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Patente

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VeröffentlichungsnummerDE10242945 B4
PublikationstypErteilung
AnmeldenummerDE2002142945
Veröffentlichungsdatum3. Aug. 2006
Eingetragen16. Sept. 2002
Prioritätsdatum16. Sept. 2002
Auch veröffentlicht unterDE10242945A1
Veröffentlichungsnummer02142945, 2002142945, DE 10242945 B4, DE 10242945B4, DE-B4-10242945, DE02142945, DE10242945 B4, DE10242945B4, DE2002142945
ErfinderUlrich Bahr
AntragstellerUlrich Bahr
Zitat exportierenBiBTeX, EndNote, RefMan
Externe Links: DPMA, Espacenet
Fahrrad
DE 10242945 B4
Zusammenfassung
Fahrrad, umfassend einen Hauptrahmen (1), eine an dem Hauptrahmen angelenkte Lenkeinrichtung (5) mit Lenker (7) und Gabel (24) für das Vorderrad (6), einen Tretkurbeltrieb (9), einen Sattelmodul (8) und einen mit dem Hauptrahmen gelenkig verbundenen Hinterbau (2) für das Hinterrad (3), wobei der Hinterbau eine gegen den Hauptrahmen abgefederte Hinterradschwinge (10) aufweist, und wobei oben an der Gabel (24) ein den Fahrradlenker (7) tragendes Schwenkteil (34) angelenkt ist und ein erstes, einerseits an diesem Schwenkteil angreifendes und sich andererseits an der Gabel (24) abstützendes Stellglied (35) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass unten an dem Hauptrahmen eine Hinterbauwippe (11) angelenkt ist, an deren oberem Ende die Hinterradschwinge (10) angelenkt ist und an deren unterem Ende der Tretkurbeltrieb (9) gelagert ist, dass ein zweites Stellglied (16) vorgesehen ist, das einerseits an der Hinterbauwippe (11) zu deren Verschwenkung angelenkt ist und sich andererseits an dem Hauptrahmen (1) abstützt, und dass das erste Stellglied...
Ansprüche(20)
  1. Fahrrad, umfassend einen Hauptrahmen (1), eine an dem Hauptrahmen angelenkte Lenkeinrichtung (5) mit Lenker (7) und Gabel (24) für das Vorderrad (6), einen Tretkurbeltrieb (9), einen Sattelmodul (8) und einen mit dem Hauptrahmen gelenkig verbundenen Hinterbau (2) für das Hinterrad (3), wobei der Hinterbau eine gegen den Hauptrahmen abgefederte Hinterradschwinge (10) aufweist, und wobei oben an der Gabel (24) ein den Fahrradlenker (7) tragendes Schwenkteil (34) angelenkt ist und ein erstes, einerseits an diesem Schwenkteil angreifendes und sich andererseits an der Gabel (24) abstützendes Stellglied (35) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass unten an dem Hauptrahmen eine Hinterbauwippe (11) angelenkt ist, an deren oberem Ende die Hinterradschwinge (10) angelenkt ist und an deren unterem Ende der Tretkurbeltrieb (9) gelagert ist, dass ein zweites Stellglied (16) vorgesehen ist, das einerseits an der Hinterbauwippe (11) zu deren Verschwenkung angelenkt ist und sich andererseits an dem Hauptrahmen (1) abstützt, und dass das erste Stellglied (35) und das zweite Stellglied (16) über eine Hydraulikleitung (38) miteinander verbunden sind.
  2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gabel (24) eine teleskopische Vorbaugabel mit einem dritten Stellglied (31) ist und dass das erste Stellglied (35) zusätzlich mit dem dritten Stellglied (31) hydraulisch verschaltet ist, um mittels des Schwenkteiles (34) und des ersten Stellgliedes (35) die Arbeitslänge der Vorbaugabel (24) einzustellen.
  3. Fahrrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterbauwippe (11) in vertikaler Ebene verschwenkbar ist.
  4. Fahrrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Stellglied (16) oben an der Hinterbauwippe (11) oder an dem Hinterbau (2) in Nähe dieser Hinterbauwippe angelenkt ist.
  5. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, zweite und dritte Stellglied (35, 16, 31) je aus einem Verstellzylinder mit jeweils einem beidseitig beaufschlagbaren Kolben bestehen.
  6. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Steuerventil (36) vorgesehen ist, das einerseits hydraulisch mit dem ersten Stellglied (35) und andererseits hydraulisch mit dem zweiten Stellglied (16) und dem dritten Stellglied (31) verbunden ist.
  7. Fahrrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Stellglied (16) einen Hydraulikraum (16.2) und einen Pneumatikraum (16.1) aufweist.
  8. Fahrrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterbau (2) eine als Teleskopdämpfer wirkende Stützstrebe (13) mit einem pneumatischen Dämpferelement (18) aufweist und dass dieses Dämpferelement über eine pneumatische Leitung (37) mit dem Pneumatikraum (16.1) des zweiten Stellgliedes (16) verbunden ist.
  9. Fahrrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das pneumatische Dämpferelement (18) der Stützstrebe (13) ein Verstellzylinder ist, dessen Zugkammer (19) an dem Pneumatikraum (16.1) des zweiten Stellgliedes (16) angeschlossen ist.
  10. Fahrrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Leitung (37) ein manuelles Ventil (39) mit einer pneumatischen Zweigleitung (37a) zur Druckkammer (20) des pneumatischen Dämpferelementes (18) der Stützstrebe (13) aufweist.
