DE4108905A1 - Adaptives daempfersystem - Google Patents

Description

Auf dem Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, lassen sich Fahrradfederungen grob in zwei Gruppen einteilen; solche mit einer Feder pro gefedertem Laufrad und solche mit zwei Federn für ein gefedertes Laufrad. Bekannte Beispiele für Vorderradfederun­ gen, die zwei Federn zur Abstützung verwenden sind die auch in Motorrädern gebräuchlichen Teleskopgabeln. Beispiel für Vorder­ radfederungen mit einer Systemfeder ist FR 10 51 964.

Beispiele für Hinterradfederungen mit zwei Federn ist z. B. die Anmeldung US 48 56 801 zu nennen, die zur Abstützung des Hinter­ rades die zwei in Verbundwerkstoff ausgeführten Hinterradstreben verwendet, die integrierter Bestandteil des Rahmens sind.

Am Stand der Technik ist zu kritisieren, daß alle bisher bekann­ ten Systeme nicht das Fahrrad als ganzes in die Federproblematik einbeziehen und deshalb die Dämpfung nicht an die aus dem An­ triebssystem sich ergebenden Erfordernissen dynamisch anpassen. Die Dämpfung kann die effektive Tretenergie beeinträchtigen. Gän­ gige Lösungsansätze sind Ausführungen von Dämpfern mit sehr hohem Losbrechmoment in den Dämpferdichtungen, d. h. mit einem herabge­ setzten Ansprechverhalten. Eine befriedigende Lösung ist nur mit einer aktiven Dämpfung unter Berücksichtigung der aus dem Antrieb auf das Federsystem wirkenden Kräfte zu erreichen. Dazu müssen verschiedene Daten aus dem Antriebssystem zur Federungssteuerung verarbeitet werden.

Das System der Anmeldung macht sich zur Aufgabe, ein Federungssy­ stem bereitzustellen, das die beim Fahrradbetrieb aus der An­ triebsart resultierenden Kräfte berücksichtigt und die Dämpfung permanent an die Erfordernisse des geringen Trittenergieverlustes anpaßt. Dazu werden die Daten aus dem Antrieb, also Tretkurbel­ winkel, Belastungseinleitung ins Sattelrohr, Geschwindigkeit und Trittfrequenz zur Adaption der Dämpfung herangezogen. Des weite­ ren beschränkt sich das System der Einfachheit halber auf nur ein Feder/Dämpfelement pro Rad. Die ans Tretlagergehäuse angeschraub­ te Hilfsblattfeder am Hinterrad übernimmt im Gegensatz zur Anmel­ dung US 48 56 801 nur die Seitenführung des Hinterrades, die Ab­ stützung gegen den Rahmen übernimmt das vorspannbare Feder/Dämp­ ferelement. Das gesamte System soll sich durch leichtes Gewicht auszeichnen.

Zur Lösung der Aufgabe verwendet das Absorptionssystem je ein ak­ tives Feder/Dämpferelement für Vorder- und Hinterrad. Das Vorderrad stützt sich mit einem Federbein gegen den Rahmen ab. Das Federbein ist auf die Vordergabel aufgesetzt. Der ruhende Teil des Dämpferbeins ist am Rahmen befestigt. Die Lenkkraftüber­ tragung auf die Gabel erfolgt durch Spurstangen (4a, 4b). Diese Spurstangen (4) tragen elastische Gummielemente (6), um den Län­ genausgleich beim Einfedern herbeizuführen und die Lenkung zu dämpfen. Das Federbein (1) ist in sich drehbar. Das Lenkrohr ist gesondert im gefederten Rahmen gelagert (7a, 7b). Es kann unabhän­ gig vom Radstand positioniert werden.

In besonderen Fällen können die Spurstangen über eine Zwischenan­ lenkung die Gabel führen, um einen zu starken Längenausgleich zu vermeiden (Abb. I, 13). Außerdem können durch die Spurstangenlen­ kung mehrere Lenker gleichzeitig zum Einsatz kommen (Abb.).

