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Die Erfindung betrifft ein ein- oder mehrspuriges Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad.
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Gattungsgemäße Fahrzeuge sind beispielsweise Fahrräder, insbesondere Elektrofahrräder, aber auch Mofas, Mopeds, Motorroller und Motorräder. Sie weisen typischerweise ein Vorderrad und wenigstens ein Hinterrad auf, die über einen Rahmen miteinander verbunden sind. Es können allerdings auch mehrere Hinterräder, beispielsweise zwei Hinterräder, oder mehrere Vorderräder, beispielsweise zwei Vorderräder, insbesondere in beliebiger Kombination, vorhanden sein. Diese können beispielsweise quer zu einer Vorwärtsfahrrichtung nebeneinander, wie beispielsweise in einem Dreirad oder einem Fahrzeug mit einem Beiwagen, oder auch in Vorwärtsfahrrichtung hintereinander angeordnet sein, wie beispielsweise in einem Tandem. Bei gattungsgemäßen Fahrzeugen ist das Vorderrad über wenigstens ein Lenklager und einen manuell betätigbaren Lenker um eine Lenkachse lenkbar am Rahmen gelagert. Die manuelle Lenkbewegung des Lenkers, vom Fahrer des Fahrzeuges durchgeführt, wird typischerweise direkt auf das Vorderrad übertragen, beispielsweise durch eine starre Verbindung. Der Lenker kann somit drehstarr mit dem Vorderrad verbunden sein. Es sind allerdings auch indirekte Verbindungen bekannt, beispielsweise unter Einsatz von Bowdenzügen. Darüber hinaus weisen gattungsgemäße Fahrzeuge wenigstens einen Fahrersitz auf, der vom Rahmen getragen wird. Es können allerdings auch mehrere Fahrersitze vorhanden sein.
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Der Rahmen weist üblicherweise wenigstens ein Unterrohrteil und ein Oberrohrteil auf, die typischerweise als, häufig linear, längserstreckte Hohlkörper ausgebildet sind und daher jeweils einen Innenraum aufweisen. Im technischen Feld der gattungsgemäßen Fahrzeuge wird für Rahmenteile typischerweise der Begriff „Rohr“ verwendet. Wie auch anderweitig üblich sind die als Rohre bezeichneten Bestandteile des Rahmens allerdings nicht auf einen runden Querschnitt beziehungsweise eine hohlzylindrische Bauart beschränkt. Es können genauso gut ovale Querschnittsformen oder beispielsweise eckige beziehungsweise polygonale Querschnittsformen sowie Mischformen vorkommen. Diese werden ebenfalls von der vorliegenden Anmeldung mit umfasst, auch wenn weiterhin lediglich von Unterrohrteil und Oberrohrteil gesprochen wird.
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Typischerweise müssen eine Vielzahl von Komponenten an den gattungsgemäßen Fahrzeugen montiert werden. Diese können beispielsweise Motoren, insbesondere Elektromotoren, Tanks, Batterien, elektronische Komponenten wie Steuergeräte, Datenfernübertragungseinrichtungen, Navigationsgeräte und so weiter umfassen. Derartige Komponenten werden oftmals beispielsweise außen am Rahmen befestigt, wobei hierzu häufig Bohrungen in den Rahmen notwendig sind, um Komponenten festschrauben zu können. Darüber hinaus wird auch der Innenraum des Rahmens, beispielsweise des Unterrohrteils und des Oberrohrteils, als Bauraum für Komponenten genutzt. Hierfür wird der Rahmen beispielsweise seitlich geöffnet, sodass die jeweilige Komponente oder die Komponenten installiert werden kann/können. Gleichzeitig muss der Rahmen ausreichend stabil gestaltet werden, um den Belastungen beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Fahrzeugs standzuhalten. Dies schließt ebenfalls Lastspitzen ein, die beispielsweise bei Unfällen, beispielsweise einem Sturz, auftreten können. Auch diese sollen nach Möglichkeit das Fahrzeug nicht zerstören. Die Anforderungen an die Stabilität der Rahmen, die teilweise auch gesetzgeberisch vorgegeben werden, steigen ebenfalls kontinuierlich. Insbesondere im Hinblick auf besonders schwere Fahrer ergeben sich hieraus hohe Anforderungen an die Rahmenstabilität. Wird der Rahmen nun allerdings seitlich geöffnet oder angebohrt, um Komponenten zu installieren, so reduziert dies die Stabilität des Rahmens. Um eine ausreichende Stabilität zu erhalten, müssen dann oftmals zusätzliche Versteifungselemente eingesetzt werden oder das Material des Rahmens muss selbst bereits eine ausreichende Stärke aufweisen. In beiden Fällen wird das Gesamtgewicht des Fahrzeuges erhöht, was allerdings aus energetischer Sicht beim Betrieb des Fahrzeuges als negativ angesehen wird und zudem den Kaufanreiz mindert. insbesondere bei angetriebenen Fahrzeugen, beispielsweise Elektrofahrrädern, leidet auf diese Weise die über den Antrieb erreichbare Reichweite, die häufig ein entscheidendes Kriterium für den Nutzer darstellt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Fahrzeug anzugeben, bei dem zum einen ein möglichst großer Bauraum zur Installation von zusätzlichen Komponenten zur Verfügung gestellt wird. Gleichzeitig soll allerdings die Stabilität des Rahmens bei möglichst geringem Gewicht möglichst hoch sein. Ein weiteres Ziel ist eine möglichst gute Zugänglichkeit der zusätzlichen Komponenten, beispielsweise für Aufrüst-, Nachrüst- und/oder Wartungszwecke.
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Die Lösung gelingt mit einem Fahrzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Konkret gelingt die Lösung bei einem eingangs genannten gattungsgemäßen Fahrzeug dadurch, dass der Rahmen einen Steuerkopfkäfig mit einem Innenraum aufweist, wobei der Steuerkopfkäfig das Unterrohrteil und das Oberrohrteil derart miteinander verbindet, dass die Innenräume des Steuerkopfkäfigs, des Unterrohrteils und des Oberrohrteils einen gemeinsamen, durchgängigen Hohlraum bilden. Erfindungsgemäß ist es darüber hinaus vorgesehen, dass der Steuerkopfkäfig eine Serviceöffnung aufweist, durch die hindurch der Innenraum des Steuerkopfkäfigs entgegen einer Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeugs von außen zugänglich ist. Der Steuerkopfkäfig ist ein Teil des Rahmens und bildet ein Verbindungsstück zwischen dem Unterrohrteil und dem Oberrohrteil, insbesondere zwischen deren in Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeuges vorne liegenden Enden. Insbesondere stellt der Steuerkopfkäfig das unmittelbare Verbindungsglied zwischen dem Unterrohrteil und dem Oberrohrteil dar und ist in direktem Kontakt mit diesen. Er ist ebenfalls als Hohlkörper mit einem Innenraum ausgebildet, wobei der Innenraum des Steuerkopfkäfigs hindernisfrei in die Innenräume des Unterrohrteils und des Oberrohrteils übergeht. Die Serviceöffnung öffnet den Innenraum des Steuerkopfkäfigs nach außen hin, sodass der Innenraum des Steuerkopfkäfigs und über diesen auch die Innenräume des Unterrohrteils und des Oberrohrteils zugänglich sind. Die Serviceöffnung befindet sich bevorzugt am in Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeugs vorne liegenden Ende des Steuerkopfkäfigs. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Rahmens sind die Innenräume des Unterrohrteils und des Oberrohrteils über die Serviceöffnung vollständig als Bauraum für Komponenten des Fahrzeuges zugänglich. Der gesamte Bauraum ist über eine gemeinsame Serviceöffnung zugänglich, sodass keine separaten, beispielsweise seitlich oder von unten kommend am Unterrohrteil oder am Oberrohrteil angeordneten Zugänge notwendig sind. Die Stabilität des Rahmens wird daher nicht, wie im Stand der Technik üblich, durch diese seitlichen oder von unten kommenden Zugänge geschwächt. Insgesamt kann der erfindungsgemäße Rahmen daher mit einer verringerten Wandstärke, die zu einem verringerten Gesamtgewicht führt, ausgebildet werden, wobei die Stabilität des Rahmens dennoch ausreichend hoch ist, um den Anforderungen zu genügen.
