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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Fahrräder
und insbesondere Pedal-Fahrräder,
die als faltbar oder klappbar bezeichnet werden.
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Hintergrund
der Erfindung
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Fahrräder wurden
bereits vor vielen Jahrzehnten entwickelt und haben seitdem verschiedene Formen
angenommen. In den letzten Jahrzehnten ist durch die dichte Besiedlung
der Städte
und das Verkehrsproblem ein Bedarf an faltbaren Fahrrädern entstanden.
Im zusammengefalteten Zustand nimmt ein solches Fahrrad nur wenig
Raum ein und kann dadurch leicht im Auto, im Aufzug und in anderen
engen Räumen
transportiert werden. Beispiele für solche Fahrräder finden
sich in GB-A-2021055 oder in DE-A-2651305.
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Bisher
gab es viele verschiedene Formen faltbarer Fahrräder, die durch kleine Räder mit
einem Durchmesser von etwa 40–50
cm gekennzeichnet waren. Die bisherigen Konstruktionen sind typischerweise
entweder um eine vertikale Achse im mittleren Rahmenbereich schwenkbar,
oder sie besitzen zahlreiche abnehmbare und faltbare Komponenten.
Diese früheren
Konstruktionen haben den Nachteil, dass sie entweder nicht sehr
kompakt sind, unbequem zu fahren sind, oder dass der Umbau aus dem
zusammengeklappten in den fahrbereiten Zustand zu lange dauert.
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Ziel
dieser Erfindung ist es, ein zusammenklappbares Fahrrad bereitzustellen,
das sich leicht zusammenklappen und wieder aufklappen lässt, ohne
dass Teile abmontiert werden oder Werkzeuge verwendet werden müssen. Außerdem muss
das Fahrrad so robust sein, dass es für Pendler in Städten und
Vororten gleichermaßen
einsetzbar ist. Diese Zielvorgaben werden mit einem faltbaren Fahrradrahmen
gemäß Anspruch
1 erfüllt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele
werden in den Unteransprüchen definiert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Im
Wesentlichen wird ein faltbarer Fahrradrahmen vorgeschlagen, mit
Trägerelementen,
die mit einem Lenkkopf und Hinterradstützen verbunden sind, wobei
die relative Position zwischen dem Lenkkopf und den Hinterradstützen direkt
oder indirekt durch einen auf einer Sattelstütze gleitenden Stellring kontrolliert
wird, durch Träger,
die miteinander über
Drehgelenke mit horizontalen Achsen verbunden sind.
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Nach
Anspruch 1 besteht die Erfindung aus einem faltbaren Fahrradrahmen
mit einer Sattelstütze
mit oberen und unteren, vorderen und hinteren Streben, die um einen
unteren Abschnitt der Sattelstütze
schwenkbar gelagert sind, wobei die vorderen Enden der vorderen
Streben schwenkbar mit einer Lenkkopfgabel verbunden sind, die untere
hintere Strebe oder Streben ein Hinterrad aufnehmen und ein im Wesentlichen
vertikales Rahmenelement, welches die obere hintere Strebe mit der
unteren hinteren Strebe oder Streben schwenkbar verbindet, ein Stellring,
der auf einem oberen Abschnitt der Sattelstütze positionierbar ist, vordere
und hintere Verbindungsgestänge
hat, die gelenkig zwischen dem Sattelstellring und den oberen vorderen
und hinteren Streben sitzen, so dass sich beim Verschieben des Stellrings
auf dem Rohr der Sattelstütze
der Winkel der vorderen und hinteren Strebe zwischen dem ausgeklappten
und zusammengeklappten Zustand verändert, der genannte Sattelstellring
an seiner untersten oder obersten Position verriegelt und der Rahmen
so im offenen oder gefalteten Zustand fixiert wird.
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Die
Erfindung umfasst außerdem
ein Fahrrad, das einen faltbaren Rahmen umfasst, wie oben zusammengefasst.
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Vorzugsweise
sind die vorderen Streben im Wesentlichen parallel.
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Vorzugsweise
greifen Gestänge
in die vorderen und hinteren oberen Streben in einem Abstand von
etwa 30 cm von den zur Sattelstütze
gelegenen Enden der Streben ein.
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Vorzugsweise
sind die unteren hinteren Streben Bleche, die schwenkbar um eine
Kurbelnabe gelagert sind und in einem geringen Abstand vor der Kurbelnabe
verlaufen, zwischen denen die untere vordere Strebe schwenkbar angebracht
ist.
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Vorzugsweise
wird eine hebelbetriebene Nocke zum Spannen des Stellrings über der
Sattelstütze
verwendet, um ein festes Positionieren des Stellrings sowie ein
schnelles Lösen
und Festziehen des Stellrings zu ermöglichen.
