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Hintergrund der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Vorderradaufhängung
bei Fahrzeugen mit einem einzigen Vorderrad, zum Beispiel Motorrädern, Trikes
und Fahrrädern.
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Die
meisten bekannten Vorderradaufhängungsvorrichtungen
mit einem einzigen Vorderrad verfügen über eine feste Erhebungskurve
des Rads, die durch die Gesamtfahrzeugkonstruktion vorbestimmt ist.
Bei dieser festen Erhebungskurve handelt es sich um eine Kurve,
entlang der sich das Rad durch den gesamten Federweg der Aufhängung bewegt.
Demnach werden die Werte der das Fahrverhalten beeinflussenden Parameter,
zum Beispiel der Lenkwinkel und der Nachlauf, von der Konstruktion der
Federaufhängung
innerhalb des Federwegs bestimmt. Im Allgemeinen hängt dem
Nachlaufwert direkt und geometrisch von jeder Lenkwinkelveränderung
ab, denn es besteht eine feste Abstandsverbindung der Radführungsmittel
zur Lenkachse, zum Beispiel eine Teleskopgabel
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So
wird zum Beispiel bei einer Vollbremsung des Motorrads der Lenkwinkel
steiler und der Nachlauf kürzer,
wodurch das Motorrad destabilisiert wird. Bei Mountainbikes mit
langem Federweg kann bei einer Bergabfahrt, bei der der Biker gleichzeitig über eine
Bodenwelle fährt,
der Lenkwinkel zu steil und der Nachlauf zu kurz werden, wodurch
sich die Sturzgefahr erhöht.
In diesem Fall kann durch die Veränderung des Federwegs im Allgemeinen
keine Veränderung
der Erhebungskurve des Rads erreicht werden, da der Federweg normalerweise
nur von einem Federelement abhängt,
das nur eine Erhebungsbewegung zulässt. Deshalb wird eine Teleskopgabel bei
Vorderradaufhängungen
von Fahrrädern,
Trikes und Motorrädern,
deren Aufbau aus einem Rahmen und Gabelbrücken und einer Teleskopgabel
besteht, geläufig
verwendet.
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Bei
den bekannten Fahrrad- und Motorradrahmen, die die Änderung
des Lenkwinkels zulassen, wird diese im Allgemeinen durch den Austausch
von Einsätzen
erreicht, die verschiedene Lagerungspunkte einer festen Verbindung
der zwei auf dem Rahmen liegenden Lagerungspunkte aufweist, die den
Lenkwinkel bestimmen. Da alles zusammengebaut werden muss, ist das
sehr zeitaufwändig.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Gabelbrücken von Fahrrädern und
Motorrädern
erreichen die Änderung
des Lenkkopfwinkels durch den Einsatz spezieller Lager. Hierfür werden
zum Beispiel einzelne Kugellager oder Pendelrollenlager entweder
im Lagerbereich der Lenkachse oder in der Verbindungszone zwischen
mindestens einem Gabelholm und der Gabelbrücke verwendet. Die dadurch
erzielten Nachlaufänderungen
werden oft durch die Änderung
des Lenkkopfwinkels beim einfedern erreicht, wobei der Ausgangswert
durch einen festen Gabelversatz zwischen der Lenkachse und der Gabelholmachse
bestimmt wird. Aufgrund ihrer speziellen Konstruktion ist die Verwendung
der oben beschriebenen Lager teurer als die konventioneller Lager,
zum Beispiel Kugellager oder Kegelrollenlager, wobei potentielle Nachlaufveränderungen
im wesentlichen durch die Veränderung
des Lenkkopfwinkels verursacht werden.
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Die
bekannten zweiteiligen Teleskopgabeln für Fahrräder und Motorräder sorgen
nur für
eine einzige Bewegung der zwei Verbindungselemente über den
Einfederungsweg und das Ausfedern der Federung beim Fahren über Bodenwellen
und oder beim Bremsen und Beschleunigen. Deswegen erfolgen in beiden
Fahrsituationen die gleichen geometrischen Veränderungen bei Lenkwinkel und
Nachlauf des Vorderrads. Diese Veränderung der Rahmengeometrie,
die in unterschiedlichen Fahrsituationen durchgängig immer die Gleiche bleibt,
macht eine an die Fahrsituation angepasste Optimierung des Fahrverhaltens
bei den unterschiedlichen Fahrzeugen unmöglich.
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Wie
in 12 and 13 illustriert
wird in der feste Lenkwinkel oder Neigungswinkel "R" durch einen Rahmen mit Lenkkopf festgelegt.
Der Nachlauf „T" wird ebenfalls durch
den festen Abstand der Lenkachse festgelegt, zu der die Teleskopgabel
mit Hilfe der sogenannten Gabelbrücken im Allgemeinen parallel
angeordnet ist. Wenn nun also die Feder maximal zusammengepresst
wird, verändert
sich die Größe des Lenkwinkels
linear zu dem entsprechenden Federweg und, zusammen mit der Änderung
des Lenkwinkels ändert
sich auch der Nachlauf linear, das heißt, der Lenkwinkel wird ständig steiler
und der Nachlauf ständig
kürzer.
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WO 96/03307 offenbart eine
Federgabel für die
Lagerung des Rades von Zweirad-Fahrzeugen. Die Federgabel an sich
ist starr und kann sich zum Steuerrohr gegen die Federkraft bewegen,
um bei Bodenwellen und Stößen für eine Federung
zu sorgen, und ist für
diesen Zweck für
eine Längsbewegung
mit Hilfe der linearen Rollenlager nur am Kopf des Steuerrohr montiert.
Das Linearlager kann auch ausgleichende Kippbewegungen um eine horizontale Querachse
machen, liegt mit der zentralen Achse der Gabel oder des Gabelholms
immer in einer Linie, verringert also die Reibung zwischen den beweglichen Teilen
wesentlich und bei Stößen ein
Verkeilen oder Blockieren. Ein Doppelgelenk mit quer zueinander
in der Verbindung zwischen dem linearen Rollenlager der Federgabel
und dem Fahrzeugrahmen verlaufenden Achsen erlaubt zusätzlich zu
der Kippbewegung und vor allem, wenn bei Stößen eine Lenkbewegung auftritt,
eine sekundäre
ausgleichende Bewegung des Rollenlagers um die Vertikalachse, das
auf gleiche Weise bei Stößen einem
Verkeilen oder Blockieren entgegenwirkt.
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Im
Rahmen erfolgt die Einstellung des Lenkkopfwinkels lediglich durch
die Federbewegung. Die Lagerungspunkte, die den Lenkkopfwinkel bestimmen,
sind nicht starr miteinander verbunden. Zumindest ein Lagerungspunkt
nimmt auf der Lenkachse eine variable Position ein und lagert am
Rahmen mittels einer Schwinge
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Aus
diesem Grund ist eine Verbesserung der Vorderradaufhängung für Fahrzeuge
mit einem einzigen Vorderrad, zum Beispiel also Motorräder, Trikes und
Fahrräder
notwendig, die die vorgenannten Mängel der Vorrichtungen des
Standes der Technik beseitigen
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Zusammenfassung der Erfindung
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Bei
der Erfindung handelt es sich um eine Vorderradaufhängung für Fahrzeuge
mit einem einzigen Vorderrad, das durch ein Federsystem abgefedert
wird und eine Vorrichtung enthält,
die durch verschiedene Einstellmöglichkeiten
der Einzelkomponenten rasch und leicht and den jeweiligen Anwendungsbereich
und die Fahrsituation angepasst werden kann, insbesondere was den
Lenkwinkel und den Nachlauf über
den Federweg anbelangt. Insbesondere ist sie verwendbar für Fahr- und Motorräder.