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Das Oberrohrteil kann sich bevorzugt vom Steuerkopfkäfig bis zu einem Sattelrohr und/oder das Unterrohrteil kann sich bevorzugt vom Steuerkopfkäfig bis hin zu einer Lagereinrichtung für ein Pedal erstrecken. Das Oberrohrteil und/oder das Unterrohrteil können durchgängig und/oder teilweise linear längserstreckt sein. Insbesondere das Oberrohrteil kann allerdings auch nur am Steuerrohrkäfig angebunden sein, und beispielsweise in Vorwärtsfahrrichtung hinten frei enden. Das Oberrohrteil ist dann als Oberrohrstummel oder Oberrohrstumpf ausgebildet. Dieser erstreckt sich mindestens 5 cm, bevorzugt mindestens 10 cm, bevorzugt mindestens 15 cm, bevorzugt mindestens 20 cm entgegen der Vorwärtsfahrrichtung vom Steuerkopfkäfig aus nach hinten. Das freie Ende des Oberrohrstumpfes ist bevorzugt geschlossen ausgebildet und umschließt seinen Innenraum auch in Vorwärtsfahrrichtung nach hinten. Der Oberrohrstumpf kann beispielsweise auch zum Unterrohrteil gebogen ausgebildet sein, insbesondere derart, dass der Oberrohrstumpf mit seinem blinden Ende das Unterrohrteil kontaktiert. In dieser Ausführung ist es ebenfalls möglich, den Oberrohrstumpf mit einer weiteren Öffnung zu versehen, die in den Innenraum des Unterrohrteils führt und die beiden Innenräume von Oberrohrstumpf und Unterrohrteil verbindet, insbesondere hindernisfrei. Dies ermöglicht die Ausbildung des Fahrzeuges als Tiefeinsteiger, beispielsweise als Tiefeinsteigerrad, bei dem der Fahrer nicht über das Oberrohrteil steigen muss, um das Fahrzeug zu besteigen. Der jeweilige Innenhohlraum erstreckt sich bevorzugt über wenigstens 15% der Gesamtlängserstreckung des jeweiligen Rohrteils. Für das Unterrohrteil ist es bevorzugt, wenn sich der Innenhohlraum über wenigstens 80%, ganz besonders über wenigstens 95% der Gesamtlängserstreckung des Unterrohrteils erstreckt. Optimal ist es, wenn der Hohlraum im Unterrohrteil vollständig durchgängig ist, d.h. sich von einem Ende bis zum anderen Ende erstreckt.
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Der Steuerkopfkäfig ist zudem bevorzugt derart ausgebildet, dass er seinen Innenraum bis auf die Serviceöffnung (und gegebenenfalls einer weiteren Verbindungsöffnung, wie nachstehend weiter angegeben) vollständig umschließt und auf diese Weise auch einen mechanischen Schutz für den innenliegenden, durchgängigen Gesamthohlraum darstellt. Der Steuerkopfkäfig ist somit mit anderen Worten bevorzugt vollflächig ausgebildet, mit Ausnahme der erwähnten Öffnungen. Neben der reinen Verbindungsfunktion von Unterohrteil und Oberrohrteil kommt der Steuerkopfkäfig somit auch eine Schutzfunktion zu.
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Über den Steuerkopfkäfig wird also sowohl der Zugang zum Innenraum des Unterrohrteils als auch gleichzeitig zum Innenraum des Oberrohrteils ermöglicht. Um diesen Zugang möglichst komfortabel zu gestalten, ist der Steuerkopfkäfig bevorzugt derart ausgebildet, dass sein Innendurchmesser, insbesondere in Vertikalrichtung und/oder in horizontaler Richtung und/oder entlang der Lenkachse, zumindest dem Innendurchmesser des Unterrohrteils und/oder des Oberrohrteils entspricht. Der Innendurchmesser des Unterrohrteils und/oder des Oberrohrteils wird dabei bevorzugt senkrecht zur Längsachse des Unterrohrteils und/oder des Oberrohrteils bestimmt, insbesondere desjenigen Abschnittes des Unterrohrteils und/oder des Oberrohrteils, der in den Steuerkopfkäfig einmündet. Die Längsachse wird beispielsweise bestimmt durch eine Verbindungslinie durch die geometrischen Mittelpunkte vertikaler Schnitte durch die jeweiligen Bauteile. Eine besonders komfortable und daher bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Steuerkopfkäfig derart ausgebildet ist, dass ein Innendurchmesser des Innenraums des Steuerkopfkäfigs, insbesondere entlang der Lenkachse, mindestens so groß ist, wie die Innendurchmesser des Unterrohrteils und des Oberrohrteils senkrecht zu deren jeweiliger Längsachse zusammen. Dies muss nicht für sämtliche Abschnitte oder Bereiche des Steuerkopfkäfigs gelten, der Steuerkopfkäfig weist allerdings wenigstens einen Bereich auf, der dieses Kriterium erfüllt. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass sich der Innenraum des Steuerkopfkäfigs in Vorwärtsfahrrichtung erweitert, insbesondere in Vertikalrichtung. Auch dies muss nicht in allen Bereichen des Steuerkopfkäfigs gelten, zumindest aber in einem Bereich. Durch eine ausreichend große Dimensionierung des Steuerkopfkäfigs beziehungsweise dessen Innenraums wird ein besonders komfortabler Zugang zum Bauraum im Inneren des Rahmens ermöglicht, sodass ein maximaler Anteil des Innenraums des Rahmens für die Montage von zusätzlichen Komponenten genutzt werden kann.
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Der Steuerkopfkäfig kann grundsätzlich jede Form annehmen, die zum einen den Zugang zu den beschriebenen Innenräumen ermöglicht und zum anderen eine ausreichende Stabilität des Rahmens realisiert. Insbesondere im Hinblick auf die Stabilität des Rahmens und auch auf die weitere Anbindung des Steuerkopfkäfigs, beispielsweise an ein oder mehrere Lenklager, wie nachstehend noch näher erläutert wird, ist es bevorzugt, wenn der Steuerkopfkäfig in Richtung entlang der Lenkachse zum Vorderrad hin durch einen Steuerkopfboden begrenzt ist. Der Steuerkopfboden stellt den in Vertikalrichtung unteren Teil bzw. die untere Außenfläche dar und erstreckt sich bevorzugt im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Längsachse und ist insbesondere gegenüber einer Längsachse des Unterrohrteils nach vorne verkippt und/oder erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Oberrohrteils und/oder erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu den Lenklagern beziehungsweise deren Lagersitzen. Der Steuerkopfboden bildet an seinem in Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeugs hinteren Ende daher bevorzugt eine Kante beziehungsweise eine Stufe mit dem Unterrohrteil beziehungsweise in Bezug auf die Längserstreckung des Unterrohrteils. Der Steuerkopfboden kann daher beispielsweise als Anlagefläche beziehungsweise Anschlag für in das Unterrohrteil eingeschobene Bauelemente dienen. Bevorzugt weist der Steuerkopfkäfig ebenfalls eine Steuerkopfdecke auf, die auf der entlang der Lenkachse vom Vorderrad entfernt liegenden Seite des Steuerkopfkäfigs angeordnet ist. Die Steuerkopfdecke erstreckt sich bevorzugt parallel zum Steuerkopfboden. Auch die Steuerkopfdecke ermöglicht eine nachstehend noch näher erläuterte stabile Anbindung des Steuerkopfkäfigs an Lenklager.
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Der Steuerkopfkäfig und insbesondere der Steuerkopfboden können ebenfalls einen Beitrag zu einer möglichst einfachen Anbindung beziehungsweise Kabelführung von zusätzlichen Komponenten beitragen. Um beispielsweise eine Möglichkeit zu schaffen, wie außerhalb des Steuerkopfkäfigs liegende Komponenten mit innerhalb des Steuerkopfkäfigs oder innerhalb des Unterrohrteils und/oder des Oberrohrteils liegenden Komponenten zu ermöglichen, ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der Steuerkopfboden eine von der Serviceöffnung separate Durchführung aufweist, die insbesondere vertikal nach unten verläuft, und die in den Innenraum des Steuerkopfkäfigs und/oder den Innenraum des Unterrohrteils führt. Die Durchführung liegt insbesondere ebenfalls auf der Lenkachse und führt besonders bevorzugt ebenfalls durch die später noch genauer beschriebene untere Gabelbrücke. Bei der Durchführung handelt es sich insbesondere um eine Öffnung mit einem vergleichsweise kleinen Durchmesser, durch das beispielsweise Kabel hindurchgeführt werden können.
