DE9102230U1

DE9102230U1 - Bicycle

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Publication number: DE9102230U1
Application number: DE9102230U
Authority: DE
Original assignee: RAPP KARLHEINZ 7951 MITTELBIBERACH DE
Current assignee: RAPP KARLHEINZ 7951 MITTELBIBERACH DE
Priority date: 1991-02-26
Filing date: 1991-02-26
Publication date: 1992-01-02
Anticipated expiration: 2001-02-27

Description

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad, bei dem das Hinterrad federnd aufgehängt ist, an einer am Rahmen drehbar gelagei— ten, gabelförmigen Schwinge, an welcher ein linker und ein rechter biegesteifer Stab gelenkig angebracht ist, der jeweils auf der anderen Seite ebenfalls gelenkig mit einem linken und rechten Hebel verbunden ist, der auf der anderen Seite drehfest an der durchgehenden Drehachse eines am Rahmen angebrachten Torsionsfederelements befestigt ist.The invention relates to a bicycle in which the rear wheel is suspended in a spring-loaded manner on a fork-shaped swing arm which is rotatably mounted on the frame and to which a left and a right rigid rod are articulated, which on the other side are also articulated to a left and right lever, which on the other side is attached in a rotationally fixed manner to the continuous axis of rotation of a torsion spring element attached to the frame.

Es ist bekannt, daß bisher bei Fahrrädern eine geringe Federwirkung dadurch erreicht wird, daß sich die Rahmen elastisch verformen. Für Querfeldeinfahrten reicht dieser geringe Federweg jedoch nicht aus.It is known that a low spring effect on bicycles has so far been achieved by elastically deforming the frame. However, this low spring travel is not sufficient for cross-country riding.

Bei einer aus der DE 3504101 A1 bekannten Hinterradaufhängung wird das Hinterrad an einer gabelförmigen Schwinge geführt, die sich über ein in Tretlagernähe am Rahmen angebrachtes Gummifederelement federnd am Rahmen abstützt. Eine torsionssteife Schwinge läßt sich hierbei nur mit großem Materialeinsatz und somit Gewicht erreichen.In a rear wheel suspension known from DE 3504101 A1, the rear wheel is guided on a fork-shaped swing arm, which is supported on the frame by a rubber spring element attached to the frame near the bottom bracket. A torsionally rigid swing arm can only be achieved with a large amount of material and thus weight.

Bei einer aus der GB 2130983 A bekannten Hinterradaufhängung ist das Hinterrad an einer in Tretlagernähe gelagerten, gabelförmigen, nach oben als steifes Dreieck ausgebildeten Schwinge geführt. Am oberen Ende des Dreiecks befindet sich eine Gummifeder, die die Radkräfte an den Rahmen weitergibt. Die Gummifeder kann nur eine geringe Seitenkraft aufnehmen, dadurch hängt die Fahrstabilität hauptsächlich von der Qualität der Drehlagerung der Schwinge ab. Dies bedingt eine spielfreie und groß dimensionierte Lagerung und eine ausgesteifte Schwinge. Die Verstellung der Federkraft während der Fahrt ist nicht möglich. Ebenso wird durch die Bremskräfte ein Moment um die Schwingendrehachse erzeugt und somit ein Einfedern bewirkt.In a rear wheel suspension known from GB 2130983 A, the rear wheel is guided on a fork-shaped swing arm that is mounted near the bottom bracket and is designed as a rigid triangle at the top. At the upper end of the triangle there is a rubber spring that transfers the wheel forces to the frame. The rubber spring can only absorb a small lateral force, so the driving stability depends mainly on the quality of the pivot bearing of the swing arm. This requires a play-free and large-sized bearing and a stiffened swing arm. It is not possible to adjust the spring force while driving. The braking forces also generate a moment around the swing arm's pivot axis, causing it to compress.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optimales Fahrverhalten auf der Straße, insbesondere aber bei Quei— feldeinfahrten, sowie einen Schutz gegen Rahmenbruch, zu gewährleisten. Ebenso soll die Steifigkeit des Fahrrades durch das gefederte Hinterrad nicht verringert werden.The invention is based on the task of ensuring optimal handling on the road, but especially when driving through fields, as well as protection against frame breakage. Likewise, the rigidity of the bicycle should not be reduced by the sprung rear wheel.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Hinterrad federnd aufgehängt ist, an einer am Rahmen drehbar gelagerten, gabelförmigen Schwinge, an welcher ein linker und ein rechter biegesteifer Stab gelenkig angebracht ist, der jeweils auf der anderen Seite ebenfalls gelenkig mit einem linken und rechten Hebel verbunden ist, der auf der anderen Seite drehfest an der durchgehenden Drehachse eines am Rahmen angebrachten Torsionsfederelements befestigt ist.This object is achieved according to the invention in that the rear wheel is suspended in a spring-loaded manner on a fork-shaped swing arm which is rotatably mounted on the frame and to which a left and a right rigid rod are articulated, which on the other side is also articulatedly connected to a left and right lever, which on the other side is attached in a rotationally fixed manner to the continuous axis of rotation of a torsion spring element attached to the frame.

