DE29508391U1 - Bicycle with rear suspension - Google Patents

Description

Fahrrad mit HinterradfederungBicycle with rear suspension

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a bicycle of the type specified in the preamble of patent claim 1.

Fahrräder, zumindest mit gefedertem Hinterrad, stellen eine der wirklichen Weiterentwicklungen des bereits uralten Fahrradkonzepts dar und werden von den Konsumenten mit stark zunehmender Tendenz angenommen. Es existieren verschiedene Möglichkeiten der Hinterradfederung. Gemeinsame Probleme der Hinterradfederung sind die stabile seitliche Abstützung des Hinterrades gegenüber dem Hauptrahmen und ein möglichst geringes Gewicht für den baulichen Mehraufwand der Hinterradfederung. Ferner müssen die Störeinflüsse des sich zur Steigerung der Bequemlichkeit in der Hinterradfederung bewegenden Hinterrades auf das Fahrverhalten minimiert werden, d.h. die Störeinflüsse der sogenannten Reaktionskräfte beim Treten und die Störeinflüsse des sogenannten Pedalrückschlags.Bicycles, at least with a suspended rear wheel, represent one of the real developments of the already ancient bicycle concept and are being accepted by consumers with a strong tendency to increase. There are various options for rear wheel suspension. Common problems with rear wheel suspension are the stable lateral support of the rear wheel in relation to the main frame and the lowest possible weight for the additional structural effort of the rear wheel suspension. In addition, the disruptive influences of the rear wheel, which moves in the rear wheel suspension to increase comfort, on the driving behavior must be minimized, i.e. the disruptive influences of the so-called reaction forces when pedaling and the disruptive influences of the so-called pedal kickback.

In überwiegendem Maß werden Hinterradfederungen in Form von Viergelenkmechanismen eingesetzt. Bei einem aus DE-Al-41 Ol 745 bekannten Fahrrad mit Hinterradfederung werden zwei der Gelenke des Viergelenkmechanismus durch die freien Federlängen zweier Blattfederelemente definiert, von denen eines unterhalb des Sattels hinten und das andere hinter dem Tretlager angebracht ist. Von dem unteren Federelement verlaufen Kettenstreben nach hinten zu den Ausfallenden, während vom oberen hinteren Federelement Hinterstreben nach unten zu den Ausfallenden verlaufen. Zwei weitere Gelenke sind zwischen jedem Ausfallende und den Strebenenden vorgesehen. Jedes Ausfallende ist über ein Zugelement mit einem im Hauptrahmen angeordneten Widerlager verbunden. Dieser Viergelenkmechanismus ist baulich sehr aufwendig und schwer. Außerdem neigen die mechanischen Gelenke zwischen dem Ausfallende und den Streben zum Ausleiern, wodurch die Seitenführung des HinterradesRear wheel suspensions are predominantly used in the form of four-bar mechanisms. In a bicycle with rear wheel suspension known from DE-Al-41 Ol 745, two of the four-bar mechanism’s joints are defined by the free spring lengths of two leaf spring elements, one of which is mounted below the rear saddle and the other behind the bottom bracket. Chain stays run from the lower spring element backwards to the dropouts, while rear stays run from the upper rear spring element downwards to the dropouts. Two further joints are provided between each dropout and the stay ends. Each dropout is connected to an abutment arranged in the main frame via a tension element. This four-bar mechanism is structurally very complex and heavy. In addition, the mechanical joints between the dropout and the stays tend to wear out, which impairs the lateral guidance of the rear wheel.

nachläßt. Es wird zwar die Bequemlichkeit durch die Federung erhöht; jedoch leidet das Fahrverhalten unter der Eigenbeweglichkeit der Ausfallenden.decreases. Comfort is increased by the suspension, but the handling suffers from the inherent mobility of the dropouts.

Bei einem aus WO92/02403 (PCT/CH91/00162) bekannten Fahrrad mit Hinterradfederung wird die Hinterachse zwischen zwei starren Dreiecksrahmen gelagert, die gemeinsam um eine hinter dem Tretlager angeordnete Gelenkachse relativ zum Hauptrahmen schwenkbar sind. Zwischen den oberen Eckpunkten der Dreiecksrahmen und dem Hauptrahmen ist ein ringförmiges oder linsenförmiges Federelement aus nicht-metallischem Material eingespannt, das aus glasfaserverstärktem oder carbonfaserverstärktem Kunstharz besteht. Das mechanische Gelenk bei der Gelenkachse neigt zum Ausleiern. Die ring- oder linsenförmige Federung ist nicht in der Lage, für eine ausreichende Seitenführung der Dreiecksrahmen relativ zum Hauptrahmen zu sorgen. Außerdem ergibt sich ein nervöses Federungsverhalten, das nicht nur die Bequemlichkeit beim Fahren nicht wesentlich steigert, sondern auch die Störeinflüsse unbefriedigend stark zur Wirkung kommen läßt.In a bicycle with rear wheel suspension known from WO92/02403 (PCT/CH91/00162), the rear axle is mounted between two rigid triangular frames, which can be pivoted together relative to the main frame around a joint axis arranged behind the bottom bracket. A ring-shaped or lens-shaped spring element made of non-metallic material, made of glass fiber-reinforced or carbon fiber-reinforced synthetic resin, is clamped between the upper corners of the triangular frames and the main frame. The mechanical joint in the joint axis tends to wear out. The ring-shaped or lens-shaped suspension is not able to provide sufficient lateral guidance of the triangular frames relative to the main frame. In addition, the suspension behavior is nervous, which not only does not significantly increase comfort when riding, but also allows disturbing influences to have an unsatisfactory effect.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrrad der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Hinterradfederung ein bequemes Fahren ohne deutliche Störeinflüsse ermöglicht, baulich und herstellungstechnisch einfach und kostengünstig ist und trotz hoher Seitenstabilität des Hinterrads bezüglich des Hauptrahmens leichtgewichtig ist.The invention is based on the object of creating a bicycle of the type mentioned at the beginning, in which the rear wheel suspension enables comfortable riding without significant disruptive influences, is structurally and technically simple and inexpensive and is lightweight in relation to the main frame despite the high lateral stability of the rear wheel.

