DE4130204A1 - Gefederter und gedaempfter fahrradsattel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrradsattel, bei dem die Sattelfläche über Federelemente mit dem Sattelrohr verbunden ist, wobei sich im Sattelrohr ein Dämpfungssystem befindet, welches die Federungsbewegung abdämpft.

Fahrradfahren und vor allem das sportlich betonte Mountainbiking oder auch das Tourenfahren kann zu einer Vielzahl von Beschwerden führen, die dem ungeübten oder nicht gut trainierten Fahrradfahrer den Spaß schnell verderben können. Vor allem bei falscher Benutzung des Fahrrads auf schlechten Wegen und beim Querfeldeinfahren mit dem Mountain-Bike können Rückenschmerzen, speziell Bandscheibenprobleme, hervorgerufen werden. Dies deshalb, weil im Gegensatz zum kleinen Teil der sportlich geübten Fahrer, die Stöße und Unebenheiten der Straße bzw. des Terrains durch "Stehen in der Pedale" abfedern können, da sie die entsprechenden Muskeln dafür besitzen, der Großteil aller Fahrradfahrer auch bei spürbar holprigem Untergrund alle Erschütterungen und Stöße im Sattel sitzend absorbiert.

Bekannt sind Federsysteme für Fahrradsättel, die z. B. aus kombinierten Druck-Zug-Schraubenfedern bestehen, d. h. die Federung wird gleichzeitig über eine weiche Kennlinie der Zugfeder und über eine härtere der Druckfeder bewirkt. Solche Systeme federn zwar befriedigend, dämpfen jedoch kaum.

Auch sind Sättel bekannt, welche über ein Gelenk mit Federn verbunden sind, die in Längsrichtung unter der Sattelfläche angeordnet sind. Schließlich sind auch bei Sportsätteln unter dem eigentlichen Sattelteil Stahlfedern angeordnet, die eine bedingte Federung, aber in keinem Fall eine Dämpfung bewirken.

Diese Tatsache und der Umstand, daß bereits Fälle mit daraus resultierenden starken Rückenschädigungen registriert werden, ließ den nachfolgend beschriebenen gefederten und gedämpften Fahrradsattel entstehen.

Die zu lösende Aufgabe war wie folgt formuliert:

Die Vertikalbeschleunigung der auf dem Sattel sitzenden Person muß auf ein nicht mehr gesundheitsschädigendes Maß abgefedert und gedämpft werden. Hierbei wird davon ausgegangen, daß es unterschiedliche Fahrstraßenoberflächen bis hin zum Wurzelwerkpfad geben kann, natürlich aber auch individuelle Wünsche bezüglich des Federungs- und Dämpfungsverhaltens des Sattels. Schließlich sollte die Seitenführung des Sattels nicht beeinträchtigt werden und die Erscheinungsform den ästhetischen und technischen Normen des heutigen Standards entsprechen.

Beschreibung der erfindungsgemäßen Lösung

Eine übliche Satteldecke mit Satteltragfeder ist in einen Verstellkopf für die Sattelneigung eingespannt, wobei die untere Hälfte des Verstellkopfes in ein Teleskoprohr mündet, welches in einem zweiten Rohr teleskopartig auf und ab gleiten kann. Dieses Sattelrohr trägt an seinem oberen, nach rückwärts gekehrten Ende einen Kopf, welcher der Lagerung eines Paares von gekröpften Pleuelstangen dient, die wiederum mit ihrem oberen Ende an einem Gummitorsionsfederelement angelenkt sind, das seinerseits fest mit der Satteltragfeder verbunden ist.

Das Gummitorsionsfederelement wird hierbei mit einem Kern, welcher z. B. einen quadratischen Querschnitt hat, zwischen den Satteltragfedern angeordnet und mit ihnen über Klemmstücke fest verbunden. Der äußere, ebenfalls quadratische Mantel des Elements dagegen wird über einen an ihm angeformten Nocken, mit Hilfe der beiden Pleuelstangen in eine Drehung versetzt, welche durch die progressive Kennlinie der 4 Gummistäbe, die den Kraftschluß herstellen, begrenzt wird. Die Führung der Teleskopbewegung wird durch die beiden Pleuelstangen bewirkt, welche sowohl am Sattelrohrkopf als auch am Nocken des Gummitorsionsfederelements mittels Anlageflächen exakt parallel geführt werden. Dies ist notwendig, da eine sichere Führung des Geradeauslaufs üder der Kurvenfahrt des Fahrrades gewährleistet werden soll, was durch Schenkeldruck bzw. Gesäßkontakt mit dem Sattel erfolgt.

