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Hinterradaufhängung für Fahrrad
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Systeme,
mit denen Hinterradaufhängungen für Fahrräder bestehend
aus einem Rahmen, einem mit seinen Enden an die Rahmenstruktur angebundenen
Gelenkviereck, einer die Achse des Hinterrads mit dem Gelenkviereck
verbindenen und einer die Unebenheiten des Geländes übertragenden Querstrebe und
einem diese Übertragung
dämpfenden, das
Gelenkviereck mit der Rahmenstruktur verbindenden Stossdämpfer erreicht
werden sollen sind soweit bekannt.
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Als
beispielhaft in diesem Zusammenhang werden unter vielen anderen
die US-Patente
US 6170845 ,
WO 97/43166 ,
US 6164676 erwähnt.
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Allerdings
sind die hier angesprochenen Aufhängungen nicht unbedingt zweckgeeignet,
da sie entweder zu steif oder zu weich sind und es ihnen an Anpassungsfähigkeit
mangelt. Der Benutzer fordert Hinterradaufhängungen, die in Abhängigkeit
des Geländes
unterschiedliche Möglichkeiten
bieten und dabei simpel, bequem weich und frei von brüsken Übergängen sind.
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Der
Anmelder hat die präzise
Anordnung der Anbindungspunkte des Gelenkvierecks des Fahrrads genau
untersucht, dabei insbesondere den oberen Anbindungspunkt sowie
die von den zum Erreichen der Forderungen der Benutzer entsprechenden
Aufhängung
zu erfüllenden
Verhältnisse.
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Der
Anmelder hat die bereits am Markt erhältlichen Hinterradaufhängungen
einer eingehenden Studie unterzogen und ist dabei zu dem Schluss gekommen,
dass die die Güte
bestimmenden Merkmale und Grössen
einer Aufhängung
von den nachfolgenden Kriterien bestimmt wird, wobei (a) das Verhältnis des
Hubs der Achse des Hinterrads zwischen dem Hub des Stossdämpfers und
(b) der Hub des Stossdämpfers
selbst ist:
- 1.- Es muss sich unter allen Umständen ergeben, dass:
a/b < 3. Bei einer
kartesischen Darstellung der Kurve f(OY = a/b); OX = b), ergibt
sich folgendes:
- 2.- Wenn sich der Anbindungspunkt an seinem am weitesten vom
gelegenen Verankerungspunkt (in Richtung Vorderrad) befindet, muss
sich folgendes ergeben:
3-1: 2'5 < a/b < 3
3-2: Die
Kurve f kommt dabei in die Nähe
einer geraden Linie.
- 3.- Wenn der Verankerungspunkt so weit wie möglich nach hinten gelegt ist
(in Richtung des Hinterrads), muss sich ergeben, dass:
21) a/b < 3,
und ausserdem
22) muss das Gefälle der
Kurve f vorzugsweise negativ zu Beginn und konvex in ihrem Ganzen sein.
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Der
Anmelder hat eine Hinterradaufhängung entwickelt,
welche diesen Forderungen gerecht wird. Diese Aufhängung ist
in dem Patentanspruch definiert. Besondere Arten der Realisierung
werden in den abgeleiteten Ansprüchen
definiert.
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Konkret
ausgedrückt
verfügt
der Gegenstand der hier vorgestellten Erfindung über:
- a)
Eine dreieckige Rahmenstruktur mit einem Rohransatz in V-Form, einem Aufnahmerohr
für den
Fahrradsitz und einem diagonal angeordneten Rohr, an dessen Verankerung
die Achse für die
Pedale eingeführt
wird.
- b) Ein Gelenkviereck, das seinerseits aus folgenden Komponenten
besteht:
b1) Einem Schwenkarm mit einem
Schwenkpunkt auf dem diagonal angeordneten Rohr, welcher den Mittelpunkt
der von den folgenden Komponenten gebildeten kartesischen Koordinaten
bildet
b2) Einer kleinen Schubstange
mit 40 mm Länge, welche
an einem ihrer Enden schwenkbar an einem Ende des Schwenkarms angebunden
ist und an ihrem anderen Ende
b3) mit
einer grossen Schubstange von 108 mm Länge verbunden ist, welche ihreseits
schwenkbar am oben genannten Rahmen angebunden ist;
- c) Einem Stoßdämpfer, der
an einem seiner Enden an der mit an der Schraubverbindung der kleinen
Schubstange mit der grossen Schubstange verbunden und an seinem
anderen Ende in der Nähe
des Scheitelpunkts des V's
und in den kartesischen Koordinaten X = 131 mm und Y = 269,5 mm
an dem V-förmigen
Rohransatz verschraubt ist.
