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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorderradaufnahmevorrichtung
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung
betrifft auch ein Fahrrad mit einer derartigen Vorderradaufnahmevorrichtung.
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Derartige
Vorderradaufnahmevorrichtungen werden insbesondere bei Fahrrädern
für den Downhill-(DH), Crosscountry-(CC), All-Mountain-,
Marathon- und Freeride-(FR)-Einsatz verwendet. Dort erfolgen wegen
hoher Geschwindigkeiten, starken Unebenheiten, großen Sprüngen
und der Notwendigkeit, Hindernisse zu überwinden, besonders
starke Einfederungen der Vorderradaufnahmevorrichtungen.
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Derartige
Vorderradaufnahmevorrichtungen werden beispielsweise auch als Teleskopgabeln
bezeichnet.
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Das
Schaftrohr der Vorderradaufnahmevorrichtung ist üblicherweise
in einem Steuerrohr eines Rahmens aufgenommen. Der Winkel des Steuerrohrs
bezogen auf die Fahrbahn beträgt im Cross/Country-Bereich
beispielsweise ungefähr 66° bis 72°.
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An
dem Schaftrohr sind über mindestens eine Gabelbrücke üblicherweise
Federbeine angeordnet, die in der Regel eine Federachse aufweisen, die
im Rahmen der vorliegenden Offenbarung durch die Verbindungslinie
zwischen dem oberen Ende des Federbeins und dem unteren Ende des
Federbeins definiert ist. Bei geraden Federbeinen entspricht die Federachse
der Achse, entlang der die Teleskopbewegung verläuft bzw.
der Achse des Tauchrohrs und/oder des Standrohrs des Federbeins.
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Bei
Einspurfahrzeugen und insbesondere Fahrrädern ist es üblich,
einen Nachlauf vorzusehen, der dem Fahrzeug die Tendenz verleiht,
geradeaus zu fahren. Als Nachlauf bezeichnet man bei Einspurfahrzeugen
den Abstand zwischen dem Aufstandspunkt des Vorderrads und dem Punkt,
in dem die gedachte Verlängerung der Lenkachse den Boden
trifft.
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Bei
den bekannten Vorderradaufnahmevorrichtungen verläuft die
Federachse parallel zu der Lenkachse. Diese Anordnung hat den Nachteil,
dass sich bei dem Einfedern der Federbeine der Nachlauf verkürzt.
Die Verkürzung des Nachlaufs hat die Folge, dass das Lenkverhalten
nervöser wird, was insbesondere beim Bergabfahren hinderlich
bzw. gefährlich ist. Insbesondere bei harten Stößen
ist ein stabiles Lenkverhalten wünschenswert.
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Von
der Firma German A (siehe www.german-a.de) werden
Vorderradaufnahmevorrichtungen unter der Bezeichnung GA-force kilo
angeboten, die als Federungsmechanismus eine parallelogrammförmige
Gelenkverbindung mit einem außen liegenden Dämpfungselement
aufweisen. Diese Vorderradaufnahmevorrichtungen haben im Gegensatz
zu den bekannten Teleskopgabeln den Vorteil, dass durch einen bogenförmigen
Einfederungsweg die Verkürzung des Nachlaufs beim Einfedern
ausgeglichen wird. Allerdings sind diese bekannten Vorderradaufnahmevorrichtungen
konstruktiv aufwendig und haben einen zu Teleskopgabeln vollständig
unterschiedlichen Aufbau, wodurch sich bestimmte Vorteile der Teleskopgabeln
ergeben. Es besteht somit ein Bedarf für Teleskopgabeln,
bei denen sich der Nachlauf beim Einfedern nicht wesentlich oder
gar nicht verkürzt.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorderradaufnahmevorrichtung
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. eine
Teleskopgabel anzugeben, die derart ausgebildet ist, dass der Nachlauf
beim Einfedern sich weniger stark verkürzt, bzw. im Wesentlichen
konstant bleibt oder sich vergrößert.