  11. Fahrrad nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbaugabel (24) zwei Gabelholme (25) aufweist, dass der eine Gabelholm eine pneumatische Vorkammer (27) und ein hydraulisches Dämpferelement (28) und der andere Gabelholm eine pneumatische Vorkammer (27) und ein pneumatisches Federelement (30) mit dem darin angeordneten dritten Stellglied (31) in Form eines hydraulischen Verstellzylinders für die Einstellung der Arbeitslänge beider Gabelholme (25) aufweist und dass das Dämpferelement (28) und/oder das dritte Stellglied (31) an das erste Stellglied (35) angeschlossen sind.
  12. Fahrrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpferelement (28) über das gemeinsame Steuerventil (36) an das erste Stellglied (35) angeschlossen ist.
  13. Fahrrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Leitung (37) ein weiteres manuelles Ventil (40) mit einer pneumatischen Zweigleitung (37b) zur pneumatischen Vorkammer (27) wenigstens des mit dem dritten Stellglied (31) versehenen Gabelholmes (25) aufweist.
  14. Fahrrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stellglied (35) zusätzlich eine pneumatische Kammer (35.3) aufweist und dass eine pneumatische Verbindungsleitung (41) von dieser pneumatischen Kammer zu wenigstens einer der beiden pneumatischen Vorkammern (27) der Gabelholme (25) verläuft.
  15. Fahrrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein programmierbarer Computer (45) vorgesehen ist, der an das gemeinsame Steuerventil (36) zu dessen automatischer Betätigung angeschlossen ist.
  16. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Stellglied (35; 16) je aus einem Verstellrylinder mit je einem ersten und zweiten Hydraulikraum (35.1, 16.2; 35.2, 16.3) bestehen und die ersten und zweiten Hydraulikräume jeweils über eine zugehörige Hydraulikleitung (38; 38b) miteinander kommunizieren.
  17. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Stellglied (35;16) je aus einem Verstellzylinder mit je einem Hydraulikraum (35.1; 16.2) und je einem Pneumatikraum (35.5; 16.1) bestehen und dass die Hydraulikräume über die Hydraulikleitung (38) miteinander kommunizieren, während die Pneumatikräume je ins Freie münden.
  18. Fahrrad nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Hydraulikleitungen (38, 38b) ein Sperrventil (36a) aufweist.
  19. Fahrrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass am Oberende der Hinterbauwippe (11) ein Kettenumlenkrad (42) für den vom Tretkurbeltrieb (9) zum getriebenen Kettenrad des Hintenades (3) laufenden Obertrum der Antriebskette (43) des Tretkurbeltriebes vorgesehen ist.
  20. Fahrrad nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kettenumlenkrad (42) mechanisch oder hydraulisch axial verstellbar ausgebildet ist.
Beschreibung
  • [0001]
    Die Erfindung geht aus von einem Fahrrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • [0002]
    Ein derartig konzipiertes, ausschließlich mit Muskelkraft betriebenes Fahrrad ist in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, die durch den Einsatzzweck und die gewünschten Fahreigenschaften maßgeblich bestimmt sind. So sind die Körpergröße und die Körperproportionen des Fahrers bestimmend für die Größe des Fahrradrahmens, während die Lage des Lenkers und der Radstand vom Einsatzzweck des Fahrrades und den Vorlieben des Fahrers abhängig sind. Nicht nur im sportlichen Bereich, sondern auch im privaten Bereich besteht das Bestreben, den unterschiedlichen Anforderungen an das Fahrrad optimal Rechnung zu tragen, was dazu führt, dass beispielsweise für Trainingsfahrten, Rennen und Fahrten in der Ebene, in bergigem Gelände oder über Kurz- oder Langstrecken geometrisch unterschiedlich gestaltete Fahrradrahmen gefahren werden. Während ein Teil dieser Anforderungen durch spezielle, unveränderbare Fahrradkonstruktionen oder durch Vorsehen manueller Einstellmöglichkeiten am Fahrrad erfüllt werden kann, sind bisher bekannte Veränderungen der so genannten Rahmengeometrie umständlich und nicht zufrieden stellend.
  • [0003]
    Aus der WO 93/21056 A1 ist es bekannt, die Sattel- und die Lenkerposition durch ein Verbundsystem zwischen Sattel und Lenker zu verändern. Dies geschieht z. B. dadurch, dass die den Sattel und den Lenker tragenden Stützen als in dem Fahrradrahmen gleitfähig gelagerte Plunger ausgebildet sind, die über den oberen Rahmenholm hydraulisch kom munizieren, so dass ein Einschieben der Lenkerstütze ein Ausschieben der Sattelstütze und umgekehrt zur Folge hat. Durch ein Absperrventil ist die jeweilige Stellung von Lenker und Sattel fixierbar. Hierdurch ist zwar die Position des Benutzers auf dem Fahrrad insofern etwas verbessert, als dass auch bei geneigter Fahrt eine zu starke Vorneigung oder zu starke Rückneigung des Körpers des Radfahrers bis zu einem gewissen Grad vermieden ist, jedoch ist eine Radstandsveränderung des Fahrers mit diesem Verbundsystem nicht möglich.
  • [0004]
    In dem DE-Gebrauchsmuster 296 14 967 U1 ist zwar eine Veränderung der Rahmengeometrie durch Radstandsveränderung offenbart, indem der Hinterbau des Fahrradrahmens mittels eines Exzenters verstellt wird. Die Durchführung der Verstellung ist jedoch umständlich, weil der Fahrer hierzu vom Fahrrad absteigen muss, um den Exzenter mit einem zusätzlichen Werkzeug neu einstellen zu können. Danach wird das Fahren durch Besteigen des Fahrrades fortgesetzt werden.
