DE29703955U1

DE29703955U1 - Fahrradfederung mit elastischen Elementen

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Publication number: DE29703955U1
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Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2007-03-06

Description

Fahrradfederung mit elastischen Gelenken ^kostengünstig, wartungsarm, einstellbar^ ·,,.

Beschreibung

1 Beschreibung der Ausgangssituation und des Standes der Technik ·..,,

Die Erfindung betrifft die Gestaltung von Fahrrad-Federungen für Vorder- und Hinterräder, *&diams; insbesondere die Gestaltung der Elemente, welche die Verbindung zwischen gefederten * ." Teilen (Rahmen etc.) und ungefederten Teilen (Radaufhängung und Räder etc.) herstel-... len.

Herkömmliche Fahrräder sind ungefedert, d.h. die Räder und die sie tragenden Elemente sind starr mit den die Last (Fahrer/in und Gepäck) aufnehmenden Teilen verbunden. Die Lastspitzen, welche sich im Betrieb durch Stöße ergeben, werden nur durch die Elastizität der Reifen geringfügig gemildert. Dies bedeutet, daß der/die Fahrer/in den je nach Fahrbahnbeschaffenheit unterschiedlich starken Stoßen nahezu unvermindert ausgesetzt ist. Mehr oder minder gepolsterte und gefederte Sättel bieten einen begrenzten Schutz des Körpers gegenüber Stoßen. Das wichtigste Hilfsmittel gegenüber Stoßen ist jedoch das Abfedern mit Armen und Beinen. Dies erfordert permanente Aufmerksamkeit und Anstrengung und kann damit insbesondere bei schlechter Wegstrecke sehr unangenehm und ermüdend sein. Ungefedert sind auch Lasten und/oder Kinder in Kindersitzen.

Neuerdings werden an vorwiegend sportlich genutzten Rädern (Mountainbikes) sowohl Vorderrad-Federungen als auch Hinterrad-Federungen mit gutem Erfolg eingesetzt. Dabei zeigt sich, daß Federungen auch für Alltagsräder sinnvoll wären.

Der stärkeren Verbreitung stehen jedoch folgende Fakten entgegen;

Herkömmlich wird die bewegliche Verbindung zweier Elemente eines Federungssystems mittels

• Schiebegelenken (häufigstes Beispiel: Teleskopgabeln), oder · Drehgelenken = Achse in Buchse (Beispiel: schwenkbare Hebel)

erzielt.

Beide Prinzipien weisen systembedingt gravierende Mangel bezüglich ihres Einsatzes für Federungen von Alltagsrädern auf.

1. Teleskopgabeln (Schiebegelenke), sind sehr kostspielig und wartungsaufwendig. Desweiteren benötigen sie eine rel. große Losbrechkraft für das Ansprechen der Federung, da sie eine hohe innere Reibung aufweisen. Ferner haben sie ein rel. hohes Gewicht.

2. Häufig werden sowohl am Hinterrad als auch am Vorderrad Federungssysteme ver- *... wirklicht, welche über einen oder mehrere miteinander drehbar verbundene Schwenk- ***, hebel oder dgl. verfügen. Deren drehbare Verbindung wird mit einem oder mehreren ,···< Drehgelenken erzielt. Drehgelenke zeichnen sich durch hohe Herstellkosten ,"*"

(mechanische Bearbeitung erforderlich) und damit hohe Kosten/Preise aus. Auch sind die Drehgelenke besonderer Verschleißgefahr ausgesetzt, einerseits durch die stoßar-»_#;_## tige Belastung, andererseits durch das mögliche Eindringen von Schmutz und Feuch- '**. tigkeit. Hinzu kommt, daß bei Drehgelenken dieser Art, mit nur kleinen Schwenkwinkeln, es schwierig ist, einen dauerhaften Schmierfilm zu gestalten. Außerdem bedingt dies eine Neigung zu einseitigem Ausschlagen. Insgesamt ergeben sich bei derartigen Gelenken zu kurze störungsfreie Betriebszeiten bzw. hoher und vom Laien meist nicht ausführbarer Wartungsaufwand.

Zwar ist es heute möglich die prinzip-bedingten technischen Schwächen beider Systeme durch entsprechende Detailgestaltung, Wahl der Werkstoffe und Bearbeitungsverfahren hinreichend zu minimieren, was jedoch die Kosten und damit den Preis in Höhen schraubt, welche im Bereich des Alltagsrades nicht akzeptabel sind.

Es wird davon ausgegangen, daß insbesondere für Fahrräder im Alltagseinsatz die Kriterien kostengünstig, stabil, zuverlässig und wartungsarm gelten müssen. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, daß angemessene Federungen geeignet sind den Komfort und damit die Akzeptanz von Fahrrädern im Alltagseinsatz wesentlich zu erhöhen. Die große Verbreitung von Wirbelsäulen-Schäden spricht ebenfalls für gefederte Fahrräder.