Die Führung des Teleskoprohres, sowohl im Sattelrohrkopf als auch im unteren Ende des Sattelrohres, wird mit Hilfe von Gleitringen bewirkt, welche eine präzise, spielfreie und abdichtende Gleitbewegung des Systems gewährleisten.

Die Dämpfung der Bewegung des Sattels wird nun durch einen im unteren Teil des Sattelrohres angeordneten Hydraulikzylinder mit veränderbarer Wirkung vorgenommen. Hierbei ist der Hydraulikzylinder auch in seiner Anschlagposition relativ zum Teleskoprohr verstellbar, indem auf seiner Mantelfläche ein Gewinde mit dem Innengewinde des Sattelrohrendes in Eingriff steht. Der ballig geformte Kolben des Hydraulikzylinders kommt beim Einfedern des Teleskoprohres nach Überwindung des Spiels von einstellbarer Länge. Je nachdem wie der Hydraulikzylinder im Sattelrohrgewinde justiert ist, mit einem konvex geformten Elastomerpuffer in Anschlag, der im unteren Boden des Teleskoprohres eingelassen ist. Die Dämpfung erfolgt nach Durchfahren eines bestimmten Federwegs in einer einstellbaren Progression und Frequenz. Ein solcher Hydraulikdämpfer wird beispielsweise im Katalog Nr. H650 der Firma ENIDINE AG auf Seite 12/13 beschrieben, wobei auch tabellarisch die Variationsbreite der Dämpfung in Abhängigkeit von der Aufschlag- bzw. Aufprallgeschwindigkeit dargestellt wird.

Der Sattel in der beschriebenen Ausführung bietet in der Kombination von Federung und Dämpfung eine ideale Möglichkeit, den Erfordernissen der Mehrheit der Fahrradfahrer zu entsprechen, indem er ein gesundes, beschwerdefreies Radfahren auf allen Wegarten, bis hin zum Waldweg mit unebener Oberfläche, ermöglicht.

Darüber hinaus kann eine weitere Ausgestaltung des vorliegenden Systems auch individuellen Ansprüchen gerecht werden, indem beispielsweise die Federhärte variabel einstellbar gemacht wird oder aber verschiedene Federkennlinien für verschiedene Gewichtsklassen eingesetzt werden. Eine solche variable Verstellung der Federkennlinie eines Gummitorsionsfederelementes wird beispielsweise auch in der schweizerischen Anmeldung 04 308/88-0 beschrieben, und zwar in den Fig. 10 und 11.

Die Dämpfungsmechanik kann beispielsweise in das Gummitorsionsfederelement ganz oder teilweise, integriert werden, indem zwischen den koaxial angeordneten Gummielementen andere Elemente mit ausgesprochener Dämpfungswirkung eingesetzt werden, z. B. aus dem Werkstoff Vibthène. Diese Art der Dämpfung wird beispielsweise in der PCT/AT89/00 108 in Fig. 11 schon beschrieben.

Eine andere Ausführungsvariante könnte anstelle des Hydraulikdämpfers einen Gasdämpfer vorsehen oder auch eine Kombination beider Systeme. Der Gasdämpfer könnte beispielsweise einem Typ der Baureihe 04 06 060 101/0250N LIFT-O-Mat der Firma STABILUS, 5400 Koblenz entsprechen, wie er auch für Bürostuhldämpfungs- und Hebesysteme verwendet wird.

Schließlich ist vorgesehen, auch die Federung mit einem System aus mehr als einem Gummitorsionsfederelement, d. h. einer Tandem- oder Tripleanordnung dieser Elemente auszuführen, was ebenfalls in der CH-Schrift 04 308/88-0 in der Fig. 12 und 13 beschrieben wurde.

Abweichend von den vorbeschriebenen Ausführungsvarianten, die jeweils einen kompletten Sattel betreffen, ist auch eine als Nachrüstsatz ausgebildete Version denkbar, bei welcher das Gummitorsionsfederelement, der Verbindungspleuel, das Sattelrohr und das Teleskoprohr sowie der Dämpfer mit einem vorhandenen, "individuell eingefahrenen" Sattel zu einem neuen Sattel zusammengebaut werden können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sattels sind in den nachfolgend näher beschriebenen Zeichnungen dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Sattels mit im unteren Bereich geschnittenem Sattelrohr und seitlicher Aufsicht auf das Gummmitorsionsfederelement ohne die Verbindungsschellen zur Satteltragfeder,

Fig. 2 eine Rückansicht des Sattels mit Gummitorsionsfederelement, Verbindungsschellen zu den beiden Satteltragfedern und einem Teil des Fahrradrahmens, in welchem das Sattelrohr mittels Schnellspannmechanismus höhenverstellbar befestigt ist,

Fig. 3 eine Seitenansicht des oben erwähnten Nachrüstsatzes, welcher im Prinzip mit dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau identisch ist, bis auf die fehlende Sattelfläche,

Fig. 4 eine Rückansicht des Nachrüstsatzes, eingespannt in einem Teil des Fahrradrahmens mit Schnellspannmechanismus für die Höhenverstellung des Sattels.