  • [0005]
    Auch DE 43 34 392 A1 beschreibt ein Fahrrad, bei dem während der Fahrt eine Einstellung des Sattels bzw. des Lenkers vorgenommen werden kann. Dabei ist vorgesehen, dass der Sattel mit einer ersten Verstelleinrichtung höhenverstellbar ist und der Lenker mittels einer zweiten Verstelleinrichtung ebenfalls höhenveränderbar ist, wobei die erste und zweite Verstelleinrichtung gegenläufig wirkend miteinander gekoppelt sind.
  • [0006]
    DE 100 25 901 A1 offenbart ein Fahrrad, mit mindestens einer Verstelleinrichtung, insbesondere zur Höhenverstellung des Sattels bzw. des Lenkervorbaus, bei der die Verstelleinrichtung eine doppeltwirkende Kolben-/Zylinderanordnung mit zwei Zylinderräumen aufweist, die durch einen Kolben voneinander getrennt sind. Dabei ist die den ersten Zylinderraum begrenzende Fläche des Kolbens größer als die den zweiten Zylinderraum begrenzende Fläche des Kolbens und eine Feststelleinrichtung zum Feststellen des Kolbens vorgesehen.
  • [0007]
    Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Fahrrad vorzuschlagen, bei dem während des Fahrens auf einfache Weise eine Höheneinstellung des Lenkers wie auch eine optimale Einstellung des Radstandes im Sinne einer verbesserten Fahrstabilität, einer erhöhten Fahrsicherheit und eines verbesserten Fahrkomforts erreichbar ist.
  • [0008]
    Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Patentanspruch 1 angegeben.
  • [0009]
    Die durch diese Lösung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine umfassende und optimale Anpassung vornehmlich des Radstandes an die geländemäßigen Gegebenheiten während des Fahrens möglich ist. Dabei wird der Lenker vom Radfahrer während des Fahrens nach vorn und abwärts oder nach oben und rückwärts verschwenkt, je nachdem, ob z. B. eine Bergauffahrt oder eine Bergabfahrt unmittelbar bevorsteht, und infolge der Lenkerverstellung wird der Hinterbau des Fahrrads selbsttätig eingestellt, indem die Hinterbauwippe durch die Kraft des hinteren Verstellgliedes verschwenkt wird mit der Folge, dass sich dadurch die Hinterradschwinge und damit die Drehachse des Hinterrads nach vorn bzw. hinten verstellt. Dadurch ist eine vom Fahrer während des Fahrens bewirkte Radstandsänderung, d.h. eine Veränderung des Abstandes der Aufstandspunkte von Vor derrad und Hinterrad des Fahrrades auf dem Geländeboden voneinander, möglich, woraus eine verbesserte Fahrstabilität und ein optimales Fahren in der Ebene und am Hang, und zwar sowohl aufwärts als auch abwärts erfolgt. Durch diese je nach auftretender Geländesituation schnell durchführbaren Verstellvorgänge werden ferner insbesondere der Lenkwinkel und die Sattelhöhe indirekt beeinflusst und dadurch die Fahrsicherheit und der Fahrkomfort weiter verbessert.
  • [0010]
    Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Vorbaugabel als pneumatisch-hydraulische Teleskopgabel derart ausgebildet sein, dass sie ein hydraulisches Stellglied aufweist, das der Beeinflussung der Arbeitslänge und der Dämpfung der Vorbaugabel unter Nutzung von Energie aus dem ersten und/oder zweiten Stellglied dient. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Hinterbau mit einer Stützstrebe mit integriertem pneumatischem Dämpfer-/Federelement ausgerüstet sein, um Energie aus dem zweiten Stellglied nutzen zu können. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn das erste und das zweite Stellglied und die Vorbaugabel über ein gemeinsames Steuerventil miteinander verknüpft sind, um die gewählte Einstellung des Hinterbaus und der Vorbaugabel sichern zu können.
  • [0011]
    Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer, in den anliegenden Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
  • [0012]
    1 eine Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispieles des Fahrrades in neutraler Fahrposition in der Ebene,
  • [0013]
    2 eine Seitenansicht entsprechend 1 in „bergauf"-Fahrposition,
  • [0014]
    3 eine Seitenansicht entsprechend 1 in „bergab"-Fahrposition,
  • [0015]
    4 eine Schnittdarstellung durch einen Längenabschnitt einer Vorbau-Lenkeinrichtung,
  • [0016]
    5 eine Darstellung einer ersten hydraulischen und pneumatischen Verknüpfung von Stellgliedern,
  • [0017]
    6 eine Schnittdarstellung durch eine Feder- und Dämpfereinrichtung der Stützstrebe des Hinterbaus,
  • [0018]
    7 eine Darstellung einiger beim Bergauffahren auftretenden Kräfte,
  • [0019]
    8 eine Darstellung einiger beim Bergaufahren auftretenden Kräfte, und
  • [0020]
    9 + 10 eine Darstellung einerzweiten und dritten fluidischen Verknüpfung von Stellgliedern,
  • [0021]
    11 + 12 zwei weitere und einfache Ausführungsbeispiele zur Einstellung des Radstandes des Fahrrades.
  • [0022]
    Wie es insbesondere aus 1 ersichtlich ist, umfasst das gezeigte Fahrrad einen Hauptrahmen 1 mit einem Hinterbau 2 für das Hinterrad 3, eine in einem Lenklager 4 an dem Hauptrahmen angelenkte Lenkeinrichtung 5 mit einem schematisch angedeuteten Fahrradlenker 7 für das Vorderrad 6 sowie einen Sattelmodul 8 und einen Tretkurbeltrieb 9. Der Abstand zwischen den Berührungspunkten der Räder 3, 6 des Fahrrades auf dem Erdboden E bildet den so genannten Radstand R.
