WO2023139219A1 - Vorrichtung zum bereitstellen eines rückstellmoments für einen zweiradlenkungsmechanismus - Google Patents

Vorrichtung zum bereitstellen eines rückstellmoments für einen zweiradlenkungsmechanismus Download PDF

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WO2023139219A1
WO2023139219A1 PCT/EP2023/051381 EP2023051381W WO2023139219A1 WO 2023139219 A1 WO2023139219 A1 WO 2023139219A1 EP 2023051381 W EP2023051381 W EP 2023051381W WO 2023139219 A1 WO2023139219 A1 WO 2023139219A1
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WO
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force
energy storage
storage device
force transmission
steering angle
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Application number
PCT/EP2023/051381
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Klieber
Original Assignee
Jochen Klieber
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jochen Klieber filed Critical Jochen Klieber
Publication of WO2023139219A1 publication Critical patent/WO2023139219A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K21/00—Steering devices
    • B62K21/10—Mechanisms for restoring steering device to straight-ahead position

Definitions

  • the present invention relates to a device for providing a return torque for a two wheel steering mechanism.
  • the present invention also relates to a bicycle frame, a bicycle steering system and a bicycle.
  • the running behavior of a two-wheeler can be unstable in different driving situations. If the running stability is low, the front wheel of the two-wheeler can tend to tip over to the side. A tilting front wheel and the handlebars swinging sideways as a result can lead to dangerous riding situations.
  • the front wheel of the two-wheeler Even if the front wheel of the two-wheeler loses contact with the ground, the front wheel can tip to the side and the handlebars can deflect sideways. For example, parking or lifting the two-wheeler or transporting the two-wheeler can be impaired in this way or lead to damage in the area around the two-wheeler.
  • the present invention relates, in one aspect, to an apparatus for providing a return torque to a two wheel steering mechanism.
  • the device can be set up to provide the restoring torque as a function of a steering angle.
  • the two-wheel steering mechanism can be a bicycle steering mechanism or a motorcycle steering mechanism.
  • the restoring moment can be a restoring moment for restoring a steerer tube or a bicycle handlebar arranged on it, which can be a bicycle handlebar or a motorcycle handlebar.
  • the restoring torque can therefore be a steerer restoring torque or handlebar restoring torque or that Cause steerer restoring torque or handlebar restoring torque.
  • the steering angle may be based on a turning angle of a handlebar of the two-wheel steering mechanism.
  • the device can be a two-wheeler component, a bicycle component or a motorcycle component.
  • the two-wheeler component can be retrofitted to a two-wheeler.
  • the bicycle component can be retrofittable to a bicycle.
  • the motorcycle component can be retrofitted to a motorcycle.
  • the device can be mounted on a bicycle frame of the bicycle and can be coupled to a steerer tube of the bicycle.
  • the return torque can cause the two-wheel steering mechanism to return to a neutral position of the device.
  • the neutral position can be a state of the device which can cause the two-wheeler to travel straight ahead.
  • the neutral position can also be a state of the device in which the device can be in a moment equilibrium or in a force equilibrium without the influence of an external steering force.
  • the device may include storage means for mounting the device on a bicycle frame.
  • the storage device can be attachable to the bicycle frame.
  • the storage device can be set up for fixed storage of the device on the two-wheeler frame.
  • the storage device can have at least one storage area and/or one storage element with which the device can be attached to the bicycle frame.
  • the device can have a coupling device for non-rotatably coupling the device to a steerer tube.
  • the coupling device can be set up for the force-fitting and/or form-fitting coupling of the device to the steerer tube.
  • the coupling device can be set up for non-rotatable coupling to the steerer tube.
  • the coupling device can be set up for directly coupling the device to the steerer tube.
  • the coupling device can have a round clamp or a clip, which can be attached to the steerer tube in a rotationally fixed manner.
  • the coupling device can be used indirectly Coupling the device to be set up with the steerer tube.
  • the coupling device can have a fastening device which can be fastened in a rotationally fixed manner to a component that can be connected in a rotationally fixed manner to the steerer tube.
  • the component can be, for example, a front fork, a front suspension or a front fender.
  • the steering angle can therefore correspond to a rotation angle of the steerer tube.
  • the bicycle handlebar can be connected to the steerer tube in a torque-proof manner via a handlebar stem.
  • the steering angle can therefore also correspond to a steering angle of the bicycle handlebar.
  • the device can thus be retrofitted to a front wheel in a particularly compact manner.
  • the coupling device can have an axis of rotation, which can correspond to an axis of rotation of the steerer tube.
  • the axis of rotation can be a common axis of rotation of the steerer tube and the coupling device.
  • the steerer tube can be mounted on a headset in a head tube of the two-wheeler frame so that it can rotate about the axis of rotation.
  • the device can have an energy storage device for storing a restoring force.
  • the restoring force can be a restoring force for restoring the steerer tube or the bicycle handlebar arranged on it.
  • the restoring force can therefore be a steerer tube restoring force or a handlebar restoring force or cause the steerer tube restoring force or the handlebar restoring force.
  • the energy storage device can be set up to provide or release a restoring force that builds up when the coupling device rotates.
  • the rotation of the coupling device can be based on a rotation of the steerer tube or a turning of the two-wheel handlebar.
  • the device can have a force transmission device for transmitting a force to the energy storage device.
  • the force can result from a steering force.
  • the force can be proportional to the steering force.
  • the force can be a tensile force resulting from the steering force.
  • the force can be a holding force resulting from the steering force.
  • the force can be a clamping force resulting from the steering force.
  • the power transmission device can also be set up to cause the steering force to be able to be transmitted to the energy storage device via the bearing device.
  • the force transmission device can also be set up to transmit the restoring force to the coupling device.
  • the energy storage device can be set up to introduce the stored restoring force into the force transmission device.
  • the force transmission device can connect the bearing device to the energy storage device for transmitting the force to the energy storage device.
  • the force transmission device can be set up in such a way that the force can be transmitted from the bearing device to the energy storage device.
  • the force transmission device can have a corresponding operative connection for transmitting the force to the energy storage device.
  • the force transmission device can have a force transmission point that is eccentric to the axis of rotation.
  • the force transmission point can form a force application point of a force lever for transmitting the force to the energy storage device or for providing the restoring moment.
  • the force lever can be designed or act as a one-sided force lever between the axis of rotation and the force transmission point.
  • the force transmission device can form a line of action of force through the eccentric force transmission point and a point of application of the force transmission device on the energy storage device for transmitting the force to the energy storage device.
  • the line of action of force can be set up to transmit the tensile force, the holding force or the clamping force, which can be based on the steering force.
  • the line of action of force can also be set up to transmit the restoring force from the energy storage device to the coupling device.
  • the line of action of the force and a straight line which runs through the axis of rotation and the point of application can enclose an angle.
  • the line of action of the force can intersect the straight line with the included angle.
  • the angle is an angle which is not 180°.
  • the angle is in particular an acute angle.
  • the line of action of force can be a line of force that acts when the steering angle is set from the neutral position.
  • an immediate response behavior of the energy storage device can be created in an advantageous manner when a restoring torque is built up when the steering angle is set from the neutral position in a predetermined steering angle range.
  • an active connection for transferring the force to the energy storage device can be kept ready directly.
  • An initial dead zone in the power transmission when the steering angle is set from the neutral position into the predetermined steering angle range can therefore be reduced or eliminated with the device.
  • improved handling of a two-wheeler in particular a motorcycle
  • the running behavior of the two-wheeler can be more stable with the invention.
  • improved handling of a bicycle can also be achieved with the invention.
  • deflection of a raised front wheel can be prevented.
  • Another particularly advantageous effect of the invention is that the improved handling and the increased running stability of the two-wheeler with the device according to the invention provide greater scope for the design of the steering geometry parameters of a two-wheeler.
  • the steering geometry parameters of a two-wheeler can thus be changed by the invention in a larger range of parameters without endangering the running stability of the two-wheeler.
  • the force transmission device can have two force transmission elements for transmitting the force to the energy storage device.
  • the force transmission elements can each have a force transmission point that is eccentric to the axis of rotation.
  • a line of action of force can be formed through an eccentric force transmission point for transmitting the force to the energy storage device when steering to the left.
  • the line of action of the force can also be formed through the point of application.
  • the force transmission device can have a further point of application for transmitting the force to the energy storage device on the energy storage device.
  • the further point of application can be formed on the energy storage device at a distance from the point of application.
  • a further line of action of force can be formed by the further eccentric force transmission point for transmitting the force to the energy storage device when steering to the right.
  • the further line of action can also be formed by the point of application or the further point of application.
  • the further line of action of force In the neutral position of the device, the further line of action of force can enclose a further angle through the further eccentric force transmission point and a further straight line which runs through the axis of rotation and the further point of application.
  • the further angle can be designed like the angle described.
  • the lines of action of force can enclose an angle in the point of application which corresponds to twice the angle between the line of action of force and the straight line through the axis of rotation and the point of application.
  • the force transmission elements can be arranged axisymmetrically to a straight line through the point of application and the axis of rotation.
  • the power transmission points can be arranged equidistant from the axis of rotation. The device can thus symmetrically provide a corresponding restoring torque for steering to the right and left.
  • the device can be set up to transmit energy to the energy storage device in the neutral position, with which a stabilizing force for stabilizing the steerer tube can be transmitted via the force transmission device to the coupling device in the neutral position.
  • the energy transferred to the energy storage device can be transferred from the bearing device and/or from the force transmission device to the energy storage device.
  • the stabilizing force can be a force acting in the device, for example a tensile force, in which case the force transmission device can be subject to a force in the neutral position, for example to a tensile force.
  • the stabilizing force can counteract a deflection of the steering mechanism.
  • the device can thus increase the running stability and the handling of a two-wheeler even in the neutral position.
  • the device can have a compensation mechanism which is set up to compensate for a force, for example a tensile force, which acts on the energy storage device when the steering angle is set in a predetermined steering angle range from the neutral position.
  • the compensation mechanism can convert the force into another form of stress on the energy storage device, for example a bending stress or a torsional stress.
  • the restoring moment can therefore develop during the steering angle that is set from the neutral position in the predetermined steering angle range, depending on the further form of the stress.
  • the compensation mechanism can be set up in such a way that a build-up of the restoring torque, in particular a progressive build-up of the restoring torque, can set in smoothly when steering out of the neutral position.
  • the force transmission device can be set up to, in the event of one being out of the Neutral position in a predetermined steering angle range adjusting steering angle to provide a progressive build-up of the restoring torque.
  • the progressive build-up can change to a proportional or degressive build-up of the restoring moment.
  • the progressive design can improve the immediate response behavior of the energy storage device when the restoring torque builds up from the neutral position in a predetermined steering angle range.
  • the force transmission device can be set up to provide a degressive build-up of the restoring moment when the steering angle is set in a predetermined steering angle range.
  • the steering angle set from the neutral position in the predetermined steering angle range for providing the progressive build-up of the restoring torque can be smaller than the steering angle set in the predetermined steering angle range for providing the degressive build-up of the restoring torque.
  • the predetermined steering angle ranges can border one another or have an angular distance from one another.
  • the force transmission device can be set up to provide a proportional build-up of the restoring torque when the steering angle is set in a predetermined steering angle range.
  • the power transmission device can be set up in such a way that the declining build-up of the restoring torque can be set from the proportional build-up of the restoring torque, which can combine the progressive build-up of the restoring torque and the degressive build-up of the restoring torque.