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Diese
Aufgabe der Erfindung wird mit einer Vorderradaufnahmevorrichtung
gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einer
Ausführung der Erfindung wird eine Vorderradaufnahmevorrichtung,
insbesondere für Fahrräder, mit einem Schaftrohr
zur Aufnahme in einem Steuerrohr eines Rahmens, das eine Lenkachse
definiert, und mindestens einem Federbein, an dessen unteren Enden
eine Achsaufnahme angeordnet ist, und dessen oberes Ende über
mindestens eine Gabelbrücke mit dem Schaftrohr verbunden
ist, angegeben, wobei die Verbindungslinie zwischen dem unteren
Ende und dem oberen Ende eines Federbeins eine Federachse definiert,
und wobei die Vorderradaufnahmevorrichtung derart ausgebildet ist,
dass die Lenkachse gegenüber der Federachse in einem Winkel α von
mindestens 6° geneigt ist.
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Durch
die abgewinkelte Ausbildung zwischen Schaftrohr und Federbeinen
ergibt sich der Vorteil, dass die Verkürzung des Nachlaufs
beim Einfedern reduziert bzw. ausgeglichen oder sogar umgekehrt
werden kann, wodurch ein besseres Fahrverhalten erreicht werden
kann.
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Erfindungsgemäß kann
die Vorderradaufnahmevorrichtung zwei derartig ausgebildete Federbeine
aufweisen, die beispielsweise über eine Gabelbrücke
mit dem Schaftrohr verbunden sind.
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Alternativ
kann die Vorderradaufnahmevorrichtung auch nur ein Federbein aufweisen,
an dessen unterem Ende die Achse des Laufrads befestigt werden kann.
Dabei können zur Befestigung des Federbeins an dem Schaftrohr
beispielsweise zwei Gabelbrücken vorgesehen sein.
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Die
Neigung ist dabei erfindungsgemäß derart ausgeführt,
dass, wenn man beispielsweise das untere Ende des Federbeins (Ausfallende)
festhält, das obere Ende des Federbeins bezogen auf die Fahrtrichtung
des Fahrzeugs bei Vorwärtsfahrt im Vergleich zu einer herkömmlichen
Vorderradaufnahmevorrichtung mit paralleler Anordnung der Lenkachse
zu der Federachse weiter hinten angeordnet ist. Entsprechend könnte
auch das untere Ende des Federbeins weiter vorne angeordnet sein,
wenn man beispielsweise das obere Ende des Federbeins festhält.
Man kann auch sagen, dass sich alleine durch die Neigung der Federachse
gegenüber der Lenkachse die Gabelvorbiegung vergrößern
würde. Da eine Veränderung der Gabelvorbiegung
im ungefederten Zustand unerwünscht ist, kann die durch
die abgewinkelte Anordnung der Federbeine verbundene Vergrößerung
der Gabelvorbiegung beispielsweise dadurch kompensiert werden, dass
die Gabelbrücke derart modifiziert wird, dass die oberen
Enden der Federbeine weiter hinten angeordnet werden und/oder dass
die an den unteren Enden der Federbeine vorgesehenen Achsaufnahmen
weiter hinten (beispielsweise auf der anderen Seite des Federbeins,
d. h. in Fahrtrichtung hinter dem Federbein) angeordnet werden.
Beispielsweise kann eine der beiden Maßnahmen bei einem
Winkel α zwischen Lenkachse und Federachse von 10° erfolgen,
während beide Maßnahmen bei einem Winkel α zwischen
Lenkachse und Federachse von 20° erfolgen können.
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Die
erfindungsgemäßen Ausführungen haben
den Vorteil, dass durch die winkelige Anordnung bzw. Neigung der
Lenkachse gegenüber der Federachse der Nachlauf beim Einfedern
nicht so stark wie beim Stand der Technik verkürzt wird.