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Besonders effizient gelingt eine Montage zusätzlicher Komponenten im Unterrohrteil oder im Oberrohrteil, wenn die zusätzlichen Komponenten einfach durch die Serviceöffnung hindurch in die jeweiligen Innenräume, insbesondere entlang einer linearen Einschubachse, hinein geschoben werden können. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die zusätzlichen Komponenten dabei nicht um Kurven oder Ecken herum bewegt werden müssen, sondern möglichst geradlinig in die jeweiligen Innenräume hineinschiebbar sind. Es ist daher bevorzugt, wenn sowohl die Längsachse des Unterrohrteils als auch die Längsachse des Oberrohrteils in Verlängerung in Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeugs die Serviceöffnung schneiden. Die Serviceöffnung liegt daher auf einer gedachten Verlängerung der Längsachsen des Unterrohrteils und des Oberrohrteils in Vorwärtsfahrrichtung nach vorne. In die Innenräume einzubringende Komponenten müssen daher ebenfalls lediglich in einer geradlinigen Bewegung entlang der Längsachsen bewegt werden und können auf dieser Bahn sowohl durch die Serviceöffnung hindurchtreten als auch in den Innenraum des Unterrohrteils und/oder des Oberrohrteils eingeführt werden, was die Verfügbarkeit des Bauraumes im Inneren des Rahmens erhöht.
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Optimal ist es dabei, wenn der Schnittpunkt der Einschubachsen in den Oberrohrteil und in den Unterrohrteil auf Höhe der in Vorwärtsrichtung liegenden Vorderseite des Steuerkopfkäfigs bzw. dessen Öffnung liegt, zumindest in einem Bereich von +/- 15 cm, bevorzugt in einem Bereich von +/- 12 cm, bevorzugt in einem Bereich von +/- 9 cm, bevorzugt in einem Bereich von +/- 6 cm, insbesondere in einem Bereich +/- 3cm zu einer den in Vertikalrichtung oder entlang der Lenkachse höchsten und den in Vertikalrichtung oder entlang der Lenkachse niedrigsten Punkt der Serviceöffnung verbindenden Verbindungsgeraden und/oder zu einer virtuellen Verbindungsgeraden zwischen der Mitte der Oberkante der Serviceöffnung und der Mitte der Unterkante der Serviceöffnung und/oder einer entlang der Mitte des Fahrzeugs von oben nach unten quer zur Vorwärtsrichtung durch die Serviceöffnung verlaufenden virtuellen Verbindungsgeraden.
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Um eine erhöhte Zugänglichkeit des Bauraums im Inneren des Rahmens, insbesondere im Inneren des Unterrohrteils und des Oberrohrteils zu gewährleisten, sollte der Steuerkopfkäfig und auch die Serviceöffnung so gestaltet sein, dass zusätzliche Komponenten, die den Innenraum des jeweiligen Rohrteils vollständig oder im Wesentlichen vollständig ausfüllen, möglichst einfach eingebracht werden können. Es ist daher bevorzugt, dass der Steuerkopfkäfig und die Serviceöffnung so ausgebildet sind, dass ein parallel zur Längsachse des Unterrohrteils verlaufender Freiraum vorgesehen ist, der einen hindernisfreien Zugang zum Innenraum des Unterrohrteils über einen wesentlichen Teil eines Innendurchmessers des Unterrohrteils und insbesondere über den gesamten Innendurchmesser des Unterrohrteils erlaubt. Ergänzend oder alternativ ist vorgesehen, dass der Steuerkopfkäfig und die Serviceöffnung so ausgebildet sind, dass ein parallel zur Längsachse des Oberrohrteils verlaufender Freiraum vorgesehen ist, der einen hindernisfreien Zugang zum Innenraum des Oberrohrteils über einen wesentlichen Teil eines Innendurchmessers des Oberrohrteils und insbesondere über den gesamten Innendurchmesser des Oberrohrteils erlaubt. Hierbei ist jeweils der Innendurchmesser maßgeblich, den das jeweilige Bauteil ohne aufgenommene zusätzliche Komponenten aufweist. So kann beispielsweise im Unterrohrteil eine Führungsvorrichtung oder eine Fixationsvorrichtung für eine Komponente, beispielsweise eine Batterieeinheit, vorgesehen sein, die fest im Unterrohrteil installiert ist. Diese fest installierte Komponente beschränkt den frei zugänglichen Teil des Innendurchmessers des Unterrohrteils. Es genügt daher in diesem Fall, wenn über die Serviceöffnung der noch freie Anteil des Innendurchmessers des Unterrohrteils zugänglich ist, beispielsweise für eine routinemäßige Entnahme oder Installation einer Batterieeinheit. Besonders bevorzugt ist es allerdings, wenn immer der volle Innendurchmesser des Unterrohrteils und/oder des Oberrohrteils über die Serviceöffnung zugänglich ist, unabhängig von eventuell bereits fest eingebauten Komponenten.
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Es ist grundsätzlich möglich, dass der Steuerkopfkäfig aus einem anderen Material gefertigt ist, als der restliche Rahmen, insbesondere das Unterrohrteil und/oder das Oberrohrteil. Genauso kann der Steuerkopfkäfig grundsätzlich als separates Bauteil oder als einstückiges Teil des Unterrohrteils oder des Oberrohrteils hergestellt sein, das dann mit dem Unterrohrteil und/oder dem Oberrohrteil verbunden wird. Besonders vorteilhaft bezüglich eines geringen Gesamtgewichts des Fahrzeuges und ebenfalls bezüglich der Stabilität des Rahmens und daher bevorzugt ist allerdings, wenn der Steuerkopfkäfig einstückig und/oder materialeinheitlich mit dem Unterrohrteil und dem Oberrohrteil ausgebildet ist. Insbesondere ist der Steuerkopfkäfig dann aus demselben Material hergestellt wie der restliche Rahmen, insbesondere das Unterrohrteil und/oder das Oberrohrteil. Bevorzugte Materialien für den Steuerkopfkäfig, das Unterrohrteil und/oder das Oberrohrteil sind Aluminium, Stahl, Titan, Karbonfasern oder kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff.
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Typische Rahmen gattungsgemäßer Fahrzeuge weisen vertikal oberhalb des Vorderrades ein Steuerrohr auf, durch dessen Mitte die Lenkachse verläuft, an dessen dem Vorderrad abgewandten oberen Ende der Lenker angeordnet ist und an dessen dem Lenker gegenüberliegenden Ende eine Gabel angebracht ist, die das Vorderrad seitlich umgreift und an der Radachse befestigt ist. Um zugleich eine besonders einfache Zugänglichkeit der Serviceöffnung des Steuerkopfkäfigs zu gewährleisten und um die Stabilität der gesamten Rahmenkonstruktion zu erhöhen, ist es erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, das Fahrzeug ohne Steuerrohr auszubilden bzw. zumindest auf Höhe des Steuerkopfkäfigs entlang der Lenkachse steuerrohrfrei auszubilden. Hierfür ist bevorzugt, dass wenigstens ein Standrohr vorgesehen ist, das den Rahmen mit dem Vorderrad verbindet, wobei das wenigstens eine Standrohr über eine Tragbrücke, die eine untere Gabelbrücke und/oder eine obere Gabelbrücke umfasst, über das Lenklager mit dem Steuerkopfkäfig verbunden ist. Das Standrohr verläuft parallel zur Lenkachse, liegt aber im Unterschied zu einem konventionellen Steuerrohr gegenüber der Lenkachse seitlich, also senkrecht zur Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeuges, versetzt und insbesondere ebenfalls in Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeuges versetzt zur Lenkachse. Insbesondere können zwei Standrohre vorgesehen sein, jeweils eines auf den senkrecht zur Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeuges gegenüberliegenden Seiten des Vorderrades. Durch den seitlichen Versatz der Standrohre gegenüber einem konventionellen Steuerrohr, welches bevorzugt nicht mehr vorgesehen ist, wird der direkte Zugang zum Steuerkopfkäfig von vorne ermöglicht. Dort, wo bei einem konventionellen Fahrzeug das Steuerrohr im Rahmen angeordnet wäre, befindet sich dann das in Vorwärtsfahrrichtung vorne liegende Ende des Steuerkopfkäfigs und die Serviceöffnung, die dadurch besonders gut zugänglich sind. Das Standrohr und insbesondere beide Standrohre sind über eine Tragbrücke mit dem Steuerkopfkäfig verbunden. Die Tragbrücke ist insbesondere zweiteilig aufgebaut und weist eine untere Gabelbrücke und eine obere Gabelbrücke auf. Beide Gabelbrücken verbinden bevorzugt die beiden Standrohre miteinander und sind darüber hinaus mit dem Steuerkopfkäfig verbunden. Der Verbindungspunkt der Gabelbrücken mit dem Steuerkopfkäfig liegt insbesondere quer zur Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeuges in der Mitte der Gabelbrücken und in der Mitte zwischen den beiden Standrohren. Die Verbindung einer Gabelbrücke mit dem Steuerkopfkäfig erfolgt dabei über ein Lenklager derart, dass die Gabelbrücke gegenüber dem Steuerkopfkäfig drehbar gelagert ist. Der Lenker des erfindungsgemäßen Fahrzeuges ist am vom Vorderrad weg gerichteten Ende der Standrohre angeordnet. Insgesamt folgen einer manuellen Bewegung des Lenkers sowohl die Standrohre als auch die Gabelbrücken und das Vorderrad. Alternativ ist es ebenfalls möglich, dass die Tragbrücke einteilig ausgebildet ist und nur eine Gabelbrücke aufweist. Diese eine Gabelbrücke umgreift den Steuerkopfkäfig dann ebenfalls entlang der Lenkachse oben und unten und ist auf der oberen Seite, also an der Steuerkopfdecke, sowie an der unteren Seite, also am Steuerkopfboden, über jeweils ein Lenklager mit dem Steuerkopfkäfig drehbar verbunden, wodurch die Lenkachse entsteht.