Die gestellte Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 enthaltenen Merkmalen gelöst.The stated problem is solved with the features contained in patent claim 1.

Sämtliche Gelenke des Viergelenkmechanismus werden bei dieser Ausbildung durch die Elastizität der Federelemente bzw. deren freie Federlängen ersetzt, wobei eine hohe Verformung in vertikaler Richtung ermöglicht ist, während die Quersteifigkeit unerwartet hoch wird. Durch die annähernd unter einem rechtenIn this design, all joints of the four-bar mechanism are replaced by the elasticity of the spring elements or their free spring lengths, whereby a high deformation in the vertical direction is possible, while the transverse stiffness is unexpectedly high. Due to the almost right

Winkel zueinander verlaufenden, freien Federlängen wird die fehlende Torsionssteifigkeit des einen Federelementes jeweils durch die Quersteifigkeit des anderen Federelementes erbracht. Die beiden Federelemente ergänzen hinsichtlich der Quersteif igkeit einander optimal. Die Federeleiuente können bis zu ca. 80 mm breit sein. Da jegliche mechanischen Gelenke fehlen, ist die Gefahr des Ausleierns solcher Gelenke beseitigt. Die Federelemente lassen sich einfach im Hinblick auf eine optimale Federung, eine optimale Quersteifigkeit und auf möglichst geringe Störeinflüsse aus der Federung gestalten und dimensionieren. Ferner wird das Gesamtgewicht des Fahrrades wenn überhaupt nur unwesentlich gegenüber einem Fahrrad ohne Hinterradfederung erhöht. Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt ist die durch die Eigenartigkeit der Hinterradfederung erheblich gesteigerte Attraktivität des Fahrrades für die Konsumenten.With free spring lengths running at an angle to each other, the missing torsional stiffness of one spring element is provided by the transverse stiffness of the other spring element. The two spring elements complement each other perfectly in terms of transverse stiffness. The spring elements can be up to approx. 80 mm wide. Since there are no mechanical joints, the risk of such joints becoming worn out is eliminated. The spring elements can be easily designed and dimensioned with a view to optimal suspension, optimal transverse stiffness and the lowest possible interference from the suspension. Furthermore, the total weight of the bicycle is only increased insignificantly, if at all, compared to a bicycle without rear wheel suspension. Another important aspect is the significantly increased attractiveness of the bicycle for consumers due to the unique nature of the rear wheel suspension.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 2 wird trotz der Hinterradfederung erheblich Gewicht eingespart. Ferner sind die Elastizität des Werkstoffes GFK bzw. CFK, entweder jeweils für sich oder in Kombination, die Dauerbelastbarkeit, die Verarbeitbarkeit und vor allem die Wiederverwertbarkeit dieses Materials wesentliche Vorteile.In the embodiment according to claim 2, despite the rear wheel suspension, considerable weight is saved. Furthermore, the elasticity of the material GRP or CFRP, either individually or in combination, the long-term load-bearing capacity, the processability and, above all, the recyclability of this material are significant advantages.

Besonders zweckmäßig ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 3, weil solche Federelemente eine extrem hohe Seitensteifigkeit erbringen. Die Kohlenstoffasern haben einen sehr hohen &Egr;-Modul, was für die Steifigkeit wichtig ist. Allerdings ist ihre Bruchdehnung geringer. Die außen angeordneten Glasfasern haben hingegen einen geringeren &Egr;-Modul (gerin-gere Steifigkeit) , jedoch eine höhere Bruchdehnung. Diese unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften ergänzen einander in optimaler Weise in jedem Federelement.The embodiment according to claim 3 is particularly useful because such spring elements provide extremely high lateral stiffness. The carbon fibers have a very high ε-modulus, which is important for stiffness. However, their elongation at break is lower. The glass fibers arranged on the outside, on the other hand, have a lower ε-modulus (lower stiffness) but a higher elongation at break. These different mechanical properties complement each other optimally in each spring element.

Mit aus GFK oder CFK bestehenden Federelementen lassen sich bestimmte Federkonstanten erreichen, z.B. 2 5 N/mm. Durch Ein-With spring elements made of GRP or CFRP, certain spring constants can be achieved, e.g. 2 5 N/mm.

satz eines elastomeren Materials mit progressiver Kennlinie läßt sich die Federkonstante der Federelemente bis auf 100 N/mm steigern, oder sogar darüber. Außerdem läßt sich mit elastomerem Material ein Dämpfungseffekt erzielen.By using an elastomer material with a progressive characteristic curve, the spring constant of the spring elements can be increased to 100 N/mm, or even more. In addition, a damping effect can be achieved with elastomer material.

Wichtig ist ferner die Ausführungsform gemäß Anspruch 5, weil sich durch ein variierendes Flächenträgheitsmoment über der Länge die Federkennlinie für den jeweiligen Anwendungsfall sozusagen maßschneidern läßt.The embodiment according to claim 5 is also important because the spring characteristic can be tailored to the respective application by varying the area moment of inertia over the length.

