DE102006038078A1

DE102006038078A1 - Fahrradrahmen

Info

Publication number: DE102006038078A1
Application number: DE102006038078A
Authority: DE
Inventors: Owen Dajia Chang; Hua-Chun Jhonghe Huang
Original assignee: Giant Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Giant Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2006-08-16
Publication date: 2007-03-15
Also published as: NL2000184C2; NL2000184A1; TW200730391A; FR2889834A1; JP2007050885A; US20050253357A1; FR2889834B1

Abstract

Fahrradrahmenvorrichtung, aufweisend einen Hauptrahmen (100, 300, 500, 800), einen Hilfsrahmen (200, 400, 600, 830) und einen Stoßdämpfer (260, 320, 532, 852), der sich zwischen dem Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) und dem Hilfsrahmen (200, 400, 600, 830) erstreckt, um die Bewegung des Hilfsrahmens (200, 400, 600, 830) relativ zu dem Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) zu unterstützen, wobei der Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) ein Unterrohr (106, 310, 504, 806) mit einer Öffnung (182, 370, 568) aufweist, durch welche hindurch sich der Stoßdämpfer (260, 320, 532, 852) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad.

Mountainbikes sind üblicherweise derart gestaltet, dass sie Unebenheiten an der Fahrbahnoberfläche absorbieren, um zum Beispiel zum Fahren im Gelände geeignet zu sein. Viele Mountainbikes sind mit einem Aufhängungssystem für das Vorderrad ausgestattet. Für extremere Bedingungen sind einige Mountainbikes mit Aufhängungssystemen für das Hinterrad versehen.

Da sich der Mountainbikesport entwickelt hat, wurden größere Hindernisse und unwegsameres Gelände üblicher. Infolgedessen haben Fahrradhersteller versucht, die Größe des Weges, um den sich das Hinterrad relativ zu dem Rahmen bewegen kann, zu erhöhen und das Verhalten des hinteren Aufhängungssystems zu verbessern. Einige der Verhaltensanforderungen, die von Konstrukteuren von Mountainbikes betrachtet werden, umfassen die Begrenzung des Leistungsverlustes infolge des Betriebs der hinteren Aufhängung und die Begrenzung des Einflusses der Bremsung auf das Aufhängungssystem.

Gemäß der Erfindung ist eine Fahrradrahmenvorrichtung mit einem verbesserten hinteren Aufhängungssystem vorgesehen. Die Fahrradrahmenvorrichtung weist einen Hauptrahmen, einen Hilfsrahmen und einen Stoßdämpfer auf. Der Hilfsrahmen bewegt sich relativ zu dem Hauptrahmen. Der Stoßdämpfer ist zwischen dem Hauptrahmen und dem Hilfsrahmen derart positioniert, dass er eine Bewegung des Hilfsrahmens relativ zu dem Hauptrahmen bewirkt. Der Hauptrahmen weist ein Unterrohr auf.

In manchen Ausführungsformen weist das Unterrohr eine Öffnung auf, und der Stoßdämpfer erstreckt sich durch die Öffnung hindurch.

In manchen Ausführungsformen ist das Unterrohr monolithisch und ist mit einem Tretlager verbunden, das separat von dem Unterrohr ist. Das Unterrohr weist eine Öffnung auf, und der Stoßdämpfer erstreckt sich in diese Öffnung hinein.