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Die
Vorderradaufhängung
der Erfindung besteht aus einem Rahmen für Fahrräder, Trikes und Motorräder, der
es erlaubt durch die Verschiebung der Klemmverbindungen der Gabelbrücken auf
einer Gabel eine Änderung
des Lenkwinkels herbeizuführen,
wobei die Lenkpunkte der Vorderradaufhängung mindestens an einem Punkt
durch einen Rahmen mit einer Schwinge verbunden sind und mindestens
zwei Gabelbrücken
enthält,
von denen mindestens eine auch als zweiteilige Gabelbrücke ausgebildet
sein kann, was es zulässt,
dass Lenkkopfwinkel und Nachlauf über den gesamten Federweg eingestellt werden
können.
Darüber
hinaus enthält
die Erfindung ein neues Federelement, eine Teleskopgabel für Fahrräder und
Motorräder,
die es erlaubt, die eintauchenden und verschiebbaren Verbindungsteile über den
Federweg variabel zu verschieben. Auf der Grundlage einer passenden
Abstimmung der verschiedenen Optionen bei der relativen Anpassung von
Rahmen, Gabelbrücken
und Federelementen, ermöglicht
das System viele Einstellmöglichkeiten. Insbesondere
in bezug auf die gewünschten
Rad-Erhebungskurven, so wie in Parametern des Lenkwinkels und Nachlauf
definiert, werden Adaptationsoptionen nun durch Federelemente erreicht,
die sich von den bislang bekannten wesentlich unterscheiden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
besteht also aus einem Rahmen (1) mit einer variablen Anordnung
von Lenkpunkten, unter Verwendung von mindestens einem Schwingarm
(2), mehrfachen Gabelbrücken,
von denen mindestens eine als zweiteilige Gabelbrücke ausgebildet
sein kann, die variable Entfernungen zwischen der Lenkachse und
einer speziellen Teleskopgabel (3) sorgt, die mit dem Vorderrad
verbunden ist und mindestens aus drei Teilen besteht, so dass das
Vorderrad durch die gesamte Vorrichtung entweder ganz oder teilweise
gefedert ist.
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Die
Erfindung enthält
auch ein Ausführungsbeispiel
des Rahmens, dessen Lenkkopfwinkel einstellbar ist und bei dem die
Einstellung durch die einfache Verschiebung der Klammerverbindung
einer Gabelbrücke
extrem schnell erreicht werden kann.
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Gemäß Erfindung
erfolgt durch die Gabelbrücke
durch ihre zweiteilige Form eine Unterteilung der notwendigen Dreh-
und Schwenkbewegungen. Daher ermöglicht
die Gabelbrücke
einerseits die Verwendung preisgünstigerer
Lager und liefert andererseits, je nach Ausführungsbeispiel, die Möglichkeit einer
zusätzlichen
Nachlaufveränderung,
da sie eine Änderung
des Gabelversatzes in der Schwenkzone erreicht (das heißt, des
Schwenkpunkts der Lenkachse in bezug auf den geometrisch relevanten
Abstand der Gabelholmachse in der Gabelbrücke).
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Da
die Konstruktion der Erfindung speziell für Motorräder und Fahrräder verwendet
wird, besteht sie in erster Linie aus verschiebbaren Verbindungen, die
gegeneinander verschiebbar gelagert sind und durch die das Zusammendrücken und Ausfedern
der Vorderradvorrichtung beim Bremsen oder Beschleunigen und beim Überqueren
von Bodenwellen erreicht wird. Auf Grund der speziellen Form der
aus mindestens drei Teilen bestehenden Teleskopgabel kann eine weitere
passende Relativbewegung der einzelnen Verbindungsteile zueinander über den
gesamten Federweg erreicht werden, jeweils in Abhängigkeit
der Einstellung der einzelnen Feder und der Dämpfungsraten der Verbindungsteile
untereinander. Bei den Kompressions- und Bremsvorgängen kann daher
eine zusätzliche Änderung
der vorderen Lenkwinkel über
den Federweg erreicht werden, zum Beispiel in Verbindung mit einem
variabel aufgehängten Lenkpunkt,
wobei die Änderung
sich von der bekannten Lenkwinkeländerung unterscheidet, so wie
sie durch die Kompression einer herkömmlichen Teleskopgabel erreicht
wird.
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Charakteristisch
für die
Vorrichtung der Erfindung ist die Kombination von mindestens zwei
Federelementen, die unabhängig
voneinander einstellbar sind, wobei die individuellen Federwege
der Elemente zum Gesamtfederweg des zu lenkenden Vorderrads hinzugefügt werden.
Deswegen ermöglicht
diese spezielle Anordnung variable Rahmenformen für Lenkwinkel
und Nachlauf. Zumindest eines der Federelemente ist mindestens an
einem variabel aufgehängten
Lenkpunkt zu befestigen, der am Fahrzeugrahmen durch einen Schwingarm
befestigt ist. Dank dieser Änderung
mindestens eines Federwegs wird die Lenkachse im Verhältnis zum
Rahmen durch die jeweilige Anordnung mindestens eines Schwingarms definiert,
legt also den entsprechenden Lenkwinkel des Rahmens fest. Mindestens
ein Federelement ist entweder direkt nur an der unteren Gabelbrücke befestigt
oder innerhalb einer Teleskopgabel, die mindestens eine dreiteilige
Form aufweist, wobei das Federelement so befestigt ist, dass es
das Vorderrad in bezug auf mindestens einen Schwingarm durch den Federweg
führt,
wobei der variabel aufgehängte Lenkpunkt
am Schwingarm befestigt ist. Wenn dieses zweite Federelement zusammengedrückt wird, ändert sich
der Lenkwinkel des gesamten Fahrzeugs im Verhältnis zur Fahrbahn an sich.
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Das
Fahrverhalten des Fahrzeugs kann demnach verändert werden, indem das einzelne
Federelement angepasst wird, wodurch die kritischen Parameter des
Lenkwinkels und dem Nachlauf der Vorderradaufhängung variiert werden. In anderen Worten,
durch die selektive Anordnung der einzelnen Federelemente können jeweils
unterschiedliche geometrische Veränderungen des Lenkwinkels und
dem Nachlauf erreicht werden, die sich über den Gesamtfederweg der
Feder der Vorderradaufhängung
summieren.
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Sofern
es eine direkte Verbindung zum Radführungselement, also zum Beispiel
zu einer Teleskopgabel gibt, müssen
die Lager an den variablen Lenkpunkten durch die Verwendung der
Gabelbrücken
sowohl eine Dreh- als auch eine Schwenkbewegung der Lenkpunkte zulassen.
Die Gabelbrücken können als
Kugelgelenke, Pendelrollenlager oder sogenannte Uniballgelenke ausgebildet
sein. In einer bevorzugten Ausführung
der Vorrichtung der Erfindung ist zumindest eine Gabelbrücke, beispielsweise die
obere, zweiteilig aufgebildet, wobei ihr Lager an der Lenkachse
herkömmlich
so konstruiert ist, dass nur eine Lenkbewegung, aber keine Schwenkbewegung
des ersten Teils möglich
ist. Der zweite Teil der Spezialgabelbrücke ist mittels herkömmlichen Klemmverbindungen
mit einem Federelement, zum Beispiel dem oberen einer Spezialteleskopgabel
verbunden. Die beiden Teile der Gabelbrücken sind durch eine Schwenkachse
miteinander verbunden. Während
der jeweiligen Bewegung von mindestens zwei Teilen einer mehrteiligen
Gabelbrückenvorrichtung,
verändert
sich beim Zusammendrücken
der Abstand zwischen der Spezialteleskopgabel und dem Lenkpunkt
der zweiteiligen Gabelbrücke.
Je nach besonderer Ausführung
der zweiteiligen Gabel und insbesondere in bezug auf die Positionierung
der Schwenkachse, wird eine zusätzliche
Nachlaufänderung
innerhalb des Lenksystems erreicht, die von der Lenkwinkeländerung
des gesamten Systems im Verhältnis
zur Straßenlage
des Fahrzeugs unabhängig ist.
