DE19644105A1 - Fahrrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Fahrrad ist aus der DE 44 22 201 A1 bekannt. Das bekannte Fahrrad besitzt eine gefederte Vorderradführung mit einer in ihrer Länge veränderbaren Teles­ kopgabel. Die Teleskopkabel wird gebildet von zwei Tauchrohren, an denen das Vorder­ rad drehbar gelagert ist. In den beiden Tauchrohren werden teleskopartig zwei Stand­ rohre geführt. Zur Bildung der Lenkachse sind zwei im Abstand voneinander angeordne­ te Kugelgelenke vorgesehen. Das obere Kugelgelenk befindet sich an einer die beiden Standrohre miteinander verbindenden Gabelbrücke. Das darunterliegende Kugelgelenk befindet sich an einer die beiden Tauchrohre miteinander verbindenden Gabelbrücke. Am Rahmen ist an dem vom Drehlager diagonal nach oben sich erstreckenden Rahmen­ teil ein Längslenker um eine zur Rahmenebene senkrecht verlaufende Längslenkerach­ se schwenkbar gelagert. Der Längslenker ist mit dem an der unten liegenden Gabel­ brücke vorgesehenen Kugelgelenk verbunden. Ferner befindet sich zwischen dem Rahmen und dem Längslenker ein Federelement. Auf diese Weise gewinnt man eine gefederte Vorderradführung mit Antidive-Effekt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrrad der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die durch die Vorderradführung vermittelten Fahreigenschaft bei unterschiedlich­ sten Fahrbedingungen, die vor allem bei einem als Mountainbike eingesetzten Fahrrad zu bewältigen sind, optimale gefederte Vorderradführungseigenschaften erreicht wer­ den.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäß gekennzeichnete Anordnung der Längslenkerachse gegenüber der Tretlagerachse des Fahrrades am Fahrradrahmen ist die Voraussetzung zur Erzie­ lung einer optimalen gefederten Vorderradführung mit dem gewünschten Antidive-Effekt (Bremswegausgleich).

In den Unteransprüchen 2 bis 8 sind bevorzugte Anordnungen der beiden Kugelgelenke bezüglich der Längslenkerachse gekennzeichnet. Hierdurch wird durch einen kinemati­ schen Bremsnickausgleich eine Radanhebungskurve erzielt, bei welcher der Nachlauf des Vorderrades beim Einfedern nahezu konstant bleibt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die beigefügte Figur verwiesen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.

Das dargestellte Fahrrad besitzt eine gefederte Vorderradführung, bei welcher eine Te­ leskopgabel zwei Tauchrohre 7 aufweist, an denen das Vorderrad drehbar gelagert ist. In den beiden Tauchrohren 7 sind teleskopartig Standrohre 4 geführt. Die beiden Stand­ rohre 4 sind an ihren oberen Enden durch eine Gabelbrücke 5 verbunden. Die beiden Tauchrohre 7 sind an ihren oberen Enden ebenfalls durch eine Gabelbrücke 8 verbun­ den. Am Fahrradrahmen ist an einem von einem Tretlager mit einer Tretlagerachse 2 sich diagonal nach oben erstreckenden Rahmenteil 10 in einer Längslenkerachse 1 ein Längslenker 13 schwenkbar gelagert. Die Längslenkerachse 1 erstreckt sich senkrecht zur Rahmenebene. Die Längslenkerachse 1 befindet sich am hinteren Ende des Längs­ lenkers 13. Am vorderen Ende ist der Längslenker 13 mit dem unten liegenden Kugelge­ lenk 6 an der Gabelbrücke 8 gelenkig verbunden.

Das obere Kugelgelenk 3 wird von einer in der oberen Gabelbrücke 5 befestigten Ku­ gelpfanne und von einer am Rahmen befestigten und von unten nach oben in die Ku­ gelpfanne eingesetzten Gelenkkugel gebildet. Das untere Kugelgelenk 6 wird von einer n der Gabelbrücke 8 befestigten Kugelpfanne und einer am vorderen Ende des Längs­ lenkers befestigten und von oben nach unten in die Kugelpfanne eingesetzten Gelenk­ kugel gebildet.

Zwischen dem Längslenker 13 und einem von einer Sockelstütze 11 des Rahmens sich etwa horizontal oder leicht schräg nach oben und vorne erstreckenden rohr- oder stabförmigen Rahmenteil 12 ist ein Federelement 9 angeordnet. Das Federelement 9 stützt sich unten am Längslenker 13 und oben am vorderen Teil des Rahmenteils 12 ab. Die Abstützpunkte bilden senkrecht zur Rahmenebene verlaufende Schwenkachsen 21 und 22. Für den oberen Abstützpunkt (Schwenkachse 21) des Federelementes 9 am Rahmenteil 12 sind mehrere Abstützstellen 14 vorgesehen. Hierzu ist das Federele­ ment am Längslenker 13 in der Schwenkachse 22 schwenkbar gelagert. Das Federele­ ment 9 kann eine pneumatische/hydraulische Feder oder eine Elastomerfeder sein.

