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Mehrspurige Fahrräder, die sich in der Kurvenfahrt neigen können, bieten eine höhere Fahrdynamik und besseren Fahrbahnkontakt bei höheren Geschwindigkeiten. Das Neigen des Fahrwerkes ist beim Schieben, Anfahren und Abstellen jedoch weder erforderlich noch erwünscht, da es das Handling erschwert. Für diese Fahrsituationen ist eine Arretierung der Neigetechnik vorzusehen.
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Ist ein mehrspuriges Fahrrad bei Kurvenfahrt neigbar, hat es gegenüber konventionell mit Starrachse ausgerüsteten dreirädrigen Fahrrädern eine bessere Kurvendynamik und eine deutlich höhere Kurvengeschwindigkeit, bei vergleichbaren Kurvenradien, bevor das Rad aus der Kurve kippt. Durch das Neigen des Lastenrades in Kurven verbessert sich der Kontakt beider Laufräder zum Boden, wodurch eine Kippgefahr zusätzlich verringert und die Fahrsicherheit erhöht wird. Mehrspurige Fahrräder mit Neigetechnik kombinieren also die hohe Zuladekapazität von mehrspurigen Lastenrädern mit der sehr guten Fahrdynamik und den hohen Geschwindigkeiten der Einspurigen. Wie einspurige Lastenräder benötigen auch mehrspurige mit Neigetechnik eine Vorrichtung, die einen sicheren Stand gewährleistet. Besonders bei dem assistierten, teilautomatisierten Umschlag von Ladung aus logistischen Systemen auf das Lastenrad ist eine definierte und spielfreie Ausrichtung der Ladefläche mittels einer Arretierung notwendig. Das Blockieren der Neigetechnik bei geringen Fahrgeschwindigkeiten und beim Schieben unterstützt die Nutzer bei der Kontrolle des Fahrrades, wenn bei geringen Fahrgeschwindigkeiten die Kreiselkräfte der Laufräder keine hinreichend hohen Aufstellkräfte erzeugen können. Es erübrigt zudem die Benutzung eines Ständers. Derartige Einrichtungen zur Arretierung des Neigemechanismus können verschieden Bauformen aufweisen.
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Lösungen im Stand der Technik verwenden Dämpfer-Feder-Elemente (
DE202013004630U1 ) und Federelemente (
DE202014010970U1 ) zum Aufrichten des Neigefahrwerks. Nach derzeitigem Stand der Technik finden kraftschlüssige Arretierungen durch Backen (
DE202007017419U1 ) bzw. durch einen quer zur Fahrradachse in eine Tasche eindringenden Riegel (
EP686112B1 ) Verwendung. Der Nachteil von Dämpfer-/Federelementen ist, dass die Neigbarkeit während des langsamen Fahrens nicht komplett verhindert wird. Bei ausreichender Krafteinwirkung kommt es weiterhin zu der unerwünschten Neigung. Dies verstärkt sich, wenn die Federn bereits abgenutzt sind. Zuverlässig und spielfrei feststellbare Feder-Dämpfersysteme sind derzeitig nicht verfügbar.
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Die Nachteile der kraftschlüssigen Lösung sind eine Abnutzung der Arretierungsvorrichtung, ein damit verbundenes Nachlassen der Arretierung und der Sicherheit sowie ähnlich der Dämpfer-Federarretierung keine kraftschlüssige Verbindung und somit die Möglichkeit, dass sich die Arretierung lösen kann. Nachteile bestehen bei einem quer zur Fahrradachse in eine Tasche eindringenden Riegel in dem Aufbau der Vorrichtung, der verglichen mit dem Ergebnis sehr aufwendig ist und einen großen Bauraum beansprucht. Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Neigungsarretierung zu finden, die einfach und abnutzungsarm eine Neigung einstellbar sowie effektiv unterbricht.