  • [0023]
    Der Hinterbau 2 besteht im gezeigten Beispiel aus einer Hinterradschwinge 10, die mit dem Hauptrahmen 1 über das obere Ende einer in dessen unterem Bereich gelagerten, zweiarmigen Hinterbauwippe 11 verbunden ist und die an ihrem, die Achse 12 des Hinterrades 3 aufnehmenden hinteren Ende über eine Stützstrebe 13 an dem Hauptrahmen 1 gefedert abgestützt ist. Die Lagerung der Hinterbauwippe 11 an dem Hauptrahmen erfolgt über ihr Mittelgelenk 14, während die Drehachse 15 des Tretkurbeltriebs 9 nunmehr an dem unteren Ende der Wippe 11 vorgesehen ist, so dass der Tretkurbeltrieb an dieser Stelle gelagert ist. Im Bereich der oberen Anlenkung der Hinterradschwinge 10 an der Hinterbauwippe 11 greift ein sich andererseits an dem Hauptrahmen 1 abstützender Verstellzylinder 16 als ein zweites Stellglied mit einem beidseitig beaufschlagbaren Kolben 17 an. Die Stützstrebe 13 ist als Teleskopdämpfer ausgeführt und weist ein Dämpferelement 18 mit einer äußeren Zugkammer 19 und einer äußeren Druckkammer 20 (6) auf. Beide Kammern umgeben die pneumatische Hauptdämpfungseinrichtung, die aus einer inneren Druckkammer 21 und einer inneren Zugkammer 22 besteht. Ferner ist eine weitere Druckkammer 23 in dem Dämpferelement ausgebildet, die mit der äußeren Druckkammer 20 gleichsinnig wirksam ist.
  • [0024]
    Die Lenkeinrichtung 5 umfasst, wie in den 1 und 4 gezeigt ist, vorzugsweise eine teleskopische Vorbaugabel 24 aus zwei Gabelholmen 25 mit je einem darin geführten, das Vorderrad 6 tragenden Standrohr 26, wobei die Vorbaugabel nach dem bekannten Doppelbrückenprinzip 32 aufgebaut und in dem Lenklager 4 des Hauptrahmens 1 gelagert ist. In den Gabelholmen sind Kolben-Zylinder-Einheiten eingegliedert, die mehrere Kammern ausbilden. Diese Kammern sind so angeordnet, dass der eine Gabelholm eine vorzugsweise als Federelementwirksame pneumatische Vorkammer 27 und weiter ein hydraulisches Dämpferelement 28 mit Zugseite 29a und Druckseite 29b hat und dass der andere Gabelholm vorzugsweise ebenfalls eine pneumatische Vorkammer 27 hat und weiter eine pneumatische Federkammer 30 und einen hydraulischen Verstellzylinder 31, der einen Hydraulikraum 31a hat, aufweist. Der Zylinder 31 ist für die Beeinflussung der Arbeitslänge der Vorbaugabel vorgesehen.
  • [0025]
    Die beiden Vorkammern 27 können geschlossene Kammern sein, deren Luftinhalt als Federelement wirkt. Sie können aber auch eine übliche Federeinheit, z. B. eine Metallfeder, enthalten und ins Freie münden, falls dies gewünscht wird. Sie können des Weiteren an pneumatische Energiespender angeschlossen sein, wie noch klar wird.
  • [0026]
    An der oberen Gabelbrücke 32 der Vorbaugabel 24 ist mit seinem Schwenkgelenk 33 (1) ein den Fahrradlenker 7 tragendes, vertikal bewegbares Schwenkteil 34, z. B. ein zweiarmiger Hebel in Form eines Dreieckteiles, angelenkt, an dem ein mit Verstellrylinder 35 beidseitig druckbeaufschlagbarem Kolben als erstes Stellglied angreift, der sich andererseits z. B. an der unteren Gabelbrücke 32 abstützt.
  • [0027]
    Wie aus 5 hervorgeht, sind die Verstellzylinder 16, 31, 35 und das Dämpferelement 18 in einer ersten Ausführungsform hydraulisch und pneumatisch miteinander verknüpft. Zu diesem Zweck sind Rohr- und/oder Schlauchleitungen 37, 38, 50, 51 und 52 vorgesehen, wobei die Leitung 37 eine Luftleitung ist und die übrigen Leitungen Hydraulikleitungen sind. Über die Luftleitung 37 kommuniziert die Zugseite 19 des Dämpferelements 18 mit dem Pneumatikraum 16.1 des zweiten Verstellzylinders 16, und über die Hydraulikleitung 38 kommuniziert der Hydraulikraum 16.2 des Verstellzylinders 16 mit dem Hydraulikraum 35.1 des ersten Verstellzylinders 35. Der andere Hydraulikraum 35.2 des Verstellzylinders 35 ist mit dem Hydraulikraum 31a des Verstellzylinders 31 der Vorbaugabel 24 verknüpft. Die betreffende Verknüpfung ergibt sich aus einer ersten Stellung 36.1 eines manuell betätigbaren, mit der Hydraulikleitung 38 verbundenen Steuerventils 36 (5), das in einer zweiten Stellung 36.2 eine Sperrung der Leitung 38 zwischen dem Hydraulikraum 16.2 des Verstellzylinders 16 mit dem ersten Hydraulikraum des Verstellzylinders 35 und der Verbindungsleitung 50 zwischen dem zweiten Hydraulikraum des Verstellzylinders 35 und dem Hydraulikraum 31a des Verstellzylinders 31 bewirkt. Gleichzeitig wird in der zweiten Stellung des Steuerventils 36 mittels der Leitungen 51 und 52 eine Hydraulikverbindung zwischen einem Steuerelement 53 des anderen Gabelholmes 25 der Vorbaugabel 24 und dem Verstellrylinder 35 hergestellt.