  • the progressive build-up of the restoring torque or the degressive build-up of the restoring torque can be brought about by a variable power transmission in the power transmission device, it being possible for the variable power transmission to be formed in the corresponding predetermined steering angle range.
  • the energy storage device can elastically couple the bearing device and the coupling device.
  • the energy storage device can have at least one elastic energy storage element.
  • the energy storage element can be a spring, for example.
  • the force-transmitting elements of the force-transmitting device can therefore not be designed to be elastic, in particular rigid.
  • the force transmission elements can also be at least partially elastic.
  • the power transmission device can have a further or additional energy storage element.
  • An elastically deformable energy storage device can advantageously provide elastic restoring to provide the restoring force and a change in length that occurs when the device is steered.
  • the bearing device can have two bearing elements for bearing the device on the two-wheeler frame.
  • the energy storage element can be or can be mounted on the two-wheeler frame via one of the two mounting elements.
  • the further energy storage element can be mounted or mounted on the two-wheeler frame via the other of the two mounting elements.
  • the bearing elements can be attachable or attached spaced apart from one another on the two-wheeler frame, for example a frame tube.
  • the bearing elements can be exposed or can be attached or attached to the frame tube from the outside, for example can be mounted or mounted in recesses of the frame tube.
  • the energy storage device can have at least one spring for storing clamping energy. At least one of the two energy storage elements can have the spring.
  • the energy storage device can have a pair of springs, for example.
  • the spring can be designed as a tension spring.
  • the spring can be designed as a compression spring, the spring.
  • the at least one spring can be or have a spiral spring. Alternatively or additionally, the at least one spring can be or have an elastomer spring. The tensioning energy stored in the spring can provide or bring about the restoring force.
  • the device can be set up to apply a preload to the spring in the neutral position, with which a stabilizing force for stabilizing the steerer tube can be transmitted via the force transmission device to the coupling device in the neutral position.
  • the bearing device and/or the force transmission device can be set up to apply the pretension to the spring. Preloading the spring can further improve the progressive build-up of the self-aligning torque.
  • the spring can be set up in such a way that it is subjected to bending stress when the steering angle is set from the neutral position in a predetermined steering angle range.
  • the spring can therefore be part of the compensation mechanism for compensating for the tensile stress.
  • a bending stress on the spring in the steering angle that is set from the neutral position in a predetermined steering angle range can transform into a tensile stress on the spring in a steering angle range adjacent to the predetermined steering angle range or can be superimposed with a tensile stress.
  • the bending stress can be brought about by the tension elements, which can act on the spring in the steering angle set from the neutral position in a predetermined steering angle range in such a way that the tension elements together introduce a tensile force on the spring and can thus bring about the bending stress.
  • the force transmission device can have a traction mechanism which connects the bearing device and the energy storage device for the purpose of transmitting a traction force to the energy storage device.
  • the traction can on the steering power based.
  • the tension mechanism can be attached to the bearing device and to the energy storage device in a tension-proof manner.
  • the pulling mechanism can have two pulling elements for transmitting the pulling force to the energy storage device.
  • the power transmission elements can have the tension elements or be designed as such.
  • a line of action of force can be formed by a pulling element for transferring the pulling force to the energy storage device when steering to the left.
  • a further line of action of force can be formed by the further pulling element for transferring the pulling force to the energy storage device when steering to the right.
  • the tensile force can be introduced into the energy storage device along the respective line of action of force.
  • a tensile force resulting from the steering force due to the eccentric force transmission points can thus be introduced into the energy storage device when steering to the left and right and bring about a corresponding restoring force.
  • the tension mechanism can be set up in such a way that when the steering angle is set from the neutral position in a predetermined steering angle range, both tension elements are subjected to tensile stress.
  • a tensile stress can result from the energy transferred to the energy storage device in the neutral position.
  • the tensile stress can result from the pretension with which the spring can be loaded.
  • the pulling elements can be arranged at a distance from one another on the energy storage device. Such a spaced arrangement can be part of the compensation mechanism. Furthermore, the bending stress of the spring can be based on the spacing arrangement.
  • the pulling mechanism can connect the bearing device and the energy storage device via a 4-point connection, in particular a trapezoidal connection. According to one embodiment, the storage device and the Be energy storage elements connected via a 4-point connection, in particular a trapezoidal connection. The shorter base side of the trapezoidal connection can be arranged on the energy storage device or on the energy storage elements and the longer base side of the trapezoidal connection can be arranged on the bearing device.
  • the legs of the trapezoidal connection can be formed by tension elements for transmitting the tension to the energy storage device or to the energy storage elements.
  • the traction elements can be set up to introduce the traction force based on the steering force into the energy storage device or into the energy storage elements.
  • the tension elements can have at least one tension strap, which can connect the bearing device to the energy storage device or to the energy storage elements in a tension-proof manner via or at the force transmission point.
  • the tension elements can have at least one tension rod, which can connect the bearing device to the energy storage device via the force transmission point or at the force transmission point in a tension-proof manner.
  • both tension elements can also be formed by tension straps or tension rods.
  • the tension elements can be designed at least in regions as tension-rigid tension elements.
  • the tension elements can be designed at least in regions as elastic tension elements, for example as tension springs.
  • a pulling element can be movably mounted or guided at the force transmission point or at the mounting device. Thus, tensile forces resulting from the steering force in the device can be introduced efficiently into the energy storage device.
  • At least one of the pulling elements can be formed by a band which is connected to the bearing device.
  • the strap can be the pull strap described or vice versa.
  • Both tension elements can be formed by a band, whereby the Band can be formed from contiguous band sections.
  • the band can connect the bearing device and the energy storage device in such a way that the band can be subjected to tensile stress when steering to the right and when steering to the left.
  • the band can be designed at least in regions as a tension-rigid and/or elastic band.
  • the band can be designed as a flexible band.
  • the band can be deformable radially to the axis of rotation and can be fastened to the bearing device at a fastening point spaced apart from the force transmission point.
  • the force transmission point can thus also be a force transmission point at which the force transmission element, the tension element or the band can be arranged.
  • the band can be spread at the power transmission point or stretched radially to the axis of rotation. The band can therefore form a tension element that can be variably aligned for power transmission and at the same time has a high tensile strength.
  • the band can have a band made of a plastic, in particular a band made of aramid fibers.
  • the weight of the device which can be designed as a two-wheeler component, can thus be efficiently reduced while maintaining the tensile strength.
  • the force transmission device can have a force transmission element on which the force transmission point is formed.
  • the power transmission element can be arranged on the bearing device or formed by it.
  • the power transmission element can form the power lever.
  • the force-translating element can have a contour formed radially to the axis of rotation or can follow such a contour, with the force transmission point being able to move along the contour as the steering angle is set, or being able to adjust itself variably.
  • the force-translating element can be set up to be in a predetermined Steering angle range adjusting steering angle a power transmission for transmitting the power to the energy storage device variably set.
  • the force transmission element can be set up to provide a force transmission for a degressive build-up of the restoring moment when the steering angle is set in a predetermined steering angle range.
  • the predetermined steering angle range can thus in particular be the steering angle range in which the progressive build-up of the restoring torque can be provided from the neutral position.
  • the force transmission element can be set up to provide a force transmission for a progressive build-up of the restoring torque when the steering angle is set in a predetermined steering angle range.
  • the predetermined steering angle range can in particular also be the steering angle range in which the degressive build-up of the restoring torque is provided.
  • the power transmission element can be configured with the contour in order to provide the power transmission accordingly.
  • the force-translating element can be at least one cam or have such a cam.
  • the device can have two power transmission elements, on each of which one of the power transmission points described can be arranged.
  • the device can therefore also have a double cam.
  • the contour described can be formed on the cam.
  • the bearing device can be designed in one piece with the force transmission element.
  • the bearing device can therefore have or form the cam or the double cam.
  • the installation space of the device can thus be reduced in such a way that the storage device can be installed on a bicycle frame in a space-saving manner.
  • the coupling device can have a pretensioning mechanism for transferring energy in the neutral position to the energy storage device.
  • the pretensioning mechanism can be set up to introduce a force, for example a tensile force, into the energy storage device.
  • the energy storage device can therefore be set up to transmit energy or a force, for example the stabilizing force, to the force transmission device in the neutral position.
  • the pretensioning mechanism can be set up in order to transfer an adjustable tensioning energy to the spring in the neutral position.
  • the biasing mechanism can be set up to introduce a force, for example a tensile force, into the spring.
  • the spring can therefore be set up to transmit energy or a force, for example the stabilizing force, to the force transmission device in the neutral position.
  • the present invention relates to a bicycle frame on which the device according to the preceding aspect is mounted so that it can be connected to a steerer tube.
  • the two-wheeler frame can be a bicycle frame or a motorcycle frame.
  • the device can be mounted on at least one frame tube of the two-wheeler frame, for example on an upper frame tube and/or a lower frame tube of the two-wheeler frame.
  • the device can be integrated into at least one frame component of the two-wheeler frame.
  • the energy storage device or the energy storage elements can be integrated into the bicycle frame.
  • the energy storage device or the energy storage elements can be arranged outside of the bicycle frame.
  • the device can be arranged at least partially integrated in at least one frame tube of the two-wheeler frame, for example in an upper frame tube and/or in a lower frame tube of the two-wheeler frame.
  • the energy storage device or the energy storage elements can be installed in the at least one frame tube of the Two-wheeler frame, for example in the frame top tube and / or in the frame down tube of the two-wheeler frame, be arranged at least partially integrated.
  • the energy storage device or the energy storage elements can be arranged outside the at least one frame tube of the two-wheeler frame, for example outside the upper frame tube and/or outside the lower frame tube of the two-wheeler frame.
  • the device can be mounted on the upper frame tube and/or on the lower frame tube.
  • the device can be arranged at least partially integrated in a control tube of the two-wheeler frame.
  • the device can be spaced apart from the control tube or arranged without contact with it.
  • the present invention relates to a two-wheel steering system.
  • the two-wheel steering comprises the device according to the corresponding preceding aspect.
  • the two-wheel steering system can have a steerer tube to which the device is coupled.
  • the two-wheel steering can be a bicycle steering or a motorcycle steering.
  • the device can be coupled to the steerer tube via a two-wheel fork.
  • the device can be coupled to the steerer tube, for example, via a fork arm of the two-wheeler fork.
  • the present invention relates to a two-wheeler.
  • the two-wheeler has a two-wheeler frame according to the corresponding preceding aspect and/or a two-wheel steering system according to the corresponding preceding aspect.
  • the two-wheeler can be a bicycle, a scooter, a motor scooter or a motorcycle.
  • FIG. 1 shows a device for providing a restoring torque in a schematic representation according to an embodiment for explaining the invention.
  • FIG. 2 shows a device for providing a restoring moment in a perspective view according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows the device from FIG. 2 in a plan view.
  • FIG. 4 shows the device from FIG. 2 in a sectional view.
  • Figure 1 shows schematically a device 100 for providing a restoring moment for a two-wheel steering mechanism, not shown.
  • the device 100 is shown in the schematic representation in a plan view.
  • the device 100 is shown in a neutral position N of the device 100 .
  • the neutral position N shown can induce straight-ahead steering through the two-wheel steering mechanism.
  • the two-wheel steering mechanism can be in a state that does not form a steering angle.
  • the device 100 does not provide any restoring torque.
  • the device 100 can be in a force equilibrium or moment equilibrium without an external steering force acting on the device 100 .
  • the device 100 has a bearing device 10 which is mounted on a bicycle frame 2 .
