WO2011023171A2 - Fahrrad mit arm- und beinantrieb. - Google Patents

Fahrrad mit arm- und beinantrieb. Download PDF

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WO2011023171A2
WO2011023171A2 PCT/DE2010/000990 DE2010000990W WO2011023171A2 WO 2011023171 A2 WO2011023171 A2 WO 2011023171A2 DE 2010000990 W DE2010000990 W DE 2010000990W WO 2011023171 A2 WO2011023171 A2 WO 2011023171A2
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WO
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steering
bicycle
axis
variant
angle
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PCT/DE2010/000990
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French (fr)
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WO2011023171A3 (de
Inventor
Martin Kraiss
Original Assignee
Martin Kraiss
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Publication date
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Publication of WO2011023171A3 publication Critical patent/WO2011023171A3/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M1/00—Rider propulsion of wheeled vehicles
    • B62M1/12—Rider propulsion of wheeled vehicles operated by both hand and foot power

Definitions

  • In the invention is a two-wheeled bicycle over arm and leg crank drive, in particular a steering front wheel has.
  • a bicycle is a vehicle powered by the cyclist with muscle power.
  • the object of the invention is that the cyclist can optimally transfer his driving force to the bike. Furthermore, it is the object of the invention to protect the steering of the bicycle from the influence of driving forces and external forces on the steering wheel to reduce their influence or counteract them. Furthermore, the steering wheel stay stable when lifting off the road and do not tilt sideways when driving slowly or standing still.
  • the cyclist should be able to drive the bike with all his strength and steer the bike safely and precisely.
  • the invention solves the described problem by a bicycle according to claim 1 or by a method for driving this
  • the invention solves the problem described by separating the drive movement of the steering movement by means of a steering means
  • Steering knuckle features In this steering, the bike is steered by tilting and this requires no additional steering actuators.
  • Such an additional steering actuator for example, in conventional two-wheeled bicycles with only leg drive a handlebar. In known bicycles with arm and leg crank drive such an additional steering actuator is for example one
  • the invention solves the problem described by having at least one steering support element, which the
  • a steering support member is a steering damper, a steering angle limiter, a steering angle fixing or a
  • the steering is made insensitive to external steering forces by the angle of the steering axis is kept flat to the footprint of the bicycle, the steering axis extends approximately through the axis of the front wheel or the
  • Steering axle runs in front of the axle of the front wheel.
  • the bicycle according to the invention corresponds to variant A8 of the European patent application EP 1 982 908 A1.
  • the cyclist also drives the hand cranks 6 with his arms and the pedal cranks 8 of the bicycle with his legs.
  • the winches 6 are rotatably mounted on the axis 6.1, in the bicycle frame 7 (FIG.1). Due to the storage of
  • Transfer timing belt 11 This timing belt 11 connects the winches 6, via pulleys 12,13, with the cranks 8 and runs parallel to the drive chain 4 of the rear wheel 17 (FIG.1).
  • the timing belt 11 is a timing chain 11 and the timing pulleys 12, 13 are timing chain blades 12, 13.
  • the hand crank handles 6.5 are rotatably mounted on the winches 6, the hand crank handles 6.5 are rotatably mounted.
  • the cranks 8 are bolted to the axis 8.1.
  • This axle 8.1 is rotatably mounted in the bicycle frame 7 via the bottom bracket.
  • pedals 8.8 are rotatably mounted. At the cranks are 6,8
  • the synchronous belt 11 extends, from the driver's point of view, right from the bicycle frame 7.
  • the drive chain runs 4. It drives via the drive sprocket 9, soft is firmly connected to the crank 8, and the drive pinion 10, the rear wheel 17th at.
  • a steering knuckle is a movable arm on which a steering wheel is rotatably mounted.
  • Front wheel 22 is not connected to a handlebar, as is common in conventional bicycles. Instead, the cyclist steers by tilting the bicycle frame. Of the
  • Stub axle 37 has approximately the same shape as that of a bicycle fork of an ordinary bicycle. That is, the two steering knuckle 37.3 take the axis 39 of the front wheel 22 at their ends and each run to the right and left to the front wheel 22 and then run in the - A -
  • the axle 37.2 is fixed to the two stub axles 37.3 and thus connected to the steering knuckle 37 and is mounted on the steering head bearing in the steering head bearing tube 7.2, which is fixedly connected to the bicycle frame 7.
  • the steering axle 37.4 is the common axis of the steering head bearing, the steering head bearing tube 7.2 and the axis 37.2.
  • variant B1 according to the invention is the angle of
  • the steering axis (37.4) of the variant B1 according to the invention is at a limited angle a of 30 ° to 65 °, in particular 35 ° to 60 °, preferably 40 ° to 55 ° to the footprint B of the bicycle, starting from the footprint B (FIG .1).
  • the steering axis (37.4) is in a larger angular range between 30 ° and 85 ° to the footprint B of the bicycle, starting from the footprint B.
  • the angle range indicated here of 30 ° to 85 ° corresponds to the angular range h of 95 ° to 150 °, since there in the angle indication from the other side of the
  • the angle ⁇ has from 30 ° to 65 °, in particular from 35 ° to 60 °,
  • the inclination a of the steering axle 37.4 causes, in conjunction with the so-called return f, that the weight of the bicycle and the cyclist when driving straight ahead of the bicycle keep the front wheel 22 in a straight ahead position or at least from a certain
  • the return f is also called fork bend.
  • the return f is the distance from the axis 39 of the front wheel 22 to the steering axis 37.4. Seen in the direction of travel, the fork bend, ie the return f, goes forward.
  • the return f is 0 mm to 400 mm, preferably 40 mm to 250 mm, in particular 70 mm to 150 mm. If the cyclist tilts the bicycle frame 7 approximately to the left in the direction of travel, the steering knuckle 37 and thus the front wheel pivot 22, counterclockwise about the steering axis 37.4 and the bicycle steers to the left.
  • At least one steering support element (not shown) of the following variants according to the invention.
  • the variant B2 according to the invention corresponds to the variant B1 according to the invention or one of the variants A4, A5, A6, A8 of the European
  • the at least one steering support element is a
  • variant B2 according to the invention additionally has at least one further steering support element of the other variants according to the invention.
  • the steering damper of the variant B2 according to the invention is mounted between the stub axle 37 and the bicycle frame 7.
  • the steering damping in the variant B2 according to the invention increases proportionally with increasing angular velocity, that is to say linearly.
  • the damping is lower than at high angular velocities of
  • the angular velocity corresponds to the
  • the progressivity of the steering damper is achieved by the said constriction, which must flow through the fluid or the gas of the damper, with increasing pressure difference between the two chambers of the damper, narrows - that means the greater the pressure difference, the more closes the constriction. And because the pressure difference between the two rooms with increasing
  • Patent Application EP 1 477 397 A1 In contrast to these known steering damper for motorcycles, the steering damper of the invention in the damping characteristic are designed accordingly for bicycles, as bicycles other steering forces and steering speeds than motorcycles occur.
  • the steer damper prevents fast steering knuckle angular speeds and permits slow and moderate angular speeds. Steering movements that are initiated by the cyclist are slow and medium steering speeds by the
  • Steering damper accordingly dampened low or almost not steamed. This allows the cyclist to steer the bicycle without the steering movement being greatly attenuated by the steering damper. However, the steering damper attenuates heavily in shocks
  • the steering damper prevents the steering knuckle 37 from deflecting laterally than the steering direction during such impacts. In addition, the steering damper prevents a turn of the
  • Steering knuckle 37 in such strikes Under a turn of the Steering wheel is understood as a rotation of the steering wheel to the steering axis 37.4, of more than 90 ° to the straight ahead position.
  • Steering dampers are particularly advantageous for the variants according to the invention with a relatively small distance g.
  • the distance g is the distance from the footprint B to the intersection of the steering axis 37.4 with the
  • FIG. 2 schematic representation of a hydraulic steering damper 52 according to the piston-cylinder principle.
  • Figures 2,3,4 show plan views, along the steering axis 37.4, seen. Details like u.a. Constrictions are not shown.
  • the piston 52.1 of the hydraulic steering damper 52 is connected via a hinge 61 to a handlebar 62.
  • the link 62 is fixedly connected to the axle 37.2 of the steering knuckle 37 of the bicycle.
  • the axis 37.2 and thus the stub axle 37, are above the
  • the steering damper 52 is connected via a joint 60 at the cylinder bottom with the bicycle frame 7. If the axis 37.2 of the steering knuckle 37 rotates counterclockwise, then the link 62 rotates and the piston 52.1 is pulled out of the steering damper 52 (FIG. 3).
  • the hinge 61 instead of the handlebar 62, connected directly to the steering knuckle 37.
  • the joint 61 is connected at one point to the stub axle 37, which is not located on the steering axle 37.4 (not shown).
  • the steering damper can cause a moment about the steering axis 37.4.
  • the invention has a damper according to the wing principle instead of a damper on the piston-cylinder principle.
  • Steering dampers according to the wing principle are already available for motorcycles and are of the type SD 415/425 from ⁇ hlins.
  • Damping effect not only dependent on the angular velocity of the steering knuckle, but also on the angular position of the steering knuckle 37, so depending on the steering angle.
  • This changing damping effect at different steering angles is achieved by the mentioned constriction, which must flow through the fluid or the gas of the damper, with changing piston position in the cylinder, is increased or decreased.
  • the steering damping is active only from a certain steering angle and is still increasing another steering angle. This dampens the steering speed of the steering knuckle at the end of the steering angle and prevents
  • This restoring force may be due to a bicycle geometry, in which the bicycle at a steering angle
  • Return element of the variant D according to the invention has, which exerts a restoring force on the steering knuckle.
  • the variant B3 according to the invention corresponds to the variant B1 according to the invention or one of the variants A4, A5, A6, A8 of the European
  • the at least one steering support element is a
  • variant B3 according to the invention additionally has at least one further steering support element of the other variants according to the invention.
  • the mechanical steering angle limitation of variant B3 according to the invention has two stops which are firmly connected to the bicycle frame 7.
  • the stops are parallel to each other and are in the plan view of the bike one right and one left of
  • Steering head bearing tube 7.2 Steering head bearing tube 7.2.
  • the stops of the steering angle limit limit the steering angle of the steering knuckle 37 and read only a defined large steering angle.
  • the stops strike, when reaching the defined steering angle, to the stub axle 37. This steering angle limitation prevents
  • Bump or hill is run over at a fast speed and then lifts the steering wheel for a short time from the road. Since the angle of the steering axle 37.4 is not perpendicular to the footprint, the steering wheel folds away laterally as soon as it lifts off the footprint. Alternatively, the steering angle limit while driving gradually changed.
  • Remote control is a lever on the hand crank handle, which has a
  • Bowden cable 32 or a hydraulic line actuates the steering angle limit.
  • FIG.5,6, 7 show such a steering angle limiter with gradual
  • Figures 5,6,7 each show a detail of the side view of a bicycle according to the invention.
  • the steering angle limit consists of a shaft 30 and two stops 31 (FIG.5).
  • the stops 31 are fixedly connected to each other via the shaft 30.
  • the shaft 30 is rotatably mounted in a frame piece 7.1.
  • the frame piece 7.1 is fixed to the bicycle frame. 7
  • the stops 31 are parallel to each other and are in the plan view of the bicycle one right and one left of
  • Steering head bearing tube 7.2 Steering head bearing tube 7.2.
  • the steering angle limit limits the steering angle of the steering knuckle 37 and allows only a defined steering angle.
  • Stop 31 of the steering angle limiter has stop surfaces 31.1. These have at a straight-ahead position of the stub axle 37 a distance x to the stub axle 37. At a steering angle of the
  • Steering knuckle reduces the distance x to one of the two stops 31.
  • the other stop 31 increases the distance x. Is the
  • FIG. 6 shows the position of the steering angle limitation in which the abutment surface 31.2 comes into action. At a steering angle of the steering knuckle, the distance y decreases. The distance y of the second stage of the steering angle limitation is greater than the distance x of the first stage of the steering angle limitation. If the distance y is zero then the steering knuckle abuts on the abutment surface 31.2 and the steering angle is thus stopped.
  • the steering angle limit can be deactivated while driving.
  • deactivating the steering angle limitation is so from
  • FIG. 7 shows the stop 31 in the deactivated position of FIG
  • this remote control is a switch on the hand crank handle, which via an electrical circuit an electric actuator to the
  • Steering angle limit switches which actuates the steering angle limit.
  • the deactivation or the stepwise change of the steering angle limitation takes place directly by the cyclist activates, deactivates or gradually changes them via a handle.
  • the steering angle limit is a fluid or gas powered
  • Steering angle limitation is achieved when the wing reaches one of its end positions in the wing housing, that is completely pivoted to the right or left.
  • Variant B4 according to the invention corresponds to variant B3 according to the invention.
  • the steering knuckle is sprung and controls the steering angle limit.
  • the spring-loaded stub axle is designed as a commercial bicycle spring fork has two telescopic fork tubes, or the stub axle is designed as a spring-loaded swingarm, in which the stub axle is in two parts while a part of the steering knuckle is firmly connected to the axis 37.2 and on this the second part of the steering knuckle is movably mounted, in which the steering wheel is rotatably mounted.
  • the shift mechanism switches in steering angle limitation, that is to say it activates the steering angle limitation. If the steering wheel lifts off the road, then the steering knuckle springs out and the
  • Steering angle limitation is activated. A lateral folding away the
  • variant B5 according to the invention corresponds to variant B4 according to the invention.
  • Shift mechanism of the sprung axle stub a steering fixation on or off.
  • the bike is at
  • FIGS. 8, 9 each show one
  • the stub axle 37 is mounted so as to be linearly movable via the axle 37.2 in a linear bearing 34 and is sprung by a spring 33 for linear bearing 34.
  • the linear bearing 34 is rotatable about the steering head bearing in the
  • the steering fixing instead of a brake is a screening.
  • the steering fixation is a lockable steering damper.