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Es ist bevorzugt, wenn der Steuerkopfkäfig auf der Lenkachse liegt bzw. die Lenkachse durch den vom Steuerkopfkäfig umschlossenen Hohlraum verläuft. Darüber hinaus ist es bevorzugt vorgesehen, wenn der Steuerkopfkäfig zwei Lenklager aufweist, die entlang der Lenkachse voneinander beabstandet sind, über die der Steuerkopfkäfig mit der unteren Gabelbrücke und der oberen Gabelbrücke drehbar verbunden ist. Insbesondere ist die untere Gabelbrücke über ein Lenklager unten am Steuerkopfkäfig befestigt, also auf der dem Vorderrad zugewandten Seite des Steuerkopfkäfigs. Die untere Gabelbrücke ist über ein Lenklager mit anderen Worten am Steuerkopfboden drehbar befestigt. Die obere Gabelbrücke ist insbesondere über ein Lenklager oben am Steuerkopfkäfig befestigt, also auf der dem Vorderrad abgewandten Seite des Steuerkopfkäfigs. Die obere Gabelbrücke ist über ein Lenklager mit anderen Worten an der Steuerkopfdecke drehbar befestigt. Vorteilhafterweise liegen beide Lenklager auf der Lenkachse. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung gelingt ein besonders stabiler und robuster Aufbau des Rahmens und der Gabelbrücke.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das wenigstens eine Lenklager, bevorzugt alle Lenklager, als Schrägkugellager ausgebildet. Schrägkugellager sind standardisiert, hochwertig und kosteneffizient und dadurch bestens für die vorliegende Anwendung geeignet.
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Wie schon erwähnt, ist das wenigstens eine Standrohr gegenüber der Lenkachse seitlich und nach vorne versetzt. Um dies zu realisieren, ist es bevorzugt, dass wenigstens eine Gabelbrücke bogenförmig ausgebildet ist, insbesondere beide Gabelbrücken, so dass ein Brückenlager, über das die Gabelbrücke mit dem Standrohr verbunden ist, in Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeugs weiter vorne angeordnet ist als das Lenklager. Die Gabelbrücke ist mit anderen Worten in Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeuges gesehen konvex beziehungsweise entgegen der Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeugs konkav gebogen. Auf diese Weise lässt sich ebenfalls ein großer Lenkeinschlag realisieren, ohne dass eines der Standrohre mit dem Rahmen kollidiert. Die Gabelbrücken sind darüber hinaus bevorzugt derart ausgebildet, dass sie unter Betriebslast die Lenklager gleichmäßig belasten, was zu einer hohen Lebensdauer der Lenklager führt. Wie die Gabelbrücken hierfür genau geformt sein müssen, lässt sich beispielsweise computergestützt mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) bestimmen.
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Lenklager axial, d.h. in Richtung der Lenkachse, vorgespannt sind. Hierfür ist insbesondere vorgesehen, dass die untere Gabelbrücke in Richtung der Lenkachse eine höhere Steifigkeit aufweist als die obere Gabelbrücke, und dass die untere Gabelbrücke und/oder die obere Gabelbrücke insbesondere eine Vorspanneinheit zur axialen Vorspannung der Lenklager aufweist. Die axiale Vorspannung der Lenklager wird beispielsweise durch die obere, wenigstens teilweise elastisch ausgeführte Gabelbrücke erreicht, die insbesondere in axialer Richtung biegeweich gestaltet ist. Die untere Gabelbrücke trägt den Großteil der Betriebskräfte. Damit die erforderliche Lagervorspannung reproduzierbar und auch für Laien handhabbar beziehungsweise intuitiv erreicht werden kann, wird eine Vorspanneinheit in der unteren Gabelbrücke platziert. Diese umfasst einen Lagersitz mit Außengewinde, der in die untere Gabelbrücke beispielsweise nach dem Einpressen eines Schrägkugellagers von unten eingeschraubt wird. Die Vorspannung erfolgt definiert winkel- beziehungsweise weggesteuert. Nach erfolgter Einstellung des Lagerspiels kann die Vorspanneinheit beispielsweise mittels einer geschraubten Klemmung am hinteren Teil der unteren Gabelbrücke spielfrei fixiert werden. Dadurch ist die Vorspanneinheit leicht zugänglich und dennoch optisch unauffällig.
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Grundsätzlich kann der Bauraum innerhalb des Unterrohrteils und/oder des Oberrohrteils für beliebige Komponenten des Fahrzeuges verwendet werden. Beispielsweise ist es bevorzugt, dass der Innenraum des Unterrohrteils und/oder des Oberrohrteils zumindest eines der folgenden enthält: Eine Batterieeinrichtung, eine Steuereinheit, eine Schublade, eine Kabelführung, eine Batterieführung und/oder eine Einrichtung zur Datenfernübertragung. Eine Batterieeinrichtung umfasst dabei bevorzugt nicht nur eine Batterie beziehungsweise einen Akkumulator, sondern beispielsweise ebenfalls Komponenten zur Führung und/oder Fixierung der Batterieeinrichtung im Innenraum, insbesondere der Unterrohrteils. Die Batterieeinrichtung kann zur elektrischen Versorgung beliebiger Komponenten des Fahrzeuges verwendet werden, insbesondere beispielsweise eines Elektromotors. Dabei können beispielsweise auch zwei Batterieeinrichtungen vorgesehen seien, beispielsweise eine große Batterieeinrichtung, insbesondere zur Versorgung des eines Elektromotors, und eine kleine Batterieeinrichtung, beispielsweise eine Minimalbatterie, die elektrische Komponenten auch dann mit Energie versorgt, wenn die große Batterieeinrichtung aus dem Fahrzeug entnommen wurde. So kann beispielsweise verhindert werden, dass elektronische Komponenten gespeicherte Einstellungen verlieren oder dass Diebstahlsicherungen, beispielsweise über eine GNSS-Ortung, durch die Entnahme der großen Batterieeinrichtung stillgelegt werden können. Besonders bevorzugt aufgrund der vorhandenen Größenverhältnisse der Innenräume ist es, wenn die große Batterieeinrichtung im Unterrohrteil und die kleine Batterieeinrichtung im Oberrohrteil angeordnet beziehungsweise untergebracht sind. Eine Steuereinheit kann zur Steuerung sämtlicher Komponenten des Fahrzeuges eingesetzt werden, beispielsweise zur Steuerung eines Elektromotors, zum Energiemanagement und/oder zu Infotainmentzwecken. Es kann allerdings auch eine separate Energiemanagementeinheit vorgesehen sein, die beispielsweise den Stromverbrauch der verschiedenen Komponenten des Fahrzeuges koordiniert und überwacht. Ebenfalls kann ein Ladegerät mit einer eigenen Steuerung vorgesehen sein. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein Ladegerät, um mobile Endgeräte des Fahrers des Fahrzeuges zu laden, wofür beispielsweise Energie aus der Batterieeinheit genutzt werden kann. Andererseits kann es sich ebenfalls um ein Ladegerät handeln, über das die Batterieeinheit des Fahrzeuges geladen werden kann, beispielsweise durch mechanische Energie von den Pedalen des Fahrzeuges, die vom Fahrer selbst eingebracht wird. Darüber hinaus kann die Steuereinheit beispielsweise ebenfalls Verriegelungseinrichtungen oder elektrische Verstelleinrichtungen, beispielsweise zur Verstellung der Sitzhöhe, steuern. Die Steuereinheit kann ergänzend oder alternativ einen GNSS-Empfänger umfassen, um die Position des Fahrzeuges satellitengestützt zu bestimmen. Eine Verriegelungseinrichtung kann beispielsweise vorgesehen sein, um beispielsweise die Batterieeinheit im Rahmen zu verriegeln. Darüber hinaus kann beispielsweise ebenfalls der in Vorwärtsfahrrichtung vorne am Steuerkopfkäfig sitzende Deckel von der Verriegelungseinrichtung verriegelt werden. Ergänzend oder alternativ kann ebenfalls der Lenker durch die Verriegelungseinrichtung in seiner Position fixiert werden, wodurch die Verriegelungseinrichtung gleichzeitig den Transport des Fahrzeugs erleichtert und einen Diebstahlschutz darstellt. Darüber hinaus kann beispielsweise eine Schublade in den Innenraum des Unterrohrteils und/oder des Oberrohrteils eingeschoben werden. Eine derartige Schublade kann beispielsweise andere Komponenten des Fahrzeuges enthalten, wie beispielsweise die Batterieeinheit oder die Steuereinheit. Darüber hinaus kann die Schublade allerdings auch als Stauraum für den Fahrer des Fahrzeuges verwendet werden, der beispielsweise persönliche Gegenstände in der Schublade lagern und sicher und geschützt im Innenraum des Rahmens des Fahrzeuges verstauen kann. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Schublade sowohl die Batterieeinheit des Fahrzeuges aufnimmt als auch ein Staufach bereitstellt, in dem der Fahrer persönliche Gegenstände innerhalb des Rahmens lagern kann. In Einschubrichtung der Schublade vor oder hinter der Batterieeinheit ist daher in der Schublade ein Freiraum vorgesehen, der zur Aufnahme der persönlichen Gegenstände ausgebildet ist. Ganz allgemein ist es bevorzugt, dass die Schublade wenigstens zwei derjenigen Komponenten enthält, die in dieser Anmeldung als im Rahmen lagerbar beschrieben sind. Auf diese Weise lässt sich der Innenraum des Rahmens besonders effizient nutzen. Da der Innenraum besonders geschützt ist, bietet er sich ebenfalls zur Montage bzw. Aufnahme einer Kabelführung zwischen verschiedenen elektrischen Komponenten des Fahrzeuges an. Auf diese Weise sind die Kabel nicht nur sicher untergebracht, auch das optische Erscheinungsbild des Fahrzeuges wird verbessert, indem die Kabel für den Fahrer unsichtbar im Inneren des Rahmens angeordnet sind. Eine Batterieführung kann ein fest im Innenraum montiertes Bauteil sein, das dazu vorgesehen ist, eine Batterie beziehungsweise eine Batterieeinrichtung aufzunehmen, zu fixieren und elektrisch mit den weiteren Komponenten des Fahrzeuges zu kontaktieren. So kann die Batterieführung beispielsweise derart ausgebildet sein, dass eine Batterieeinrichtung mit der Batterie wie eine Schublade in den Innenraum eingeschoben werden kann, wobei in vollständig eingeschobenem Zustand eine automatische Fixierung und Kontaktierung der Batterieeinrichtung stattfindet. Auf diese Weise ist die Handhabung eines Batteriewechsels besonders schnell und einfach gelöst. Eine weitere im Innenraum verstaute Komponente kann beispielsweise eine Einrichtung zur Datenfernübertragung sein. Hierbei kommen sämtliche Systeme der kabellosen Datenübertragung sowohl lokal, wie beispielsweise WLAN oder Bluetooth, als auch über das Internet infrage.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Steuerkopfkäfig eine von der Serviceöffnung separate Anschlussöffnung aufweist. Die Anschlussöffnung führt in den Innenraum des Steuerkopfkäfigs und/oder den Innenraum des Oberrohrteils und verläuft daher insbesondere vertikal nach oben. Die Anschlussöffnung ist dafür vorgesehen, außerhalb des Innenraums des Steuerkopfkäfigs und/oder des Oberrohrteils angeordnete Komponenten des Fahrzeuges mit innerhalb des Innenraums angeordneten Komponenten verbinden zu können. Insbesondere sollen außen angeordnete Komponenten an die innen angeordneten Komponenten anschließbar sein. Der Steuerkopfkäfig und damit auch die Anschlussöffnung befindet sich quer zur Vorwärtsfahrrichtung bevorzugt genau in der Mitte des Fahrzeuges, in Vorwärtsfahrrichtung gesehen leicht hinter dem Lenker, wo der Fahrer des Fahrzeuges einen besonders guten Einblick hat. Über die Anschlussöffnung an im Innenraum liegende Komponenten angeschlossene Komponenten sind daher ebenfalls für den Fahrer besonders gut einsehbar. Idealerweise ist die Anschlussöffnung derart platziert, dass die Lenkachse durch die Anschlussöffnung hindurch verläuft, insbesondere mittig.
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Die Sicht des Fahrers auf die über die Anschlussöffnung angeschlossenen Komponenten kann dadurch weiter verbessert werden, dass die angeschlossenen Komponenten gegenüber einer Lenkbewegung des Lenkers drehfest sind. Durch die vorstehend beschriebene Ausbildung des Fahrzeuges mit Standrohren und Tragbrücke ist klar, dass der Steuerkopfkäfig ebenfalls drehfest gegenüber den Lenkbewegungen ist. Auch die Komponenten der Anschlussöffnung sind daher drehfest gegenüber Lenkbewegungen ausgebildet. Es ist daher bevorzugt, dass die Anschlussöffnung derart ausgebildet ist, dass über sie angeschlossene Komponenten ebenfalls drehfest gegenüber Lenkbewegungen sind. Dies gelingt insbesondere dann besonders gut, wenn die Lenkachse durch die Anschlussöffnung verläuft, insbesondere durch die Mitte der Anschlussöffnung, wobei die Anschlussöffnung bevorzugt ebenfalls durch die obere Gabelbrücke verläuft. Auf diese Weise ist die angeschlossene Komponente im Bereich des Lenkers einsehbar, also relativ weit vorne am Fahrzeug. Zudem bleibt eine über die Anschlussöffnung angeschlossene Komponente auch bei Lenkbewegungen gegenüber dem Fahrer immer in derselben Relativposition, was als besonders angenehm empfunden wird.
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Im Innenraum des Steuerkopfkäfigs und/oder des Oberrohrteils kann beispielsweise ein Elektronikmodul angeordnet sein. Ein derartiges Elektronikmodul kann beispielsweise eine vorstehend bereits erwähnte Steuereinheit und/oder eine Einrichtung zur Datenfernübertragung umfassen. Es ist nun bevorzugt vorgesehen, dass das Elektronikmodul eine Anschlussvorrichtung aufweist, über die weitere elektronische Komponenten an das Elektronikmodul angeschlossen werden können. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Anschlussöffnung eine im Oberrohrteil und/oder im Unterrohrteil gelagerte Anschlussvorrichtung eines Elektronikmoduls nach außen hin freigibt. Es kann daher von außen ein elektrischer Kontakt zwischen einem mobilen Endgerät und dem Elektronikmodul hergestellt werden. Die Anschlussvorrichtung des Elektronikmoduls ist insbesondere in der Anschlussöffnung des Steuerkopfkäfigs angeordnet und daher von außen zugänglich.
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Beispielsweise kann die Anschlussöffnung zum Anschluss eines Human-Machine-Interfaces (HMI), eines Mobiltelefons, eines Navigationsgerätes, eines Ladegerätes, eines Ladepunktes oder eines anderen unmittelbar mit dem Fahrer des Fahrzeuges interagierenden Endgerätes ausgebildet sein. Diese Endgeräte können durch die Anschlussöffnung hindurch mit der Anschlussvorrichtung des Elektronikmoduls kontaktiert werden. Auf diese Weise kann der Fahrer beispielsweise durch die Eingabe von Steuerbefehlen am Endgerät auf die Steuereinheit des Fahrzeuges einwirken oder sich von der Steuereinheit bereitgestellte Daten zum Status und dem Betrieb des Fahrzeuges anzeigen lassen. Ein Ladegerät bezeichnet dabei vorliegend ein Gerät zum Laden eines weiteren Gerätes, beispielsweise eines Mobiltelefons des Fahrers. Ein Ladepunkt wiederum bezeichnet einen Anschluss, über den die Batterieeinheit des Fahrzeugs selbst ladbar ist.