  • the storage device 10 can be attached to the bicycle frame 2 or be rigidly connected to it.
  • the device 100 also has a coupling device 60 which is coupled in a torque-proof manner to a steerer tube 4 of the two-wheel steering mechanism.
  • the coupling device 60 has an axis of rotation A, which corresponds to an axis of rotation of the Steerer 4 can correspond.
  • the device 100 can thus be arranged or constrained between a bearing of the bearing device 10 on the two-wheeler frame 2 and a coupling to the axis of rotation A of the coupling device 60 .
  • Device 100 has an energy storage device 30 for storing a restoring force, which provides the restoring moment.
  • the bearing device 10 and the coupling device 60 can be arranged on one side in relation to the energy storage device 30 .
  • the coupling device 60 is connected to the bearing device 10 via the energy storage device 30 .
  • the coupling device 60 can have a coupling element 64 which is connected in a torque-proof manner to the steerer tube 4 and the energy storage device 30 and can form a rotary arm or lever arm for deflecting the energy storage device 30 .
  • the device 100 also has a force transmission device 40 which is set up to transmit a steering force acting on the two-wheel steering mechanism or a force resulting from this to the energy storage device 30 .
  • the force transmission device 40 has a force transmission point P1 which is eccentric to the axis of rotation A and which is arranged on the bearing device 10 in order to transmit the force resulting from the steering force to the force transmission point P1.
  • the bearing device 10 can have the force transmission point P1 or form it.
  • the eccentric power transmission point P1 is arranged at a distance from the axis of rotation A. The force transmission device 40 thus connects the bearing device 10 to the energy storage device 30 via the force transmission point P1 in order to transmit the force resulting from the steering force to the energy storage device 30 .
  • a line of action of force L is formed by the eccentric force transmission point P1 and a point of application P2 of force transmission device 40 on energy storage device 30, through which the force can be transmitted to energy storage device 30, in particular in a direction of travel F when steering to the left.
  • the power transmission point P1 and the line of action of force L are set up, in particular in one by the two-wheel steering mechanism induced steering to the left, to transmit the steering force acting on the two-wheel steering mechanism to bring about the steering and the force resulting from this to the energy storage device 30, which can provide a corresponding restoring force.
  • the force transmission device 40 can therefore be set up to apply the force resulting from the steering force to the energy storage device 30 .
  • the force transmission device 40 can also be set up to introduce the force resulting from the steering force into the energy storage device 30 .
  • the force transmission device 40 has a further force transmission point P1' which is eccentric to the axis of rotation A and which is arranged on the bearing device 10 in order to transmit the force resulting from the steering force to the force transmission point P1'.
  • the bearing device 10 can have or form the force transmission point P1'.
  • the eccentric power transmission point P1' is arranged at a distance from the axis of rotation A.
  • the force transmission device 40 thus connects the bearing device 10 to the energy storage device 30 via the force transmission point P1' in order to transmit the force resulting from the steering force to the energy storage device 30.
  • the force transmission device 40 can be set up to statically transmit the force resulting from the steering force to the energy storage device 30 .
  • a further line of action L' is formed, through which the force, according to the direction of travel F, in particular when steering to the right, can be transmitted to the energy storage device 30.
  • the further force transmission point P1 'and the further force line of action L' are set up in order to transfer the steering force acting on the two-wheel steering mechanism to bring about the steering and the force resulting from this to the energy storage device 30, which can provide a corresponding restoring force, in particular when steering to the right is brought about by the two-wheel steering mechanism.
  • the line of action L and a straight line G which runs through the axis of rotation A and the point of application P2, close one Angle W, which is smaller than 180 ° and smaller than 90 ° in the embodiment shown, in particular smaller than 45 °, 30 ° or 15 ° is formed as an acute angle.
  • the angle W is enclosed by the axis of rotation A, the point of application P2 and the point of force transmission P1 and is formed at the point of application P2.
  • the angle W can be an acute angle.
  • the angle W, mirrored on the straight line G can also be enclosed by the force transmission point P1', the point of application P2 and the axis of rotation A and can be formed as an angle W' at the point of application P2.
  • the lines of action L, L′ can be arranged symmetrically to the straight line G.
  • the operative connections between the axis of rotation A and the force transmission points P1, PT can also be arranged symmetrically to the straight line G.
  • the lines of action L, L′ and the active connections can span a triangle or a trapezium, with two mutually spaced points of application being able to act on the energy storage device 30 for the trapezium.
  • FIG. 2 shows the device 100 in the neutral position N in a perspective view.
  • FIG. 3 shows the device 100 in the neutral position N in a plan view.
  • FIG. 4 shows the device 100 in the neutral position N in a sectional illustration.
  • the coupling device 60 has a coupling arm 62 which is coupled in a torque-proof manner to the steerer tube 4 (not shown in FIG. 2).
  • the linkage arm 62 may be attached to any component that can be articulated by the steering mechanism and the steerer tube 4, such as a fork component, a front suspension, and/or a front fender.
  • the bearing device 10 has at least one bearing element 10' with which the device 100 is mounted on the bicycle frame 2, not shown in FIG.
  • the bearing elements 10 ′ can be attached to the bicycle frame 2 .
  • a force transmission element 50 is arranged on the bearing device 10, on which the force transmission points P1, P1' are formed.
  • the force transmission points P1 , PT can be formed in opposite areas on the bearing device 10 .
  • the force-translating element 50 can be designed as a cam clip which can have two opposing cams 54, 54'. When the coupling device 60 rotates about the axis of rotation A, at least one of the force transmission points P1, P1' can be formed on the cams 54, 54'.
  • the force transmission device 40 has two force transmission elements 42, 42', on the basis of which the lines of action L, L' of force are formed.
  • the force transmission elements 42, 42' can be designed as tension elements 43, 43' which, when the two-wheel steering mechanism steers to the left or right, can introduce or transmit a tractive force resulting from the steering force into the energy storage device 30.
  • the force transmission elements 42, 42' can also be embodied as holding elements which, when the two-wheel steering mechanism steers to the left or right, can transmit a static holding force resulting from the steering force to the energy storage device 30.
  • the device 100 is shown along section A-A shown in FIG.
  • the power transmission elements 42, 42 ' extend radially to the axis of rotation A, wherein the power transmission elements
  • the power transmission device 40 also has at least one tension band 44, which forms the tension elements 43, 43'.
  • the tension elements 43, 43' can be formed by band sections of the tension band 44.
  • the pull strap 44 can be fastened to the storage device 10, wherein the pull strap 44 can be fastened, for example screwed, to the storage device 10 via a fastening element, for example a fastening plate.
  • the drawstring 44 can also be attached to the energy storage device 30 .
  • the energy storage device 30 can have two tension springs 33 .
  • the drawstring 44 can be attached to a holder 34 which is connected to the energy storage device 30 .
  • the drawstring 44 can be fastened, for example screwed, to the holder 34 via a fastening element, for example a fastening plate.
  • the holder 34 can have two threads 38 shown in FIG. 4, onto which the tension springs 33 designed as spiral springs can be screwed.
  • the coupling device 60 can have a pretensioning mechanism 20 which is set up to pretension the tension springs 33 in the neutral position N of the device 100 .
  • the pretensioning mechanism 20 can have an adjusting screw 22 which is supported on the coupling device 60 and which engages in a tensioning holder 24 opposite the holder 34 on the tension springs 33 .
  • the clamping holder 24 can have an internal thread into which the adjusting screw 22 is screwed.
  • the clamping holder 24 can have two threads 38 shown in FIG. 4, onto which the tension springs 33 designed as spiral springs can be screwed.
  • energy can already be transferred to the energy storage device 30 or a tensile stress on the tension springs 33 can be generated in order to transfer a stabilizing force to the steerer tube 4 .

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Devices For Bicycles And Motorcycles (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung (100) zum Bereitstellen eines Rückstellmoments für einen Zweiradlenkungsmechanismus, mit einer Lagerungseinrichtung (10) zum Lagern der Vorrichtung (100) an einem Zweiradrahmen (2), einer Kopplungseinrichtung (60) zum Koppeln der Vorrichtung (100) mit einem Gabelschaft (4), wobei die Kopplungseinrichtung (60) eine Drehachse (A) aufweist, einer Energiespeichereinrichtung (30) zum Speichern einer Rückstellkraft und einer Kraftübertragungseinrichtung (40) zum Übertragen einer Kraft auf die Energiespeichereinrichtung (30), wobei die Kraftübertragungseinrichtung (40) die Lagerungseinrichtung (10) mit der Energiespeichereinrichtung (30) zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung (30) verbindet, und wobei die Kraftübertragungseinrichtung (40) einen zu der Drehachse (A) exzentrischen Kraftübertragungspunkt (P1) aufweist, wobei die Kraftübertragungseinrichtung (40) eine Kraftwirklinie (L) durch den exzentrischen Kraftübertragungspunkt (P1) und einen Angriffspunkt (P2) der Kraftübertragungseinrichtung (40) an der Energiespeichereinrichtung (30) zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung (30) ausbildet, und wobei in einer Neutralstellung (N) der Vorrichtung (100) die Kraftwirklinie (L) und eine Gerade (G), welche durch die Drehachse (A) und den Angriffspunkt (P2) verläuft, einen Winkel (W) einschließen. Die Erfindung beschreibt zudem einen Zweiradrahmen, eine Zweiradlenkung und ein Zweirad.

Description

Vorrichtung zum Bereitstellen eines Rückstellmoments für einen Zweiradienkunasmechanismus
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Rückstellmoments für einen Zweiradlenkungsmechanismus. Die vorliegende Erfindung bezieht sich zudem auf einen Zweiradrahmen, eine Zweiradlenkung und ein Zweirad.
Stand der Technik
Das Laufverhalten eines Zweirads kann in verschiedenen Fahrsituationen instabil sein. Bei einer geringen Laufstabilität kann das Vorderrad des Zweirads dazu neigen zur Seite zu kippen. Ein kippendes Vorderrad und ein dadurch seitlich ausschlagender Lenker kann zu gefährlichen Fahrsituationen führen.
Auch bei einem Kontaktverlust des Vorderrads des Zweirads mit dem Untergrund kann das Vorderrad zur Seite kippen und der Lenker seitlich ausschlagen. Beispielsweise ein Abstellen oder Anheben des Zweirads oder ein Transportieren des Zweirads kann so beeinträchtigt sein oder zu Schäden in der Umgebung des Zweirads führen.
Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betriff in einem Aspekt eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Rückstellmoments für einen Zweiradlenkungsmechanismus. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, um das Rückstellmoment in Abhängigkeit eines Lenkwinkels bereitzustellen. Bei dem Zweiradlenkungsmechanismus kann es sich um einen Fahrradlenkungsmechanismus oder um einen Motorradlenkungsmechanismus handeln.
Bei dem Rückstellmoment kann es sich um ein Rückstellmoment zum Rückstellen eines Gabelschafts oder eines an diesem angeordneten Zweiradlenkers handeln, welcher ein Fahrradlenker oder ein Motorradlenker sein kann. Das Rückstellmoment kann daher ein Gabelschaftrückstellmoment oder Lenkerrückstellmoment sein oder das Gabelschaftrückstellmoment oder das Lenkerrückstellmoment bewirken. Der Lenkwinkel kann auf einem Einschlagwinkel eines Zweiradlenkers des Zweiradlenkungsmechanismus basieren. Bei der Vorrichtung kann es sich um eine Zweiradkomponente, eine Fahrradkomponente oder um eine Motorradkomponente handeln. Die Zweiradkomponente kann an einem Zweirad nachrüstbar sein. Die Fahrradkomponente kann an einem Fahrrad nachrüstbar sein. Die Motorradkomponente kann an einem Motorrad nachrüstbar sein. Die Vorrichtung kann an einem Zweiradrahmen des Zweirads lagerbar und mit einem Gabelschaft des Zweirads koppelbar sein.