In manchen Ausführungsformen ist der Stoßdämpfer an einer Verbindungsstelle unter dem Unterrohr mit dem Hauptrahmen verbunden.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher beschreiben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Fahrrades nach einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Seitenansicht des Rahmens des Fahrrades aus 1;
3 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Fahrradrahmens aus 2 seitlich von oben betrachtet;
4 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Fahrradrahmens aus 2 seitlich von unten betrachtet;
5 eine Seitenansicht eines Fahrrades nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
6 eine Seitenansicht des Rahmens des Fahrrades aus 5;
7 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Fahrradrahmens aus 6 seitlich von unten betrachtet;
8 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Fahrradrahmens aus 6 seitlich von oben betrachtet;
9 eine Seitenansicht eines Fahrrades nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
10 eine Seitenansicht eines Abschnitts des Rahmens des Fahrrades aus 9;
11 eine perspektivische Ansicht des Abschnitts des Fahrradrahmens aus 10 seitlich von unten betrachtet;
12 eine perspektivische Ansicht des Abschnitts des Fahrradrahmens aus 10 seitlich von oben betrachtet;
13 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Abschnitts aus 12;
14 eine Seitenansicht des Fahrrades aus 9, wobei das Hinterrad basierend auf der von dem hinteren Aufhängungssystem unterstützten Bewegung verschoben ist;
15 einen Abschnitt des Rahmens des Fahrrades aus 1 zur Erläuterung des Konzeptes der gleitenden Drehpunkte;
16 eine Ansicht des Fahrrades aus 1 zur Erläuterung des Einflusses der Bremsung auf das hintere Aufhängungssystem; und
17 eine Seitenansicht eines Fahrradrahmens nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt ein Fahrrad, das als Mountainbike (oder ein anderer Fahrradtyp) verwendet werden kann, um im Gelände oder auf Straßen zu fahren. Das Fahrrad in 1 weist einen Hauptrahmen 100 und einen Hilfsrahmen 200 auf. Der Hauptrahmen 100 kann auch als ein vorderes Dreieck bezeichnet werden, und der hintere Rahmen kann auch als ein hinteres Dreieck bezeichnet werden, da beide Rahmen im Allgemeinen die Form eines Dreiecks haben. Mit Bezug auf 1–4 wird ein Fahrradrahmen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Der Hauptrahmen 100 weist ein Steuerrohr 102, ein Oberrohr 104, das mit dem Steuerrohr 102 verbunden ist, ein Unterrohr 106, das ebenfalls mit dem Steuerrohr 102 verbunden ist, und ein Sitzrohr 108 auf, das einen Sitz 170 aufnimmt. Der Sitz 170 weist einen Sattel auf, der an einer Sattelstütze angebracht ist, die in das Sitzrohr 108 eingepasst ist. In manchen Ausführungsformen ist das Unterrohr 106 ein monolithisches Bauteil. In anderen Ausführungsformen kann das Unterrohr 106 aus mehreren Bauteilen gebildet sein. Das Unterrohr 106 kann einen Querschnitt mit einer runden, quadratischen, rechteckigen oder einer anderen Form haben.
Das hintere Ende des Unterrohres 106 ist mit einem Tretlager 110 verbunden. Das untere Ende des Sitzrohres 108 ist ebenfalls mit dem Tretlager 110 verbunden. Das Tretlager 110 kann viele verschiedene Formen und Größen haben. Außerdem kann das Tretlager 110 ein monolithisches Bauteil sein oder aus mehreren Bauteilen bestehen, die miteinander verbunden sind. In manchen Ausführungsformen kann das Tretlager 110 geschmiedet sein.
Nahe der Stelle, wo das Oberrohr 104 und das Unterrohr 106 mit dem Steuerrohr 102 verbunden sind, kontaktiert die Oberseite des Unterrohres 106 die Unterseite des Oberrohres 104. wie in den 1 und 2 gezeigt, ist ein Abschnitt der Unterseite des Oberrohres 104 weggeschnitten, um den Kontakt mit dem Unterrohr 106 zu erleichtern. Der Hauptrahmen 100 weist auch ein Rohrelement 112 auf, welches das Oberrohr 104 und das Sitzrohr 108 miteinander verbindet. Das Oberrohr 104 krümmt sich zwischen seinen Verbindungen mit dem Rohrelement 112 und dem Sitzrohr 108 nach oben.
Der Hauptrahmen 100 weist auch ein Stützelement 114 und ein Stützelement 116 auf. Das Stützelement 116 ist an der unteren Fläche des Unterrohres 106 positioniert und kann mit der unteren Fläche des Unterrohres 106 oder einer anderen Fläche des Unterrohres 106 verbunden sein. Das Stützelement 106 kann mit dem Unterrohr 106 verschweigt oder einstückig mit dem Unterrohr 106 ausgebildet sein. Das Stützelement 116 ist mit dem Sitzrohr 108 verschweißt.
Der Hilfsrahmen 200 (oder das hintere Dreieck 200) weist an jeder Seite des Hinterrades zwei Sitzstreben (eine linke und eine rechte Sitzstrebe), zwei Kettenstreben (eine linke und eine rechte Kettenstrebe) und zwei Verbindungsarme (einen linken und einen rechten Verbindungsarm) auf. Die 1 und 2 zeigen nur die rechte Sitzstrebe 202, die rechte Kettenstrebe 204 und den rechten und den linken Verbindungsarm 206 und 207. Die Sitzstrebe 202 und die Kettenstrebe 204 sind mit einem Halter 208 fest verbunden (z.B. verschweißt). Der Halter 208 weist eine Öffnung 210 zum Aufnehmen eines Hinterrades auf. Der rechte Verbindungsarm 206 ist mit der Sitzstrebe 202 und der Kettenstrebe 204 fest verbunden. Der linke Verbindungsarm 207 ist mit der linken Kettenstrebe (nicht gezeigt) und der linken Sitzstrebe (nicht gezeigt) verbunden. Daher weist der Hilfsrahmen 200 in einer Ausführungsform zwei miteinander verbundene Dreiecke auf. Die Arme (z.B. die Kettenstrebe, die Sitzstrebe und die Verbindungsarme), welche die Dreiecke bilden, sind fest miteinander verbunden.