Besonders wichtig ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 6, weil dies die Herstellung der Federelemente vereinfacht sowie die Festlegung der Federelemente erleichtert.The embodiment according to claim 6 is particularly important, because it simplifies the manufacture of the spring elements and makes it easier to fix the spring elements.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 7 wird eine gezielte Verformung der Federelemente vorbestimmt. Eine Überlastung der Federelemente ist ausgeschlossen, andererseits läßt sich das Material dadurch bis an seine Belastungsgrenzen ausnutzen. Durch das Abwälzen der Federelemente verkürzt sich die freie Federlänge. Da die Federkonstante indirekt proportional zur dritten Potenz der Länge ist, läßt sich mit einfachen Blattfedern mit Rechteckquerschnitt eine progressive Kenn linie erzielen.In the embodiment according to claim 7, a targeted deformation of the spring elements is predetermined. Overloading of the spring elements is impossible, but on the other hand the material can be used up to its load limits. The rolling of the spring elements shortens the free spring length. Since the spring constant is indirectly proportional to the cube of the length, a progressive characteristic curve can be achieved with simple leaf springs with a rectangular cross section.

Dabei ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 8 mit der S-förmigen Gestalt zumindest des einen Federelementes vorteilhaft. The embodiment according to claim 8 with the S-shaped configuration of at least one spring element is advantageous.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 9 ist die Befestigung der Federelemente, insbesondere am Hauptrahmen, vereinfacht und stets für eine saubere Kraftüberleitung bzw. Kraftabstützung gesorgt.In the embodiment according to claim 9, the fastening of the spring elements, in particular on the main frame, is simplified and a clean force transfer or force support is always ensured.

Um die eingangs erwähnten Störeinflüsse beim Fahren zu minimieren, sind die Maßnahmen von Anspruch 10 von besonderer Bedeutung. Der Momentanpol ist durch den Schnittpunkt definier-In order to minimize the disturbing influences mentioned at the beginning when driving, the measures of claim 10 are of particular importance. The instantaneous center is defined by the intersection point.

bar, der sich bei Verlängerung der die Befestigungsbereiche der Federelemente durchsetzenden Geraden bzw. der die Enden der freien Federlängen durchsetzenden Geraden ergibt. Der Momentanpol entspricht dem momentan Drehpunkt des Hinterbaus. Die Lage des Momentanpols hat Einfluß darauf, inwieweit Störeinflüsse, wie Reaktionskräfte oder Pedalrückschläge, zum Tragen kommen. Durch die Form, Auslegung und Dimensionierung der Federelemente läßt sich vorausbestimmen, wie sich der Momentanpol beim Einfedern verlagert. Und zwar wird zweckmäßigerweise die Verlagerung des Momentanpols so vorbestimmt, daß der Störeinfluß bezüglich Reaktionskräften bei nicht nennenswertem Einfedern gering ist, und daß bei stärker eingefedertem Hinterbau hingegen der Störeinfluß bezüglich Pedalrückschlägen minimiert ist. Dies kommt dem Fahrverhalten zugute, weil im ersten Fall das Aufschaukeln der Hinterradfederung vermieden wird, und im zweiten Fall die Pedalrückschläge, wenn überhaupt, nur schwach zum Tragen kommen.bar, which results from the extension of the straight lines passing through the fastening areas of the spring elements or the straight lines passing through the ends of the free spring lengths. The instantaneous center corresponds to the current pivot point of the rear triangle. The position of the instantaneous center influences the extent to which disruptive influences, such as reaction forces or pedal kickbacks, come into play. The shape, design and dimensions of the spring elements can be used to predetermine how the instantaneous center shifts during compression. The displacement of the instantaneous center is appropriately predetermined in such a way that the disruptive influence with regard to reaction forces is low when compression is not significant, and that, on the other hand, the disruptive influence with regard to pedal kickbacks is minimized when the rear triangle is more strongly compressed. This benefits the driving behavior, because in the first case the rocking of the rear wheel suspension is avoided, and in the second case the pedal kickbacks are only slightly noticeable, if at all.

Eine baulich einfache Ausführungsform geht aus Anspruch 11 hervor. Der Hinterbau federt relativ zum Hauptrahmen, während das Tretlager im Hauptrahmen unbeweglich bleibt.A structurally simple embodiment is shown in claim 11. The rear frame is spring-loaded relative to the main frame, while the bottom bracket in the main frame remains immobile.

Alternativ ist jedoch die Ausführungsform gemäß Anspruch 12 besonders zweckmäßig, bei der das Tretlager im Hinterbau angeordnet ist und mit diesem relativ zum Hauptrahmen abgefedert wird.Alternatively, however, the embodiment according to claim 12 is particularly expedient, in which the bottom bracket is arranged in the rear frame and is cushioned by this relative to the main frame.

Eine besonders wichtige Ausführungsform geht aus Anspruch 13 hervor. Der Hauptrahmen und der Hinterbau werden aus GFK- oder CFK-Formteilhälften zusammengesetzt, die zu einem geringen Gesamtgewicht, zu aerodynamisch günstigen Widerstandswerten und zu einem futuristischen Styling des Fahrrades führen. Dabei wird eine hohe Quersteifigkeit erzielt. Die Federelemente lassen sich einfach in dieses Design integrieren und übernehmen eine zusätzliche Funktion, in dem sie offene Bereiche zwischen den Formteilhälften abdecken und sozusagenA particularly important embodiment is evident from claim 13. The main frame and the rear frame are made of GRP or CFRP molded halves, which result in a low overall weight, aerodynamically favorable resistance values and a futuristic styling of the bike. This achieves a high transverse stiffness. The spring elements can be easily integrated into this design and take on an additional function by covering open areas between the molded halves and, so to speak,

Teil des Hauptrahmens und des Hinterbaus werden. Dadurch wird Gewicht eingespart.Become part of the main frame and the rear triangle. This saves weight.

