DE3941625A1 - Vorderradgabel fuer fahrraeder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorderradgabel für Fahrräder.

Derartige Vorderradgabeln weisen einen Gabelkopf, zwei von dem Gabelkopf ausgehende Gabelscheiden und ein ebenfalls mit dem Gabelkopf verbundenes Gabelschaftrohr auf. Am Ende der Gabel­ scheiden sind Ausfallenden vorgesehen, in denen die Achse des Vorderrades befestigt ist.

Vorderradgabeln sind z. B. aus Stahl und wiegen dann etwa 900 Gramm. Konstruktionen aus Aluminium, teilweise unter Verwendung von Kohlenstoffasern sind deutlich leichter und wiegen etwa 550 Gramm. Herkömmliche Vorderradgabeln werden aus mehreren Einzel­ teilen hergestellt, nämlich dem erwähnten Gabelkopf, den Gabelscheiden, den Ausfallenden und dem Gabelschaftrohr, die anschließend miteinander verbunden, z. B. verschweißt, verlötet, verklebt etc. werden müssen. Die Gabelscheiden werden üblicher­ weise aus Rohren gefertigt, die sich in Richtung auf die Ausfallenden verjüngen, d. h. konifiziert werden müssen. Die Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Teilen müssen in der Regel nachbearbeitet werden, so daß sich insgesamt ein relativ kostenaufwendiger Herstellungsprozeß ergibt.

Die fertig montierte Vorderradgabel wird mit einem aufgepreßten Lagersitz, der auf dem Gabelkopf aufliegt, in einen entspre­ chenden Lagersitz unter Zwischenschaltung von Kugeln oder Nadeln in das Vorderrohr des Fahrradrahmens eingesetzt, wobei anschließend ein Lenkerrohr mit dem Vorbau für den Lenker in das Gabelrohr geschoben und mit Hilfe einer langen Klemmschrau­ be verklemmt wird. Auch diese Konstruktion ist äußerst aufwendig und resultiert in einem hohen Gewicht.

Gerade bei Fahrrädern hoher Qualität sollte zum einen auf eine konstruktiv einfache, jedoch überzeugende Technik geachtet, zum anderen ein möglichst geringes Gewicht der Konstruktion angestrebt werden.

Die oben erwähnten bekannten Konstruktionen kommen diesem Ideal jedoch nicht nahe. So ist z. B. die Verbindung zwischen dem Gabelkopf und den Gabelscheiden bei herkömmlichen Kon­ struktionen stets eine Schwachstelle: Ein erheblicher Prozent­ satz der Gabelschäden erfolgt in diesem Bereich oder in einem Bereich der Gabelscheiden, der nahe am Gabelkopf liegt, obwohl gerade in diesem Bereich eine hohe Materialkonzentration vorliegt, die eigentlich den Sinn haben sollte, einen Schaden der Gabel gerade dort zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorderradgabel für Fahrräder anzugeben, die einfach aufgebaut ist, insbesonde­ re einfach herzustellen ist und deren Verbindung mit dem Fahrradrahmen und dem Lenker mit nur wenigen Einzelteilen möglich ist, so daß sich insgesamt eine leichte aber hoch belastbare Konstruktion ergibt.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Demnach ist Ausgangspunkt und wesentlicher Teil die Konstruk­ tion der Gabelscheiden als Profilträger mit jeweils einem an der Vorderseite der Gabelscheide gelegenen vorderen Steg, einem an der Rückseite der Gabelscheide gelegenen hinteren Steg und einem die beiden Stege verbindenden mittleren Steg. Auch wenn im Prinzip für diese Konstruktion mehrere Profile infrage kommen, so ist statisch und dynamisch am günstigsten ein Doppel-T-Profil.

Die Mittelachse des Mittelsteges der Profilträger verläuft hierbei gerade, wobei sich die Tiefe der Profilträger in Richtung auf die Ausfallenden vorzugsweise kontinuierlich verringert.