Der Hilfsrahmen 200 ist über ein Verbindungsstück 212 und ein Verbindungsstück 220 mit dem Hauptrahmen 100 verbunden. Das Verbindungsstück 212 ist an einem Drehpunkt 214 mit der Kettenstrebe 204 verbunden. Das Verbindungsstück 212 ist an einem Drehpunkt 216 des Tretlagers 110 mit dem Hauptrahmen 100 verbunden. Das Verbindungsstück 220 hat drei Drehpunkte. Das Verbindungsstück 220 ist an einem Drehpunkt 222 mit dem vorderen Ende der Sitzstrebe 202, an einem Drehpunkt 226 mit dem Stützelement 114 und an einem Drehpunkt 224 mit einem Stoßdämpfer 260 verbunden. Die Bewegung des Hilfsrahmens 200 in Bezug den Hauptrahmen 100 ist zumindest teilweise durch die Verbindungsstücke 212 und 220 definiert.
Das Fahrrad weist auch ein Vorderrad 164 und ein Hinterrad 168 auf (1). Das Vorderrad 164 ist an einer Gabel 160 abgestützt, welche in dem Steuerrohr 102 aufgenommen ist. Die Gabel 160 weist ein vorderes Aufhängungssystem 162 auf und ist mit einem Lenker 166 verbunden. Das Fahrrad weist auch Pedale 171 auf, die jeweils mit einer Tretkurbel 172 verbunden sind. Die Tretkurbel 172 dreht sich um eine Kurbelachse 180 und bewirkt eine Drehung von Kettenblättern 274. In einer Ausführungsform sind drei Kettenblätter 274 mit unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen. In anderen Ausführungsformen können mehr oder weniger als drei Kettenblätter verwendet werden. Die Kettenblätter bewirken eine Drehung der Kette 176, was wiederum eine Drehung von hinteren Kettenkränzen 178 bewirkt. Die Drehung der Kettenkränze 178 bewirkt eine Drehung des Hinterrades 168. In manchen Ausführungsformen können neun unterschiedliche Kettenkränze vorgesehen sein. In anderen Ausführungsformen können mehr oder weniger als neun Kettenkränze verwendet werden.
Der Stoßdämpfer 260 tritt in das Unterrohr 106 ein und durch dieses hindurch und ragt aus der Unterseite des Unterrohres 106 heraus, wo er mit der einer Gelenkverbindung 262 des Stützelements 116 verbunden ist. Die Gelenkverbindung 262 liegt unter dem Unterrohr 106. In anderen Ausführungsformen kann der Stoßdämpfer 260 mit dem Unterrohr oder einer anderen Vorrichtung an anderen Stellen, einschließlich einer Stelle innerhalb des Unterrohres 106, verbunden sein.
In den 3 und 4 ist detaillierter zu sehen, wie der Stoßdämpfer 260 durch das Unterrohr 106 hindurchtritt. Das Unterrohr 106 weist einen Durchlass oder eine Öffnung 182 auf. In manchen Ausführungsformen kann die Öffnung mit einer Hülse 184 ausgekleidet sein. In manchen Ausführungsformen ist die Hülse 184 ein separates Bauteil aus Aluminium (oder einem anderen Material), das in der Öffnung 182 fixiert ist. In anderen Ausführungsformen kann die Hülse 184 einstückig mit dem Unterrohr 106 ausgebildet sein. Die Öffnung 182 ist groß genug gestaltet, so dass der Stoßdämpfer 260 durch diese hindurchtritt, ohne die Seiten der Hülse 184 zu berühren, selbst wenn sich der Stoßdämpfer 260 nach oben und unten bewegt oder schwenkt.
Die Breite des Unterrohres 106 variiert von einer geringen bis zu einer größeren Breite. Die geringe Breite hat der näher zu dem Steuerrohr 102 gelegene Abschnitt des Unterrohres 106, und die größere Breite hat der den Stoßdämpfer 260 umgebende Abschnitt des Unterrohres 106. 3 zeigt einen Abschnitt 106A des Unterrohres 106, welcher zu der größeren Breite gehört, und einen Abschnitt 106B, der zu dem Übergangsabschnitt zwischen der geringen Breite und der größeren Breite gehört. Die 3 und 4 bieten auch eine bessere Ansicht des Tretlagers 110, welches eine Öffnung zur Unterbringung der Tretkurbel 172 aufweist.
Wenn das Vorderrad 164 auf eine Unebenheit an der Fahrbahnoberfläche stößt, wird ein Stoßdämpfersystem 162 zusammengedrückt, um das Vorderrad 164 in einer Richtung entlang der Achse der Gabel 160 anzuheben. Wenn das Hinterrad 168 auf eine Unebenheit an der Fahrbahnoberfläche stößt, bewegt sich das Hinterrad 168 in einer nahezu vertikalen Richtung. Das Verbindungsstück 220 dreht sich um den Drehpunkt 226. Das Verbindungsstück 212 dreht sich ebenfalls, so dass sich beide Verbindungsstücke 212 und 220 in einer Richtung des gekrümmten Pfeils 290 (2) drehen. Dies ermöglicht, dass sich der Hilfsrahmen 200 relativ zu dem Hauptrahmen 100 derart bewegt, dass das Hinterrad 168 in einer nahezu vertikalen Richtung angehoben wird.
In einer Ausführungsform sind die Bauteile des Hauptrahmens 100 und des Hilfsrahmens 200 aus Aluminium und mittels eines Schweißvorgangs miteinander verbunden. In anderen Ausführungsformen können auch andere Mittel zum Verbinden der Bauteile miteinander verwendet werden.