Schließlich ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 14 wichtig, weil diese Feder herstellungstechnisch einfach beherrschbar ist und sich problemlos in das Konzept des Hauptrahmens und des Unterbaus aus GFK- oder CFK-Formteilhälften integrieren läßt.Finally, the embodiment according to claim 14 is important because this spring is easy to manufacture and can be easily integrated into the concept of the main frame and the substructure made of GRP or CFRP molded halves.

Anhand der Zeichnungen werden die Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:The embodiments of the subject matter of the invention are explained using the drawings. They show:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrrades (ohne Räder) mit Hinterradfederung, unter normaler Belastung,Fig. 1 a schematic side view of a bicycle (without wheels) with rear wheel suspension, under normal load,

Fig. 2 das Fahrrad von Fig. 1 in einem Einfederungszustand, Fig. 2 the bicycle of Fig. 1 in a compression state,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines Fahrrades bei normaler Belastung,Fig. 3 another embodiment of a bicycle under normal load,

Fig. 4 das Fahrrad von Fig. 3 in eingefedertem Zustand,Fig. 4 the bicycle of Fig. 3 in the compressed state,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Fahrrades in eingefedertem Zustand, undFig. 5 shows another embodiment of a bicycle in the sprung state, and

Fig. 6 ein Detail zu Fig. 5.Fig. 6 a detail of Fig. 5.

Ein Fahrrad F gemäß den Fig. 1 und 2 weist einen Hauptrahmen H auf, der bei dieser Ausführungsform beispielsweise aus zwei Formteilhälften la, Ib aus glasfaserverstärktem und/oder kohlenstoff aserverstärktem Kunststoff (GFK bzw. CFK) hergestellt ist, wie auch ein Hinterbau B, der gegenüber dem Hauptrahmen H abgefedert ist. Der Hauptrahmen H besitzt einen Abschnitt 1, der sich in Längsrichtung erstreckt, hinten eine Sattel-A bicycle F according to Figs. 1 and 2 has a main frame H, which in this embodiment is made, for example, from two molded halves la, 1b made of glass fiber reinforced and/or carbon fiber reinforced plastic (GFRP or CFRP), as well as a rear frame B, which is cushioned relative to the main frame H. The main frame H has a section 1 which extends in the longitudinal direction, a saddle at the rear

stütze 2 für einen Sattel S trägt, und vorne mit einem Steuersatz 3 versehen ist, in dem eine Vorderradgabel 5 drehbar gelagert ist, an der ein Lenker 4 angebracht ist.support 2 for a saddle S, and is provided at the front with a headset 3 in which a front wheel fork 5 is rotatably mounted, to which a handlebar 4 is attached.

Der Hinterbau B ist als Schwinge S ausgebildet, die einen nach unten ragenden Abschnitt 6 und einen nach hinten zu einem Ausfallende 9 ragenden Abschnitt 8 besitzt. Im Abschnitt 6 ist das Tretlager 7 untergebracht.The rear frame B is designed as a swing arm S, which has a section 6 that projects downwards and a section 8 that projects backwards to a dropout 9. The bottom bracket 7 is housed in section 6.

Der Hinterbau B ist mit dem Hauptrahmen H durch einen Viergelenkmechanismus M verbunden, der aus zwei Federelementen Fl und F2 besteht, die durch einen Verbindungsbogen V zu einer einstückigen Feder miteinander verbunden sind. Das hintere Federelement Fl hat liegende S-förmige Gestalt und ist in einem Verbindungsbereich 12 am Hinterbau und in einem Verbindungsbereich 11 am Hauptrahmen H festgelegt. Das vordere Federelement F2 ist annähernd gestreckt oder nur leicht S-förmig geformt und am Hauptrahmen H in einem Verbindungsbereich 13 sowie am Hinterbau B in einem Verbindungsbereich 14 festgelegt. Auch der Verbindungsbogen V kann am Hauptrahmen H, und zwar in einer konkaven Aushöhlung 10, festgelegt sein. Die strichpunktiert angedeuteten, freien Federlängen beider Federelemente Fl und F2 stehen zueinander unter einem WinkelThe rear frame B is connected to the main frame H by a four-bar mechanism M, which consists of two spring elements Fl and F2, which are connected to one another by a connecting arch V to form a one-piece spring. The rear spring element Fl has a horizontal S-shape and is fixed in a connecting area 12 on the rear frame and in a connecting area 11 on the main frame H. The front spring element F2 is almost stretched or only slightly S-shaped and is fixed to the main frame H in a connecting area 13 and to the rear frame B in a connecting area 14. The connecting arch V can also be fixed to the main frame H, in a concave cavity 10. The free spring lengths of both spring elements Fl and F2, indicated by dash-dot lines, are at an angle to one another.

&agr;, der bis zu 90° betragen sollte und im vorliegenden Fall, d.h. ohne nennenswerte Einfederung, etwas kleiner als 90° ist. Am Hauptrahmen H sind bogenförmig, vorzugsweise kreisbogenförmig, gekrümmte Abwälzflächen 17 und 18 für die freien Federlängen vorgesehen, sowie auch am Hinterbau B die bogenförmig gekrümmten Abwälzflächen 15, 16 und 19. Die Federelemente Fl, F2 können (nicht dargestellt) mit elastomerem Material kombiniert sein, das die Federkennlinie progressiv verstärkt und entweder an den Federelementen oder/und am Hauptrahmen H und am Hinterbau B angebracht ist.α, which should be up to 90° and in the present case, i.e. without significant deflection, is slightly less than 90°. On the main frame H, curved rolling surfaces 17 and 18 are provided for the free spring lengths, as well as the curved rolling surfaces 15, 16 and 19 on the rear frame B. The spring elements Fl, F2 can be combined (not shown) with elastomer material that progressively increases the spring characteristic and is attached either to the spring elements and/or to the main frame H and the rear frame B.

