DE69932323T2

DE69932323T2 - Fahrradaufhängungsvorrichtung und entsprechendes verfahren

Info

Publication number: DE69932323T2
Application number: DE69932323T
Authority: DE
Inventors: Anthony S. Ramona Ellsworth; Mike Cypress Kojima
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2019-03-03
Also published as: EP1058642A4; DE69932323D1; WO1999044880A8; EP1058642A1; US6595538B2; US20020109332A1; US6471230B2; WO1999044880A1; US20040145149A1; US20030193162A1; US6378885B1; US6926298B2; EP1058642B1; US20030090082A1; WO1999044880A9

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Vorzüge der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/076,489, eingereicht am 2. März 1998.
Die Erfindung betrifft ein Fahrrad, umfassend eine stoßdämpfende Radaufhängungsvorrichtung, und ein zugehöriges Verfahren. Obwohl die bevorzugte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die hintere Aufhängung bei einem Mountainbike beschrieben ist, ist es für Fachleute selbstverständlich, dass die Erfindung einfach bei anderen Konfigurationen und Geräten genutzt werden kann, insbesondere bei solchen, die Kettenantriebskraft bei einem aufgehängten Rad verwenden, umfassend (nur als Beispiel und nicht als Beschränkung) Aufhängungen für Motorräder, wie beispielsweise in der US 3917313 , Dreiräder, vierrädrige Fahrzeuge und andere Fahrzeuge.
Hintergrund der Erfindung
Die folgende Tabelle zählt US-Patente auf, welche für die Patentfähigkeit der Erfindung wesentlich sein können:
Weiterhin zeigen eine Anzahl von Internet-Webseiten derzeit Fahrräder, welche Radaufhängungen aufweisen, umfassend wenigstens die Folgenden:
httpa/www.cyclery.com
http://www.intensecycles.com/m1s1.htm
http://www.gtbicyles.com/tech/catalog/sts1.htm
http://www.mountaincycle.comlmoho_cxs/cxs.htm
http://www.schwinn.com/cataloglhomegrown/straight6.htm
httpa/www.ventanausa.com/products/marble.htm
http://www.ventanausa.com/productslmatador.htm
Obwohl derzeitige Fahrrad-Aufhängungs-Ausgestaltungen typischerweise Stoßdämpferfähigkeit umfassen, wobei unter anderem beabsichtigt ist, dass diese Komfort und Sicherheit bereitstellen, und es Idealerweise ermöglichen, dass die Reifen (selbst auf unebenen Oberflächen) in Berührung mit dem Untergrund bleiben, und auf unebenen, steilen Anstiegen und Gefällen eine Zugkraft haben, haben derzeitige Ausgestaltungen eine Anzahl von innewohnenden Fehlern oder Nachteilen.
Unter anderem ermöglichen es Aufhängungen üblicherweise dem Fahrer, mit größerer Geschwindigkeit, Kontrolle und verbessertem Komfort bergab zu fahren. Obwohl die Aufhängung zum Bergauffahren einige Vorteile bereitstellt (und, wie angezeigt, auf jeden Fall wichtige Vorteile beim Bergabfahren bereitstellt), werden viele (wenn nicht die meisten) derzeitigen Ausgestaltungen allgemein als ein Hindernis beim Bergauffahren angesehen.
Während des Bergauffahrens "saugen" die meisten Aufhängungen des Standes der Technik Energie (wie unten beschrieben): die kinetisch weniger effizienten Ausgestaltungen "saugen" üblicherweise während des Bergauffahrens die meiste Energie. Zusätzlich sind viele Aufhängungs-Ausgestaltungen des Standes der Technik derart sperrig oder verwinkelt, dass sie unerwünschtes Gewicht zu dem Fahrrad hinzufügen, wodurch ebenfalls Energie von dem Fahrer "abgesaugt" wird, insbesondere während des Bergauffahrens.
Während einige der durch die Erfindung bereitgestellten Vorteile durch die Verwendung von Leerlauf-Riemenscheiben und anderen Komponenten erreicht werden können, würden solche Ansätze vermutlich Gewicht (für die zusätzlichen Komponenten) hinzufügen und der zusätzliche Luftwiderstand der Riemenscheiben würde selbstverständlich zusätzliche Energie (von dem Fahrer, dem Motor, usw.) zur Fortbewegung benötigen.
Zusätzlich wäre es vermutlich schwierig (oder sogar unmöglich), ein derartiges Riemenscheiben-System bei einem Fahrrad zu verwenden, das ansonsten konventionelle Industrie-Standardkomponenten aufweist (Zahnräder, Umwerfer, usw.). Mit anderen Worten, wäre es möglich, dass derartige Riemenscheiben-Ansätze keinen serienmäßig produzierten Gangsatz verwenden kann.
Weitere Beispiele dieser Nachteile werden ferner unten erläutert:
1. Verlust von Pedalkraft aufgrund von durch das Antriebsdrehmoment induzierter Aufhängungsbewegung ("Drehmoment-reaktive" Aufhängungen)
Alle derzeitigen Fahrrad-Hinteraufhängungen, welche den Erfindern bekannt sind, weisen eine Tendenz auf, die hintere Aufhängung entweder zusammenzudrücken oder zu strecken, wenn sie Antriebsketten- und Radantriebslasten ausgesetzt werden. Ausgestaltungen, welche die hintere Aufhängung zusammendrücken, bewirken, dass die Energie des Fahrers dazu verwendet wird, um den Stoßdämpfer zusammenzudrücken. Die zu dem Stoßdämpfer übertragene potentielle Energie wird von dem Dämpfermedium in dem Stoßdämpfer als Wärme abgeleitet. Ausgestaltungen, welche die Aufhängung unter Last strecken, vergeuden Energie, indem sie die Masse des Fahrrads und des Fahrers mit jedem Hub anheben. Ausgestaltungen, welche versuchen, die Kettenlasten auszunutzen, um ein Drehmoment gegen die Aufhängung zu erzeugen, erzeugen einen versteifenden Effekt der Aufhängung unter Pedal-Drehmomentlasten, was die Fahrqualität verringert und die durch die Nachführung induzierte Zugkraft bei starker Pedalbetätigung begrenzt.
Da ein durchschnittlicher Mensch einen Maximalwert von etwa drei Viertel (3/4) PS erzeugen kann, und dies nur für einen sehr kurzen Zeitraum bewerkstelligt, und nur etwa 1/10 PS für ausgedehnte Zeitspannen erzeugen kann, können selbst kleine Leistungsverluste einen bedeutenden Effekt auf den Fahrer und das Fahrerlebnis haben. Bei den im voranstehenden Absatz beschriebenen Ausgestaltungen, wird potentielle Energie typischerweise außer Phase mit dem Hub der Pedale und der Kurbel zurückgewonnen, und wird daher als in dem Dämpfer abgeleitete Wärme vergeudet, statt als Leistung zum Vorantreiben des Fahrrads verwendet zu werden.
Zusätzlich fühlen sich Drehmoment-reaktive Aufhängungs-Ausgestaltungen schwammig, schwerfällig und unempfänglich für die Pedal-Eingabe an.
Weiterhin folgt bei einer typischen Ausgestaltung der hinteren Aufhängung das Rad einer bogenartigen Kurve, wenn es auf eine Bodenwelle trifft, was das Rad dazu zwingt, in einer Richtung nach vorne, sowie in einer Richtung nach oben, verlagert zu werden (im Gegensatz dazu, und durch einen Vergleich der 3 und 6 der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wie unten erläutert, stellt die vorliegende Erfindung eine eher fast vertikale Radbewegung als Antwort auf Bodenwellen bereit). Wenn daher Stöße absorbiert werden, müssen sich die Räder des Standes der Technik nach vorne bewegen, oft in einer Richtung bergauf. Dies erhöht die Boden wellen-Stoßkraft, die an den gefederten Abschnitt des Fahrrads übertragen wird, da sich das Rad nicht senkrecht weg von der Bodenwelle bewegt. Es wird ebenfalls mehr Vorwärtsantriebsenergie von dem Fahrer benötigt, um die resultierende "nach hinten weisende" Komponente derartiger Bodenwellenkräfte zu überwinden. Zusätzlich werden die Aufhängungen diese Bewegung an die Pedale rückschlagen, was zu zusätzlich vergeudeter Energie, einer Reizung der Muskeln und vorzeitigem Ermüden aufgrund der ungleichen Belastungen während der Pedalbetätigung führt.
Dieses und andere hierin erläuterte Probleme sind bei durch Menschen angetriebenen Geräten, wie beispielsweise Fahrrädern, besonders bedeutsam, da das menschliche Kraftwerk üblicherweise derart niedrige Drehzahlen bereitstellt, dass das Aufbocken oder die Drehmoment-Reaktion bei jeder Umdrehung passiert (und gespürt wird), statt nur "einmal", wie zum Beispiel bei einer Beschleunigung von einem Verbrennungsmotor, erfahren würde.
2 Aufgrund eine durch Bremsen induzierten Drehmoments bewirktes Sperren der hinteren Aufhängung
Fast alle derzeitigen Fahrrad-Hinteraufhängungs-Ausgestaltungen platzieren den Anker für ihre hinteren Bremsen (die entweder ein Scheibenbremssattel oder traditionelle Felgenoberflächen-Bremssattel-Bremsen sind) an einer Position, an der das Anlegen von Bremskräften bewirkt, dass eine streckende Kraft oder ein "Aufbocken" auf die hintere Aufhängung ausgeübt wird. Diese "Aufbock"-Kraft bewirkt, dass die hintere Aufhängung ihre Wirksamkeit bei hohen Bremslasten verliert, da das Aufbocken die Aufhängung sperren kann und/oder bewirken kann, dass der hintere Teil des Fahrrads angehoben wird, was den Fahrer nach vorne zwingt und den Schwerpunkt über das Vorderrad verschiebt, wodurch eine Instabilität des Fahrrads und des Fahrers bewirkt wird. Dieses Aufbocken kann sich als "Radsprung" und als Instabilität bei starkem Bremsen auf unebenen Oberflächen zeigen.
Derzeitige Aufhängungs-Ausgestaltungen (im Gegensatz zu festen hinteren Verbindungen) erzeugen dieses unsichere (oder zumindest schwer kontrollierbare) Aufbocken. Einige Ausgestaltungen, welche eine Scheibenbremse verwenden, wirken diesen Aufbock-Kräften entgegen, indem die Bremskräfte mit einem separaten Element geankert werden, das von der Radaufhängung entfernt an dem Rahmen angebracht ist. Obwohl dieser Ansatz funktioniert, um das Bremsen"Aufbock"-Problem auszuschalten, führt er zusätzliches Gewicht und zusätzliche Komponenten ein (was daher nicht zu einer einfachen Ausgestaltung führt), und kann das kinetische Ansprechverhalten des Fahrradrahmens (das einer der Hauptpunkte ist, weswegen überhaupt eine Aufhängung verwendet wird) begrenzen. Andere Bremsenanordnungen versteifen oder sperren die Aufhängung sogar beim Bremsen, obwohl wohl der wichtigste Zeitpunkt, bei dem die Funktion der Aufhängung wahrscheinlich verlangt wird, das Bremsen vor Hindernissen oder unebenes oder schwieriges Terrain ist.
3. Richtiges Stoßdämpfer-Bewegungsverhältnis
Das Bewegungsverhältnis des Stoßdämpfers des Fahrrads ist für einen korrekten Betrieb der Aufhängung entscheidend. Das Bewegungsverhältnis der derzeit auf dem Markt erhältlichen Aufhängungs-Fahrräder deckt den Bereich von schnell ansteigend bis schnell abfallend ab. Es treten große Nachteile auf, wenn sich zu irgendeinem Ende des Spektrums bewegt wird.
Eine sehr schnell ansteigende Rate bewirkt, dass die Aufhängung zu weich und aktiv im anfänglichen Abschnitt der Radbewegung ist, was eine ruckartige Bewegung bewirkt und Pedalenergie vergeudet, während bei großen Bodenwellen und "G-Outs" (Bodenwellen-Impulse mit hoher Last und langer Dauer) schnell durch die Anfangsbewegung durchgeschossen wird, während sie schließlich in späteren Abschnitten der Stoßdämpfungsbewegung fest und unnachgiebig wird. Eine schnell ansteigende Rate wird durch kleine "Kniehebel"-Stoßdämpfer-Schwenkarme (oder "Schwenkarme" oder "Schwenkverbindungen" oder "obere Schwingarme") verursacht, wobei sich das Bewegungsverhältnis in dem Aufhängungshub aufgrund der großen Winkeländerung, die durch die kleinen Schwenkarme erzeugt wird, stark ändert. Unter anderem funktionieren Luft-Stoßdämpfer nicht gut bei einer Aufhängung mit ansteigender Rate, da eine Luftfeder ebenfalls eine ansteigende Rate aufweist, was zu einer sehr schnell ansteigenden Rate führt.
Eine abfallende Rate ist für die Aufhängung eines Mountainbikes der schlechtest mögliche Fall. Eine Aufhängung mit abfallender Rate ist anfangs steif und wird weicher, wenn die Aufhängungsbewegung durch ihren Hub geht. Eine Aufhängung mit abfallender Rate ist bei hochfrequenten "Stotter"-Bodenwellen steif und unnachgiebig, während sie bei hohen Kräften bei großen Bodenwellen immer noch durch den Bewegungsbereich schiesst und bis zum Anschlag durchschlägt.
Eine Aufhängung mit einer leicht abfallenden Rate kann recht gut funktionieren, wenn sie mit einem Luft-Stoßdämpfer kombiniert ist. Aufgrund der progressiven Eigenschaften der Luftfeder, ist die resultierende Kombination eine fast lineare Rad"Bewegungs"-Rate. Wenn allerdings eine steife Feder bei einem Fahrrad mit einer abfallenden Rate ausgewählt ist, um ein übermäßiges durchschlagen zum Anschlag zu verhindern, ist die Aufhängung sehr steif und bei kleinen oder welligen (oder "Stotter-") Bodenwellen fast nicht existent.
Im Gegensatz dazu, und wie hierin erläutert, stellt die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Rahmen bereit, der ein fast lineares Bewegungsverhältnis aufweist. (hierin als "progressiv linear" beschrieben). Es ist für Fachleute selbstverständlich, dass eine perfekte Linearität auftreten würde, wenn der erste 1 Inch der "Kompressions"-Bewegung des Fahrrad-Rads zu 1/4 Inch Kompression des Stoßdämpferelements führt, und jede weitere Erhöhung der Fahrrad-Rad-"Kompression" um 1 Inch ebenfalls 1/4 Inch von Kompression des Stoßdämpferelements entspräche. Ein Graph von repräsentativen Bewegungsverhältnissen des Standes der Technik, sowie die Bewegungsverhältnisse für die vorliegende Erfindung sind in 3C dargestellt. Da sich der bevorzugte "Rahmen" der Aufhängung linear verhält, kann ein Nutzer über die Auswahl oder die Einstellung des Stoßdämpferelements (wobei diese Elemente in einem breiten Bereich von Bewegungsverhältnissen und Eigenschaften erhältlich sind) den selben Rahmen "dazu bringen", entweder mit einem allgemein linearen oder einem progressiven Bewegungsverhältnis zu funktionieren. Wie weiter unten beschrieben, umfasst die bevorzugte Erfindung die Verwendung längerer Schwenkarme als bei jedem Stand der Technik, der den Erfindern bekannt ist. Der "Schwenkarm" ist so lang, dass es fast angebracht ist, ihn einen "oberen" Schwingarm zu nennen (als Unterscheidung zu dem "unteren" Schwingarmelement, das sowohl bei der vorliegenden Erfindung, als auch (als grobes Konzept) bei vielen Ausgestaltungen des Standes der Technik vorhanden ist). Wie oben angezeigt, verwenden diese Ausgestaltungen des Standes der Technik typischerweise einen unteren Schwingarm, wobei die obere Verbindung durch einen "Kniehebel" oder einen "Schwenkarm" gebildet ist.
Dieser lange "obere Schwenkarm" bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (zusammen mit der Konfiguration und den relativen Abmessungen der Nase dieses Schwenkarms) hilft dabei, die gewünschte Ausrichtung der Schwenkpunkte bei der Verbindung der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Diese Ausrichtung erreicht das erwünschte Verfolgen des "momentanen Zentrums" ("IC"), so dass dieses an oder sehr nahe an der Kettenspannungslinie der Antriebskette bleibt (wodurch unerwünschte Kettendrehmomente verringert oder ausgeschaltet werden). Bei der bevorzugten Ausführungsform, wie hierin beschrieben, hält das Verfolgen der Verbindung das IC an (während normalen Betriebs im "belasteten" [was heisst, dass der Fahrer sich auf dem Fahrrad befindet] Modus der Aufhängung) oder nahe an (während jedes anderen Punkts der Aufhängungsbewegung) dieser Kettendrehmomentlinie. Keine andere Fahrradaufhängung (selbst andere 'Vier-Stangen-Verbindungen"), die den Erfindern bekannt ist, stellt dieses vorteilhafte Verfolgen und/oder die anfänglich belastete Ausrichtung bereit.