Die 5–8 zeigen ein Fahrrad nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrrad weist einen Rahmen auf, der aus einem Hauptrahmen 300 und einem Hilfsrahmen 400 besteht.
Der Hauptrahmen 300 weist ein Steuerrohr 302, ein Oberrohr 304, das mit dem Steuerrohr 302 verbunden ist, und ein Unterrohr 306 auf, das ebenfalls mit dem Steuerrohr 302 verbunden ist. Nahe dem Steuerrohr 302 kontaktiert die Unterseite des Oberrohres 304 die Oberseite des Unterrohres 306. Ein Abschnitt der unteren Fläche des vorderen Endes des Oberrohres 304 ist weggeschnitten, um das Unterrohr 310 aufzunehmen. Das Oberrohr 304 ist ebenso mit dem Sitzrohr 306 verbunden. Ein Rohrelement 308 verbindet das Sitzrohr 306 mit dem Oberrohr 304. Das Oberrohr 304 krümmt sich zwischen der Verbindung mit dem Rohrelement 308 und dem Sitzrohr 306 in einer vertikalen Richtung nach oben.
Der hintere Abschnitt des Unterrohres 310 ist mit einem Tretlager 312 verbunden. Das untere Ende des Sitzrohres 306 ist ebenfalls mit dem Tretlager 312 verbunden. Ein Stützelement 314 ist an der unteren Fläche des Unterrohres 310 positioniert. Das Stützelement 314 kann auch mit dem unteren Ende oder anderen Abschnitten des Unterrohres 310 verbunden sein. In manchen Ausführungsformen kann die Verbindung zwischen dem Unterrohr 310 und dem Stützelement 314 an einer Seite oder einer oberen Fläche des Unterrohres 310 vorgesehen sein, wobei die Verbindungsstelle zwischen dem Unterrohr 310 und einem Stoßdämpfer 320 unter dem Unterrohr 310 liegt. Der Hauptrahmen 300 weist auch ein Stützelement 316 auf, das mit dem Sitzrohr 306 verbunden ist. In einer anderen Ausführungsform sind der Hauptrahmen 300 und der Hilfsrahmen 400 aus Aluminium, wobei die verschiedenen Bauteile mittels eines Schweißvorgangs miteinander verbunden sind.
Der Hilfsrahmen 400 weist einen Satz von Sitzstreben, Kettenstreben und Verbindungsarmen auf, um zwei Dreiecke (ein linkes und ein rechtes Dreieck) zu bilden. Das linke Dreieck weist einen Verbindungsarm, eine Sitzstrebe und eine Kettenstrebe auf, die fest miteinander verbunden sind, so dass sie sich nicht relativ zueinander drehen können. In anderen Ausführungsformen können sich die Bauteile des Hilfsrahmens relativ zueinander drehen. Das rechte Dreieck weist einen Verbindungsarm, eine Sitzstrebe und eine Kettenstrebe auf, die fest miteinander verbunden sind. In einer anderen Ausführungsform können sich die Bauteile des rechten Dreiecks ebenfalls relativ zueinander drehen. 6 zeigt eine rechte Sitzstrebe 402, eine rechte Kettenstrebe 404 und einen rechten Verbindungsarm 408. 8 zeigt eine linke Sitzstrebe 422, eine linke Kettenstrebe 406 und einen linken Verbindungsarm 410. Die Sitzstreben sind über Halter 414 und 415 mit den Kettenstreben verbunden. Zum Beispiel sind die Sitzstrebe 402 und die Kettenstrebe 404 mit dem Halter 414 verbunden, welcher eine Öffnung 416 zum Aufnehmen eines Hinterrades 460 aufweist.
Der Hilfsrahmen 400 ist über einen Satz von Verbindungsstücken 420 und 430 mit dem Hauptrahmen 300 verbunden, so dass sich der Hilfsrahmen 400 relativ zu dem Hauptrahmen 300 bewegen kann. Das Verbindungsstück 420 ist an einem Drehpunkt 422 der Kettenstrebe 404 mit dem Hilfsrahmen 400 verbunden. Das Verbindungsstück 420 ist an einem Drehpunkt 424 mit dem Tretlager 312 des Hauptrahmens 300 verbunden. Das Verbindungsstück 430 ist an einem Drehpunkt 432 der Sitzstrebe 402 mit dem Hilfsrahmen 400 verbunden. Das Verbindungsstück 430 ist an einem Drehpunkt 434 mit dem Stützelement 316 des Hauptrahmens 300 verbunden. Das Verbindungsstück 430 ist auch an einem Drehpunkt 436 mit dem Stoßdämpfer 320 verbunden. Der Stoßdämpfer 320 tritt in das Unterrohr 310 hinein und durch dieses hindurch, wo er über eine Gelenkverbindung 322 mit dem Stützelement 314 verbunden ist.
7 zeigt, wie sich das Unterrohr 310 in der Nähe des Stoßdämpfers 320 erweitert. Zum Beispiel weist das Unterrohr 310 einen Abschnitt 310A mit großer Breite, einen Übergangsabschnitt 310B und einen Abschnitt 310C mit geringer Breite auf. In dem Abschnitt 310A mit großer Breite ist ein Durchgang oder eine Öffnung 370 ausgebildet. In einer Ausführungsform ist die Öffnung 370 durch eine Hülse 372 definiert, welche einstückig mit dem Unterrohr 310 ausgebildet oder ein separates Bauteil sein kann, das an dem Unterrohr 310 angeschweißt oder anderweitig befestigt ist. Das Stützelement 314 kann einstückig mit dem Unterrohr 310 ausgebildet oder ein separates Bauteil sein, das mit dem Unterrohr 310 verschweißt ist. In einem Beispiel kann ein monolithisches (oder aus mehreren Bauteilen) Unterrohr, das mit dem Tretlager verbunden ist, noch eine Öffnung aufweisen, durch welche der Stoßdämpfer 320 hindurchtreten kann.
5 zeigt das Fahrrad mit einem Vorderrad 456, das von einem Stoßdämpfersystem 454 der vorderen Gabel 452 aufgenommen ist. Das Steuerrohr 302 nimmt die Gabel 452 auf und verbindet diese mit dem Lenker 458 zum Lenken des Fahrrades. Das Hinterrad 460 ist in der Öffnung 416 des Halters 414 aufgenommen. Das Pedal 466 wird zur Drehung der Tretkurbel 468 verwendet, um eine Drehung der Kettenblätter 470 (ein, zwei oder drei Kettenblätter) zu bewirken, wodurch eine Kette zum Drehen der Kettenkränze 472 angetrieben wird.