Die Schwinge und Stäbe können aus dünnwandigen Metal1-oder Kunststoffquerschnitten bestehen. Der linke und der rechte Stab kann zusätzlich durch ein Querrohr verbunden werden.The swing arm and rods can be made of thin-walled metal or plastic cross-sections. The left and right rods can also be connected by a cross tube.

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Die Verstellung der Federkraft erfolgt durch Verändern des wirksamen Hebelarmes an den Hebeln und anschließendem Festklemmen durch einen fahrradüblichen Exzenterspanner.The spring force is adjusted by changing the effective lever arm on the levers and then clamping them using a standard bicycle eccentric clamp.

Die Lagerung der Schwinge wird durch ein spielfreies Schwingenlager oder mit einer biegeweichen Platte aus Stahl oder Kunststoff, die die Schwinge mit dem Rahmen verbindet, gebildet. Das Schwingenlager kann vor, über oder hinter dem Tretlager, bei einer kurzen Schwinge auch in der Nähe der unteren Drehachse der Stäbe, angeordnet werden.The swing arm is supported by a play-free swing arm bearing or a flexible plate made of steel or plastic that connects the swing arm to the frame. The swing arm bearing can be positioned in front of, above or behind the bottom bracket, or in the case of a short swing arm, near the lower axis of rotation of the rods.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Dabei zeigen:
Fig.1 Eine Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Fahrrad.
Fig.2 Eine Teil-Seitenansicht des Fahrrades.
Fig.3 Einen Teilschnitt in Richtung des Pfeiles A
Fig.4 Eine Hinteransicht des Fahrrades.
Fig.5 Eine Teilseitenansicht bei LinearverstellungVarious embodiments of the invention are explained in detail in the course of the following description with reference to the accompanying drawings.
Fig.1 A side view of the bicycle according to the invention.
Fig.2 A partial side view of the bicycle.
Fig.3 A partial section in the direction of arrow A
Fig.4 A rear view of the bicycle.
Fig.5 A partial side view with linear adjustment

im Hebel.
Fig.6 Eine Draufsicht in Richtung des Pfeils B beiin the lever.
Fig.6 A plan view in the direction of arrow B at

Linearverstellung im Hebel.
Fig.7 Eine Teilseitenansicht bei Linearverschiebung derLinear adjustment in the lever.
Fig.7 A partial side view with linear displacement of the

Hebel.
Fig.8 Eine Draufsicht in Richtung des Pfeils C beiLever.
Fig.8 A plan view in the direction of arrow C at

Linearverschiebung der Hebel.
Fig.9 Eine Teilseitenansicht bei Verstellung mitLinear displacement of the levers.
Fig.9 A partial side view when adjusting with

Zwischenhebel.
Fig.10 Eine Draufsicht in Richtung des Pfeils D beiintermediate lever.
Fig.10 A plan view in the direction of arrow D at

Verstellung mit Zwischenhebel.
Fig.11 Eine Draufsicht auf das Torsionsfederelement beiAdjustment with intermediate lever.
Fig.11 A top view of the torsion spring element at

Befestigung der durchgehenden Achse am Rahmen.
Fig.12 Eine Teilseitenansicht bei einerFastening the continuous axle to the frame.
Fig.12 A partial side view of a

Schwingenlagerung mit biegeweicher Platte.Swing arm bearing with flexible plate.

An der gabelförmigen Schwinge(3) Fig.2,3, die auf der hinteren Seite das Hinterrad(1) aufnimmt und auf der vorderen Seite drehbar in der Drehachse(21 ) am Rahmen(2) gelagert ist, befinden sich auf beiden Seiten die Drehachsen(24) zur gelenkigen Aufnahme des linken und rechten Stabes(4).On the fork-shaped swing arm (3) Fig.2,3, which holds the rear wheel (1) on the rear side and is rotatably mounted on the frame (2) on the front side in the pivot axis (21), there are pivot axes (24) on both sides for the articulated mounting of the left and right rods (4).