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Vorliegende
Erfindung umfasst eine Vorderradaufhängung für die Führung und Federung des Vorderrads
von Rad-Fahrzeugen mit einem einzigen Vorderrad, wobei die genannte
Aufhängung
Folgendes umfasst: einen von den Fahrzeugrädern getragenen Rahmen, der
einen festen vorderen Aufhängungspunkt
und festen Lenkpunkt besitzt; einen Schwingarm der an einem Ende
funktionstüchtig
mit dem festen Aufhängungspunkt
verbunden ist und am andern Armende einen zweiten variablen Lenkpunkt besitzt;
einen an einem Ende funktionsfähig
mit dem vorderen Aufhängungspunkt
verbundener Aufhängungspunkt,
der am anderen Armende einen variablen Lenkpunkt aufweist; den festen
Lenkpunkt und den zweiten auf der Lenkachse definierten Lenkpunkt;
eine funktionstüchtig
mit dem Rahmen verbundene, mindestens einen Gabelholm aufweisende,
für die
Verbindung zum Vorderrad des Fahrzeugs gedachte Gabel, wobei die
Gabel eine Längsachse aufweist;
eine erste Gabelbrücke;
und eine zweite Gabelbrücke,
die von der ersten Gabelbrücke
entlang der Längsachse
der Gabel beabstandet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Gabel
zweiteilig ist und zwei relativ zueinander bewegliche Verbindungselemente
besitzt; wobei die erste Gabelbrücke
eines der Verbindungselemente der Gabel funktionstüchtig mit
dem festen Lenkpunkt verbindet; und dass die zweite Gabel die erste
der Verbindungselemente der Gabel mit dem Rahmen durch eine am zweiten
Lenkpunkt des Schwingarms angebrachte Klemmvorrichtung verbindet;
wobei die zweite mit dem Schwingarm verbundene Gabelbrücke beweglich
eingestellt werden kann, indem die zweite Gabel entlang der Gabelachse
verschoben, die Klemmverbindung der zweiten Gabelbrücke gelöst und an
einer anderen Stelle wieder festgezogen wird, wodurch der Basiswinkel
der Lenkachse im Verhältnis
zum Rahmen unabhängig
von jeglicher Bewegung der Aufhängungsfunktion
der Gabel geändert
wird.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführung der
Erfindung ist mindestens eine weitere vorhandene Gabelbrücke zweiteilig
ausgebildet. In diesem Fall durchquert jedoch die Schwenkachse das
herkömmlich
konstruierte Lager an dem die Lenkachse tragenden Punkt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführung
ist zumindest eine weitere Gabelbrücke zweiteilig konstruiert,
allerdings durchquert in diesem Fall die Schwenkachse die zentrale
Linie der Spezialteleskopgabel, wobei das Lager an dem die Lenkachse tragenden
Lagerungspunkt konventionell hergestellt ist.
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In
noch einer anderen Ausführung
ist das Federelement als Stoßdämpfer ausgebildet,
der gegen den Schwingarm und den Rahmen gelagert ist.
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In
einer weiteren Ausführung,
wird die Vorrichtung in ihren Variationen in Kombination mit den drei
Federelementen beschrieben, die unabhängig voneinander adjustiert
werden können
und die über zwei
Schwingarme miteinander in Verbindung stehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bei 1 handelt
es sich um die schematische Zeichnung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
auf der die gesamte Vorderradaufhängung zu sehen ist, wobei es
sich bei 1X um eine vergrößerte Draufsicht
handelt, die eine herkömmliche Gabelbrücke mit
einem Kugelgelenk an der Lenkachse darstellt.
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1a ist
eine 1 ähnliche
schematische Darstellung, wobei in 1a1 an
der oberen Gabelbrücke
eine zweistückige
Gabel zu sehen ist und in 1a2 ein
Kugelgelenk an der unteren Gabelbrücke.
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1b ist, ähnlich wie 1a eine
schematische Darstellung, die jedoch in 1b1 eine zweiteiliges
Gabelbrücke
an der oberen Gabelbrücke zeigt
und in 1b2 eine zweiteilige Gabelbrücke an der
unteren Gabelbrücke,
deren Schwenkachse den Lenkpunkt durchquert.
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Bei 1c handelt
es sich um eine 1a ähnliche Abbildung, die aber
in 1c1 eine zweiteiliges Gabelbrücke am oberen
Gelenkpunkt zeigt, deren Schwenkachse den Lenkpunkt durchquert.
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1d ist ähnlich wie 1c,
zeigt jedoch in 1d1 am oberen Gabelgelenk
eine zweiteilige Gabelbrücke
und in 1d2 am unteren Gabelgelenk
eine zweiteilige Gabelbrücke,
deren Schwenkachse die zentrale Linie des unteren Federelements durchquert.
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2 ist, ähnlich wie 1 eine
schematische Darstellung, die aber die grundlegenden Adjustierungsmöglichkeiten
von Lenkwinkel und Nachlauf eines erfindungsgemäßen Rahmens zeigen, die sich
dadurch ergeben, dass die Klemmposition der unteren Gabelbrücke im Verhältnis zur
Teleskopgabel einfach verändert
wird.
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Bei 2a handelt
es sich um eine 2 ähnliche Abbildung, die aber
ein anderes Ausführungsbeispiel
des Fahrzeugrahmens aufzeigt, bei dem zwei bewegliche Schwingarme
für Lenkkopfeinstellungen
enthalten sind.
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3 zeigt
die Draufsicht einer Gabelbrücke
oder eines dreifachen Klemmmechanismus der Erfindung, so wie sie
verwendet wird zusammen mit der gezeigten Zwei- oder Dreiklammervorrichtung gemäß Erfindung
bei der ein oder zwei gleitende Radwegeinheiten zurückgelegt
werden.
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Bei 3a handelt
es sich um die Draufsicht der Endseite des dreifachen Klemmmechanismus
von 3;
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4 ist
eine schematische Darstellung einer dreiteiligen Teleskopgabel.
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4A ist
eine 4 ähnelnde
schematische Darstellung, die jedoch nur das untere, ein Federelement
enthaltende Element zeigt.
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Bei 4B handelt
es sich um einer 4 ähnliche Abbildung, die jedoch
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Gabel zeigt.
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Bei 4B1 zeigt eine vergrößerte Draufsicht, die zusätzlich das
mittlere Element und die Verbindung zwischen seinen beiden Teilen
darstellt.
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Bei 4C handelt
es sich um einer 4B ähnliche Abbildung, die jedoch
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Gabel zeigt, bei der nur das untere Element ein Federelement
enthält.
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4C1 zeigt eine vergrößerte Draufsicht, die zusätzlich das
mittlere Element und die Verbindung zwischen seinen beiden Teilen
darstellt.
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4D zeigt
eine schematische Ansicht einer vierteiligen Gabel.
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4D1 zeigt eine vergrößerte Draufsicht, auf der ferner
die Verbindung von zwei Teilen von zwei der Gabelelemente von 4D zu
sehen ist.
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Bei 4E handelt
es sich um eine schematische Darstellung einer anderen Ausführung einer
vierteiligen Gabel, wobei nur das obere und das untere Element ein
Federelement enthalten.
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4E1 ist eine vergrößerte Draufsicht, bei der ferner
die Verbindung von zwei Teilen von zwei der Gabelelemente von 4 zu
sehen ist.
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4F ist
die schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer vierteiligen Gabel,
bei der nur die unteren zwei Teile ein Federelement enthalten.
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Bei 4F1 handelt es sich um eine vergrößerte Draufsicht,
die zudem die Verbindung von zwei Teilen von zwei auf 4F abgebildeten
Gabelelemente zu sehen ist.