Wenn das Vorderrad 456 des in 5 gezeigten Fahrrades auf eine Unebenheit stößt, wird das Stoßdämpfersystem 454 zusammengedrückt, um den Stoß zu absorbieren. Wenn das Hinterrad 460 auf eine Unebenheit an der Fahrbahnoberfläche stößt, bewegt sich das Hinterrad 460 derart, dass das Verbindungsstück 430 und das Verbindungsstück 420 im Uhrzeigersinn gedreht werden, so dass der Hilfsrahmen 400 derart schwenkt, dass die Öffnung 416 des Halters 414 in nahezu vertikaler Richtung angehoben wird. Der Hilfsrahmen 400 bewegt sich um einen Satz von gleitenden Drehpunkten, wie unten beschrieben ist.
Einer der Unterschiede zwischen dem Fahrrad aus 1–4 und dem Fahrrad aus 5–8 ist es, dass das Fahrrad aus 1–4 für 4 inch Hinterradhub ausgelegt ist, während das Fahrrad aus 5–8 für 6 inch Hinterradhub ausgelegt ist. Das heißt, das hintere Aufhängungssystem aus 1–4 ist derart ausgelegt, dass das Hinterrad 168 um 4 inch in der vertikalen Richtung angehoben werden kann, während das hintere Aufhängungssystem aus 5–8 derart ausgelegt ist, dass das Hinterrad 460 um 6 inch in der vertikalen Richtung angehoben werden kann. Andere Unterschiede zwischen den Fahrrädern bestehen in der Form und Größe des Verbindungsstücks 430 im Vergleich zu dem Verbindungsstück 220. Das Verbindungsstück 430 ist größer als das Verbindungsstück 220 und weist einen mittleren Verbindungsarm auf. Das Verbindungsstück 430 hat auch eine offene Ringkonfiguration, während das Verbindungsstück 220 die Form eines Dreiecks hat. Gleichermaßen ist das Stützelement 314 breiter als das Stützelement 116 und hat eine niedrigere Gelenkverbindung 322 als die Gelenkverbindung 262 des Stützelements 116.
Die 9–13 zeigen ein Fahrrad nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Das Fahrrad weist einen Hauptrahmen 500 und einen Hilfsrahmen 600 auf. Der Hauptrahmen 500 weist ein Steuerrohr 502, ein Oberrohr 504, das mit dem Steuerrohr 502 verbunden ist, und ein Unterrohr 506 auf, das ebenfalls mit dem Steuerrohr 502 verbunden ist. Ein Tretlager 526 ist mit dem hinteren Ende des Unterrohres 504 verbunden. Das Oberrohr 505 ist mit dem Sitzrohr 506 verbunden. Ein Rohrelement 508 verbindet das Oberrohr 505 mit dem Sitzrohr 506. Eine Gabel 512 ist in dem Steuerrohr 502 aufgenommen. Die Gabel 512 weist ein Stoßdämpfersystem 514 auf, welches ein Vorderrad 516 aufnimmt. Das Sitzrohr 506 nimmt den Sitz (Sattel und Sattelstütze) 510 auf.
Der Hilfsrahmen 600 weist eine rechte Sitzstrebe 602 und eine rechte Kettenstrebe 604 auf, die beide mit einem Halter 606 fest verbunden sind. Der Halter 606 weist eine Öffnung zum Aufnehmen des Hinterrades 530 auf. Der Hilfsrahmen 600 weist auch eine linke Sitzstrebe 603 und eine linke Kettenstrebe 605 auf, die beide mit einem anderen Halter (nicht gezeigt) verbunden sind. Ein rechter Verbindungsarm 610 verbindet die Sitzstrebe 602 und die Kettenstrebe 604 miteinander. Ein linker Verbindungsarm 612 verbindet die Sitzstrebe 603 und die Kettenstrebe 605 miteinander.
Der Hilfsrahmen 600 ist mit dem Hauptrahmen 500 verbunden und bewegt sich relativ zu diesem in einer Bewegung, die zumindest teilweise durch die Verbindungsstücke 614 und 620 definiert ist. Das Verbindungsstück 614 ist an einem Drehpunkt 617 mit dem Hilfsrahmen 600 und an einem Drehpunkt 616 mit dem Stützelement 530 des Hauptrahmens 500 verbunden. Das Stützelement 530 isst mit dem Sitzrohr 506 verbunden. Das Verbindungsstück 614 ist auch an dem Drehpunkt 618 mit dem Stoßdämpfer 532 verbunden. Das Verbindungsstück 620 ist an dem Drehpunkt 622 mit dem Hilfsrahmen 600 und an dem Drehpunkt 624 mit dem Tretlager 526 verbunden. Der Stoßdämpfer 532 ist mit dem Stützelement 536 verbunden. Das untere Ende des Stützelements 536 ist mit der Unterseite des Unterrohres 504 verbunden, und das obere Ende des Stützelements 536 ist mit den Seitenflächen des Unterrohres 504 verbunden. 11 zeigt ein Rohr 538, welches mit dem Unterrohr 504 verschweißt ist. Eine Schraube wird durch das Rohr 538 und entsprechende Löcher 540 in dem Stützelement 536 hindurch eingesetzt, um das Stützelement 536 an dem Unterrohr 504 zu befestigen. Die Schraube wird mittels einer Mutter an der Stelle gehalten.
Wie in 12 gezeigt, hat das Unterrohr 504 in der Nähe des Steuerrohres 502 eine geringe Breite und in der Nähe des Tretlagers 526 eine größere Breite. In dem breiteren Abschnitt des Unterrohres 504 ist eine Öffnung 568 ausgebildet, die mit einer Hülse 570 ausgekleidet ist. 13 zeigt, wie der Stoßdämpfer 532 durch die Hülse 570 hindurchtritt und aus der unteren Fläche des Unterrohres 504 herausragt, wo er an einer Stelle unter dem Unterrohr 504 mit dem Stützelement 536 verbunden ist. 13 zeigt ebenfalls das Rohr 542, welches an der Innenseite des Unterrohres 504 angeschweißt ist. Eine Schraube wird durch das Rohr 542 und die entsprechenden Löcher 544 in dem Stützelement 536 hindurch eingesetzt, um das Stützelement 536 an dem Unterrohr 504 zu befestigen. Die Schraube wird mittels einer Mutter an der Stelle gehalten.