Die Stäbe(4) sind am oberen Ende gelenkig mit der Drehachse(25) der Hebel(5), die in Fahrtrichtung nach hinten Fig.2 oder auch nach vorn Fig.12 zeigen können, verbunden. Die Hebel (5) sind auf der anderen Seite fest mit der durchgehenden Drehachse(6) des Torsionsfederelemnts(7) verbunden und somit auch drehbar gelagert. Dadurch werden die beiden Holme der gabelförmigen Schwinge(3) torsionssteif miteinander verbunden. Der Winkel(al) Fig.2 zwischen den Hebeln(5) und den Stäben(4) kann dabei so gewählt werden, daß sich beim Einfedern eine zusätzliche Progression der Federkraft durch Verringern des wirksamen Hebelarmes der sich drehenden Hebel(5) ergibt.The rods (4) are connected at the upper end in an articulated manner to the axis of rotation (25) of the levers (5), which can point backwards in the direction of travel (Fig.2) or forwards Fig.12. The levers (5) are firmly connected on the other side to the continuous axis of rotation (6) of the torsion spring element (7) and are thus also rotatably mounted. This connects the two bars of the fork-shaped swing arm (3) to one another in a torsionally rigid manner. The angle (al) Fig.2 between the levers (5) and the rods (4) can be selected in such a way that when the spring is compressed, an additional progression of the spring force is achieved by reducing the effective lever arm of the rotating levers (5).

Das Gehäuse(19) des Torsionsfederelementes(7) ist fest mit dem hinteren Rahmen(2) verbunden und nimmt dadurch die Feder- und somit die Radkräfte auf Fig.5,6.The housing (19) of the torsion spring element (7) is firmly connected to the rear frame (2) and thus absorbs the spring and thus the wheel forces (Fig. 5, 6).

An den Stäben(4) befindet sich die FeIgenbremse(26) Fig.2,4. Die Bremskräfte werden senkrecht in die Hebel(5) eingeleitet und vom Torsionsfederelement(7) gegen den Rahmen(2) abgestützt; dadurch entsteht kein Moment um die Schwingendrehachse(21).The rim brake (26) is located on the rods (4) Fig.2,4. The braking forces are introduced vertically into the levers (5) and supported by the torsion spring element (7) against the frame (2); this means that no moment is created around the swing arm axis of rotation (21).

Das handelsübliche Torsionsfederelement(7) besteht aus einer in einem Gehäuse(19) auf 4 Gummi lementen(27) gelagerten durchgehenden Achse(6) mit Vierkant-Querschnitt. Das Fedei— element kann Kräfte in zwei Drehrichtungen aufnehmen und ist gleichzeitig die Lagerung der Hebel(5) Fig 5,6.The commercially available torsion spring element (7) consists of a through-axis (6) with a square cross-section, mounted in a housing (19) on 4 rubber elements (27). The spring element can absorb forces in two directions of rotation and is also the bearing for the levers (5) Fig. 5,6.

Das Torsionsfederelement kann auch mit der durchgenden Drehachse(6), mit Hilfe von zwei Brücken(18) am Rahmen(2) befestigt sein Fig 11. Dabei befinden sich ein oder zwei Hebel (20) zum Anlenken der Stäbe(4) am Gehäuse(19). Ebenso kann jede andere Form einer Torsionsfeder mit integrierter Lagerung verwendet werden.The torsion spring element can also be attached to the frame (2) with the continuous axis of rotation (6) using two bridges (18) (Fig. 11). One or two levers (20) are located on the housing (19) to link the rods (4). Likewise, any other form of torsion spring with integrated bearings can be used.

Zur Verstellung der Federkraft wird der wirksame Hebelarm der Hebel(5) verändert. Dies wird durch Verschieben des Stabes(4) in einer Nut im Hebel(5) erreicht. An den Hebeln befinden sich dazu die Distanzbuchsen(8), auf der die Stäbe(4) drehbar gelagert sind. Nach dem Verschieben der Stäbe(4) werden die Distanzbuchsen(8) und die Hebel(5) mit Hilfe der durchgehenden Achse(IO) des Fahrradexzenterspanners(11 ) gegen das Distanzrohr(9) geklemmt und dadurch arretiert Fig.5,6.To adjust the spring force, the effective lever arm of the lever (5) is changed. This is achieved by moving the rod (4) in a groove in the lever (5). The levers have spacer bushings (8) on which the rods (4) are mounted so that they can rotate. After moving the rods (4), the spacer bushings (8) and the levers (5) are clamped against the spacer tube (9) using the through axle (IO) of the bicycle eccentric clamp (11) and thus locked in place (Fig. 5,6).