4. Mechanisch einfache, elegante Ausgestaltung
Um die verschiedenen Faktoren anzusprechen, welche die Leistungsfähigkeit einer Radaufhängung bestimmen, haben sich Fahrrad-Hinteraufhängungen in einen breiten Bereich von komplizierten, typischerweise unzuverlässigen "Rube Goldberg"-artigen Vorrichtungen entwickelt Zusätzlich ist es allgemein kostengünstiger, wenn eine Ausgestaltung "Standard-" oder "serienmäßig produzierte" Komponenten, wie beispielsweise einen Antriebsstrang und Bremsenkomponenten, verwenden kann, anstatt erforderlich zu machen, dass diese Komponenten speziell ausgestaltet und hergestellt werden müssen
Bestehende Vorrichtungen leiden üblicherweise an einem oder mehreren der voranstehenden beispielhaften Nachteile, zu verschiedenen Graden und in verschiedenen Kombinationen. Beispiele einiger der am weitesten verbreiteten hinteren Aufhängungs-Ausgestaltungen werden unten beschrieben.
1. Horst-Link-McPherson-Strebe
Von der Forschungsabteilung von AMP entwickelt, und von Lightspeed, Rocky Mountain, Intense, Turner, Specialized und anderen verwendet.
Das Grund-Betriebsprinzip dieser Vorrichtungen wird in der US-Patentschrift Nr. 5,509,679 von Leitner dargestellt. Wie darin gezeigt, ist der untere Schwenkarm oder die Schwenkachse der Hinterradgabel an oder unter dem Horizontpunkt des Spannungslaufs der Antriebskette des kleinsten Zahnrings angeordnet, und ein Schwenkpunkt des hinteren Schwingarms oder eine untere Verbindung ist vor der vertikalen Achse der Hinterachse und unterhalb der horizontalen Achse der Hinterachsen angeordnet. Diese Anordnung stellt einen Versteifungseffekt bereit, wie oben erwähnt, der von der Kette induziertem "Aufbocken" und einer Bewegung der Aufhängung nach oben und nach unten entgegenwirkt. Unter anderem wird der Widerstand gegenüber von der Kette induziertem "Aufbocken" dadurch bereitgestellt, dass zusätzliche Drehmomente erzeugt werden, um zu anderen Drehmomenten entgegengesetzt zu wirken, und dies führt zu der oben erwähnten 'Versteifung".
Obwohl diese Ausgestaltung einfach und leicht ist, weist sie einige negative Leistungsfähigkeits-Merkmale auf. Während Variationen bei Ausgestaltungen, welche ein "Horst-Link" verwenden, zu unterschiedlichen Graden einige der folgenden gewünschten Eigenschaften realisieren können: in gewissem Maße nicht-Pedalkraft-Drehmoment-reaktiv, in gewissem Maße nicht-Bremsdrehmoment-reaktiv, zeigen alle "Horst-Link"-Ausgestaltungen ebenfalls zu unterschiedlichen Graden die folgenden unerwünschten Eigenschaften (welche dahingehend verallgemeinert werden können, dass sie als der "derzeitige Entwicklungsstand" in Fahrrad-Vollaufhängungs-Ausgestaltungen akzeptiert sind): ein gewisses Ansprechen auf einen Pedal-Rückschlag aufgrund durch Bodenwellen ausgeübte Belastungen unter Pedalkraft, verringerte Aufhängungs-Aktivität aufgrund leichter bis starker Versteifungseffekte der Aufhängungsgeometrie, und die meisten hinteren Aufhängungen von Horst-Link-McPherson-Streben-Fahrrädern leiden unter einem Stoßdämpfer-Bewegungsverhältnis mit einer abfallenden Rate, welche sich mit der Rahmengröße stark ändert. Der hintere Teil des Fahrradrahmens ist aufgrund der Tatsache, dass der Stoßdämpfer ein strukturelles Hauptelement der Verbindung ist, sehr biegsam. Die Stoßdämpferwelle ist nicht nur ein sehr schlechtes strukturelles Element (üblicherweise zum Teil aufgrund ihres kleinen Durchmessers), sondern die zusätzliche "Verbindungs"-Belastung des Stoßdämpfers bewirkt weiterhin, dass sich die Stoßdämpfereinheit erwärmt und manchmal versteift, was zu frühzeitigem Verschleiß und Fehlfunktionen führt. Weiterhin wird der Aufhängungseffekt in gewissem Maße durch die Pedaldrehmomenteingabe beeinflusst. Ein leichter Versteifungseffekt der Aufhängung unter Pedaldrehmomentlasten verringert die Fahrqualität und begrenzt die durch die Nachgiebigkeit induzierte Zugkraft bei starker Pedalbetätigung. Dies ist ein bedeutender Nachteil bei steilen, unebenen Anstiegen. Bremsdrehmoment- und Kurvenfahrt-Lasten bewirken eine Versteifung des Stoßdämpfers. Eine Bremslast bewirkt, dass sich die Aufhängung etwas nach oben aufbockt, Diese Ausgestaltung reagiert typischerweise zu einem gewissen Grad sowohl auf durch die Bremsen, als auch auf durch die Pedale induzierte Lasten, welche Lasten sich mit der Rahmengröße und der Gangauswahl sehr stark ändern.
Im Gegensatz, und wie hierin noch ausführlicher erläutert, verhindert die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung alle diese unerwünschten Eigenschaften, insbesondere indem sie den "oberen Schwingarm" oder Schwenkarm nutzt, um dabei zu helfen: (1) das Bewegungsverhältnis des Rahmens zu steuern/regeln, wodurch ein auswählbares lineares oder progressives Stoßdämpferbewegungsverhältnis ermöglicht wird (das, unter anderem, durch Auswahl aus einer breiten Vielzahl von serienmäßig produzierten Stoßdämpfereinheiten erreicht werden kann); (2) die Rad-Verdrehung und ähnliche Kräfte zu verringern oder auszuschalten, wie beispielsweise durch Verwendung eines Stoßdämpferstrebenschäkels (siehe zum Beispiel 2D–2I), welcher das hintere Ende der Schwenkarme fest gegen eine laterale Biegung abstützt, zusammen mit der bevorzugten lateralen Abstützung der Schwenkarme am Mittelpunkt und der bevorzugten 8-mm-Bolzen an den vier Verbindungspunkten (wobei Berechnungen anzeigen, dass diese Anordnung mit oberem Schwingarm/Schäkel/Abstützung/Bolzen mehr als 20% steifer ist als die bei den meisten McPherson-Streben-Ausgestaltungen verwendete Rohranordnung; (3) das momentane Zentrum der Verbindungselemente das Kettendrehmoment des Fahrrads über die gesamte Aufhängungsbewegung verfolgen zu lassen (wodurch, durch Aufheben anstatt durch Versteifen, die Vergeudung von Kettendrehmomentenergie ausgeschaltet oder verringert wird, wie hierin erläutert).
2. Hoher. einzelner Schwenkpunkt
Verwendet von Foes, Mountain cycle, Bolder, Pro Flex, Cannondale, Marin und anderen.
Das Grund-Betriebsprinzip dieser Vorrichtungen ist im US-Patent Nr. 5,217,241 von Girvin dargestellt. Der Haupt-Schwenkpunkt der Aufhängung ist an einem Punkt angebracht, der etwas oberhalb der Kettenlinie des großen Zahnrads liegt. Dies bewirkt ein anhebendes Moment bei der Aufhängung, welches bei dem großen Zahnring klein ist und bei den kleineren Zahnringen größer ist. Das anhebende Moment wirkt der durch die Bewegung der Pedale und des Fahrerkörpers induzierten Absenkung entgegen.
Obwohl diese Ausgestaltungen einigermaßen einfach in der Konstruktion und in bestimmten Zahnring-Gangkombinationen in gewissem Maße nicht-Pedaldrehmoment-reaktiv sind, sind sie üblicherweise für den Zahnring, der in horizontaler Richtung am weitesten vom Schwenkpunkt entfernt ist, sehr Pedaldrehmoment-reaktiv. Bei den kleinen Zahnringen heben diese Konstruktionen üblicherweise das Fahrrad und den Fahrer bei jedem Pedalhub und seinem zugehörigen Kettendrehmoment mit einem Energie vergeudenden "Raupen"-artigen Auf- und Abbewegungseffekt an. Diese Aufhängungen sprechen bei starker Pedalbetätigung nicht auf Bodenwellenlasten an, da die Bodenwellenkraft das anhebende Moment überwinden muss, um die Räder als Reaktion auf eine Bodenwelle zu bewegen. Weiterhin ändert sich aufgrund des bogenartigen Rad-Bewegungswegs während einer Stoßdämpferbewegung die Radstandabmessung über den Hub des Rades, was zu einem Rückschlag während der Pedalbetätigung führt. Diese Ausgestaltungen sind üblicherweise sehr Bremsdrehmoment-reaktiv, was bewirkt, dass die Aufhängung sich ausdehnt und spenrrt. Diese Ausgestaltungen benötigen typischerweise einen sperrigen und manchmal schweren Schwingarm, sowie einen riesig überdimensionierten Schwenkpunkt und Schwenkpunkt-Abstützungen, um eine ausreichende oder gewünschte Steifigkeit beizubehalten.
Diese Aufhängung des Standes der Technik ist kostengünstig herzustellen, aber ihre Leistungsfähigkeit ist ebenfalls begrenzt, wie hierin beschrieben. Sie weist nur zwei Teile auf (vorderes und hinteres Teil), und einen Schwenkpunkt. Firmen, welche ein ausreichend großes Werbebudget haben, können trotz der grenzwertigen Leistungsfähigkeit der "hoher, einzelner Schwenkpunkt"-Aufhängung einen hohen Preis verlangen und eine große Profitmarge bei der Aufhängung/dem Fahrrad erzielen.
3. Einheitliches hinteres Dreieck
Verwendet von Trek, Gary Fisher, Klein, Schwinn, Ibis und anderen.
Dies ist ein neuerer einzelner Schwenkpunkt, der eingeführt wurde, nachdem die Käufer die Nachteile des im voranstehenden Abschnitt erläuterten hohen, einzelnen Schwenkpunkts herausgefunden hatten. Obwohl das einheitliche hintere Dreieck in den meisten Aspekten besser ist als der einzelne, hohe Schwenkpunkt, ist es nicht deutlich besser.
Das Grund-Betriebsprinzip dieser Vorrichtungen ist in dem US-Patent Nr. 5,474,318 von Castellano dargestellt. Diese Ausgestaltung weist eine Anzahl von positiven Eigenschaften auf: sie stellt eine korrekte natürliche Frequenz der Aufhängung bereit, wodurch angeblich jegliche durch die Pedale induzierte Auf- und Abbewegung vermieden wird; der gesamte Fahrrad-Antriebsstrang (einschließlich der Kurbeln, und damit der Pedale und der gesamten unteren Halterungsanordnung) ist innerhalb der ungefederten Struktur der hinteren Aufhängung aufgenommen, wodurch jede durch die Kette induzierte Auf- und Abbewegung der Aufhängung und ein Pedal-Rückschlag ausgeschaltet werden; die Verwendung der Beine des Fahrers als Teil der ungefederten Struktur der hinteren Aufhängung ermöglicht es dem Fahrer angeblich, die Aufhängung während der Fahrt "einzustellen", indem er bewusst seine Beine versteift oder lockert; ein eindeutiges Schalten aufgrund des Fehlens von durch die Aufhängung induziertem Schlagen der Kette; die Ausgestaltung kann, abhängig von der Position des Schwenkpunkts, in gewissem Maße nicht-Pedaldrehmoment-reaktiv sein; sie stellt eine relativ glatte Fahrt bereit, während der Fahrer sitzt, wobei kein Rückschlag-Effekt durch die Pedale auftritt; und sie ist eine sehr einfache Ausge staltung.
Trotzdem weisen Aufhängungen dieses Typs einige wichtige Beschränkungen auf. Sie können abhängig von der Schwenkpunkt-Position sehr Pedaldrehmoment-reaktiv sein. Fahrräder mit dieser Aufhängungs-Ausgestaltung leiden üblicherweise an einem starken, durch die Pedale induzierten, Auf- und Abbewegungseffekt. Die Wirksamkeit der Aufhängung wird verschlechtert, wenn der Fahrer steht, bei einigen Ausgestaltungen in Abhängigkeit von der Schwenkpunkt-Position sehr stark. Dieses Problem ist wesentlich im Hinblick auf die natürliche Neigung des Fahrers, aufzustehen, so dass seine Beine als Stoßdämpfer verwendet werden können, und um sein Gleichgewicht unter extremen Bedingungen zu verbessern. Eine Aufhängung mit einem einheitlichen hinteren Dreieck wird weniger effektiv, wenn der Fahrer steht, da die Kurbeln und damit die Pedale an dem hinteren "Dreieck" angebracht sind (welches die ungefederte Struktur des Fahrradrahmens ist), was das Gegenteil dessen ist, was benötigt wird (da Fahrer typischerweise während extremer Bedingungen stehen, wenn eine Stoßdämpfung am meisten benötigt wird). In Abhängigkeit von der Schwenkpunkt-Position, bewirkt ein Bremsdrehmoment üblicherweise, dass diese Ausgestaltungen zusammengedrückt werden und vorbelastet werden, oder sich ausdehnen und sperren. Diese Ausgestaltung leidet ebenfalls üblicherweise von einer extrem fehlenden Steifigkeit bei seitlich versetzten Belastungen (wie dies bei der Kurvenfahrt auftritt), aufgrund der Verwendung eines einzelnen Schwenkpunkts, welcher ungefähr die gleichen Hebelarme bezogen auf die Kontaktfläche des Rades (der Bereich, in dem das Reifen mit dem Untergrund in Kontakt steht) aufweist, wie die Radachse. Bei der Kurvenfahrt oder bei ähnlichen Lastzuständen, stellt diese fast-Gleichheit der Hebelarme wenig, wenn überhaupt, Widerstand gegen eine seitliche Verdrehung des Rades bereit. Deswegen müssen der Schwenkpunkt, der Rahmen und der Schwingarm überdimensioniert sein, um eine ausreichende Festigkeit bereitzustellen.
Im Gegensatz dazu sind bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Kurbel und die Pedale an dem aufgehängten Rahmenelement (dem vorderen Abschnitt des Rahmens) angebracht, so dass der Fahrer den Vorteil erfährt, dass er "aufgehängt" ist (Stoßdämpfung usw.), unabhängig davon, ob der Fahrer sitzt oder steht. Ferner umfasst die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Verbindung mit Hebelarmen (relativ zu der Kontaktfläche des Rades), welche einen wesentlichen Widerstand gegenüber dem Verdrehen des Rades während der Kurvenfahrt und dergleichen bereitstellen, ohne dass die Abmessung der Komponenten überdimensioniert werden muss.
Vielleicht als ein Ergebnis der Nachteile der Ausgestaltung mit einem einheitlichen hinteren Dreieck, ist diese niemals (nach Wissen der Erfinder) von einer Werksmannschaft irgendeiner der Haupt-Firmen in der Fahrradindustrie bei Rennen eingesetzt worden.
4 Mehrfachverbindung mit niedrigem Schwenkpunkt
Verwendet von GT, Turner, Intense, KHS (die voranstehenden sind alles Vier-Stangen-Verbindungsausgestaltungen), Ventana, Mongoose und Diamond Back (wobei die letzten drei eine Verbindung mit einer Schwinge oder einem Kniehebel nutzen).