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4G ist
die schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer vierteiligen Gabel,
dessen unterster Teil ein Federelement enthält.
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Bei 4G1 handelt es sich um eine vergrößerte Draufsicht,
die zudem die Verbindung von zwei Teilen der auf 4G abgebildeten
Gabel zeigt.
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5 ist
eine schematische Darstellung der gesamten Vorderradaufhängung, auf
der die Verwendung der Gabel von 4B zu
sehen ist.
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Bei 5a handelt
es sich um eine vergrößerte Draufsicht
eines Teilabschnitts von 5, bei dem die untere Gabelbrücke zu sehen
ist.
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6 ist
eine schematische Darstellung der Vorderradaufhängung, bei der eine Ausführung gezeigt
wird, bei der eine Monoschock-Federung verwendet wird und sie zeigt
auch die Verwendung der Gabel von 4A;
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7 ist
eine schematische Darstellung der Vorderradaufhängung, eine Darstellung auf
der die Verwendung der Aufhängung
von 4D gezeigt wird und die ein Ausführungsbeispiel
zeigt, bei der ein zweiter Schwingarm in der Aufhängung verwendet
wird.
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8 ist
eine schematische Darstellung der Vorderradaufhängung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt,
bei dem die Gabel von 4 verwendet wird und das daher
ein starres Element in der Gabel zwischen den beiden Schwingarmen
aufweist.
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9 ist
eine schematische Ansicht der Vorderradaufhängung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt,
bei dem in der Aufhängung
ein zweiter Schwingarm verwendet wird, kombiniert mit einer Monoschock-Federvorrichtung
und auf der die Verwendung der Gabel von 4E zu
sehen ist.
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10 ist
eine schematische Ansicht der Vorderradaufhängung, auf der ein Ausführungsbeispiel
zu sehen ist, das dem Ausführungsbeispiel
von 9 gleicht, bei dem die Verwendung der Gabel von 4F zu
sehen ist, dass aber eine Spielart davon zeigt, bei der eine Monoschock-Federung
verwendet wird;
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11 ist
eine schematische Ansicht der Vorderradaufhängung, auf der ein dem Ausführungsbeispiel
von 9 und 10 ähnelndes Ausführungsbeispiel
zu sehen ist, allerdings eine Spielart davon, mit zwei Federelementen,
die eine Monoschock-Federung verwenden, und auf die die Verwendung
der Gabel von 4G gezeigt wird.
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Bei 12 handelt
es sich um ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Lenkwinkel,
dem Nachlauf und dem Federweg einer normalen Gabel aufzeigt, so
wie sie in 13 zu sehen ist.
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Und 13 zeigt
zur geometrischen Illustration des Lenkwinkels und des Nachlaufs
eine schematische Darstellung einer normalen Gabel.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Konstruktion der Vorrichtung
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Die
Zeichnungen illustrieren die Erfindung vor allem schematisch. Die
Anwendung der Prinzipien der Erfindung beim spezifischen Bau von
zweirädrigen
Fahrzeugen wäre
für den
Fachmann naheliegend. Wie auf den Zeichnungen zu sehen ist, besteht die
Vorderradaufhängung
der Erfindung aus einem Rahmen 50 für Fahrräder und Motorräder, der
von mit dem Boden in Kontakt stehenden Rädern getragen werden, einem
Hinterrad 20 und einem Vorderrad 26. 1 zeigt
schematisch die Konstruktion einer gesamten Vorderradaufhängung, die
einen Rahmen 50 einschließt. Dieser neue Rahmentyp wird
in 2 und in einer Variation in 2A gezeigt
und wird nachfolgend detaillierter beschrieben. Er besitzt allgemeine
Einstellungsoptionen für
eine leichte Veränderung
des Basislenkwinkels und hat hierfür einen festen oberen Lenkpunkt 51 und
einen festen Aufhängungspunkt 58.
Beim Aufhängungspunkt 58 ist ein
funktionstüchtiger
Schwingarm 52 mit einem unteren Lenkpunkt 53 verbunden.
Der Rahmen 50 ist versehen mit Gabelbrücken, 54 und 55 an
beiden Lenkpunkten 51 und 53, wobei die Gabelbrücken so angeordnet
sind, dass sowohl eine Schwing- wie eine Drehbewegung vollzogen
werden kann.
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Im
Ausführungsbeispiel
von 1 sind die Lenkpunkte 51 und 53 über einen
Kugelgelenkeinsatz 73 gelagert, der in der Gabelbrücken 54 und 55 von
mindestens einer geklemmten Schraubverbindung 74 wie in 1X gezeigt
gehalten wird. Ein Federelement 57 wird auf der unteren
Gabelbrücke 55 montiert
und ein Federelement auf der oberen Gabelbrücke 54 durch eine
Schraubverbindung befestigt, die für zumindest eine geschraubte
Verbindung 72 sorgt. Je nach Ausführung, zum Beispiel bei einer dreiteiligen
Teleskopgabel mit einer Direktverbindung, erstrecken sich die Klemmachsen 71 der
Federelemente linear. Die Gabelbrücken 54 und 65 sind durch
Klemmverbindungen direkt mit einer speziellen Federvorrichtung 59 verbunden,
wobei diese aus mindestens zwei voneinander getrennten Federelementen 56 und 57 besteht.
Die Federwege dieser Federelemente 56 und 57 addieren
sich zu dem gesamten Federweg der Aufhängung hinzu. Je nach Einstellung
jeder einzelnen Federvorrichtung 56 und 57, weist
das System unterschiedliche Wertänderungen des
Lenkkopfwinkels und des Nachlaufs des zu lenkenden Vorderrads 26 auf.
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Im
Ausführungsbeispiel
von 1, ist die Federvorrichtung 59 als dreiteilige
Teleskopgabel ausgebildet, die nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 weiter
beschrieben wird. Darüber
hinaus wird in weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen gemäß 1A–D, eine
spezielle zweiteilige Gabelbrücke
verwendet, was für
einen variablen Nachlauf sorgt. Dieses neue zweiteilige Gabelbrücke, die manchmal
auch als Dreifachklammer bezeichnet wird, ist in 3 und 3A zu
sehen und wird im Nachfolgenden detaillierter beschrieben.
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1a (sowie 1a1 und 1a2) zeigen eine
detaillierte Darstellung der Verwendung einer zweiteiligen Gabelbrücke (im
Detail abgebildet in 3 und 3A) am
oberen Gelenk 54 sowie eine herkömmliche Gabelbrücke mit
Kugelgelenk am unteren Gelenk 55.
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1b zeigt
eine detaillierte Darstellung der Verwendung der zweiteiligen Gabelbrücke am unteren
Gelenk 55 sowie eine herkömmliche Gabelbrücke mit
Kugelgelenk am oberen Gelenk 54.
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1c zeigt
eine detaillierte Darstellung der Verwendung der zweiteiligen Gabelbrücke am oberen
Gelenk 54 und eine zweiteilige Gabelbrücke am unteren Gelenk 55,
bei dem die Schwenkachse den Lenkpunkt durchquert.
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1d zeigt
eine detaillierte Darstellung der Verwendung der zweiteiligen Gabelbrücke am oberen
Gelenk 54 sowie eine zweiteilige Gabelbrücke am unteren
Gelenk 55, bei dem die Schwenkachse die Mittellinie des
unteren Federelements durchquert.
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Rahmenkonstruktion
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2 und 2A,
zeigen die leichten Nachlauf-Einstellungsmöglichkeiten des Rahmens 50.