Die gedachten Verlängerungen (strichpunktiert gezeichnet) der freien Federlängen beider Federelemente Fl, F2 schneiden sichThe imaginary extensions (shown in dash-dotted lines) of the free spring lengths of both spring elements Fl, F2 intersect

in Fig. 1 in einem Momentanpol P, dessen Position in Bezug auf Reaktionskräfte soweit optimiert ist, daß die Reaktionskräfte in dieser Stellung des Hinterbaus B minimiert sind.in Fig. 1 in an instantaneous center P, the position of which is optimized in relation to reaction forces to such an extent that the reaction forces in this position of the rear triangle B are minimized.

Beim Einfedern des Hinterbaus B gemäß Fig. 2 walzen sich die freien Federlängen beider Federelemente Fl, F2 an den Abwälzflächen ab. Dadurch kommt es zu einer Verlagerung des Momentanpols nach unten in Richtung zum Tretlager 7 hin. In der nennenswert eingefederten Position des Hinterbaus B von Fig. 2 ist die Lage des Momentanpols im Hinblick auf möglichst geringe Pedalrückschläge optimiert. Da die freien Federlängen unter einem annähernd rechten Winkel zueinander verlaufen, ergänzen sich die Seitensteifigkeiten beider Federelemente Fl, F2, so daß der Hinterbau B stabil seitlich gegenüber dem Hauptrahmen H gehalten wird.When the rear triangle B is compressed as shown in Fig. 2, the free spring lengths of both spring elements Fl, F2 roll on the rolling surfaces. This causes the instantaneous center to shift downwards in the direction of the bottom bracket 7. In the significantly compressed position of the rear triangle B in Fig. 2, the position of the instantaneous center is optimized with a view to minimizing pedal kickback. Since the free spring lengths run at an almost right angle to each other, the lateral stiffness of both spring elements Fl, F2 complement each other, so that the rear triangle B is held stable laterally in relation to the main frame H.

Das Fahrrad F gemäß den Fig. 3 und 4 weist wiederum einen Hauptrahmen und einen Hinterbau H, B aus GFK- oder CFK-Formteilhälften auf, wobei bei dieser Ausführungsform das Tretlager 7 in einem unteren Fortsatz 2 0 des Abschnittes 1 des Hauptrahmens H angeordnet ist. Der Hinterbau B ist als Schwinge S ausgebildet, die das Ausfallende 9 sowie zwei zinkenartige Fortsätze 6a, 6b aufweist, an denen die beiden Federelemente Fl und F2 festgelegt sind. Die beiden Federelemente Fl und F2 sind durch den Verbindungsbogen V zu einer einstückigen Feder miteinander verbunden, die am Hauptrahmen H in zumindest zwei Verbindungsbereichen derart festgelegt ist, daß beide Federelemente Fl und F2 freie Federlängsabschnitte besitzen. Ferner ist ein Dämpfer D vorgesehen, z.B. aus elastomerem Material, der mit den Federelementen Fl, F2 zusammenwirkt, während diese neben der Federung auch die Aufgabe der Seitenführung des Hinterbaus B relativ zum Hauptrahmen H übernehmen. Auch bei dieser Ausführungsform sind zumindest am Hauptrahmen H Abwälzflächen 17 für die Federelemente Fl, F2 vorgesehen.The bicycle F according to Fig. 3 and 4 again has a main frame and a rear frame H, B made of GRP or CFRP molded halves, whereby in this embodiment the bottom bracket 7 is arranged in a lower extension 20 of section 1 of the main frame H. The rear frame B is designed as a swing arm S, which has the dropout 9 and two prong-like extensions 6a, 6b, to which the two spring elements Fl and F2 are attached. The two spring elements Fl and F2 are connected to one another by the connecting arch V to form a one-piece spring, which is attached to the main frame H in at least two connecting areas in such a way that both spring elements Fl and F2 have free spring longitudinal sections. A damper D is also provided, e.g. made of elastomer material, which interacts with the spring elements Fl, F2, while these, in addition to the suspension, also take on the task of lateral guidance of the rear frame B relative to the main frame H. In this embodiment, too, rolling surfaces 17 for the spring elements Fl, F2 are provided at least on the main frame H.

In der wenig eingefederten Lage von Fig. 3 befindet sich der Momentanpol vor und geringfügig oberhalb des Tretlagers 7. Bei nennenswert eingefedertem Hinterbau ist der Momentanpol P hingegen näher zum Tretlager 7 und weiter nach unten verlagert. Der Winkel &agr;, unter dem die freien Federlängen zueinander verlaufen, liegt in der Nähe von 90°.In the slightly compressed position shown in Fig. 3, the instantaneous center of gravity is in front of and slightly above the bottom bracket 7. When the rear triangle is compressed to a significant extent, the instantaneous center of gravity P is closer to the bottom bracket 7 and further downwards. The angle α at which the free spring lengths extend to one another is close to 90°.