  • the steering damping is switched. It turns the
  • Block steering damping That is, the restriction or nozzle of the steering damper is completely closed by the switching mechanism and the fluid or gas flow between the spaces of the steering damper is inhibited. During compression, the switching mechanism switches the
  • Constriction or nozzle free and fluid or gas flow can be between the
  • the switching mechanism has both functions, 1.
  • the bike also has an electric auxiliary motor.
  • auxiliary motors are known. They are usually located in the A ⁇ triebsabe the rear wheel 17.
  • the engine including the associated battery in the seat tube of the bicycle.
  • gears connect the motor to the crankshaft 8 shaft. Through these gears, the motor transmits its torque to the cranks 8.
  • the motor can be engaged in parallel to the manual drive by the cyclist. With the help of the engine, the cyclist can still overcome and accelerate great climbs, even if he has run out of power after a long tour in his arms and legs.
  • Variant D according to the invention corresponds to at least one of the other variants according to the invention or one of variants A4, A5, A6, A8 of European Patent Application EP 1 982 908 A1.
  • variant D according to the invention is the at least one
  • variant D according to the invention additionally has at least one further
  • the variant D according to the invention is particularly advantageous when the
  • a negative restoring force is one of the restoring force counteracting force.
  • the negative restoring force of the bicycle steering occurs when the standing vertically on the footprint bicycle, due to the
  • Bicycle geometry (caster, angle of the steering axle to the footprint, etc.), lowers at a steering angle and thereby loses positional energy. Due to the restoring force of the return element, the sum of the
  • Restoring forces ie a negative restoring force of the bicycle steering and a restoring force of the restoring element in total, become positive again.
  • a total positive restoring force contributes to driving stability and prevents a lateral tilting of the front wheel at low
  • Figures 10 to 18 and 36,37,38,42,45 show plan views, along the steering axis 37.4, seen.
  • the variant D1 according to the invention corresponds to the variant D according to the invention.
  • the variant D1 according to the invention is designed like the variant B2 according to the invention, but additionally has 2
  • the variant D 2 according to the invention corresponds to the variant D according to the invention.
  • the two springs 23.1, 23.2 instead of in the
  • Damper cylinder 52 between the bicycle frame 7 and the steering knuckle 37, or the handlebar 62 installed (FIG.13).
  • an installation space, along the spring longitudinal axis, for a spring decreases in a steering angle.
  • the springs are biased 23.1,23.2 straight ahead instead of relaxed. In a straight-ahead position, the springs are against one
  • Stop 7.5 (shown in dashed lines) stretched.
  • the stop 7.5 is firmly connected to the bicycle frame 7.
  • FIGS. 13, 14, 15 An alternative embodiment of the variant D2 according to the invention with additionally a steering angle limitation of the variant B3 according to the invention is shown by broken lines in FIGS. 13, 14, 15. There are two stops 41
  • FIGS. 14, 15 each show the handlebar 62 at the respectively maximum possible
  • variant D2 in contrast to variant D2 according to the invention, in variant D21 according to the invention, two rubber buffers are used
  • FIGS. 36, 37, 38 show the invention
  • Rubber buffer 64.2 is tensioned (FIG. 37).
  • Rubber buffer 64.1 is tensioned (FIG. 38).
  • FIGS. 36, 37, 38 An alternative embodiment of the variant D21 according to the invention with additionally a steering angle limitation is shown in broken lines in FIGS. 36, 37, 38.
  • two stops 7.7 (shown in phantom) are fixedly attached to the handlebar 62 on the bicycle frame 7 and thus limit the steering angle and at the same time prevent a beating of the rubber bumpers 64.1, 64.2.
  • FIGS. 37, 38 each show the link 62 at each of the steering angles, in which the link 62 strikes against a respective stop 7.7.
  • the stops are made of metal or preferably of a rubber or elastomer having a greater hardness than the rubber bumpers 64.1, 64.2.
  • variant D21 according to the invention has more than two
  • FIG.4,45,45 show this alternative embodiment in plan view, along the
  • a handlebar star 65 is fixedly connected to the axle 37.2 of the steering knuckle 37.
  • the center of the handlebar stem 65 is located on the steering axle 37.4.
  • the rubber buffers 64.1,64.2 are in a cage 7.13 which firmly with the
  • Bicycle frame 7 is connected. For example, if the bike steers to the left, the axle 37.2 of the steering knuckle 37 together with the handlebar star 65 rotates counterclockwise and the five rubber bumpers 64.2 are cocked (FIG.45).
  • ten stops are 7.7
  • FIG.45 shows the handlebar star 65 as it strikes against five of the stops 7.7 in a counterclockwise steering movement.
  • the stops are made of metal or
  • the inventive variant D3 corresponds to the variant of the invention D.
  • the return element instead of two coil springs, a leg spring 25 (FIG.16,20,21).
  • FIGS. 16, 17, 18 show a schematic representation and FIGS. 20, 21, 22, 23 show a less schematic representation of a bicycle according to the invention.
  • FIG.20 shows a section of the side view of a bicycle according to the invention.
  • FIG. 21 shows the section AA of FIG.
  • FIGS. 16, 21 show the steering knuckle 37 in the straight-ahead travel position.
  • FIG.22,23 show the same section A-A as FIG.21, but a different steering angle of the steering knuckle 37 and thus the front wheel
  • the leg spring 25 is unloaded when driving straight ahead and at a
  • the leg spring 25 is tensioned by a, with the
  • Front wheel pivots about the angle d to the bicycle center axis 7.3 of the
  • leg spring 25 is biased in straight-ahead position rather than relaxed.
  • leg spring 25 is biased against the stop 7.6.
  • the variant D4 according to the invention corresponds to the variant D according to the invention.
  • the restoring element is a spring which is mounted between the bicycle frame 7 and the stub axle 37. In a steering angle, the longitudinal axis 24.1 of the spring 24 is bent, whereby the spring 24 exerts a restoring force on the steering knuckle 37.
  • the spring 24 is a so-called vibration metal.
  • Schwingmetall is a rubber element 24.2 that at his
  • FIGS. 26, 27, 39, 40, 41, 43, 44 each show a side view of the variant according to the invention.
  • FIGS.19, 30 show in each case a section of the side view of a bicycle according to the invention.
  • FIG. 31 shows the section DD of FIG. The two
  • Steel flanks 24.3 serve to screw on the rubber element.
  • a steel edge 24.3 with the stub axle 37 is firmly screwed and the other steel edge 24.3 is bolted to the bicycle frame 7
  • the rubber element 24.2 is cylindrical, rectangular, or it has the shape of a diabolo.
  • Fig.19,26,41, 43,44 the rubber element is cylindrical and in Fig.27, 30, 31 it has the shape of a diabolo.
  • the return element is a
  • Coil spring which is also mounted between bicycle frame 7 and stub axle 37.
  • only one end of the restoring element is firmly attached to the stub axle 37 or to the bicycle frame 7.
  • the other end is pivotally mounted on the knuckle 37 and the bicycle frame 7 (not shown).
  • Variant D5 according to the invention corresponds to variant D according to the invention. In variant D5 according to the invention, it has
  • the axis 37.2 of the steering knuckle 37 is rotatable about its longitudinal axis and axially displaceable along its longitudinal axis in the steering head ragerroh r 7.2 stored.
  • this storage is a sliding bearing, or an axially displaceable roller bearing.
  • On the axis 37.2 of the stub axle 37 is located between the stub axle 37 and the steering head bearing tube 7.2 of the bicycle frame 7, a link 26 (FIG.24).
  • FIG. 24 shows a detail of FIG.
  • the backdrop 26 consists of two backdrop-shaped rings.
  • a ring 26.1 is fixedly connected to the steering knuckle 37 and a ring 26.2 is fixedly connected to the steering head bearing tube 7.2.
  • To bias the gate 26 is a
  • Adjust coil spring 27 At each steering angle of the steering knuckle 37, the two rings 26.1,26.2 of the gate 26 are rotated against each other. As a result, the spring travel of the coil spring 27 is reduced and this tensioned further. The spring force and the weight of the bicycle and the cyclist cause a restoring force of the steering knuckle 37 in straight ahead.
  • the scenery causes, depending on the steering angle a certain restoring force.
  • the advantage of the scenery is that the scenery slope can be chosen so that they each for a steering angle, the scenery the optimal
  • Restoring force causes.
  • this can be such that the restoring force, in the direction of the straight-ahead position, is small
  • the two rings 26.1,26.2 balls between the scenes of the rings 26.1,26.2 (not shown). These reduce the friction between the two rings 26.1, 26.2.
  • the scenes preferably have grooves, similar to
  • Deep groove ball bearings which serve as a running surface for the balls.
  • the grooves reduce the Hertzian pressure between balls and their running surface.
  • rollers are mounted in their longitudinal axis on the ring 26.2 and can roll on the second ring 26.1 (not shown).
  • Variant D6 according to the invention corresponds to variant D according to the invention.
  • variant D6 according to the invention at least one is
  • FIG. 35 shows the side view of an exemplary embodiment
  • FIG. 28 shows a section from FIG.
  • FIG. 29 shows the section BB of FIG.
  • the helical tension spring 42 is connected at one end to the bicycle frame 7 and at the other end to the steering knuckle 37.
  • end of the fferenyakfeder 42 makes a pivoting movement about the steering axis 37.4, approximately along the circle 42.1.
  • the restoring element has two helical tension springs 43, 44 and no leg spring 25.
  • FIG. 32 shows a section of FIG.
  • FIG.33 shows the section C-C of FIG.32.
  • the springs of the resetting elements of the variants D according to the invention have a degressive, linear or a progressive spring characteristic of the KrafWWeg behavior. Springs with degressive characteristic are advantageous if due to the bicycle geometry (caster, angle of the steering axle to the footprint, etc.), the restoring force of the bicycle steering, without the restoring force of the return element, due to a lifting of the bicycle geometry (caster, angle of the steering axle to the footprint, etc.), the restoring force of the bicycle steering, without the restoring force of the return element, due to a lifting of the
  • Springs with progressive characteristic are advantageous if due to the bicycle geometry (caster, angle of the steering axle to the footprint, etc.), the restoring force of the bicycle steering, without the restoring force of the return element, for a negative and increasing
  • progressive characteristic can cause here that the entire restoring force, so the negative restoring force of the bicycle steering and the restoring force of the return element in total, over the entire steering angle range is positive.
  • the steering axle 37.4 viewed in the direction of travel, is located in front of the axle 39 of the front wheel 22 (FIGS. 25, 26).
  • the fork bend, the so-called return f, to the rear instead of forward as in conventional bicycles.
  • the return f is the distance from the axis 39 of the front wheel 22 to the steering axis 37.4.
  • the return f is from 0 mm to 200 mm, preferably from 50 mm to 150 mm, in particular from 70 mm to 130 mm.
  • the advantage of the rearward return f is that the distance g is greater than in a bicycle with the same angle b but with the return going to the front.
  • the distance g is the
  • a large distance g allows a passage through relatively deep potholes without turning over the
  • the angular range of the steering axis 37.4 to the footprint B of the bicycle is different than in the inventive variant B1.
  • Steering axle 37.4 of variant E according to the invention is at an angle b of 30 ° to 95 °, preferably 55 ° to 80 °, to the footprint B of the bicycle, starting from the footprint B.
  • angles b of less than 80 °, compared to angles b of greater than 80 °, have the advantage that the bicycle
  • the variant E1 according to the invention is an inventive
  • variant E1 according to the invention has at least one reset element of variants D according to the invention.
  • the inventive variant E1 has an angle b of 90 to 55 °, preferably from 82 ° to 60 °, in particular from 75 ° to 68 °, in
  • FIG. 26 shows the side view of an embodiment of the variant E1 according to the invention with a return element of the variant D4 according to the invention. At angles b of less than 90 °, in conjunction with a steering axle 37.4 in front of the axle 39 of the front wheel 22, the bike lowers at a
  • Angle b of greater than 55 ° have the advantage in the variant E1 according to the invention that the restoring force to be applied is less in the straight ahead position than in the case of smaller angles b.
  • An advantage is thus a range of the angle b of 80 ° to 55 °. Particularly advantageous is a range of the angle b of 75 ° to 68 °. Because at an angle b smaller than 75 °, the bicycle frame 7 is even more compact than at an angle b smaller than 80 ° and at an angle b greater than 68 °, the restoring force to be applied in a straight ahead position is even lower than at an angle b greater than 55 °.
  • the inventive variant E1 is at an angle b of 75 ° to 68 ° in combination with a return f of 70 mm to 130 mm particularly advantageous for the following reasons.
  • FIG. 26 shows an exemplary embodiment of the variant E1 according to the invention with a restoring element of variant D4 according to the invention, in the form of a rubber element 24.2 with two steel flanks 24.3.
  • Variant B1 in contrast to variant B1 according to the invention, in the variant F according to the invention the angle a is from 30 ° to 70 °,
  • the angle ⁇ is the angle of the steering axis 37.4 to the footprint B of
  • the steering axle 37.4 extends approximately through the axis 39 of the front wheel 22 (FIG. 27).
  • the stub axle 37 thus has no return.
  • the variant according to the invention is particularly advantageous when it is equipped with the restoring element according to the invention variant D, since this variant, due to the angle a and because of the missing return f of the steering knuckle 37, has no restoring force in straight ahead, but the front wheel 22 at slower
  • the return element makes the bike spruchreuer by providing the necessary restoring force in straight ahead position.
  • a front wheel 22 which has a diameter greater than 600 mm is particularly advantageous for all variants according to the invention. Even quieter are versions with front wheel diameters greater than 700 mm.
  • Variant G corresponds to at least one of the other variants according to the invention or one of variants A4, A5, A6, A8 of European Patent Application EP 1 982 908 A1.
  • the inventive variant G the synchronous chain 11 runs in the
  • the synchronous chain 12 is the
  • Hand crank 6 firmly connected to the axis 6.1 of the hand crank 6 and is located between the bearings of the axis 6.1 (FIG. 39).