Die hierbei vorgeschlagene Rahmenkonstruktion macht es nun möglich, in
kürzester
Zeit eine Änderung
des Lenkwinkels vorzunehmen. Die bewegliche Anordnung mindestens
eines der Lenkpunkte 51 und 53 durch einen Schwenkarm 52 am
Rahmen 50 macht es möglich,
den Lenkwinkel durch die Längsverschiebung
einer Gabelbrücke 55 zu
erreichen, wobei Letzteres eine Klemmverbindung an einer Gabel oder
einer Gabel einer Teleskopgabel 57 aufweist, die in unterschiedlichen
Konstruktionen ausgeführt
sein kann. In einem Ausführungsbeispiel
liegt ein Lagerungspunkt 51 oder 53 der Lenkachse
in beweglicher Position vor. In einem weiteren Ausführungsbeispiel
sind beide Lagerungspunkte 53 und 53a der Lenkachse über zwei
Schwingarme 52 und 52a beweglich gelagert.
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Daher
sind, wie in 2 zu sehen, die Lagerungspunkte 51 und 53 des
Lenkkopfs, die den Lenkwinkel bestimmen, nicht beide permanent am Rahmen 50 befestigt,
aber zumindest einer davon ist mit einem beweglichen Lenkpunkt 53 befestigt,
das heißt
auf der Achse des Lenkkopfs unter Verwendung des Umschalthebels
oder Schwingarm 52, der schwenkbar an einem Ende des festen
vorderen Aufhängungspunkts 58 des
Rahmens 50 und am anderen Ende am Lenkpunkt 53 montiert
ist. Die gestrichelten Linien in 2 illustrieren
die Änderung
des Nachlaufs, die leicht erreicht werden kann, weil die Dreifachklammern
an ihrer geklammerten Verbindung über die Schwingbewegung des
Arms 52 und den daran befestigten Lenkpunkt 53 an
jeder Art Gabel bewegt werden können.
Im Ausführungsbeispiel von 2A,
sind zwei Lager- oder Lenkpunkte 53 und 53a der
den Lenkkopfwinkel bestimmenden Lenkung, nicht bleibend befestigt,
sondern werden mit zwei beweglichen Lenkpunkten 53 und 53a auf
der Lenkkopfachse montiert, indem entweder die zwei Umschalthebel
oder die Schwingarme 52 und 52a verwendet werden.
In diesem Fall übernimmt
die Gabelbrücke 54 nur
eine Lenkfunktion durch einen festen Lenkpunkt 51a.
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Die Änderung
des Lenkwinkels kann unabhängig
von der besonderen verwendeten Gabelkonstruktion erreicht werden.
In einem Ausführungsbeispiel
wird die Veränderung
des Lenkwinkels beispielsweise durch die Verschiebung der Klemmvorrichtungen
einer Gabelbrücke
in einer Upside-Down Teleskopgabel erreicht. In einer anderen Ausführung wird
die Veränderung
des Lenkwinkels durch eine Verschiebung der Klemmverbindungen einer
Gabelbrücke
mit starrer Gabel erzielt (konventionelle Vordergabel einer Einzelteleskopkonstruktion).
In noch einer anderen Ausführung
wird die Veränderung
des Lenkwinkels durch eine Verschiebung der Klemmverbindung einer
Gabelbrücke
einer dreiteilig ausgeführten
Telegabel (Doppelteleskopgabel in dreiteiliger Ausführung) erreicht.
Unten folgt die Beschreibung von Gabelbrücke und Teleskopgabel der Erfindung, die
in diesen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen
verwendet werden
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Gabelbrückenkonstruktion
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3 und 3a zeigen
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer Gabelbrücke
für die
Vorderradaufhängung,
die manchmal auch als Dreifachklammer bezeichnet wird. Eine solche
Dreifachklammer ist eine Vorrichtung, die insbesondere bei Motorrädern und
Fahrrädern
eingesetzt wird und eine mechanische Verbindung zwischen einem Lenkpunkt und
mindestens einem Gabelholm herstellt. Die bis dato für Fahrräder und
Motorräder
hergestellten Gabelbrücken
schaffen die Möglichkeit
der Lenkkopfwinkeländerung
durch die Verwendung spezieller Lager. Zu diesem Zweck werden zum
Beispiel einzelne Kugellager oder Pendelrollenlager verwendet, entweder
im Bereich des Lagers der Lenkachse oder im Bereich der Verbindung
zwischen mindestens einem Gabelholm und der Gabelbrücke. Die
so erreichten Nachlaufänderungen
werden durch die Veränderung des
Lenkkopfwinkels unter Druck erreicht, wobei der Ausgangswert durch
einen festen Gabelversatz zwischen Lenk- und Gabelholmachse bestimmt
wird. In anderen Worten, bekannte existierende Dreifachklammern
für Fahrräder und
Motorräder
erlauben es vor allem eine Nachlaufänderung durch eine Auswahl
von den Versatz erzeugenden Vorrichtungen zuzulassen, die für eine Veränderung
der festen Basisdistanzwerte (Versatz genannt) zwischen der vertikalen
Lenkachse und der vertikalen Mittellinie des Gabelholms sorgen.
Aus diesem Grund finden Änderungen
des geometrischen Nachlaufs nur als Versatzfunktion des Lenkkopfwinkels
(Lenkwinkel) des Rahmens statt, und zwar durch den gemäß Federbewegung
innerhalb der vorderen Telegabeln durch den vom Rad zurückgelegten
Weg. Durch ihre spezielle Konstruktion ist die Verwendung der oben
beschriebenen Lager teuerer als die Verwendung herkömmlicher
Lager, zum Beispiel einfacher Rollenlager oder Kegelrollenlager,
wobei Nachlaufveränderungen
vor allem durch die Änderung
des Lenkkopfwinkels erzeugt werden. In der so geschaffenen speziellen
Ausführung
der vorliegenden Gabelbrückenkonstruktion,
erfolgt bei einer solchen Gabelbrücke eine Unterteilung der notwendigen
Dreh- und Schwenkbewegungen, was erstens die Verwendung preisgünstigerer
Lager ermöglicht
und zweitens, je nach jeweiligem Ausführungsbeispiel, die Möglichkeit
einer zusätzlichen
Nachlaufänderung,
da der Gabelversatz sich über
den Schwenkbereich ändert (das
heißt
des Schwenkpunkts der Lenkachse im Verhältnis zum geometrisch relevanten
Abstand der die Gabelbrücke
durchlaufenden Gabelholmachse).
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In
dem in 3 und 3a gezeigten Ausführungsbeispiel
wird ein Gabelbrückenteil 1, welches
in deinem Fall zwei Klemmsitze 71 für die Befestigung der Gabelholme
umfasst, für
eine Winkelveränderung
mit Teil oder Element 1 der genannten Gabelbrücke durch
mindestens eine Bohrung 6 und mindestens einen Achsbolzen 11 auf
der Schwenkachse 8 verbunden. Das Element 2 weist eine
Aufnahmebohrung 4 für
die Verbindung mit einem Schwenkpunkt der Lenkachse auf und mindestens
einen Lagersitz 5 für
die Aufnahme eines herkömmlichen
Lagers (hier zum Beispiel ein Kegelrollenlager) um die Schwenkachse 8.
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In
der zur Gabelholmachse 9 (Punkt 15, geometrisch
relevant) parallelen Position wird im Verhältnis zur Lenkachse 10 (Punkt 14,
angenommener Schwenkpunkt), der geometrische Gabelversatz 7 erreicht,
indem die Abstände
des Versatzes T des Gabelbrückenelements
im Verhältnis
zur Schwenkachse 8 plus Versatz 7'' des
Gabelbrückenelements 2 der
Schwenkachse 8 in bezug auf die Schwenkachse, zueinander
addiert werden. Die Gabelbrücke
der Erfindung ist daher zweiteilig ausgeführt, was eine Winkelveränderung
zwischen Lenkachse und Gabelholmachse durch eine dazwischen angeordnete Schwenkachse
ermöglicht.