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Um Komponenten, die sich im Innenraum des Steuerkopfkäfigs und/oder des Unterrohrteils und/oder des Oberrohrteils vor einer Einwirkung von außen zu schützen, ist es bevorzugt, dass die Serviceöffnung des Steuerkopfkäfigs verschließbar ist. Hierfür ist bevorzugt ein Deckel vorgesehen, der derart am Steuerkopfkäfig befestigbar ist, dass die Serviceöffnung verschlossen ist. Grundsätzlich kann es sich hierbei um ein separates Bauteil handeln, das nur und ausschließlich die Funktion als Deckel erfüllt. Bevorzugt ist es allerdings, dass der Deckel Teil einer durch die Serviceöffnung in das Oberrohrteil und/oder das Unterrohrteil einschiebbaren Baueinheit ist. Beispielsweise bildet der Deckel den in Einschubrichtung hinten liegenden Abschluss einer Baueinheit, die im Innenraum gelagert werden soll. So kann der Deckel beispielsweise der Abschluss einer Batterieeinrichtung sein. Eine derartige Baueinheit ist bevorzugt derart ausgebildet, dass der Deckel, wenn die Baueinheit maximal in den Innenraum des Oberrohrteils und/oder des Unterrohrteils eingeschoben ist, die Serviceöffnung verschließend am Steuerkopfkäfig anliegt. Durch den Verschluss der Serviceöffnung sind nicht nur die innenliegenden Komponenten geschützt, es wird ebenfalls für ein sauberes und ansprechendes optisches Erscheinungsbild des Fahrzeuges gesorgt.
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Eine weitere Erleichterung der Montage von im Innenraum angeordneten Komponenten gelingt, wenn diese Komponenten allein durch das Einschieben in den Innenraum des Steuerkopfkäfigs und/oder des Oberrohrteils und/oder des Unterrohrteils fixierbar sind. Es ist daher bevorzugt, dass der Steuerkopfkäfig eine Feststelleinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, eine in das Oberrohrteil und/oder das Unterrohrteil einschiebbare Baueinheit lösbar zu befestigen. Derartige Befestigungseinrichtungen können beispielsweise Rast- oder Steckverbindungen sein, die automatisch geschlossen werden, sobald die einschiebbare Baueinheit in ihre Endposition im Unterrohrteil und/oder Oberrohrteil eingeschoben wurde.
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Um dem Fahrer die Nutzung eines eigenen mobilen Endgerätes, beispielsweise eines Smartphones oder eines Tablets, zu ermöglichen, ist es ebenfalls bevorzugt, dass eine Befestigungseinrichtung vorgesehen ist, mittels derer der Fahrer ein mobiles Endgerät am Rahmen befestigen kann. Bevorzugt umfasst der Steuerkopfkäfig eine Befestigungseinrichtung, durch die ein mobiles Endgerät am entlang der Lenkachse vertikal oberen Ende des Steuerkopfkäfigs fixierbar ist, bevorzugt auf der Lenkachse. Die Fixierung der Befestigungseinrichtung erfolgt dabei bevorzugt ebenfalls drehfest bezüglich Lenkbewegungen, sodass sowohl die Befestigungseinrichtung als auch beispielsweise das mobile Endgerät nicht den Bewegungen des Lenkers oder der Standrohre folgen. Die Befestigungseinrichtung ist dabei beispielsweise auf der Anschlussöffnung angeordnet. Auf diese Weise kann die Befestigungseinrichtung beispielsweise ebenfalls ein Ladekabel umfassen, dass durch das Anbringen der Befestigungseinrichtung auf der Anschlussöffnung mit einem Elektronikmodul im Inneren des Steuerkopfkäfigs und/oder des Unterrohrteils und/oder des Oberrohrteils kontaktiert wird, so dass der Fahrer das Ladekabel zum Laden seines mobilen Endgerätes nutzen kann. Darüber hinaus gelingt es auf diese Weise auch für das mobile Endgerät, dass dieses gegenüber Lenkerbewegungen drehfest am Steuerkopfkäfig gelagert ist, was wie vorstehend bereits beschrieben zu einer besonders guten Einsehbarkeit des mobilen Endgerätes führt. Die Befestigungseinrichtung ist beispielsweise mobil beziehungsweise lösbar ausgebildet, sodass sie am Rahmen befestigt und ebenfalls wieder von diesen gelöst werden kann. Die Montage beziehungsweise Demontage der Befestigungseinrichtung erfolgt dabei bevorzugt werkzeuglos, beispielsweise über einen Bajonettverschluss. Auf diese Weise kann der Fahrer des Fahrzeuges die Befestigungseinrichtung am Fahrzeug befestigen, falls er diese benötigt, und ansonsten wieder vom Fahrzeug entfernen.
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Die erfindungsgemäße Stabilität des Rahmens kommt bei der Verwendung eines Mittelmotors besonders zum Tragen. Ein Mittelmotor ist in Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeuges im Wesentlichen in der Mitte des Fahrzeuges angeordnet. Es ist daher beispielsweise bevorzugt, dass das Fahrzeug einen Motor, insbesondere Elektromotor, umfasst, der zwischen dem Vorderrad und dem Hinterrad angeordnet ist, wobei vom Rahmen eine Motoraufnahme gebildet wird derart, dass der Motor mittels vertikaler Befestigungseinrichtungen, beispielsweise Schrauben, die vorzugsweise von unten kommen, am Rahmen befestigbar ist. Beispielsweise bei Elektrofahrrädern werden die auf den Elektromotor wirkenden Kräfte hauptsächlich vertikal durch die Pedale eingetragen. Es ist daher bevorzugt, die Befestigungseinrichtungen des Motors vertikal anzuordnen. Auf diese Weise wirken die Kräfte in der für die Befestigungseinrichtungen, beispielsweise Schrauben, optimale Richtung. Es können daher kleinere, leichtere und günstigere Befestigungseinrichtungen genutzt werden.
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Es wurde einleitend bereits ausgeführt, welche Fahrzeugtypen von der vorliegenden Anmeldung umfasst sind. Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Fahrzeug elektromotorisch betrieben. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich um ein ein-, zwei- oder dreispuriges Elektrofahrrad. Die erfindungsgemäßen Vorteile kommen bei diesem Fahrzeugtyp besonders zum Tragen.
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Unabhängig von den vorstehenden Ausführungen stellt die Ausbildung der Lenkeinrichtung, wie vorstehend beschrieben, mit der oberen und der unteren Gabelbrücke in Verbindung mit dem Steuerkopfkäfig eine eigene Erfindung dar. Hierzu bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den mit diesen Merkmalen in Zusammenhang stehenden Merkmalen, ebenfalls wie vorstehend beschrieben.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch:
- 1: eine Seitenansicht eines Fahrrads, insbesondere Elektrofahrrads;
- 2: eine perspektivische Ansicht von schräg oben vorne auf einen Steuerkopfkäfig und angrenzende Bauteile;
- 3: eine perspektivische Ansicht von schräg unten vorne gemäß 2;
- 4: eine seitliche Schnittansicht durch einen Steuerkopfkäfig und angrenzende Bauteile; und
- 5: eine weitere seitliche Schnittansicht gemäß 4.
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Gleiche beziehungsweise gleich wirkende Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Sich wiederholende Bauteile sind nicht zwingend in jeder Figur gesondert bezeichnet.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, hier ein Fahrrad 1, insbesondere ein ElektroFahrrad bzw. „E-Bike“. Das Fahrrad 1 umfasst einen Rahmen 2, der von einem Vorderrad 3 und einem Hinterrad 30 getragen wird. Der Rahmen 2 umfasst ein Unterrohrteil 9 und ein Oberrohrteil 10 sowie eine Sitzstrebe 11, eine Kettenstrebe 41, ein Sattelrohr 8 und wenigstens ein Standrohr 6. Über die Sitzstrebe 11 und die Kettenstrebe 41 ist der Rahmen 2 mit dem Hinterrad 30 verbunden, während der Rahmen 2 über das wenigstens eine Standrohr 6 mit dem Vorderrad 3 verbunden ist. Die jeweiligen Verbindungen müssen nicht starr sein, sondern können beispielsweise gedämpfte Aufhängungen umfassen. Auf dem Sattelrohr 8 ist ein Fahrersitz 7 insbesondere vertikal beziehungsweise höhenverstellbar angeordnet. Es können ferner Dämpfungseinrichtungen als Teil des Rahmens in an sich bekannter Weise mit umfasst sein. Der Fahrer treibt das Fahrrad 1 beispielsweise über Pedale 4 an. Darüber hinaus ist das Vorderrad 3 um eine Lenkachse A drehbar ausgebildet und folgt dabei direkt den manuell vom Fahrer durchgeführten Bewegungen eines Lenkers 5. Zur Orientierung ist in den Figuren darüber hinaus die Vorwärtsfahrrichtung a mit einem Pfeil gekennzeichnet. Das Unterrohrteil 9 und das Oberrohrteil 10 sind in Vorwärtsfahrrichtung a durch einen Steuerkopfkäfig 16 verbunden, der nachstehend noch näher erläutert wird.