Der Gabelkopf ist bevorzugt nach Art einer Haube oder Kuppel ausgebildet, deren Seitenwände in die mittleren Stege der Profilträger der Gabelscheide übergehen und deren Vorder- und Rückwand in den vorderen bzw. hinteren Steg des Profilträgers übergehen. Als Gabelschaftrohr wird bevorzugt nur ein kurzer Rohrstutzen verwendet, der über die Decke der Haube nur wenig hinausragt, jedoch auch in das Innere der Haube auf der Seite der Gabelscheiden hineinragt. Auf den Rohrstutzen oberhalb der Decke kann ein Nadel- bzw. Rollenlager aufgesetzt werden, mit dem die Vorderradgabel in dem Vorderrohr des Fahrradrahmens drehbar abgestützt wird. In den Stutzen kann andererseits auch ein Lenkerrohr eingeklemmt werden, wobei die Klemmung in dem unteren Bereich des Gabelrohrstutzens erfolgt. Das Lenkerrohr ist vorzugsweise ein Aluminiumrohr, das am oberen Ende des Vorderrohres des Rahmens in einem Steuerlager gelagert ist und anschließend nach vorne gekrümmt wird, so daß der üblicherweise als separates Bauteil verwendete Vorbau des Lenkers entfällt. Der eigentliche Lenker wird in eine Schelle am vorderen Ende des gebogenen Lenkerrohres eingesetzt.

Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion einer Vorderradgabel ergibt sich der fertigungstechnisch große Vorteil, daß die Vorderradgabel einschließlich des Gabelschaftrohres bzw. Gabel­ rohrstutzens und der Ausfallenden einstückig und zwar vorzugs­ weise als Aluminium-Schmiedeteil hergestellt werden kann. Die hierdurch offensichtliche Fertigungserleichterung bringt jedoch noch Vorteile hinsichtlich der Festigkeit mit sich. Betrachtet man nämlich die Kräfte, die an eine Vorderradgabel beim normalen Fahren, aber auch bei einem Unfall auftreten, so werden Kräfte in die Gabel hauptsächlich senkrecht zur Achse des Vorderrades, d. h. auch senkrecht zu der Gabelebene in diese eingeleitet. Die Hauptbelastungslinien laufen entlang der Vorderkante der Fahrradgabel und entlang der Hinterkante. Herkömmliche Gabelscheiden sind nun als ovale Rohre ausgebil­ det, bei denen der Krümmungsradius längs der Vorderkante und längs der Hinterkante am geringsten und in den Seitenbereichen am größten ist, sind demnach nach einem Prinzip konstruiert, das den tatsächlichen Belastungen entgegensteht, welche große Krümmungsradien an der Vorder- und Hinterkante und kleine Radien in dem verbindenden Teil erforderten. Durch die Erfindung wird eine Vorderradgabel angegeben, die auf die auftretenden Belastungen optimal angepaßt ist. Hinzu kommt, daß durch diese Erkentnis auch das Gewicht der gesamten Vorderrad­ gabel drastisch reduziert werden kann, da Materialmasse nur dort eingesetzt wird, wo es notwendig ist. Eine Vorderradgabel aus Aluminium gemäß der Erfindung mit einem Gabelrohrstumpf weist ein Gesamtgewicht von etwa 300 Gramm auf, demnach nur etwas über die Hälfte des Gewichts der leichtesten bekannten Vorderradgabeln.

Die Erfindung ist ein einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorderradgabel für ein Fahrrad;,

Fig. 2 einen Schnitt längs II-II zur Darstellung des Profiles der Gabelscheiden;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorder­ radgabel gemäß der Erfindung mit einem einstückigen Lenkerrohr;

Fig. 4 eine teilweise aufgebrochene und geschnittene Darstel­ lung der Verbindung zwischen Lenkerrohr und Vorderrad­ gabel;

Fig. 5 eine teilweise gebrochene Darstellung des mit der Vorderradgabel verbundenen Lenkerrohres zur Erläuterung der Verbindung zwischen Lenkerrohr und Lenker;

Fig. 6 eine modifizierte Ausführung der Verbindung zwischen Lenkerrohr und Vorderradgabel.