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Dadurch,
dass jetzt eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse 8 möglich ist,
verändert
sich der daraus resultierende Abstand des geometrisch relevanten
Punkts 15 in Bezug zu 15' von Element 1 der Gabelbrücken, so
dass der geometrisch relevante Teil des Gabelversatzes 7'' (geometrische Verbindung von Punkt 15' im Rotationszentrum
der Lenkachse 14) in Abhängigkeit der jeweiligen Winkelveränderung
zwischen der Gabelholmachse 9' und der Lenkachse 10 erreicht
wird. Deshalb verändert
sich der Radnachlauf eines von der erfindungsgemäßen Gabel geführten Rads
zusätzlich
zur Nachlaufwinkelveränderung,
die durch die bloße
Veränderung
des Lenkkopfwinkels bei der Kompression erreicht wird.
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In
zwei Ausführungsbeispielen
führt die Änderung
des zwischen der Lenkachse und der Winkelholmachse bestehenden Winkels
dazu, dass die Schwenkachse 8 entweder die vertikale Mittellinie der
Lenkachse oder die Gabelholmachse kreuzt. Diese Ausführungsbeispiele
erlauben die oben beschriebene Lenkwinkeländerung, die Wirkung einer
zusätzlichen
Nachlaufänderung
ist jedoch begrenzt.
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In
einer anderen Ausführung
kann die Schwenkachse 8 angeordnet sein in einem optionalen
Abstand zwischen der geometrisch relevanten Verbindungslinie der
Lenkachse und der daraus resultierenden Gabelholmachse.
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In
einer anderen Ausführung
kann die Schwenkachse 8 angeordnet sein entweder: (1) hinter
der Lenkachse, in optionaler Entfernung außerhalb der geometrisch relevanten
direkten Verbindungslinie der Lenkachse und der daraus resultierenden
Gabelholmachse oder (2) vor der Gabelholmachse, in optionaler Entfernung
außerhalb
der geometrisch relevanten direkten Verbindungslinie der Lenkachse
und der daraus resultierenden Gabelholmachse. Je nach Position der
Schwenkachse 8 können
diese Ausführungsbeispiele
eine größere Nachlaufveränderung
nach sich ziehen als bei den im vorhergehenden Absatz beschriebenen
möglichen Ausführungen.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist es möglich,
für die
vorzunehmende Winkeländerung biegsame
Materialien zu verwenden
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Die
einzelne Gabelbrücke
oder die Dreifachklammer der Erfindung erlauben die Längeneinstellung
des Abstands 7'' zur Einstellung
des nachlaufverändernden
Effekts der Gabelbrückenkonstruktion durch
die Verwendung mindestens einer Einstellplatte 12 und erlaubt
auch die Längeneinstellung
des Abstands 7'' zur Einstellung
des nachlaufverändernden Effekts
der Gabelbrückenkonstruktion
durch die Verwendung mindestens einer Einstellplatte 13.
Die Dreifachklammer der Erfindung trennt so durch ihre Konstruktion
gelenkig aneinander gefügter
Teile, die notwendigen Dreh- und Biegebewegungen für die Lenkwinkel-
und Nachlaufänderungen
durch die Konstruktion der beiden gelenkig miteinander verbundenen
Teile voneinander, und erlaubt so in der Dreifachklammer (Gabelbrücke) die
Verwendung preisgünstiger
Lager. Sie ermöglicht
auch zwei statische Veränderungen
des geometrischen Nachlaufs, eine entsprechend der Lenkwinkeländerung,
eine weitere entsprechend der konstanten Biegebewegung innerhalb
des Lenkwinkels beim Biegen der zwei beweglichen Teile der Dreifachklammer.
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Teleskopgabel
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In 4 und 4A bis 4C werden die
verschiedenen Ausführungsbeispiele
der dreiteiligen Teleskopgabel der Erfindung dargestellt, die einen
einstellbaren Hub der beweglichen Teile ermöglicht.
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Derzeit
bekannte zweiteilige Teleskopgabeln für Fahrräder und Motorräder wurden
nur für
die vertikale Bewegung des Zusammendrückens und Ausfederns geschaffen,
ohne der horizontalen Verformung und der daraus resultierenden konstanten
Veränderung
der Lenkwinkel- und Nachlaufgeometrie genügend Rechnung zu tragen. Das
nimmt die Möglichkeit,
die Rahmengeometrie während
der Fahrt zu verändern
und verhindert dadurch die Optimierung des zurückgelegten Federwegs in bestimmten
Fahrsituationen, also beim Abbremsen, Beschleunigen oder beim Überfahren
von Straßenunebenheiten oder
Bodenwellen.
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Die
bekannten zweiteiligen Telegabeln für Fahrräder und Motorräder erlauben
nur eine einzelne Bewegung der zwei Verbindungselemente beim Zusammendrücken und
Ausfedern der Federn, beim Überfahren
von Bodenwellen oder beim Abbremsen und Beschleunigen. Deswegen
werden in beiden Fahrsituationen die gleichen geometrischen Veränderungen
von Lenkwinkel und Vorderradnachlauf erreicht. Die Konstruktion
der vorliegenden Teleskopgabel besteht aus einer verschiebbaren
Verbindung, so wie sie insbesondere bei Motorrädern und Fahrrädern Verwendung
findet, deren Elemente ineinander verschiebbar angeordnet sind und
die beim Bremsen oder Beschleunigen und beim Überfahren von Bodenwellen für ein Zusammendrücken und
Ausfedern der Vorderradaufhängung
sorgt. Aufgrund der speziellen dreiteiligen Form, kann über den
gesamten Federweg eine andere, passende Relativbewegung der einzelnen
Verbindungsteile erreicht werden, jeweils in Abhängigkeit von der Einstellung
der einzelnen Feder und der Dämpfungsraten
der Verbindungsteile untereinander. Beim Zusammendrücken der
Gabel und beim Bremsen kann eine zusätzliche Änderung des vorderen Lenkwinkels über den
Verlauf des Federwegs erreicht werden, zum Beispiel in Zusammenhang
mit einem variabel aufgehängten
Lenkungspunkt, wobei die Änderung
sich von der bekannten Lenkwinkeländerung unterscheiden kann, die
durch das Zusammendrücken
einer herkömmlichen
Teleskopgabel erreicht wird.
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Während des
gesamten Hubs der dreiteiligen Teleskopgabel der Erfindung besteht
nun die Möglichkeit,
den vorderen Lenkwinkel eines zweirädrigen Fahrzeugs zu verändern, vor
allem wenn die vordere Gabel in Verbindung mit einer Gabelbrücke verwendet
wird, die für
eine nicht biegesteife Verbindung zwischen dem Rahmen und der Lenkvorrichtung
des Fahrzeugs sorgt.
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Darüber hinaus
können über die
Konstruktion der dreiteiligen Telegabel der Erfindung die Vorzüge einer
flexiblen Lenk- und Rahmengeometrie erreicht werden, und zwar über ein
Zwischenelement zwischen Rahmen und Gabel. Der zusätzliche
Vorzug erhöhter
Festigkeit wird auf Grund der insgesamt erreichten Biegesteifigkeit
von wesentlich einander überlappenden
Teilen erzielt.
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In
einem allgemeinen Ausführungsbeispiel von 4 wird
der untere Verbindungsteil 21 der Telegabel, der mit dem
zu führenden
Vorderrad 26 über eine
Achse verbunden ist, in das mittlere Verbindungselement 22 hinein-
oder darum herum in Position geschoben, das wiederum in das obere
Verbindungselement 23 oder darum herum geschoben wird.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird die Verbesserung der Biegefestigkeit vor allem auf Grund einer stärkeren Überlappung
der einzelnen Verbindungselemente untereinander erreicht.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird der untere Verbindungsteil 21 durch eine Feder 24 getragen,
die eng an der Trennwand 27 des Verbindungselements 22 sitzt,
wobei das Verbindungselement 22 wiederum getragen wird
von einer Feder 25 beim Verbindungselement 23.