Bei einer anderen Ausführung Fig.7,8 werden zur Verstellung der Federkraft die Hebel(5), die in einer Nut an der Drehachse(6) des Torsionsfedere1ementes(7) geführt sind, verschoben. Anschließend werden mit der durchgehenden Achse (10) des Fahrradexzenterspanners(11 ) die Hebel(5) auf die Achse(6) des Torsionsfederelementes(7) geklemmt und dadurch arretiert.In another version (Fig. 7, 8), the levers (5) that are guided in a groove on the rotation axis (6) of the torsion spring element (7) are moved to adjust the spring force. The levers (5) are then clamped onto the axis (6) of the torsion spring element (7) using the continuous axis (10) of the bicycle eccentric clamp (11) and are thereby locked.

Bei der Ausführung nach Fig.9,10 werden zur Verstellung der Federkraft zwei Zwischenhebel(13) um die Drehachse(12) von einem Anschlag(15) zu einem Anschlag(16) geschwenkt. Die Zwischenhebel(13) sind fest mit der Welle(14) verbunden, die in den Hebeln(5) gelagert ist. An einem Ende der Welle(14) befindet sich ein Handgriff(17) mit dem die Drehbewegung auch während der Fahrt ausgeführt werden kann. Die Arretierung der Zwischenhebel gegen unbeabsichtigtes Schwenken beim Ausfedern kann z.B. durch ein federndes Druckstück(28) in den Hebeln(5) verhindert werden. Bei entsprechender Wahl der Hebel länge der Zwischenhebel(13) ergibt sich durch Schwenken des Drehpunktes(29) in die Drehachse(6) des Torsionsfederelmentes eine Arretierung der Federung.In the design according to Fig. 9, 10, two intermediate levers (13) are pivoted around the axis of rotation (12) from a stop (15) to a stop (16) to adjust the spring force. The intermediate levers (13) are firmly connected to the shaft (14), which is mounted in the levers (5). At one end of the shaft (14) there is a handle (17) with which the rotational movement can be carried out even while driving. The locking of the intermediate levers against unintentional pivoting during rebound can be prevented, for example, by a spring-loaded pressure piece (28) in the levers (5). If the lever length of the intermediate levers (13) is selected accordingly, the suspension is locked by pivoting the pivot point (29) into the axis of rotation (6) of the torsion spring element.

Die Drehlagerung(21 ) der Schwinge(3) am Rahmen(2) kann auch durch eine biegeweiche Platte(22) ausgeführt werden Fig.12. Die Platte(22) wird am Rahmen(2) und in geringem Abstand dazu an der Schwinge(3) festgeklemmt.The pivot bearing (21) of the swing arm (3) on the frame (2) can also be carried out by a flexible plate (22) Fig.12. The plate (22) is clamped to the frame (2) and at a short distance to the swing arm (3).

Die Drehlagerung(21 ) kann vor, über oder hinter dem Tretlager(23), bei einer kurzen Schwinge auch in der Nähe der unteren Drehachse(24) der Stäbe(4), angeordnet werden.The pivot bearing (21) can be arranged in front of, above or behind the bottom bracket (23), in the case of a short swing arm also near the lower pivot axis (24) of the rods (4).

Besondere Vorteile der Hinterradaufhängung ergeben sich bei Fahrrädern für Querfeldeinfahrten durch eine wesentliche Milderung der harten Schläge, zum Schutz des Fahrers und des Fahrrades. Ferner wird bei schnellen Bergabfahrten erreicht, daß das Hinterrad den Bodenkontakt nicht verliert und somit das Fahrrad immer manöverierfähig bleibt.The particular advantages of rear wheel suspension are that it significantly reduces the impact of hard impacts on cross-country bikes, protecting both the rider and the bike. It also ensures that the rear wheel does not lose contact with the ground when going downhill quickly, meaning the bike always remains maneuverable.