Zur Lösung der Aufgabe verwendet das Absorptionssystem je ein ak­ tives Feder/Dämpferelement für Vorder- und Hinterrad. Das Vorderrad stützt sich mit einem Federbein gegen den Rahmen ab. Das Federbein ist auf die Vordergabel aufgesetzt. Der ruhende Teil des Dämpferbeins ist am Rahmen befestigt. Die Lenkkraftüber­ tragung auf die Gabel erfolgt durch Spurstangen (4a, 4b). Diese Spurstangen (4) tragen elastische Gummielemente (6), um den Län­ genausgleich beim Einfedern herbeizuführen und die Lenkung zu dämpfen. Das Federbein (1) ist in sich drehbar. Das Lenkrohr ist gesondert im gefederten Rahmen gelagert (7a, 7b). Es kann unabhän­ gig vom Radstand positioniert werden. In besonderen Fällen können die Spurstangen über eine Zwischenan­ lenkung die Gabel führen, um einen zu starken Längenausgleich zu vermeiden (Abb. I, 13). Außerdem können durch die Spurstangenlenkung mehrere Lenker gleichzeitig zum Einsatz kommen (Abb. I, 14a, 14b).

An der Lösung ist vorteilhaft, daß durch die Verarbeitung der An­ triebsdaten die Tretenergie nur geringfügig im Dämpfungssystem verbraucht wird. Die Hinterradfederung kommt mit nur einer drehbaren Anlenkung, nämlich am Sattelrohr (15) aus. Das Vorderrad wird über Spurstangen angelenkt. Dadurch lassen sich übliche Fahrradbremsen und Teile verwenden. Die Adaption des Systems kann auf nur je einen Dämpfer beschränkt werden. Durch Verwendung verschieden langer Spurstangen lassen sich Lenker in verschiedenen Positionen unabhängig vom Radstand montieren. Es können für verschiedene Fahrerpositionen mehrere kleine steife und aerodynamisch vorteilhafte Lenker (Abb. I, 14a, 14b) Verwendung fin­ den. Die Drehung des Lenkers um seine Achse (7a, 7b), das heißt der Verzicht auf den Vorbau, ermöglicht es, sehr lange Ellbogenpol­ ster vor dem Aerolenker anzubringen, weil die Lenkbewegung aus dem Handgelenk vollzogen werden kann. Da die Hilfsblattfeder unter das Tretlagergehäuse geschraubt wird, sind durch die Teilbarkeit von Vorderrahmen und Heckdreieck Rah­ men in Verbundwerkstoff einfacher zu fertigen.

Beschreibung

Der Anmeldung liegt die Idee zugrunde, daß ein Fahrrad nur durch eine adaptives System ohne große Verluste von Tretenergie federn läßt. Da für den Energieverlust die Einflüsse der dynamischen Krafteintragung aus dem Tretlager maßgebend sind, sind die Be­ triebsdaten aus dem Antrieb bei der Adaption zu berücksichtigen. Diese Betriebsbedingungen lassen sich durch Erfassung des Winkel­ maßes der Tretkurbel, der Trittfrequenz, der Fahrgeschwindigkeit, und dem Belastungseingang in das Sattelrohr ausreichend quantifi­ zieren. Analog zum Sattelrohr kann der Krafteintrag in den Lenker erfaßt werden. Im Gegensatz zu Kraftfahrzeugen spielen Fahrbah­ nerfassungen und hohe Rechenleistung nur eine untergeordnete Rol­ le. Die oben genannten Daten werden in einem zentralen Rechner verarbeitet, der die Dämpfungssteuersignale an die Adsorptions­ elementen weiterleitet. Die Energiezufuhr für die Regelung der adaptiven Dämpferelemente kann elektrisch sein, oder wie in An­ spruch 5 aufgeführt, hydraulisch von der Tretlagerwelle erzeugt werden, was den Vorteil der gleichzeitigen Übermittlung der Win­ kelstellung hat. Aus den Rechnereingangsdaten lassen sich genaue Kennfelder für die Dämpfung erstellen, da der Krafteintrag ins Tretlager weitgehend vom Kurbelwinkel abhängig ist. Korrespon­ dierende Größe ist die Belastung der Sattelkerze. Beim Treten im Stehen wird ein harte Dämpfungsstufe gewählt. Bei Stillstand der Tretkurbel und Fahrgeschwindigkeit kann von Bergabfahrt, bei zusätzlicher Entlastung des Sattels kann von schlechten Fahrbahnverhältnissen ausgegangen werden. Die Steuerimpulse für die Dämpfer werden vom Rechner erstellt und an die Dämpfer weitergeleitet. Die Steuerenergie wird von einer Batterie eingespeist. Die eigentliche Ventilbetätigung kann auch wie in Anspruch 5 aufgeführt hydraulisch erfolgen.