Im einzelnen ist die Satteldecke (1), getragen durch die beiden unter ihr verlaufenden Satteltragfedern (2) mit dem Sattelrohrklemmstück (3) neigungsverstellbar verbunden. Am hinter dem Sattelrohrkopf (3) liegenden, nach aufwärts gerichteten Bereich der Satteltragfedern (2), liegt zwischen ihnen das Gummitorsionsfederelement (4). Es setzt sich zusammen aus der mit Bohrungen (5) versehenen Achse (6), welche über Schellen (7) mit den beiden Satteltragfedern (2) kraftschlüssig verbunden ist, den vier Gummielementen (8) und dem Außenmantel (9), an dem ein Hebelnocken (10) angeformt ist. An diesem Hebelnocken sind mittels einer Achse (11) die beiden Pleuel (12) angelenkt. Die unteren Enden der Pleuel (12) sind mit einer zweiten Achse (13) am Sattelrohrkopf (14) an dessen rückwärtiger, mit parallelen Führungsflächen (15) ausgestatteter Seite gelenkig angeschlossen. Der Sattelrohrkopf (14) seinerseits als kraftübertragendes Bauteil ist auf dem Sattelrohr (16) befestigt, wobei in seinem oberen Ende zur Dichtung und Reibungsverminderung ein Kunststoffring (17) eingelassen ist, der das Teleskoprohr (18) spielfrei führt. Dieses trägt seinerseits am unteren Ende einen zweiten Kunststoffring (19), so daß eine doppelte Kunststofführung der Teleskopbewegung im Sattelrohr gegeben ist. Das Sattelrohr (16) schließlich weist in seinem unteren Ende ein Gewinde (20) auf, in welchem der Dämpfer (21) höhenverstellbar eingeschraubt ist. Der Dämpfer (21), der an seinem oberen Ende eine Kolbenstange (22) mit einem konvex geformten Kunststoffkopf (23) hat, ist im Teleskoprohr (18) in einer konkav geformten Elastomerpfanne (24) abgestützt, die in dessen unterem Ende eingelassen ist. Am Boden des Dämpfers (21) ist eine skalierte Verstellvorrichtung (25) mit Anschlag vorhanden, welche die Dämpfungswirkung bzw. die Härte des Dämpfers regulieren läßt.

Für die Höheneinstellung des Sattels im Rahmen (26) des Fahrrads ist die übliche Schnellspannvorrichtung (27) in Fig. 2 dargestellt, mit deren Hilfe sich der Sattel leicht, auch zum Zwecke der Verstellung der Dämpfungswirkung, aus dem Rahmen herausziehen läßt.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Version der Erfindung stellt den Nachrüstsatz dar, welcher aus dem Gummitorsionsfederelement (4), den daran mittels zweier Schraubenpaare befestigten Schellen (7) und den beiden Pleueln (12), welche an den Hebelnocken (10) angelenkt sind, besteht. Gestrichelt dargestellt in Fig. 3 ist die Satteltragfeder (2), woran die Schellen (7) kraftschlüssig befestigt sind. Die Pleuel (12) sind wiederum mit dem Sattelrohrkopf (14) und dem in ihm gleitenden Teleskoprohr (18) verbunden. Ein individueller Sattel würde in die obere Öffnung des Teleskoprohres (28) mit dem Sattelrohrklemmstück (3) eingepreßt und das Gummitorsionsfederelement (4) durch die Schellen (7) mit den Satteltragfedern (2) verbunden, was dann wieder einen kompletten Sattel entsprechend der Fig. 1 und Fig. 2 ergeben würde. Eine Nachrüstversion ist wahlweise auch mit einem im internen Sattelrohrende angeordneten Dämpfer (21) mit Verstellvorrichtung (25) ausgetattet.