Beispielsweise kann bei einer Abwinklung bzw. Neigung der Federachse
um 20° gegenüber der Lenkachse bei einem Winkel
der Lenkachse gegenüber der Horizontalen von 70°,
einem Nachlauf von 75 mm und einer Gabelvorbiegung von 42 mm sowie
einem Fahrrad ohne Hinterbaufederung erreicht werden, dass der Nachlauf
auch bei starker Einfederung nahezu konstant bleibt. Beispielsweise
ist bei einem Gesamtfederweg von 100 mm und einer Einfederung von
75 mm der Nachlauf nur um 0,3% verkürzt, während
sich der Nachlauf bei einer Einfederung von 25 mm nur um 0,1% vergrößert.
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Es
kann auch vorteilhaft sein, bei starken Stößen
und starken Einfederungen eine Verlängerung des Nachlaufs
zu bewirken. Das kann dadurch erreicht werden, dass der Neigungswinkel
zwischen der Federachse und der Lenkachse größer
gewählt wird.
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Die
Erfindung ist nicht nur auf Fahrräder ohne Hinterbaudämpfung
(Hardtail-Fahrrad) beschränkt. Beispielsweise ist die Erfindung
auch für Fahrräder mit einer vorderen und hinteren
Federung/Dämpfung sinnvoll (Full-suspension Fahrrad). Bei
solchen Full-suspension-Fahrrädern ist eine stärkere
Neigung zwischen der Federachse und der Lenkachse sinnvoll, denn
beim starken Bremsen federt die Vorderradaufnahmevorrichtung ein,
während die Hinterbaufederung ausfedert. Dadurch erfolgt eine
stärkere Verkürzung des Nachlaufs, so dass eine
größere Kompensierung wünschenswert ist.
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Erfindungsgemäß kann
der Winkel zwischen der Federachse und der Lenkachse mindestens
8°, vorzugsweise mindestens 10°, weiter vorzugsweise mindestens
12°, weiter vorzugsweise mindestens 14°, weiter
vorzugsweise mindestens 16°, weiter vorzugsweise mindestens
18°, weiter vorzugsweise mindestens 19° und bevorzugt
ungefähr 20° betragen.
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Erfindungsgemäß kann
der Winkel zwischen der Federachse und der Lenkachse höchstens
35°, vorzugsweise höchstens 30°, weiter
vorzugsweise höchstens 28°, weiter vorzugsweise
höchstens 26°, weiter vorzugsweise höchstens
24°, weiter vorzugsweise höchstens 22°,
weiter vorzugsweise höchstens 21° und bevorzugt
höchstens 20° betragen.
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Erfindungsgemäß kann
die Gabelvorbiegung mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 20 mm,
weiter vorzugsweise mindestens 25 mm, weiter vorzugsweise mindestens
30 mm, weiter vorzugsweise mindestens 35 mm, weiter vorzugsweise
mindestens 40 mm und bevorzugt ungefähr 42 mm betragen.
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Erfindungsgemäß kann
die Gabelvorbiegung höchstens 60 mm, vorzugsweise höchstens
55 mm, weiter vorzugsweise höchstens 50 mm, weiter vorzugsweise
höchstens 45 mm und bevorzugt ungefähr 42 mm betragen.
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Erfindungsgemäß können
die Federbeine jeweils ein Tauchrohr und ein Standrohr aufweisen.
Dabei können die Tauchrohre jeweils an dem oberen Ende
des Federbeins und die Standrohre jeweils an dem unteren Ende des
Federbeins angeordnet sein. Alternativ können die Tauchrohre
jeweils an dem unteren Ende des Federbeins und die Standrohre jeweils
an dem oberen Ende des Federbeins angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß kann
die Vorderradaufnahmevorrichtung einen vorderen Stabilisator und/oder
hinteren Stabilisator aufweisen.
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Erfindungsgemäß kann
das obere Ende des Federbeins gegenüber dem unteren Ende
des Schaftrohrs nach hinten versetzt angeordnet sein.