14 zeigt das Hinterrad 530 des Fahrrades aus 9 in einem Zustand, in dem es auf eine Unebenheit in der Fahrbahnoberfläche stößt. In Reaktion auf die Unebenheit wird das Hinterrad 530 in nahezu vertikaler Richtung (wie durch den Pfeil A gezeigt ist) in Bezug auf den Hauptrahmen angehoben. Dies bewirkt, dass der Hilfsrahmen in Bezug auf den Hauptrahmen auslenkt, wie in 14 gezeigt ist. Das Verbindungsstück 614 und das Verbindungsstück 620 drehen sich in derselben Richtung wie durch den kreisförmigen Pfeil 690 in 10 gezeigt ist.
Bei manchen Fahrrädern schwenkt, wenn das Hinterrad von der Fahrbahnoberfläche verschoben wird (und sich daher in Bezug auf den Hauptrahmen bewegt), das Hinterrad um einen hinteren Drehpunkt. Wenn der Drehpunkt höher als die Tangentenlinie von den hinteren Kettenkränzen zu den Kettenblättern liegt, kann die durch Pedaltreten erzeugte Kettenkraft bewirken, dass der Stoßdämpfer auseinandergezogen wird. Wenn der Drehpunkt niedriger als die Tangentenlinie von den hinteren Kettenkränzen zu den Kettenblättern liegt, bewirkt die durch Pedaltreten erzeugte Kettenkraft, dass der Stoßdämpfer zusammengedrückt wird. Dies kann zu einem Verlust der Pedalkraft führen.
Um das oben beschriebene Problem in Bezug auf den Verlust der Pedalkraft zu bewältigen, haben die oben beschriebenen Fahrräder gleitende Drehpunkte, die auf oder sehr nahe der Tangentenlinie von den hinteren Kettenkränzen zu dem mittleren Kettenblatt positioniert sind. Dieses Konzept ist in 15 dargestellt und auf das Fahrrad aus 1 bezogen. Es wird angemerkt, dass das in 15 dargestellte Konzept auch auf die anderen Ausführungsformen zutrifft. Das Konzept der gleitenden Drehpunkte bezieht sich auf die Bedingung, dass sich der Drehpunkt des Hinterrades verändert, wenn sich das Hinterrad in Bezug auf den Hauptrahmen bewegt. 15 zeigt gleitende Punkte 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 entlang einer Linie 292. Die Linie 292 entspricht etwa der Position der Kette 176 und ist auch eine Annäherung der Tangentenlinie, welche die hinteren Kettenkränze mit dem mittleren Kettenblatt verbindet. Der den Kettenblättern nächstliegende Abschnitt der Linie 292 befindet sich auf oder sehr nahe dieser Tangentenlinie. Daher liegen die gleitenden Punkte 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 auf oder sehr nahe der Tangentenlinie, welche die hinteren Kettenkränze mit dem mittleren Kettenblatt verbindet.
Wenn sich die Achse des Hinterrades (z.B. des Hinterrades 168) in die verschiedenen Radpositionen 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 bewegt, bewegt sich der Drehpunkt des Hinterrades 168 (z.B. der Drehpunkt des Achse 179 des Hinterrades 168) zu dem entsprechenden Drehpunkt der gleitenden Punkte 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7. Wenn zum Beispiel die Achse des Hinterrades in der Hinterradposition 6 ist, schwenkt das Hinterrad um den gleitenden Drehpunkt 6. Gleichermaßen schwenkt, wenn die Achse des Hinterrades in der Hinterradposition 2 ist, das Hinterrad um den gleitenden Drehpunkt 2.
Wenn das Hinterrad in seiner Normalposition auf der Fahrbahnoberfläche (z.B. in der Position 0 in 15) ist, wird der Stoßdämpfer um etwa 1/4 bis 1/3 der maximalen Kompression zusammengedrückt, und der virtuelle Drehpunkt liegt nahe der Verbindungsstelle zwischen der Kette 176 und dem Kettenblatt 274. Daher wird der Verlust von Pedalenergie reduziert. Wenn sich das Hinterrad von der Fahrbahnoberfläche weg nach oben bewegt, bewegt sich der virtuelle Drehpunkt entlang der Linie 292 nach hinten, wie in 15 gezeigt ist, so dass ein unbequemes Rückspringen der Pedale reduziert wird. Der Stoßdämpfer ist auch abgestimmt, um geringen Kompressionen oder Ausdehnungen infolge der Bewegung der Kette an den inneren oder äußeren Kettenblättern zu widerstehen.
In 16 ist das Fahrrad aus 1 gezeigt, um zu erläutern, wie das Bremsen auf das hintere Aufhängungssystem wirkt. Das Konzept in 16 trifft auch auf die anderen Ausführungsformen zu. Wenn eine hintere Bremse (nicht gezeigt) betätigt wird, wird eine Bremskraft F an einer Bremskraftstelle 700 entlang einer Kraftangriffslinie 702 auf das Hinterrad 168 ausgeübt. Die Kraftangriffslinie 702 bildet einen Winkel Θ in Bezug auf eine horizontale Linie. Der Winkel Θ liegt normalerweise im Bereich von 40°–50°. In einer Ausführungsform ist der Winkel Θ gleich 45°.
Der Hilfsrahmen 200 hat einen Momentanpol IRC in Bezug auf den Hauptrahmen 100. Der IRC liegt an einem Schnittpunkt einer ersten Linie 704, die den Drehpunkt 214 mit dem Drehpunkt 216 verbindet, und einer zweiten Linie 706, die den Drehpunkt 220 mit dem Drehpunkt 226 verbindet. Da die Kraftangriffslinie 702 die Bremskraftstelle 700 und den IRC schneidet, kann die Wirkung der Bremskraft F auf das hintere Aufhängungssystem minimiert werden. Auf diese Weise ist die hintere Aufhängung während des Bremsens völlig aktiv.
Die folgenden mathematischen Berechnungen erläutern die oben beschriebene Wirkung der Bremskraft F auf das hintere Aufhängungssystem:

ma: = Trägheitskraft, wenn die Bremse betätigt wird;
mg: = Schwerkraft;
Fr': = hintere Normalkraft;
Ff': = vordere Normalkraft;
h: = Höhe des Schwerpunkts;
μ: = Reibungskoeffizient;
Radstand: = a + b;

ΣFx = 0;

ma = Fr' × μ;

ΣMpf = 0;

ma × h + Fr' × (a + b) = mg × b;

Fr' × μ × h + Fr' × (a + b) = mg × b;

17 zeigt eine Ausführungsform eines Fahrradrahmens mit einem Hauptrahmen 800 und einem Hilfsrahmen 830. Der Hauptrahmen 800 weist ein Steuerrohr 802, ein Oberrohr 804, ein Unterrohr 806, ein Tretlager 812, ein Rohrelement 810 und ein Sitzrohr 808 auf. Das Tretlager 812 hat eine Öffnung, die derart konfiguriert ist, dass sie eine Pedalkurbelanordnung zum Drehen um eine Kurbelachse 813 aufnimmt. Das Oberrohr 804 und das Unterrohr 806 sind beide mit dem Steuerrohr 802 verbunden. Die Oberseite des Unterrohres 806 kontaktiert die Unterseite des Oberrohres 804. In einer Ausführungsform ist ein Abschnitt der Unterseite des Oberrohres 804 weggeschnitten, um das Unterrohr 806 besser anpassen zu können. Wie in 17 gezeigt, ist das Unterrohr 806 an einem Abschnitt 806A von dem Oberrohr 804 weg gebogen. Das Unterrohr 806 verläuft dann entlang einer Unterrohrachse (gestrichelte Linie 806B) geradeaus. Es wird angemerkt, dass sich die Unterrohrachse unter der Kurbelachse 813 erstreckt, ohne die Kurbelachse 813 zu kreuzen. In der Nähe des hinteren Endes des Unterrohres 806 ist das Unterrohr 806 gekrümmt, um mit dem Tretlager 812 zusammenzutreffen und dieses zu kreuzen. Ein Stützelement 860 ist mit der Unterseite des Unterrohres 806 verbunden. Ein Stützelement 814 ist mit dem Sitzrohr 808 verbunden.
Der Hilfsrahmen 830 weist ein Paar Sitzstreben auf, von denen die rechte Sitzstrebe 832 in 17 gezeigt ist. Der Hilfsrahmen 830 weist auch Kettenstreben 834 und 836 auf, die mit einem Halter 838 bzw. 840 zum Aufnehmen des Hinterrades verbunden sind. Ein rechter Verbindungsarm 842 verbindet die rechte Sitzstrebe 832 mit der Kettenstrebe 836. Ein linker Verbindungsarm 844 verbindet die linke Sitzstrebe (nicht gezeigt) mit der Kettenstrebe 834.
Der Hilfsrahmen 830 ist über Verbindungsstücke 845 und 846 mit dem Hauptrahmen 800 verbunden und relativ zu diesem bewegbar. Das Verbindungsstück 846 ist an einem Drehpunkt 856 mit dem Hilfsrahmen 830 und an einem Drehpunkt 850 mit dem Stützelement 814 verbunden. Das Verbindungsstück 846 ist auch an einem Drehpunkt 854 mit einem Stoßdämpfer 852 verbunden. Der Stoßdämpfer 852 ist an einer Gelenkverbindung 862 des Stützelements 860 mit dem Hauptrahmen 800 verbunden. Das Verbindungsstück 845 ist an einem Drehpunkt 870 mit dem Hilfsrahmen 830 und an einem Drehpunkt 872 mit dem Tretlager 812 verbunden.