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Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst, wonach bei der Arretierung an einem Fahrrad mit zu mindestens einer mehrspurigen Achse und einem diese haltenden Achskörper, ein einführendes, in der Longitudinalachse des Fahrrads bewegliches Kupplungselement (Kupplungsstumpf) befestigt an einem Kupplungsblock, der mit dem Rahmen verbunden ist, in einem aufnehmenden Kupplungselement (Kupplungsgegenstück), dessen Öffnung ebenfalls in der Longitudinalachse des Kupplungsstumpfes liegt und das sich an dem Achskörper befindet, formschließend aufgenommen wird.
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Die waagerechte Ausrichtung der Ladefläche ist für einen assistierten, teilautomatisierten Umschlag von Standardbehältern am Wareneingang/-ausgang in automatisierten Lagerhaltungssystemen unter anderem erforderlich. Die Arretierung erfolgt über eine formschlüssige Kupplung zwischen Achskörper und Rahmenvorderbau, mittels eines Kupplungsstumpfs in einem Kupplungsgegenstück. Der Vorteil einer formschlüssigen Verbindung gegenüber elektromagnetischen und hydraulischen Arretierungen liegt in einem geringen Energiebedarf und der hervorragenden Funktionalität und Ausfallsicherheit.
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In einer vorteilhaften Ausführung verfügen der Kupplungsstumpf und das Kupplungsgegenstück über mehrere, bevorzugt jeweils mindestens vier sich gegenüberliegende Passflächen. Dadurch wird ein höheres Drehmoment sowie eine Rotationsfixierung ermöglicht.
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In einer weiterhin vorteilhaften Ausführung ist der Kupplungsstumpf als mehrseitiger Pyramidenstumpf ausgebildet. Das Kupplungsgegenstück wird in dieser Ausführung nach innen hin schmaler. Beide verfügen über eine Endfläche (Stumpf- und Bodenfläche). Vorteilhaft ist ein Verjüngungswinkel zwischen 1° und 40°. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die breiten Flächen besser für die Drehmomentbildung taugen als die Spitze. Außerdem lässt sich die Kupplung mit einem sich verjüngenden Kupplungsstumpf/Kupplungsgegenstück leichter durchführen. Die konische Ausführung der Verbindung ermöglicht ein Selbst-Zentrieren beider Kupplungsstücke und damit ein Aufrichten des Hauptrahmens auch aus größeren Neigewinkeln heraus.
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In einer weiterhin vorteilhaften Ausführung besteht eine bewegliche Verbindung zwischen Achskörper und Rahmen. Dadurch wird die Neigung erst möglich. Daneben ist eine Kupplung außerhalb der Achse von Kupplungsstumpf und Kupplungsgegenstück denkbar.
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Die Vorderachse kann eine Parallelogramm-Auslegung aufweisen. In diesem vorteilhaften Fall wird das Kupplungsgegenstück entweder an dem vorderen oder an dem hinteren Achskörper befestigt. Der Kupplungsstumpf befindet sich nach wie vor am Rahmen, wobei die Orientierung von der Befestigung des Kupplungsgegenstücks abhängt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird der Kupplungsstumpf durch einen Spindelantrieb bewegt. Der ergonomische Antrieb ist an der Kupplungsachse verbaubar und erfordert nur wenig Bauraum. Zudem lässt sich dadurch der Kupplungsstumpf präzise bewegen. Die Axialsicherung der Kupplungsverbindung erfolgt über die Selbsthemmung der Trapezgewindespindel, sowie die steilen Flankenwinkel des Kupplungsstumpfs.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die Drehbewegung der Spindel über eine Seilzuganlage oder einen elektrischen Servomotor erzeugt. In Kombination mit diesen Geräten wird eine einfache Steuerung des Kupplungsvorgangs möglich. Entweder wird die Kupplung mittels der Seilzuganlage und eines Bowdenzugs beispielsweise vom Lenker aus durchgeführt oder der Kupplungsvorgang wird elektrisch vollzogen und durch einen Schalter von beispielsweise dem Lenker aus gesteuert.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
- 1 zeigt die Arretierung in einem Fahrrad mit einem Achskörper in schräg-frontaler Perspektive ohne Kupplung.