Das Grund-Betriebsprinzip dieser Vorrichtungen ist im US-Patent Nr. 5,441,292 von Busby und US-Patent Nr. 5,678,837 von Leitner dargestellt. Die Fahrqualität wird dadurch verbessert, dass Biegemomente von dem vorderen Dreieck isoliert werden, indem der Stoßdämpfer in den hinteren Verbindungsbereich der Aufhängung verlegt wird. Das Bewegungsverhältnis des Stoßdämpfers wird aufgrund der Anordnung des Stoßdämpfers und der Verbindungen nahe bei einem linearen Verhältnis gehalten. Das Rad bewegt sich mit einem fast vertikalen Weg, anstatt in einem Bogen, wodurch die Effizienz der Stoßdämpfung erhöht wird und Energie vergeudende Oszillationen des Rades nach vorne und nach hinten verringert werden. Obwohl einige, aber nicht alle Verbindungen mit vier Stangen derzeit die am weitesten aus gereiften Ausgestaltungen sind, und von vielen Menschen als die am besten funktionierenden der derzeitigen Ausgestaltungen angesehen werden (da, unter anderem, ein geübter Designer vollständige Kontrolle über das Stoßdämpfer-Bewegungsverhältnis, die Bremsdrehmomentreaktionen und die Pedaldrehmomentreaktionen hat), gibt es immer noch eine Anzahl an Nachteilen bei der Ausgestaltung. Zum Beispiel sind derzeit die meisten Fahrräder, welche diese Ausgestaltung verwenden, durch Versuch und Irrtum entwickelt worden, ohne ein klares Verständnis aller Aspekte der Aufhängungsfunktion. Obwohl einige der Verbindungsausgestaltungen des Standes der Technik sich an die funktionelle Leistungsfähigkeit der ICTT^TM-Aufhängung (die der vorliegenden Erfindung) in einem Aspekt der Aufhängungsfunktionalität annähern mögen, spricht keine Ausgestaltung des Standes der Technik effektiv alle der identifizierbaren Aspekte der Aufhängungsfunktion an, wie dies die ICTT macht. Unter anderem bewegen Ausgestaltungen des Standes der Technik nicht das momentane Zentrum, um das Kettendrehmoment zu "verfolgen" und damit aufzuheben. Ähnlich wie oben in Zusammenhang mit dem '679-Patent erwähnt, neigt das Vier-Stangen-Aufhängungssystem des'837-Patents dazu, das "Aufbocken" zu verhindern, indem es einen Versteifungseffekt erzeugt, der von der Interaktion der Drehmomente herrührt, welche erzeugt wurden, um den durch die Kette induzierten Drehmomenten entgegenzuwirken, statt das Kettendrehmoment aufzuheben, indem bewirkt wird, dass das momentane Zentrum die Kettendrehmomentlinie verfolgt, wie dies die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung macht. Ausgestaltungen reichen von ziemlich gut (mit überragenden Aufhängungs-Leistungsfähigkeitseigenschaften) bis "Rube Goldberg°-artig lächerlich. Alle derzeitigen Mehrfachverbindungs-Ausgestaltungen leiden allerdings an einem der voranstehenden identifizierten Fehler: Pedaldrehmoment-Reaktivität, Bremsdrehmoment-Reaktivität, durch Bodenwellen induzierte Pedalrückschlag-Reaktivität, Versteifung oder starr werden der Aufhängung unter Pedallasten, ungeeignetes Stoßdämpfer-Bewegungsverhältnis und/oder übermäßig komplexe Ausgestaltung. Die relative Flexibilität dieses Ausgestaltungskonzepts hat zu einigen bizarr funktionierenden, schlecht durchdachten Maschinen geführt. Unter anderem führen mehr Teile und mehr Material zu höheren Herstellungs- und Wartungskosten und zu zusätzlichem Gewicht.
Aufgaben und Vorteile der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Fahrrad bereitzustellen, welches eine Aufhängung aufweist, die alle der voranstehend erwähnten Nachteile überwindet.
Unter anderem ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Fahrrad gemäß Anspruch 1 bereitzustellen, welches eine Radaufhängung aufweist, wobei das momentane Zentrum dieser Aufhängung im Wesentlichen die Linie des Kettendrehmoments verfolgt, wodurch ermöglicht wird, dass der Antriebsstrang und die Kraft durch den Antriebsstrang, sei es von den Pedalen oder den Bodenwellen, vollständig von dem Aufhängungssystem und den Kräften, auf die dieses ansprechen muss, und bei denen es funktionieren muss, einschließlich Bodenwellen, Bremsen, usw., isoliert ist. Zu keinem Zeitpunkt sollte die Fähigkeit des Antriebsstrangs, Energie an das Hinterrad zu übertragen, negativ beeinflusst werden oder einen negativen Effekt auf den unabhängigen Betrieb der Aufhängungsfunktion aufweisen; wodurch Kraftverlust durch das Kettendrehmoment oder Effekte aufgrund der Anbringung einer Aufhängung am Fahrrad verringert oder ausgeschaltet werden, und zu jedem Zeitpunkt der unerwünschte Verlust von Pedalhubkraft oder der Verlust der Aufhängungsfunktion aufgehoben wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Fahrrad bereitzustellen, welches eine Radaufhängung aufweist, bei der für jede Kompressionsposition der Aufhängung das momentane Zentrum immer zwischen die maximalen und minimalen Kettenkraftlinien fällt. Dies stellt die Möglichkeit bereit, dass der Fahrer einen Gang auswählt (in dem Bereich zwischen Maximum und Minimum), der das IC sehr nahe oder genau trifft, unabhängig von der Kompressionsposition.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines Fahrrads, welches eine Aufhängung aufweist, die das Bremsdrehmoment und dessen negative Effekte isoliert.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines Fahrrads, welches eine Aufhängung aufweist, bei der das Stoßdämpfer-Bewegungsverhältnis des Rahmens linear oder linear progressiv ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines Fahrrads, welches eine Aufhängung aufweist, bei der serienmäßig produzierte Komponenten, wie beispielsweise Gangsätze, Antriebsstränge, Bremsen, usw., einfach verwendet werden können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines Fahrrads, welches eine Aufhängung aufweist, bei der ein gewünschter Betrag der Anti-Absenkung bereitgestellt wird.
Noch eine weitere Aufgabe ist das Bereitstellen eines Verfahrens gemäß Anspruch 20 zum Ausgestalten von Fahrradrahmen, welches dem Designer beim Abwägen verschiedener Eigenschaften des Rahmens und des Fahrrads und der Aufhängung hilft. Ein derartiges Verfahren kann unter anderem die Schritte umfassen:

– Identifizieren der mittleren Kettendrehmomentlinie eines gegebenen Satzes von Gängen oder eines einzelnen Gangs (oder der konstanten Kettenlinie, wenn ein System mit einer einzelnen Kettenlinie anstelle einer Gruppe von Gängen und mehreren Zahnringen, wie bei der bevorzugten Ausführungsform hierin beschrieben, verwendet wird, welche derzeit Norm- oder Industriestandard-Gangsysteme für Hochleistungsfahrräder sind), während sich das Fahrrad in einem belasteten Zustand befindet. Fahrräder werden nur in einer belasteten Position gefahren, daher berücksichtigt eine gute Aufhängungs-Ausgestaltung das Gewicht eines Fahrers und die resultierende normal belastete Aufhängungsposition;
– Auswählen einer Position auf der Kettendrehmomentlinie, welche für den Rahmen das gewünschte IC repräsentiert. Faktoren, die diese Auswahl beeinflussen, umfassen den Betrag der Anti-Absenkung (wie hierin erläutert), der in der System eingebaut werden soll. Weiterhin, wie an anderer Stelle hierin beschrieben, beeinflusst das gewünschte Bewegungsverhältnis der Verbindung die Auswahl der IC-Position, und üblicherweise wird, umso kürzer die Verbindung und umso näher das IC an der Aufhängung ist, desto weniger effektiv das IC der Aufhängung die Kettendrehmomentlinie verfolgen, und desto weniger effektiv die Bremsdrehmoment-Isolation sein. Um den Prozentsatz der Anti-Absenkung zu senken, muss das IC weiter weg angeordnet sein (in Richtung auf das Vorderrad zu oder weiter entfernt als dieses); um den Prozentsatz der Anti-Absenkung zu erhöhen, muss das IC näher am Hinterrad sein. Das Bewegungsverhältnis wird durch Auswahl einer Schwenkarmlänge, die nahe an der des unteren Schwingarms liegt, verbessert. Um eine gewünschte Leistungsfähigkeit der Bremsdrehmoment-Isolation bereitzustellen, muss der hintere Abschnitt der Verbindung ermöglichen, dass Bremslasten nahe bei 90 Grad (fast senkrecht) angelegt werden, wie an anderer Stelle hierin beschrieben;
– unter Verwendung der ausgewählten Position als dem Ursprung, Projizieren von diesem Ursprung aus, um obere und untere Achsen für die Rahmenelemente einer 4-Stangen-Aufhängungsverbindung (oder einer anderen Ausgestaltung) auszuwählen. Für 4-Stangen-Verbindungen, welche das Verfahren der Erfindung nutzen, muss der untere, hintere Schwenkpunkt ausreichend nahe an einer Linie zwischen der Hinterachse und dem Zentrum der Kurbel liegen, um zu vermeiden, dass dieser Schwenkpunkt von standardmäßigen (serienmäßig produzierten) Umwerfern getroffen wird; auf ähnliche Art und Weise muss der vordere, untere Schwenkpunkt ausreichend niedrig sein, um zu vermeiden, dass dieser von einem vorderen Umwerfer getroffen wird, und um sicherzustellen, dass der Umwerfer überhaupt angebracht werden kann, und ausreichend hoch, um eine übermäßige Breite hinter dem Bereich der unteren Halterung zu vermeiden (welche Breite beispielsweise bewirken könnte, dass Schlamm sich übermäßig ansammelt und in ungünstigen Umständen die Drehung des Reifens blockert): Es ist für Fachleute selbstverständlich, dass in diesem Bereich der Ausgestaltung des Rahmens und des Fahrrads viele andere Abstandsprobleme auftreten, um sicherzustellen, dass die Teile (insbesondere diejenigen, welche sich bewegen) sich nicht unerwünscht reiben, treffen oder sonstwie gegenseitig stören. Die Positionen der unteren Schwenkpunkte müssen weiterhin außerhalb des Bereichs des unteren Umwerfers liegen, um ein "Kettenschlagen" (eine Berührung zwischen der Kette und der Aufhängungsstruktur, wie es beispielsweise bei vielen Ausgestaltungen des derzeitigen Standes der Technik auftritt (Specialized, GT, AMP, usw.)) zu vermeiden;
– Auswählen der Position für ein Stoßdämpferelement. Diese Position wird vorzugsweise derart ausgewählt, dass standardmäßige (serienmäßig produzierte) Stoßdämpfergrößen verwendet werden können, und vorzugsweise ermöglicht wird, dass ein Stoßdämpfer mit einem ausreichend langen Hub verwendet wird, um das Bewegungsverhältnis (wie hierin erläutert) niedrig zu halten und um übermäßige Lasten zu vermeiden. Vorzugsweise ist der Stoßdämpfer derart innerhalb der verbindung angeordnet und konfiguriert, dass die Winkel des Stoßdämpfers bezogen auf die Verbindung ein linear progressives oder gerades Bewegungsverhältnis bereitstellen;
– Auswählen der Längen der verschiedenen Verbindungsarme (wobei einige der voranstehenden Abschnitte ebenfalls die Auswahl der Länge der Verbindungsarme betreffen). Bei der bevorzugten Ausführungsform basiert insbesondere die Länge der oberen Verbindung (zwischen den oberen Schwenkpunkten) auf dem gewünschten Bewegungsbetrag (Gesamtbewegung der Verbindung nach oben und nach unten) für die Verbindung, sowie auf dem gewünschten Bewegungsverhältnis der Aufhängung (welches beispielsweise eine breite Auswahl an Stoßdämpfermedien ermöglichen kann). Zusätzlich muss die Ausgestaltung (einschließlich der Längen der Verbindungsarme) strukturelle Kräft berücksichtigen, wie beispielsweise dort, wo verschiedene Lasten die vordere Struktur kreuzen (wie beispielsweise die in 1 gezeigten Elemente 1–4). Zum Beispiel können in der Mitte der Sitzröhre 1 angelegte Lasten unter extremen Belastungssituationen zu einem vorzeitigen Versagen dieser Röhre 1 führen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Verbindungsarme (und ihre zugehörigen Kraftlasten) nahe an Kreuzungen von Röhren eines allgemeinen, herkömmlichen "vorderen Dreiecks" (wie durch die Elemente 1–4 in 1 repräsentiert) angebracht, um die Festigkeit dieser Kreuzungen zu nutzen. Der Betrag der Verbindungsbewegung kann durch Ändern des Verhältnisses zwischen der Länge des vorderen Abschnitts (oder der Nase) des Schwenkarms (der Länge der Arme 6, 7 vom Schwenkpunkt F aus nach vorne) und des hinteren Abschnitts (der Länge der Arme 6, 7 von Schwenkpunkt F nach hinten zu Schwenkpunkt E) eingestellt werden. Weiterhin müssen bei 4-Stangen-Verbindungen, wie bei der bevorzugten Ausführungsform, die Länge und die Position dieses oberen Schwingarms sorgfältig mit der Länge der anderen strukturellen Elemente der Aufhängung koordiniert werden, um den gewünschten Betrag von BTI ("Brake Torque Isolation geometry", Bremsdrehmoment-Isolationsgeometrie) zu erreichen. Wie hierin erläutert, kann der Winkel zwischen den an dem oberen hinteren Schwenkpunkt angebrachten strukturellen Elementen der Aufhängung die BTI der Aufhängung direkt beeinflussen und bestimmen. Wenn der obere Verbindungsarm zu kurz ist, wird nicht nur das IC der Aufhängung die Kettendrehmomentlinie nicht nahe verfolgen, sondern die Aufhängung wird auch keine erwünschte BTI-Geometrie bereitstellen, um Probleme aufgrund von Bremsdrehmomentlasten zu verringern oder auszuschalten. Derartige Bremsdrehmomentlast-Probleme sind bei derzeitigen Vier-Stangen-Verbindungsausgestaltungen sehr weit verbreitet (einschließlich des "TRUTH", das in 13A–c gezeigt ist, GT STS/LTS-Ausgestaltungen, speziellen FSR-Ausgestaltungen und anderen);
– allgemein kann, von Anfang an oder von diesem Punkt an, CAD-("computer-aided design")-Modellieren einer Vielzahl von Konfigurationen dabei helfen, die bestmögliche Konfiguration zu bestimmen, um ein gewünschtes Gleichgewicht zwischen den Elementen der Ausgestaltung zu erreichen. Unter anderem kann CAD-Modellieren von Lasten und Drehmomenten dabei helfen, eine gewünschte Konfiguration zu bestimmen, um das ICTT des Kettendrehmoments zu erreichen und zu maximieren, die nächstmögliche BTI-Geometrie zu erreichen, um die Effekte des Bremsdrehmoment auf eine Aufhängungsverbindung zu verringern oder auszuschalten, einen annähernd vertikalen Rad-Bewegungsweg beizubehalten, das Verbindungs-Bewegungsverhältnis und das Stoßdämpfer-Bewegungsverhältnis in dem gewünschten Bereich zu behalten, und die Aufmachung, Komplexität bei der Herstellung und Fähigkeit der Verwendung von Industrie-Standardteilen auszuwählen;
– Ausgestalten der Teile. Da die Schwenkarme (der obere Schwingarm) lang und niedrig sind (wobei die Position der Schwenkarme vorzugsweise verglichen mit den meisten Ausgestaltungen des Standes der Technik niedrig ist, was es dem erfindungsgemäßen Fahrrad ermöglicht, eine niedrige Übersteh-Höhe mit einem relativ großen Bewegungsbetrag aufzuweisen), behalten sie vorzugsweise eine gute Torsionssteifigkeit gegen das Rad verdrehende Lasten an der Verbindung. Die bevorzugte Ausführungsform und das Verfahren umfassen ferner ein einteilig hergestelltes Schwingarmjoch und einen Stoßdämpferstrebenschäkel, der aus einem festen Materialstück hergestellt ist, um zu helfen, eine fast perfekte Ausrichtung und eine exzellente Festigkeit beizubehalten. Weiterhin hilft der "Schwenkarmblock" (siehe 2J), einen gewünschten Betrag der Steifigkeit in den oberen Schwenkarmen beizubehalten, ohne den Reifen und das Sitzrohr (welche sich zwischen den Schwenkarmen bewegen, während die Verbindung in Bewegung ist) zu stören oder zu berühren.

Zusätzlich zum Bereitstellen einer Lösung für jedes der verschiedenen, oben erläuterten Probleme (von denen einige oder alle bei einer Aufhängungs-Ausgestaltung ohne die anderen Elemente der Erfindung verwendet werden könnten), können die verschiedenen Lösungen in einer Vielfalt von Kombinationen miteinander ausgeführt werden, und sind bei der bevorzugten Ausführungsform und den bevorzugten Verfahren vorzugsweise alle eingeschlossen.
Unsere bevorzugte Ausführungsform ist weiterhin sehr leicht und einfach, wodurch die Gewichtsnachteile minimiert werden (tatsächlich wiegt die bevorzugte Ausführungsform des Dare mit 7 Inch Bewegung zwischen 15–20% weniger als ihre nächsten Konkurrenten. Es ist buchstäblich heutzutage das leichteste vollaufgehängte Fahrrad mit 7 Inch Bewegung der Welt. Tatsächlich ist das Gewicht des Dare vergleichbar mit den Cross-Country-Angeboten mit 4 Inches Bewegung von Specialized, Turner, GT und Intense), aber, noch wichtiger, verringert unsere Ausgestaltung stark die "Energie-Absaugung" des Kettendrehmoments und anderer Lasten, die, wie oben erläutert, bei den Ausgestaltungen des Standes der Technik auftritt.
Wir bezeichnen die Erfindung manchmal als momentanes-Zentrum-Verfolgungs-Technologie ("Instant Center Tracking Technology" oder "ICTT"). Wir haben die ICTT erschaffen und entwickelt, um die voranstehenden Probleme bei Aufhängungs-Ausgestaltungen auszuschalten. In ihrer bevorzugten Ausführungsform ist die ICTT durch eine Vier-Stangen-Verbindung gekennzeichnet, mit speziell angeordneten Schwenkpunkten und einem oder mehreren Stoßdämpferelementen, was zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit aufgrund, unter anderem, einer vorteilhaften Anordnung verschiedener Kraft- und Drehmomentlinien über den Bereich der erwarteten Fahrerlasten, Pedal- und Stoß-Einwirkungen, führt.