In Fig. 1 ist eine einstückige Vorderradgabel 1 aus Aluminium gezeigt, die einen Gabelkopf 2, einen von diesem ausgehenden Gabelrohrstutzen 3 und zwei Gabelscheiden 4 aufweist, die unten mit Ausfallenden 5 versehen sind. Ein den Gabelrohrstutzen 3 umgebender Bereich 6 des Gabelkopfes ist derart geformt, daß er eine untere Lagerschale des unteren Steuerlagers aufnehmen kann, ohne daß, wie sonst üblich, ein separates Teil aufgepreßt werden muß. Die Gabelscheiden 4 sind Profilträger und haben wie in Fig. 2 gezeigt, das Profil eines Doppel-T-Trägers mit einem mittleren Steg 7, einem vorderen Steg 8 und einem hinteren Steg 9, die jeweils senkrecht auf dem mittleren Steg 7 stehen. Die Breite des mittleren Steges 7 verringert sich kontinuierlich vom Gabelkopf 2 bis zu den Ausfallenden 5.

Der Gabelkopf 2 hat eine haubenartige Form, deren Seitenwände 10 in die mittleren Stege 7 der Gabelscheiden 4 und deren Vorder- bzw. Rückwand 11 in die vorderen bzw. hinteren Stege 8 bzw. 9 der Gabelscheiden 4 übergehen.

Die Öffnung des in Fig. 1 nur oberhalb des Gabelkopfes 2 sichtbaren Gabelrohrstutzens 3 reicht, wie aus Fig. 4 ersicht­ lich, noch eine gewisse Strecke in den Gabelkopf hinein, so daß dort mit Hilfe eines Klemmelementes 21 ein Lenkerrohr 22 eingeklemmt werden kann. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß anstelle des gezeigten Gabelrohrstutzens ein ganz normales Gabelschaftrohr verwendet werden kann, das ebenfalls einstückig mit der sonstigen Fahrradgabel ist oder durch Kleben o. ä. mit der Gabel verbunden wird, wobei dann das Lenkerrohr in herkömmlicher Weise in dieses Gabelschaftrohr eingeklemmt wird.

In die in einem Zug gefertigte Fahrradgabel muß dann nur noch eine Querbohrung 23 durch den Gabelkopf gefertigt werden, in der der Bolzen für die Vorderradbremse gelagert wird.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Mittelachse der mittleren Schenkel 7 der Gabelscheide 4 gegenüber der Längsachse des Lenkerrohres 22 mit einem Winkel von einigen Grad nach vorne in Fahrtrichtung P angestellt, da die Gabelscheiden bevorzugt gerade sind und die ansonsten übliche Krümmung der Gabelschei­ den nach vorne im unteren Bereich hierdurch ersetzt werden muß, um so die notwendige Fahrgeometrie zu erreichen.

Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, ist das Lenkerrohr 22 mit seinem unteren Ende mit Hilfe des Klemmelementes 21 im Gabelrohrstutzen 3 eingeklemmt, wobei dieses Klemmelement z. B. einen Führungsring 31 aufweist, der satt im Lenkerrohr 22 anliegt und ferner ein an den Seiten konisches Stellrad 32, wobei die beiden Räder mit Hilfe einer Schraube 33 miteinander verbunden sind, die z. B. mit einem Innensechskantschlüssel von unten in den Gabelkopf hineingreifend geschraubt werden kann. Durch die konischen Seitenränder wird das Führungsrohr in dem Gabelrohrstutzen festgeklemmt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist das Lenkerrohr 22 einstückig und wird vorzugsweise aus Aluminium gefertigt, wobei der ansonsten ein separates Bauteil bildende Lenkervorbau entfällt und durch eine entsprechende Biegung 34 des Lenkerrohres 32 erreicht wird. Am vorderen Ende dieses Vorbaus 34 ist quer ein Lenkerträger 35 für einen Lenker 36 angesetzt. Dieser Lenker 35 ist in diesem Falle ein nach vorne offener Halbzylinder 35, in den von vorne der Lenker 36 eingesetzt werden kann. Denkbar ist auch die Ausbildung als Halbprisma, so daß Lenker verschiedenen Durchmessers eingesetzt werden können. Zu beiden Seiten des Halbzylinders sind Schellen vorgesehen, mit denen der Lenker 36 in dem Halbzylinder festgeklemmt wird. Eine solche Ausgestal­ tung der Lenkerbefestigung ermöglicht eine höhere Belastbarkeit des Lenkers, schon allein aufgrund der großen Distanz zwischen den einzelnen Rohrschellen. Zudem wird eine freie Demontage des Lenkers ermöglicht.