Da das untere Verbindungsteil 21 vom mittleren Verbindungselement 22 mittels
einer Feder 24 getragen wird, verschiebt sich der untere
Verbindungsteil 21 je nach vorhandener Last, während das
vom oberen Verbindungselement 23 über ebenfalls mittels einer
Feder 25 getragene mittlere Verbindungselement 22 sich
jedenfalls der Last entsprechend verschiebt. Je nach Veränderung der
jeweiligen Federungsraten bei den Federn 24 und 25 werden
unterschiedliche, zueinander relative Bewegungen bei den Verbindungselementen über den
gesamten Federweg hinweg erzeugt.
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In
einer besonderen Ausführung
sind die Arbeitskammern 28 und 29 der Telegabel
von einander getrennt, nicht nur was die Federbewegung, sondern auch
was die durch gesteuerte Dämpfungsvorrichtungen
erzeugte dämpfende
Wirkung anbelangt unter Anpassung der Durchflussraten anbelangt.
Hierdurch bieten sich weitere Einstellungsmöglichkeiten. Dieses Ausführungsbeispiel
enthält
zwei getrennte Arbeitskammern für
den Federungs- und Dämpfungsvorgang,
die auf Grund verschiedener Einstellungen der jeweiligen Federungsrate
und Dämpfungsrate
eine unterschiedliche Zahl Tauchbewegungen in den verschiedenen
Rohren nach sich zieht, und zwar über den gesamten von der Gabel
zurückgelegten
Federweg.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird statt der herkömmlichen
Federn für
die Federung Druckgas verwendet.
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In
einem weiteren, in 4A. gezeigten Ausführungsbeispiel
ist nur das untere Element 21 der dreiteiligen Teleskopgabel
als Federelement ausgebildet, das obere Element 29 liegt
lediglich als Leitelement ohne Feder vor. In dieser Ausführung bildet sich
zwischen dem mittleren Element 22 und dem oberen Element 23 eine
Arbeitskammer 29, die zur Dämpfung verwendet wird, während sich
zwischen dem unteren Element 21 und dem mittleren Element 22 eine
Arbeitskammer bildet, die sowohl der Dämpfung als auch der Federung
dient.
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4B illustriert
eine weitere Ausführung einer
dreiteiligen Teleskopgabel und 4C zeigt eine
Variante des Ausführungsbeispiels
von 4B. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 4B ist
das mittlere Verbindungselement zweiteilig ausgebildet. Seine Teile 22B und 22C sind
zum Beispiel miteinander verbunden durch ein Kugelgelenk 80 (siehe 4B1). Hier bilden das Verbindungselement 22B und
das untere Verbindungselement 21 das erste Federelement 57,
während
das Verbindungselement 22C und das obere Verbindungselement 23 das
zweite solche Federelement 56 bildet.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 4C weist
das mittlere Verbindungselement 22A eine zweiteilige Form
auf. Seine Teile 22B und 22C sind beispielsweise über ein
Kugelgelenk 80 miteinander verbunden (siehe 4C1). In diesem Ausführungsbeispiel bilden das Verbindungselement 22B und
das untere Verbindungselement 21 ein Federelement und das
Verbindungselement 22C und das obere Verbindungselement 23 bilden
eine verschiebbare Führungseinheit.
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In
den 4D bis 4G werden
vier Ausführungsbeispiele
einer vierteiligen Teleskopgabel beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele
entsprechen der gesamten Vorderradaufhängung gemäß 7 bis 11.
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Im
Ausführungsbeispiel
von 4D wird eine vierteilige Teleskopgabel gezeigt,
in der ein drittes Verbindungselement 23a zweiteilig konstruiert
ist. Dieses zweite und dritte Teil 23b und 23c sind
untereinander durch ein Kugelgelenk 80 verbunden, so wie
in 4D1 illustriert. Teil 23b und
Verbindungselement 22 bilden ein zweites, mittleres Federelement,
Verbindungselement 23c und das vierte Verbindungselement 30 bilden
ein drittes, oberes Federelement. So bilden sich also zwischen dem
unteren Verbindungselement 21 und dem zweiten Verbindungselement 22,
zwischen dem Verbindungselement 22 und dem zweiten Teil 23b und
auch zwischen dem dritten Teil 23c und dem vierten Verbindungselement 30,
drei verschiedene Arbeitskammern für eine Feder- und Dämpfungswirkung,
die mittels verschiedener Einstellmaßnahmen der jeweiligen Feder-
und Dämpfungsraten über den
gesamten Federweg für
eine unterschiedliche Eintauchtiefe der verschiedenen Rohre sorgen.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 4E,
bildet sich in der Arbeitskammer zwischen den Verbindungselementen 23b und
dem zweiten Verbindungselement 22, die ineinander verschiebbar
gelagert sind, nur eine Führungseinheit
ohne Federwirkung, da sich in der Arbeitskammer keine Feder befindet.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 4F besteht
das Verbindungselement 23a aus zwei Teilen. So wie in 4F1 abgebildet, sind der zweite und dritte
Teil 23b und 23c untereinander durch ein Kugelgelenk 80 verbunden.
Der dritte Teil 23c und das vierte Verbindungselement 30,
die jeweils ineinander verschiebbar gelagert sind, bilden eine Führungseinheit
ohne jeden Federeffekt.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 4G,
repräsentieren
der zweite Teil 23b, und das zweite Verbindungselement 22 sowie
der dritte Teil 23c und das vierte Verbindungselement 30,
die ineinander verschiebbar gelagert sind, nur Führungseinheiten ohne jegliche
Federwirkung.
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In
jedem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele
kann statt der herkömmlichen
Federn in den vorhandenen Federelementen Druckgas zur Federung verwendet
werden.
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Kombinationen von Systemkomponenten
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5 zeigt
eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung,
worin eine Verbindung der Federelemente 56 und 57 mittels
eines Kugelgelenks 80 vorgesehen ist (5a), und
eine gemäß 4B angeordnete
Teleskopgabel. Hier ist das Kugelgelenk 80 im Federelement 57 montiert
und wird mitsamt Federelement 56 mittels einer Schraubverbindung 81 festgeschraubt.
Es ist hier nicht von Bedeutung, dass die Kugelgelenkverbindung 80 innerhalb
der Gabelbrücken 55 angeordnet
ist. Es ist jedoch essentiell, dass das Federelement 57,
bei dem es sich vorzugsweise um eine Teleskopgabel jedes beliebigen
Ausführungsbeispiels handeln
kann, mit der Gabelbrücke 55 verbunden und
mechanisch daran befestigt wird.
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In 6 ist
ein Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung zu sehen, bei dem es sich bei dem Federelement 56 um
eine Monoschock-Federvorrichtung handelt, die über den Befestigungspunkt 56a gegen
den Rahmen 50 und mittels Befestigungspunkt 56b gegen
den Schwingarm 52 gelagert ist. In diesem Fall handelt
es sich bei dem Element 56c um ein Führungselement, das aus zwei
Rohren besteht, die ineinander verschiebbar gelagert sind und keinerlei
Federungsfunktion aufweisen (d. h. die Teleskopgabel gem. 4A).
Die Rohre der Führungseinheit 56c dienen
lediglich dazu, die Lenkungskräfte
vom (nicht gezeigten) Lenker des Fahrzeugs auf das Vorderrad 26 zu übertragen.
Hier kann es eine direkte Verbindung geben zwischen der Lenkung 56c und dem
Federelement 57. Die Lenkung 56c kann jedoch auch
mit dem Federelement 57 mittels eines Kugelgelenks verbunden
werden, wie in 5a beschrieben (entspricht der
Teleskopgabel von 4C).