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Die
Erfindung wird weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung
der grossen Schubstange an den Rahmen ein oberer Verankerungspunkt
ist, welcher verstellbar ausgelegt ist und daher in unterschiedlichen
Stellungen festgestellt werden kann.
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Die
Erfindung wird weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die untere
Aufnahme auf den Koordinaten X = -90 mm.; Y = 247 mm liegt und damit der
am weitesten zurückgefahrenen
Stellung der obigen Verankerung entspricht.
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Die
Erfindung wird weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die obere
Aufnahme der Pletine auf den Koordinaten X = -50 mm; Y = 280 mm.
liegt und damit der am weitesten vorgefahrenen Stellung der obigen
Verankerung entspricht.
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Die
Erfindung wird weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßdämpfer pneumatisch
ist und die Distanz OA vom Mittelpunkt der Koordinaten zur schwenkbaren
Verbindung zwischen dem Schwenkarm und der kleinen Schubstange 177
mm beträgt.
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Die
Erfindung wird weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die relative
Anordnung der Elemente, die Wahlmöglichkeit der Anbindungspunkte und
die grössenmässige Auslegung
der Aufhängung eine
orginelle, bequeme, geeignete und vielseitige Aufhängung in
einem Maße
möglich
machen, wie sie bisher am Markt nicht bekannt ist..
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Für das bessere
Verständnis
des Gegenstands der vorliegenden Erfindung werden Zeichnungen einer
praktischen Ausführung
vorgelegt, die Änderungen
unterworfen sein können,
welche aber in keinem Fall dazu geeignet sein können, die Grundlagen und den
Kern der Erfindung zu schmälern.
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Die 1 zeigt
die schematische Darstellung einer praktischen Ausführung der
den Gegenstand der vorliegenden Erfindung ausmachenden Hinterradaufhängung.
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Die 2 ist
eine zeichnerische Darstellung der kartesischen Koordinaten (X,
Y) der Abmessungen und die Anordnung der verschiedenen Elemente der
in der 1 gezeigten Hinterradaufhängung untereinander.
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Die 3a zeigt
die zeichnerische Darstellung der mechanischen Funktionsweise einer
in ihren kartesischen Koordinaten bekannten Hinterradaufhängung, bei
der die Ache OY das Verhältnis
der Wegstrecke (a) nach oben der Achse (D)s des Hinterrads zwischen
dem Hub des Stoßdämpfers (9)
und die Achse OX ie Wegstrecke (b) des Stoßdämpfers (9) für eine soweit
wie mögliche
Verlegung des Anbindungspunkts (C) nach vorn ist.
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Die 3b zeigt
eine der 3a ähnliche zeichnerische Darstellung
für eine
Anbindung des Punkts (C) in der niedrigsten soweit wie möglich nach hinten
verschobenen Anbindung.
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Die 4a zeigt
eine der 3a ähnliche zeichnerische Darstellung
der den Gegenstand dieser Erfindung darstellenden Hinterradaufhängung mit einem
Federstoßdämpfer und
einem soweit wie möglich
nach vorn verlegten Anbindungspunkt (C).
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Die 4b ist
dieselbe wie die 4a aber mit dem Anbindungspunkt
(C) in der am weitesten nach hinten verlegten Stellung.
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Die 5a zeigt
eine der 4a ähnliche zeichnerische Darstellung
mit dem luftgefüllten Stossdämpfer.
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Die 5b ist
dieselbe wie die 5a aber mit dem Anbindungspunkt
(C) in der am weitesten nach hinten verlegten Stellung.
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Die 6 ist
eine Explosionsdarstellung der Elemente der Schliessvorrichtung
für den
oberen Anbindungspunkt (C).
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Nachstehend
wird eine praktische Realisierung beschrieben, die für die hier
vorgestellte Erfindung nicht einschränkend verstanden werden darf: Auf
der 1 ist ein Rahmen aus einer Rohrstruktur zu sehen,
der aus einem diagonal angeordneten Rohr (3), einem horizontal
angeordneten Rohr (1) und einem Aufnahmerohr für den Fahrradsitz
(2) besteht.
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Das
horizontale Rohr (1) wird vorzugsweise in V-Form ausgeführt, da,
wie weiter unten noch zu sehen sein wird, der Schwenkpunkt (B) mit
Bezug auf bisher bekannte Anordnungen in grosser Entfernung von
der theoretischen Linie (h) des horizontal angeordneten Rohrs zu
liegen kommt, ein Umstand, der die Notwendigkeit beinhalten würde, über ein
vom Rohr (1) aus übermäßig grossen Überhang
(6) zu verfügen.
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Die
Vergabelung des Aufnahmerohrs für
den Fahrradsitz (2) und des diagonal verlaufenden Rohrs (3)
ist für
die Aufnahme der Pedalanlage (4) gedacht.