  • [0028]
    Das Steuerelement 53 kann z. B. ein kleiner Zylinder sein, dessen Kolben 53a über die beiden Leitungen 51 und 52 verstellt wird, so dass die Kolbenstange 53b die Ventileinheit 29c in dem Kolben 29d teilweise schließt. Dadurch wird das Dämpferglied 28 mit Druckenergie aus dem ersten Stellglied 35 gesteuert, um einen plötzlichen und schnellen Eintaucheffekt der Gabelholme 26 in ihre Außenrohre zu vermeiden.
  • [0029]
    Mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eines Fahrrads lassen sich der Radstand R (1) und die Federhärten und/oder Dämpfungseigenschaften der betreffenden Federelemente des Fahnads so beeinflussen, dass die Möglichkeit einer sofortigen Anpassung dieser Parameterwährend des Fahrens an den momentanen Anwendungsfall, d. h. an die gerade angetroffenen Geländeeigenschaften, besteht, ohne also vom Fahrrad absteigen zu müssen.
  • [0030]
    So lässt sich beim Aufwärtsfahren (2 und 7) auf ansteigendem Gelände, z.B. Bergauffahren, bei Stellung 36.1 (5) des Steuerventils 36 am Beginn oder während des Bergauffahrens eine durch das natürliche Fahrverhalten des Fahrers (Erheben vom Sattel 8 nach vorne) bedingte Schwerpunktverlagerung des Fahrers nach vorne in Verbindung mit einer Verschwenkung des Schwenkteiles 34 und des Fahrradlenkers 7 gemäß dem angedeuteten Pfeil nach vorn und unten bewirken, dass gemäß 5 aus dem Hydraulikraum 16.2 des Verstellzylinders 16 Druckflüssigkeit verdrängt wird, und zwar hinein in den Hydraulikraum 35.1 des Verstellzylinders 35 über die Hydraulikleitung 38. Dies hat zur Folge, dass der Radstand auf R1 verkürzt wird, so dass sich das Hinterrad 3 also näher zum Vorderrad 6 verstellt. Gleichzeitig stellt sich an der Hinterradschwinge 10 eine weichere Federhärte bei im Wesentlichen unveränderfer Dämpfung ein. Auch wird die aktive Länge der Vorbaugabel 24, d. h. deren Arbeitslänge, aufgrund des Druckanstieges in dem Hydraulikraum 35.2 des Verstellzylinders 35 und der daraus folgenden Beaufschlagung des Hydraulikraumes 31a des Verstellzylinders 31 verkürzt, was dem Fahrer eine sicherere Position auf dem Fahrrad gibt.
  • [0031]
    Beim Abwärtsfahren (3 und 8) auf einem Gelände mit Gefälle, z. B. Bergabfahren, lässt sich und aufgrund der natürlichen Schwerpunktverlagerung des Fahrers nach hinten (auf den Sattel 8 setzen) aus dem gemäß dem Pfeil nach oben und rückwärts gerichtetem Verschwenken des Schwenkteils 34 durch den Fahrradlenker 7 bewirken, dass bei Stellung 36.2 (5) des Steuerventils 36 mittels des Verstellzylinders 35 Druckflüssigkeit aus dem Hydraulikraum 31a des Verstellzylinders 31 in der Vorbaugabel 24 abgezogen und damit die Arbeitslänge der Vorbaugabel wieder vergrößert wird. Gleichzeitig wird der Hydraulikraum 16.2 des Verstellzylinders 16 für die Verstellung der Hinterbauwippe 11 über die Verbindungsleitung 38 von dem Hydraulikraum 35.1 des Verstellzylinders 35 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, so dass dadurch die Verstellung der Hinterradschwinge 10 nach hinten bewirkt und der Radstand R des Fahrradesauf den Radstand R2 verlängert wird. Mit der genannten Verschwenkung des Schwenkteils 34 und des Lenkers 7 geht gemäß 5 auch ein Druckanstieg in dem Pneumatikraum 16.1 des Verstellzylinders 16 und in dem über eine Pneumatikleitung 37 daran angeschlossenen Dämpferelement 18 der Stützstrebe 13 einher, so dass die Stützstrebe und damit das Hinterrad 3 leichter einfedern kann und dafür einen größeren Federweg zur Verfügung hat.
  • [0032]
    Die vorteilhaften Auswirkungen der vorstehend beschriebenen Verstellung des Lenkers 7 und des Radstandes R auf die Fahreigenschaften eines erfindungsgemäß ausgestatteten Fahrrades sind auch aus den 7 und 8 erkennbar. Darin bezeichnen:
    P:
    den Fahrer,
    S:
    den Schwerpunkt des Fahrers,
    E:
    das Gelände,
    FG:
    die Gewichtskraft des Fahrers,
    FF:
    die Gewichtskraft des Fahrrades,
    Ks:
    den sich verändernden Abstand zwischen der Achse 12 des Hinterrades 3 und dem Mittelgelenk 14 der Hinterbauwippe 11,
    W:
    Wirkungslinie des Systems Fahrer/Fahrrad,
    R1, R2:
    die Rasabstände des Fahrrades auf dem Gelände.