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Vorzugsweise
ist die obere nach hinten verlaufende Strebe aus einem Stück mit dem
Trägerrahmen
gefertigt.
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In
einer alternativen Ausführungsform
wird ein Stift sowohl durch den Stellring als auch durch das Sattelrohr
geführt,
um es im offenen und im geschlossenen Zustand festzustellen.
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Vorzugsweise
umfassen die Schwenkgelenke Kugellager.
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Die
Erfindung wird besser verständlich, wenn
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
ausführlich,
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren, beschrieben wird.
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1 zeigt
eine Seitenansicht des Fahrradrahmens im offenen Zustand.
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2 zeigt
eine Seitenansicht des Fahrrads in einem Zwischenzustand zwischen
vollständig
geöffnet
und vollständig
gefaltet.
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3 zeigt
eine schematische Seitenansicht des Fahrrads im gefalteten Zustand.
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4 zeigt
eine auseinandergezogene Ansicht des Stellrings und der Schwenklageranordnung.
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Beschreibung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Bezugnehmend
auf 1; eine rohrförmige Sattelstütze 1 hat
an ihrem unteren Ende einen nach vorne verlaufenden Vorsprung 2 mit
zwei an die Sattelstütze
angeschweißten
Blechen. Die Bleche sind an ein Kurbelachsgehäuse 3 geschweißt, und
an ihrem vordersten Ende wird eine untere Vorderstrebe 5 von
einer Schwenkbaugruppe 4 gefasst. Vorzugsweise ist diese
Strebe ein legiertes Rohr, dessen Enden die Einsätze 6 und 7 aufweisen,
die später
noch ausführlicher
beschrieben werden sollen. Das vordere Ende der unteren Strebe wird
schwenkbar von einer Lenkkopfgabel 8 gehalten, die aus
zwei Blechen besteht, die auf den gegenüberliegenden Seiten eines Lenkrohrs 9 angeschweißt sind.
Ein oberer Teil der Lenkkopfgabel umfasst eine obere Schwenkachse 10,
um die ein oberes Vorderrohr 11 geschwenkt werden kann.
Das untere Ende des oberen Rohrs ist schwenkbar am vorderen Ende 12 zweier
Mittelbleche 13 befestigt, die auf den gegenüberliegenden Seiten
der Sattelstütze 1 angeschweißt sind.
Hinten besitzen die Mittelbleche eine Drehachse 14, um
die ein oberer hinterer Arm 15 geschwenkt werden kann.
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Ein
Paar nach hinten verlaufender unterer Arme 16 schwenkt
um das Kurbelgehäuse 3.
Diese Arme können
aus flachem Blech angefertigt werden. Am hinteren Ende des Arms
ist eine Hinterradnabe 17 in einer bei den meisten Fahrrädern üblichen
Weise befestigt. Im Bereich des Hinterrad-Befestigungspunkts ist ein vertikales
Joch 18 schwenkbar befestigt, das mit dem oberen hinteren
Arm 15 schwenkbar verbunden ist.
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Um
die Winkel der oberen Vorderstrebe und des oberen hinteren Arms
zu kontrollieren, sind die Gestänge 19 und 20 schwenkbar
mit dem Mittelbereich von Strebe und Arm verbunden. Die Gestänge sind
mit einem Stellring 21 verbunden, der auf der Sattelstütze 1 gleitet.
Der Stellring umfasst eine Befestigungsvorrichtung 22 zum
Sichern der Position des Stellrings und somit der Position aller
oben genannten Streben und Arme, die indirekt über die Gestänge 19 und 20 mit
dem Stellring verbunden sind.
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Die
Sattelstütze 1 umfasst
ein teleskopierendes Innenrohr 23, das höhenverstellbar
ist und mit einer Sicherungsklemme 24 gesichert wird.
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Indem
die Stellringklemme 22 gelöst und der Stellring an der
Sattelstütze
nach oben geschoben wird, was durch Drücken der Sattelstütze nach
unten erreicht wird, nimmt der Rahmen einen teilweise gefalteten
Zustand an, der in 2 dargestellt ist. Bezugnehmend
auf diese Figur ist der Stellring 21 zur Hälfte an
der Sattelstütze
nach oben geschoben und hat die vorderen und hinteren Streben und
Arme angehoben. Alle relevanten durchnummerierten Rahmenelemente
können
durch Bezugnahme auf die Beschreibung für 1 aufgefunden
werden. Entsprechend zeigt 3 den Fahrradrahmen
im vollständig
gefalteten Zustand, wobei die gekennzeichneten Komponenten denen
aus 1 entsprechen. Aus der Geometrie im gefalteten
Zustand wird klar, dass die Abmessungen aller Komponenten und ihre Konfiguration
kritisch für
eine kompakte Anordnung sind. Die Figuren zeigen ein geeignetes
Beispiel einer Geometrie, das funktioniert, jedoch ist es offensichtlich,
dass es außer
den gezeigten noch andere Variationsmöglichkeiten gibt, die ebenfalls
ein kompaktes Klappfahrrad ergeben.