- 2 zeigt die Arretierung in einem Fahrrad mit einem Achskörper in schräg-frontaler Perspektive mit Kupplung, die schematisch angedeutet ist.
- 3 zeigt eine schematische Nahaufnahme der Kupplungseinrichtung in seitlichem Blickwinkel an einem Fahrrad wie in 1 und 2 ohne Kupplung.
- 4 zeigt eine schematische Nahaufnahme der Kupplungseinrichtung von seitlichem Blickwinkel an einem Fahrrad wie in 1 und 2 mit Kupplung.
- 5 zeigt den Kupplungsstumpf in einer Draufsicht.
- 6 zeigt das Kupplungsgegenstück an dem Achskörper befestigt in einer Draufsicht.
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Die Vorrichtung befindet sich an einem Fahrrad mit zweispuriger Vorderachse, welche durch einen Achskörper (2) gebildet wird. Die Neigung wird durch eine rotierbare Verbindung zwischen Achskörper und Rahmenvorderteil ermöglicht.
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Der Stellmechanismus zur Arretierung ist derart am Achskörper (2) der Vorderachse des mehrspurigen Fahrrads befestigt, dass sich der Kupplungsblock (3) mit dem darauf befindlichen Kupplungsstumpf parallel zur Fahrzeuglängsachse verschieben lässt ( ). Die Symmetrieachse des Kupplungsgegenstücks (4) ist mit der Rotationsachse des Achskörpers (2) identisch.
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Das Öffnen und Schließen der Kupplung wird über ein lineares Verschieben des Kupplungsblockes (3) auf geeigneten Gleitelementen reibungsarm und spielfrei realisiert. Zur axialen und winkelrichtigen Positionierung von Kupplungsstumpf und Kupplungsgegenstück ist die formschlüssige Verbindung als Pyramidenstumpf mit polygoner Grundfläche gestaltet (5).
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Die zur linearen Verschiebung des Kupplungsblockes (3) notwendige Kraft wird über die Drehbewegung einer Spindel (5) in den Kupplungsblock (3) eingeleitet. Die Spindel (5) wird über Rillenkugellager direkt am Antrieb im Rahmenvorderteil (1) und im Kupplungsblock (3) gelagert (3). Angetrieben wird die Spindel (5) durch einen Seilzugmechanismus oder elektrischen Antrieb.
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Die Kupplung ist vollständig und spielfrei geschlossen, wenn die Passflächen von Kupplungsstumpf (7) und Kupplungsgegenstück (4) allseitig plan anliegen (4). Der Formschluss der Passflächen ermöglicht dann die Übertragung des Drehmomentes vom Rahmen auf den Achskörper (2). Der betriebssichere Verschluss der Verbindung wird über die Selbsthemmung der Trapezgewindespindel sichergestellt und bedarf keiner weiteren Vorrichtung.
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Die in den 1 bis 6 dargestellte Konstruktion stellt beispielhaft einen Mechanismus dar, der zur Arretierung eines schwenkbaren Armes (Achskörpers (2) oder Querträgers) um dessen Rotationsachse dient. Entsprechend können Arretierungen gemäß der vorliegenden Schrift verschiedene Geometrien, Bauteilanordnungen und Ansteuerungen aufweisen, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Schrift abzuweichen. Beispielsweise kann die Ansteuerung der Spindel über Seilzugmechanismen, Servomotoren oder andere Einrichtungen erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Rahmenvorderteil
- 2.
- Achskörper
- 3.
- Kupplungsblock
- 4.
- Kupplungsgegenstück
- 5.
- Spindel
- 6.
- Passflächen
- 7.
- Kupplungsstumpf
- 8.
- Stumpffläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202013004630 U1 [0003]
- DE 202014010970 U1 [0003]
- DE 202007017419 U1 [0003]
- EP 686112 B1 [0003]