Das Vorderrad wird durch ein Feder/Dämpferbein vom Rahmen abge­ stützt. Das Feder/Dämpferbein ist in sich drehbar. Die Lenkbewe­ gung wird über Spurstangen übertragen. Um längere Spurstangen zu erhalten, können diese über eine Umlenkstation geführt werden, wie in Abb. I gezeigt. Die Spurstangen haben einen elastischen Längenausgleich. Der Lenker ist im gefederten Rahmen gelagert, er überträgt lediglich die Lenkkräfte, ein Vorbau kann entfallen, da er unabhängig vom Radstand positionierbar ist. Das Hinterrad ist an einer aus einem Stück bestehenden Hilfs­ blattfeder geführt. Zum Rahmenheck ist es durch eine Gabel abge­ stützt, die ein fest mit ihr verbundenes Feder/Dämpferbein trägt. Dieses Federbein ist vorspannbar und übernimmt die eigentliche Abstützung gegen den Rahmen. Die Oberseite des Federbeins ist mit dem Rahmen drehbar verschraubt. Diese Verbindung ist die einzige direkt drehbare Verbindung der Hinterradfederung. Sie verhindert zusammen mit dem Dämpfungskolben ein seitliches Verkanten des Hinterrades. Die Ansteuerung der Dämpfung erfolgt im wesentlichen wie beim Vorderrad.

Das Federungssystem ermöglicht die Entkoppelung von Lenker und Vorderradführung. Dadurch ist es möglich, statt großer Universa­ laerolenker kleine steife dem Einsatzzweck optimal angepaßte Lenker zum Einsatz zu bringen. Durch den Verzicht auf den Vorbau und die Koppelung des Lenkers mittels Spurstangen wird es mög­ lich, den Drehpunkt des Lenkers so zu wählen, daß die Ellbogen während der Fahrt optimal und ermüdungsfrei auf langen Auflagen abgestützt werden können, da die Lenkbewegung aus dem Handgelenk erfolgen kann.

Bezugszeichen der Fig. 1

 1 Feder/Dämpferbein
 2 Feder/Dämpferelement
 3 Hilfsblattfeder
 4a Spurstangen
 4b Spurstangen
 5a Lenker
 5b Lenker
 6 Längenausgleich
 7a Lenkungslagerung
 7b Lenkungslagerung
 8 Drehwinkelgeber
 9 Hydropumpe
10 Belastungssensor
11 Geschwindigkeitssensor
12 Zentralrechner
13 Zwischenlenker
14a Lenker
14b Lenker
15 Hinterstrebenanlenkung

Claims (5)

1. Adaptives Dämpfungssystem mit Bezugnahme auf den dynamischen Krafteintrag in den Rahmen durch die Tretenergie, dadurch gekenn­ zeichnet, daß folgende Daten (Tretkurbelwinkel, Belastungseingang ins Stattelrohr, Geschwindigkeit, Trittfrequenz) aus dem An­ triebssystem zur Dämpfungsregelung verarbeitet werden.

2. Adaptives Dämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Abstützung des Vorderrades über der Gabel ein adaptives Federbein verwendet wird, das über Spurstangen ange­ lenkt wird. Die Spurstangen können über eine Umlenkstation ge­ führt werden.

3. Adaptives Dämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Hinterrad über eine oder zwei gelenklose Hilfs­ blattfedern geführt und mit einem aktiven Feder/Dämpferelement über der Hintergabel am Rahmen abgestützt wird.

4. Adaptives Dämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in Anspruch zwei aufgeführte Anwendung der Spurstangen durch Koppelung die Verwendung von mehreren Lenkern gleichzeitig ermöglicht.

5. Adaptives Dämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mechanische Energie für die Steuerung der Dämp­ feradaption durch die Ankopplung einer hydraulischen Pumpe an die Tretachse bereitgestellt werden kann.