  • the lower synchronous chain chainring 13 is fixedly connected to the axis 8.1 of the crank 8 and is located between the bearings of the axis 8.1.
  • the two synchronous chain chain 12,13 and the synchronous chain 11 are protected from dirt in the interior, which by the
  • Bicycle frame tube 7.8 and the housing 7.9,7.10 are formed.
  • the axle 6.1 and the axle 8.1 are rotatably mounted respectively via the bearings of the axles 6.1, 1.8.
  • the housing 7.10 is bolted to the bicycle frame tube 7.8.
  • the unit of the housing 7.9 and the bicycle frame tube 7.8 corresponds from the design principle in about the frame tube / housing unit of the recumbent GreenMachine the company Flevobike in Dronten Netherlands namely the upper
  • the synchronous chain 11 is tensioned by the upper housing 7.9 slidably inserted in the bicycle frame tube 7.8. And slidably along the bicycle frame tube longitudinal axis 7.20.
  • the housing is 7.9 via screws in oblong holes, which are parallel to the bicycle frame tube longitudinal axis 7.20, with the
  • Bicycle frame tube 7.8 connected (not shown). To move the housing 7.9, the screws are loosened in the oblong holes and tightened after moving to connect the housing 7.9 firmly with the frame tube 7.8. As an alternative to screws in oblong holes, the housing 7.9 is clamped in the frame tube 7.8. Here it is
  • Frame tube 7.8 slotted at the terminal point and has at least one clamping screw (not shown).
  • the clamping works on the same principle of the usual clamping a seat post in the seat tube of a conventional bicycle.
  • the housing 7.9 of the variant according to the invention is fixed to the bicycle frame tube 7.8
  • the bicycle frame tube 7.8 according to the invention is fixedly connected to the steering head bearing tube via at least one bicycle frame tube 7.11 and to the rear wheel mount via at least one bicycle frame tube 7.12. These thus form the bicycle frame. 7
  • the bicycle frame tube 7.8 also encloses the synchronizer chain blades 12, 13 (FIG. 43).
  • the bicycle frame tube has 7.8 for each synchronous chain 12.13 each on the left side an opening for insertion and assembly of the respective synchronous chain blade 12,13, the axes 6.1,8.1 and the synchronous chain 11. These openings are after assembly with each a housing cover 7.23,7.24 closed.
  • the axes 6.1.8.1 are each to the right of the respective synchronous chainring 12,13 in the bicycle frame tube 7.8 and in each case to the left of the respective synchronizing chain blade 12,13 rotatably mounted in the housing cover 7.23,7.24.
  • the bicycle frame tube is over at least one
  • Variant H according to the invention corresponds to at least one of the other variants according to the invention or one of variants A4, A5, A6, A8 of European Patent Application EP 1 982 908 A1. However, runs
  • Bicycle frame tube 7.17 runs from the hand crank bearing in the
  • Bicycle frame tube 7.17 is firmly connected to a bicycle frame tube section 7.14.
  • This bicycle frame tube 7.18 is with a
  • Synchronous chain 11 and the synchronous chainrings 12,13 uses a shaft drive.
  • the claims characterize the scope of protection. The description is an embodiment of the inventive idea.

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Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um ein zweirädriges Fahrrad mit Arm- und Beinkurbelantrieb, das über eine Lenkung mittels Achsschenkel verfügt, bei der das Fahrrad durch neigen gelenkt wird und indem das Fahrrad über wenigstens ein Lenkungsunterstützungselement verfügt, welches die Lenkbewegung dämpft, begrenzt, fixiert, oder eine Rückstellkraft in Geradeausstellung des lenkenden Rades ausübt. Hinzu kommt eine optimierte Geometrie der Lenkachse und des Rücksprungs der Gabel.

Description

Fahrrad mit Arm- und Beinantrieb.
Beschreibung
Bei der Erfindung handelt es sich um ein zweirädriges Fahrrad das über Arm- und Beinkurbelantrieb, insbesondere über ein lenkendes Vorderrad, verfügt.
Ein Fahrrad ist ein Fahrzeug, das vom Fahrradfahrer mit Muskelkraft angetrieben wird.
Bekannte Fahrräder mit Armkurbelantrieb haben ein Antriebsystem, dass auf der lenkenden Fahrradgabel, also dem Lenksystem, gelagert ist. Beim Antrieb entstehen durch die Antriebskräfte Momente um die Lenkachse, die sich auf die Lenkung übertragen. Dadurch wird das Lenksystem durch Kräfte die beim Antrieb entstehen negativ beeinflusst.
Bekannte Fahrräder mit Armkurbelantrieb sind auch anfällig gegenüber externen Lenkkräften. Solche externen Lenkkräfte entstehen u.a. bei
Schlägen (beispielsweise beim Durchfahren eines Schlagloches, oder wenn es zu einem starken Schlag auf das lenkende Rad kommt) die auf das lenkende Rad wirken.
Bei bekannten Fahrrädern mit Arm- und Beinkurbelantrieb, Neigungslenkung und ohne Lenker kann es zu einem seitlichen Wegkippen des lenkenden Rades kommen, wenn das Fahrrad langsam fährt oder zum Stehen kommt. Bei bekannten Fahrrädern mit Arm- und Beinkurbelantrieb, Neigungslenkung und ohne Lenker kann es beim Abheben des lenkenden Rades von der Fahrbahn, zu einem seitlichen Wegkippen des lenkenden Rades kommen. In einer solchen Situation ist das Fahrrad nicht mehr spurstabil.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, dass der Fahrradfahrer seine Antriebskraft optimal auf das Fahrrad übertragen kann. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung die Lenkung des Fahrrades vor dem Einfluss von Antriebskräften und externen Kräften auf das lenkende Rad zu bewahren, deren Einfluß zu verringern oder ihnen entgegenzuwirken. Weiterhin soll das lenkende Rad beim Abheben von der Fahrbahn spurstabil bleiben und bei langsamer Fahrt und beim Stehenbleiben nicht seitlich wegkippen.
Der Fahrradfahrer soll das Fahrrad mit seiner ganzen Kraft antreiben können und dabei das Fahrrad sicher und präzise lenken können.
Die Erfindung löst die geschilderte Aufgabe, durch ein Fahrrad gemäß Anspruch 1 beziehungsweise durch ein Verfahren zum Fahren dieses
Fahrrades gemäß Anspruch 10.
Die Erfindung löst die geschilderte Aufgabe, indem es die Antriebsbewegung von der Lenkbewegung trennt, indem es über eine Lenkung mittels
Achsschenkel verfügt. Bei dieser Lenkung wird das Fahrrad durch neigen gelenkt und diese benötigt keine zusätzlichen Lenkbetätigungselemente. Solch ein zusätzlichen Lenkbetätigungselement ist beispielsweise bei herkömmlichen zweirädrigen Fahrrädern mit ausschließlich Beinantrieb ein Lenker. Bei bekannten Fahrrädern mit Arm- und Beinkurbelantrieb ist ein solches zusätzlichen Lenkbetätigungselement beispielsweise eine
Handkurbel die zum Antrieb und zum Lenken verwendet wird. Diese bekannte Ausführung wird in der Europäischen Patentanmeldung EP
06012476 in der Ausführung der Fig.1 beschrieben.
Weiterhin löst die Erfindung die geschilderte Aufgabe, indem sie über wenigstens ein Lenkungsunterstützungselement verfügt, welches die
Lenkbewegung dämpft, und oder begrenzt, und oder fixiert, und oder eine Rückstellkraft in Geradeausstellung des lenkenden Rades ausübt. In der Erfindung ist ein Lenkungsunterstützungselement ein Lenkungsdämpfer, eine Lenkwinkelbegrenzung, eine Lenkwinkelfixierung oder ein
Rückstellelement.
In manchen erfindungsgemäßen Varianten wird zudem die Lenkung unempfindlich gegenüber externen Lenkkräften gemacht, indem der Winkel der Lenkachse zur Aufstandsfläche des Fahrrades flach gehalten wird, die Lenkachse in etwa durch die Achse des Vorderrades verläuft oder die
Lenkachse vor der Achse des Vorderrades verläuft.
Das erfindungsgemäße Fahrrad entspricht in seiner erfindungsgemäßen Variante B1 der Variante A8 der Europäischen Patentanmeldung EP 1 982 908 A1.
In der erfindungsgemäßen Variante B1 treibt der Fahrradfahrer auch mit seinen Armen die Handkurbeln 6 und mit seinen Beinen die Tretkurbeln 8 des Fahrrades an. Die Handkurbeln 6 sind dabei, über die Achse 6.1, im Fahrradrahmen 7 drehbar gelagert (FIG.1). Durch die Lagerung der
Handkurbeln 6 im Fahrradrahmen 7 werden die Kräfte, die beim Antrieb auf die Handkurbeln 6 wirken, vom Fahrradrahmen 7 aufgenommen und über einen Synchronriemen 11 und eine Antriebskette 4 auf das Hinterrad übertragen. Der Vorteil dabei ist, dass die Lenkung damit vom Antrieb entkoppelt ist und die Antriebskräfte werden nicht auf die Lenkung
übertragen. Die Antriebskraft der Arme wird einfach über den
Synchronriemen 11 übertragen. Dieser Synchronriemen 11 verbindet die Handkurbeln 6, über Synchronscheiben 12,13, mit den Tretkurbeln 8 und verläuft parallel zur Antriebskette 4 des Hinterrades 17 (FIG.1). Alternativ ist der Synchronriemen 11 eine Synchronkette 11 und die Synchronscheiben 12,13 sind Synchronkettenblätter 12,13.
Auf den Handkurbeln 6 sind die Handkurbelgriffe 6.5 drehbar gelagert. Die Tretkurbeln 8 sind mit der Achse 8.1 verschraubt. Diese Achse 8.1 ist über das Tretlager drehbar im Fahrradrahmen 7 gelagert.
Zum Antrieb des Fahrrades bewegt der Fahrer mit seinen Händen die
Handkurbeln 6 und mit seinen Füßen die Tretkurbeln 8. Auf den Tretkurbeln 8 sind die Pedale 8.8 drehbar gelagert. An den Kurbeln 6,8 sind
Synchronscheiben 12,13 befestigt. Diese sind über den Synchron riemen 11 miteinander verbunden. Somit ist ein synchroner Lauf der Kurbeln 6,8 gewährleistet. Der Synchron riemen 11 verläuft, aus Fahrersicht, rechts vom Fahrradrahmen 7. Auf der linken Seite des Fahrradrahmens 7 verläuft die Antriebskette 4. Sie treibt über das Antriebskettenrad 9, weiches fest mit der Tretkurbel 8 verbunden ist, und über das Antriebsritzel 10 das Hinterrad 17 an. Alternativ befindet sich die Antriebskette 4, das Antriebskettenrad 9 und das Antriebsritzel 10 auf der rechten Seite und die Synchronscheiben 12,13 und der Synchron riemen 11 auf der linken Seite.
Für alle erfindungsgemäßen Varianten gilt, dass ein Achsschenkel ein beweglicher Arm ist, auf dem ein lenkendes Rad drehbar gelagert ist. Die Seitenangaben„links" und„rechts" bedeuten in allen geschilderten
Varianten, die Seiten aus der Sicht des Fahrradfahrers der in Fahrtrichtung auf dem Fahrrad sitzt.
Wie in der Variante A8 der Europäischen Patentanmeldung EP 1 982 908 A1 , lenkt in der erfindungsgemäßen Variante B1 das Vorderrad 22 und die Lenkung des Fahrrades entspricht der Vorderradgabel und dem
Lenkkopflager eines herkömmlichen Fahrrades. Hierbei befindet sich die Leπkachse 37.4, in Fahrtrichtung gesehen, hinter der Achse 39 des
Vorderrades 22. Jedoch ist die Vorderradgabel nicht mit einem Lenker verbunden, wie das bei herkömmlichen Fahrrädern üblich ist. Stattdessen lenkt der Fahrradfahrer durch ein Neigen des Fahrradrahmens. Der
Achsschenkel 37 hat in etwa die gleiche Form, wie die einer Fahrradgabel eines gewöhnlichen Fahrrades. Das heißt, die beiden Achsschenkelrohre 37.3 nehmen die Achse 39 des Vorderrades 22 an ihren Enden auf und verlaufen je rechts und links um das Vorderrad 22 und laufen dann in der - A -
Fahrradmittelachse 7.3 zusammen, wo die beiden Achsschenkelrohre 37.3 mit der Achse 37.2 fest verbunden sind. In Variante B1 besteht die
Lagerung des Achsschenkels 37 aus dem Lenkkopflagerrohr 7.2, dem Lenkkopflager und der Achse 37.2. Die Achse 37.2 ist fest mit die beiden Achsschenkelrohren 37.3 und somit mit dem Achsschenkel 37 verbunden und ist über das Lenkkopflager in dem Lenkkopflagerrohr 7.2 gelagert, welches fest mit dem Fahrradrahmen 7 verbunden ist. Die Lenkachse 37.4 ist die gemeinsame Achse des Lenkkopflagers, des Lenkkopflagerrohrs 7.2 und der Achse 37.2.
Der Unterschied der erfindungsgemäßen Variante B1 zur Variante A8 der Europäischen Patentanmeldung EP 1 982 908 A1 ist der Winkel der
Lenkachse (37.4) zur Aufstandsfläche B des Fahrrades. Die Lenkachse (37.4) der erfindungsgemäßen Variante B1 steht in einem begrenzten Winkel a von 30° bis 65°, insbesondere von 35° bis 60°, vorzugsweise von 40° bis 55° zur Aufstandsfläche B des Fahrrades, von der Aufstandsfläche B ausgehend (FIG.1). Im Gegensatz zur Variante A8 der Europäischen Patentanmeldung EP 1 982 908 A1. Bei dieser steht die Lenkachse (37.4) in einem größeren Winkelbereich zwischen 30° und 85° zur Aufstandsfläche B des Fahrrades, von der Aufstandsfläche B ausgehend. In der Variante A8 der Europäischen Patentanmeldung EP 1 982 908 A1 entspricht der hier angegebene Winkelbereich von 30° bis 85° dem Winkelbereich h von 95° bis 150°, da dort bei der Winkelangabe von der anderen Seite der
Aufstandsfläche ausgegangen wird. In der erfindungsgemäßen Variante B1 hat der Winkel a von 30° bis 65°, insbesondere von 35° bis 60°,
vorzugsweise von 40° bis 55° den Vorteil, dass der Geradeauslauf stabiler ist und dass das Vorderrad 22 weniger anfällig ist gegenüber einem
Umschlagen hervorgerufen durch externe Lenkkräfte, z.B. durch einen Schlag auf das Vorderrad 22.