Das Rückstellmoment kann ein Rückstellen des Zweiradlenkungsmechanismus in eine Neutralstellung der Vorrichtung bewirken. Bei der Neutralstellung kann es sich um einen Zustand der Vorrichtung handeln, welcher ein Geradeausfahren des Zweirads herbeiführen kann. Bei der Neutralstellung kann es sich auch um einen Zustand der Vorrichtung handeln, in welchem sich die Vorrichtung ohne äußere Lenkkrafteinwirkung in einem Momentengleichgewicht beziehungsweise in einem Kraftgleichgewicht befinden kann.
Die Vorrichtung kann eine Lagerungseinrichtung zum Lagern der Vorrichtung an einem Zweiradrahmen aufweisen. Die Lagerungseinrichtung kann an dem Zweiradrahmen anbringbar sein. Die Lagerungseinrichtung kann zum festen Lagern der Vorrichtung an dem Zweiradrahmen eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Lagerungseinrichtung mindestens einen Lagerungsbereich und/oder ein Lagerungselement aufweisen, mit welchen die Vorrichtung an dem Zweiradrahmen befestigbar ist.
Die Vorrichtung kann eine Kopplungseinrichtung zum drehfesten Koppeln der Vorrichtung mit einem Gabelschaft aufweisen. Die Kopplungseinrichtung kann zum kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Koppeln der Vorrichtung mit dem Gabelschaft eingerichtet sein. Die Kopplungseinrichtung kann zum drehfesten Koppeln mit dem Gabelschaft eingerichtet sein. Die Kopplungseinrichtung kann zum direkten Koppeln der Vorrichtung mit dem Gabelschaft eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Kopplungseinrichtung eine Rundklemme oder eine Schelle aufweisen, welche an dem Gabelschaft drehfest befestigbar ist. Die Kopplungseinrichtung kann zum indirekten Koppeln der Vorrichtung mit dem Gabelschaft eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Kopplungseinrichtung eine Befestigungseinrichtung aufweisen, welche an einem mit dem Gabelschaft drehfest verbindbaren Komponente drehfest befestigbar ist. Bei der Komponente kann es sich beispielsweise um eine Vorderradgabel, eine Vorderradfederung oder ein Vorderradschutzblech handeln. Der Lenkwinkel kann daher einem Drehwinkel des Gabelschafts entsprechen. Der Zweiradlenker kann mit dem Gabelschaft über einen Lenkervorbau drehfest verbunden sein. Der Lenkwinkel kann daher auch einem Einschlagwinkel des Zweiradlenkers entsprechen. Die Vorrichtung kann somit an einem Vorderrad in besonders kompakter Weise nachgerüstet werden.
Die Kopplungseinrichtung kann eine Drehachse aufweisen, welche einer Drehachse des Gabelschafts entsprechen kann. Bei der Drehachse kann es sich um eine gemeinsame Drehachse des Gabelschafts und der Kopplungseinrichtung handeln. Der Gabelschaft kann an einem Steuersatz in einem Steuerrohr des Zweiradrahmens um die Drehachse drehbar gelagert sein.
Die Vorrichtung kann eine Energiespeichereinrichtung zum Speichern einer Rückstellkraft aufweisen. Bei der Rückstellkraft kann es sich um eine Rückstellkraft zum Rückstellen des Gabelschafts oder des an diesem angeordneten Zweiradlenkers handeln. Die Rückstellkraft kann daher eine Gabelschaftrückstellkraft oder eine Lenkerrückstellkraft sein oder die Gabelschaftrückstellkraft oder die Lenkerrückstellkraft bewirken. Die Energiespeichereinrichtung kann zum Bereitstellen beziehungsweise Abgeben einer sich bei einem Drehen der Kopplungseinrichtung aufbauenden Rückstellkraft eingerichtet sein. Das Drehen der Kopplungseinrichtung kann auf einem Drehen des Gabelschafts beziehungsweise einem Einschlagen des Zweiradlenkers basieren.
Die Vorrichtung kann eine Kraftübertragungseinrichtung zum Übertragen einer Kraft auf die Energiespeichereinrichtung aufweisen. Die Kraft kann aus einer Lenkkraft resultieren. Die Kraft kann proportional zu der Lenkkraft sein. Bei der Kraft kann es sich um eine aus der Lenkkraft resultierende Zugkraft handeln. Bei der Kraft kann es sich um eine aus der Lenkkraft resultierende Haltekraft handeln. Bei der Kraft kann es sich um eine aus der Lenkkraft resultierende Spannkraft handeln. Bei dem Übertragen der Kraft kann es sich um ein statisches oder dynamisches Übertragen der Kraft handeln. Bei der Kraft kann es somit auch um eine statische Kraft oder eine Reaktionskraft handeln, welche aus der Lenkkraft resultiert. Die Kraftübertragungseinrichtung kann ferner eingerichtet sein, um zu bewirken, dass die Lenkkraft über die Lagerungseinrichtung auf die Energiespeichereinrichtung übertragen werden kann. Die Kraftübertragungseinrichtung kann auch eingerichtet sein, um die Rückstellkraft auf die Kopplungseinrichtung zu übertragen. Die Energiespeichereinrichtung kann zum Einleiten der gespeicherten Rückstellkraft in die Kraftübertragungseinrichtung eingerichtet sein.
Die Kraftübertragungseinrichtung kann die Lagerungseinrichtung mit der Energiespeichereinrichtung zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung verbinden. Die Kraftübertragungseinrichtung kann derart eingerichtet sein, dass die Kraft von der Lagerungseinrichtung auf die Energiespeichereinrichtung übertragen werden kann. Die Kraftübertragungseinrichtung kann eine entsprechende Wirkverbindung zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung aufweisen.
Die Kraftübertragungseinrichtung kann einen zu der Drehachse exzentrischen Kraftübertragungspunkt aufweisen. Der Kraftübertragungspunkt kann einen Kraftangriffspunkt eines Krafthebels zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung beziehungsweise zum Bereitstellen des Rückstellmoments ausbilden. Der Krafthebel kann als einseitiger Krafthebel zwischen der Drehachse und dem Kraftübertragungspunkt ausgebildet sein beziehungsweise wirken.
Die Kraftübertragungseinrichtung kann eine Kraftwirklinie durch den exzentrischen Kraftübertragungspunkt und einen Angriffspunkt der Kraftübertragungseinrichtung an der Energiespeichereinrichtung zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung ausbilden. Die Kraftwirklinie kann zum Übertragen der Zugkraft, der Haltekraft oder der Spannkraft eingerichtet sein, welche auf der Lenkkraft basieren können. Die Kraftwirklinie kann auch zum Übertragen der Rückstellkraft von der Energiespeichereinrichtung auf die Kopplungseinrichtung eingerichtet sein. In einer Neutralstellung der Vorrichtung kann die Kraftwirklinie und eine Gerade, welche durch die Drehachse und den Angriffspunkt verläuft, einen Winkel einschließen. Die Kraftwirklinie kann die Gerade mit dem eingeschlossenen Winkel schneiden. Bei dem Winkel handelt es sich um einen Winkel, welcher nicht 180° beträgt. Bei dem Winkel handelt es sich insbesondere um einen spitzen Winkel. Bei der Kraftwirklinie kann es sich um eine bei einem sich aus der Neutralstellung einstellenden Lenkwinkel wirkende Kraftlinie handeln.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in vorteilhafter Weise ein unmittelbares Ansprechverhalten der Energiespeichereinrichtung beim Aufbauen eines Rückstellmoments bei einem sich aus der Neutralstellung in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel geschaffen werden. Mit dem zu der Geraden durch die Drehachse und den Angriffspunkt beabstandeten Kraftübertragungspunkt und der daraus resultierenden und zu der Geraden schräg ausgebildeten Kraftwirklinie kann eine Wirkverbindung zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung direkt bereitgehalten werden. Ein initialer Totbereich in der Kraftübertragung bei dem sich aus der Neutralstellung in den vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel kann daher mit der Vorrichtung verringert beziehungsweise eliminiert werden.
Mit der Erfindung kann als vorteilhafter Effekt ein verbessertes Fahrverhalten eines Zweirads, insbesondere eines Motorrads, erzielt werden. Insbesondere kann das Laufverhalten des Zweirads mit der Erfindung stabiler sein. Im Weiteren kann mit der Erfindung auch eine verbesserte Handhabung eines Fahrrads erzielt werden. Insbesondere kann ein Ausschlagen eines angehobenen Vorderrads unterbunden werden.
Ein weiterer besonders vorteilhafter Effekt der Erfindung liegt darin, dass durch das verbesserte Fahrverhalten und die erhöhte Laufstabilität des Zweirads mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein vergrößerter Spielraum bei der Auslegung der Lenkgeometrieparameter eines Zweirads erreicht wird. Die Lenkgeometrieparameter eines Zweirads können somit durch die Erfindung in einem größeren Parameterbereich verändert werden, ohne damit die Laufstabilität des Zweirads zu gefährden. Beispielsweise besteht somit mit der Erfindung ein größerer Spielraum bei Anpassungen beziehungsweise Änderungen des Steuerkopfwinkels, des Vorderraddurchmessers, der Gabelbiegung oder des Nachlaufs bei einer Vorderradlenkung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Kraftübertragungseinrichtung zwei Kraftübertragungselemente zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform können die Kraftübertragungselemente jeweils einen zu der Drehachse exzentrischen Kraftübertragungspunkt aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform kann eine Kraftwirklinie durch einen exzentrischen Kraftübertragungspunkt zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung bei einem Lenken nach links ausgebildet sein. Die Kraftwirklinie kann auch durch den Angriffspunkt ausgebildet sein. Die Kraftübertragungseinrichtung kann einen weiteren Angriffspunkt zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung an der Energiespeichereinrichtung aufweisen. Der weitere Angriffspunkt kann an der Energiespeichereinrichtung beabstandet zu dem Angriffspunkt ausgebildet sein. Eine weitere Kraftwirklinie kann durch den weiteren exzentrischen Kraftübertragungspunkt zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung bei einem Lenken nach rechts ausgebildet sein. Die weitere Kraftwirklinie kann auch durch den Angriffspunkt oder den weiteren Angriffspunkt ausgebildet sein. In der Neutralstellung der Vorrichtung kann die weitere Kraftwirklinie durch den weiteren exzentrischen Kraftübertragungspunkt und eine weitere Gerade, welche durch die Drehachse und den weiteren Angriffspunkt verläuft, einen weiteren Winkel einschließen. Der weitere Winkel kann wie der beschriebene Winkel ausgebildet sein.