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7 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Federvorrichtung 59, die über den vorhandenen Schwingarm 52 hinaus
einen zweiten Schwingarm 52a aufweist, der über einen
Aufhängungspunkt 58a schwenkbar
mit dem Rahmen 50 verbunden ist. Am anderen Ende des Schwingarms 52a befindet
sich der Lenkungspunkt 53a, der zusammen mit dem Lenkungspunkt 53 des
Schwingarms 52 nun die Lenkachse der Federung darstellt.
Die Gesamtfederung der Federvorrichtung 59 ist in drei
Federelemente 56d, 56e und 57 unterteilt,
was bei der gesamten Radaufhängung
zusätzliche
Radelevationskurven in bezug auf Lenkkopfwinkel und Nachlauf ermöglicht. In
diesem Ausführungsbeispiel übernimmt
die Gabelbrücke 54 nur über den
Lenkpunkt 51a eine Lenkfunktion. Der Aufbau der Gabelbrücken 54 kann
konstruiert sein wie in 3 beschrieben. Die Verbindung
von Federelementen 56e und 57 kann zum Beispiel
mittels einer Teleskopgabelvorrichtung wie in 4D beschrieben,
erfolgen. Dann muss die Befestigung des Federelements 56d ans
Federelement 56e der in 5a entsprechen.
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In
der in 8 gezeigten Vorrichtung ist das Element 56f starr
ausgebildet, also ohne jeden Federeffekt. Die verwendete Teleskopgabel
entspricht demgemäß einer
dreiteiligen Telegabel wie im Ausführungsbeispiel von 4B gezeigt.
In diesem Ausführungsbeispiel
werden Veränderungen
bezüglich
Lenkwinkel und Nachlauf durch eine Längenanpassung der Schwingarme 52 und 52a an
ihren Aufhängungspunkten 58 und 58a erreicht.
Der gesamte Federweg am Vorderrad 26 innerhalb der Vorderradaufhängung wird
dann definiert durch die daraus resultierenden Federwege der Federelemente 56d und 57.
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In
einer Spielart der Vorrichtung gemäß 9 kann das
Federelement 56e als Monoschock-Federung ausgebildet und über den
Kupplungspunkt 56b gegen den Schwingarm 52 bzw. über den
Kupplungspunkt 56g gegen den Schwingarm 52a gelagert
sein. In diesem Fall übernehmen,
so wie im Ausführungsbeispiel
von 4E beschrieben, die Verbindungsteile 23b und 22 der
Teleskopgabel nur Führungsfunktionen
innerhalb der Vorrichtung, ohne jeglichen Federeffekt.
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In
einer anderen Variante der in 10 gezeigten
Vorrichtung kann das Federelement 56d auch als Monoschockaufhängung bezeichnet
werden, und über
einen Kupplungspunkt 56g gegen den Schwingarm 56a bzw. über den
Kupplungspunkt 56b am Rahmen gelagert werden. In diesem
Fall übernehmen
die Verbindungsteile 23c und 22 des Teleskoprahmens,
so wie in 4F beschrieben, innerhalb der
Vorrichtung nur Führungsfunktionen,
ohne jegliche Federwirkung.
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In
noch einer anderen in 11 gezeigten Variante der Vorrichtung
können
die beiden Federelemente 56d und 56e auch als
Monoschockelemente konstruiert sein und über den Kupplungspunkt 56g gegen
den Schwingarm 52a und über
den Kupplungspunkt 56h am Rahmen gelagert werden, oder über den
Kupplungspunkt 56b gegen den Schwingarm 52a und über den
Kupplungspunkt 56g am Rahmen. In diesem Fall übernehmen
die Verbindungsteile 23c und 30 und die Verbindungsteile 23b und 22 der
Telegabel innerhalb der Vorrichtung nur Führungsfunktionen, sorgen aber,
wie in Ausführungsbeispiel
von 4G beschrieben, für keinerlei Federwirkung.
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Zusammenfassung
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Die
einzigartige erfindungsgemäße Aufhängung für Fahrräder und
Motorräder
erlaubt eine anpassbare Veränderung
des Lenkwinkels durch ihre Komponenten, insbesondere, indem die
Federbewegung eines Vorderrads bei der Federung zumindest in zwei
unterschiedliche Federbewegungen aufgeteilt wird. Diese Komponenten
sind einstellbar und zumindest eine davon befindet sich zwischen
den Gabelbrücken
der Lenkung während
zumindest die andere unterhalb der unteren Gabelbrücke der
Lenkung befestigt ist. Werden die Lenkpunkte der genannten Brücken über eine
Schwinge an mindestens einem Ort des Rahmens befestigt, folgt eine
zusätzliche, einstellbare
Nachlaufänderung.
Die Rahmenkonstruktion ist eine Lösung der Aufgabe, einen Rahmens mit
einer Einstellbarkeit des Lenkkopfs zu bauen, dessen Einstellung
durch die selektive Positionierung der Gabelbrücke rasch und leicht möglich ist.
Die Rahmenkonstruktion erlaubt die Änderung des Lenkkopfwinkels
in kürzester
Zeit. Durch die Verwendung von variablen Lenkpunkten zusammen mit
einer Schwinge an einem Rahmen kann die Gabelbrücke zur Veränderung des Lenkwinkels entlang
der Achsenmittellinie einer Gabel oder Telegabel jeglicher Konstruktion
bewegt werden.
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Die
hierin beschriebene Konstruktion einer biegbaren, zweiteiligen Gabelbrücke sorgt
für eine erhöhte Stabilität des Fahrrads
oder Motorrads. Durch die Ermöglichung
gelenkiger Bewegungen mit der Gabelbrücke findet eine zusätzliche,
daraus resultierende Änderung
der geometrischen Funktion des Nachlaufs statt. Wird sie in Verbindung
mit einem Verbindungssystem zwischen Lenkung und Rahmen, verwendet,
findet eine Veränderung
des geometrisch relevanten Nachlaufs statt, und beim Abbremsen oder Überfahren
von Bodenwellen erhält
das Fahrzeug eine höhere
Stabilität.
Darüber
hinaus ist die Verwendung preisgünstiger
Lager möglich,
im Gegensatz zu den als Lenkungskomponente von Motorrädern und
Fahrrädern üblicherweise
verwendeten Lagern, die für
die Vornahme dieser Veränderungen herkömmliche
einteilige starre Gabelbrücken
verwenden.
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Außerdem erlaubt
die Konstruktion einer mehrteiligen Teleskopgabel und ihrer Varianten,
wie hier beschrieben, eine erhebliche Menge von ausgewählten Kennlinien
zwischen den Bewegungen ihrer miteinander verbundenen Teile. Diese
untereinander verbundenen Teile sorgen, wenn sie in Verbindung mit
Umlenkhebeln verwendet werden, für
eine erhöhte
Stabilität
der Lenkung beim Beschleunigen und Abbremsen und eine erhöhte Fahrzeugbeherrschung beim Überfahren
von Unebenheiten der Straße.
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Die
obenstehende Offenbarung verschiedener bevorzugter Ausführungsbeispiele
dient nur der Veranschaulichung der der Erfindung zugrunde liegenden
Prinzipien. Da der Fachmann ohne weiteres zahlreiche Änderungen
und Modifikationen vornehmen wird, soll sie nicht dazu dienen, die
Erfindung exakt auf die beschriebene und gezeigte Konstruktion und
Funktionsweise zu beschränken
und demgemäß sollen
alle passenden für
den Fachmann naheliegenden Änderungen
und Äquivalente
als unter den Schutzumfang der in den nachfolgenden Ansprüchen definierte
Erfindung fallen. Es ist ferner wichtig, dass davon ausgegangen
wird, dass die Ansprüche
auch solche äquivalenten
Konstruktionen umfassen, in dem Maße, in dem sie nicht von Schutzumfang
der Erfindung abweichen.