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Diese
Ausbildung hat den Vorteil, dass die Gabelvorbiegung, die durch
die winkelige Anordnung der Federachse vergrößert
werden würde, auf das gewünschte Maß reduziert
werden kann.
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Erfindungsgemäß kann
die Achsaufnahme gegenüber dem unteren Ende des Federbeins
nach hinten versetzt angeordnet sein.
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Diese
Ausführung hat den Vorteil, dass die Gabelvorbiegung, die
durch die winkelige Anordnung der Federachse vergrößert
werden würde, auf das gewünschte Maß verkürzt
werden kann.
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Üblicherweise
beträgt die Gabelvorbiegung zwischen 30 und 50 mm, wobei üblicherweise
Gabelvorbiegungen von 35 und 42 mm vorgesehen werden.
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Erfindungsgemäß kann
das obere Ende des Federbeins bezogen auf die Fahrzeugrichtung auch vor
dem unteren Ende des Schaftrohrs oder auch auf der gleichen Höhe
angeordnet sein. Entsprechend kann erfindungsgemäß auch
die Achsaufnahme bezogen auf die Fahrzeugrichtung bei Vorwärtsfahrt
vor dem unteren Ende des Federbeins oder auch auf der gleichen Höhe
angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß können
die Federbeine gerade ausgebildet sein. Gemäß einer
alternativen Ausführung der Erfindung können die
Federbeine auch gebogen ausgebildet sein.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Fahrrad mit einer erfindungsgemäßen
Vorderradaufnahmevorrichtung. Vorzugsweise ist das Fahrrad mit der
erfindungsgemäßen Vorderradaufnahmevorrichtung
dabei derart ausgebildet, dass sich der Nachlauf beim Einfedern
der Vorderradaufnahmevorrichtung um höchstens ±20%,
vorzugsweise um höchstens ±15%, vorzugsweise um
höchstens ±10%, vorzugsweise um höchstens ±5%
und bevorzugt um höchstens ±2% verändert.
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Erfindungsgemäß kann
der Nachlauf mindestens 40 mm, vorzugsweise mindestens 60 mm, weiter
vorzugsweise mindestens 70 mm und bevorzugt ungefähr 75
mm im ungefederten Zustand bzw. im durch das Gewicht des Fahrers
eingefederten Zustand betragen.
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Erfindungsgemäß kann
der Nachlauf höchstens 120 mm, vorzugsweise höchstens
100 mm, weiter vorzugsweise höchstens 90 mm, weiter vorzugsweise
höchstens 80 mm und bevorzugt ungefähr 75 mm betragen.
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Erfindungsgemäß kann
die Neigung der Lenkachse mindestens 60°, vorzugsweise
mindestens 65°, weiter vorzugsweise mindestens 68° und bevorzugt
ungefähr 70° betragen.
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Erfindungsgemäß kann
die Neigung der Lenkachse höchstens 75°, vorzugsweise
höchstens 72° und bevorzugt ungefähr
70° betragen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren gezeigten
Ausführungsbeispiele näher beschrieben:
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer Vorderradaufnahmevorrichtung gemäß der
Erfindung.
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2 zeigt
eine Vorderansicht der Vorderradaufnahmevorrichtung von 1.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Vorderradaufnahmevorrichtung von 1 von schräg
vorne oben.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung der Veränderung des Nachlaufs
beim Einfedern von Hardtail-Fahrrädern mit erfindungsgemäßen
Vorderradaufnahmevorrichtungen (siehe d) bis f) bzw. g) bis i))
im Vergleich zu einem Hardtail-Fahrrad mit einer bekannten Vorderradaufnahmevorrichtung
(siehe a) bis c)).