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Vorgesehen
wird ein Gelenkviereck, welches grundsätzlich aus den folgenden drei
Elementen besteht: einem Schwenkarm (5), einer kleinen
Schubstange (7) und einer grossen Schubstange (8),
die wie nachstehend beschrieben geschwenkt werden können.
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Der
Schwenkarm (5) an einem Schwenkpunkt (0) auf dem
diagonal verlaufenden Rohr (3), wobei dieser Punkt (0)
gleichzeitig den Mittelpunkt der kartesischen Koordinaten (X, Y)
für die
Anordnung und grössenmäßige Auslegung
der übrigen Elemente
der Aufhängung
bildet.
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Die
kleine Schubstange (7) ist an einem ihrer Enden schwenkbar
(A) mit dem Schwenkarm (5) und am anderen Ende mit der
grossen Schubstange (8) verbunden (B).
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Nach
Maßgabe
der Erfindung haben die kleine Schubstange eine Länge von
40 mm während
die bisher bekannten nur eine Länge
von 25 mm haben, was einer Different von 60% gleichkommt, und die grosse
Schubstange (8) nach Maßgabe der Erfindung eine Länge von
108 mm während
die bisher bekannten nur eine Länge
von 102 mm haben, was einer Erhöhung
von 6% gleichkommt.
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Die
Schubstange (8) wird an dem Anbindungspunkt (C) der obigen
Verankerung angebunden.
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Nach
Maßgabe
der Erfindung zwingt die Position des Punkts (C) zu einer Anordnung über dem Überhang
(20), der mit dem V-förmigen
Rohr (1) einerseits und dem Aufnahmerohr für den Sitz
(2) andererseits verbunden ist.
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Die
obere Anbindung (C) kann an unterschiedlichen Stellen vorgenommen
werden, wobei nach Maßgabe
der Erfindung die am weitesten nach hinten gelegte Position (C-131) auf den Koordinaten X = -90 mm.; Y = 247
mm und die am weitesten nach vorn gelegte Position (C-132) auf den Koordinaten X = -50; Y = 280 mm
zu liegen kommt (2 und 6).
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Auf
dem Schwenkarm (5) werden verschiedene Punkte (A), (A') für eine schwenkbare
Verbindung mit der kleinen Schubstange (7) angeordnet (7).
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Es
wird ein entweder mit Federkraft oder mit Luft arbeitender Stoßdämpfer (9)
vorgesehen, welcher an einem Ende an die Verbindung (B') zwischen dem kleinen
Schwenkarm (7) und dem grossen Schwenkarm (8)
und an seinem anderen Ende über den
in etwa in der Nähe
des Scheitelpunkts des V's und
an den Koordinaten X = 131 mm und Y = 269,5 mm überstehenden Überhang
(6) angebunden (B) ist.
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Die
Stoßdämpfung wird
mit Hilfe einer bzw. verschiedener den Schwenkarm (5) mit
der Achse (D) des Hinterrads verbindenden Streben (10)
erreicht.
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Um
den oberen Anbindungspunkt (C) darzustellen, hat der Anmelder eine
Schliesseinrichtung entwickelt, welche im Vergleich zu den bereits
bekannten Lösungen
eine Reihe von Vorteilen bietet. Besonders erwähnenswert unter diesen sind
folgende:
- 1.- Die Einrichtung ermöglicht die
Neuanordnung des oberen Stiftes (21) in den unterschiedlichen Positionen
durch simples Herausschrauben um eine kleines Stück (mindestens 6 mm), um von
einer Position in die nächste
umgesteckt werden zu können.
- 2.- Das gesamte System ist dabei selbstzentrierend.
- 3.- Alle möglichen
Spiele lassen sich mit einem minimalen Anziehmoment ausgleichen.
- 4.- Bei den mechanischen Bearbeitungen werden mit Ausnahme bei
der Passung des Kolbens mit dem Innenloch der Unterlegscheiben (22)
keine grösseren
Präzisionen
benötigt.
- 5.- Die Kontaktfläche, über welche
die von der grossen Schubstange (8) ausgehenden und auf die
Rahmenkonstruktion wirkenden Kräfte
zu verteilen sind, ist grösser
als bei den bisher bekannten Lösungen.
- 6.- Die Glycodur-Buchsen (23) sind dank des Vorhandenseins
einer-HK-Justierung solidarisch mit der grossen Schubstange (8)
verbunden. Ihre Aufgabe besteht darin, die Relativbewegung zwischen
dem Stift (21) und der grossen Schubstange (8)
sicher zu stellen.