2 Beschreibung des Erfindungsgegenstandes

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf den Einsatz von elastischen Elementen wie sie z.B.. als Metall-Gummi-Elemente im Handel sind, für die Verbindung von gefederten Elementen am Fahrrad mit den ungefederten Elementen. Dabei übernehmen diese Elemente neben der Lagerung Teile der Federung ebenso wie der (Stoß-) Dämpfung. Diese Elemente zeichnen sich dadurch aus, daß sie paarweise eingesetzt und vorgespannt, Kräfte sowohl in axialer als auch in radialer Richtung aufnehmen können, (siehe Fig. 1).

Zwar ist im Fahrzeugbau allgemein der Einsatz von sog. Metall-Gummibuchsen sehr verbreitet. Von ihrer Funktion her sind sie ebenfalls Drehgelenke. Für das Fahrrad scheinen diese weniger geeignet. Im Gegensatz zu diesen'bieten die hier vorgeschlagenen scheibenförmigen oder rechteckigen Elemente den Vorteil, daß die Einsatzstelle keine mecha-

nische Vorbearbeitung erfordert. Ferner bedürfen sie keiner zusätzlichen aufwendigen

Elemente zur Ein-/bzw. Verstellung. Zwar ermöglichen die vorgeschlagenen Elemente, systembedingt nur die Realisierung begrenzter Schwenkwinkel, für den genannten Zweck,¹ sind diese jedoch völlig ausreichend.

Da diese Elemente darüber hinaus neben der Funktion der Lagerung auch Anteile der Federung und der Stoßdämpfung übernehmen scheinen sie besonders geeignet für diese

Aufgabenstellung. Sie ermöglichen damit, die zusätzlich zum Einsatz kommenden Feder- und Dämpfungselemente wesentlich kleiner und einfacher und damit preiswerter zu gestalten, als beim Einsatz der herkömmlichen Drehgelenke. Bei Fahrrädern ist der Einsatz derartiger elastischer Elemente bisher nicht bekannt.

Die elastischen Elemente können dabei aus Teilen gebildet werden wie sie handelsüblich angeboten werden, bei welchen die Verbindung zwischen Metall und Gummi etc. durch Vulkanisieren hergestellt wird. Es können jedoch auch einzelne Metall- und Gummiteile verwendet werden, weiche mit Schrauben in eine kraft- und formschiüssige Verbindung gebracht werden.

Auf diese Weise ist es möglich Federungssysteme der unterschiedlichsten Gestaltung aus schwenkbaren Hebeln, Parallel-Lenkern, Dreiecks-Lenkern und Kombinationen aus diesen zu gestalten. Dies gilt gleichermaßen für Federungen an Vorderrädern als auch an Hinterrädern.

ZO Analog lassen sich Federungssysteme (ohne Dreh- und/oder Schiebegelenke) dadurch gestalten, daß die gegeneinander beweglich (schwenkbar) anzuordnenden Teile mittels biegeelastischer Elemente aus Natur- / Kunststoffen bzw. Metallen und Kombinatäonen aus diesen verbunden werden. Im Gegensatz zu den bekannten Blattfedern erhalten die biegeelastische Elemente eine ausschließlich auf den Ersatz der Biegegelenke begrenzte Ausdehnung und verbinden die ansonsten starren Elemente eines Federungssystems miteinander, (siehe Fig.: 2) Teil 1 = festes Teil = &ldquor;Rahmen"; Teil 2 = schwenkbares Teil; Teil 3 = elastisches Verbindungselement.

In gleicher Weise wie nach dem beschriebenen Verfahren Federungssysteme gestaltet werden können, weiche die Radaufhängung betreffen, können auch Systeme zur gefederten Aufhängung von Sitzen gestaltet werden, (siehe Fig.: 3)

Ein weiteres Problem gefederter Straßenfahrzeuge allgemein und von gefederten Fahrrädern im besonderen, besteht darin, daß sie beim Einfedem, sei es durch die Fahrbahn hervorgerufen oder durch starkes Bremsen, eine Nickbewegung nach vorne ausführen.

Bei einer Federung von Vorder- und Hinterrad ist es nun möglich ebenfalls mit Gummie- * lementen gelagert, ein einfaches Hebelsystem zu gestalten, welches bewirkt, daß ein Einfedern des Vorderrades ein gleichzeitiges Einfedem des Hinterrades zur Folge hat .■ (siehe Fig.: 4); wodurch das &ldquor;Nicken" vermieden wird.

3 Zusammenfassung der Vorteile des Einsatzes von elastischen Elementen zur \.

Bildung der Lagerung bei Fahrradfederungen genannt. *····

1. Die benötigten Elemente stehen handelsüblich zur Verfügung.

2. Sie sind in vielfachem Einsatz in anderen Technikbereichen erprobt.

3. Sie weisen hohe Lebensdauer und kaum Verschleiß auf. Sie bedürfen praktisch keiner Wartung und Pflege.

4. Die mit diesen Elementen gestalteten Federungen sind ein- und nachstellbar und lassen sich bei Bedarf selbst vom Laien leicht und schnell austauschen

5. Die zu verbindenden Teile bedürfen außer evtl. einer mit einem normalen Bohrer erzeugten Bohrung keiner mechanischen Bearbeitung.