Die Benutzung ist wie folgt vorgesehen: Der Sattel (1) wird im Rahmen des Fahrrads (26) mit Hilfe der Schnellspannvorrichtung (27) auf die gewünschte Höhe eingestellt, wobei üblicherweise auf eine genaue Ausrichtung in der Längsmittelebene des Rades geachtet wird. Vorher wurde die Verstellvorrichtung (25) des Dämpfers (21) an Hand der skalierten Einstellung auf die empfohlene bzw. gewünschte Härte einjustiert. Danach ist der Sattel fahrbereit.

Bei einer der Fig. 3 und 4 entsprechenden Ausführung wird der Nachrüstsatz mit Hilfe der beiden Schellen (7) mit den genormten Satteltragfedern (2) eines vorhandenen Sattels verbunden, indem die Schrauben mit der Achse (6) des Gummitorsionsfederelementes (4) fest verschraubt werden und das Sattelrohrklemmstück (3) in das obere Ende (28) des Teleskoprohres (12) fest eingepreßt wird. Eine Sicherung mit flüssiger Sicherungsmasse, z. B. Loctite, ist hierbei empfehlenswert. Nach dieser Operation ist die Benutzung wie unter Fig. 1-2 beschrieben möglich.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird die Befestigung des Gummitorsionsfederelementes nicht an den Satteltragfedern (2), sondern an Tragelementen vorgenommen, die fest mit dem Sattelrohrklemmstück (3) verbunden, insbesondere an das obere, scherenartige Befestigungsteil angeformt sind. Auf diese Weise ist die Geometrie der Befestigungspunkte eindeutig definiert und nicht mehr von dem Verlauf der Satteltragfeder (2) abhängig.

Die Tragelemente zur Befestigung des Gummitorsionsfederelementes können aus zwei sich ausgehend von dem oberen Befestigungsschellenteil nach hinten erstreckenden Wangen bestehen, deren Abmessungen so gewählt sein müssen, daß ein freies Schwenken des mit den Hebelnocken (10) versehenen Außenmantels (9) des Gummitorsionsfederelementes (4) möglich ist. In diesem Falle können die Pleuel (12) auch etwas steiler als in Fig. 1 gezeigt verlaufen.

Diese Ausführungsvariante eignet sich auch für einen Nachrüstsatz, da in diesem Falle lediglich ein mit den Tragelementen oder Befetigungswangen versehenes oberes Schellenteil für das Sattelrohrklemmstück zusätzlich mitgeliefert werden muß.

Claims (10)

1. Sattel, insbesondere für Fahrräder, bestehend aus einer Sattelfläche und einer darunter angeordneten Federungs- und Dämpfungsmechanik, gekennzeichnet dadurch, daß das zweiteilige Sattelrohr teleskopartig ineinander schiebbar ist, wobei der obere Teil, fest mit der Sattelsitzfläche verankert, über Schubstangen, die an einem Gummitorsionsfederelement angelenkt sind, mit dem unteren Teil gelenkig verbunden ist, der wiederum über einem in seinem Inneren angeordneten hydraulischen oder pneumatischen Dämpfungsmechanismus das obere Teleskoprohr in seinem Federweg dämpfend abbremst.

2. Sattel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummitorsionsfederelement unter dem nach hinten verbreiterten Teil des Sattels zwischen den beiden Satteltragfedern mit diesen fest verankert ist.

3. Sattel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummitorsionsfederelement insgesamt aus ein oder mehreren in Tandem- oder Tripleanordnung im Bereich unter der hinteren Sattelfläche angeordneten Systemen besteht.

4. Sattel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummitorsionsfederelemente mit sogenannten Silent- oder Dämpfungselementen gleichen Aufbaus kombiniert sind.

5. Sattel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement im unteren Teil ein gasförmiges System aufweist.

6. Sattel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmechanik individuell regulierbar ist, bezüglich ihrer Härte bzw. Frequenz.

7. Sattel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummitorsionssfederelement in seiner Federkennlinie veränderbar ist.

8. Sattel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummitorsionselement an Trägerteilen befestigt ist, die fest mit dem oberen Schellenteil des Sattelrohrklemmstücks verbunden bzw. integral an dieses Schellenteil angeformt sind.

9. Sattel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Achse des Gummitorsionselements in einem Böckchen gelagert ist, welches durch zwei Wangen auf dem oberen Teil der Sattelklemme des Sattelrohres gebildet wird, die ihrerseits den Sattel mittels der unter ihm längs parallel verlaufenden Tragstangen einspannt.

10. Nachrüst-Feder- und Dämpfungsmechanik eines Sattels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Sattelrohr mit Schubstangen und Gummitorsionsfederelement besteht und an jedem beliebigen, jedoch maßlich kompatiblen Sattel im Sinne eines Zubehörteils nachgerüstet werden kann.