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Vorzugsweise
ist die Geometrie der Schwenkachsen so konfiguriert, dass sich eine Übertotpunkt-Anordnung
ergibt. Bei dieser Konfiguration ist der Rahmen sowohl in der vollständig gefalteten als
auch in der vollständig
geöffneten
Position entspannt, während
in den Übergangsstufen
ein Widerstand zu spüren
ist.
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Die
erwähnten
Streben und Arme können aus
einem legierten Rohr mit einem Durchmesser von etwa 30 bis 40 mm
gefertigt werden. Alternativ können
U-Profile von Vorteil sein, die mit einer geeigneten Breite das
Verschachteln der Streben und Arme ermöglichen können, wenn der Rahmen im zusammengeklappten
Zustand ist. Eine andere Variationsmöglichkeit wäre, ein oder mehrere Streben
als offene Rahmen mit Verbindungselementen auszuführen. Eine
weitere Variationsmöglichkeit
wären beispielsweise
aus Polypropylen gefertigte, im Spritzgießverfahren hergestellte Streben.
Zur Gewichtsreduzierung kann auch mit Kohlefaser gemischtes Kunstharz
verwendet werden.
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Schwachpunkte
können
mit Rippen verstärkt werden,
oder indem man die Komponenten an dem Schwachpunkt verstärkt. Falls
beispielsweise festgestellt würde,
dass die oberen Streben dazu neigen, in dem Bereich, wo die Verbindungsgestänge 19 und 20 auf
die Verstrebungen treffen, zu ermüden, können die Seitenflansche, welche
die Gestänge
halten, verbreitert werden, so dass sie entlang der Streben verlaufen
und mit diesen verschweißt
werden können.
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4 zeigt
den gleitenden Stellring 21 sowie die Streben- und Drehachsenanordnung
ausführlicher.
Bezugnehmend auf diese Figur umschließt der Stellring 21 die
Sattelstütze 1.
Die Flanschbleche 30 gehen von dem Stellring ab und ein
Achsbolzen 40 wird durch die Flansche und den Strebenkopfeinsatz 50 durchgeführt. Der
Strebenkopfeinsatz besteht aus Kunststoff oder einem anderen Material,
beispielsweise Gussaluminium, und wird an dem Strebenkörper 19 durch
Kleben, Stiften oder Löten
befestigt. Vorzugsweise wird eine Hülse 70 locker in den
Strebenkopf eingelegt, die gegen die Innenflächen der Flansche anliegt und
dadurch ein zu festes Anziehen des Achsbolzens verhindert. Um die
Reibung in der Verbindung zu reduzieren, kann auf beiden Seiten der
Hülse ein
Kugellager eingebaut werden. Das obere Ende des Stellrings ist geteilt
und eine hebelbetriebene Nocke 80 dient zum Spannen oder
Lösen des
Stellrings 21. Derartige Spannvorrichtungen finden sich
häufig
bei Schnelllösekomponenten
von Fahrrädern.
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Damit
der Rahmen im vollständig
aufgeklappten Zustand die nötige
Steifigkeit besitzt, müssen
alle schwenkbaren Verbindungen eng anliegen, so dass keine seitliche
Bewegung möglich
ist. Um jegliche seitliche Bewegung zu vermeiden, sind breite Kontaktflächen wünschenswert.
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Die
Sattelstütze 1 hat
vorzugsweise eine Verlängerung,
die mit einer anderen hebelbetriebenen Nocke gelöst und gespannt werden kann,
so dass eine Einstellung der Sattelhöhe möglich ist.
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Einige
Komponenten, die nicht Teil der Erfindung sind, wurden aus den Figuren
und der Beschreibung weggelassen. Hierzu gehören die Brems- und Zahnradbaugruppen
sowie das Zubehör,
beispielsweise ein Gepäckträger, der
in den oberen hinteren Arm integriert werden kann. Einige Komponenten,
die nicht Teil der Erfindung sind, wurden aus der Beschreibung weggelassen.
Hierzu gehören
Pedale, Lenkstange, Sattel, Ketten und Räder.
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Aus
der obigen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen wird klar,
dass durch einfaches Auf- und Abschieben des Sattelstützen-Stellrings 21 der
Fahrradrahmen ähnlich
wie ein Schirm auf- und zugeklappt werden kann. Dieses Ausführungsbeispiel
hat zahlreiche Vorteile gegenüber
dem Stand der Technik. Insbesondere weil keine Teile abmontiert
werden müssen,
werden für
das Zusammenklappen und Aufklappen des Fahrrads weniger als 10 Sekunden
benötigt.