Andere Aufgaben und Vorteile meiner Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, welche nur zur Illustration dienen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Alle der hiermit eingereichten und hierin erläuterten Zeichnungen sind nur repräsentative Abbildungen der derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. Es ist für Fachleute offensichtlich, dass eine breite Vielfalt von anderen Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung genutzt werden können.
1 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, allerdings ohne einen Sitz, ein Lenkrad oder ein Stoßdämpferelement (obwohl die Worte "Stoßdämpfereinheit" dessen bevorzugte Stelle anzeigen). Bevorzugte Abmessungen und Winkel sind für die Verbindung in ihrer vollständig zusammengedrückten Position gezeigt, aber es ist für Fachleute selbstverständlich, dass das Verhältnis der Zahlen zueinander am kritischsten ist, und dass der Bereich von Abmessungen und Winkeln, der durch die Erfindung abgedeckt ist, viel breiter ist als nur der in diesen Figuren dargestellte, und den Bereich der Winkel und Abmessungen umfasst, welche näher an den dargestellten liegen als irgendeine Vorrichtung oder ein Verfahren des Standes der Technik;
1A ist eine vergrößerte, angeschnittene Teil-Seitenansicht ähnlich 1, welche allerdings weitere Details betreffend der bevorzugten Bremsenanordnung und deren Ausrichtung darstellt. Obwohl eine mit einem Drahtseil betätigte Auslegerbremse dargestellt ist, ist es für Fachleute selbstverständlich, dass andere Bremsenmechanismen verwendet werden können; unter anderem wird eine Scheibenbremse auf der Stoßdämpferstrebe von der Verwendung der BTI-Geometrie der Erfindung profitieren (anders ausgedrückt, kann die Erfindung unter Verwendung von Scheibenbremsen, unter anderen, ausgeführt werden). Unter anderem ist für Fachleute der Aufbau und die Funktion des angezeigten Bremsbelags und Auslegers mit dem Aufbau der Stoßdämpferstrebe (2G) offensichtlich;
2 ist eine Seitenansicht ähnlich 1, welcher aber die Brems-Drehmomoment-Isolationsgeometrie an verschiedenen Punkten der Kompression des Stoßdämpfers hervorhebt. 2A–2C sind alle ähnlich zu 2, aber jedes "bricht" einen einzelnen der Kompressionszustände "heraus" ("belastet" [2A], Mitte [2B] und volle Kompression [2C]), die in 2 gezeigt sind. Unter anderem stellen diese Figuren dar, wie die Erfindung ein Weichwerden oder "Anheben" unter einen breiten Vielfalt von Lastzuständen verringert oder eliminiert; wobei Aufhängungs-Ausgestaltungen des Standes der Technik, welche kleine Schwenkarme oder Verbindungen mit stark unterschiedlicher Länge verwenden (vielleicht, um das traditionelle Aussehen eines Fahrrads mit einem hinteren "Dreieck" beizubehalten), oder auf andere Art und Weise die Aufhängungs-Schwenkelemente mit unterschiedlichen Größen ausführen, bewirken, dass die Ebene des Bremskraftwiderstands und das momentane Zentrum sich relativ zu der Antriebskettenlinie stark bewegt, was zu einer weniger wünschenswerten Leistungsfähigkeit führt als die, welche mit der vorliegenden Erfindung erzielt werden kann. Wie in den Zeichnungen gezeigt, weisen die Schwenkarme der vorliegenden Erfindung ungefähr die gleiche Länge auf, wie das untere Joch oder der "Schwingarm";
2D ist eine vergrößerte, angeschnittene Teil-Seitenansicht ähnlich 2A;
2E ist eine Ansicht von oben, welche entlang der gestrichelten Linie 2E-2E von 2D aufgenommen ist, und welche die bevorzugte Anordnung des oberen Schwingarms oder der Schwenkarme darstellt;
2F ist eine Seitenansicht, welche entlang der gestrichelten Linie 2F-2F von 2E aufgenommen ist;
2G ist eine Ansicht von einem Ende aus, welche entlang der gestrichelten Linie 2G-2G von 2D aufgenommen ist. Diese Anordnung umfasst vorzugsweise den "Stoßdämpferstrebenschäkel" (2I) (welcher vorzugsweise aus geeignet festem, leichtem Material ausgestaltet und hergestellt ist, um verschiedene Strukturbelastungen zu tragen und die gewünschte Ausrichtung der Verbindung für den oberen Schwingarm oder die Schwenkarme (siehe 2E) beizubehalten), wobei der "Stoßdämpferstrebenschäkel" vorzugsweise an einem röhrenförmigen Material angebracht oder angeschweißt ist, das sich in Richtung nach unten zu einem "Ausfall°-Abschnitt (dem unteren, sich nach vorne erstreckenden Abschnitt, in dem der untere, hintere Drehzapfen D angeordnet ist) der Stoßdämpferstreben-Anordnung erstreckt (2G). Der "Ausfall" ist ebenfalls vorzugsweise maschinenbearbeitet, um zu helfen, die Ausrichtung des Drehzapfens und des Radachsen-Anbringungsbereichs beizubehalten;
2H ist eine Seitenansicht, die entlang der gestrichelten Linie 2H-2H von 2G aufgenommen ist und die bevorzugte "Stoßdämpferstreben-Anordnung" darstellt;
2I ist eine Ansicht von einem Ende aus, ähnlich zu 2G, aber welche insbesondere den "Stoßdämpferstrebenschäkel" (den "hufeisenförmigen" oberen Abschnitt) der Anordnung von 2G darstellt. Wie oben angezeigt, ist der Schäkel vorzugsweise aus einem Stück irgendeines geeignet festen, leichten Materials hergestellt, welches die gewünschten Toleranzen zur Anbringung der Schwenkarme und der Anordnung des Bremsvorsprungs bereitstellt. Der Schäkel stellt weiterhin sowohl eine vertikale Verstärkung als auch eine horizontale Festigkeit gegen Torsionslasten bereit, um dabei zu helfen, jegliche verdrehenden oder Kompressionskräfte zu verteilen, insbesondere da diese Kräfte üblicherweise auf dem extremen Terrain angetroffen werden, für das die Verwendung des Fahrrads bestimmt ist;
2J ist eine Draufsicht von oben, welche das Abstandhalter-Schäkelelement oder den "Verstärkungsblock" oder den "Schwenkarmblock" von 2F isoliert. Zusammen mit dem Stoßdämpferstrebenschäkel (siehe 2I) hilft dieser Block, laterale und Torsionsfestigkeit für durch die Kontaktfläche des Rades gegen den Untergrund induzierte dynamische Lasten bereitzustellen. Diese Kräfte treten während der Verwendung des Fahrrads regelmäßig auf, wie beispielsweise während des Kurvenfahrens oder während "G-Out"-Situationen (welche durch Springen oder durch Fahren auf extremem Terrain verursacht sein können). Unter anderem ist der "Schwenkarmblock" vorzugsweise aus einem einzelnen Stück eines starken, leichten Materials hergestellt, und derart geformt, dass seine Enden jeweils einen Radius aufweisen, welche mit den Innenflächen der Schwenkarme 6, 7 abgestimmt ist, gegen welche diese Enden anliegen (siehe unten). Der Block ist vorzugsweise unter Verwendung von zwei 6-mm-Schrauben (mit vier Schrauben insgesamt, zwei an jedem Ende) an jedem Schwenkarm angebracht, obwohl es für Fachleute selbstverständlich ist, dass ein breiter Bereich von Verstärkungsvorrichtungen und Anbringungsmitteln dafür verwendet werden kann, um die gewünschte Versteifung und Verstärkung bereitzustellen. Unter anderem könnte der Versteifungsblock sogar als ein integraler Teil der oberen Schwenkarmanordnung gegossen sein. Der "Schwenkarmblock" ist vorzugsweise mit einem rautenförmigen Querschnitt ausgestaltet (siehe 2L), um so viel Torsionsfestigkeit wie möglich bereitzustellen, ohne die Sitzröhre oder den Reifen zu berühren, wenn die Aufhängung vollständig zusammengedrückt ist (siehe zum Beispiel die Stelle des Schwenkarmblocks in 1, die die Verbindung in der vollständig zusammengedrückten Position zeigt). Der Schwenkarmblock ist vorzugsweise entfernbar, um unter anderem zu ermöglichen, dass die Anordnung entfernt und gewartet werden kann. Wie oben angezeigt, wäre es möglich, den Schwenkarmblock einstückig mit beiden Schwenkarmen auszufüh ren, aber die beiden Nasenabschnitte der Schwenkarmanordnung (welche sich nach vorne zum Vorderrad hin erstrecken, an gegenüberliegenden Seiten des Fahrrads), wären weiterhin vorzugsweise derart gebildet oder hergestellt, dass sie sich aufeinander zu verjüngen. Ohne eine derartige Verjüngung kann der Nasenabschnitt der Anordnung zu breit sein, und die Beine des Fahrers berühren oder reiben, was zu einer Verletzung oder Störung des Fahrers führt;
2K ist eine Seitenansicht, welche entlang der gestrichelten Linie 2K-2K von 2I aufgenommen ist und ferner den bevorzugten "Stoßdämpferstrebenschäkel" darstellt;
2L ist eine Schnittansicht, welche entlang der gestrichelten Linie 2L-2L von 2E aufgenommen ist und ferner den bevorzugten "Schwenkarmblock" darstellt;
3 ist eine Seitenansicht ähnlich 1, welche allerdings den fast vertikalen Rad-Bewegungsweg darstellt, welcher mit der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann. Wie andernorts hierin erläutert, ist alles außer einer rein vertikalen Bewegung im allgemeinen weniger als optimal effektiv beim Absorbieren einer Bodenwelle, und/oder hat den Effekt, dass das Fahrrad und der Fahrer unnötigerweise zurück zu der Bodenwelle gezogen werden. Dieses Problem wird deutlicher, wenn eine größere "Kompressionsbewegung" innerhalb der Aufhängung ermöglicht ist. Zum Beispiel ist das Problem sehr deutlich bei den meisten derzeitigen Ausgestaltungen des Standes der Technik, welche mehr als 5 Inches Aufhängungsbewegung aufweisen. Einige derzeitige Aufhängungen mit weniger als 5 Inches Bewegung halten die Bewegung des Rades nicht nahe an der Vertikalen;
3A ist ähnlich zu 2 (sie umfasst nur die beiden Verbindungsarme, welche den dunklen Achsenlinien in 2 benachbart sind), und stellt das fast lineare Stoßdämpferbewegungsverhältnis dar, das mit der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann;
3B ist eine vergrößerte Version der Bewegungsabmessungsinformation, die in der unteren linken Ecke von 3A gezeigt ist (die Zahlen zeigen die Radbewegung in Inches an – 0,823 für den ersten Viertel Inch der Stoßdämpferkompression, 0,808 für den zweiten Viertel Inch, usw. – und illustrieren die Bereitstellung von fast 7 voll "verwendbaren" Inches der Radbewegung durch die bevorzugte Ausführungsform). Es ist für Fachleute selbstverständlich, dass die Vorteile der Erfindung in einem breiten Bereich von "Bewegung" für eine Aufhängung (außer den gerade beschriebenen 7 Inches) genutzt werden können, dass die hierin offenbarte IC-Verfolgung den Bereich der Radbewegung (über den Stand der Technik hinaus), welcher bereitgestellt werden kann, ohne die Handhabung und Trägheit der Fahrradfahrt wesentlich zu beeinträchtigen, stark vergrößert, und dass die derzeitige Stoßdämpfertechnologie für Fahrrad-Ausführungsformen der Erfindung eine praktisch mögliche "Grenze" des Betrags der "Bewegung" bereitstellt, welcher bei einem Fahrrad einfach vorgesehen sein kann, ohne dass die Leistungsfähigkeit verschlechtert oder der Stoßdämpfer vorzeitig verschlissen wird, usw.. Wenn sich diese Stoßdämpfertechnologien entwickeln, sollte sich der praktisch mögliche Bereich der "Radbewegung" entsprechend erweitern, unter Verwendung der hierin erläuterten Erfindungen. Wie hierin erläutert und dargestellt, stellt die bevorzugte Ausführungsform ein leicht abnehmendes Bewegungsverhältnis bereit, wenn der Schwenkarm zusammengedrückt wird. Unter anderem bedeutet dies, dass die "Fahrt" üblicherweise steifer wird, und zwar proportional zu dem Betrag, um den das Rad von seiner normalen, belasteten Position zusammengedrückt ist. Mit anderen Worten, umso weiter die Radaufhängung zusammengedrückt ist (umso weiter sich das Rad bei der Kompression "bewegt"), was direkt zu dem Grad der Extremheit des Terrains und/oder der Geschwindigkeit des Fahrrads über ein gegebenes Terrain in Bezug gebracht werden kann, wird eine etwas erhöhte Federrate oder eine "steifere" Fahrt bereitgestellt (und ist unter diesen Bedingungen allgemein erwünscht, aber dies ist nur leicht, während die Aufhängungssysteme des Standes der Technik einige sehr stark erhöhte Federraten bereitstellen, was zu einer blockierten Aufhängungsfunktion während des extremen Fahrens führt, was nicht erwünscht ist);
3C ist ein Graph, der teilweise auf der in 3A und 3B dargestellten Information beruht, und welcher die Stoßkraft-Leistungsfähigkeit bei der bevorzugten Ausführungsform darstellt, und diese Leistungsfähigkeit mit anderen Aufhängungs-Ausgestaltungen vergleicht. Es ist für Fachleute selbstverständlich, dass die "600" nur zur Darstellung dient, dass dies bedeutet, dass eine Kraft von 600 Ibs (angelsächsische Pfund) benötigt wird, um den Stoßdämpfer um 1 Inch zusammenzudrücken, und dass für Mountainbikes, wie das bei der bevorzugten Ausführungsform dargestellte, kommerziell erhältliche Stoßdämpfer-Bemessungen üblicherweise im Bereich von 200–800 Inches-Ibs liegen. Obwohl der Graph der bevorzugten Ausführungsform eine "lineare Progressivität" annähert, ist er leicht und allmählich gekrümmt. Üblicherweise gilt, dass, umso flacher und glatter der Graph ist, desto größer der nutzbare Bereich der Kompressionsdistanz für das Stoßdämpferelement ist (die vorliegende Erfindung stellt in dieser Hinsicht einen viel größeren nutzbaren Bereich bereit als die Konstruktionen des Standes der Technik). Um den Kompressionswiderstand auf gewünschte Art und Weise zu erhöhen, wenn das Rad weiter zusammengedrückt wird (mit anderen Worten, um einen größeren Widerstand gegen eine Kompression bereitzustellen, wenn größere "Bodenwellen" angetroffen werden), sollte der Graph von links nach rechts etwas nach oben ansteigen, wie dies der Graph für die vorliegende Erfindung macht;