Die Neigung a der Lenkachse 37.4 bewirkt, in Verbindung mit dem so genannten Rücksprung f, dass die Gewichtskraft des Fahrrades und des Fahrradfahrers bei Geradeausfahrt des Fahrrades das Vorderrad 22 in Geradeausstellung halten oder wenigstens ab einem bestimmten
Lenkeinschlag eine Rückstellkraft in Geradeausstellung auf das Vorderrad 22 bewirken und das Fahrrad so spurstabil machen. Der Rücksprung f wird auch Gabelbiegung genannt. Der Rücksprung f ist der Abstand von der Achse 39 des Vorderrades 22 zur Lenkachse 37.4. In Fahrtrichtung gesehen geht die Gabelbiegung, also der Rücksprung f, nach vorne. In der
erfindungsgemäßen Variante B1 beträgt der Rücksprung f 0 mm bis 400 mm, vorzugsweise 40 mm bis 250 mm, insbesondere 70 mm bis 150 mm. Neigt der Fahrradfahrer den Fahrradrahmen 7 in etwa quer zur Fahrtrichtung nach links, dann schwenkt der Achsschenkel 37 und somit das Vorderrad 22, gegen den Uhrzeigersinn um die Lenkachse 37.4 und das Fahrrad lenkt nach links.
Neigt der Fahrradfahrer den Fahrradrahmen 7 in etwa quer zur Fahrtrichtung nach rechts, dann schwenkt der Achsschenkel 37 und somit das Vorderrad
22, mit dem Uhrzeigersinn um die Lenkachse 37.4 und das Fahrrad lenkt nach rechts.
Im Gegensatz zur Variante A8 der Europäischen Patentanmeldung EP 1 982
908 A1 verfügt die erfindungsgemäße Variante B1 zusätzlich über
wenigstens ein Lenkungsunterstützungselement (ohne Abbildung) der folgenden erfindungsgemäßen Varianten.
Die erfindungsgemäße Variante B2 entspricht der erfindungsgemäßen Variante B1 oder einer der Varianten A4,A5,A6,A8 der Europäischen
Patentanmeldung EP 1 982 908 A1. In der erfindungsgemäßen Variante B2 ist das wenigstens eine Lenkungsunterstützungselement ein
Lenkungsdämpfer. Optional verfügt die erfindungsgemäße Variante B2 zusätzlich über wenigstens ein weiteres Lenkungsunterstützungselement der anderen erfindungsgemäßen Varianten.
Der Lenkungsdämpfer der erfindungsgemäßen Variante B2 ist zwischen dem Achsschenkel 37 und dem Fahrradrahmen 7 angebracht. Der
Lenkungsdämpfer dämpft die Lenkbewegung ab. Hierbei ist die
Lenkbewegung die Winkelbewegung, also die Drehbewegung, des
Achsschenkels 37 um die Lenkachse 37.4. Mögliche Ausführungsformen des Lenkungsdämpfers sind solche, die mittels eines Fluids oder mittels eines Gases betrieben werden. Solche Dämpfer werden bereits für die
Lenkungsdämpfung bei Motorrädern eingesetzt. Es handelt sich dabei um Dämpfer die mit dem Kolben-Zylinder-Prinzip oder dem Flügelprinzip arbeiten. Dabei erfolgt die Dämpfung indem durch den Lenkeinschlag im Lenkungsdämpfer ein Raum verkleinert wird, indem sich ein Fluid oder Gas befindet. Das Fluid oder Gas kann von dem verkleinerten Raum in einen anderen Raum im Lenkungsdämpfer strömen und muss dabei eine oder mehrere Verengungen, auch Düsen genannt, durchströmen. Das
Durchströmen der Verengungen erzeugt einen Druckanstieg im verkleinerten Raum. Dieser Druckanstieg bewirkt eine Kraft gegen die Lenkbewegung und somit eine Dämpfung der Lenkbewegung.
Dabei nimmt die Lenkungsdämpfung in der erfindungsgemäßen Variante B2 mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit proportional, also linear, zu.
Das heißt bei niedrigen Winkelgeschwindigkeiten des Achsschenkels 37 ist die Dämpfung geringer als bei hohen Winkelgeschwindigkeiten des
Achsschenkels 37. Dabei entspricht die Winkelgeschwindigkeit der
Lenkgeschwindigkeit des Achsschenkels. Alternativ nimmt die Dämpfung beim erfindungsgemäßen Lenkungsdämpfer überproportional, also progressiv, zu. Das heißt die Dämpfungszunahme bei Winkelgeschwiπdigkeitszunahme des Achsschenkels 37 ist nicht nur proportional, also linear sondern überproportional, also progressiv. Dies entspricht einer überhöhten Zunahme.
Die Progressivität des Lenkungsdämpfers wird erreicht, indem die erwähnte Verengung, die das Fluid oder das Gas des Dämpfers durchströmen muss, sich mit zunehmendem Druckunterschied zwischen den beiden Räumen des Dämpfers, verengt - das bedeutet je größer der Druckunterschied, desto mehr verschließt sich die Verengung. Und weil der Druckunterschied zwischen den beiden Räumen mit zunehmender
Dämpferkolbengeschwindigkeit zunimmt, verschießt sich auch die
Verengung zunehmend und die Dämpfkraft nimmt entsprechend zu. Solche progressiv arbeitenden Lenkungsdämpfer gibt es für Motorräder und diese Dämpfer sind vom Typ RSC (Reactive Safety Control) der Firma Hyperpro oder solche Dämpfer für Motorräder sind in der Europäischen
Patentanmeldung EP 1 477 397 A1 beschrieben. Im Gegensatz zu diesen bekannten Lenkungsdämpfer für Motorräder sind die Lenkungsdämpfer der Erfindung in der Dämpfungscharakteristik entsprechend für Fahrräder ausgelegt, da bei Fahrrädern andere Lenkkräfte und Lenkgeschwindigkeiten als bei Motorrädern auftreten.
Jedoch gilt, wie für die erwähnten Lenkungsdämpfer für Motorräder, auch für die Lenkungsdämpfer der Erfindung, dass durch den Lenkungsdämpfer schnelle Winkelgeschwindigkeiten des Achsschenkels verhindert werden und langsame und mittlere Winkelgeschwindigkeiten zugelassen werden. Lenkbewegungen die durch den Fahrradfahrer eingeleitet werden sind langsame und mittlere Lenkgeschwindigkeiten, die durch den
Lenkungsdämpfer dementsprechend gering gedämpft oder bis fast gar nicht gedämpft werden. Dadurch kann der Fahrradfahrer das Fahrrad lenken, ohne dass die Lenkbewegung durch den Lenkungsdämpfer stark gedämpft wird. Jedoch dämpft der Lenkungsdämpfer stark bei Schlägen
(beispielsweise beim Durchfahren eines Schlagloches, oder wenn es zu einem starken Schlag auf das Vorderrad 22 kommt) die auf das lenkende Rad, in der erfindungsgemäßen Variante B1 auf das Vorderrad 22, wirken. Denn solche Schläge erzeugen vor allem hohe Winkelgeschwindigkeiten des Achsschenkels 37 um die Lenkachse 37.4. Vor allem dann wenn sie nicht nur von vorne auf das lenkende Vorderrad 22 wirken, sonder auch seitlich. Somit verhindert der Lenkungsdämpfer, dass der Achsschenkel 37 bei solchen Schlägen, von der Lenkrichtung abweichend seitlich ausschlägt. Außerdem verhindert der Lenkungsdämpfer ein Umschlagen des
Achsschenkels 37 bei solchen Schlägen. Unter einem Umschlagen des lenkenden Rades versteht man eine Drehung des lenkenden Rades, um die Lenkachse 37.4, von mehr als 90° zur Geradeausstellung.
Lenkungsdämpfer sind besonders von Vorteil für die erfindungsgemäßen Varianten mit relativ geringem Abstand g. Der Abstand g ist der Abstand von der Aufstandsfläche B zum Schnittpunkt der Lenkachse 37.4 mit dem
Vorderradaußendurchmesser.
Die Figuren 2,3,4 der erfindungsgemäßen Variante B2 zeigen die
schematische Darstellung eines hydraulischen Lenkungsdämpfers 52 nach dem Kolben-Zylinder-Prinzip. Die Figuren 2,3,4 zeigen Draufsichten, entlang der Lenkachse 37.4, gesehen. Details wie u.a. Verengungen sind nicht dargestellt. Hier ist der Kolben 52.1 des hydraulischen Lenkungsdämpfers 52 über ein Gelenk 61 mit einem Lenker 62 verbunden. Der Lenker 62 ist fest mit der Achse 37.2 des Achsschenkels 37 des Fahrrades verbunden. Die Achse 37.2 und somit der Achsschenkel 37, sind über das
Lenkkopflager im Fahrradrahmen 7 drehbar gelagert. Der Lenkungsdämpfer 52 ist über ein Gelenk 60 an dessen Zylinderboden mit dem Fahrradrahmen 7 verbunden. Dreht sich die Achse 37.2 des Achsschenkels 37, gegen den Uhrzeigersinn, dann dreht sich der Lenker 62 und der Kolben 52.1 wird aus dem Lenkungsdämpfer 52 gezogen (FIG.3).
Dreht sich die Achse 37.2 des Achsschenkels 37, im Uhrzeigersinn, dann dreht sich der Lenker 62 und der Kolben 52.1 wird in den Lenkungsdämpfer 52 gedrückt (FIG.4).
Alternativ ist das Gelenk 61, anstelle mit dem Lenker 62, direkt mit dem Achsschenkel 37 verbunden. Dabei ist das Gelenk 61 an einer Stelle mit dem Achsschenkel 37 verbunden, die sich nicht auf der Lenkachse 37.4 befindet (ohne Abbildung). Somit kann der Lenkungsdämpfer ein Moment um die Lenkachse 37.4 bewirken.
Alternativ verfügt die Erfindung statt eines Dämpfers nach dem Kolben- Zylinder-Prinzip über einen Dämpfer nach dem Flügelprinzip.
Lenkungsdämpfer nach dem Flügelprinzip gibt es bereits für Motorräder und sind vom Typ SD 415/425 der Firma Öhlins.
Alternativ ist in erfindungsgemäßen Variante B2 der Grad der
Dämpfungswirkung nicht nur abhängig von der Winkelgeschwindigkeit des Achsschenkels, sondern auch von der Winkelposition des Achsschenkels 37, also abhängig vom Lenkeinschlagswinkel.
Diese sich ändernde Dämpfwirkung bei verschiedenen Lenkeinschlägen wird erreicht indem die erwähnte Verengung, die das Fluid oder das Gas des Dämpfers durchströmen muss, mit ändernder Kolbenposition im Zylinder, vergrößert oder verkleinert wird. Vorzugsweise wird die Lenkungsdämpfung erst ab einem gewissen Lenkeinschlag aktiv und verstärkt sich noch beim weiteren Lenkeinschlag. Dies dämpft die Lenkgeschwindigkeit des Achsschenkels am Ende des Lenkeinschlags und verhindert ein
Überschwingen des Achsschenkels gegen Ende des Lenkeinschlags. Das Ende des Lenkeinschlags ist der größte vom Fahrradfahrer getätigte
Lenkwinkel eines Lenkmanövers, bevor er wieder ein Lenkmanöver in die andere Richtung vornimmt. Die verstärkte Dämpfung am Ende des
Lenkeinschlages verhindert vor allem ein Oberschwingen des
Achsschenkels bei Umkehrpunkt am Ende des Lenkeinschlags aufgrund der zunehmenden Rückstellkraft. Diese Rückstellkraft kann herrühren aus einer Fahrradgeometrie, bei der das Fahrrad bei einem Lenkeinschlag an
Lageenergie gewinnt, oder wenn das Fahrrad zusätzlich über ein
Rückstellelement der erfindungsgemäßen Variante D verfügt, welches eine Rückstellkraft auf den Achsschenkel ausübt.
Die erfindungsgemäße Variante B3 entspricht der erfindungsgemäßen Variante B1 oder einer der Varianten A4,A5,A6,A8 der Europäischen
Patentanmeldung EP 1 982 908 A1. In der erfindungsgemäßen Variante B3 ist das wenigstens eine Lenkungsunterstützungselement eine
Lenkwinkelbegrenzung. Optional verfügt die erfindungsgemäße Variante B3 zusätzlich über wenigstens ein weiteres Lenkungsunterstützungselement der anderen erfindungsgemäßen Varianten.
Die mechanische Lenkwinkelbegrenzung der erfindungsgemäßen Variante B3 verfügt über zwei Anschlägen die fest mit dem Fahrradrahmen 7 verbunden sind. Die Anschläge sind parallel zueinander und befinden sich in der Draufsicht auf das Fahrrad einer rechts und einer links vom
Lenkkopflagerrohr 7.2.