Die Kraftwirklinien können in dem Angriffspunkt einen Winkel einschließen, welcher dem doppelten Winkel zwischen der Kraftwirklinie und der Geraden durch die Drehachse und den Angriffspunkt entspricht. Die Kraftübertragungselemente können in der Neutralstellung achsensymmetrisch zu einer Geraden durch den Angriffspunkt und die Drehachse angeordnet sein. Die Kraftübertragungspunkte können ferner in der Neutralstellung gleichbeabstandet zu der Drehachse angeordnet sein. Die Vorrichtung kann somit für ein Lenken nach rechts und links ein entsprechendes Rückstellmoment symmetrisch bereitstellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Vorrichtung eingerichtet sein, um in der Neutralstellung Energie auf die Energiespeichereinrichtung zu übertragen, mit welcher in der Neutralstellung eine Stabilisierungskraft zum Stabilisieren des Gabelschafts über die Kraftübertragungseinrichtung auf die Kopplungseinrichtung übertragbar ist. Die auf die Energiespeichereinrichtung übertragene Energie kann von der Lagerungseinrichtung und/oder von der Kraftübertragungseinrichtung auf die Energiespeichereinrichtung übertragen werden. Bei der Stabilisierungskraft kann es sich um eine in der Vorrichtung wirkenden Kraft, beispielsweise eine Zugkraft, handeln, wobei die Kraftübertragungseinrichtung in der Neutralstellung kraftbeansprucht, beispielsweise auf Zug beansprucht, sein kann. Die Stabilisierungskraft kann einem Auslenken des Lenkungsmechanismus entgegenwirken. Somit kann die Vorrichtung bereits in der Neutralstellung die Laufstabilität und die Handhabbarkeit eines Zweirads erhöhen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Vorrichtung einen Kompensationsmechanismus aufweisen, welcher zum Kompensieren einer Kraft, beispielsweise einer Zugkraft, eingerichtet ist, die bei einem sich aus der Neutralstellung in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel auf die Energiespeichereinrichtung einwirkt. Der Kompensationsmechanismus kann die Kraft in eine weitere Form einer Beanspruchung der Energiespeichereinrichtung, beispielsweise eine Biegebeanspruchung oder eine Torsionsbeanspruchung umwandeln. Das Rückstellmoment kann sich daher während des sich aus der Neutralstellung in dem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkels in Abhängigkeit der weiteren Form der Beanspruchung ausbilden. Der Kompensationsmechanismus kann derart eingerichtet sein, dass sich ein Aufbau des Rückstellmoments, insbesondere ein progressiver Aufbau des Rückstellmoments, rucklos bei einem Lenken aus der Neutralstellung einstellen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Kraftübertragungseinrichtung eingerichtet sein, um bei einem sich aus der Neutralstellung in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel einen progressiven Aufbau des Rückstellmoments bereitzustellen. Der progressive Aufbau kann in einem weiteren Lenkwinkelbereich, welcher an den vorbestimmten Lenkwinkelbereich angrenzt, in einen proportionalen oder degressiven Aufbau des Rückstellmoments übergehen. Der progressive Aufbau kann das unmittelbare Ansprechverhalten der Energiespeichereinrichtung bei dem sich aus der Neutralstellung in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich aufbauenden Rückstellmoment verbessern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Kraftübertragungseinrichtung eingerichtet sein, um bei einem sich in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel einen degressiven Aufbau des Rückstellmoments bereitzustellen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann der sich aus der Neutralstellung in dem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellende Lenkwinkel zum Bereitstellen des progressiven Aufbaus des Rückstellmoments kleiner sein als der sich in dem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellende Lenkwinkel zum Bereitstellen des degressiven Aufbaus des Rückstellmoments. Die vorbestimmten Lenkwinkelbereiche können aneinander angrenzen oder einen Winkelabstand zueinander aufweisen.
Noch gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Kraftübertragungseinrichtung eingerichtet sein, um bei einem sich in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel einen proportionalen Aufbau des Rückstellmoments bereitzustellen. Die Kraftübertragungseinrichtung kann derart eingerichtet sein, dass sich der degressive Aufbau des Rückstellmoments aus dem proportionalen Aufbau des Rückstellmoments einstellen kann, weicher den progressiven Aufbau des Rückstellmoments und den degressiven Aufbau des Rückstellmoments verbinden kann. Der progressive Aufbau des Rückstellmoments oder der degressive Aufbau des Rückstellmoments kann durch eine variable Kraftübersetzung in der Kraftübertragungseinrichtung herbeigeführt werden, wobei die variable Kraftübersetzung in dem entsprechenden vorbestimmten Lenkwinkelbereich ausgebildet sein kann. Insbesondere durch den degressiven Aufbau kann das Ansprechverhalten der Energiespeichereinrichtung auch bei großen Lenkwinkeln aufrechterhalten werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Energiespeichereinrichtung die Lagerungseinrichtung und die Kopplungseinrichtung elastisch koppeln. Die Energiespeichereinrichtung kann mindestens ein elastisches Energiespeicherelement aufweisen. Bei dem Energiespeicherelement kann es sich beispielsweise um eine Feder handeln. Die Kraftübertragungselemente der Kraftübertragungseinrichtung können daher nicht elastisch, insbesondere zugstarr, ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich zu dem elastischen Energiespeicherelement können auch die Kraftübertragungselemente zumindest teilweise elastisch ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Kraftübertragungseinrichtung ein weiteres beziehungsweise zusätzliches Energiespeicherelement aufweisen. Eine elastisch verformbare Energiespeichereinrichtung kann in vorteilhafter Weise eine elastische Rückstellung zur Bereitstellung der Rückstellkraft und eine beim Lenken in der Vorrichtung sich einstellenden Längenänderung bereithalten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Lagerungseinrichtung zwei Lagerungselemente zum Lagern der Vorrichtung an dem Zweiradrahmen aufweisen. Das Energiespeicherelement kann über eines der beiden Lagerungselemente an dem Zweiradrahmen lagerbar beziehungsweise gelagert sein. Das weitere Energiespeicherelement kann über das weitere der beiden Lagerungselemente an dem Zweiradrahmen lagerbar beziehungsweise gelagert sein. Die Lagerungselemente können beabstandet zueinander an dem Zweiradrahmen, beispielsweise einem Rahmenrohr, anbringbar beziehungsweise angebracht sein. Die Lagerungselemente können exponiert beziehungsweise von außen an dem Rahmenrohr anbringbar beziehungsweise angebracht sein, beispielsweise in Ausnehmungen des Rahmenrohrs lagerbar beziehungsweise gelagert sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Energiespeichereinrichtung mindestens eine Feder zum Speichern einer Spannenergie aufweisen. Mindestens eines der beiden Energiespeicherelemente kann die Feder aufweisen. Die Energiespeichereinrichtung kann beispielsweise ein Federpaar aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Feder als eine Zugfeder ausgebildet sein. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Feder als eine Druckfeder ausgebildet sein. Die mindestens eine Feder kann eine Spiralfeder sein oder aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Feder eine Elastomerfeder sein oder aufweisen. Die in der Feder gespeicherte Spannenergie kann die Rückstellkraft bereitstellen beziehungsweise bewirken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Vorrichtung eingerichtet sein, um in der Neutralstellung die Feder mit einer Vorspannung zu beaufschlagen, mit welcher in der Neutralstellung eine Stabilisierungskraft zum Stabilisieren des Gabelschafts über die Kraftübertragungseinrichtung auf die Kopplungseinrichtung übertragbar ist. Die Lagerungseinrichtung und/oder die Kraftübertragungseinrichtung kann eingerichtet sein, um die Feder mit der Vorspannung zu beaufschlagen. Die Vorspannung der Feder kann den progressiven Aufbau des Rückstellmoments weiter verbessern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Feder derart eingerichtet sein, dass sie bei einem sich aus der Neutralstellung in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel biegebeansprucht ist. Die Feder kann daher Bestandteil des Kompensationsmechanismus zum Kompensieren der Zugbeanspruchung sein. Eine Biegebeanspruchung der Feder in dem sich aus der Neutralstellung in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel kann in eine Zugbeanspruchung der Feder in einem an den vorbestimmten Lenkwinkelbereich angrenzenden Lenkwinkelbereich übergehen oder sich mit einer Zugbeanspruchung überlagern. Die Biegebeanspruchung kann durch die Zugelemente herbeigeführt werden, welche in dem sich aus der Neutralstellung in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel derart an der Feder angreifen können, dass die Zugelemente gemeinsam eine Zugkraft auf die Feder einleiten und so die Biegebeanspruchung herbeiführen können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Kraftübertragungseinrichtung einen Zugmechanismus aufweisen, welcher die Lagerungseinrichtung und die Energiespeichereinrichtung zum Übertragen einer Zugkraft auf die Energiespeichereinrichtung verbindet. Die Zugkraft kann auf der Lenkkraft basieren. Der Zugmechanismus kann an der Lagerungseinrichtung und an der Energiespeichereinrichtung zugfest angebracht sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann der Zugmechanismus zwei Zugelemente zum Übertragen der Zugkraft auf die Energiespeichereinrichtung aufweisen. Die Kraftübertragungselemente können die Zugelemente aufweisen beziehungsweise als solche ausgebildet sein. Gemäß dieser Ausführungsform kann eine Kraftwirklinie durch ein Zugelement zum Übertragen der Zugkraft auf die Energiespeichereinrichtung bei einem Lenken nach links ausgebildet sein. Eine weitere Kraftwirklinie kann durch das weitere Zugelement zum Übertragen der Zugkraft auf die Energiespeichereinrichtung bei einem Lenken nach rechts ausgebildet sein. Entlang der jeweiligen Kraftwirklinie kann die Zugkraft in die Energiespeichereinrichtung eingeleitet werden. Eine durch die exzentrischen Kraftübertragungspunkte aus der Lenkkraft resultierende Zugkraft kann somit bei einem Lenken nach links und rechts in die Energiespeichereinrichtung eingeleitet werden und eine entsprechende Rückstellkraft bewirken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann der Zugmechanismus derart eingerichtet sein, dass bei einem sich aus der Neutralstellung in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel beide Zugelemente zugbeansprucht sind. Eine derartige Zugbeanspruchung kann aus der in der Neutralstellung auf die Energiespeichereinrichtung übertragene Energie resultieren. So kann die Zugbeanspruchung beispielsweise aus der Vorspannung, mit welcher die Feder beaufschlagt sein kann, resultieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung können die Zugelemente an der Energiespeichereinrichtung beabstandet zueinander angeordnet sein. Eine derart beabstandete Anordnung kann ein Bestandteil des Kompensationsmechanismus sein. Ferner kann die Biegebeanspruchung der Feder auf der beabstandeten Anordnung basieren. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann der Zugmechanismus die Lagerungseinrichtung und die Energiespeichereinrichtung über eine 4-Punkt-Verbindung, insbesondere eine Trapezverbindung, verbinden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Lagerungseinrichtung und die Energiespeicherelemente über eine 4-Punkt-Verbindung, insbesondere eine Trapezverbindung, verbunden sein. Die kürzere Grundseite der Trapezverbindung kann an der Energiespeichereinrichtung beziehungsweise an den Energiespeicherelementen angeordnet sein und die längere Grundseite der Trapezverbindung kann an der Lagerungseinrichtung angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung können die Schenkel der Trapezverbindung durch Zugelemente zum Übertragen der Zugkraft auf die Energiespeichereinrichtung beziehungsweise auf die Energiespeicherelemente ausgebildet sein. Die Zugelemente können eingerichtet sein, um die auf der Lenkkraft basierende Zugkraft in die Energiespeichereinrichtung beziehungsweise in die Energiespeicherelemente einzuleiten. Die Zugelemente können mindestens ein Zugband aufweisen, welches die Lagerungseinrichtung über oder an dem Kraftübertragungspunkt mit der Energiespeichereinrichtung beziehungsweise mit den Energiespeicherelementen zugfest verbinden kann.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Zugband können die Zugelemente mindestens eine Zugstange aufweisen, welche die Lagerungseinrichtung über den Kraftübertragungspunkt oder an dem Kraftübertragungspunkt mit der Energiespeichereinrichtung zugfest verbinden kann. So können insbesondere auch beide Zugelemente durch Zugbänder oder Zugstangen ausgebildet sein. Die Zugelemente können zumindest bereichsweise als zugstarre Zugelemente ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Zugelemente zumindest bereichsweise als elastische Zugelemente, beispielsweise als Zugfedern, ausgebildet sein. Ein Zugelement kann an dem Kraftübertragungspunkt beziehungsweise an der Lagerungseinrichtung beweglich gelagert oder geführt sein. Somit können aus der Lenkkraft in der Vorrichtung resultierende Zugkräfte effizient in die Energiespeichereinrichtung eingeleitet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann mindestens eines der Zugelemente durch ein Band ausgebildet sein, welches mit der Lagerungseinrichtung verbunden ist. Bei dem Band kann es sich um das beschriebene Zugband handeln oder umgekehrt. Es können beide Zugelemente durch ein Band ausgebildet sein, wobei das Band aus zusammenhängenden Bandabschnitten gebildet sein kann. Das Band kann die Lagerungseinrichtung und die Energiespeichereinrichtung derart verbinden, dass das Band bei einem Lenken nach rechts und bei einem Lenken nach links auf Zug beanspruchbar ist. Das Band kann zumindest bereichsweise als zugstarres und/oder elastisches Band ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann das Band als biegeschlaffes Band ausgebildet sein. Das Band kann radial zu der Drehachse verformbar sein und an einem zu dem Kraftübertragungspunkt beabstandeten Befestigungspunkt an der Lagerungseinrichtung befestigt werden. Der Kraftübertragungspunkt kann somit auch ein Kraftübersetzungspunkt sein, an welchem das Kraftübertragungselement, das Zugelement oder das Band angeordnet sein kann. Das Band kann an dem Kraftübertragungspunkt abgespreizt beziehungsweise radial zu der Drehachse gedehnt werden. Das Band kann daher ein für eine Kraftübertragung variabel ausrichtbares und gleichzeitig zugfestes Zugelement ausbilden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann das Band ein aus einem Kunststoff hergestelltes Band, insbesondere ein aus Aramidfasern hergestelltes Band, aufweisen. Das Gewicht der Vorrichtung, welche als Zweiradkomponente ausgebildet sein kann, kann so bei Aufrechterhaltung der Zugfestigkeit effizient reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Kraftübertragungseinrichtung ein Kraftübersetzungselement aufweisen, an welchem der Kraftübertragungspunkt ausgebildet ist. Das Kraftübersetzungselement kann an der Lagerungseinrichtung angeordnet oder durch diese ausgebildet sein. Das Kraftübersetzungselement kann den Krafthebel ausbilden. Das Kraftübersetzungselement kann eine radial zu der Drehachse ausgebildete Kontur aufweisen oder einer solchen Kontur folgen, wobei der Kraftübertragungspunkt bei einem sich einstellenden Lenkwinkel auf der Kontur wandern kann, beziehungsweise sich variabel einstellen kann.