Der horizontale Abstand A1 der Tretlagerachse 2 von der Längslenkerachse 1 beträgt 190 mm bis 290 mm insbesondere ca. 235 mm (± 5%). Der vertikale Abstand A2 der Längslenkerachse 1 von der Tretlagerachse 2 beträgt 300 mm bis 400 mm insbesonde­ re ca. 345 mm (± 5%).

Der horizontale Abstand A4 zwischen der Längslenkerachse 1 und dem oberen Kugelge­ lenk 3, welches an der die beiden Standrohre 4 miteinander verbindenden Gabelbrücke 5 vorgesehen ist, beträgt 160 mm bis 260 mm insbesondere ca. 210 mm (± 5%). Der horizontale Abstand A3 zwischen der Längslenkerachse 1 und dem unten liegenden Kugelelement 6 an der Gabelbrücke 8, welche die beiden Tauchrohre 7 miteinander verbindet, beträgt 220 mm bis 320 mm insbesondere ca. 270 mm (± 5%).

Der vertikale Abstand AS zwischen dem oberen Kugelgelenk 3 und der Längslenkerach­ se 2 beträgt 175 mm bis 275 mm insbesondere ca. 225 mm (± 5%). Das untere Kugel­ gelenk 6 liegt etwa in der gleichen horizontalen Ende wie die Längslenkerachse 1, wobei Abweichungen in der Größenordnung bis zu 15 mm nach oben oder nach unten möglich sind. Bei einer bevorzugten Anordnung liegt das Kugelgelenk 6 etwa 8 bis 10 mm über der horizontalen Ebene, in welcher die Längslenkerachse 1 liegt.

Die oben angegebenen Maße gelten für die ausgefederte Lage der einzelnen Bauteile des Fahrrades, d. h. bei unbelastetem Fahrrad.

Durch die beiden Kugelgelenke 3 und 6 wird eine Lenkachse 15 der Vorderradführung gebildet. Die Lenkachse 15 verläuft durch die beiden Kugelgelenke 3 und 6.

Die Lenkachse 15 verläuft im spitzen Winkel mit oben in der Nähe des oberen Kugelge­ lenks 3 liegenden Winkelscheitel zu einer Ebene, in welcher die Teleskopgabel liegt. In der Figur ist diese Ebene durch die strichpunktierte Linie 16 dargestellt. Die Lenkachse 15 liegt dabei in Fahrtrichtung gesehen hinter der Teleskopgabelebene 16. Der spitze Winkel ist dabei so bemessen, daß ein senkrecht unterhalb der Vorderradachse 17 lie­ gender Radaufstandspunkt 18 des Vorderrades an einer ebenen Radaufstandsfläche 19 in Vorwärtsfahrrichtung gesehen hinter einem Durchstoßpunkt 20 der Lenkachse 15 durch die ebene Radaufstandsfläche 19 liegt. Der Abstand zwischen dem Radaufstand­ spunkt 18 und dem Durchstoßpunkt 20 bildet den Nachlauf des Vorderrades. Durch die oben erläuterte Dimensionierung der Abstände in dem von den beiden Kugelgelenken 3 und 6 und der Längslenkerachse 1 gebildeten Dreieck sowie dem Abstand der Längs­ lenkerachse von der Tretlagerachse 2 wird ein kinematischer Bremsnickausgleich er­ zielt, der darin besteht, daß beim Bremsen mit der Vorderradbremse die Federung nicht oder nur geringfügig eintaucht; die Federungseigenschaften bei den anderen Fahrsitua­ tionen jedoch beibehalten sind. Die Federung erfolgt mit einer Radanhebungskurve (Einfederungskurve) 23, bei welcher der Nachlauf (Abstand zwischen den Punkten 18 und 20) des Vorderrades beim Einfedern nahezu konstant gehalten wird. Hierdurch wird bei guten Federeigenschaften der Vorderradführung ein stabiles Fahrverhalten sowohl in der Geradeausfahrt als auch in der Kurvenfahrt auch in schwierigem Gelände mit gro­ ßen Bodenunebenheiten erreicht. Beim Einfedern bewegt sich die Vorderradachse 17 auf einer Radanhebungskurve (Einfederungskurve) 23, bei welcher über den gesamten Federweg eine weitgehende Beibehaltung der Lenkgeometrie (Nachlauf, Lenkwinkel, Radstand) erreicht wird. Die gewünschte Kinematik ergibt sich aus der Kombination des am Rahmenvorderteil mit der angegebenen Dimensionierung vorgesehenen Längslen­ kers 13, der als ebenes Mehrgelenk wirkt mit einer linearen Bewegung der Teleskopvor­ derradführung, bestehend aus den Standrohren 4 und Tauchrohren 7. Die Lenkachse und damit der Lenkwinkel wird durch die Lage der beiden Kugelgelenke 3 und 6 be­ stimmt. Die Raderhebungskurve (Einfederungskurve) 23 des Vorderrades bzw. der Vor­ derradachse 17 ist einer Kreisbahn angenähert und bildet im wesentlichen die Umhül­ lende von Schwenkradien um sich bei der Einfederung ebenfalls bewegende Mittelpunk­ te (Momentanpole) M, die in bevorzugter Weise unterhalb einer jeweiligen Bremsab­ stützgeraden 25 bzw. 26 liegen. Die Bremsstützgerade 25 ergibt sich bei horizontaler Fahrt und die Bremsstützgerade 26 ergibt sich bei etwa 10° Bergabfahrt. In der Brems­ stützgeraden 25 bzw. 26 liegt die Richtung der resultierenden Kraft, welche sich beim Bremsen insbesondere Vorderradbremsen aus den im Aufstandspunkt 18 des Vorder­ rades wirkenden Kräften ergibt.