Die Anschläge der Lenkwinkelbegrenzung begrenzen den Lenkwinkel des Achsschenkels 37 und läsen nur einen definiert großen Lenkwinkel zu. Die Anschläge schlagen, bei erreichen des definierten Lenkwinkels, an den Achsschenkel 37 an. Diese Lenkwinkelbegrenzung verhindert ein
Umschlagen des Achsschenkels bei Schlägen auf das lenkende Rad, da der Achsschenkel von der Lenkwinkelbegrenzung an großen Lenkwinkeln gehindert wird, wie sie beim Umschlagen des lenkenden Rades auftreten. Weiterhin hindert die Lenkwinkelbegrenzung das lenkende Rad am
seitlichen Wegklappen, beim Abheben des lenkenden Rades von der
Fahrbahn. Ein solches Abheben tritt auf, wenn mit dem Fahrrad eine
Bodenwelle oder Schanze mit schneller Geschwindigkeit überfahren wird und daraufhin das lenkende Rad für kurze Zeit von der Fahrbahn abhebt. Da der Winkel der Lenkachse 37.4 nicht senkrecht zur Aufstandsfläche steht, klappt das lenkende Rad seitlich weg, sobald es von der Aufstandsfläche abhebt. Alternativ ist die Lenkwinkelbegrenzung während der Fahrt stufenweise veränderbar.
Die Deaktivierung oder die stufenweise Änderung der
Lenkwinkelbegrenzung erfolgt über eine Fernbedienung. Diese
Fernbedienung ist ein Hebel am Handkurbelgriff, welcher über einen
Bowdenzug 32 oder eine Hydraulikleitung die Lenkwinkelbegrenzung betätigt.
FIG.5,6, 7 zeigen eine solche Lenkwinkelbegrenzung mit stufenweiser
Änderung und Fernbedienung mittels Bowdenzug. Die FIG.5,6,7 zeigen jeweils einen Ausschnitt aus der Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrrades. Die Lenkwinkelbegrenzung besteht aus einer Welle 30 und zwei Anschlägen 31 (FIG.5). Die Anschläge 31 sind über die Welle 30 fest miteinander verbunden. Die Welle 30 ist drehbar in einem Rahmenstück 7.1 gelagert. Das Rahmenstück 7.1 ist fest mit dem Fahrradrahmen 7
verbunden. Die Anschläge 31 sind parallel zueinander und befinden sich in der Draufsicht auf das Fahrrad einer rechts und einer links vom
Lenkkopflagerrohr 7.2.
Die Lenkwinkelbegrenzung begrenzt den Lenkwinkel des Achsschenkels 37 und lässt nur einen definiert großen Lenkwinkel zu. Der mechanische
Anschlag 31 der Lenkwinkelbegrenzung verfügt über Anschlagsfächen 31.1. Diese haben bei einer Geradeausfahrtstellung des Achsschenkels 37 einen Abstand x zum Achsschenkel 37. Bei einem Lenkeinschlag des
Achsschenkels verringert sich der Abstand x zu einem der beiden Anschläge 31. Zum anderen Anschlag 31 vergrößert sich der Abstand x. Ist der
Abstand x null dann schlägt der Achsschenkel an eine Anschlagsfläche 31.1 an und der Lenkeinschlag wird somit gestoppt. FIG.6 zeigt die Stellung der Lenkwinkelbegrenzung bei der die Anschlagsfläche 31.2 zur Wirkung kommt. Bei einem Lenkeinschlag des Achsschenkels verringert sich der Abstand y. Der Abstand y der zweiten Stufe der Lenkwinkelbegrenzung ist größer als der Abstand x der ersten Stufe der Lenkwinkelbegrenzung. Ist der Abstand y null dann schlägt der Achsschenkel an die Anschlagsfläche 31.2 an und der Lenkeinschlag wird somit gestoppt.
Alternativ ist die Lenkwinkelbegrenzung während der Fahrt deaktivierbar. Bei der Deaktivierung wird die Lenkwinkelbegrenzung derart vom
Achsschenkel wegbewegt oder weggeschwenkt, dass sie nicht mehr im Eingriff mit dem Achsschenkel steht und den Lenkwinkel somit nicht mehr begrenzt. FIG.7 zeigt den Anschlag 31 in deaktivierter Position der
Lenkwinkelbegrenzung. Durch eine deaktivierte Lenkwinkelbegrenzung kann der Fahrradfahrer einen kleineren Wendekreis fahren. Alternativ ist diese Fernbedienung ein Schalter am Handkurbelgriff, welcher über eine elektrische Schaltung einen elektrischen Aktuator an der
Lenkwinkelbegrenzung schaltet, welcher die Lenkwinkelbegrenzung betätigt. Alternativ erfolgt die Deaktivierung oder die stufenweise Änderung der Lenkwinkelbegrenzung direkt, indem der Fahrradfahrer diese über einen Handgriff aktiviert, deaktiviert oder stufenweise ändert.
Alternativ ist die Lenkwinkelbegrenzung ein fluid oder gasbetriebener
Lenkungsdämpfer wie in der erfindungsgemäßen Variante B2. Handelt es sich dabei um Dämpfer mit dem Kolben-Zylinder-Prinzip, dann ist die
Lenkwinkelbegrenzung erreicht, wenn der Kolben 52.1 eine seiner Endlagen im Zylinder 52 erreicht, also komplett ein oder ausgefahren ist.
Handelt es sich dabei um Dämpfer mit dem Flügelprinzip, dann ist die
Lenkwinkelbegrenzung ist erreicht, wenn der Flügel eine seiner Endlagen im Flügelgehäuse erreicht, also komplett nach rechts oder links geschwenkt ist.
Die erfindungsgemäße Variante B4 entspricht der erfindungsgemäßen Variante B3. Jedoch ist hier der Achsschenkel gefedert und steuert die Lenkwinkelbegrenzung. Dabei ist der gefederte Achsschenkel ausgeführt wie eine handelsübliche Fahrradfedergabel die über zwei teleskopierbare Gabelrohre verfügt, oder der Achsschenkel ist wie eine gefederte Schwinge ausgeführt, bei der der Achsschenkel zweiteilig ist und dabei ein Teil der Achsschenkschwinge mit der Achse 37.2 fest verbunden ist und auf diesem der zweite Teil der Achsschenkschwinge beweglich gelagert ist, in welchem das lenkende Rad drehbar gelagert ist.
Zwischen den mit der Achse 37.2 verbunden Teil des Achsschenkels und dem darauf beweglich gelagerten Teil des Achsschenkels ist ein
Schaltmechanismus angebracht. Im ausgefederten Zustand des gefederten Achsschenkels schaltet der Schaltmechanismus Lenkwinkelbegrenzung ein, das heißt er aktiviert die Lenkwinkelbegrenzung. Hebt das lenkende Rad von der Fahrbahn ab, dann federt der Achsschenkel aus und die
Lenkwinkelbegrenzung ist aktiviert. Ein seitliches Wegklappen des
lenkenden Rades wird somit verhindert.
Bei Fahrbahnkontakt wirkt die Gewichtskraft des Fahrradfahrers und des Fahrrades auf den Achsschenkel und dieser federt ein und deaktiviert die Lenkwinkelbegrenzung. Somit ist das Fahrrad bei Fahrbahnkontakt ohne Lenkwinkelbegrenzung lenkbar.
Die erfindungsgemäße Variante B5 entspricht der erfindungsgemäßen Variante B4. Wobei in der erfindungsgemäße Variante B5 der
Schaltmechanismus des gefederten Achsschenkels eine Lenkungsfixierung ein oder ausschaltet. Bei Fahrbahnkontakt wirkt die Gewichtskraft des Fahrradfahrers und des Fahrrades auf den Achsschenkel und dieser federt ein und deaktiviert die Lenkungsfixierung. Somit ist das Fahrrad bei
Fahrbahnkontakt freigängig lenkbar. Hebt das lenkende Rad von der
Fahrbahn ab, dann federt der Achsschenkel aus und die Lenkungsfixierung ist aktiviert. Somit ist die Lenkung zum Fahrradrahmen fixiert,
gleichbedeutend blockiert. Ein seitliches Wegklappen des lenkenden Rades wird somit verhindert. Eine solche Ausführung des Schaltmechanismus ist der gefederte Achsschenkel 37 seiner Achse 37.2. Die Lenkungsfixierung ist eine Lenkungsbremse 36 (FIG.8). Die FIG.8, 9 zeigen jeweils einen
Ausschnitt aus der Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ausführung. Der Achsschenkel 37 ist über die Achse 37.2 in einer Linearlagerung 34 linear beweglich gelagert und über eine Feder 33 zur Linearlagerung 34 gefedert. Die Linearlagerung 34 ist über das Lenkkopflager drehbar im
Lenkkopf lagerroh r 7.2 gelagert. Am oberen Ende der Achse 37.2 ist eine Bremse 36 fest angebracht. Federt der Achsschenkel 37 aus dann kommt die Reibfläche 35 der Bremse 36 mit dem Lenkkopflagerrohr 7.2 in Kontakt und erzeugt somit einen Reibschluß zwischen Achsschenkel 37 und
Lenkkopflagerrohr 7.2 (FIG.8). Federt der Achsschenkel 37 also aus dann schaltet der Schaltmechanismus die Lenkungsfixierung ein und der
Achsschenkel 37 wir durch die Bremse 36 an einem Drehen im
Lenkkopflager gehindert. Federt der Achsschenkel ein dann schaltet der Schaltmechanismus die Lenkungsfixierung aus und der Achsschenkel 37 kann sich frei im Lenkkopflager drehen (FIG.9).
Alternativ ist die Lenkungsfixierung statt einer Bremse eine Rasterung.
Wird diese Lenkungsfixierung, also die Rasterung aktiviert, dann rastet eine Verzahnung die fest mit dem Achsschenkel 37 verbunden ist in eine
Gegenverzahnung im Lenkkopflagerrohr 7.2 oder im Fahrradrahmen ein und somit ist die Lenkung zum Fahrradrahmen fixiert, gleichbedeutend blockiert. Alternativ ist die Lenkungsfixierung eine blockierbare Lenkungsdämpfung. Hierbei wird die Lenkungsdämpfung geschaltet. Dabei schaltet der
Schaltmechanismus beim Ausfedern des Achsschenkels die
Lenkungsdämpfung auf blockieren. Das heißt die Verengung oder Düse des Lenkungsdämpfers wird über den Schaltmechanismus ganz zu gemacht und der Fluid oder Gasfluß zwischen den Räumen des Lenkungsdämpfers wird unterbunden. Beim Einfedern schaltet der Schaltmechanismus die
Verengung oder Düse frei und Fluid oder Gasfluß kann zwischen den
Räumen wieder stattfinden und die Lenkung ist somit wieder freigängig. Alternativ schaltet der Schaltmechanismus die Verengung am
Lenkungsdämpfer stufenlos und zwar wird mit steigender Einfederung des Achsschenkels 37 die Dämpfung verstärkt. Dazu wird die Verengung oder Düse des Lenkungsdämpfers über den Schaltmechanismus im Querschnitt verändert. Je größer das Einfedern des Achsschenkels 37, desto kleiner macht der Schaltmechanismus den Querschnitt der Verengung. Für die Lenkungsdämpfung bedeutet dies, dass je mehr der Achsschenkel 37 einfedert, desto stärker ist die Dämpfung des Lenkungsdämpfers. Der Vorteil dabei ist, beim Durchfahren eines Schlagloches federt der
Achsschenkel 37 stark ein, woraufhin der Schaltmechanismus die Dämpfung des Lenkungsdämpfers erhöht und somit das lenkende Rad durch die starke Dämpfung spurstabil bleibt.
Alternativ verfügt der Schaltmechanismus über beide Funktionen, 1.
blockierbare Lenkungsdämpfung beim Ausfedern und 2. stufenlose
Erhöhung der Dämpfung beim Einfedern des Achsschenkels 37.
Als Alternative für alle Varianten verfügt das Fahrrad zusätzlich über einen elektrischen Hilfsmotor. Solche Hilfsmotoren sind bekannt. Sie befinden sich üblicherweise in der Aπtriebsnabe des Hinterrades 17. Alternativ befindet sich der Motor, samt dem dazugehörigen Akku, im Sitzrohr des Fahrrades. Dann verbinden Zahnräder den Motor mit der Welle der Tretkurbeln 8. Über diese Zahnräder überträgt der Motor sein Drehmoment an die Tretkurbeln 8. Der Motor kann parallel zum manuellen Antrieb durch den Fahrradfahrer zugeschaltet werden. Mit Hilfe des Motors kann der Fahrradfahrer noch große Steigungen überwinden und beschleunigen, selbst wenn ihm nach einer langen Tour schon die Kraft in seinen Armen und Beinen ausgegangen ist.
Die erfindungsgemäße Variante D entspricht wenigstens einer der anderen erfindungsgemäßen Varianten oder einer der Varianten A4,A5,A6,A8 der Europäischen Patentanmeldung EP 1 982 908 A1. In der
erfindungsgemäßen Variante D ist das wenigstens eine
Lenkungsunterstützungselement ein Rückstellelement, das eine
Rückstellkraft auf den Achsschenkel 37 ausübt, sobald sich dieser nicht in Geradeausfahrtstellung befindet. Optional verfügt die erfindungsgemäße Variante D zusätzlich über wenigstens ein weiteres
Lenkungsunterstützungselement der anderen erfindungsgemäßen Varianten. Die erfindungsgemäße Variante D ist besonders von Vorteil, wenn die
Lenkung des Fahrrades über eine negative Rückstellkraft verfügt.
Eine negativen Rückstellkraft ist eine der Rückstellkraft entgegenwirkende Kraft. Die negative Rückstellkraft der Fahrradlenkung tritt auf, wenn sich das senkrecht auf der Aufstandsfläche stehende Fahrrad, aufgrund der
Fahrradgeometrie (Nachlauf, Winkel der Lenkachse zur Aufstandsfläche usw.), bei einem Lenkeinschlag senkt und dadurch Lageenergie verliert. Durch die Rückstellkraft des Rückstellelements kann die Summe der
Rückstellkräfte, also eine negative Rückstellkraft der Fahrradlenkung und eine Rückstellkraft des Rückstellelements in Summe, wieder positiv werden. Eine in Summe positive Rückstellkraft trägt zur Fahrstabilität bei und verhindert ein seitliches Wegkippen des Vorderrades bei geringer
Fahrtgeschwindigkeit des Fahrrades.