Bei dem Fahrrad F gemäß Fig. 5 wird eine die beiden Federelemente Fl und F2 aufweisende einstückige Feder gemäß Fig. 6 zur Federung und Seitenführung verwendet. Der Hauptrahmen H besteht wiederum aus zwei GFK- oder CFK-Formteilhälften, sowie auch der Hinterbau B, der in diesem Fall das Tretlager 7 enthält und beispielsweise einseitig einen zum Ausfallende 9 führenden Fortsatz 8 mit C-förmigem Querschnitt Q aufweist. Das erste Federelement Fl erstreckt sich vom Steuersatz 3 entlang der Unterseite des Abschnittes 1 und verschließt dabei den offenen Randbereich der beiden Formteilhälften nach unten. Das erste Federelement Fl ist annähernd S-förmig und umgreift die Vorderseite des Hinterbaus B, verläuft unten um den Tretlagerbereich 7 herum und erstreckt sich hinten entlang der Rückseite des zweischaligen Hinterbaus B nach oben bis zu einem Ende 25. Die freie Federlänge Ll (Fig. 6) erstreckt sich vom Verbindungsbereich 11' bis zum nächsten Verbindungsbereich 14'. Um den Tretlagerbereich und entlang der Rückseite des Hinterbaus B verschließt das erste Federelement Fl mit seinen Abschnitten 24 und 26 den offenen Randbereich des Hinterbaus.In the bicycle F according to Fig. 5, a one-piece spring according to Fig. 6, which has the two spring elements Fl and F2, is used for suspension and lateral guidance. The main frame H in turn consists of two GRP or CFRP molded halves, as well as the rear section B, which in this case contains the bottom bracket 7 and, for example, has on one side an extension 8 with a C-shaped cross section Q leading to the dropout 9. The first spring element Fl extends from the headset 3 along the underside of section 1 and closes the open edge area of the two molded halves downwards. The first spring element Fl is approximately S-shaped and surrounds the front of the rear section B, runs around the bottom of the bottom bracket area 7 and extends upwards at the back along the back of the double-shell rear section B to an end 25. The free spring length Ll (Fig. 6) extends from the connection area 11' to the next connection area 14'. Around the bottom bracket area and along the back of the rear triangle B, the first spring element Fl with its sections 24 and 26 closes the open edge area of the rear triangle.

Das zweite Federelement F2 hat eine V-förmig weitgespreizte Gestalt mit zwei Schenkeln 27 und 28. Beim Verbindungsbereich II¹ ist der Schenkel 27 mit dem Vorderteil 23 des ersten Federelementes Fl verbunden. Ferner ist der eine Schenkel 27 bis zur Beuge des V mit dem Hauptrahmen H verbunden, wodurch dieser auch nach unten verschlossen wird. Bei 2 5 ist das Ende des anderen Schenkels 28 mit dem Ende des ersten Federelementes Fl verbunden. Der Verbindungsbereich des zweiten Federe-The second spring element F2 has a V-shaped, widely spread form with two legs 27 and 28. At the connection area II ¹ , the leg 27 is connected to the front part 23 of the first spring element Fl. Furthermore, one leg 27 is connected to the main frame H up to the bend of the V, which also closes it at the bottom. At 2 5, the end of the other leg 28 is connected to the end of the first spring element Fl. The connection area of the second spring element

lementes F2 mit dem Hinterbau B ist bei 12' angedeutet. Im Schenkel 28 liegt die freie Federlänge L2 des zweiten Federelementes F2 vor. Der Schenkel 28 des zweiten Federelementes F2 erstreckt sich annähernd unter einem rechten Winkel gegenüber der freien Federlänge Ll des ersten Federelementes Fl. Zusätzlich kann ein Dämpfer D vorgesehen sein, z.B. aus elastomerem Material, der die Federkennlinie progressiv verhärtet. In den Längsbereichen, in denen das zweite Federelement F2 am Hauptrahmen H und am Hinterbau B festgelegt ist, übernimmt es die Funktion eines Verschlusses für den offenen Randbereich der Formteilhälften. Es sind wiederum Abwälzflächen für die freien Federlängen vorgesehen, z.B. die Abwälzfläche 2 9 am Hinterbau B.element F2 with the rear frame B is indicated at 12'. The free spring length L2 of the second spring element F2 is present in the leg 28. The leg 28 of the second spring element F2 extends approximately at a right angle to the free spring length Ll of the first spring element Fl. In addition, a damper D can be provided, e.g. made of elastomeric material, which progressively hardens the spring characteristic curve. In the longitudinal areas in which the second spring element F2 is attached to the main frame H and the rear frame B, it takes on the function of a closure for the open edge area of the molded part halves. Rolling surfaces are again provided for the free spring lengths, e.g. the rolling surface 2 9 on the rear frame B.

In Fig. 6 ist ferner angedeutet, wie die Fasern 3 0 in den Federelementen verlaufen. Die Federelemente Fl, F2 bestehen zweckmäßigerweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff und/ oder kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff mit hauptsächlich längsorientierter Faserrichtung. Zweckmäßigerweise sind innen in den Federelementen Kohlenstoffasern angeordnet, während die Randfasern Glasfasern sind. Sämtliche Fasern sind in ein Kunstharz oder einen Kunststoff 31 eingebettet. Mit X sind die festgelegten Längsabschnitte der Federelemente angedeutet, während Ll und L2 die freien Federlängen verdeutlichen, die für die Federung und die Seitenführung des Hinterbaus verantwortlich sind, und zwar in Kombination gegebenenfalls mit dem Dämpfer D. Es ist ferner möglich, den in Fig. 6 von den beiden Federelementen Fl, F2 umschriebenen Hohlraum teilweise oder vollständig mit elastomerem Material auszufüllen, und zwar entweder in derselben Breite wie die Federelemente oder auch nur in Teilbereichen.Fig. 6 also shows how the fibers 30 run in the spring elements. The spring elements Fl, F2 are expediently made of glass fiber reinforced plastic and/or carbon fiber reinforced plastic with mainly longitudinally oriented fiber direction. Carbon fibers are expediently arranged inside the spring elements, while the edge fibers are glass fibers. All fibers are embedded in a synthetic resin or plastic 31. X indicates the fixed longitudinal sections of the spring elements, while Ll and L2 illustrate the free spring lengths that are responsible for the suspension and lateral guidance of the rear frame, in combination with the damper D if necessary. It is also possible to partially or completely fill the cavity defined by the two spring elements Fl, F2 in Fig. 6 with elastomer material, either in the same width as the spring elements or only in partial areas.