Claims

Fahrradrahmenvorrichtung, aufweisend: einen Hauptrahmen (100, 300, 500, 800); einen Hilfsrahmen (200, 400, 600, 830); und einen Stoßdämpfer (260, 320, 532, 852), der sich zwischen dem Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) und dem Hilfsrahmen (200, 400, 600, 830) erstreckt, um die Bewegung des Hilfsrahmens (200, 400, 600, 830) relativ zu dem Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) zu unterstützen, wobei der Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) ein Unterrohr (106, 310, 504, 806) mit einer Öffnung (182, 370, 568) aufweist, durch welche hindurch sich der Stoßdämpfer (260, 320, 532, 852) erstreckt.
Fahrradrahmenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Unterrohr (106, 310, 504) eine Hülse (184, 372, 570) aufweist, welche die Öffnung definiert und zumindest einen Teil des Stoßdämpfers (260, 320, 532) umschließt.
Fahrradrahmenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) ein Stützelement (116, 314, 536, 860) aufweist, das an einer unteren Fläche des Unterrohres (106, 310, 504, 806) positioniert ist, und der Stoßdämpfer (260, 320, 532, 852) durch das Unterrohr (106, 310, 504, 806) hindurchragt und unter dem Unterrohr (106, 310, 504, 806) mit dem Stützelement (116, 314, 536, 860) verbunden ist.
Fahrradrahmenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Unterrohr (106, 310, 504, 806) monolithisch ist.
Fahrradrahmenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Unterrohr (106, 310) einen ersten Abschnitt (310C), einen zweiten Abschnitt (106A, 310A) und einen Übergangsabschnitt (106B, 310B) aufweist, der erste Abschnitt (310C) eine erste Breite hat, der zweite Abschnitt (106A, 310A) eine zweite Breite hat, und der Übergangsabschnitt (106B, 310B) einen Übergang von der ersten Breite zu der zweiten Breite schafft.
Fahrradrahmenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der zweite Abschnitt (106A, 310A) in Bezug auf den ersten Abschnitt (310C) hinten liegt, und die zweite Breite größer als die erste Breite ist.
Fahrradrahmenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Hauptrahmen (800) ein Tretlager (812) aufweist, das eine Öffnung definiert, die derart konfiguriert ist, dass sie eine Pedalkurbelanordnung zur Drehung um eine Kurbelachse (813) aufnimmt, wobei das Unterrohr (806) eine Unterrohrachse (806B) hat, die unter der Kurbelachse (813) liegt, ohne die Kurbelachse (813) zu kreuzen.
Fahrradrahmenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Hauptrahmen (800) ein Steuerrohr (802), ein Oberrohr (804), das mit dem Steuerrohr (802) verbunden ist, und ein Sitzrohr (808) aufweist, wobei das Unterrohr (806) mit dem Steuerrohr (802) verbunden und von dem Oberrohr (804) weg gebogen ist.
Fahrradrahmenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) ein Steuerrohr (102, 302, 502, 802), ein Oberrohr (104, 304, 505, 804), das mit dem Steuerrohr (102, 302, 502, 802) verbunden ist, und ein Sitzrohr (108, 306, 506, 808) aufweist, das mit dem Oberrohr (104, 304, 505, 804) verbunden ist, wobei das Unterrohr (106, 310, 504, 806) mit dem Steuerrohr (102, 302, 502, 802) verbunden ist und eine Oberseite des Unterrohres (106, 310, 504, 806) in Kontakt mit einer Unterseite des Oberrohres (104, 304, 505, 804) steht.
Fahrradrahmenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Hilfsrahmen (200, 400, 600, 830) ein Hinterrad (168, 460, 530) aufnimmt, das sich relativ zu dem Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) um gleitende Drehpunkte (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) bewegt.
Fahrradrahmenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Hilfsrahmen (200, 400, 600, 830) ein erstes Verbindungsstück (212, 420, 620, 845) und ein zweites Verbindungsstück (220, 430, 614, 846) aufweist, die mit dem Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) verbunden sind und eine Bewegung des Hilfsrahmens (200, 400, 600, 830) relativ zu dem Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) ermöglichen.
Fahrradrahmenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) ein Steuerrohr (102, 302, 502, 802) und ein Oberrohr (104, 304, 505, 804) aufweist, das mit dem Steuerrohr (102, 302, 502, 802) verbunden und von dem Unterrohr (106, 310, 504, 806) weg gebogen ist.
Fahrradrahmenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Hilfsrahmen (200, 400, 600, 830) zwei Kettenstreben (204; 404, 406; 604, 605; 834, 836), zwei Sitzstreben (202; 402, 422; 602, 603; 832) und zumindest einen Verbindungsarm (206, 207; 408, 410; 610, 612; 842, 844) zwischen wenigstens einer der Kettenstreben (204; 404, 406; 604, 605; 834, 836) und einer der Sitzstreben (202; 402, 422; 602, 603; 832) aufweist.
Fahrradrahmenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Hilfsrahmen (200, 400, 600, 830) mehrere Elemente aufweist, die in einer dreieckigen Orientierung fest miteinander verbunden sind.
Fahrradrahmenanordnung, aufweisend: einen Hauptrahmen (100, 300, 500, 800); einen Hilfsrahmen (200, 400, 600, 830), der relativ zu dem Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) bewegbar ist; und einen Stoßdämpfer (260, 320, 532, 852), der sich zwischen dem Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) und dem Hilfsrahmen (200, 400, 600, 830) erstreckt, wobei der Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) ein monolithisches Unterrohr (106, 310, 504, 806) aufweist, das mit einem separaten Tretlager (110, 312, 526, 812) verbunden ist und eine Öffnung (182, 370, 568) aufweist, in die sich der Stoßdämpfer (260, 320, 532, 852) hinein erstreckt.
Fahrradrahmenanordnung nach Anspruch 15, wobei der Hilfsrahmen (200, 400, 600, 830) ein erstes Verbindungsstück (212, 420, 620, 845) und ein zweites Verbindungsstück (220, 430, 614, 846) aufweist, das erste Verbindungsstück (212, 420, 620, 845) mit dem Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) verbunden ist, und das zweite Verbindungsstück (220, 430, 614, 846) mit dem Hauptrahmen (100, 300, 500, 800) und dem Stoßdämpfer (260, 320, 532, 852) schwenkbar verbunden ist, das erste Verbindungsstück (212, 420, 620, 845) und das zweite Verbindungsstück (220, 430, 614, 846) sich während der Bewegung des Hilfsrahmens (200, 400, 600, 830) in derselben Richtung drehen, und das Hinterrad (168, 460, 530) sich um gleitende Drehpunkte (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) bewegt.