Die Figuren 10 bis 18 und 36,37,38,42,45 zeigen schematische
Darstellungen von Rückstellelementen von erfindungsgemäßen Fahrrädern. Die Figuren 10 bis 18 und 36,37,38,42,45 zeigen Draufsichten, entlang der Lenkachse 37.4, gesehen.
Die erfindungsgemäße Variante D1 entspricht der erfindungsgemäßen Variante D. Die erfindungsgemäße Variante D1 ist ausgestaltet wie die erfindungsgemäße Variante B2, verfügt jedoch zusätzlich über 2
Rückstellelemente in der Form von Schraubenfedern 23.1,23.2
(FIG.10, 11 , 12). Diese befinden sich je eine auf einer Seite vom Kolben 52.1. Beide Federn 23.1,23.2 haben die gleiche Federrate. Bei Geradeausstellung sind die Federn entspannt (FIG.10), wobei die Einbauräume für die Federn 23 im Dämpferzylinder, entlang der Federlängsachse 52, genau so groß sind, wie die Federn 23 im entspannten Zustand einnehmen. Bei einem Lenkeinschlag wird jeweils eine Feder gespannt und übt somit durch die Federkraft eine Rückstellkraft in Geradeausstellung des Achsschenkels aus. Lenkt das Fahrrad nach links, dann dreht sich die Achse 37.2 des
Achsschenkels 37 samt dem Lenker 62, gegen den Uhrzeigersinn, und der Kolben 52.1 wird aus dem Lenkungsdämpfer 52 gezogen und die Feder 23.2 wird gespannt (FIG.11).
Lenkt das Fahrrad nach rechts, dann dreht sich die Achse 37.2 des
Achsschenkels 37 samt dem Lenker 62, im Uhrzeigersinn, und der Kolben 52.1 wird in den Lenkungsdämpfer 52 gedrückt und die Feder 23.1 wird gespannt (FIG.12).
Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Kombination ist, dass der
Dämpferzylinder ein Schwingen des Achsschenkels 37, vor allem ein
Überschwingen des Achsschenkels bei Umkehrpunkt am Ende des
Lenkeinschlags aufgrund der zunehmenden Rückstellkraft des
Rückstellelements, verhindert.
Die erfindungsgemäße Variante D2 entspricht der erfindungsgemäßen Variante D. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Variante D1 sind in der erfindungsgemäße Variante D2 die beiden Federn 23.1,23.2, statt im
Dämpferzylinder 52, zwischen dem Fahrradrahmen 7 und dem Achsschenkel 37, oder dem Lenker 62 eingebaut (FIG.13). Wobei sich hierbei ebenso bei einem Lenkeinschlag jeweils ein Einbauraum, entlang der Federlängsachse, für eine Feder verkleinert.
Lenkt das Fahrrad nach links, dann dreht sich die Achse 37.2 des
Achsschenkels 37 samt dem Lenker 62, gegen den Uhrzeigersinn und die
Feder 23.2 wird gespannt (FIG.14).
Lenkt das Fahrrad nach rechts, dann dreht sich die Achse 37.2 des
Achsschenkels 37 samt dem Lenker 62, im Uhrzeigersinn, und die Feder
23.1 wird gespannt (FIG.15).
Alternativ sind die Federn 23.1,23.2 bei Geradeausstellung vorgespannt anstatt entspannt. Bei Geradeausstellung sind die Federn gegen einen
Anschlag 7.5 (gestrichelt dargestellt) gespannt. Der Anschlag 7.5 ist fest mit dem Fahrradrahmen 7 verbunden.
Eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Variante D2 mit zusätzlich einer Lenkwinkelbegrenzung der erfindungsgemäßen Variante B3 ist in den FIG.13,14,15 gestrichelt dargestellt. Dabei sind zwei Anschläge 41
(gestrichelt dargestellt) für den Lenker 62, innerhalb der Federn 23.1,23.2, am Fahrradrahmen 7 fest angebracht und begrenzen somit den Lenkwinkel und verhindern gleichzeitig ein durchschlagen der Federn 23.1,23.2.
FIG.14, 15 zeigen jeweils den Lenker 62 am jeweils maximal möglichen
Lenkwinkel, also wenn der Lenker 62 an jeweils einem Anschlag 41 anschlägt.
Die erfindungsgemäße Variante D21 entspricht der erfindungsgemäßen
Variante D2. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Variante D2 sind in der erfindungsgemäße Variante D21 statt den beiden Federn zwei Gummipuffer
64.1,64.2 eingebaut (FIG.36). FIG.36, 37,38 zeigen die erfindungsgemäße
Variante D21 in der Draufsicht, entlang der Lenkachse 37.4, gesehen. Bei einem Lenkeinschlag verkleinert sich für einen Gummipuffer jeweils ein
Einbauraum, entlang der Gummipufferlängsachse,.
Lenkt das Fahrrad nach links, dann dreht sich die Achse 37.2 des
Achsschenkels 37 samt dem Lenker 62, gegen den Uhrzeigersinn und der
Gummipuffer 64.2 wird gespannt (FIG.37).
Lenkt das Fahrrad nach rechts, dann dreht sich die Achse 37.2 des
Achsschenkels 37 samt dem Lenker 62, im Uhrzeigersinn, und der
Gummipuffer 64.1 wird gespannt (FIG.38).
Alternativ sind die Gummipuffer 64.1,64.2 bei Geradeausstellung
vorgespannt anstatt entspannt.
Der Vorteil von Gummipuffern gegenüber Stahlfedern ist, dass Gummipuffer zusätzlich eine dämpfende Wirkung auf die Lenkbewegung haben. Eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Variante D21 mit zusätzlich einer Lenkwinkelbegrenzung ist in den FIG.36, 37,38 gestrichelt dargestellt. In dieser alternativen Ausführung sind zwei Anschläge 7.7 (gestrichelt dargestellt) für den Lenker 62 am Fahrradrahmen 7 fest angebracht und begrenzen somit den Lenkwinkel und verhindern gleichzeitig ein durchschlagen der Gummipuffer 64.1 ,64.2. FIG.37, 38 zeigen jeweils den Lenker 62 an jeweils dem Lenkwinkel, bei dem der Lenker 62 an jeweils einem Anschlag 7.7 anschlägt. Die Anschläge bestehen aus Metall oder vorzugsweise aus einem Gummi oder Elastomer mit einer größeren Härte als die Gummipuffer 64.1,64.2.
Alternativ besitzt die erfindungsgemäße Variante D21 mehr als zwei
Gummipuffer. Dadurch bleibt die Funktion des Rückstellelement auch bei Ausfall von einem Gummipuffer noch eingeschränkt erhalten. FIG.42,45 zeigen diese alternative Ausführung in der Draufsicht, entlang der
Lenkachse 37.4, gesehen. In dieser Alternative ist ein Lenkerstern 65 fest mit der Achse 37.2 des Achsschenkels 37 verbunden. Das Zentrum des Lenkersterns 65 befindet sich auf der Lenkachse 37.4. Die Gummipuffer 64.1,64.2 befinden sich in einem Käfig 7.13 welcher fest mit dem
Fahrradrahmen 7 verbunden ist. Lenkt das Fahrrad beispielsweise nach links, dann dreht sich die Achse 37.2 des Achsschenkels 37 samt dem Lenkerstern 65, gegen den Uhrzeigersinn und die fünf Gummipuffer 64.2 werden gespannt (FIG.45).
Eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Variante D21 mit einem Lenkerstern 65 verfügt zusätzlich über eine Lenkwinkelbegrenzung (FIG. 42,45). In dieser alternativen Ausführung sind zehn Anschläge 7.7
(gestrichelt dargestellt) für den Lenkerstern 65 am Käfig 7.13 fest
angebracht und begrenzen somit den Lenkwinkel und verhindern gleichzeitig ein durchschlagen der Gummipuffer 64.1,64.2. FIG.45 zeigt den Lenkerstern 65, wie er bei einer Lenkbewegung gegen den Uhrzeigersinn, an fünf der Anschläge 7.7 anschlägt. Die Anschläge bestehen aus Metall oder
vorzugsweise aus einem Gummi oder Elastomer mit einer größeren Härte als die Gummipuffer 64.1,64.2.
Die erfindungsgemäße Variante D3 entspricht der erfindungsgemäßen Variante D. Im Gegensatz zu den erfindungsgemäßen Varianten D1 und D2 ist in der erfindungsgemäße Variante D3 das Rückstellelement, statt zwei Schraubenfedern, eine Schenkelfeder 25 (FIG.16,20,21).
FIG.16, 17, 18 zeigen eine schematische Darstellung und FIG.20, 21, 22, 23 zeigen eine weniger schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrrades. Die FIG.20 zeigt einen Ausschnitt aus der Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrrades. FIG.21 zeigt den Schnitt A-A der FIG.20. FIG.16,21 zeigen den Achsschenkel 37 in Geradeausfahrtstellung.
FIG.22,23 zeigen den gleichen Schnitt A-A wie FIG.21, jedoch einen anderen Lenkeinschlag des Achsschenkels 37 und somit des Vorderrades
22.
Die Schenkelfeder 25 ist bei Geradeausfahrt unbelastet und bei einem
Lenkeinschlag wird sie gespannt. Beide Enden der Schenkelfeder 25 werden durch einen fest mit dem Fahrradrahmen 7 verbundenen Anschlag
7.6 gehalten. Die Schenkelfeder 25 wird gespannt durch einen, mit dem
Achsschenkel 37, oder dessen Achse 37.2, fest verbundenen Mitnehmer 63.
Bei einem Lenkeinschlag nimmt dieser Mitnehmer 63 jeweils ein Ende der
Schenkelfeder 25 mit. Gleichzeitig wird das andere Ende der Schenkelfeder
25 durch den Anschlag 7.6 gehalten. Somit wird die Spiralfeder 25 durch das Auseinanderdrücken der beiden Enden der Schenkelfeder 25 gespannt .
Durch die Spannung der Spiralfeder 25 übt diese eine Rückstellkraft auf den
Achsschenkel 37 aus.
Lenkt das Fahrrad nach links, dann dreht sich die Achse 37.2 des
Achsschenkels 37 samt dem Mitnehmer 63, gegen den Uhrzeigersinn. Dabei nimmt der Mitnehmer 63 ein Ende der Spiralfeder 25 mit und die
Schenkelfeder 25 wird gespannt (FIG.17,23).
Lenkt das Fahrrad nach rechts, dann dreht sich die Achse 37.2 des
Achsschenkels 37 samt dem Mitnehmer 63, im Uhrzeigersinn. Das
Vorderrad schwenkt dabei um den Winkel d zur Fahrradmittelachse 7.3 des
Fahrrades. Dabei nimmt der Mitnehmer das andere Ende der Spiralfeder mit und Schenkelfeder 25 wird gespannt (FIG.18,22).
Alternativ ist die Schenkelfeder 25 bei Geradeausstellung vorgespannt anstatt entspannt. Dabei wird die Schenkelfeder 25 gegen den Anschlag 7.6 vorgespannt.
Alternativ befindet sich die Schenkelfeder 25, der Anschlag 7.6 und
Mitnehmer 63, vor Schmutz geschützt zwischen Achse 37.2 und dem
Lenkkopf lagerroh r 7.2 (ohne Abbildung).
Die erfindungsgemäße Variante D4 entspricht der erfindungsgemäßen Variante D. In der erfindungsgemäßen Variante D4 ist das Rückstellelement eine Feder die zwischen Fahrradrahmen 7 und Achsschenkel 37 angebracht ist. Bei einem Lenkeinschlag wird die Längsachse 24.1 der Feder 24 verbogen, wodurch die Feder 24 eine Rückstellkraft auf den Achsschenkel 37 ausübt. Die Feder 24 ist ein so genanntes Schwingmetall. Dieses
Schwingmetall ist ein Gummielement 24.2 das an seinen
gegenüberliegenden Enden jeweils mit einer Stahlflanke 24.3 fest
verbunden ist (FIG.19,30, 31). Die FIG.26,27, 39,40,41, 43,44 zeigen jeweils eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Variante. Die FIG.19,30 zeigen jeweils einen Ausschnitt aus der Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrrades. FIG.31 zeigt den Schnitt D-D der FIG.30. Die beiden
Stahlflanken 24.3 dienen zum Anschrauben des Gummielements. Dabei ist eine Stahlflanke 24.3 mit dem Achsschenkel 37 fest verschraubt und die andere Stahlflanke 24.3 ist mit dem Fahrradrahmen 7 fest verschraubt Das Gummielement 24.2 ist zylindrisch, rechteckig, oder es hat die Form eines Diabolos. In FIG.19,26,41, 43,44 ist das Gummielement zylindrisch und in FIG.27, 30, 31 hat es die Form eines Diabolos.
Alternativ zum Gummielement ist das Rückstellelement eine
Schraubenfeder, die ebenso zwischen Fahrradrahmen 7 und Achsschenkel 37 angebracht ist.
Alternativ ist nur ein Ende des Rückstellelements fest am Achsschenkel 37 beziehungsweise am Fahrradrahmen 7 angebracht. Das andere Ende ist schwenkbar am Achsschenkel 37 beziehungsweise am Fahrradrahmen 7 angebracht (ohne Abbildung).
Das Rückstellelement der erfindungsgemäßen Variante D4 übt bei
zunehmendem Lenkeinschlag eine zunehmende Rückstellkraft auf den Achsschenkel 37 aus.