Des Weiteren ergibt sich durch das Torsionsfederelement, das Lagerung und Federung gleichzeitig ist und durch die Verwendung von dünnwandigem Stahl, Aluminium oder Kunststoff für die gabelförmige Schwinge und der Stäbe, ein geringes Gewicht.Furthermore, the torsion spring element, which is both a bearing and a suspension, and the use of thin-walled steel, aluminum or plastic for the fork-shaped swing arm and the rods, result in a low weight.

Infolge der durchgehenden Drehachse des Torsionsfederelementes werden die beiden Holme der Schwinge miteinander über die Stäbe torsionssteif verbunden. Dadurch werden Energieverluste durch Verformungen der Schwinge beim Bergauffahren vermieden.Due to the continuous axis of rotation of the torsion spring element, the two spars of the swing arm are connected to each other via the rods in a torsionally rigid manner. This prevents energy losses due to deformation of the swing arm when driving uphill.

Ein weiterer Vorteil bei dieser Radaufhängung ergibt sich durch die einfache Verstellung der Federkraft auch während der Fahrt, dies ermöglicht ein rasches Anpassen an untei— schiedliches Gelände oder bei Bergauffahrten eine Arretierung der Federung.Another advantage of this wheel suspension is that the spring force can be easily adjusted while driving, which allows for quick adjustment to different terrain or locking of the suspension when driving uphill.

Die Ausbildung des Schwingenlagers mit einer biegeweichen Platte ergibt eine spielfreie und wartungsfreie Lagerung.The design of the swing arm bearing with a flexible plate results in a play-free and maintenance-free bearing.

Es kann jede Form einer Felgen-,Trommel- oder Scheibenbremse an den Stäben oder an der Schwinge angebracht werden.Any form of rim, drum or disc brake can be mounted on the bars or on the swing arm.

Claims

10.2.9110.2.91

Anmelder: Karlheinz Rapp, Rosenstr.10, 7951 Mittelbiberach Gefederte Hinterradaufhängung für FahrräderApplicant: Karlheinz Rapp, Rosenstr.10, 7951 Mittelbiberach Suspension rear wheel for bicycles

Schutzansprüche:Protection claims:

I. Bicycle characterized in that the rear wheel (1) is suspended in a spring-loaded manner on a fork-shaped swing arm (3) which is rotatably mounted on the frame (2) and to which a left and a right rigid rod (4) are articulated, which on the other side is also articulatedly connected to a left and right lever (5), which on the other side is fixed in a rotationally fixed manner to the continuous axis of rotation (6) of a torsion spring element (7) attached to the frame (2).

2. Bicycle according to claim 1, characterized in that the swing arm (3) and the rods (4) consist of thin-walled metal or plastic cross-sections.

3. Bicycle according to claim 1, characterized in that the adjustment of the spring force can be carried out by changing the effective lever arm on the lever (5).

4. Bicycle according to claim 1 and 3, characterized in that the change of the effective lever arm on the levers (5) is achieved by linear displacement of the rods (4), which are rotatably mounted on the spacer bushings (8), which are guided on one side in a guide track of the levers (5) and subsequent locking by clamping the spacer bushings (8), the levers (5) and the spacer tube (0) together with the continuous axis (10) of the eccentric clamp (11).

5. Bicycle according to claim 1 and 3, characterized in that the change of the effective lever arm on the levers (5) is carried out by linear displacement of the levers (5), which are guided in a groove on the continuous axis (6) of the torsion spring element (7) and subsequent clamping with the continuous axis (10) of the eccentric clamp (11).

6. Bicycle according to claim 1 and 3, characterized in that the change of the effective lever arm on the levers (5) is carried out by rotating around the axis (12) of the two intermediate levers (13), which are connected in a rotationally fixed manner to a shaft (14) mounted in the levers (5), from stop (15) to stop (16) and vice versa, with the aid of the handle (17) firmly attached to the shaft (14).

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7. Bicycle according to claims 1-6, characterized in that the torsion spring element (7) with its continuous axis (6) is firmly attached to the frame (2) via two bridges (18) and the force is introduced by one or two levers (20) firmly attached to the housing (19) of the torsion spring element (7).

8. Bicycle according to claims 1-7, characterized in that the rotatable bearing (21) of the fork-shaped swing arm (3) on the frame (2) is formed by a flexible plate (22) which is firmly connected to the frame (2) on the front side and firmly connected to the swing arm (3) on the rear side.

9. Bicycle according to claims 1-8, characterized in that the rotational axis (21) of the swing arm (3) can be arranged in front of, above or behind the bottom bracket (23), and in the case of a short swing arm (3) also near the lower rotational axis (24) of the rods (4).