Unterhalb der Krümmung des Lenkervorbaus 34 ist auf das Lenkerrohr 22 ein Gewindering 38 mit einem Außengewinde aufgeklebt, auf dem ein Gewindekonus läuft, mit Hilfe dessen das hier nicht gezeigte obere Steuerlager für das Lenkerrohr im Rahmen eingestellt werden kann. Die Einstellung kann hierbei spielfrei mit Hilfe des Gewindekonus erfolgen. Im Gegensatz dazu ist bei herkömmlichen Lenkerrohren dieses im Bereich des oberen Steuerlagers mit Spiel im Gabelschaftrohr gelegen. Zudem stärkt die Gewindehülse 38 das Lenkerrohr gerade in einem besonders belasteten Bereich, so daß mit dieser Konstruktion auch höhere Kräfte aufgenommen werden können.

Die beschriebene Verbindung von Lenkerrohr und Fahrradgabel sowie Fahrradrahmen besteht somit nur aus wenigen Teilen, nämlich dem Lenkerrohr 22, dem Klemmelement 21 und dem Gewindering 37 mit dem Gewindekonus. Gegenüber herkömmlichen Konstruktionen können in diesem Bereich mehrere hundert Gramm eingespart werden, ganz abgesehen davon, daß die Konstruktion wesentlich eleganter und einfacher ist.

In Fig. 6 ist eine modifizierte Verbindung zwischen Lenkerrohr 22 und Vorderradgabel 1 bzw. dem Gabelkopf 2 gezeigt. In der oben erwähnten Querbohrung 23 im Gabelkopf 2 ist ein Schraub­ bolzen 41 gelegen, der als Befestigungsbolzen für eine nur angedeutete Vorderradbremse 42 dient. Auf das der Bremse 42 gegenüberliegende Ende des Schraubbolzens 41 ist eine Mutter 43 aufschraubbar, die einen in den Gabelkopf 2 hineinragenden Hals aufweist. Auf dem Schraubbolzen sind frei gleitend im Inneren des Gabelkopfes 2 zwei Tellerfedern 45 bzw. Tellerfederpakete 45 angeordnet, zwischen denen Hälse 46 zweier haken- bzw. fragezeichenförmig geformter Klemmstücke 47 gelegen sind. Das eine Tellerfederpaket 45 stützt sich auf dem Hals 44 der Mutter 43 ab, während das andere Tellerfederpaket an einem Distanz­ stück 48 anliegt, das auf dem Schraubbolzen 41 angeordnet ist und sich an der Innenwand des Gabelkopfes 2 abstützt.

Die entgegengesetzt weisenden Enden 49 der Klemmstücke 47 liegen an der Innenwand des Lenkerrohres 22 an und berühren sich im Bereich ihrer Hakenkrümmung 50. Wird die Mutter angezogen, so werden die Hälse 46 der Klemmstücke 47 aufeinan­ der zubewegt, wodurch die aneinander anliegenden Klemmstücke 47 gespreizt werden und dabei das Lenkerrohr 22 einklemmen. In der Endstellung der Mutter 43 sind sowohl das Lenkerrohr 22 als auch die Bremse 42 korrekt in ihrer Lage fixiert.

Die Tellerfederpakete übertragen die Klemmkräfte und dienen gleichzeitig als Ausgleichselement.

Claims (17)

1. Vorderradgabel für Fahrräder, bestehend aus einem Gabel­ kopf, zwei von dem Gabelkopf ausgehenden Gabelscheiden mit Ausfallenden zur Aufnahme der Vorderradachse, und einem mit dem Gabelkopf verbundenen Gabelschaftrohr, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gabelscheide (4) als Profilträger ausgebildet ist mit einem an der Vorderseite der Gabelschei­ de (4) gelegenen vorderen Steg (8), einem an der Rückseite der Gabelscheide (7) gelegenen hinteren Steg (9) und einem die beiden Stege (8, 9) verbindenden mittleren Steg (7).

2. Vorderradgabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Steg (7) senkrecht auf dem vorderen und hinteren Steg (8, 9) steht.

3. Vorderradgabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelscheiden (4) Doppel-T-Träger sind.

4. Vorderradgabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellängsachse des mittle­ ren Steges (7) der Gabelscheiden (4) gerade verläuft.

5. Vorderradgabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gabelscheiden (4) ausgehend vom Gabelkopf (2) bis zu ihren unteren Ausfallenden (5) in ihrer Tiefe verjüngen.

6. Vorderradgabel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mittellängsachse des mittleren Steges der Gabelscheiden (4) gegenüber der Längsachse des Gabelschaft­ rohres (3) einen Winkel einnehmen.

7. Vorderradgabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Gabelkopf (2) nach Art einer Haube oder Kuppel ausgebildet ist, deren Seitenwände (10) in die mittleren Stege (7) der Gabelscheiden (4) und deren Vorder- und Rückwand (11) in die vorderen bzw. hinteren Stege (8, 9) der Gabelscheiden (4) übergehen.

8. Vorderradgabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Gabelschaftrohres (3) noch auf die Innensei­ te des haubenförmigen Gabelkopfes (2) hineinragt.

9. Vorderradgabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gabelkopf (2) in einem das Gabelschaftrohr (3) umgeben­ den Bereich (6) derart geformt ist, daß er eine untere Lagerschale eines unteren, die Gabel im Rahmen abstützenden Steuerlagers aufnehmen kann.

10. Vorderradgabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gabelkopf (2) die Gabel­ scheiden (4), das Gabelschaftrohr (3) und die Ausfallenden (5) ein einstückiges Teil sind.

11. Vorderradgabel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderradgabel (1) ein einstückiges Aluminium- Schmiedeteil ist.

12.Vorderradgabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lenkerrohr (22) in das Gabelschaftrohr (3) im Bereich des Gabelkopfes (2) einge­ klemmt ist, daß das Lenkerrohr (22) im oberen Bereich zur Bildung eines Lenkervorbaues (34) gekrümmt ist und daß an dem Ende des einstückigen gekrümmten Lenkerrohres (22) eine Aufnahmevorrichtung (35, 37) für einen Fahrradlenker (36) vorgesehen ist.

13. Vorderradgabel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (35, 37) für den Lenker (36) ein nach vorne offenes Halteprisma (35) aufweist, an dessen beiden Enden Rohrschellen (36) vorgesehen sind.

14. Vorderradgabel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (35, 37) als Halteprisma einen Halbzylinder (35) aufweist.

15. Vorderradgabel nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkerrohr (22) unterhalb der Krümmung (34) von einem Gewindering (37) umfaßt ist, mit Hilfe dessen ein Steuerlager in dem Vorderrohr eines Fahrradrahmens einstellbar ist.

16. Vorderradgabel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gabelkopf (2) eine Querbohrung (23) zur Aufnahme eines Schraubbolzens (41) für die Halterung einer Vorder­ radbremse (42) aufweist, daß in dem Gabelkopf (2) auf den Schraubbolzen zwei frei gleitende Tellerfederpakete (45) aufgeschoben sind, zwischen denen ebenfalls auf dem Schraubbolzen (41) frei gleitende Hälse (46) zweier hakenförmig gekrümmter Klemmstücke (47) angeordnet sind, die mit ihren Hakenenden (49) gegen die Innenwand des Lenkerrohres (22) weisen und in der Wölbung (50) des Hakenbereiches aneinander anliegen, und daß ein Tellerfe­ derpaket (45) am Gabelkopf (2) bzw. an einem am Gabelkopf (2) anliegenden Distanzstück (48) und das andere Tellerfe­ derpaket an einer Schraubmutter (43, 44) des Schraubbolzens (41) abgestützt ist.

17. Vorderradgabel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gabelkopf (2) eine Querbohrung (23) zur Aufnahme eines Befestigungsbolzens (41) für die Halterung einer Vorderradbremse (42) aufweist, daß in dem Gabelkopf (2) auf dem Befestigungsbolzen (41) zumindest ein Klemmstück (47) für das Lenkerrohr (22) angeordnet ist, derart, daß bei der Montage des Befestigungsbolzens (42) im Gabelkopf gleich­ zeitig das Lenkerrohr verklemmt wird.