  • [0033]
    Die Darstellung nach 7 (Bergauffahren bzw. ansteigendes Gelände) zeigt den Schwerpunkt S des Fahrers P beim Bergauf-Wiegetritt auf den Kurbeltrieb 9, wobei der Fahrer nicht auf dem Sattel sitzt und die Wirkungslinie seiner Gewichtskraft FG nach vorn verlagert ist, wobei der Lenker 7 vorher nach vorn und unten verschwenkt worden ist und sich der verkürzte Radstand R1 eingestellt hat. Es ist erkennbar, dass sich beim Aufwärtsfahren die gemeinsame Wirkungslinie W der Gewichtskräfte des Systems Fahrer/Fahrrad sehr nahe am Mittelgelenk 14 der Wippe 11 verläuft. Hierdurch ist das Hinterrad 3 gewichtsmäßig entlastet, wodurch die Verkürzung des Radstandes, d. h. das Vorschieben der Hinterradschwinge 10 in Fahrrichtung, begünstigt ist und leichter erfolgen kann. Durch die untere Stellung des Lenkers 7 und den verkürzten Radstand R1 ist das Bergauffahren wesentlich erleichtert und sicherer.
  • [0034]
    Die Darstellung nach 8 zeigt die sich bei Bergabfahrt bzw. bei Fahrt auf abfallendem Gelände einstellenden Verhältnisse. Hierbei hat der Fahrer P den Lenker 7 in die obere und hintere Stellung verschwenkt. Die Wippe 11 und die Hinterradschwinge 10 sind ebenfalls nach hinten verstellt, so dass der größere Radstand R2 eingestellt ist. Die gemeinsame Wirkungslinie W der resultierenden Gewichtskraft aus dem Gewicht FG des Fahrers P und dem Gewicht FF des Fahrrades verläuft aufgrund der Tatsache, dass der Schwerpunkt des Systems Fahrer/Fahrrad im Vergleich zu einem Fahrrad ohne kombinierte Radstandsveränderung und Verschwenkung des Lenkers 7 weiter zurückliegt, weiter weg vom Aufstandspunkt des Vorderrades 6 auf dem Gelände E, so dass das Überkippmoment des Systems Fahrer/Fahrrad nach vorne minimiert, sich der Fahrer sicherer fühlt und die Fahrsicherheit bei dieser Fahrsituation ebenfalls erhöht ist.
  • [0035]
    Außer der Funktion, dass das zweite Stellglied 16 beim Verstellen des ersten Stellgliedes 35 an der Einstellung des Hinterbaus 2 aktiv beteiligt ist, hat das zweite Stellglied 16 den weiteren Vorteil, dass das Einstellen des Hinterbaus 2 relativ schnell durchgeführt wird. Insbesondere beim Umstellvorgang des Steuerventils 36 von bergab zu bergauf werden anschließend erhöhte Trittkräfte des Fahrers aufgrund seiner Gewichtsverlagerung durch Erheben vom Sattel wirksam, wodurch in dem Stellglied 16 ein beschleunigter Druckabfall bewirkt wird, was die Radstandsverkürzung erleichtert. Gleichzeitig wird auch das Dämpferelement 18 der Stützstrebe 13 des Hinterbaus 2 relativ schnell wirksam. Ein noch weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Sicherung gegen fehlerhafte Bedienung des Steuerventils 36 durch den Fahrer gegeben ist. Eine fehlerhafte Bedienung während der Bergab-Fahrt führt nicht dazu, dass sich der Radstand R aus der Bergab-Stellung in die Bergauf-Stellung selbstständig ändert, und zwarwegen Fehlens der Trittkräfte des Fahrers aufgrund der relativ hohen Geschwindigkeit während der Bergab-Fahrt.
  • [0036]
    Das Steuerventil 36 (5), das am Fahrradlenker 7 oder an anderer, gut erreichbarer Stelle des Fahrrades befestigt ist, kann mittels Drehgriff (nicht gezeigt) von Hand verstellt werden. Dies erfolgt für die Einstellung des Radstandes und der Vorbaugabel in Abhängigkeit der vom Fahrer beobachteten Formen der von ihm gerade befahrenen Geländestrecke während der Fahrt. Dabei ist es möglich, dass das Verschalten der Stellglieder 16, 31, 35 so erfolgt, dass während der Fahrt auftretende Kräfte (z. B. durch Gewichtsverlagerung des Fahrers oder beim Bremsen) als Steuerenergie genutzt werden, um die Verstellung des Hinterbaus 2 zu unterstützen und/oder als Federhärte-/Dämpfersteuerung zu fungieren.
  • [0037]
    Das Einstellen des Steuerventils 36 kann aber auch durch einen Computer 45 (9 und 10) vorgenommen oder unterstützt werden. Je nach Programmierung des Computers 45 kann dieser das Steuerventil betätigen, das dann die betreffenden Stellglieder 16, 31, 35 nach gespeicherten Fahrdaten, welche beispielsweise neben Geschwindigkeiten auch Niveauunterschiede des Ge ländes E berücksichtigen, in Funktion treten lässt, um die entsprechenden Einstellungen am Fahrrad vorzunehmen.
  • [0038]
    In weiterer Ausgestaltung kann die Stützstrebe 13 des Hinterbaus 2 in ihrer Federhärte verändert werden. Hierzu sind gemäß 9 in der pneumatischen Leitung 37 ein manuell einstellbares Ventil 39 und eine von diesem Ventil abgehende Zweigleitung 37a, die zur Druckseite 20 des Dämpferelementes 18 führt, vorgesehen. Über das Ventil 39 kann die Druckseite 20 oder können diese Druckseite und die Zugseite 19 des Dämpferelements 18 der pneumatischen Druckkraft aus dem Pneumatikraum 16.1 des Verstellgliedes 16 unterworfen werden, um die Federhärte des Dämpferelementes geländeabhängig einstellen zu können.