Gemäß der vorhergehenden Ausführungsform der Vorrichtung kann das Kraftübersetzungselement eingerichtet sein, um bei einem sich in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel eine Kraftübersetzung zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung variabel einzustellen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann das Kraftübersetzungselement eingerichtet sein, um bei einem sich in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel eine Kraftübersetzung für ein degressives Aufbauen des Rückstellmoments bereitzustellen. Bei dem vorbestimmten Lenkwinkelbereich kann es sich somit insbesondere um den Lenkwinkelbereich handeln, bei dem aus der Neutralstellung der progressive Aufbau des Rückstellmoments bereitstellbar ist.
Alternativ oder zusätzlich zu der eingerichteten Kraftübersetzung für ein degressives Aufbauen des Rückstellmoments kann das Kraftübersetzungselement eingerichtet sein, um bei einem sich in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel eine Kraftübersetzung für ein progressives Aufbauen des Rückstellmoments bereitzustellen. Bei dem vorbestimmten Lenkwinkelbereich kann es sich insbesondere auch um den Lenkwinkelbereich handeln, bei dem der degressive Aufbau des Rückstellmoments bereitgestellt wird. Das Kraftübersetzungselement kann mit der Kontur eingerichtet sein, um die Kraftübersetzung entsprechend bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann das Kraftübersetzungselement mindestens ein Nocken sein oder einen solchen aufweisen. Die Vorrichtung kann zwei Kraftübersetzungselemente aufweisen, an welchen jeweils einer der beschriebenen Kraftübertragungspunkte angeordnet sein kann. Die Vorrichtung kann daher auch einen Doppelnocken aufweisen. Die beschriebene Kontur kann auf dem Nocken ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Lagerungseinrichtung mit dem Kraftübersetzungselement einstückig ausgebildet sein. Die Lagerungseinrichtung kann daher den Nocken oder den Doppelnocken aufweisen beziehungsweise ausbilden. Der Bauraum der Vorrichtung kann somit derart verkleinert werden, dass die Lagerungseinrichtung platzsparend an einem Zweiradrahmen verbaut werden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann die Kopplungseinrichtung einen Vorspannmechanismus zum Übertragen von Energie in der Neutralstellung auf die Energiespeichereinrichtung aufweisen. Der Vorspannmechanismus kann zum Einleiten einer Kraft, beispielsweise einer Zugkraft, in die Energiespeichereinrichtung eingerichtet sein. Die Energiespeichereinrichtung kann daher eingerichtet sein, um in der Neutralstellung Energie beziehungsweise eine Kraft, beispielsweise die Stabilisierungskraft, auf die Kraftübertragungseinrichtung zu übertragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann der Vorspannmechanismus eingerichtet sein, um in der Neutralstellung eine einstellbare Spannenergie auf die Feder zu übertragen. Der Vorspannmechanismus kann zum Einleiten einer Kraft, beispielsweise einer Zugkraft, in die Feder eingerichtet sein. Die Feder kann daher eingerichtet sein, um in der Neutralstellung Energie beziehungsweise eine Kraft, beispielsweise die Stabilisierungskraft, auf die Kraftübertragungseinrichtung zu übertragen.
Die vorliegende Erfindung betriff in einem weiteren Aspekt einen Zweiradrahmen, an welchem die Vorrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt mit einem Gabelschaft verbindbar gelagert ist. Bei dem Zweiradrahmen kann es sich um einen Fahrradrahmen oder um einen Motorradrahmen handeln. Die Vorrichtung kann an mindestens einem Rahmenrohr des Zweiradrahmens, beispielsweise an einem Rahmenoberrohr und/oder einem Rahmenunterrohr des Zweiradrahmens, gelagert sein.
Gemäß einer Ausführungsform des Zweiradrahmens kann die Vorrichtung in mindestens einer Rahmenkomponente des Zweiradrahmens integriert angeordnet sein. Die Energiespeichereinrichtung beziehungsweise die Energiespeicherelemente können in dem Zweiradrahmen integriert angeordnet sein. Alternativ dazu kann die Energiespeichereinrichtung beziehungsweise die Energiespeicherelemente außerhalb des Zweiradrahmens angeordnet sein. Die Vorrichtung kann in mindestens einem Rahmenrohr des Zweiradrahmens, beispielsweise in einem Rahmenoberrohr und/oder in einem Rahmenunterrohr des Zweiradrahmens, zumindest teilweise integriert angeordnet sein. Die Energiespeichereinrichtung beziehungsweise die Energiespeicherelemente können in dem mindestens einen Rahmenrohr des Zweiradrahmens, beispielsweise in dem Rahmenoberrohr und/oder in dem Rahmenunterrohr des Zweiradrahmens, zumindest teilweise integriert angeordnet sein. Alternativ dazu kann die Energiespeichereinrichtung beziehungsweise die Energiespeicherelemente außerhalb des mindestens einen Rahmenrohrs des Zweiradrahmens, beispielsweise außerhalb des Rahmenoberrohrs und/oder außerhalb des Rahmenunterrohrs des Zweiradrahmens, angeordnet sein. Die Vorrichtung kann an dem Rahmenoberrohr und/oder an dem Rahmenunterrohr gelagert sein. Die Vorrichtung kann in einem Steuerrohr des Zweiradrahmens zumindest teilweise integriert angeordnet sein. Die Vorrichtung kann zu dem Steuerrohr beabstandet beziehungsweise zu diesem kontaktlos angeordnet sein.
Die vorliegende Erfindung betriff in einem weiteren Aspekt eine Zweiradlenkung. Die Zweiradlenkung weist die Vorrichtung nach dem entsprechenden vorhergehenden Aspekt auf. Die Zweiradlenkung kann einen Gabelschaft aufweisen, mit welchem die Vorrichtung gekoppelt ist. Bei der Zweiradlenkung kann es sich um eine Fahrradlenkung oder um eine Motorradlenkung handeln. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Zweiradlenkung kann die Vorrichtung über eine Zweiradgabel mit dem Gabelschaft gekoppelt sein. Die Vorrichtung kann beispielsweise über einen Gabelarm der Zweiradgabel mit dem Gabelschaft gekoppelt sein.
Die vorliegende Erfindung betriff in einem weiteren Aspekt ein Zweirad. Das Zweirad weist einen Zweiradrahmen nach dem entsprechenden vorhergehenden Aspekt und/oder eine Zweiradlenkung nach dem entsprechenden vorhergehenden Aspekt auf. Bei dem Zweirad kann es sich um ein Fahrrad, einen Tretroller, einen Motorroller oder um ein Motorrad handeln.
Bei der vorliegenden Erfindung können Ausführungsformen und Merkmale eines der beschriebenen Aspekte entsprechende Ausführungsformen und Merkmale eines weiteren der beschriebenen Aspekte bilden. Kurze Beschreibung der Figuren
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Rückstellmoments in einer schematischen Darstellung gemäß einer Ausführungsform zur Erläuterung der Erfindung.
Figur 2 zeigt eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Rückstellmoments in einer perspektivischen Ansicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Figur 3 zeigt die Vorrichtung von Figur 2 in einer Draufsicht.
Figur 4 zeigt die Vorrichtung von Figur 2 in einer Schnittansicht.
Detaillierte Beschreibung von Ausführunqsformen
Figur 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 100 zum Bereitstellen eines Rückstellmoments für einen nicht gezeigten Zweiradlenkungsmechanismus. Die Vorrichtung 100 ist in der schematischen Darstellung in einer Draufsicht gezeigt. Die Vorrichtung 100 ist in einer Neutralstellung N der Vorrichtung 100 gezeigt. Die gezeigte Neutralstellung N kann ein Geradeauslenken durch den Zweiradlenkungsmechanismus herbeiführen. In der Neutralstellung N kann sich der Zweiradlenkungsmechanismus in einem Zustand befinden, welcher keinen Lenkwinkel ausbildet. Die Vorrichtung 100 stellt in der gezeigten Neutralstellung N kein Rückstellmoment bereit. Die Vorrichtung 100 kann sich in der Neutralstellung N in einem Kraftgleichgewicht beziehungsweise Momentengleichgewicht befinden ohne dass eine äußere Lenkkrafteinwirkung an der Vorrichtung 100 wirkt.