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Von
einer komplett geschlossenen Einrichtung ausgehend, liegt der Schlüssel für das perfekte Funktionieren
darin, die die konischen Unterlegscheiben (22) an ihre
jeweiligen Sitze (C-13) drückende Schraube
(24) einen minimalen Weg von 6 mm herauszuschrauben. Diese
6 mm sind deshalb erforderlich, weil die Konizität der Unterlegscheiben (22)
jeweils 3 mm beträgt.
Wenn dieser 6 mm – Freiraum gegeben
ist, kann der Stift (21) beliebig in die definierten fünf Positionen
(6) versetzt werden.
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Um
die Einrichtung anschliessend wieder fest zu ziehen, braucht der
besagte Stift (21) nur in eine in etwa zentrierte (C-13)
der vorgegebenen fünf Positionen
gesteckt und daran anschliessend die besagte Schraube (24)
wieder eingeschraubt und festgezogen zu werden (bzw. gegebenenfalls
mit dem Schnellverschluss).
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Hier
werden die auf der ersten Seite der vorliegenden Beschreibung angesprochenen
gewünschten
Merkmale in Erinnerung gerufen.
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Es
kann dabei festgestellt werden, dass die bereits bekannten Lösungen für Hinterradaufhängungen
(3a-3b) die gestellten Anforderungen nicht
erfüllen.
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Es
soll daran erinnert werden, dass die Darstellungen 3a-4a-5a eine
nach vorn versetzte Anbindung (C) und die Darstellungen 3b-4b-5b
eine nach hinten versetzte Anbindung (C) zeigen, wobei die 3 bekannt ist und die 4 und 5 der Erfindung entsprechen.
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3a:
Hier ist eine stark ausgeprägte
Erweichung (das Verhältnis
geht von 2,6 auf 3,4 über) während der
ausgänglichen
20 mm Wegstrecke des Hubs des Stoßdämpfers festzustellen (von einer
gesamten Wegstrecke von 57 mm). Später erfolgt dann eine progressive
Erhärtung
bis zum Ende der Wegstrecke. Die Annäherung an eine Gerade ist in
keiner Weise gegeben.
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3b:
Hier geschieht genau das Gegenteil: Der Anfang liegt bei über 3, und
die Kurve f ist zunächst
konkav. Die Erweichung erfolgt zu Beginn der Wegstrecke und geht
anschliessend im letzten Bereich auf eine Erhärtung über. Die Veränderung
des Verhältnisses
beträgt
0,7.
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4a:
Ausgänglich
vergrössert
sich das Verhältnis
in einer Weise, dass die Aufhängung
weicher wird, und anschliessend verkleinert es sich, so dass die
Aufhängung
auf dem letzten Stück
der Wegstrecke zunehmend härter
wird. Dadurch wird sie zwar besonders empfindlich für kleine
und mittlere Schlaglöcher,
aber andererseits vermeidet sie eben durch das Erhärten das
Systems auf dem letzten Stück
der Wegstrecke das 'Aufschlagen' der Aufhängungen
bei grösseren
Abfederungsaufgaben.
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In
keinem Fall wird die 3 erreicht, und es erfolgt die Näherung an
eine Gerade.
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4b:
Hier nimmt das Verhältnis
fast auf der gesamten Wegstrecke zunehmend ab (Erhärtung) und
ist absolut konvex, was dazu führt,
dass die Aufhängung
zunehmend härter
wird. Zu beachten ist allerdings, dass im ausgänglichen Bereich noch dasselbe
Verhältnis
wie im vorher beschriebenen Fall gegeben ist, was bedeutet, dass
die Aufhängung
im ausgänglichen
Bereich 'SAG' nach wie vor ein
vernünftiges
und dem vorangegangenen Fall ähnliches Verhalten
zeigt und damit ungeachtet der zunehmenden Härtung eine korrekte Empfindlichkeit
gegen kleinere Unregelmässigkeiten
aufweist.
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5a:
Bei dieser Konfiguration ist das Verhältnis konstanter, weshalb sie
auch die bevorzugte Einstellung für Bergabfahrten ist. Ihr linearer Charakter
(fast geradlinig) sorgt für
das besonders für
dieserart Einsätze
gesuchte feine und konstante 'Feeling' der Hinterachse.
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5b:
In diesem Fall zeigt das Verhältnis wieder
ein negatives Gefälle
("Erhärtung"). Diese Verhaltensweise
wird aufgrund der zunehmenden Erhärtung der Aufhängung als
progressiv bezeichnet, was sich besonders positiv bei Steigungen
am Berg erweist. Mit anderen Worten ausgedrückt, das Verhalten ist auf
den ersten Millimeter des Hubs ähnlich der
Position für
die Bergabfahrt nimmt dann aber umgehend einen steiferen und agressiven
Charakter an. Auch hier ist die Kurve konvex.