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In
der Beschreibung der Ausführungsbeispiele werden folgende
Bezugszeichen verwendet:
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- 1
- Lenkachse
- 2
- Federachse
(entspricht bei Fahrradgabeln mit Federbeinen, die Tauchrohre und
Standrohre aufweisen, der Richtung des Federbeins)
- 3
- Drehachse
- 4
- Gabelvorbiegung
(bzw. Offset)
- 5
- Nachlauf
- 10
- Vorderradaufnahmevorrichtung
(Teleskopgabel)
- 11
- Schaftrohr
- 12
- Gabelbrücke
- 13
- Standrohr
- 14
- Tauchrohr
- 15
- Achsaufnahme
- 16
- vorderer
Stabilisator
- 17
- hinterer
Stabilisator
- 18
- Befestigung
für Scheibenbremse
- 20
- Federbein
- 21
- oberes
Ende des Federbeins
- 22
- unteres
Ende des Federbeins
- α
- Winkel
zwischen Lenkachse und Federachse
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorderradaufnahmevorrichtung 10 von
der Seite. Die Vorderradaufnahmevorrichtung 10 weist ein
Schaftrohr 11 auf, an dessen unteren Ende eine Gabelbrücke 12 befestigt
ist. An den Seiten der Gabelbrücke 12 sind jeweils
Federbeine 20 angeordnet, die jeweils ein Standrohr 13 und
ein Tauchrohr 14 umfassen. An dem unteren Ende des Tauchrohrs 14 ist
eine Achsaufnahme 15 vorgesehen. Die beiden Tauchrohre sind
mit einem vorderen Stabilisator 16 und einem hinteren Stabilisator 17 auf
bekannte Weise miteinander verbunden. Am unteren Bereich des Tauchrohrs 14 ist
eine Befestigung 18 für eine Scheibenbremse vorgesehen.
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Die
Federachse wird durch die Verbindungslinie zwischen dem oberen Ende 21 und
dem unteren Ende 22 des Federbeins definiert. Die Lenkachse wird
durch die Mittelachse des Schaftrohrs 11 definiert. Die
Federachse 2 ist gegenüber der Lenkachse 1 in
einem Winkel α von 10° geneigt, derart, dass die Gabelvorbiegung
ohne andere Maßnahmen größer werden würde.
Um die Gabelvorbiegung auf ein dem Stand der Technik vergleichbares
Maß zu halten, sind die Achsaufnahmen 15 (Ausfallenden)
auf der Rückseite des Federbeins 20 angeordnet.
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Die
Gabelvorbiegung ist der Abstand von der Drehachse des in der Fahrradaufnahmevorrichtung aufzunehmenden
Laufrads zu der Lenkachse.
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Der
Nachlauf ist als der Abstand zwischen dem Lot der Drehachse und
dem Punkt definiert, in dem die gedachte Verlängerung der
Lenkachse auf den Boden trifft.
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2 zeigt
eine Ansicht der Vorderradaufnahmevorrichtung 10 von 1 von
vorne und 3 zeigt eine perspektivische
Ansicht der Vorderradaufnahmevorrichtung 10 von 1 von
schräg vorne oben.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung der Auswirkung des Einfederns bei
Hardtailfahrrädern mit einer erfindungsgemäßen
Vorderradaufnahmevorrichtung im Vergleich zum Stand der Technik.
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In
der obersten Zeile (Abbildungen a), d) und g)) wird der nicht eingefederte
Zustand schematisch dargestellt.
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Die
zweite Zeile (Abbildungen b), e) und h)) zeigt jeweils einen um
25 mm eingefederten Zustand.
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Die
dritte Zeile (Abbildungen c), f) und i)) zeigt jeweils einen um
75 mm eingefederten Zustand.
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Die
Abbildungen zeigen alle die Einfederung anhand von Fahrrädern,
die nur eine Vorderradfedereinrichtung aufweisen und einen starren
Hinterbau aufweisen. Die Lenkachse ist um 70° geneigt,
so dass sich bei einer Gabelvorbiegung von ungefähr 42 mm
ein Nachlauf von 75,41 mm ergibt.