Die erfindungsgemäße Variante D5 entspricht der erfindungsgemäßen Variante D. In der erfindungsgemäßen Variante D5 verfügt das
Rückstellelement über eine Kulisse. Die Achse 37.2 des Achsschenkels 37 ist um ihre Längsachse drehbar und entlang ihrer Längsachse axial verschiebbar im Lenkkopf lagerroh r 7.2 gelagert. Vorzugsweise ist diese Lagerung eine Gleitlagerung, oder eine axial verschiebbare Rollenlagerung. Auf der Achse 37.2 des Achsschenkels 37 befindet sich, zwischen dem Achsschenkel 37 und dem Lenkkopflagerrohr 7.2 des Fahrradrahmens 7, eine Kulisse 26 (FIG.24). Die FIG.24 zeigt einen Ausschnitt aus der
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrrades. Die Kulisse 26 besteht aus zwei kulissenförmigen Ringen. Ein Ring 26.1 ist fest mit dem Achsschenkel 37 verbunden und ein Ring 26.2 ist fest mit dem Lenkkopflagerrohr 7.2 verbunden. Zur Vorspannung der Kulisse 26 befindet sich eine
Schenkelfeder 27 auf der Achse 37.2, zwischen einer Stellschraube 28 und dem Lenkkopflagerrohr 7.2. Die Stellschraube 28 ist auf das obere Ende der Achse 37.2 geschraubt. Mit ihr lässt sich die Vorspannung der
Schraubenfeder 27 einstellen. Bei jedem Lenkeinschlag des Achsschenkels 37 werden die beiden Ringe 26.1,26.2 der Kulisse 26 gegeneinander verdreht. Dadurch wird der Federweg der Schraubenfeder 27 verringert und diese weiter gespannt. Die Federkraft und die Gewichtskraft des Fahrrades und des Fahrradfahrers bewirken eine Rückstellkraft des Achsschenkels 37 in Geradeausfahrt.
Die Kulisse bewirkt, je nach Lenkwinkel eine bestimmte Rückstellkraft.
Diese ist abhängig von der Kulissensteigung.
Der Vorteil der Kulisse ist, das die Kulissensteigung so gewählt werden kann, dass sie für jeweils einen Lenkwinkel die Kulisse die jeweils optimale
Rückstellkraft bewirkt. Für bestimmte Fahrradgeometrien kann dies so aussehen, dass die Rückstellkraft, Richtung Geradeausstellung, bei kleinen
Lenkeinschlägen am größten ist und mit zunehmendem Lenkeinschlag abnimmt.
In der dargestellten Kulisse 26 gleiten die beiden Ringe 26.1,26.2, bei einer
Verdrehung zueinander, aufeinander.
Alternativ befinden sich zwischen den beiden Ringen 26.1,26.2 Kugeln zwischen den Kulissen der Ringe 26.1,26.2 (ohne Abbildung). Diese verringern die Reibung zwischen den beiden Ringen 26.1,26.2. Dabei verfügen die Kulissen vorzugsweise über Rillen, ähnlich wie bei
Rillenkugellagern, die als Lauffläche für die Kugeln dienen. Durch die Rillen wird die Hertz'sche Pressung zwischen Kugeln und deren Lauffläche verkleinert.
Alternativ zu Kugeln befinden sich zwischen den beiden Ringen 26.1,26.2
Rollen zwischen den Kulissen der Ringe 26.1,26.2 (ohne Abbildung). Auch diese verringern die Reibung zwischen den beiden Ringen 26.1,26.2.
Alternativ sind diese Rollen in ihrer Längsachse auf dem Ring 26.2 gelagert und können sich auf dem zweiten Ring 26.1 abrollen (ohne Abbildung).
Die erfindungsgemäße Variante D6 entspricht der erfindungsgemäßen Variante D. In der erfindungsgemäßen Variante D6 ist wenigstens ein
Rückstellelement so angeordnet, dass mit zunehmendem Lenkeinschlag die Rückstellkraft durch das Rückstellelement auf den Achsschenkel nicht nur proportional, also linear, sondern überproportional, also progressiv zunimmt. Dies entspricht einer überhöhten Zunahme der Rückstellkraft, mittels dieses Rückstellelementes, auf den Achsschenkel 37, bei zunehmendem
Lenkeinschlag.
FIG.35 zeigt die Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
erfindungsgemäße Variante D6, bei dem ein solches Rückstellelement eine Schraubenzugfeder 42 ist. Die FIG.28 zeigt einen Ausschnitt aus der
FIG.35. FIG.29 zeigt den Schnitt B-B der FIG.28. Die Schraubenzugfeder 42 ist an einem Ende mit dem Fahrradrahmen 7 und an ihrem anderen Ende mit dem Achsschenkel 37 verbunden. Bei einem Lenkeinschlag macht das mit dem Achsschenkel 37 verbundene Ende der Schraubenzugfeder 42 eine Schwenkbewegung um die Lenkachse 37.4, in etwa entlang des Kreises 42.1. Durch diese Schwenkbewegung, relativ zum anderen Ende der
Schraubenzugfeder 42, nimmt die Rückstellkraft der Schraubenzugfeder 42, bei einem Lenkeinschlag, überproportional zu. Zusätzlich verfügt das
Ausführungsbeispiel über ein Rückstellelement wie es in der
erfindungsgemäßen Variante der FIG.20, 21, 22, 23 ausgeführt ist.
Alternativ zu einer Schraubenzugfeder 42 und einer Schenkelfeder 25 verfügt, in einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Variante D, das Rückstellelement über zwei Schraubenzugfedern 43,44 und über keine Schenkelfeder 25. FIG.34 zeigt die Seitenansicht des
Ausführungsbeispiels. FIG.32 zeigt einen Ausschnitt aus FIG.34. FIG.33 zeigt den Schnitt C-C der FIG.32. Indem die Schraubenzugfeder 43,44 nicht parallel zur Fahrradmittelachse 7.3 angeordnet sind (FIG.33) bewirken sie bei kleinen Lenkeinschlägen des Achsschenkels 37 eine größere
Rückstellkraft als die Schraubenzugfeder 42 im Ausführungsbeispiel der FIG.28,29,35.
Die Federn der erfindungsgemäßen Rückstellelemente der Varianten D haben eine degressive, lineare oder eine progressive Federkennlinie des KrafWWeg-Verhaltens. Federn mit degressiver Kennlinie sind vorteilhaft, wenn aufgrund der Fahrradgeometrie (Nachlauf, Winkel der Lenkachse zur Aufstandsfläche usw.) die Rückstellkraft der Fahrradlenkung, ohne die Rückstellkraft des Rückstellelements, aufgrund eines Anhebens des
Fahrrades, bei zunehmendem Lenkeinschlag zunimmt. In diesem Fall wird die zusätzliche Rückstellkraft der Rückstellfeder vor allem bei geringem Lenkeinschlag benötigt.
Federn mit progressiver Kennlinie sind vorteilhaft, wenn aufgrund der Fahrradgeometrie (Nachlauf, Winkel der Lenkachse zur Aufstandsfläche usw.) die Rückstellkraft der Fahrradlenkung, ohne die Rückstellkraft des Rückstellelements, zum einen negativ ist und bei zunehmendem
Lenkeinschlag zunehmend negativ wird. Ein Rückstellelement mit
progressiver Kennlinie kann hier bewirken, dass die gesamte Rückstellkraft, also die negative Rückstellkraft der Fahrradlenkung und die Rückstellkraft des Rückstellelements in Summe, über den ganzen Lenkwinkelbereich positiv wird.
Die erfindungsgemäße Variante E entspricht der erfindungsgemäßen
Variante B1.
Jedoch befindet sich im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Variante B1 in der erfindungsgemäßen Variante E die Lenkachse 37.4, in Fahrtrichtung gesehen, vor der Achse 39 des Vorderrades 22 (FIG.25,26). Außerdem geht in der erfindungsgemäßen Variante E, in Fahrtrichtung gesehen, die Gabelbiegung, der so genannte Rücksprung f, nach hinten, anstatt wie bei herkömmlichen Fahrrädern nach vorne. Der Rücksprung f ist der Abstand von der Achse 39 des Vorderrades 22 zur Lenkachse 37.4. In der erfindungsgemäßen Variante E beträgt der Rücksprung f von 0 mm bis 200 mm, vorzugsweise von 50 mm bis 150 mm, insbesondere von 70 mm bis 130 mm. Der Vorteil des nach hinten gehenden Rücksprunges f ist, dass der Abstand g größer ist, als bei einem Fahrrad mit gleichem Winkel b jedoch mit nach vorne gehendem Rücksprung. Der Abstand g ist der
Abstand von der Aufstandsfläche B zum Schnittpunkt der Lenkachse 37.4 mit dem Vorderradaußendurchmesser. Ein großer Abstand g ermöglicht ein Durchfahren von relativ tiefen Schlaglöchern ohne Umschlagen des
Vorderrades 22.
Außerdem ist der Winkelbereich der Lenkachse 37.4 zur Aufstandsfläche B des Fahrrades anders als in der erfindungsgemäßen Variante B1. Die
Lenkachse 37.4 der erfindungsgemäßen Variante E steht in einem Winkel b von 30° bis 95°, vorzugsweise von 55° bis 80°, zur Aufstandsfläche B des Fahrrades, von der Aufstandsfläche B ausgehend.
In der erfindungsgemäßen Variante E haben Winkel b von kleiner 80°, gegenüber Winkeln b von größer 80° den Vorteil, dass das Fahrrad
kompakter und leichter gebaut werden kann, da der Fahrradrahmen 7 kürzer ist, da sich das Lenkkopflagerrohr 7.2 näher Richtung Sattel 3 befindet. Außerdem eignen sich bei Winkel b von kleiner 80° als Achsschenkel 37 herkömmliche Federgabeln mit Tauchrohren, wobei allerdings die
Gabelbiegung, also der Rücksprung f, in der erfindungsgemäßen Variante E nach hinten geht, anstatt wie bei herkömmlichen Fahrrädern in
Fahrtrichtung.
Die erfindungsgemäße Variante E1 ist eine erfindungsgemäße
Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Variante E. Hierbei verfügt die erfindungsgemäße Variante E1 über wenigstens ein Rückstellement der erfindungsgemäßen Varianten D.
Die erfindungsgemäße Variante E1 verfügt über einen Winkel b von 90 bis 55°, vorzugsweise von 82° bis 60°, insbesondere von 75° bis 68°, in
Kombination mit einem Rücksprung f von 30 mm bis 170 mm vorzugsweise von 50 mm bis 150 mm, insbesondere von 70 mm bis 130 mm.
Das Rückstellement ist von Vorteil bei Winkeln b von kleiner 90°. FIG.26 zeigt die Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Variante E1 mit einem Rückstellelement der erfindungsgemäßen Variante D4. Bei Winkeln b von kleiner 90°, in Verbindung mit einer Lenkachse 37.4 vor der Achse 39 des Vorderrades 22, senkt sich das Fahrrad bei einem
Lenkeinschlag und verliert dadurch Lageenergie. Durch diese Eigenschaft verfügt die erfindungsgemäße Variante E, bei Winkeln b von kleiner 90°, über keine Rückstellkraft des Vorderrades 22 in Geradeausstellung, wenn das Fahrrad senkrecht auf der Aufstandsfäche B steht. Diese Rückstellkraft übernimmt in der erfindungsgemäßen Variante E1 ein Rückstellelement der erfindungsgemäßen Varianten D.
Winkel b von größer 55° haben in der erfindungsgemäßen Variante E1 den Vorteil, dass die aufzubringende Rückstellkraft in Geradeausstellung geringer ist als bei kleineren Winkeln b.
Von Vorteil ist also ein Bereich des Winkels b von 80° bis 55°. Besonders vorteilhaft ist ein Bereich des Winkels b von 75° bis 68°. Denn bei einem Winkel b kleiner 75° baut der Fahrradrahmen 7 noch kompakter als bei einem Winkel b kleiner 80° und bei einem Winkel b größer 68° ist die aufzubringende Rückstellkraft in Geradeausstellung noch geringer ist als bei einem Winkel b größer als 55°.
Die erfindungsgemäße Variante E1 ist bei einem Winkels b von 75° bis 68° in Kombination mit einem Rücksprung f von 70 mm bis 130 mm besonders vorteilhaft aus folgenden Gründen.
Bei dieser Geometriekombination von Winkel b und Rücksprung f ist der
Verlust an Lageenergie beim Lenkeinschlag, relativ gering (verglichen mit anderen Kombinationen des Winkels b und des Rücksprungs f), bei gleichzeitig großem Abstand g.
Somit reicht ein Rückstellelement mit relativ geringer Rückstellkraft aus.
Gleichzeitig ermöglicht der große Abstand g ein Durchfahren von relativ tiefen Schlaglöchern ohne Umschlagen des Vorderrades 22 und gleichzeitig baut der Fahrradrahmen durch den nicht allzu großen Winkel b relativ kompakt.
FIG.26 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Variante E1 mit einem Rückstellelement der erfindungsgemäßen Variante D4, in Form eines Gummielements 24.2 mit zwei Stahlflanken 24.3.
Die erfindungsgemäße Variante F entspricht der erfindungsgemäßen
Variante B1. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Variante B1 beträgt in der erfindungsgemäßen Variante F der Winkel a von 30° bis 70°,
vorzugsweise von 40° bis 60°, insbesondere von 45° bis 55°. Hierbei ist der Winkel a der Winkel der Lenkachse 37.4 zur Aufstandsfläche B des
Fahrrades, von der Aufstandsfläche B ausgehend. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Variante B1 verläuft in der erfindungsgemäßen Variante F die Lenkachse 37.4 in etwa durch die Achse 39 des Vorderrades 22 (FIG.27). Der Achsschenkel 37 verfügt somit über keinen Rücksprung.
Der Vorteil gegenüber der Variante B1 ist, dass der Abstand g größer ist. Ein großer Abstand g ermöglicht ein Durchfahren von relativ tiefen
Schlaglöchern ohne Umschlagen des Vorderrades 22. Außerdem können die Achsschenkelrohre 37.3 gerade, also ohne eine Biegung für den Rücksprung f, hergestellt werden, was Herstellkosten und Gewicht spart.
Die erfindungsgemäße Variante ist besonders vorteilhaft, wenn sie mit dem erfindungsgemäße Rückstellelement der erfindungsgemäßen Variante D ausgestattet ist, da diese Variante, aufgrund des Winkels a und wegen des fehlenden Rücksprungs f des Achsschenkels 37, über keine Rückstellkraft in Geradeausstellung verfügt, sondern das Vorderrad 22 bei langsamer
Geradeausfahrt dazu neigt zur Seite wegzukippen. Das Rückstellelement macht das Fahrrad spurtreuer, indem es für die nötige Rückstellkraft in Geradeausstellung sorgt.