Claims (14)

,ft Pnspruche,ft Pnspruche 1. Fahrrad mit Hinterradfederung, bei dem die Hinterradachse mittels eines Viergelenkmechanismus gegenüber dem Hauptrahmen abgestützt ist und der Viergelenkmechanismus am Hauptrahmen und an einem Hinterbau unter Ausbildung freier Federlängen gehalterte Blattfederelemente aufweist, deren freie Federlängen Gelenke definieren, und deren biegesteife Querschnitts-Hauptachsen senkrecht zur Ebene des Hauptrahmens angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Gelenke des Gelenkmechanismus (M) von den freien, unter einem in etwa rechten Winkel &agr; und benachbart zueinander angeordneten Federlängen (Ll, L2) zweier Blattfeder-elemente (Fl, F2) definiert sind, deren jedes einerseits am Hauptrahmen (H) und andererseits am Hinterbau (B) festgelegt ist, und daß der ausschließlich über die beiden Federelemente (Fl, F2) mit dem Hauptrahmen (H) verbundene Hinterbau (B) starr und gelenkfrei ausgebildet ist.1. Bicycle with rear wheel suspension, in which the rear wheel axle is supported relative to the main frame by means of a four-bar mechanism and the four-bar mechanism has leaf spring elements held on the main frame and on a rear structure to form free spring lengths, the free spring lengths of which define joints and whose rigid cross-sectional main axes are arranged perpendicular to the plane of the main frame, characterized in that all joints of the joint mechanism (M) are defined by the free spring lengths (Ll, L2) of two leaf spring elements (Fl, F2) arranged at an approximately right angle α and adjacent to one another, each of which is fixed on the one hand to the main frame (H) and on the other hand to the rear structure (B), and that the rear structure (B) which is connected to the main frame (H) exclusively via the two spring elements (Fl, F2) is rigid and joint-free. 2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (Fl, F2) aus faserverstärktem Kunststoff bestehen, vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff und/ oder kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff (GFK und/oder CFK) .2. Bicycle according to claim 1, characterized in that the spring elements (Fl, F2) consist of fiber-reinforced plastic, preferably of glass fiber reinforced plastic and/or carbon fiber reinforced plastic (GRP and/or CFRP). 3. Fahrrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (Fl, F2) außen aus glasfaserverstärktem Kunststoff und innen aus kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff bestehen -3. Bicycle according to claim 2, characterized in that the spring elements (Fl, F2) consist of glass fiber reinforced plastic on the outside and carbon fiber reinforced plastic on the inside - 4. Fahrrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (Fl, F2) mit elastomerem Material (D) mit progressiver Kennlinie kombiniert sind.4. Bicycle according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the spring elements (Fl, F2) are combined with elastomeric material (D) with a progressive characteristic curve. • ·· • · · &psgr;* • · · &psgr;* 5. Fahrrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (Fl, F2) mit über ihre Länge variierendem Flächenträgheitsmoment ausgebildet sind.5. Bicycle according to claim 2, characterized in that the spring elements (Fl, F2) are designed with an area moment of inertia that varies over their length. 6. Fahrrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den beiden Federelementen (Fl, F2) ein Verbindungsfederabschnitt (V) aus dem Material der Federelemente (Fl, F2) erstreckt, der die wirkungsmäßig einander benachbart angeordneten Federelemente (Fl, F2) zu einer einstückigen Feder vereinigt.6. Bicycle according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that a connecting spring section (V) made of the material of the spring elements (Fl, F2) extends between the two spring elements (Fl, F2), which connects the spring elements (Fl, F2) arranged operatively adjacent to one another to form a one-piece spring. 7. Fahrrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Hauptrahmen (H) und am Hinterbau (B) angrenzend an Befestigungsbereiche (11, 12, 13, 14, 11', 12', 14') der Federelemente (Fl, F2) bogenförmige, vorzugsweise kreisbogenförmige, Abwälzflächen für die freien Federlängsabschnitte (Ll, L2) vorgesehen sind.7. Bicycle according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that arcuate, preferably circular, rolling surfaces for the free spring longitudinal sections (Ll, L2) are provided on the main frame (H) and on the rear frame (B) adjacent to fastening areas (11, 12, 13, 14, 11', 12', 14') of the spring elements (Fl, F2). 8. Fahrrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das eine, vorzugsweise das hinter dem anderen Federelement (F2) liegende, Federelement (Fl) annähernd S-förmige Gestalt besitzt, und daß die Abwälzflächen (15, 16, 17) am Hauptrahmen (H) und am Hinterbau (B) für dieses Federelement (Fl) dessen S-Form angepaßt sind.8. Bicycle according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that one spring element (Fl), preferably the one located behind the other spring element (F2), has an approximately S-shaped configuration, and that the rolling surfaces (15, 16, 17) on the main frame (H) and on the rear frame (B) for this spring element (Fl) are adapted to its S-shape. 9. Fahrrad nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsfederabschnitt (V) als das nach oben auslaufende Ende des S fortsetzender und nach unten in das andere, weitgehend gestreckt verlaufende Federelement (F2) übergehender Bogen ausgebildet ist, der in eine konkave Rundung (10) des Hauptrahmens (H) eingeschmiegt ist.9. Bicycle according to claims 6 and 8, characterized in that the connecting spring section (V) is designed as an arch which continues the upwardly tapering end of the S and merges downwards into the other, largely elongated spring element (F2), which is nestled in a concave curve (10) of the main frame (H). 10. Fahrrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (Fl, F2) einen virtuellen, sich bei Relativbewegungen zwischen dem Hauptrahmen (H) und dem Hinterbau (B) auf durch die geometrische Form10. Bicycle according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the spring elements (Fl, F2) form a virtual spring which, during relative movements between the main frame (H) and the rear frame (B), is formed by the geometric shape 1313 der Federelemente vorbestimmte Weise und in vorbestimmtem Ausmaß verlagernden Momentanpol (P) für den Hinterbau (B) definieren, und daß die Lage des Momentanpols (P) bei nicht nennenswert eingefedertem Hinterbau (B) bezüglich Reaktionskräften beim Treten, bei nennenswert eingefedertem Hinterbau (B) hingegen bezüglich Pedalrückschlägen optimiert ist.define the instantaneous center of gravity (P) for the rear triangle (B) which is displaced in a predetermined manner and to a predetermined extent, and that the position of the instantaneous center of gravity (P) is optimized with respect to reaction forces when the rear triangle (B) is not significantly compressed, but with respect to pedal kickbacks when the rear triangle (B) is significantly compressed. 11. Fahrrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterbau (B) als Schwinge (S) ausgebildet ist, und daß das Tretlager (7) im Hauptrahmen (H) angeordnet ist.11. Bicycle according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the rear frame (B) is designed as a swing arm (S), and that the bottom bracket (7) is arranged in the main frame (H). 12. Fahrrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterbau (B) als Schwinge (S) ausgebildet ist, in der auch das Tretlager (7) angeordnet ist.12. Bicycle according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the rear frame (B) is designed as a swing arm (S) in which the bottom bracket (7) is also arranged. 13. Fahrrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptrahmen (H) zumindest in seinem vom Sattelstützbereich (2) bis zum Steuersatz (3) verlaufenden Abschnitt (1) aus zwei GFK- oder CFK-Formteilhälften (la, Ib) besteht, daß der Hinterbau (B) unterhalb des Sattelstützbereiches (2) bis zum Tretlagerbereich aus zwei GFK- oder CFK-Formteilhälften besteht, daß das vordere Federelement (Fl) am Steuersatz (3) beginnend an dem nach unten offenen Randbereich zwischen den Formteilhäften (la, Ib) des Hauptrahmenabschnitts (1) befestigt ist, diesen nach außen verschließt und am Hinterbau (B) unten um den Tretlagerbereich und entlang einer Rückseite (26) nach oben verläuft, dort an dem offenen Randbereich der Formteilhälften befestigt ist und diesen verschließt, und daß das andere Federelement (F2) ab einem Verbindungsbereich (II¹) mit dem einen Federelement (Fl) und dem Hauptrahmenabschnitt (1) entlang eines hinteren, unteren Teils des Hauptrahmenabschnitts (1) und oberhalb der Oberseite des Hinterbaus (B) verläuft und mit13. Bicycle according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the main frame (H) consists of two GRP or CFRP molded part halves (la, Ib) at least in its section (1) running from the seat post area (2) to the headset (3), that the rear section (B) below the seat post area (2) up to the bottom bracket area consists of two GRP or CFRP molded part halves, that the front spring element (Fl) is attached to the headset (3) starting at the downwardly open edge area between the molded part halves (la, Ib) of the main frame section (1), closes this to the outside and runs along the rear section (B) below around the bottom bracket area and along a rear side (26) upwards, is attached there to the open edge area of the molded part halves and closes this, and that the other spring element (F2) is connected from a connection area (II ¹ ) with the one spring element (Fl) and the main frame section (1) runs along a rear, lower part of the main frame section (1) and above the top of the rear frame (B) and with ■ &bgr; · ·■·■ β · ·■· dem entlang der Rückseite des Hinterbaus (B) nach oben verlaufenden Ende des einen Federelementes (Fl) verbunden ist.the end of one spring element (Fl) running upwards along the back of the rear frame (B). 14. Fahrrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (Fl, F2) eine Feder bilden, die aus dem einen, langen unteren und annähernd S-förmigen Federelement (Fl) und dem oberen, kürzeren anderen Federelement (F2) mit weitgespreizter V-Form besteht, daß das Ende eines Schenkels (28) des V-förmigen Federelementes (F2) mit dem ersten Ende (25) des S-förmigen Federelementes (Fl) in einem ersten Verbindungsbereich verbunden ist, daß das Ende des anderen Schenkels (27) des V-förmigen Federelementes (F2) mit dem S-förmigen Federelement (Fl) in dem dem ersten Ende (25) abgewandten S-Bogen in einem zweiten Verbindungsbereich (II¹) verbunden ist, und daß die freien Federlängen (Ll, L2) sich ab dem zweiten Verbindungsbereich in Richtung zum ersten Verbindungsbereich erstrecken, derart, daß die freie Federlänge (Ll) des S-förmigen Federelementes (Fl) zur freien Federlänge (L2) des V-förmigen Federelementes (F2) unter einem annähernd rechten Winkel verläuft.14. Bicycle according to claim 13, characterized in that the spring elements (Fl, F2) form a spring which consists of the one, long lower and approximately S-shaped spring element (Fl) and the upper, shorter other spring element (F2) with a widely spread V-shape, that the end of one leg (28) of the V-shaped spring element (F2) is connected to the first end (25) of the S-shaped spring element (Fl) in a first connection area, that the end of the other leg (27) of the V-shaped spring element (F2) is connected to the S-shaped spring element (Fl) in the S-curve facing away from the first end (25) in a second connection area (II ¹ ), and that the free spring lengths (Ll, L2) extend from the second connection area in the direction of the first connection area, such that the free spring length (Ll) of the S-shaped spring element (Fl) to the free spring length (L2) of the V-shaped spring element (F2) runs at an approximately right angle.