° minus 90° gleich minus 45°) für die Durchgangsachse der Chamber im Verhältnis zur Fahrtrichtung. Durch solche extrem angestellten Durchgangsöffnungen wird die Aerodynamik der Hänger negativ beeinflusst, da starke Verwirbelungen entstehen.
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Bei den Hängern der Firma Aera besteht das Problem, dass durch den Einbau der Hänger unter einem Lenkwinkel von etwa 45 Grad das Material nicht festigkeitsoptimiert verbaut ist, da deren Gurte in eingebautem Zustand nicht horizontal verlaufen, sondern unter 90° zum Lenkwinkel, also in etwa 45° zur Horizontalen, einem sehr ungünstigen Winkel, in dem das Widerstandsmoment bedeutend geringer ist, als bei horizontaler Lage der Gurte. Auch die Aerodynamik der Gurte des Querträgers fällt hierdurch sehr ungünstig aus, da durch die starke Anstellung der Gurtflächen zur Fahrtrichtung starke Verwirbelungen entstehen.
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Erläuterung der Zeichnungen:
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In Zeichnung No. 1/6, 1 ist ein herkömmliches Skateboard (Longboard) mit allen relevanten Bauteilen als Schnitt durch die Symmetrieebene dargestellt.
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In Zeichnung No. 2/6, 2 ist eine herkömmliche Skateboardachse (Longboardachse) mit allen relevanten Bauteilen als Schnitt durch die Symmetrieebene dargestellt.
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In Zeichnung No. 3/6, 3 ist die Grundplatte einer herkömmlichen Skateboardachse (Longboardachse) mit allen relevanten Bauteilen und Bauteilelementen als Schnitt durch die Symmetrieebene dargestellt.
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In Zeichnung No. 4/6, 4 ist der Hänger einer herkömmlichen Skateboardachse (Longboardachse) mit allen relevanten Bauteilelementen als Schnitt durch die Symmetrieebene dargestellt.
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In Zeichnung No. 5/6, 5 ist ein Skateboard-Achshänger nach Anspruch 1 mit einem in etwa horizontal liegenden Doppel-T-Träger als Hängerprofil dargestellt. Obergurt (60), Untergurt (61) und Steg (62) sind explizit bezeichnet.
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In Zeichnung No. 6/6, 6 ist ein Skateboardach-Hänger nach Anspruch 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 mit allen relevanten Bauteilen als Schnitt durch die Symmetrieebene (vertikale Ebene durch die Längsachse) dargestellt. Die Verdickungen (63) zur Befestigung der Achsstifte sind an den Seitenenden des Hängers ersichtlich. Die in Anspruch 6 angeführten, in Fahrtrichtung verlaufenden Stegsektionen (64) sind dargestellt, durch ihre Anordnung ergeben sich die Chamber (65).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ”Buyers Guide” der Zeitschrift „Concrete Wave”, Ausgabe: Skateboard Directory 10/Jahr 2010, Bild Seite 62 links unten, von der Firma Plank Skateboards [0002]
- ”Buyers Guide” der Zeitschrift „Concrete Wave”, Ausgabe: Skateboard Directory 10/Jahr 2010, Bild Seite 62 rechts oben, von der Firma Randal [0003]