4A–C sind Seitenansichten ähnlich 2A–C, wobei allerdings jede das "momentane Zentrum" für einen gegebenen Kompressionsbetrag darstellt (4A stellt volle Kompression dar, 4B einen mittleren Punkt der Kompression, und 4C eine "belastete" Kompression oder eine Kompression mit einem aufgesessenen Fahrer), sowie die Ausrichtung beispielhafter Kettendrehmomentlinien für verschiedene Gangauswahlen während des angezeigten Kompressionsbetrags. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das IC anfänglich exakt mit der mittleren Kettendrehmomentlinie ausgerichtet (wenn die Aufhängung sich in ihrer normalen, belasteten Position befindet). Es wird ebenfalls bevorzugt, dass die anfängliche IC-Position vor der unteren Halterung oder dem Kurbelzentrum des Fahrrads ist (wie gerade erwähnt, auf der "mittleren" Drehmomentlinie), und vorzugsweise mit einem richtigen Abstand auf der Linie angeordnet ist, um einen gewünschten Betrag von der Absenkung entgegenwirkender Leistungsfähigkeit bereitzustellen. Obwohl Aspekte der Erfindung verwirklicht werden können, wenn sich das IC auf oder unterhalb des Grundniveaus befindet (wie beispielsweise die Ausrichtung des IC auf der Kettendrehmomentlinie, usw.), behält die bevorzugte Ausführungsform das IC oberhalb des Grundniveaus, um (unter anderem) die der Absenkung entgegenwirkende Leistungsfähigkeit und die hierin beschriebenen Vorteile bereitzustellen. Diese bevorzugte anfängliche Anordnung des IC ist in keinem Stand der Technik zu finden, der den Erfindern bekannt ist. Die mittleren, minimalen und maximalen Kettendrehmomentlinien bleiben ungefähr konstant für jede Fahrrad-Ausgestaltung (oder kettengetriebenes aufgehängtes Radsystem), welches gewerblich erhältliche Antriebsstrangkomponenten verwendet. Jedes kettengetriebene oder wellengetriebene System kann allerdings von der Verfolgung des IC profitieren, wenn das Ketten- oder Wellendrehmoment dazu neigt, durch die richtige Ausrichtung des IC "aufgehoben" oder verringert zu werden. Unter anderem stellt die Erfindung ein Verhältnis oder einen Prozentsatz der Drehmomentlinienbewegung um das IC bereit, das für jede ausgewählte Gangkombination kleiner ist als bei Systemen des Standes der Technik, was zu einer verringerten oder eliminierten Kettendrehmomentreaktion von der Aufhängungsverbindung in jedem ausgerichteten Gang oder Gangbereich führt. Es ist zu beachten, dass die Zeichnungen die Kettendrehmomentlinie eines Satzes von typischen XC-(Querfeldein-Mountainbike)-Gängen zeigen. Derartige Gänge weichen physikalisch weiter voneinander ab als ein typischer Satz von DH (Bergabfahrts)-Gängen, und Ausführungsformen der Erfindung für unterschiedliche Anwendungen (XC, DH oder andere) können daher eine anwendungsspezifische Stoßdämpferstrebe oder andere Komponenten umfassen, um die Leistungsfähigkeit der Erfindung für diesen besonderen Satz von Gängen weiter zu verbessern (wie beispielsweise, um das momentane Zentrum noch näher an der mittleren Kettendrehmomentlinie des DH- oder eines anderen Gangsatzes anzuordnen). Es ist ebenfalls zu beachten, dass es bei einigen der dargestellten Kompressions/Kettendrehmoment-Kombinationen unwahrscheinlich ist, dass diese jemals während einer Verwendung des Fahrrads auftreten. Zum Beispiel ist es unwahrscheinlich, dass das minimale Kettendrehmoment (siehe die rechte, unterste Linie in 4A) auftreten wird, während das Rad sich in maximaler Kompression befindet (wobei das Maximum von dem Stoßdämpferelement gesteuert/geregelt wird);
5A–C sind ähnlich zu 4A–C, aber stattdessen zeigt jede eine einzelne Gang-Kettendrehmomentlinie (niedrigster Gang, mittlerer Gang und höchster Gang) und stellt dar, wie sich das momentane Zentrum bezogen auf jede dieser Linien während der Kompression der Aufhängung von einem belasteten, zu einem Mittelpunkts- und zu einem vollständig zusammengedrückten Zustand bewegt. Wie bei 4A–C ist zu beachten, dass es bei einigen der dargestellten Kompressions/Kettendrehmoment-Kombinationen unwahrscheinlich ist, dass sie jemals bei der Benutzung des Fahrrads auftreten;
6 ist eine Seitenansicht ähnlich 1, welcher aber einige der der Absenkung entgegenwirkenden Eigenschaften der bevorzugten Ausführungsform darstellt;
7–12 illustrieren (in sehr grober, nicht maßstabsgetreuer, Strichfigur-Form) einige der generellen Konzepte, welche in Ausgestaltungen des Standes der Technik verwendet werden;
13A–C sind ähnlich zu 2A–C aber zeigen einen Fahrradrahmen (namens "TRUTH^(TM)"), welcher bereits von einem der Erfinder der vorliegenden Erfindung (Herr Ellsworth) vermarktet wird;
14 ist ähnlich zu 5B, aber stellt den TRUTH-Fahrradrahmen von Herrn Ellsworth dar, und 14A–C "brechen" jede einen der drei Kompressionszustände "heraus" und entsprechen einem der drei in 14 gezeigten Kompressionszustände. Es ist für Fachleute selbstverständlich, dass die Kettenantriebslinien in 14 und 14A–C Kettendrehmomentlinien für mittlere Gangauswahlen sind; und
15–21 stellen (in sehr grober, nicht maßstabsgetreuer Strichfigur-Form) einige der vielen Ausführungsformen der Erfindung dar, von denen jede einige der vorteilhaften Aspekte der Erfindung aufweist. In diesen Figuren ist es für Fachleute selbstverständlich, dass der aufgehängte Abschnitt des Fahrradrahmens rechts in der Figur befindlich dargestellt ist, die Aufhängung links, und das Stoßdämpferelement allgemein als eine Schlangenlinie (wobei manchmal 2 innerhalb einer einzigen Figur vorhanden sind, um alternative Stellen für den Stoßdämpfer darzustellen). 15 zeigt den Stoßdämpfer von oben fest angebracht und von dem unteren Schwingarm zusammengedrückt. 16 und 18 zeigen ähnliche Ausführungsformen, welche einen Zug-Stoßdämpferaufbau verwenden, wobei der Stoßdämpfer an einer ähnlichen Stelle wie bei 15 angebracht ist, aber unten fest angebracht ist und durch die Verbindung von seiner Anbringung durch den oberen Schwingarm oder die Schwenkarme in Kompression gezogen wird. 19 zeigt einen in einer von zwei vorderen Positionen angebrachten Stoßdämpfer. 20 und 21 zeigen den Stoßdämpfer, der von einer mittleren Anbringung entlang dem oberen Schwingarm zusammengedrückt wird. Während die meisten der alternativen Ausführungsformen eine Eigenschaften mit dem Stand der Technik teilen, richtet der Stand der Technik, der die gezeigten Stoßdämpferanbringungsstellen verwendet, nie die Verbindung aus, um die Kettendrehmomentlinie mit dem IC der Verbindung zu verfolgen, oder die anderen (oder sicherlich alle) Elemente der vorliegenden Erfindung auszunutzen.
22A und B illustrieren einen Graph und eine dazugehöroge Tabelle von Daten, die die Beziehungen verschiedender Merkmale der bevorzugten Erfindung bezogen auf Merkmale andere Fahrrad-Aufhängungssysteme, die den Erfindern bekannt sind, darstellt. Der ober Graph stellt die Beziehung der Differenz zwischen dem momentanen Zentrum (IC) und der Kettendrehmomentlinie (CT) gegen die prozentuale Kompression des Aufhängungssystems dar.
23A und B stellen einen Graph und eine zugehörige Tabelle dar, welche die Beziehung des Verhältnisses zwischen dem momentanen Zentrum (IC) und der Kettendrehmomentlinie (CT) und dem Abstand von dem Mittelpunkt einer Linie zwischen den oberen und den unteren beiden hinteren Drehzapfen zu dem momentanen Zentrum (ICd) gegen die prozentuale Kompression des Aufhängungssystems darstellen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform:
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie in 1–6 dargestellt, ist die Aufhängung derart konstruiert, dass sie wichtige und wünschenswerte Vorteile und Verbesserungen gegenüber derzeitigen Auf hängungs-Stoßdämpfervorrichtungen, Konstruktionen und Geräten bereitstellt.
Die verschiedenen Komponenten der Erfindung können in einer breiten Vielzahl von Arten und aus einer breiten Vielzahl von Materialien hergestellt werden, welche alle für Fachleute selbstverständlich sind. Unter anderem wird bevorzugt, dass feste, leichte Materialien verwendet werden, um die Energie zu verringern, die vom Fahrer während des Fahrens sowie während eines anderen Transports des Fahrrads (wie beispielsweise Aufladen auf Fahrradständer, usw.) benötigt wird.
In 1–6 umfasst die Aufhängungsvorrichtung der Erfindung vorzugsweise eine vordere Fahrradrahmenanordnung welche aus einer Sitz-Stützröhre oder -anordnung 1, einer oberen Rahmenröhre ("oberen Röhre") 2, einer unteren Rahmenröhre ("unteren Röhre") 3, einer Gabelstützröhre ("Kopfröhre") 4 und einer Kurbelachsengehäuseröhre ("untere Halterungshülle") 5 besteht, welche in eine ungefähr dreieckige Konstruktion zusammengeschweißt sind. Unter anderem kann allerdings der vordere Teil des Fahrrads auf irgendeine einer Vielzahl von Arten aufgebaut sein, um eine Verbindung abzustützen, welche ausgestaltet ist, um durch die Verfolgung des momentanen Zentrums und das Aufheben, wie hierin beschrieben, das Kettendrehmoment aufzuheben. Zum Beispiel ist ein derzeitig beliebter Aufbau der einer"Y"-Ausgestaltung, und 21 illustriert, wie eine derartige Ausgestaltung die hierin erläuterten Vorteile der IC-Verfolgung miteinbeziehen kann. Es ist für Fachleute selbstverständlich, dass dieser Abschnitt des Fahrradrahmens hierin als der "aufgehängte" Abschnitt gezeigt ist, insofern er gegenüber den direkten Stößen des Hinterrads aufgehängt ist, wie weiter unten ausführlicher beschrieben ist.
Es ist jeweils ein vorderes und ein hinteres Rad 20 und 30 gezeigt, aber es sind kein Sitz und keine Lenkstange gezeigt (6 umfasst eine Andeutung eines Sitzelements). Es ist für Fachleute verständlich, dass einige Radspeichen, welche in der tatsächlich bevorzugten Ausführungsform vorhanden wären, in geeigneter Weise in der Zeichnung weggelassen worden sind.
Der Hinterradaufhängungsabschnitt der Aufhängung umfasst vorzugsweise zwei obere Schwenkarme 6 und 7 (wobei das Element 7 sich in 1 direkt hinter dem Element 6 befindet und von diesem verdeckt ist, aber vorzugsweise das Spiegelbild von Element an der gegenüberliegenden Seite des Fahrrads ist), welche am Punkt F, in der Nähe der jeweiligen Mittelpunkte der Schwenkarme 6 und 7 schwenkbar mit der Sitzröhre 1 in Eingriff stehen.
Der Hinterradaufhängungsabschnitt umfasst ferner vorzugsweise ein Stoßdämpferelement (nicht gezeigt, wobei allerdings angezeigt ist, dass es zum Beispiel ungefähr in dem in 1A mit "Stoßdämpfer" bezeichneten Bereich angeordnet ist), welches schwenkbar an einem Ende an einem Punkt A an einer Verlängerung der Kurbelachsengehäuseröhre 5 (vor der Sitzröhrenverbindung) angebracht ist, und an dem anderen Ende an einem Punkt B in der Nähe der Vorderseite der beiden oberen Schwenkarme 6 und 7. Die effektive Längsachse des Stoßdämpfers ist am besten durch die gedachte Linie J in 1A dargestellt. Es ist für Fachleute verständlich, dass, obwohl 1–4 den zwischen den Anbringungs-Schwenkpunkten A und B angeordneten Stoßdämpfer nicht zeigen, der Stoßdämpfer aus irgendeiner geeigneten Stoßdämpferkonstruktion, wie beispielsweise eine Drahtspirale, einem Elastomer, einer Feder mit Luft oder einem anderen Medium, mit einem Dämpfer aus Öl, Luft oder einem anderen Medium, oder irgendeiner anderen geeigneten Anordnung bestehen kann.
Es ist für Fachleute selbstverständlich, dass das Stoßdämpferelement bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung in einer breiten Vielfalt von Positionen und Ausrichtungen angebracht werden kann. Als Beispiel und auf keinen Fall als Eingrenzung kann das Stoßdämpferelement hinter dem Sitz angebracht sein, zwischen der Stoßdämpferstrebe und den Schwenkarmen, an der unteren Röhre, und es kann ziehen oder drücken, wie in den beispielhaften alternativen Ausführungsformen von 15–21 gezeigt.
Der Hinterradaufhängungsabschnitt umfasst ferner vorzugsweise ein unteres Joch 8, welches an einem Punkt C in der Nähe der Oberseite des Kurbelachsengehäuses 5 schwenkbar angebracht ist, und umfasst eine Hinterradaufhängungs-Vertikalanordnung 9, welche das Hinterrad 30 hält (das drehbar auf einer Radachse K angebracht ist). Die bevorzugte Hinterradaufhängungs-Vertikalanordnung 9 ist schwenkbar an dem hinteren Ende des unteren Jochs 8 angebracht (an der Achse/dem Punkt D, wobei diese Achse durch eine Linie definiert ist, die sich senkrecht an Punkt D in das Blatt hinein und aus dem Blatt heraus erstreckt). Die bevorzugte Hinterradaufhängungs-Vertikalanordnung 9 ist ebenfalls an der Achse E (welche sich an Punkt E senkrecht in das Blatt hinein und aus dem Blatt heraus erstreckt) schwenkbar an den oberen Schwenkarmen 6 und 7 angebracht.
Die Anbringung und Ausrichtung der Schwenkpunkte D und E der Hinterradaufhängungs-Vertikalanordnung 9 relativ zu der Anbringung des Bremssattels (siehe 1A) an dem Rad ist wichtig, um die gewünschte Isolation des Bremsdrehmoments der Erfindung bereitzustellen. Alle, oder fast alle, Felgenbremsen sind in der Fahrradindustrie gleich angebracht und funktionieren gleich – sie müssen alle die Felge am gleichen Ort drücken, was ein Drehmoment an diesem Punkt erzeugt, welches dann an den Verbindungspunkten des Elements, an dem sie angebracht sind (zum Beispiel der Stoßdämpferstrebe 9) in den Rahmen übertragen wird, zu den unteren und/oder oberen Schwingarmen (Elemente 6, 7 und 8 bei der hierin dargestellten bevorzugten Ausführungsform). Wie hierin an anderem Ort erläutert, gibt es, wenn die Kraft mit einem Winkel von 90 Grad ausgerichtet ist, kein Drehmoment, und diese Kraft hat keinen Einfluss auf die Kompression oder Ausdehnung der Aufhängung, usw.. Jegliche Abweichung von 90 Grad erzeugt ein Drehmoment, dass die Schwingarme nach oben oder nach unten ziehen oder drücken wird – was zu einer Kompression oder Ausdehnung der Aufhängung führt. Wie an anderer Stelle erläutert, kann eine derartige Kompression die Aufhängung zu steif machen, so dass sie Bodenwellen nicht geeignet absorbiert, oder kann sogar bewirken, dass der Reifen sich vom Untergrund löst und Zugkraft verliert (dies wird als "Bremsenklappern" bezeichnet). Wenn das Moment bewirkt, dass sich die Aufhängung ausdehnt, neigt die Ausdehnung dazu, den hinteren Teil des Fahrrads anzuheben, den Fahrer und das Gewicht das vorne zu verlagern, und diese über die Lenkstange und vom Fahrrad zu "katapultieren". Keiner dieser Effekte ist für eine gute Kontrolle des Fahrrads hilfreich.
Die gemäß der Erfindung fast senkrechte Ausrichtung der Anbringung des Bremssattels zu der Linie, die zwischen dem Schwenkpunkt D der hinteren, unteren Verbindung und dem Schwenkpunkt E des hinteren Schwenkarms gezogen ist, hilft, zu verhindern, dass die Aufhängung auf das Drehmoment einer angelegten Bremse anspricht, welche an dem hinteren Vertikalbauteil oder der Stoßdämpferstrebe 9 angebracht ist.
Es ist für Fachleute weiterhin selbstverständlich, dass viele der Aspekte der Erfindung bei der bevorzugten Ausführungsform (wie bei jeder Ausgestaltung) das Ergebnis der Berücksichtigung einer breiten Vielfalt von Faktoren sind. Beispiele derartiger Faktoren umfassen das Bereitstellen der senkrechten Ausrichtung eines vollständig zusammengedrückten Stoßdämpferelements, wie hierin an anderer Stelle beschrieben, während für kleinere Fahrer eine niedrige Übersteh-Höhe des Rahmens bereitgestellt wird. Zustätzlich werden Fachleute verstehen, dass 17,5 Inches innerhalb eines in der Industrie derzeit verwendeten Bereichs für die Schwingarmlänge liegt, und obwohl die Erfindung mit Schwingarmen von größerer oder geringerer Länge ausgeführt werden kann, führen die Handhabung und andere hierin beschriebene Überlegungen dazu, dass es bevorzugt wird, das Voranstehende mit einer Schwingarmlänge kleiner als 17,5 Inches zu erreichen. Wenn diese Abmessung zu kurz ist, interferiert das Hinterrad mit den Antriebsstrangkomponenten. Wenn sie zu lang ist, wird der angetriebene Reifen während des Bergauffahrens keine Zugkraft beibehalten, da, unter anderem, der Schwerpunkt des Fahrers nicht ausreichend oberhalb des Hinterreifens angeordnet ist. Eine zu lange Abmessung beeinflusst weiterhin die Handhabung negativ, unter anderem würde das Fahrrad einen größeren Wenderadius aufweisen und daher eine größere Strecke zum Wenden benö tigen.
Die relativen Abmessungen, Formen und Anbringungspunkte der hinteren Aufhängungsverbindungskomponenten sind einige der Faktoren, die den Winkel der oberen Schwenkarme 6 und 7 relativ zu dem unteren Joch 8 bestimmen. Fachleute werden verstehen, dass die Abmessungen (in Inches dargestellt) und die Winkel (in Grad dargestellt), die in den Figuren gezeigt sind, rein illustrativ sind, wie an anderer Stelle hierin erwähnt. Eine breite Vielfalt von Aufhängungen können Aspekte der Erfindung verwenden, auch ohne dass sie die besonderen Abmessungen und Winkeln, die in den Figuren gezeigt sind, verwenden.