  • [0039]
    Die pneumatische Druckkraft aus dem Verstellglied 16 kann zusätzlich oder alternativ auch für die Änderung der Federhärte und der Einstellung der Vorbaugabel 24 genutzt werden. Hierfür sind gemäß 9 ein weiteres, in der pneumatischen Leitung 37 angeordnetes, manuell einstellbares Ventil 40 und eine von diesem Ventil abgehende Zweigleitung 37b, die zu wenigstens einer der Kammern 27 der Vorbaugabel 24 verläuft, vorgesehen.
  • [0040]
    Gemäß einer zweiten, auch in 9 gezeigten Ausführungsform der Verknüpfung der Stellglieder 16, 31, 35 kann das erste, hier teleskopartig ausgebildete Stellglied 35 zusätzlich eine pneumatische Kammer 35.3 in seinem axial beweglichen Zylinderfeil aufweisen, die über eine pneumatische Leitung 41 mit wenigstens einer der beiden Kammern 27 der Vorbaugabel 24 kommuniziert. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass beim Übergang von Bergauffahrt in Bergabfahrt, während dessen der Lenker 7 nach oben und hinten verschwenkt wird, eine sich erhöhende pneumatische Druckkraft in einer oder beiden der Kammern 27 erhalten wird, die bewirkt, dass die Gabelholme 25 durch Ausfahren der Standrohre 26 sich schnell verlängern. Dadurch erhält der Fahrer bei Beginn der Bergabfahrt schneller eine höhere Kopf- und Schulterhaltung, was ihm ein noch sichereres Fahrgefühl gibt.
  • [0041]
    Des Weiteren kann noch ein von Hand einstellbares Ventil 46 vorgesehen sein, an welches die pneumatischen Leitungen 37b und 41 angeschlossen sind und von dem eine Verbindungsleitung zu wenigstens einer der beiden Kammern 27 der Vorbaugabel 24 führt, um sowohl das erste Stellglied 35 als auch das zweite Stellglied 16 mit der Vorbaugabel wahlweise funktionell zu verbinden.
  • [0042]
    10 zeigt eine weitere Ausführungsform, die gegenüber derjenigen nach 9 etwas abgeändert ist. Die Leitungen 37b und 41 sind in diesem Fall als eine gemeinsame Hydraulikleitung 38a ausgeführt. Das erste, teleskoparfige Stellglied 35 hat in diesem Fall eine Hydraulikkammer 35.4 und das zweite Stellglied 16 hat eine zweite Hydraulikkammer 16.3. Somit arbeiten die beiden Stellglieder 35 und 16 sämtlich hydraulisch mit dem Vorteil, dass eine erhöhte Sicherheit in der Funktion dieser beiden Stellglieder und bei der Einstellung des Radstandes R gegeben ist.
  • [0043]
    Gemäß den 1 bis 4 ist das zweite Stellglied 16 am Oberende der Hinterbauwippe 11 angelenkt, derart, dass seine Gelenkachse mit der dortigen Gelenkachse der Hinterradschwinge 10 zusammenfällt. Gemäß dem Beispiel in 9 kann auch so vorgegangen sein, dass das zweite Stellglied 16 oberhalb der oberen Gelenkstelle 11a der Hinterbauwippe 11 für die Hinterradschwinge an einer anderen Gelenkstelle 11b angelenkt ist. Diese Gelenkstelle ist, wie gezeigt, an einer Querstrebe 13a des Hinterbaus 2 vorgesehen und kann alternativ, bei Weglassung dieser Querstrebe, an einem Vorsprung (nicht gezeigt) der Hinterradschwinge 10 vorgesehen sein. Im Allgemeinen wird diese Gelenkstelle 11b für das zweite Stellglied in Nähe der oberen Gelenkstelle 11a der Hinterbauwippe 11 vorgesehen sein.
  • [0044]
    Diese Anlenkungsarf des zweiten Stellgliedes 16 hat den zusätzlichen Vorteil, dass auf Impulsenergien der am Tretkurbeltrieb wirkenden Trittkräfte des Fahrers besser reagiert werden kann. So wird der als negativ empfundene Einknick- oder Wippeffekt, der durch kurzes, heftiges Nachuntensacken des Hinterbaus bei einem starken Antritt des Fahrers entsteht, eliminiert, ohne dass dabei die Dämpfungswirkung des Hinterbaus blockiert ist. Die Kettenkräfte und deren Gegenkräfte im System Fahnad/Fahrer lassen so den Hinterbau im Verhältnis zur auftretenden Trittenergie höhere Widerstandskräfte gegen sein Einknicken bereitstellen. So verliert der Fahrer u. a. keine Energie der Trittkräfte durch das Dämpfungselement 18 des Hinterbaus und dieses Dämpfungselement bleibt weiterhin aktiv. Ein weiterer Vorteil dieser speziellen Anlenkung des zweiten Stellgliedes 16 am Hinterbau 2 besteht für den Fahrer darin, dass er bei höheren Fahrgeschwindigkeiten beim Durchfahren größerer Schlaglöcher oder eines vorstehenden Hindernisses einen runderen, d.h. vergleichmäßigten Tritt am Tretkurbeltrieb empfindet. Beim Durchfahren oder Überfahren eines Hindernisses bewegt sich der Hinterbau kurz nach oben und unten und bewirkt dadurch eine Bewegung des unteren Endes der Hinterbauwippe 11 und eine Bewegung der Kurbel des Tretkurbeltriebes 9 in Fahrrichtung. Diese Bewegungen kompensieren die vom Fahrer als unangenehm empfundenen, rückwärts gerichteten Impulskräfte an der Tretlagerachse, die das Treten zum Beispiel beim Fahren auf grobem Kopfsteinpflaster erschweren. Die hierdurch bedingten Verschiebewege der Tretlagerachse und der Mehrweg des Hintenades beim Überwinden eines Schlagloches/Hindernisses heben sich für den Fahrer auf.