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Insbesondere zeigen die 2 und 3 jeweils perspektivische Ansichten auf den Bereich des Steuerkopfkäfigs 16 von schräg vorne. Wie ebenfalls aus den 2 und 3 hervorgeht, umfasst das Fahrrad 1 zwei senkrecht zur Vorwärtsfahrrichtung a beabstandete Standrohre 6, die jeweils parallel zur Lenkachse A verlaufen, allerdings senkrecht zur Vorwärtsfahrrichtung a und ebenfalls in Vorwärtsfahrrichtung a von der Lenkachse A versetzt angeordnet sind. Die Standrohre 6 sind über eine Tragbrücke, umfassend eine obere Gabelbrücke 12 und eine untere Gabelbrücke 13 mit dem Rahmen 2 des Fahrrades 1, insbesondere mit dem Steuerkopfkäfig 16, drehbar verbunden, wie nachstehend noch näher erläutert wird. Der Steuerkopfkäfig 16 beschreibt ein einstückig mit diesen oder als separates Bauteil ausgebildetes Verbindungsstück zwischen dem Unterrohrteil 9 und dem Oberrohrteil 10. Er ist als Hohlkörper ausgebildet und weist einen Innenraum 31 auf. Im Innenraum 31 des Steuerkopfkäfigs 16 sind eine Durchgangsöffnung 18 und eine Durchgangsöffnung 19 angeordnet, die jeweils in die Innenräume 23, 24 (siehe 4 und 5) des ebenfalls als Hohlkörper ausgebildeten Unterrohrteils 9 und Oberrohrteils 10 führen. Mit anderen Worten münden das Unterrohrteil 9 und das Oberrohrteil 10 in den Steuerkopfkäfig 16. Der Innenraum 31 des Steuerkopfkäfigs 16 bildet über die Durchgangsöffnungen 18, 19 einen einheitlichen, durchgängigen Hohlraum mit den Innenräumen 23, 24 (siehe 4 und 5) des Unterrohrteils 9 und Oberrohrteils 10. Der Innenraum 31 des Steuerkopfkäfigs 16 wiederum ist von außen über eine Serviceöffnung 17 zugänglich, die am in Vorwärtsfahrrichtung a vorne liegenden Ende des Steuerkopfkäfigs 16 angeordnet ist. Der Steuerkopfkäfig 16 und ebenfalls die Serviceöffnung 17 sind zwischen den Standrohren 6 angeordnet, wodurch die Serviceöffnung 17 entgegen der Vorwärtsfahrrichtung a von vorne zwischen den beiden Standrohren 6 hindurch zugänglich ist.
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Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, handelt es sich bei dem Steuerkopfkäfig 16 nicht lediglich um den Übergang zwischen den in Vorwärtsfahrrichtung a verbundenen Unter- und Oberrohrteilen 9, 10. Der Steuerkopfkäfig 16 ist ein zusätzlicher Anbau am Unterrohrteil 9 und Oberrohrteil 10, der den von diesen umschlossenen Bauraum von vorne verfügbar macht. Darüber hinaus stellt der Steuerkopfkäfig 16 den eigenen Innenraum 31 als Bauraum zur Verfügung. So weist der Steuerkopfkäfig 16 beispielsweise einen Steuerkopfboden 20 auf, der sich zumindest teilweise senkrecht zur Lenkachse A flächig erstreckt und der den Innenraum 31 des Steuerkopfkäfigs 16 entlang der Lenkachse A in Richtung zum Vorderrad 3 hin begrenzt. Wie in 3 gezeigt, ist im Steuerkopfboden 20 eine Durchführung 42 vorgesehen, die beispielsweise zur Durchführung von Kabeln zwischen außerhalb des Steuerkopfkäfigs 16 und innerhalb des Steuerkopfkäfigs 16 liegenden Komponenten genutzt werden kann. Die Durchführung 42 führt von außen in den Innenraum 31 des Steuerkopfkäfigs 16. Darüber hinaus weist der Steuerkopfkäfig 16 an den Steuerkopfboden 20 senkrecht zur Vorwärtsfahrrichtung a außen anschließende Steuerkopfwände 40 auf, die sich im Wesentlichen parallel zur Vorwärtsfahrrichtung a und zur Lenkachse A erstrecken. Zumindest der Steuerkopfboden 20 und die Steuerkopfwände 40 sind also Anteile des Steuerkopfkäfigs 16, die am Fahrrad 1 nicht vorhanden wären, wenn einfach das Unterrohrteil 9 und das Oberrohrteil 10 miteinander verbunden würden, ohne einen Steuerkopfkäfig 16 als zusätzliche Komponente vorzusehen. Darüber hinaus ist eine Steuerkopfdecke 38 vorgesehen, die den Steuerkopfkäfig 16 entlang der Lenkachse A am dem Steuerkopfboden 20 gegenüberliegenden Ende begrenzt. Die Steuerkopfdecke 38 kann beispielsweise ebenfalls eine zusätzliche Komponente darstellen und im Wesentlichen parallel zum Steuerkopfboden 20 angeordnet sein. Um die Konstruktion zu vereinfachen, kann die Steuerkopfdecke 38 allerdings ebenfalls beispielsweise aus in Vorwärtsfahrrichtung a verlängerten Teilen des Unterrohrteils 9 und/oder des Oberrohrteils 10 gebildet sein, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt. Gemeinsam umschließen der Steuerkopfboden 20, die Steuerkopfwände 40 sowie die Steuerkopfdecke 38 den Innenraum 31 des Steuerkopfkäfigs 16. Die in Vorwärtsfahrrichtung a hintere Begrenzung des Innenraums 31 des Steuerkopfkäfigs 16 umfasst zum einen die Durchgangsöffnungen 18, 19 in die Innenräume 23, 24 des Unterrohrteils 9 und des Oberrohrteils 10 und wird zum anderen von einer Verlängerung des entlang der Lenkachse A vertikal oben liegenden Teils des Unterrohrteils 9 gebildet.
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Weitere Details des Steuerkopfkäfigs 16 sind aus 4 ersichtlich. Wie aus dieser Figur hervorgeht, weist das Unterrohrteil 9 einen Innendurchmesser 25 und das Oberrohrteil 10 einen Innendurchmesser 26 auf. Die Innendurchmesser 25, 26 sind jeweils senkrecht zur Längsachse B des Unterrohrteils 9 beziehungsweise zur Längsachse C des Oberrohrteils 10 gemessen. Die Längsachse B, C bezieht sich dabei insbesondere jeweils auf denjenigen Abschnitt des Unterrohrteils 9 beziehungsweise Oberrohrteils 10, der in den Steuerkopfkäfig 16 einmündet, wie beispielsweise in 4 am gezeigten Oberrohrteil 10 zu sehen. Sollten die Rohrteile keine geradlinigen Abschnitte aufweisen, so bezieht sich die Längsachse auf die Verbindungslinie zwischen den geometrischen Schwerpunkten von aufeinanderfolgenden Querschnitten, beispielsweise Querschnitten senkrecht zur Vorwärtsfahrrichtung a. Es ist nun vorgesehen, dass der Steuerkopfkäfig 16 einen Innendurchmesser 32 aufweist, der der Summe der Innendurchmesser 25, 26 des Unterrohrteils 9 und des Oberrohrteils 10 entspricht. Der Innendurchmesser 32 des Steuerkopfkäfigs 16 wird dabei bevorzugt entlang der Lenkachse A gemessen. Es ist nun zu beachten, dass der Steuerkopfkäfig 16 nicht überall diesen großen Innendurchmesser 32 aufweisen muss, der den beiden Innendurchmessern 25, 26 zusammen entspricht. Insbesondere weist der Steuerkopfkäfig 16 den Innendurchmesser 32 an der Einmündungsstelle des Oberrohrteils 10 in den Innenraum 31 des Steuerkopfkäfigs 16 auf, wie beispielsweise in 3 dargestellt ist. Darüber hinaus weist insbesondere die Serviceöffnung 17 den Innendurchmesser 32 parallel zur Lenkachse A auf, insbesondere im Wesentlichen über ihre gesamte Ausdehnung quer zur Vorwärtsfahrrichtung a. Quer zur Vorwärtsfahrrichtung a weist die Serviceöffnung 17 darüber hinaus denselben Innendurchmesser auf, wie das Unterrohrteil 9 quer zur Vorwärtsfahrrichtung a. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Serviceöffnung 17 im Wesentlichen rechteckig ausgebildet, wobei sie abgerundete Ecken aufweist. Durch die beschriebene Ausdehnung der Serviceöffnung 17 stellt diese einen besonders komfortablen und einfachen Zugang zum Innenraum 31 des Steuerkopfkäfigs 16 sowie den Innenräumen 23, 24 des Unterrohrteils 9 und des Oberrohrteils 10 zur Verfügung.