Die Vorrichtung 100 weist eine Lagerungseinrichtung 10 auf, welche an einem Zweiradrahmen 2 gelagert ist. Die Lagerungseinrichtung 10 kann an dem Zweiradrahmen 2 befestigt sein beziehungsweise mit diesem starr verbunden sein. Die Vorrichtung 100 weist zudem eine Kopplungseinrichtung 60 auf, welche mit einem Gabelschaft 4 des Zweiradlenkungsmechanismus drehfest gekoppelt ist. Die Kopplungseinrichtung 60 weist eine Drehachse A auf, welche einer Drehachse des Gabelschafts 4 entsprechen kann. Die Vorrichtung 100 kann somit zwischen einer Lagerung der Lagerungseinrichtung 10 an dem Zweiradrahmen 2 und einer Kopplung an der Drehachse A der Kopplungseinrichtung 60 angeordnet beziehungsweise eingezwängt sein.
Die Vorrichtung 100 weist eine Energiespeichereinrichtung 30 zum Speichern einer Rückstellkraft auf, welche das Rückstellmoment bereitstellt. Die Lagerungseinrichtung 10 und die Kopplungseinrichtung 60 können einseitig in Bezug auf die Energiespeichereinrichtung 30 angeordnet sein. Die Kopplungseinrichtung 60 ist über die Energiespeichereinrichtung 30 mit der Lagerungseinrichtung 10 verbunden. Die Kopplungseinrichtung 60 kann ein Kopplungselement 64 aufweisen, welches drehfest mit dem Gabelschaft 4 und der Energiespeichereinrichtung 30 verbunden ist und einen Dreharm beziehungsweise Hebelarm zum Auslenken der Energiespeichereinrichtung 30 ausbilden kann. Die Vorrichtung 100 weist zudem eine Kraftübertragungseinrichtung 40 auf, welche eingerichtet ist, um eine an dem Zweiradlenkungsmechanismus angreifende Lenkkraft oder aus dieser resultierenden Kraft auf die Energiespeichereinrichtung 30 zu übertragen.
Die Kraftübertragungseinrichtung 40 weist einen zu der Drehachse A exzentrischen Kraftübertragungspunkt P1 auf, welcher an der Lagerungseinrichtung 10 angeordnet ist, um die aus der Lenkkraft resultierende Kraft auf den Kraftübertragungspunkt P1 zu übertragen. Die Lagerungseinrichtung 10 kann den Kraftübertragungspunkt P1 aufweisen oder diesen ausbilden. Der exzentrische Kraftübertragungspunkt P1 ist von der Drehachse A beabstandet angeordnet. Die Kraftübertragungseinrichtung 40 verbindet somit die Lagerungseinrichtung 10 mit der Energiespeichereinrichtung 30 über den Kraftübertragungspunkt P1 , um die aus der Lenkkraft resultierende Kraft auf die Energiespeichereinrichtung 30 zu übertragen. Durch den exzentrischen Kraftübertragungspunkt P1 und einen Angriffspunkt P2 der Kraftübertragungseinrichtung 40 an der Energiespeichereinrichtung 30 ist eine Kraftwirklinie L ausgebildet, durch welche die Kraft, insbesondere gemäß einer Fahrtrichtung F bei einem Lenken nach links, auf die Energiespeichereinrichtung 30 übertragbar ist. Der Kraftübertragungspunkt P1 und die Kraftwirklinie L sind eingerichtet, um insbesondere bei einem durch den Zweiradlenkungsmechanismus herbeigeführten Lenken nach links die zum Herbeiführen des Lenkens an dem Zweiradlenkungsmechanismus angreifende Lenkkraft und die aus dieser resultierenden Kraft auf die Energiespeichereinrichtung 30 zu übertragen, welche eine entsprechende Rückstellkraft bereithalten kann. Die Kraftübertragungseinrichtung 40 kann daher eingerichtet sein, die aus der Lenkkraft resultierende Kraft auf die Energiespeichereinrichtung 30 aufzubringen. Die Kraftübertragungseinrichtung 40 kann ferner eingerichtet sein, die aus der Lenkkraft resultierende Kraft in die Energiespeichereinrichtung 30 einzuleiten.
Die Kraftübertragungseinrichtung 40 weist einen weiteren zu der Drehachse A exzentrischen Kraftübertragungspunkt P1 ‘ auf, welcher an der Lagerungseinrichtung 10 angeordnet ist, um die aus der Lenkkraft resultierende Kraft auf den Kraftübertragungspunkt P1 ‘ zu übertragen. Die Lagerungseinrichtung 10 kann den Kraftübertragungspunkt P1 ‘ aufweisen oder diesen ausbilden. Der exzentrische Kraftübertragungspunkt P1 ‘ ist von der Drehachse A beabstandet angeordnet. Die Kraftübertragungseinrichtung 40 verbindet somit die Lagerungseinrichtung 10 mit der Energiespeichereinrichtung 30 über den Kraftübertragungspunkt P1 ‘, um die aus der Lenkkraft resultierende Kraft auf die Energiespeichereinrichtung 30 zu übertragen. Die Kraftübertragungseinrichtung 40 kann eingerichtet sein, die aus der Lenkkraft resultierende Kraft auf die Energiespeichereinrichtung 30 statisch zu übertragen. Durch den exzentrischen Kraftübertragungspunkt P1 ‘ und den Angriffspunkt P2 der Kraftübertragungseinrichtung 40 an der Energiespeichereinrichtung 30 ist eine weitere Kraftwirklinie L‘ ausgebildet, durch welche die Kraft, gemäß der Fahrtrichtung F insbesondere bei einem Lenken nach rechts, auf die Energiespeichereinrichtung 30 übertragbar ist. Der weitere Kraftübertragungspunkt P1 ‘ und die weitere Kraftwirklinie L‘ sind eingerichtet, um insbesondere bei einem durch den Zweiradlenkungsmechanismus herbeigeführten Lenken nach rechts die zum Herbeiführen des Lenkens an dem Zweiradlenkungsmechanismus angreifende Lenkkraft und die aus dieser resultierenden Kraft auf die Energiespeichereinrichtung 30 zu übertragen, welche eine entsprechende Rückstellkraft bereithalten kann.
In der gezeigten Neutralstellung N der Vorrichtung 100 schließt die Kraftwirklinie L und eine Gerade G, welche durch die Drehachse A und den Angriffspunkt P2 verläuft, einen Winkel W ein, welcher kleiner als 180° und in der gezeigten Ausführungsform kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 45°, 30° oder 15° als spitzer Winkel ausgebildet ist. Der Winkel W ist von der Drehachse A, dem Angriffspunkt P2 und dem Kraftübertragungspunkt P1 eingeschlossen und an dem Angriffspunkt P2 ausgebildet. Bei dem Winkel W kann es sich um einen spitzen Winkel handeln. Der Winkel W kann gespiegelt an der Geraden G auch von dem Kraftübertragungspunkt P1 ‘, dem Angriffspunkt P2 und der Drehachse A eingeschlossen sein und an dem Angriffspunkt P2 als Winkel W‘ ausgebildet sein. Die Kraftwirklinien L, L‘ können symmetrisch zu der Geraden G angeordnet sein. Auch die Wirkverbindungen zwischen der Drehachse A und den Kraftübertragungspunkten P1 , PT können symmetrisch zu der Geraden G angeordnet sein. Die Kraftwirklinien L, L‘ und die Wirkverbindungen können ein Dreieck oder ein Trapez aufspannen, wobei für das Trapez zwei zueinander beabstandete Angriffspunkte an der Energiespeichereinrichtung 30 angreifen können.
Figuren 2 bis 4 zeigen die Vorrichtung 100 in einer Ausführungsform. Figur 2 zeigt die Vorrichtung 100 in der Neutralstellung N in einer perspektivischen Ansicht. Figur 3 zeigt die Vorrichtung 100 in der Neutralstellung N in einer Draufsicht. Figur 4 zeigt die Vorrichtung 100 in der Neutralstellung N in einer Schnittdarstellung.
Die Kopplungseinrichtung 60 weist einen Kopplungsarm 62 auf, welcher mit dem in Figur 2 nicht gezeigten Gabelschaft 4 drehfest gekoppelt ist. Der Kopplungsarm 62 kann an jeder durch den Lenkmechanismus und den Gabelschaft 4 ausgelenkbaren Komponente, beispielsweise an einer Gabelkomponente, einer Vorderradfederung und/oder einem Vorderradschutzblech angebracht sein.
Die Lagerungseinrichtung 10 weist mindestens ein Lagerungselement 10‘ mit welchem die Vorrichtung 100 an dem in Figur 2 nicht gezeigten Zweiradradrahmen 2 gelagert ist. Die Lagerungselemente 10‘ können an dem Zweiradrahmen 2 befestigt sein. An der Lagerungseinrichtung 10 ist ein Kraftübersetzungselement 50 angeordnet, an welchem die Kraftübertragungspunkte P1 , P1 ‘ ausgebildet sind. Die Kraftübertragungspunkte P1 , PT können an sich gegenüberliegenden Bereichen an der Lagerungseinrichtung 10 ausgebildet sein. Das Kraftübersetzungselement 50 kann als eine Nockenspange ausgebildet sein, welche zwei sich gegenüberliegende Nocken 54, 54‘ aufweisen kann. Bei einem Drehen der Kopplungseinrichtung 60 um die Drehachse A kann mindestens einer der Kraftübertragungspunkte P1 , P1 ‘ auf den Nocken 54, 54‘ ausgebildet sein.
Die Kraftübertragungseinrichtung 40 weist zwei Kraftübertragungselemente 42, 42‘ auf, basierend auf welchen die Kraftwirklinien L, L‘ ausgebildet sind. Die Kraftübertragungselemente 42, 42‘ können als Zugelemente 43, 43‘ ausgebildet sein, welche bei einem durch den Zweiradlenkungsmechanismus herbeigeführten Lenken nach links oder rechts eine aus der Lenkkraft resultierende Zugkraft in die Energiespeichereinrichtung 30 einleiten beziehungsweise übertragen können. Die Kraftübertragungselemente 42, 42‘ können auch als Halteelemente ausgebildet sein, welche bei einem durch den Zweiradlenkungsmechanismus herbeigeführten Lenken nach links oder rechts eine aus der Lenkkraft resultierende statische Haltekraft auf die Energiespeichereinrichtung 30 übertragen können. In Figur 4 ist die Vorrichtung 100 entlang dem in Figur 3 gezeigten Schnitt A-A gezeigt. Die Kraftübertragungselemente 42, 42‘ erstrecken sich radial zur Drehachse A, wobei die Kraftübertragungselemente
42, 42‘ schräg zur Drehachse A verlaufen können.
Die Kraftübertragungseinrichtung 40 weist zudem mindestens ein Zugband 44 auf, welches die Zugelemente 43, 43‘ ausbildet. Die Zugelemente 43, 43‘ können durch Bandabschnitte des Zugbands 44 ausgebildet sein. Das Zugband 44 kann an der Lagerungseinrichtung 10 befestigt sein, wobei das Zugband 44 über ein Befestigungselement, beispielsweise eine Befestigungsplatte, an der Lagerungseinrichtung 10 befestigt, beispielsweise verschraubt, sein kann.
Das Zugband 44 kann zudem an der Energiespeichereinrichtung 30 befestigt sein. Die Energiespeichereinrichtung 30 kann zwei Zugfedern 33 aufweisen. Das Zugband 44 kann an einem Halter 34 befestigt sein, welcher mit der Energiespeichereinrichtung 30 verbunden ist. Das Zugband 44 kann an dem Halter 34 über ein Befestigungselement, beispielsweise eine Befestigungsplatte, befestigt, beispielsweise verschraubt, sein.