Das untere Joch 8 und die oberen Schwenkarme 6 und 7 sind jeweils an Schwenkpunkten C und F an der vorderen Rahmenanordnung angebracht, und sind jeweils an den Schwenkpunkten D und E an der Hinterradaufhängungs-Vertikalanordnung 9 angebracht.
Wie am besten in 4A–C, 5A–C und 6 gezeigt, konvergieren gedachte Linien (jeweils (1) entlang der Längsachse der oberen Schwenkarme 6 und 7 und (2) entlang der Längsachse des Jochs 8 gezogen) an einem gedachten vorne liegenden Punkt im Raum. Wie hierin beschrieben, wird der Punkt ein "momentanes Zentrum" genannt und ist in den Figuren mit "IC" bezeichnet. Wenn sich die Fahrerlast und die Stoßdämpferlasten während der Fahrt ändern, schwenken die oberen Schwenkarme 6 und 7 und das untere Joch 8 der hinteren Aufhängung (und demzufolge das Hinterrad 30) radial um dieses "momentane Zentrum". Für jede gegebene Ausführungsform der Erfindung hängt die genaue Position des momentanen Zentrums zu jedem gegebenen Zeitpunkt von einer Anzahl von Faktoren ab, umfassend (zum Beispiel) die Position der Schwenkpunkte C, D, E und F der Verbindung, die Länge der Schwenkarme und des unteren Jochs und den Kompressionsbetrag des Stoßdämpfers.
Die Schwenkpunkte C, D, E und F des Schwenkarms und des Jochs sind vorzugsweise derart angeordnet, dass das "momentane Zentrum" sich sehr nahe an die Antriebsachse der Antriebskette annähert, oder (im idealen Zustand [wie beispielsweise im belasteten Zustand der bevorzugten Ausführungsform]) mit der Antriebsachse der Antriebskette zusammenfällt (als unterschiedliche Linien in 4A–C und 5A–C gezeigt), und zwar über einen breiten Bereich von üblichen Lastzuständen der an die Pedale angelegten Kraft. Pfeile und Abmessungen in 4A–C und 5A–C stellen den senkrechten "Hebelarm" für jede der Situationen dar, und wo die Antriebskettendrehmomentlinie genau mit dem IC zusammenfällt, gibt es keinen Hebelarm, und daher kein Kettenantriebsdrehmoment, um die Energie des Fahrers "abzusaugen". Dies ist beispielsweise in dem belasteten Zustand der bevorzugten Ausführungsform in 4C und 5B dargestellt, welche beide für die Kettendrehmomentlinie einer mittleren Gangauswahl diesen Zustand zeigen. Dieser Zustand "ohne Drehmoment" ist ebenfalls in den 4A und 4B dargestellt, wobei an jedem Punkt des Kompressionswegs für die Aufhängung ein Gang zwischen dem maximalen Gang und dem minimalen Gang auswählbar sein sollte, um entweder das IC zu "treffen", oder sehr nahe daran heranzukommen (sowohl in 4A, als auch in 4B würde ein Gang zwischen der "mittleren" und der "minimalen" Kraft das IC annähern oder "treffen"; durch Auswählen und Ausgestalten der Aufhängung unter Verwendung der hierin offenbarten Erfindung kann eine andere Ausführungsform der Erfindung strukturiert werden, wobei zusammengedrückte Zustände stattdessen durch Auswählen eines Gangs zwischen der mittleren und der maximalen Gang-Kettendrehmomentlinien das IC "treffen" würden; die Erfindung ermöglicht nämlich, dass das Verfolgen des ICs und zugehörige Leistungsfähigkeits-Parameter sehr genau gesteuert/geregelt werden können.) Bei derartigen Situationen kann die gesamte Energie, die sonst in das Drehmoment "abgesaugt" würde, stattdessen in Kraft kanalisiert werden, die das Fahrrad und den Fahrer vorwärts (zum Beispiel den Berg hinauf oder hinunter) antreibt.
Selbst wenn die Antriebskettenachse nicht genau das IC schneidet (und es daher etwas an durch das Drehmoment induzierter Belastung gibt), ist die Belastung verglichen mit Aufhängungsvorrichtungen und -konstruktionen des Standes der Technik stark verringert. Wenn, anders ausgedrückt, aufgrund der großen Nähe aller Gangkombinationen zu der Kettendrehmomentlinie, das Drehmoment die Verbindung beeinflussen würde, würde es einen kleineren Abstand aufweisen, um die Aufhängungsvorrichtung zu bewegen, um das IC mit der CT auszurichten, wodurch jeglicher Leistungsverlust eliminiert wird.
In der maximal zusammengedrückten Position (siehe zum Beispiel 1) stellt die senkrechte Beziehung zwischen der Stoßdämpferachse und der Schwenkarmnase ebenfalls ein wünschenswertes linear progressives Stoßdämpfer-Aufhängungsverhältnis bereit (siehe 2D–F und 3A)–C, während weiterhin Pedal- und Bremskräfte isoliert sind (wodurch Energie absorbierende Drehmomentlasten eliminiert werden). Fachleute werden verstehen, dass die "Nase" der Erfindung eine Vielzahl von Formen, Abmessungen und Konfigurationen aufweisen kann, und dass die spezielle Auswahl der Nasen-Ausgestaltung (unter anderem) das Stoßdämpfer-Bewegungsverhältnis-Verhalten des Rahmens "programmieren" wird.
Der genaue Bewegungsbereich des momentanen Zentrums in dieser Hinsicht kann durch Ändern der Positionen der Schwenkpunkte C, D, E und F ausgewählt werden (indem, zum Beispiel, die relative Größe und Form der Komponenten der Verbindung geändert wird), aber die besten Ausführungsformen der Erfindung behalten das momentane Zentrum so nahe wie möglich an der Kettenantriebsdrehmomentlinie über den größten Bereich von Lastzuständen, während sie eine geeignete Geometrie für BTI und gegen das Absenken beibehalten, und die Aufmachung (Ausgestaltung) derart beibehalten, dass sie sich zur Verwendung von industriellen Standardkomponenten eignen, an einen breiten Bereich von Rahmengrößen anpassbar sind, und eine strukturell leichte, aber belastbare komplette Rahmenanordnung bereitstellen.
Wenn daher die Antriebskettenachse das IC schneidet, kann kein durch die Antriebskette induziertes Drehmoment durch Kompression oder Ausdehnung den Stoßdämpfer der Aufhängung beeinflussen. Weiterhin, wie am besten in 1 dargestellt, weist der (nicht gezeigte) Stoßdämpfer vorzugsweise eine effektive Längsachse auf, welche zu der Ache der Schwenkarmnase 12 während vollständiger Kompression des Stoßdämpfers senkrecht ist, was dabei hilft, das vorteilhafte Bewegungsverhältnis (hierin als ein vorzugsweise linear progressives Verhältnis beschrieben und offenbart) bereitzustellen. Es ist für Fachleute selbstverständlich, dass allgemein das Konzept eines Bewegungsverhältnisses, und besonders das spezielle, bei der bevorzugten Ausführungsform gezeigte, nicht notwendig ist, um einige der anderen Aspekte der Erfindung durchzuführen und von diesen zu profitieren.
Diese Anordnung minimiert die von der Aufhängung induzierten Pedalkraftverluste, welche durch die von dem Antriebskettenmoment induzierte Aufhängungsbewegung verursacht sind. Dieser Verlust ist ein hauptsächlicher Verlust bei der Kraftübertragungseffizienz bei einem Fahrrad mit einer hinteren Aufhängung.
Die Drehmoment-Interaktion zwischen der durch die Pedale induzierten Radantriebskraft und dem Untergrund kann ebenfalls eine die Energie des Fahrers verschwendende Aufhängungskompression aufgrund eines Drehmoments verursachen, das über die oberen Schwenkarme der Aufhängung und das untere Joch an die Stoßdämpfermittel übertragen wird. Um diesem Moment entgegenzuwirken, weist die Aufhängung ungefähr 10–20 Prozent Anti-Stoßdämpfermittel-Kompression (oder "Anti-Absenkung") auf, welche in die Aufhängungsgeometrie eingebaut ist. Wie in 6 dargestellt, kann dieser Prozentsatz durch Zeichnen einer gedachten Linie durch den Mittelpunkt des Kontaktbereichs des Hinterradreifens und das "momentane Zentrum" berechnet werden. Eine weitere gedachte Linie wird durch den Schwerpunkt der Einheit aus Fahrrad und Fahrer gezogen, senkrecht zur Untergrundebene. Der Punkt, an dem diese Linie die gedachte Linie von dem Kontaktbereich des Hinterradreifens zu dem momentanen Zentrum schneidet, wird als der "Anti-Absenkungs-Berechnungspunkt" bezeichnet. Der Höhenabstand in Messeinheiten des "Anti-Absenkungs"-Berechnungspunkts zum Untergrund wird durch den Höhenabstand in Messeinheiten vom Untergrund zu dem kombinierten Schwerpunkt der Einheit aus Fahrrad und Fahrer geteilt. Diese Zahl gibt den Prozentsatz von "Absenkungswiderstand" an, der in die Geometrie der hinteren Aufhängung eingebaut ist, wobei 100 Prozent gleich einer vollständigen Aufhebung und Null Prozent keine Aufhebung sind.
Der Prozentsatz des "Anti-Absenkungs"-Widerstands ändert sich aufgrund der dynamischen Änderungen der Fahrerpositionierung während des Fahrens, anatomischer Unterschiede zwischen Fahrern und der Betrag des statischen "Hängens" oder "Sinkens", auf den der einzelne Fahrer seine Aufhängung bevorzugt einstellt. Beträge der Anti-Absenkung, welche größer sind als 30 Prozent, verursachen ein Versteifen der Aufhängung oder einen Widerstand gegenüber einer Bewegung bei Bodenwellen während des Betriebs der Pedalen, welcher normalerweise vermieden wird, wenn möglich. Ein übermäßiger "Anti-Absenkungs-Widerstand", welcher in die Geometrie der hinteren Aufhängung eingebaut ist, kann ebenfalls unerwünschte anhebende Momente während des Bremsens erzeugen, wodurch die Fähigkeit der hinteren Aufhängung, Bodenwellenbewegungen zu absorbieren, verringert wird. Um unerwünschte Aufhängungsbewegungen, eine Versteifung oder eine Vorlast unter den Bremskräften zu verhindern, ist der Anbringungspunkt an dem Hinterradanbringungs-Vertikalelement angebracht. Der Winkel des Hinterradanbringungs-Vertikalelements zu den oberen Schwingarmen erreicht in einem belasteten Zustand statisch 90 Grad, was bewirkt, dass das von den Bremskräften erzeugte Drehmoment lateral, mit einer minimalen horizontalen Drehmomentkomponente, zu der vorderen Rahmenanordnung übertragen wird. Diese Übertragung der Bremskräfte wird daher keinen ausdehnende oder zusammendrückende Wirkung auf den Stoßdämpfer haben, was es der Aufhängung ermöglicht, sich horizontal zu bewegen, wenn sie durch Kräfte der Räder auf Bodenwellen aktiviert wird, während die hinteren Bremsen betätigt werden. Die Anordnung des momentanen Zentrums relativ nahe an der Untergrundebene hilft ebenfalls für die Nachgiebigkeit der Aufhängung bei Bodenwellen während des Bremsens.
Unter anderem gibt es zwei Kräfte, welche den hierin erläuterten Brems-Drehmomenteffekt beeinflussen. Die primäre Bremsdrehmomentkraft ist die der Kraftübertragung über das Stoßdämpferstrebenelement der Verbindung. Die sekundäre Kraft ist das Raddrehmoment gegen die Verbindung, welche den Anti-Absenkungs-Effekt von der Bremskraft (nicht der Kettenantriebskraft) betrifft, welche dann mit dem IC auf eine ähnliche Art und Weise in Beziehung steht, wie die Art, auf die das Antriebsdrehmoment das Raddrehmoment beeinflusst. Diese primären und sekundären Kräfte sind ähnlich zu den hierin erläuterten und angesprochenen Problemen des Antriebsdrehmoments (wobei die primäre Antriebsdrehmoment-"Problem"-Kraft die Kettendrehmomentkraft ist, und die sekundäre das Raddrehmoment ist).
Verglichen mit den oben beschriebenen "Drehmoment-reaktiven" Aufhängungen, richtet die nicht-Drehmoment-reaktive Aufhängung oder ICTT ("Instant Center Tracking Technology", "momentanes-Zentrum-Verfolgungs-Technologie") das momentane Zentrum der Aufhängung mit der Kettenantriebslinie des Mittelwerts der Gangübersetzungsverhältnisse, wodurch eine stark verbesserte Leistungsfähigkeit bereitgestellt wird. Wie oben angezeigt, ist das momentane Zentrum als der Punkt im Raum beschrieben, an dem gedachte gerade Linien, welche durch die Haupt-Schwenkpunkte der Aufhängung gezogen sind, sich schneiden. Dieser Punkt ist die gedachte oder virtuelle Achse, um den die hintere Aufhängung schwenkt. Indem das momentane Zentrum mit der Kettenlinie an der Antriebs- oder gespannten Seite ausgerichtet ist, haben die an der Kette ziehenden Kurbeln während des Pedalbetriebs keinen außermittig angeordneten Hebelarm oder Momentarm, um die Aufhängung anzuheben oder zusammenzudrücken. Aufgrund der Anordnung des momentanen Zentrums in Beziehung zu dem Fahrrad/Fahrer-Zentrum der Massenverteilung, widersteht die hintere Aufhängung Rad-induzierten Antriebsdrehmomenten, welche ebenfalls die Auf hängung bewegen können. Dies ist als "Anti-Absenkungs-Geometrie" bezeichnet, wie oben erläutert. Die Aufhängung weist zwischen 10–30% "Anti-Absenkung" auf (in Abhängigkeit von der Position und der speziellen physischen Eigenschaften des Fahrers), was eine freie, vollständig aktive Aufhängungsbewegung bei Bodenwellen-Zuständen ermöglicht, aber genug Widerstand gegen von einer Rad-zu-Untergrund-Drehmomentreaktion induzierte Aufhängungsbewegungen bereitstellt. Demzufolge ist die Aufhängung selbst unter den härtesten Pedalbetriebsbelastungen vollständig aktiv, was es den Reifen ermöglicht, auf den unebensten, steilsten Anstiegen Haftung beizubehalten. Indem die Stoßdämpfer-Schwenkarme eine Länge aufweisen, die fast gleich der des unteren Jochs ist, folgt das momentane Zentrum der Kettenlinie eng durch den gesamten Hub der Aufhängung. Da die Stoßdämpfer-Schwenkarme und das untere Joch fast die gleiche wirksame Länge aufweisen, und aufgrund der Position der Schwenkpunkte (C, D, E und F), folgt das Rad einem fast geraden Weg nach oben und unten, wobei der Radstand fast konstant gehalten wird, ein Rückprall der Pedale beim Treffen von Bodenwellen während des Pedalbetriebs wird eliminiert, und ein Peitschen der Kette wird für ein sichereres Schalten verringert. Aufgrund des fast vertikalen Rad-Wegs, ist die Stoßdämpferaktion weiterhin effizienter, da das Rad nur nach oben (nicht nach vorne) verlagert wird, wenn eine Bodenwelle angetroffen wird.
Wie oben beschrieben, ist das "momentane Zentrum" vorzugsweise genau auf der mittleren Kettendrehmomentachse im belasteten Zustand der Aufhängung angeordnet (wie an anderer Stelle hierin angezeigt, ist der "belastete" Zustand die normale Betriebsposition der Aufhängungsverbindung, wie von dem einzelnen Fahrer eingestellt). Eine durch die Kette induzierte Drehmomentreaktion wird immer dann eliminiert, wenn das momentane Zentrum der Aufhängung mit der Kettenantriebslinie ausgerichtet ist. Weiterhin wird die Radantriebsdrehmomentreaktion zwischen dem Reifen und dem Untergrund auf ähnliche Art und Weise verringert und durch die Anti-Absenkungs-Geometrie, wie oben beschrieben, gesteuert. Die bevorzugte Ausführungsform führt zu der gewünschten Ausrichtung, wobei das momentane Zentrum in allen Gangpositionen und Aufhängungspositionen (Fahrerlast, Stoßdämpferlast, usw.) nahe an der Kettenlinie gehalten wird. Unter anderem wird dies davon verursacht, dass die die Aufhängungs-Verbindungsarme eine fast gleiche Länge aufweisen und durch fast identische Bögen bewegt werden, wenn die Aufhängung durch ihren Hub bewegt wird, verglichen mit der Ausgestaltung des Standes der Technik mit kurzen oberen und längeren unteren Verbindungsarmen. Diese Geometrie hilft dabei, zu verhindern, dass das momentane Zentrum sich in Bezug auf die Kettenlinie nach unten verlagert, wenn die Aufhängung zusammengedrückt wird (welche Verlagerung typisch für bestimmte Ausgestaltungen des Standes der Technik ist, bei den Ausgestaltungen des Standes der Technik, welche überhaupt zu jedem gegebenen Zeitpunkt ein momentanes Zentrum aufweisen). Die Position des Bremsenankers und der Aufhängungs-Schwenkpunkte eliminiert fast die Bremsdrehmomentreaktion.