Wie das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, kann an dem erfindungsge­ mäßen Fahrrad ferner eine gefederte Hinterradaufhängung mit einer annähernd kreis­ förmigen Raderhebungskurve (Einfederungskurve) 24 vorgesehen sein, die kombiniert mit der oben beschriebenen gefederten Vorderradführung am Fahrrad zur Anwendung kommt.

Claims (10)

1. Fahrrad mit gefederter Vorderradführung mit einer in ihrer Länge veränderbaren Teleskopgabel, zwei Tauchrohren, an denen das Vorderrad drehbar gelagert ist, zwei in den beiden Tauchrohren teleskopartig geführten Standrohren, zwei in ei­ nem vertikalen Abstand voneinander angeordneten eine Lenkachse bildenden Kugelgelenken, von denen das eine Kugelgelenk an einer die beiden Standrohre miteinander verbindenden Gabelbrücke und das andere Kugelgelenk an einer die beiden Tauchrohre miteinander verbindenden Gabelbrücke vorgesehen sind, ei­ nem am Rahmen um eine zur Rahmenebene senkrechte Längslenkerachse schwenkbar gelagerten Längslenker, der mit dem Kugelgelenk an der die beiden Tauchrohre verbindenden Gabelbrücke verbunden ist, und einem Federelement, das sich einerseits am Rahmen und andererseits am Längslenker abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Abstand (A2) der Längslenkerachse (1) von der Tretlagerachse (2) 300 mm bis 400 mm insbesondere ca. 345 mm (± 5%) und der horizontale Abstand (A1) zwischen der Längslenkerachse (1) und der Tretlagerachse (2) 190 mm bis 290 mm insbesondere ca. 235 mm (± 5%) betragen.

2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Abstand (A4) zwischen der Längslenkerachse (1) und dem Kugelgelenk (3), welches an der die beiden Standrohre (4) miteinander verbindenden Gabelbrücke (5) vorge­ sehen ist, 160 mm bis 260 mm insbesondere ca. 210 mm (± 5%) beträgt.

3. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Abstand (A3) zwischen der Längslenkerachse (1) und dem Kugelgelenk (6), welches an der die beiden Tauchrohre (7) verbindenden Brücke (8) vorgesehen ist, 220 mm bis 320 mm insbesondere ca. 270 mm (± 5%) beträgt.

4. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Abstand (AS) zwischen dem Kugelgelenk (3), welches an der die beiden Standrohre (4) miteinander verbindenden Gabelbrücke (5) vorgesehen ist, und der Längslenkerachse (1)175 mm bis 275 mm insbesondere ca. 225 mm (± 5%) beträgt.

5. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgelenk (6), welches an der die beiden Tauchrohre (7) verbindenden Gabel­ brücke (8) vorgesehen ist, etwa in derselben horizontalen Ebene mit einer Ab­ weichung von ca. 15 mm nach oben oder unten liegt wie die Längslenkerachse (1).

6. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgelenk (6), welches an der die beiden Tauchrohre (7) verbindenden Gabel­ brücke (8) vorgesehen ist, oberhalb der horizontalen Ebene, in welcher die Längslenkerachse (1) liegt angeordnet ist.

7. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von den beiden Kugelgelenken (3 und 6) gebildete Lenkachse (15) im spitzen Winkel in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen hinter einer durch die Teleskopgabel gebildete Teleskopgabelebene (16), welche die Vorderradachse (17) enthält, liegt.

8. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachlauf beim Einfedern nahezu konstant bleibt.

9. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfederungskurve (23) eine Hüllkurve von Schwenkradien von Mittelpunkten (M) bildet, die unterhalb einer jeweiligen Bremsabstützgeraden (25, 26) liegen.

10. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterradführung (27) eine auf einer angenäherten Kreisbahn verlaufende Einfe­ derungskurve (24) aufweist.