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Die
Abbildungen der ersten Spalte (a), b) und c)) zeigen ein Fahrrad
mit einer bekannten Vorderradaufnahmevorrichtung, bei der die Lenkachse
parallel zu der Federachse verläuft. Man erkennt, dass der
Nachlauf beim Einfedern stark abnimmt. Gemäß Modellrechnungen
nimmt der Nachlauf beim Einfedern um 25 mm auf 67,75 mm (89,8%)
ab, während er beim Einfedern von 75 mm auf 52,39 (69,5%)
abnimmt.
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Diese
starke Abnahme des Nachlaufs hat den Nachteil, dass das Lenkverhalten
nervöser bzw. sehr unruhig wird, wodurch bei extremen Kurvenfahrten
und im Gelände die Fahrsicherheit stark abnimmt. Das ist
insbesondere beim Bremsen bei Kurvenfahrten nachteilig.
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Die
zweite Spalte zeigt eine Ausführung der Erfindung mit einem
Winkel α zwischen der Lenkachse und der Federachse von
10°. Man erkennt, dass die Abnahme des Nachlaufs beim Einfedern
nicht mehr so stark ist. Während beim nicht eingefederten Fahrrad
ein Nachlauf von 75,41 mm vorhanden ist, ist bei einer Einfederung
um 25 mm noch ein Nachlauf von 72,91 (96,7%) vorhanden, während
bei einem Einfedern von 75 mm ein Nachlauf 67,49 mm (89,5%) vorhanden
ist. Dieser Nachlauf ist deutlich größer als im
Stand der Technik und gewährleistet ein sicheres Fahrverhalten,
insbesondere beim starken Bremsen und beim Kurvenfahren.
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Die
dritte Spalte zeigt schematische Darstellungen eines Fahrrads mit
einer erfindungsgemäßen Vorderradaufnahmevorrichtung,
die einen Winkel α zwischen der Federachse und der Längsachse
von 20° aufweist. Man erkennt, dass der Nachlauf beim Einfedern
nahezu konstant bleibt. So ist bei einer Einfederung von 25 mm der
Nachlauf nahezu unverändert und beträgt 75,54
mm (100,1%), während er bei einer Einfederung von 75 mm
75,21 mm (99,7%) beträgt. Man erkennt, dass bei einem Winkel
zwischen der Federachse und der Lenkachse bei den angegebenen Parametern
der Nachlauf nahezu konstant bleibt.
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Modellrechnungen
haben ergeben, dass bei einem größeren Winkel
als 20° der Nachlauf noch stärker beim Einfedern
zunimmt, was beim extremen Fahren gegebenenfalls vorteilhaft sein
kann.
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Bei
den in 4 dargestellten Ausführungsbeispielen
der Erfindung ist die Achsaufnahme und die Anlenkung des Federbeins
an das Schaftrohr derart gegenüber der Federachse versetzt,
dass die durch die Neigung der Federachse gegenüber der Lenkachse
vergrößerte Gabelvorbiegung ausgeglichen wird.
Es ist denkbar, dass erfindungsgemäß die Gabelvorbiegung
verringert wird, wodurch sich ein größerer Nachlauf
gegenüber den herkömmlichen Vorderradaufnahmevorrichtungen
ergibt.
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Es
ist klar, dass dem Fachmann beim Studium der Unterlagen naheliegende
Alternativen und äquivalente Lösungen auch in
den Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung fallen sollen. Beispielsweise
sind alternative Ausgestaltungen der Federbeine denkbar. Beispielsweise
können die Federbeine derart gebogen ausgebildet sein,
dass eine Teleskopbewegung entlang eines Bogens erfolgt. Ebenso
ist es denkbar, dass Vorderradaufnahmevorrichtungen von anderen
Fahrzeugen entsprechend dem Ausführungsbeispiel, das die
Erfindung für Fahrräder zeigt, ausgebildet werden.
Beispielsweise ist eine Anwendung für Motorräder,
oder andere Fahrzeuge mit einem Vorderrad denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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