Demzufolge ist die bevorzugte Ausführungsform vollständig oder fast vollständig nicht-Drehmoment-reaktiv in einem viel größeren Bereich üblicherweise verwendeter Gänge. Alles, was übrigbleibt, ist eine sehr leichte, minimale Drehmoment-Reaktivität in extremen, selten verwendeten Gangkombinationen. Demgemäß treten wenigstens einige der extremen Kettenantriebspositionen, die in 4A–C und 5A–C gezeigt sind, bei den meisten Fahrern selten auf.
Das momentane Zentrum der bevorzugten Ausführungsform verfolgt die Kettendrehmomentlinie sehr eng, und zwar immer innerhalb des Bereichs von Gängen und sehr nahe bei den mittleren, am meisten verwendeten Gängen des Gangbereichs, wodurch eine minimale Drehmomentreaktion sichergestellt wird, unabhängig von der Position der Aufhängung innerhalb ihres Hubs. Der Bereich von Gangpositionen, an denen die Aufhängung fast oder vollständig nicht reaktiv gegenüber Pedaldrehmomenten ist, ist sehr groß, viel größer als bei jedem derzeit hergestellten Fahrrad, und/oder der Prozentsatz der Abweichung (durch den gesamten Kompressionshub, belastet bis vollständig zusammengedrückt, usw.) von vollständiger Dreh moment-Aufhebung ist kleiner als derjenige bei jedem derzeit hergestellten Fahrrad.
Die Fähigkeit der Erfindung, dass die Kettendrehmomentlinie das momentane Zentrum verfolgt, ist in den Graphen und Daten von 22A, 22B, 23A und 23B dargestellt. In 22A und B ist die Differenz zwischen dem momentanen Zentrum (IC) und der Kettendrehmomentlinie (CT) als eine Funktion des Prozentsatzes der Kompression des Aufhängungssystems aufgetragen. Wenn das momentane Zentrum die Kettendrehmomentlinie perfekt verfolgt, ist die Differenz zwischen dem momentanen Zentrum und der Kettendrehmomentlinie gleich Null. Wie aus 22A und B ersichtlich, verfolgt das momentane Zentrum der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (wie beispielsweise des "Truth 2000"-Modells) die Kettenlinie perfekt, wenn die Aufhängung ungefähr zwanzig bis fünfunddreißig Prozent zusammengedrückt ist (d.h. die Differenz zwischen dem momentanen Zentrum und der Kettenlinie ist Null, wenn die Aufhängung ungefähr zwanzig bis fünfunddreißig Prozent zusammengedrückt ist, oder wenn sie sich in ihrem normal belasteten Zustand befindet). Ferner ist die maximale Abweichung des momentanen Zentrums von der Kettendrehmomentlinie für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung am niedrigsten, wodurch angezeigt wird, dass das Aufhängungssystem der vorliegenden Anmeldung die Kettendrehmomentlinie genauer "verfolgt" als jedes andere Aufhängungssystem, das den Anmeldern bekannt ist. Tatsächlich beträgt die Differenz zwischen dem momentanen Zentrum und der Kettendrehmomentlinie für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weniger als 0,66 Inches in dem "nicht zusammengedrückten" Zustand und weniger als 1,46 Inches im "vollständig zusammengedrückten" Zustand. Demgemäß ermöglicht die Erfindung eine Verfolgung zwischen dem momentanen Zentrum und der Kettendrehmomentlinie von weniger als 1,46 Inches durch den gesamten Kompressionsbereich der Aufhängung. Es ist für Fachleute selbstverständlich, dass diese Zahlen in Beziehung mit dem Bewegungs- oder Fortbewegungsbetrag der Aufhängungsvorrichtung stehen, derart, dass der gesamte Stand der Technik 6 Inches oder weniger Bewegung aufweist, verglichen mit einer Ausführungsform der Erfindung, welche 7 Inches Bewegung aufweist. Die "Truth 2000" mit 5 Inches Bewegung liegt näher bei Null als jeder Stand der Technik. Zusätzlich werden Fachleute verstehen, dass die Feineinstellungs-Justierungen jedes bestimmten Fahrrads die in 22A und 22B und 23A und 23B gezeigten speziellen Zahlen etwas beeinflussen können, aber dass die hierin erläuterten erfindungsgemäßen Prinzipien und Konzepte weiterhin anwendbar sind.
Obwohl 22A und 22B anzeigen, dass das "Turner A.B."-Fahrrad einen ähnlichen maximalen Wert von 1,46 (für die Differenz zwischen dem momentanen Zentrum und dem Kettendrehmoment) erreicht, ist es bis zu diesem Tag unklar, ob das "Turner A.B."-Fahrrad tatsächlich bezogen auf die Erfindung der Anmelder Stand der Technik darstellt. Auf jeden Fall lehrt oder offenbart das "Turner A.B."-Fahrrad nicht, wie ein maximaler Wert erreicht werden kann, der niedriger als 1,46 ist.
Wie aus 22A und 22B ebenfalls ersichtlich, richten die Mehrzahl der Fahrräder, die den Erfindern bekannt sind, nie das momentane Zentrum mit der Kettendrehmomentlinie aus. Dies ist vollkommen verständlich dadurch, dass die meisten Fahrräder Werte liefern, die über ihre gesamten Kompressionsbereiche oberhalb oder unterhalb der Null-Achse bleiben. Wenn der Wert von IC-CT auf dem Graph negativ ist, wird die Energie des Fahrers verschwendet, da die resultierenden Kräfte bei jedem Pedaltritt das Gewicht des Fahrers nach oben drücken statt nach vorne. Wenn der Wert von IC-CT positiv ist, neigen die Kräfte dazu, das Kettendrehmoment in den Stoßdämpfer zu übertragen, was Energie, die ansonsten die Einheit aus Fahrrad und Fahrer nach vorne angetrieben hätte, in Wärme umwandelt.
23A und 23B stellen die Beziehung des Verhältnisses der Differenz zwischen dem momentanen Zentrum (IC) und der Kettendrehmomentlinie (CT), und dem Abstand von dem Mittelpunkt von einer Linie zwischen den oberen und den unteren beiden hinteren Schwenkpunkten zu dem momentanen Zentrum (ICd) gegen die prozentuale Kompression des Aufhängungssys tems dar. Wie ersichtlich ist, behält die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung (z. B. das "Dare"-Modell) das oben genannte Verhältnis über die gesamte Kompression näher bei Null als jedes andere Fahrrad. Insbesondere ist das oben genannte Verhältnis über den gesamten Kompressionsbereich der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kleiner als 0,08. Dies führt zum Beibehalten einer konsistenten Anti-Absenkungs-Programmierung in dem Verbindungssystem, wie oben erläutert.
Eine Aufhängungswirkung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nicht durch eine Pedalkrafteingabe beeinflusst. Die Aufhängung der Erfindung ist bei den meisten Aufhängungslastzuständen fast vollständig nicht-Bremsdrehmoment-reaktiv. Das leicht progressive, fast lineare Stoßdämpfer-Bewegungsverhältnis, das durch die Erfindung bereitgestellt ist, funktioniert gut mit einem breiten Bereich von stoßdämpfenden Elementen, wie beispielsweise einer Spiralfeder und Stoßdämpfern vom Luftfedertyp. Die fast konstante Radstandabmessung der Erfindung stellt ein sicheres Schalten bereit und eliminiert durch die Aufhängung induzierten Rückprall der Pedale. Der fast vertikale Rad-Weg (während der Stoßdämpfung) stellt eine wirksame Stoßdämpfung sicher und verrringert Verluste der Vorwärtsantriebsenergie. Die Erfindung ist eine einfache, elegante, steife Ausgestaltung.
Obwohl Fahrräder, welche die Erfindung verkörpern, teurer in der Herstellung sind als solche, die eine Ausgestaltung ohne eine Aufhängung aufweisen, wird dies üblicherweise weniger sein als bei vielen Aufhängungs-Ausgestaltungen des Standes der Technik (da die Ausgestaltung weniger komplex ist, weniger Material benötigt, usw.), und die Kosten werden für viele, wenn nicht die meisten Fahrer die verbesserte Leistungsfähigkeit wert sein.
Ein Verfahren zur Stoßdämpfung umfasst die Schritte des Bereitstellens einer vierteiligen Verbindung, wie hierin beschrieben, wobei die Verbindung an vier Verbindungspunkten schwenkbar ist, welche die Verbindung bilden, und des Bereitstellens eines Stoßdämpferelements, das zwischen zwei gegenüberliegenden Elementen dieser Verbindung angebracht ist, und des Anlegens von Lasten an den Stoßdämpfer. Weitere Schritte umfassen das Bereitstellen einer Verbindung mit den oben genannten Eigenschaften bei einer Fahrradkonstruktion, Fahren des Fahrrads und Fortbewegung über unebenes Terrain. Diese beiden gegenüberliegenden Bauteile (wie beispielsweise der jeweils untere Schwingarm oder das Joch 8 und die oberen Schwingarme oder Schwenkarme 6, 7) weisen jedes ein erstes und ein zweites Ende auf und dazwischen einen mittleren Abschnitt. Das Stoßdämpferelement ist vorzugsweise relativ in Richtung auf das erste Ende zu angeordnet, welches erste Ende in den Zeichnungen als in Richtung auf das vordere Ende des Fahrrads zu befindlich dargestellt ist. Bei alternativen Ausführungsformen können das Joch 8 und die Schwenkarme 6, 7 derart positioniert sein, so dass die Hinterradanbringungs-Vertikalanordnung 9 schwenkbar an dem mittleren Abschnitt dieser Komponenten angebracht ist, und der Stoßdämpfer hinter der Hinterradanbringungs-Vertikalanordnung 9 liegt (in einem gewissen Grad kann der Stoßdämpfer irgendwo angebracht werden, obwohl die Aufmachung bei einigen ausgewählten Stoßdämpferpositionen stark leidet), und auf jeden Fall ist der Stoßdämpfer vorzugsweise in einer Abstandsbeziehung zu den anderen beiden Verbindungselementen angebracht.
Wenn die bevorzugte Position des momentanen Zentrums entwickelt wird, zeigen wenigstens die folgenden Faktoren an, dass das IC im Allgemeinen nicht zu nahe an der unteren Halterung entlang dem mittleren Kettenliniendrehmomentvektor liegen sollte (ums näher das IC, desto extremer werden die erwähnten Probleme):

1. Umso näher die IC-Position ist, desto kürzer ist die obere Verbindung (oder der Kniehebel) (entsprechend Elementen 6, 7 bei der bevorzugten Ausführungsform). Umso kürzer der Kniehebel, desto schneller und weiter "taucht" das IC unterhalb die Kettenlinie und die Aufhängung wird zusammengedrückt. Dieses "Eintauchen" trägt unerwünscht zu dem oben genannten Aufbock-Effekt unter einer Pedal- Drehmomentlast bei, aufgrund des durch den Abstand zwischen dem IC und der Kettenlinie erzeugten Drehmoments. Im Gegensatz zu allen solchen "naheliegenden" Ansätzen des Standes der Technik, neigt das IC der vorliegenden Erfindung dazu, die Kettenlinie unter Kompression besser zu "verfolgen" und nicht so weit von dieser Linie abzuweichen. Zum Beispiel bewegt sich, wie in 5B gezeigt, das IC der bevorzugten Ausführungsform nur sehr allmählich von der mittleren Kettendrehmomentlinie weg, wenn die Aufhängung weiter zusammengedrückt wird. Ferner bewegt sich, wie in 5A und 5C gezeigt, das IC der bevorzugten Ausführungsform tatsächlich während des Kompressionshubs näher an die Kettenlinie heran, wenn der Fahrer die maximale oder die minimale Ganganordnung ausgewählt hat. Die speziellen Leistungscharaktenstiken der Aufhängung in dieser Hinsicht können vom Designer des Rahmens unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie hierin erläutert, ausgewählt werden. Obwohl auf den ersten Blick bestimmte Techniken des Standes der Technik (zumindest in bestimmten Zuständen der Stoßdämpferkompression) einen Drehmomentarm (und demzufolge eine Torsionskraft) für die Kettendrehmomentlinie bereitzustellen scheinen, welche kleiner ist als bei der vorliegenden Erfindung, umfasst das "Drehmoment"-Gefühl und die von dem Fahrer gespürte Kraft tatsächlich einen zusätzlichen "Hebelarm": den Abstand zwischen dem IC (welches als eine virtuelle Schwenkachse funktioniert) und der um diese Achse geschwenkten "Masse" (das Rad, die Aufhängung, usw.). Mit anderen Worten, ist das von dem Fahrer gespürte "Drehmoment" (und die "vergeudete" oder "weggesogene" Energie eine Funktion sowohl davon, dass die voranstehend genannte "Masse" auf ihren Hebelarm (den Abstand von dieser Masse zu dem IC) wirkt, und dass die Kettenantriebskraft auf ihren Hebelarm wirkt. Wenn daher zum Beispiel das IC "nahe" an das Hinterrad bewegt wird, ist die "Masse" einfacher zu bewegen (da ihr Hebelarm kürzer ist), und daher ist das Aufbocken usw., das von einem gegebenen Betrag der Fehlausrichtung des IC von der Kettendrehmomentlinie verursacht wird, größer, als wenn das IC weiter vorne wäre. Anders ausgedrückt, würde die effektive Energie-"Absaugung" oder Radbewegung bei einem IC auftreten, das näher am Hinterrad ist, aber einen proportional kürzeren Abstand zwischen dem IC und der Kettenkraftlinie aufweist, als bei einem IC, das "weiter" weg ist, aber einen proportional längeren Abstand zwischen dem IC und der Kettenkraftlinie aufweist.
2. Ein in einer "nahen" Position angeordnetes IC würde eine relativ kürzere obere Verbindung benötigen und würde einen relativ kürzeren Stoßdämpfer benötigen. Demzufolge haben derartige "kürzere" IC-Ausgestaltungen ein sehr hohes Bewegungsverhältnis mit einer schnellen Änderung der Rate (steigend, fallend) bei jeder Ausführungsform, bei der die Ausgestaltungs-Aufmachung praktikabel wäre. Ferner sind schnelle Änderungen der Geschwindigkeit des Stoßdämpferkolbens für die Ventile des Stoßdämpfers schwierig genau zu bewältigen, und verschleißen das Stoßdämpferelement übermäßig.
3. Ein "nahebei" angeordnetes IC erfordert, dass die hauptsächlichen lasttragenden Schwenkpunkte (beispielsweise diejenigen, die C und F in 1 entsprechen würden) näher aneinander entlang der Sitzröhre 1 angeordnet werden. Diese Schwenkpunkte halten während der Kurvenfahrt und während sehr starker Pedalbetätigung extreme Torsionslasten aus. Wenn die Schwenkpunkte zu nahe aneinander angeordnet sind, wird die Sitzröhre 1 ungestützt einer Torsion ausgesetzt. Die Haupt-Schwenkpunkte C und F sind bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ausreichend voneinander beabstandet (und/oder entsprechend nahe an den oberen und unteren Röhren 2 und 3), um nicht die Sitzröhre 1 an die Torsion anzukoppeln und stattdessen diese Lasten direkt auf die Röhren zu übertragen, welche sie besser absorbieren.
4. Umso näher das IC ist, desto schwieriger ist es, für eine Isolation der Bremsdrehmoment-Reaktion eine Vertikalanordnung (wie beispielsweise die Vertikalanordnung 9) mit einem Betriebsbereich bei oder nahe dem optimalen 90 Grad Winkel zu dem oberen Schwenkarm bereitzustellen.
5. Umso näher das IC ist, desto höher ist der Prozentsatz der Anti-Absenkung, der zu dem unerwünschten Aufbocken der hinteren Aufhängung beim Bremsen und der die Funktion der Aufhängung verringernden Versteifung der Aufhängung bei Pedalbetätigungslasten beitragen kann.

Auf ähnliche Art und Weise zeigt, wenn die bevorzugte Position des momentanen Zentrums entwickelt wird, wenigstens der folgende Faktor an, dass das IC im allgemeinen nicht zu weit weg von der unteren Halterung entlang dem mittleren Kettenliniendrehmomentvektor sein sollte (umso näher das IC ist, desto extremer werden die beschriebenen Probleme):

1. Umso weiter das IC von der unteren Halterung entfernt ist, desto mehr wird die Aufhängung wie eine Parallelverbindungsaufhängung des Standes der Technik wirken, und daher ungleichmäßigen Drehmomentlasten ausgesetzt sein (wobei die Kettenposition üblicherweise näher an einer Schwenkachse [beim derzeitigen Stand der Technik für Fahrräder im allgemeinen der untere Schwingarm] angeordnet ist, wodurch eine höhere Drehmomentlast an dieser Achse bewirkt wird, was zu einem "Sperren" oder "Aufbocken" nach oben an der Verbindung führen kann), und wird keine gewünschte Anti-Absenkungs-Geometrie bereitstellen können, oder der Prozentsatz der Anti-Absenkung wird derart klein, dass er bedeutungslos ist. Obwohl dies gegenüber einem zu nahe eingestelltem IC bevorzugt wäre, wird die maximal "entfernte" Position des IC im allgemeinen durch Aufmachungs-Überlegungen bestimmt, zusammen mit der Abwägung aller anderen Ausgestaltungs- und Leistungsfähigkeits-Elemente (wie beispielsweise BTI und Anti-Absenkung). Wie oben angezeigt, ist "zu nahe" im allgemeinen schlechter als "zu weit weg".