  • [0045]
    Eine andere vorteilhafte Weiterbildung besteht, wie z. B. in 9 gezeigt, noch darin, dass am Oberende der Hinterbauwippe 11 ein mechanisch oder hydraulisch axial verstellbares Kettenumlenkrad 42 für den vom Tretkurbeltrieb 9 zum getriebenen Kettenrad oder Kettenradsatz des Hinterrades 3 verlaufenden Obertrum der üblichen Antriebskette 43 vorgesehen ist. Durch dieses Umlenkrad werden Kettenkräfte des Tretkurbeltriebs so in die Hinterradschwinge 10 eingeleitet, dass während des Fahrens starke und unangenehm empfundene Rückstellkräfte der Kette eliminiert werden und die Radstandsverlängerung des Weiteren erleichtert wird.
  • [0046]
    Die 11 und 12 zeigen zwei weitere Beispiele der Erfindung in sehr vereinfachter Ausführung. In 11 sind das erste und das zweite Stellglied 35 bzw. 16 als einfache Verstellzylinder mit beidseitig beaufschlagten Kolben ausge bildet und besitzen je einen ersten Hydraulikraum 35.1 bzw. 16.2, wobei diese beiden Hydraulikräume über die Hydraulikleitung 38 miteinander kommunizieren. Der erste Verstellzylinder 35 besitzt noch einen zweiten Hydraulikraum 35.2. Insoweit besteht Übereinstimmung dieses Ausführungsbeispiels mit dem ersten Ausführungsbeispiel. In Abänderung besitzt der zweite Verstellrylinder 16 auch einen zweiten Hydraulikraum 16.3, und die beiden zweiten Hydraulikräume 35.2 und 16.3 sind über eine zweite Hydraulikleitung 38b miteinander verbunden. Bei diesem Beispiel ist das Feder-/Dämpferglied 18 nicht an dem zweiten Verstellzylinder 16 angeschlossen. Dies ist jedoch möglich, wenn dieser Verstellzylinder z. B. als Teleskopzylinder ausgebildet ist, z. B. wie der erste Verstellzylinder 35 in den 9 und 10. Dieses Ausführungsbeispiel ist eine vereinfachte und sicher funktionierende Ausführungsform des Erfindungsgedankens zur Radstandsveränderung während der Fahrt.
  • [0047]
    Die 12 zeigt ein noch weiter vereinfachtes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Beispiel sind die Verstellzylinder 35, 16 gegenüber denjenigen nach 11 insoweit abgeändert, als dass ihre zweiten Räume als Pneumatikräume 35.5 bzw. 16.1 ausgebildet sind und diese Räume je ins Freie münden. Ergänzend kann der zweite Verstellzylinder 16 wie weiter vorstehend beschrieben pneumatisch an das Dämpferelement 18 angeschlossen sein, anstatt dass sein Pneumatikraum 16.1 ins Freie mündet. Bei diesem sehr einfachen Beispiel ist die Vorbaugabel 24 vorteilhaft ebenfalls nicht einbezogen und die beiden Verstellzylinder 35, 16 kommunizieren über die einzige Hydraulikleitung 38, um eine Radstandsveränderung während der Fahrt zu bewirken.
  • [0048]
    Das in den 5, 9 und 10 gezeigte Steuerventil 36 ist vorzugsweise ein Umsteuerventil, um die bei der Radstandsverstellung gewonnene Druckenergie aus den Stellgliedern 35 und 16 bei der Verstellung und/oder Einstellung der Vorbaugabel 24 zur weiteren Erhöhung der Fahrsicherheit zu verwenden. Wenn die genannte Druckenergie für die Vorbaugabel nicht genutzt werden soll und nur eine Sicherung der Einstellung des Radstandes R gewünscht wird, ist es vorteilhaft, ein Sperrventil zu verwenden, wie es mit 36a symbolisch in den 11 und 12 eingezeichnet ist. Wie ersichtlich, ist das Sperrventil 36a in der Hydraulikleitung 38 eingegliedert; es kann jedoch in der anderen Hydraulikleitung 38b (11) eingegliedert sein. Die Betätigung des Steuerventils 36 und des Sperrventils 36a erfolgt auch in der Weise, dass eine Zwischenstellung des Kolbens des ersten und des zweiten Stellgliedes 35 bzw. 16 gesichert wird, so dass auch eine gesicherte Zwischeneinstellung des Radstandes R möglich ist.
Patentzitate
Zitiertes PatentEingetragen Veröffentlichungsdatum Antragsteller Titel
DE4334392A1 *8. Okt. 199313. Apr. 1995Anton FegerFahrrad
DE10025901A1 *25. Mai 20004. Okt. 2001Stephan AlbrechtFahrrad
DE29614967U1 *28. Aug. 199624. Okt. 1996Zedler Dirk Dipl IngEinstellvorrichtung für die Fahrwerksverstellung von Fahrrädern
WO1993021056A1 *9. Apr. 199328. Okt. 1993Elio IaconoDevice for changing the riding position in two-wheel vehicles
Klassifizierungen
Internationale KlassifikationB62K3/00, B62K21/16, B62K25/04
UnternehmensklassifikationB62K3/00
Europäische KlassifikationB62K3/00
Juristische Ereignisse
DatumCodeEreignisBeschreibung
25. März 2004OP8Request for examination as to paragraph 44 patent law
29. Dez. 20058125Change of the main classification
Ipc: B62K 300
1. Febr. 20078364No opposition during term of opposition