Der Halter 34 kann zwei in Figur 4 gezeigte Gewinde 38 aufweisen, auf welche die als Spiralfedern ausgebildeten Zugfedern 33 aufgeschraubt sein können. Die Zugelemente
43, 43‘ können an den Zugfedern 33 beabstandet angreifen, wobei das Zugband 44 zwischen der Energiespeichereinrichtung 30 und der Lagerungseinrichtung 10 wie in Figur 3 gezeigt trapezartig aufgespreizt sein kann. Das Zugband 44 kann entlang der Kraftübertragungselemente 42, 42‘ trapezartig aufgespreizt sein. Die Kopplungseinrichtung 60 kann einen Vorspannmechanismus 20 aufweisen, welche eingerichtet ist, um in der Neutralstellung N der Vorrichtung 100 die Zugfedern 33 vorzuspannen. Hierfür kann der Vorspannmechanismus 20 eine Stellschraube 22 aufweisen, welche an der Kopplungseinrichtung 60 abgestützt ist und welche in einen dem Halter 34 an den Zugfedern 33 gegenüberliegenden Spannhalter 24 eingreift. Der Spannhalter 24 kann ein Innengewinde aufweisen, in welches die Stellschraube 22 eingeschraubt ist. Der Spannhalter 24 kann zwei in Figur 4 gezeigte Gewinde 38 aufweisen, auf welche die als Spiralfedern ausgebildeten Zugfedern 33 aufgeschraubt sein können. Somit kann in der Neutralstellung N bereits Energie in die Energiespeichereinrichtung 30 übertragen beziehungsweise eine Zugbeanspruchung der Zugfedern 33 erzeugt werden, um eine Stabilisierungskraft auf den Gabelschaft 4 zu übertragen.
Bezuqszeichen
Zweiradrahmen Gabelschaft
10 Lagerungseinrichtung
10‘ Lagerungselement 0 Vorspannmechanismus 2 Stellschraube
24 Spannhalter
30 Energiespeichereinrichtung
33 Zugfeder
34 Halter
38 Gewinde
40 Kraftübertragungseinrichtung
42, 42‘ Kraftübertragungselement
43, 43‘ Zugelement
44 Zugband
50 Kraftübersetzungselement
54, 54‘ Nocken
60 Kopplungseinrichtung
62 Kopplungsarm
64 Kopplungselement
100 Vorrichtung
F Fahrtrichtung
G, G‘ Gerade
L, L‘ Kraftwirklinie
N Neutralstellung
P1 , P1 ‘ Kraftübertragungspunkt
P2 Angriffspunkt
W, W‘ Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (100) zum Bereitstellen eines Rückstellmoments für einen Zweiradlenkungsmechanismus, mit
- einer Lagerungseinrichtung (10) zum Lagern der Vorrichtung (100) an einem Zweiradrahmen (2),
- einer Kopplungseinrichtung (60) zum Koppeln der Vorrichtung (100) mit einem Gabelschaft (4), wobei die Kopplungseinrichtung (60) eine Drehachse (A) aufweist,
- einer Energiespeichereinrichtung (30) zum Speichern einer Rückstellkraft und
- einer Kraftübertragungseinrichtung (40) zum Übertragen einer Kraft auf die Energiespeichereinrichtung (30), wobei die Kraftübertragungseinrichtung (40) die Lagerungseinrichtung (10) mit der Energiespeichereinrichtung (30) zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung (30) verbindet, und wobei die Kraftübertragungseinrichtung (40) einen zu der Drehachse (A) exzentrischen Kraftübertragungspunkt (P1) aufweist, wobei die Kraftübertragungseinrichtung (40) eine Kraftwirklinie (L) durch den exzentrischen Kraftübertragungspunkt (P1) und einen Angriffspunkt (P2) der Kraftübertragungseinrichtung (40) an der Energiespeichereinrichtung (30) zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung (30) ausbildet, und wobei in einer Neutralstellung (N) der Vorrichtung (100) die Kraftwirklinie (L) und eine Gerade (G), welche durch die Drehachse (A) und den Angriffspunkt (P2) verläuft, einen Winkel (W) einschließen.
2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 , wobei die Kraftübertragungseinrichtung (40) zwei Kraftübertragungselemente (42, 42‘) zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung (30) aufweist, wobei die Kraftübertragungselemente (42, 42‘) jeweils einen zu der Drehachse (A) exzentrischen Kraftübertragungspunkt (P1 , P1 ‘) aufweisen, wobei eine Kraftwirklinie (L) durch einen exzentrischen Kraftübertragungspunkt (P1 ) zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung (30) bei einem Lenken nach links ausgebildet ist, und wobei eine weitere Kraftwirklinie (L‘) durch den weiteren exzentrischen
Kraftübertragungspunkt (P1 ‘) zum Übertragen der Kraft auf die
Energiespeichereinrichtung (30) bei einem Lenken nach rechts ausgebildet ist.
3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, um in der Neutralstellung (N) Energie auf die Energiespeichereinrichtung (30) zu übertragen, mit welcher in der Neutralstellung (N) eine Stabilisierungskraft zum Stabilisieren des Gabelschafts (4) über die Kraftübertragungseinrichtung (40) auf die Kopplungseinrichtung (60) übertragbar ist.
4. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Kompensationsmechanismus, welcher zum Kompensieren einer Kraft eingerichtet ist, die bei einem sich aus der Neutralstellung (N) in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel auf die Kraftübertragungseinrichtung (40) einwirkt.
5. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftübertragungseinrichtung (40) eingerichtet ist, um bei einem sich aus der Neutralstellung (N) in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel einen progressiven Aufbau des Rückstellmoments bereitzustellen.
6. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftübertragungseinrichtung (40) eingerichtet ist, um bei einem sich in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel einen degressiven Aufbau des Rückstellmoments bereitzustellen.
7. Vorrichtung (100) nach den Ansprüchen 5 und 6, wobei der sich aus der Neutralstellung (N) in dem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellende Lenkwinkel zum Bereitstellen des progressiven Aufbaus des Rückstellmoments kleiner ist als der sich in dem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellende Lenkwinkel zum Bereitstellen des degressiven Aufbaus des Rückstellmoments.
8. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energiespeichereinrichtung (30) die Lagerungseinrichtung (10) und die Kopplungseinrichtung (60) elastisch koppelt.
9. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energiespeichereinrichtung (30) mindestens eine Feder zum Speichern einer Spannenergie aufweist.
10. Vorrichtung (100) nach Anspruch 9, wobei die Feder als eine Zugfeder (33) ausgebildet ist.
11 . Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, um in der Neutralstellung (N) die Feder mit einer Vorspannung zu beaufschlagen, mit welcher in der Neutralstellung (N) eine Stabilisierungskraft zum Stabilisieren des Gabelschafts (4) über die Kraftübertragungseinrichtung (40) auf die Kopplungseinrichtung (60) übertragbar ist.
12. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , wobei die Feder derart eingerichtet ist, dass sie bei einem sich aus der Neutralstellung (N) in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel biegebeansprucht ist.
13. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftübertragungseinrichtung (40) einen Zugmechanismus aufweist, welcher die Lagerungseinrichtung (10) und die Energiespeichereinrichtung (30) zum Übertragen einer Zugkraft auf die Energiespeichereinrichtung (30) verbindet.
14. Vorrichtung (100) nach Anspruch 13, wobei der Zugmechanismus zwei Zugelemente (43, 43‘) zum Übertragen der Zugkraft auf die Energiespeichereinrichtung (30) aufweist, wobei eine Kraftwirklinie (L) durch ein Zugelement (43) zum Übertragen der Zugkraft auf die Energiespeichereinrichtung (30) bei einem Lenken nach links ausgebildet ist, und wobei eine weitere Kraftwirklinie (L‘) durch das weitere Zugelement (43‘) zum Übertragen der Zugkraft auf die Energiespeichereinrichtung (30) bei einem Lenken nach rechts ausgebildet ist.
15. Vorrichtung (100) nach Anspruch 14, wobei der Zugmechanismus derart eingerichtet ist, dass bei einem sich aus der Neutralstellung (N) in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel beide Zugelemente (43, 43‘) zugbeansprucht sind.
16. Vorrichtung (100) nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Zugelemente (43, 43‘) an der Energiespeichereinrichtung (30) beabstandet zueinander angeordnet sind.
17. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei der Zugmechanismus die Lagerungseinrichtung (10) und die Energiespeichereinrichtung (30) über eine Trapezverbindung verbindet, wobei die kürzere Grundseite der Trapezverbindung an der Energiespeichereinrichtung (30) und die längere Grundseite der Trapezverbindung an der Lagerungseinrichtung (10) angeordnet ist.
18. Vorrichtung (100) nach Anspruch 17, wobei die Schenkel der Trapezverbindung durch Zugelemente (43, 43‘) zum Übertragen der Zugkraft auf die Energiespeichereinrichtung (30) ausgebildet sind.
19. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei mindestens eines der Zugelemente (43, 43‘) durch ein Band ausgebildet ist, welches mit der Lagerungseinrichtung (10) verbunden ist.
20. Vorrichtung (100) nach Anspruch 19, wobei das Band als biegeschlaffes Band ausgebildet ist.
21 . Vorrichtung (100) nach Anspruch 19 oder 20, wobei das Band ein aus einem Kunststoff hergestelltes Band, insbesondere ein aus Aramidfasern hergestelltes Band, aufweist.
22. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftübertragungseinrichtung (40) ein Kraftübersetzungselement (50) aufweist, an welchem der Kraftübertragungspunkt (P1 ) ausgebildet ist, und wobei das Kraftübersetzungselement (50) eingerichtet ist, um bei einem sich in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel eine Kraftübersetzung zum Übertragen der Kraft auf die Energiespeichereinrichtung (30) variabel einzustellen.
23. Vorrichtung (100) nach Anspruch 22, wobei das Kraftübersetzungselement (50) eingerichtet ist, um bei einem sich in einem vorbestimmten Lenkwinkelbereich einstellenden Lenkwinkel eine Kraftübersetzung für ein degressives Aufbauen des Rückstellmoments bereitzustellen.
24. Vorrichtung (100) nach Anspruch 22 oder 23 wobei das Kraftübersetzungselement (50) mindestens einen Nocken (54) aufweist.
25. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kopplungseinrichtung (60) einen Vorspannmechanismus (20) zum einstellbaren Übertragen von Energie in der Neutralstellung (N) auf die Energiespeichereinrichtung (30) aufweist.
26. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 und 25, wobei der Vorspannmechanismus (20) eingerichtet ist, um in der Neutralstellung (N) eine einstellbare Spannenergie auf die Feder zu übertragen.
27. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 25 oder 26, wobei der Vorspannmechanismus (20) mindestens ein Betätigungselement aufweist, welches manuell betätigbar ist, um in der Neutralstellung (N) die Energie manuell einstellbar auf die Energiespeichereinrichtung (30) zu übertragen.
28. Zweiradrahmen (2), an welchem die Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Gabelschaft (4) verbindbar gelagert ist.
29. Zweiradlenkung, mit einer Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 27 und einem Gabelschaft (4), mit welchem die Vorrichtung (100) gekoppelt ist.
30. Zweirad, welches einen Zweiradrahmen (2) nach Anspruch 28 oder eine Zweiradlenkung nach Anspruch 29 aufweist.
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