Im Gegensatz zu den voranstehend genannten Problemen des Standes der Technik mit " durch Bremsen induziertem Drehmoment", weist die ICTT-Hinteraufhängung keine herkömmliche, nach vorne geneigte Sitzhalterungsröhre auf; die bevorzugte ICTT hat stattdessen eine Radhalterungs-"Vertikale" 9. Ein Winkel von nahe an 90 Grad unter Last wird von der hinteren Vertikalen zu dem oberen Schwenkarm beibehalten, was den Betrag des an die hintere Aufhängung übertragenen Drehmoments stark verringert. Aufgrund der Position des momentanen Zentrums werden Radbremskräfte an die Nähe der Antriebskettenachse des Fahrrads übertragen, welche, da sie relativ nahe an der Ebene des Untergrunds liegt, nicht zu irgendeinem bedeutenden Aufbock- oder Absenk-Effekt beitragen kann.
Im Gegensatz zu den voranstehend beschriebenenen Bewegungsverhältnisproblemen, welche bei derzeitigen Ausgestaltungen auftreten, verwendet die ICTT-Hinteraufhängung lange Schwenkarme, um das Stoßdämpfer-bewegungsverhältnis so nahe wie möglich an einem linearen Verhältnis beizubehalten. Die Schwenkarm-Geometrie der Erfindung weist eine sanft ansteigende Rate auf, welche Stöße aller Größen und Frequenzen aufnimmt. Die sanft ansteigende Rate der Erfindung funktioniert gut sowohl bei Schraubenfeder-Stoßdämpfern, als auch bei Stoßdämpfern vom Luftfedertyp. Mit kleinen Stoßdämpfer-Schwenkarmen, welche eine schnelle Änderung der Stoßdämpferrate aufweisen, wird die Ventilanordnung des Stoßdämpfers (welche die Leistungsfähigkeit des Stoßdämpfers sowohl bei der Kompression als auch beim Rückschlag beeinflusst), sehr schnellen Beschleunigungen der Wellengeschwindigkeit ausgesetzt. Die längeren Stoßdämpfer-Schwenkarme 6, 7 der vorliegenden Erfindung senken die typische Stoßdämpferwellengeschwindigkeit, wodurch die Dämpfungs-Leistungsfähigkeit des Stoßdämpfers verbessert wird. Bei sehr großen Bewegungsverhältnissen müssen Dämpfungsänderungen mit sehr kleinen Stoßdämpferwellenbewegungen stattfinden. Die sanft ansteigende Rate der ICTT-Aufhängung ermöglicht eine größere Stoßdämpferventil-Empfindlichkeit aufgrund der konstanteren Stoßdämpferwellengeschwindigkeit während des Hubs der Aufhängung.
Im Gegensatz zu den komplizierten Ausgestaltungen derzeitiger Fahrrad-Aufhängungen, erreicht die ICTT-Hinteraufhängung alle ihre Ziele in einer einfachen, festen, robusten, leichten Baugruppe mit einer minimalen Anzahl von Teilen, von biegeanfälligen Schwenkpunkten und ohne übermäßige Komplexität.
Die Vorrichtung und die Verfahren unserer Erfindung sind in einigen Einzelheiten beschrieben worden, aber die speziellen offenbarten Ausgestaltungen, Konstruktionen und Schritte sind nicht als die Erfindung begrenzend anzusehen, und verschiedene offensichtliche Modifikationen werden für Fachleute offensichtlich sein, welche alle nicht von der Essenz der Erfindung abweichen, und es ist beabsichtigt, dass alle derartigen Änderungen und Modifikationen in den angehängten Ansprüchen eingeschlossen sind.

Claims

Fahrrad, umfassend: ein Aufhängungssystem, welches einen oberen Schwenkarm (6) und einen unteren Schwenkarm (8) umfasst, wobei jeder Schwenkarm einen hinteren Schwenkpunkt (E, D) und einen vorderen Schwenkpunkt (F, C) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Schwenkpunkt (E) des oberen Schwenkarms (6) und der hintere Schwenkpunkt (D) des unteren Schwenkarms (8) sich in im Wesentlichen nicht gleichen Abständen von einer hinteren Radachse (K) befinden, an welche das Aufhängungssystem gekoppelt ist, so dass, wenn das Aufhängungssystem zusammengedrückt und entspannt wird, die Bewegung der hinteren Schwenkpunkte (E, D) es dem Aufhängungssystem ermöglicht, eine Kettendrehmomentlinie mit einem momentanen Zentrum zu verfolgen, wobei das momentane Zentrum festgelegt ist als ein Punkt an der Schnittstelle einer ersten imaginären geraden Linie, die durch die hinteren und vorderen Schwenkpunkte (E, F) des oberen Schwenkarms (6) gezogen ist, und einer zweiten imaginären geraden Linie, die durch die hinteren und vorderen Schwenkpunkte (D, C) des unteren Schwenkarms (8) gezogen ist, und wobei sich das momentane Zentrum vor den vorderen Schwenkpunkten (F, C) der oberen und unteren Schwenkarme (6, 8) befindet, wenn das Aufhängungssystems nicht zusammengedrückt ist, und ein orthogonaler Abstand zwischen dem momentanen Zentrum und der Kettendrehmomentlinie auf Null sinkt, wenn die Aufhängung zusammengedrückt wird, und die Kettenkraftdrehmomentlinie als parallele Linie festgelegt ist, die sich entlang der Spannungsseite der Kette erstreckt, wenn die Kette auf den Kettenritzeln des Fahrrads angeordnet ist.
Fahrrad gemäß Anspruch 1, bei welchem der Abstand zwischen dem momentanen Zentrum und der Kettenkraftdrehmomentlinie an jeglichem Punkt des gesamten Zusammendrückbereichs des Aufhängungssystems Null beträgt.
Fahrrad gemäß Anspruch 2, bei welchem der Abstand zwischen dem momentanen Zentrum und der Kettenkraftdrehmomentlinie Null beträgt, wenn sich das Fahrrad in einer normal beladenen Stellung befindet.
Fahrrad gemäß Anspruch 1, bei welchem sich das momentane Zentrum zuerst vor einer Vorderradachse und über einer horizontalen Linie befindet, die sich durch die Vorderradachse erstreckt, wenn das Aufhängungssystem nicht zusammengedrückt ist.
Fahrrad gemäß Anspruch 1, bei welchem ein Verhältnis der Differenz zwischen dem momentanen Zentrum und der Kettenkraftdrehmomentlinie und einem Abstand von einem Mittelpunkt einer Linie zwischen den beiden oberen und unteren hinteren Schwenkpunkten zum momentanen Zentrum in einem gesamten Zusammendrückbereich des Aufhängungssystems weniger als ungefähr 0.08 beträgt.
Fahrrad gemäß Anspruch 1, bei welchem der Abstand zwischen dem momentanen Zentrum und der Kettenkraftdrehmomentlinie im gesamten Zusammendrückbereich des Aufhängungssystems weniger als 1.46 Inches beträgt.
Fahrrad gemäß Anspruch 1, bei welchem das Aufhängungssystem einer gemittelten Kettenkraftdrehmomentlinie folgt, wobei die Kettenkraftdrehmomentlinie als parallele Linie festgelegt ist, die sich entlang der Spannungsseite der Fahrradkette erstreckt, wenn die Kette in einem vertikalen Abstand vom Zentrum der vorderen bzw. hinteren Kettenritzel angeordnet ist, wobei der vertikale Abstand das Mittel der Radien der kleinsten und größten vorderen Kettenritzel und das Mittel der Radien der kleinsten und größten hinteren Kettenritzel ist.
Fahrrad gemäß Anspruch 1, bei welchem das Aufhängungssystem ferner eine Stoßstrebe mit einer Aufnahme umfasst, um eine hintere Radachse aufzunehmen, wobei die Stoßstrebe mit den hinteren Schwenkpunkten jedes der oberen und unteren Schwenkarme schwenkbar verbunden ist.
Fahrrad gemäß Anspruch 1, bei welchem sich eine Mehrzahl der Schwenkpunkte im Wesentlichen vor einer hinteren Radachse befindet.
Fahrrad gemäß Anspruch 9, bei welchem sich mehr als zwei der Schwenkpunkte vor einem Hinterrad des Fahrrads befinden.
Fahrrad gemäß Anspruch 1, welches ferner einen Hauptrahmen umfasst, der an das Aufhängungssystem gekoppelt ist.
Fahrrad gemäß Anspruch 11, bei welchem der Hauptrahmen ein Sitzrohr und einen unteren Träger umfasst, der zum Aufnehmen eines Pedalaufbaus konfiguriert ist; und wobei (a) der obere Schwenkarm ein vorderes Ende und ein hinteres Ende umfasst, wobei der obere Schwenkarm am Hauptrahmen schwenkbar befestigt ist, wobei sich das vordere Ende des oberen Schwenkarms vor dem Sitzrohr befindet; und (b) der untere Schwenkarm ein vorderes Ende und ein hinteres Ende umfasst, wobei der untere Schwenkarm über dem unteren Träger am Hauptrahmen schwenkbar befestigt ist, wobei sich das vordere Ende des unteren Schwenkarms vor dem Sitzrohr befindet; und wobei das Aufhängungssystem ferner eine Stoßstrebe umfasst, die ein oberes Ende und einen unteren Endabschnitt umfasst, wobei die Stoßstrebe am hinteren Ende des unteren Schwenkarms am unteren Endabschnitt der Stoßstrebe schwenkbar befestigt ist und am hinteren Ende des oberen Schwenkarms an einer Stelle zwischen dem oberen Ende und dem unteren Endabschnitt der Stoßstrebe schwenkbar befestigt ist.
Fahrrad gemäß Anspruch 12, bei welchem der Hauptrahmen ein oberes Rohr umfasst und das Sitzrohr ein einziges Rohr ist, welches sich vom oberen Rohr zum unteren Träger erstreckt.
Fahrrad gemäß Anspruch 13, bei welchem das Sitzrohr im Wesentlichen linear ist.
Fahrrad gemäß Anspruch 12, bei welchem der obere Schwenkarm an einer Stelle zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende des oberen Schwenkarms am Sitzrohr schwenkbar befestigt ist.
Fahrrad gemäß Anspruch 12, bei welchem der obere Schwenkarm vom vorderen Ende bis zum hinteren Ende im Wesentlichen linear ist.
Fahrrad gemäß Anspruch 12, bei welchem das vordere Ende des unteren Schwenkarms konfiguriert ist, um an einer Stoßdämpfervorrichtung befestigt zu werden.
Fahrrad gemäß Anspruch 12, welches ferner eine Stoßdämpfervorrichtung umfasst, die am vorderen Ende des oberen Schwenkarms und am vorderen Ende des unteren Schwenkarms befestigt ist.
Fahrrad gemäß Anspruch 12, welches ferner eine Bremsvorrichtung umfasst, die an der Stoßstrebe (9) befestigt ist, und wobei die Stoßstrebe (9) in Bezug auf ein Hinterrad (30) des Fahrrads derart ausgerichtet ist, dass Bremskräfte im Wesentlichen orthogonal zu einer geraden Linie verlaufen, die durch die hinteren Enden der oberen und unteren Schwenkarme (6, 8) verläuft.
Verfahren zur Verbesserung des Fahrverhaltens eines Fahrrads, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt umfasst: Verfolgen einer Kettendrehmomentlinie mit einem momentanen Zentrum, indem ein hinterer Schwenkpunkt (E) eines oberen Schwenkarms (6) und ein hinterer Schwenkpunkt (D) eines unteren Schwenkarms (8) eines Aufhängungssystems des Fahrrads in im Wesentlichen nicht gleichen Abständen von einer Hinterradachse (K), an welche das Aufhängungssystem gekoppelt ist, angeordnet werden, so dass die Bewegung der hinteren Schwenkpunkte (E, D), wenn das Aufhängungssystem zusammengedrückt und entspannt werden, es dem momentanen Zentrum ermöglicht, die Kettendrehmomentlinie zu verfolgen, wobei das momentane Zentrum festgelegt ist als Punkt an der Schnittstelle einer ersten imaginären geraden Linie, die durch hintere und vordere Schwenkpunkte (E, F) eines oberen Schwenkarms (6) gezogen ist, und einer zweiten imaginären geraden Linie, die durch hintere und vordere Schwenkpunkte (D, C) eines unteren Schwenkarms (8) gezogen ist, und wobei sich das momentane Zentrum vor den vorderen Schwenkpunkten (F, C) der oberen und unteren Schwenkarme (6, 8) befindet, wenn die Aufhängung nicht zusammengedrückt ist, und ein orthogonaler Abstand zwischen dem momentanen Zentrum und der Kettendrehmomentlinie auf Null sinkt, wenn die Aufhängung zusammengedrückt wird, und wobei die Kettendrehmomentlinie als parallele Linie festgelegt ist, die sich entlang der Spannungsseite einer Kette erstreckt, während die Kette auf den Kettenritzeln des Fahrrads angeordnet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 20, welches ferner einen Schritt des Verringerns der Bremsdrehmomentreaktivität des Aufhängungssystems umfasst, indem eine Bremse um das Hinterrad (30) des Fahrrads herum so angeordnet wird, dass die Bremskräfte, welche durch das auf das Hinterrad (30) ausgeübte Bremsen erzeugt werden, nahezu orthogonal zu einer geraden Linie verlaufen, die durch die hinteren Schwenkpunkte (E, D) der oberen und unteren Schwenkarme (6, 8) verläuft, wodurch die Bremsdrehmomentreaktivität des Aufhängungssystems verringert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 21, welches ferner einen Schritt des Anordnens der Bremse auf einer Stoßstrebe (9) umfasst, die eine Aufnahme zum Aufnehmen der Hinterradachse (K) aufweist und die mit den hinteren Schwenkpunkten (E, D) jedes der oberen und unteren Schwenkarme (6, 8) schwenkbar verbunden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 20, welches ferner die Schritte umfasst: Vorsehen eines Fahrers auf dem Fahrrad, wobei die Kombination von Fahrer und Fahrrad einen kombinierten Schwerpunkt aufweist; und Steuern des Zusammendrückens des Aufhängungssystems, indem ein Verhältnis (i) eines orthogonalen Abstands vom Boden bis zu einem Punkt, an welchem sich eine Linie, die sich von einem Punkt, an welchem das Hinterrad den Boden berührt, bis zum momentanen Zentrum erstreckt, eine orthogonale Linie schneidet, die sich vertikal durch den kombinierten Schwerpunkt erstreckt, und (ii) eines orthogonalen Abstands vom Boden bis zum momentanen Zentrum auf weniger als 3/10 gehalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 20, welches ferner den Schritt des Ausrichtens des momentanen Zentrums auf die Kettendrehmomentlinie umfasst, so dass der orthogonale Abstand zwischen der Kettendrehmomentlinie und dem momentanen Zentrum an jeglichem Punkt des gesamten Zusammendrückbereichs des Aufhängungssystems Null beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 24, bei welchem der orthogonale Abstand zwischen der Kettendrehmomentlinie und dem momentanen Zentrum Null beträgt, wenn sich das Fahrrad in einer normal beladenen Stellung befindet.
Verfahren gemäß Anspruch 24, bei welchem der orthogonale Abstand zwischen der Ketendrehmomentlinie und dem momentanen Zentrum im gesamten Zusammendrückbereich des Aufhängungssystems weniger als 1.46 Inches beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 24, bei welchem das momentane Zentrum zu einer gemittelten Kettendrehmomentlinie ausgerichtet ist, wobei die gemittelte Kettenkraftdrehmomentlinie als parallele Linie festgelegt ist, die sich entlang der Spannungsseite der Fahrradkette erstreckt, wenn die Kette in einem vertikalen Abstand vom Zentrum der vorderen bzw. hinteren Kettenritzel angeordnet ist, wobei der vertikale Abstand das Mittel der Radien der kleinsten und größten vorderen Kettenritzel und das Mittel der Radien der kleinsten und größten hinteren Kettenritzel ist.
Verfahren gemäß Anspruch 20, bei welchem sich das momentane Zentrum vor einer Vorderradachse und über einer horizontalen Linie befindet, die sich durch die Vorderradachse erstreckt, wenn das Aufhängungssystem nicht zusammengedrückt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 20, bei welchem der Schritt des Verfolgens einer Kettendrehmomentlinie mit einem momentanen Zentrum die Kettendrehmomentreaktivität des Aufhängungssystems verringert.