Im Allgemeinen ist für alle erfindungsgemäßen Varianten ein Vorderrad 22 besonders vorteilhaft, das einen Durchmesser größer 600 mm besitzt. Noch lauf ruhiger sind Ausführungen mit Vorderraddurchmessern größer 700 mm.
Die erfindungsgemäße Variante G entspricht wenigstens einer der anderen erfindungsgemäßen Varianten oder einer der Varianten A4,A5,A6,A8 der Europäischen Patentanmeldung EP 1 982 908 A1. Jedoch verläuft in der erfindungsgemäßen Variante G die Synchronkette 11 in der
Fahrradmittelachse. Dabei ist das Synchronkettenkettenblatt 12 der
Handkurbel 6 fest mit der Achse 6.1 der Handkurbel 6 verbunden und befindet sich zwischen den Lagern der Achse 6.1 (FIG.39). Das untere Synchronkettenkettenblatt 13 ist fest mit der Achse 8.1 der Tretkurbel 8 verbunden und befindet sich zwischen den Lagern der Achse 8.1. Die beiden Synchronkettenkettenblatt 12,13 und die Synchronkette 11 befinden sich vor Schmutz geschützt im Innenraum, welcher durch das
Fahrradrahmenrohr 7.8 und die Gehäuse 7.9,7.10 gebildet werden. In den Gehäusen 7.9,7.10 ist jeweils die Achse 6.1 und die Achse 8.1 über die Lager der Achsen 6.1,8.1 drehbar gelagert. Das Gehäuse 7.10 ist mit dem Fahrradrahmenrohr 7.8 verschraubt. Die Einheit des Gehäuses 7.9 und des Fahrradrahmenrohrs 7.8 entspricht vom Konstruktionsprinzip in etwa der Rahmenrohr/Gehäuseeinheit des Liegerades GreenMachine der Firma Flevobike in Dronten Niederlanden und zwar der oberen
Rahmenrohr/Gehäuseeinheit des GreenMachine, in welcher die Tretkurbel gelagert ist und in welcher die Kette in etwa in der Fahrradmitte verläuft. In der erfindungsgemäßen Variante G wird die Synchronkette 11 gespannt, indem das obere Gehäuse 7.9 verschieblich im Fahrradrahmenrohr 7.8 steckt. Und zwar verschieblich entlang der Fahrradrahmenrohrlängsachse 7.20. Hierbei ist das Gehäuse 7.9 über Schraugen in Langlöchern, welche parallel zur Fahrradrahmenrohrlängsachse 7.20 verlaufen, mit dem
Fahrradrahmenrohr 7.8 verbunden (ohne Abbildung). Zum Verschieben des Gehäuses 7.9 werden die Schrauben in den Langlöchern gelöst und nach dem Verschieben wieder angezogen, um das Gehäuse 7.9 fest mit dem Rahmenrohr 7.8 zu verbinden. Alternativ zu Schrauben in Langlöchern wird das Gehäuse 7.9 in dem Rahmenrohr 7.8 geklemmt. Hierbei ist das
Rahmenrohr 7.8 an der Klemmstelle geschlitzt und besitzt wenigstens eine Klemmschraube (ohne Abbildung). Die Klemmung funktioniert nach dem gleichen Prinzip der üblichen Klemmung einer Sattelstütze im Sattelrohr eines herkömmlichen Fahrrades.
Alternativ zu einem verschiebbaren Gehäuse 7.9 ist das Gehäuse 7.9 der erfindungsgemäßen Variante fest mit dem Fahrradrahmenrohr 7.8
verschraubt und die Synchronkette 11 wird über eine
Excenterlageraufnahme einer der Achsen 6.1,8.1 oder über einen
Kettenspanner im Innern des Fahrradrahmenrohrs 7.8 gespannt (ohne Abbildung).
Das erfindungsgemäße Fahrradrahmenrohr 7.8 ist über wenigstens ein Fahrradrahmenrohr 7.11 mit dem Lenkkopflagerrohr und über wenigstens ein Fahrradrahmenrohr 7.12 mit der Hinterradaufnahme fest verbunden. Diese bilden somit den Fahrradrahmen 7.
Alternativ verlaufen die Verbindungsflächen, die so genannten Teilungen 7.21,7.22, zwischen dem Fahrradrahmenrohr 7.8 und den Gehäusen
7.9,7.10 durch die Lagersitze der Lager der Achsen 6.1,8.1 (FIG.44). Die Funktion der Teilungen wird in der Beschreibung der Ausführung der FIG.41 nähers beschrieben.
Alternativ zu den Gehäusen 7.9,7.10 umschließt das Fahrradrahmenrohr 7.8 auch die Synchronkettenblätter 12,13 (FIG.43). Bei dieser Ausführung besitzt das Fahrradrahmenrohr 7.8 für jedes Synchronkettenblatt 12,13 jeweils auf der linken Seite eine Öffnung zum Einführen und zur Montage des jeweiligen Synchronkettenblattes 12,13, der Achsen 6.1,8.1 und der Synchronkette 11. Diese Öffnungen werden nach der Montage mit jeweils einen Gehäusedeckel 7.23,7.24 verschlossen. Dazu werden die
Gehäusedeckel 7.23,7.24 mit dem Fahrradrahmenrohr 7.8 verschraubt. Bei dieser Alternativen Ausführung der erfindungsgemäßen Variante G sind die Achsen 6.1,8.1 jeweils rechts vom jeweiligen Synchronkettenblatt 12,13 im Fahrradrahmenrohr 7.8 und jeweils links vom jeweiligen Synchronkettenblatt 12,13 im Gehäusedeckel 7.23,7.24 drehbar gelagert.
Alternativ ist das Fahrradrahmenrohr über wenigstens eine
Hinterradfederung mit dem Hinterradaufnahme verbunden (ohne Abbildung). Alternativ zu dem Fahrradrahmenrohr 7.8 mit seinem großen Querschnitt verläuft die Synchronkette 11 in zwei Fahrradrahmenrohren 7.19 mit kleineren Querschnitten (FIG.41). Diese Fahrradrahmenrohre 7.19 sind an ihren Enden jeweils mit einem teilbaren Gehäuse 7.9,7.10 fest verbunden. In diesen teilbaren Gehäusen 7.9,7.10 befinden sich das jeweilige
Synchronkettenblatt 12,13 und in ihnen sind die jeweiligen Achsen 6.1,8.1 drehbar gelagert, wobei die Teilungen 7.21 ,7.22 der teilbaren Gehäusen 7.9,7.10 jeweils durch die Lagersitze der Lager der Achsen 6.1,8.1
verlaufen, damit die Synchronkettenblätter 12,13, die Achsen 6.1,8.1 und die Synchronkette 11 montiert werden können.
Die erfindungsgemäße Variante H entspricht wenigstens einer der anderen erfindungsgemäßen Varianten oder einer der Varianten A4,A5,A6,A8 der Europäischen Patentanmeldung EP 1 982 908 A1. Jedoch verläuft
Zur Abstützung der Handkurbellagerung am Fahrradrahmen 7 ein
Fahrradrahmenrohr 7.13 in Fahrradmittelachse in Richtung
Fahrradrahmenvorderteil und verbindet den Fahrradrahmen 7 mit der
Handkurbellagerung (FIG.40). Des Weiteren verbinden die Rohre
7.17,7.14,7.18 die Handkurbellagerung mit dem Fahrradrahmen. Ein
Fahrradrahmenrohr 7.17 verläuft von der Handkurbellagerung in der
Fahrradmittelachse nach neben der Fahrradmittelachse. Dieses
Fahrradrahmenrohr 7.17 ist mit einem Fahrradrahmenrohrteilstück 7.14 fest verbunden. Dieses Fahrradrahmenrohr 7.18 ist mit einem
Fahrradrahmenrohrteilstück 7.14 fest verbunden und verläuft in
Fahrradmittelachse, wo es mit dem Fahrradrahmen 7 fest verbunden ist. Dieses Fahrradrahmenrohrteilstück 7.14 verläuft entlang der Längsachse der Synchronkette 11 und umschließt diese auf diesem
Fahrradrahmenrohrteilstück 7.14. Die Synchronkette 11 taucht in das
Fahrradrahmenrohrteilstück 7.14 über die Öffnung 7.16 ein und verlässt das Fahrradrahmenrohrteilstück 7.14 über die Öffnung 7.15.
Der Vorteil dieser Anordnung des Fahrradrahmenrohr ist, dass das
Fahrradrahmenrohrteilstück 7.14 zur Abstützung der Handkurbellagerung und gleichzeitig zum Synchronketteschutz dient.
Alternativ wird in den erfindungsgemäßen Varianten statt einer
Synchronkette 11 und den Synchronkettenblätter 12,13 ein Kardanantrieb verwendet. Die Patentansprüche kennzeichnen den Schutzumfang. Die Beschreibung sind Ausführungsbeispiele des erfinderischen Gedankens.
Nummerierung entsprechend den Zeichnungen:
3 Sattel
4 Antriebskette
6 Handkurbel
6.1 Achse
6.5 Handkurbelgriff
7 Fahrradrahmen
7.1 Rahmenstück
7.2 Lenkkopflagerrohr
7.3 Fahrradmittelachse
7.5 Anschlag
7.6 Anschlag
7.7 Anschlag
7.8 Fahrradrahmenrohr
7.9 Gehäuse
7.10 Gehäuse
7.11 Fahrradrahmenrohr
7.12 Fahrradrahmenrohr
7.13 Käfig
7.14 Fahrradrahmenrohrteilstück
7.15 Öffnung
7.16 Öffnung
7.17 Fahrradrahmenrohr
7.18 Fahrradrahmenrohr
7.19 Fahrradrahmenrohr
7.20 Fahrradrahmenrohrlängsachse
7.21 Teilung
7.22 Teilung
7.23 Gehäusedeckel
7.24 Gehäusedeckel
8 Tretkurbel
8.1 Achse
8.8 Pedal
9 Antriebskettenrad
10 Antriebsritzel
11 Synchronriemen bzw. Synchronkette
12 Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt
13 Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 17 Hinterrad 22 Vorderrad
23.1 Schraubenfeder
23.2 Schraubenfeder
24.1 Längsachse
24.2 Gummielement
24.3 Stahlflanke
25 Schenkelfeder
26 Kulisse
27 Schraubenfeder
28 Stellschraube
30 Welle
31 Anschlag
32 Bowdenzug
33 Feder
34 Linearlagerung
35 Reibfläche
36 Bremse
37 Achsschenkel
37.2 Achse
37.3 Achsschenkelrohre
37.4 Lenkachse
39 Achse
40 Achse
41 Anschlag
42 Schraubenzugfeder
43 Schraubenzugfeder
44 Schraubenzugfeder
62 Lenker
63 Mitnehmer
64.1 Gummipuffer
64.2 Gummipuffer 65 Lenkerstern

Claims

Patentansprüche
1. Fahrrad mit zwei Rädern mit mindestens einer Handkurbel (6) und
mindestens einer Tretkurbel (8), insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lenkung wenigstens einen Achsschenkel (37) und wenigstens ein Lenkungsunterstützungselement besitzt.
2. Fahrrad nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Achsschenkel (37) beweglich, insbesondere um wenigstens eine Lenkachse (37.4) drehbar oder schwenkbar, zum Fahrradrahmen (7) gelagert ist.
3. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Lenkachse (37.4) hinter einer Achse (39) des Vorderrades (22) befindet und einen Rücksprung f von 0 mm bis 400 mm, vorzugsweise von 40 mm bis 250 mm, insbesondere von 70 mm bis 150 mm besitzt.
4. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkung keinen Lenker besitzt.
5. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Lenkungsunterstützungselement eine
Lenkwinkelbegrenzung und oder eine Lenkungsdämpfung und oder eine Lenkungsfixierung und oder ein Rückstellelement ist.
6. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Lenkachse (37.4) vor einer Achse (39) des Vorderrades (22) befindet.
7. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Lenkachse (37.4) in etwa auf, oder hinter einer Achse (39) des Vorderrades (22) befindet.
8. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lenkachse (37.4) von der Aufstandsfläche B des Fahrrades ausgehend, in einen Winkel b von 30° bis 95°,
vorzugsweise von 55° bis 80°, insbesondere von 68° bis 75°, zur
Aufstandsfläche B des Fahrrades geneigt ist.
9. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Lenkachse (37.4) vor einer Achse (39) des Vorderrades (22) befindet und das Fahrrad einen Rücksprung f von 0 mm bis 200 mm, vorzugsweise von 50 mm bis 150 mm, insbesondere von 70 mm bis 130 mm besitzt.
10. Verfahren zum Fahren eines Fahrrades mit zwei Rädern, mit wenigstens einem Armantrieb und wenigstens einem Beinantrieb bei dem der Fahrradfahrer das Fahrrad mit Armkurbelbewegungen und oder
Beinkurbelbewegungen antreibt, insbesondere zum Fahren des
Fahrrades nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrradfahrer (49) das Fahrrad lenkt, indem er den
Fahrradrahmen (7), gegen die Aufstandsfläche B neigt und wenigstens ein Lenkungsunterstützungselement eine Lenkbewegung dämpft und oder fixiert und oder begrenzt und oder auf die Lenkbewegung eine Rückstellkraft ausübt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das
Fahrrad kein Lenkbetätigungselement besitzt, mit denen der
Fahrradfahrer (49) die Lenkkraft aufbringt. Als Lenkbetätigungselement ausgenommen ist der Fahrradrahmen 7 der durch Neigen gegen die Aufstandsfläche B die Lenkkraft erzeugt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11 , dadurch
gekennzeichnet, dass sich bei der Lenkbewegung wenigstens ein
Achsschenkel (37) um wenigstens eine Lenkachse (37.4) schwenkt.
13. Verwendung eines zweirädrigen Fahrrades nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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