6. Die Elemente sind durch die Großserienfertigung kostengünstig.

7. Die technische Detailgestaltung der Federungssysteme ist in vielfältigerweise möglich.

8. Bei geschickter Gestaltung ist es möglich das gesamte Federungs-System an Vorder- und Hinterrad mit dem gleichen Element zu gestalten.

9. Mit diesen Elementen ausgeführte Federungen weisen ein leichtes Ansprechverhalten auf, da keine Haftreibung überwunden werden muß.

10.Das Gewicht des Fahrrades erhöht sich durch eine derartige Federung nur geringfügig gegenüber dem ungefederten Rad.

11 .Neben der Funktion der beweglichen Verbindung übernehmen diese Elemente auch Anteile der Federungs- und (Stoß-) Dämpfungsaufgaben.

12.Durch Veränderung der Vorspannung läßt sich das Federungs- und Dämpfungsverhalten in weiten Grenzen variieren.

Claims

Schutzansprüche: ····

Einsatz von elastischen und biegeelastischen Elementen für die Verbindung von gefederten Elementen am Fahrrad mit den ungefederten Elementen. Dabei übernehmen diese *_mmmik Elemente neben der Lagerung Teile der Federung ebenso wie der (Stoß-) Dämpfung,

5 dadurch gekennzeichnet, daß:

Anspruchi

Scheiben-, ring-, kegelestumpfförmige, tonnenfömnige oder anderweitig gestaltete elastische Elemente aus Gummi, Naturstoffen, Kunststoff, zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen einer Fahrradfederung angebracht, eine bewegliche Verbindung herstellen

Anspruch 2

Element gem. Anspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß eine innige Verbindung zwischen den elastischen Elementen aus Kunst- oder Naturstoffen und Metallteilen mittels Kleben, Vulkanisieren oder dgl. zu dem Zweck hergestellt ist, daß eine verbesserte Kraftübertragung erfolgt

Anspruch 3

Element gem. Anspruch 2, von diesem dadurch unterschieden, daß die innige Verbindung zwischen den elastischen Teilen und den Metallteilen in Form eines Kraft- und/oder Form-Schlusses erzeugt wird.

Anspruch 4

zwei oder mehr dieser Elemente gleichzeitig verwendet und in einer Ebene angeordnet und mit einem in sich starren Element (Lenker) verbunden werden, mit dem Ziel eine definierte Schwenkbewegung in einer Ebene zu erzielen

15 Anspruch 5

Element gern Anspruch 4, von diesem dadurch unterschieden, daß die definierte Schwenkbewegung in einer Ebene durch den Einsatz eines elastischen Elementes mit &ldquor;entsprechender Breite" erzielt wird

Anspruch 6

das elastische Element gern Anspruch 1 f. stofflich homogen ist

Anspruch 7

das elastische Element gem. Anspruch 1 aus der Verbindung mehrerer Teilelemente /Lamellen/Schichten und/oder aus verschiedenen zweckdienlich kombinierten Werkstoffe^ besteht,

Anspruch 8

das Element gem. Anspruch 7 insbesondere durch die sinnvolle Verbindung von elasti- ·· sehen Metall-Teilen mit Gummi/Kunststoff/Naturstoff-Teilen gebildet wird.

Anspruch 9

anstelle der schwenkenden (kreisförmigen) Bewegung des beweglich angeordneten Teiles, eine Parallelbewegung durch Verwendung von mind. 2 in sich starrer sog. Parallellenker erzielt wird, welche an beiden Enden mit elastischen Elementen angelenkt sind

Anspruch 10

Element gem. Anspruch 8 oder 9 nur an einer Seite mit elastischen Elementen an der anderen Seite mit konventionellen Dreh- oder Kugelgelenken angelenkt ist

Anspruch 11

Element gern Anspruch 8 anstelle je zweier Anlenkpunkte auf jeder Seite oder Anlenkung gem. Anspruch 5, nur einseitig in dieser Form angelenkt ist, während auf der anderen Seite eine punktförmige Anlenkung erfolgt, wodurch ein sog. Dreieckslenker entsteht

Anspruch 12

neben der Anlenkung der zu federnden Teile auch die Anlenkung von Stoßdämpfern und Federungselementen mit den beschriebenen Elementen erfolgt

Anspruch 13

Federungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vorderrad und dem Hinterrad eine ebenfalls in der beschriebenen Weise elastisch gelagerte Verbindung hergestellt wird, welche bewirkt, daß ein Einfedem des Vorderrades eine gleiche Einfederung des Hinterrades erzwingt, so daß &ldquor;Nickschwingungen" vermieden werden.