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Wie ebenfalls aus 4 hervorgeht, liegt die Serviceöffnung 17 auf einer Verlängerung der Längsachse B des Unterrohrteils 9 sowie auf einer Verlängerung der Längsachse C des Oberrohrteils 10. Darüber hinaus geht der vom Innenraum 23 des Unterrohrteils 9 und der vom Innenraum 24 des Oberrohrteils 10 bereitgestellte Freiraum entlang der jeweiligen Längsachse B, C in Vorwärtsfahrrichtung a verlängert hindernisfrei in sowohl den Innenraum 31 des Steuerkopfkäfigs 16 als auch die Serviceöffnung 17 über. Mit anderen Worten fluchtet die lichte Weite sowohl des Unterrohrteils 9 entlang dessen Längsachse B als auch des Oberrohrteils 10 entlang dessen Längsachse C mit der lichten Weite des Steuerkopfkäfigs 16 und der Serviceöffnung 17, insbesondere hindernisfrei. Dies bedeutet, dass auch Komponenten, die derart ausgebildet sind, dass sie den Bauraum innerhalb des Unterrohrteils 9 und/oder des Oberrohrteils 10 komplett ausfüllen, in einer einzigen, geradlinigen Bewegung durch die Serviceöffnung 17 entgegen der Vorwärtsfahrrichtung a in die jeweiligen Innenräume 23, 24, 31 eingebracht werden können, ohne dabei um Ecken, Kurven oder sonstige Hindernisse herum bewegt werden zu müssen. Dies vereinfacht nicht nur die Montage von Komponenten im Unterrohrteil 9, Oberrohrteil 10 oder dem Steuerkopfkäfig 16, sondern ermöglicht es überhaupt erst, den gesamten Bauraum dieser Rahmenteile für im Inneren angeordnete Komponenten nutzbar zu machen.
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Die Serviceöffnung 17 kann beispielsweise mittels eines als separates Bauteil ausgebildeten Deckels 22 verschlossen werden, wie beispielsweise in 4 gezeigt. Der Deckel 22 sowie der Steuerkopfkäfig 16, insbesondere die Serviceöffnung 17, umfassen beispielsweise komplementäre Elemente einer Rast-, Schraub- oder Steckverbindung, über die der Deckel 22 am Steuerkopfkäfig 16 befestigbar ist. Alternativ kann es allerdings ebenfalls vorgesehen sein, dass der Deckel 22 als eine weitere Komponente in Vorwärtsfahrrichtung a vorne abschließender Teil ausgebildet ist, wie in der nachstehend erläuterten 5 gezeigt. 5 zeigt zwei beispielhaft ins Innere des Rahmens 2 eingebrachte Komponenten. Konkret handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine Batterieeinrichtung 27, die einen Großteil des Innenraums 31 des Steuerkopfkäfigs 16 ausfüllt und gleichzeitig in den Innenraum 23 des Unterrohrs 9 eingebracht wurde, sowie um ein Elektronikmodul 28, welches in den Innenraum 24 des Oberrohrteils 10 eingebracht wurde. Im Unterrohrteil 9 kann beispielsweise eine Batterieführung 33 vorhanden sein, die die Batterieeinrichtung 27 gleitend aufnimmt und für eine sichere Lagerung sorgt. Darüber hinaus kann am Steuerkopfkäfig 16 beispielsweise eine Feststelleinrichtung 34 vorgesehen sein, beispielsweise eine Rast- oder Steckverbindung, die die Batterieeinrichtung 27 im eingeschobenen Zustand fixiert. Der in Vorwärtsfahrrichtung a vorne liegende Teil der Batterieeinrichtung 27 ist nun als Deckel 22 ausgebildet, der die Serviceöffnung 17 und damit den Steuerkopfkäfig 16 nach außen verschließt. Der Deckel 22 verschließt also automatisch die Serviceöffnung 17, wenn die Batterieeinrichtung 27 in den Rahmen 2 eingeschoben wird. Genauso gibt der Deckel 22 automatisch die Serviceöffnung 17 frei, wenn die Batterieeinrichtung 27 mitsamt Deckel 22 aus dem Rahmen 2 herausgezogen wird. Die Batterieeinrichtung 27 dient zur Stromversorgung des Fahrzeugs, beispielsweise zur Stromversorgung eines Elektromotors und weiterer Komponenten.
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Eine derartige weitere Komponente ist beispielsweise das Elektronikmodul 28, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel teilweise im Innenraum 31 des Steuerkopfkäfigs 16 und größtenteils im Innenraum 24 des Oberrohrteils 10 angeordnet ist. Das Elektronikmodul 28 umfasst beispielsweise eine Steuereinheit, einen GNS-Empfänger, eine Vorrichtung zur kabellosen Datenübertragung, beispielsweise lokal und/oder über das Internet, oder beliebige weitere elektronische Komponenten. Beispielsweise umfasst das Elektronikmodul 28 die Recheneinheit für ein Human-Machine-Interface (HMI), über das der Fahrer entweder Informationen über den Status des Fahrzeuges abrufen oder Steuerbefehle an einzelne Komponenten des Fahrzeuges eingeben kann. Zu diesem Zweck weist der Steuerkopfkäfig 16 neben der Serviceöffnung 17 eine weitere Öffnung zur Außenumgebung auf. Konkret weist der Steuerkopfkäfig 16 die Anschlussöffnung 21 auf, die vom Innenraum 31 des Steuerkopfkäfigs 16 entlang der Lenkachse A vertikal nach oben und nach außen führt. Das Elektronikmodul 28 erstreckt sich daher vom Innenraum 31 des Steuerkopfkäfigs 16 und/oder vom Innenraum 24 des Oberrohrteils 10 und/oder vom Innenraum 23 des Unterrohrteils 9 bis in die Anschlussöffnung 21 hinein und weist an ihrem zur Außenumgebung gerichteten Ende eine Anschlussvorrichtung 29 auf, die dazu ausgebildet ist, dass weitere Komponenten, beispielsweise ein HMI, an das Elektronikmodul 28 angeschlossen werden können. Beispielsweise kann die Anschlussvorrichtung 29 auch zum Anschluss eines Ladegerätes für ein Mobiltelefon des Fahrers ausgebildet sein. Die Anschlussöffnung 21 durchdringt insbesondere ebenfalls entlang der Lenkachse A die obere Gabelbrücke 12, so dass an die Anschlussvorrichtung 29 angeschlossene Komponenten direkt vor dem Fahrer auf Höhe des Lenkers 5 angeordnet sind. An dieser Stelle können die Komponenten besonders gut vom Fahrer eingesehen werden, insbesondere, da diese gegenüber einer Lenkbewegung des Lenkers 5 und der Standrohren 6 drehfest sind. Dies wird dadurch erreicht, dass auch die über die Anschlussöffnung 21 an die Anschlussvorrichtung 29 angeschlossenen Komponenten starr mit dem gegenüber Lenkbewegungen drehfesten Steuerkopfkäfig 16 verbunden sind. Zusätzlich kann, wie in 5 gezeigt, ebenfalls eine Befestigungseinrichtung 35 vorgesehen sein, die ebenfalls an der Anschlussöffnung 21 befestigbar ist, beispielsweise über einen Bajonettverschluss. Die Befestigungseinrichtung 35 ist dazu vorgesehen, bei Bedarf vom Fahrer montiert und ansonsten wieder abgenommen werden zu können. Über die Befestigungseinrichtung 25 kann beispielsweise ein Mobiltelefon des Fahrers am Rahmen 2 des Fahrzeuges fixiert werden. Darüber hinaus kann über die Anschlussvorrichtung 29 ein Ladegerät mit dem Elektronikmodul 28 und dadurch indirekt auch mit der Batterieeinrichtung 27 verbunden werden. Auch das Mobiltelefon ist dann drehfest gegenüber Lenkbewegungen angeschlossen und für den Fahrer besonders vorteilhaft einsehbar.
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Nachstehend wird insbesondere anhand der 2-4 auf die Tragbrücke und deren Anbindung am Rahmen 2 zur Bildung der Lenkachse A eingegangen. Wie bereits erwähnt, umfasst die Tragbrücke eine obere Gabelbrücke 12 und eine untere Gabelbrücke 13. Diese sind jede für sich über drehfeste Brückenlager 14 mit beiden Standrohren 6 verbunden. Die obere Gabelbrücke 12 und die untere Gabelbrücke 13 sind entlang der Lenkachse A voneinander beabstandet, sodass die obere Gabelbrücke 12 über und die untere Gabelbrücke 13 unter dem Steuerkopfkäfig 16 angeordnet sind. Sie sind mit dem Steuerkopfkäfig 16, genauer gesagt mit dem Steuerkopfboden 20 und der Steuerkopfdecke 38 jeweils über ein Lenklager 15 drehbar verbunden. Die beiden entlang der Lenkachse A beabstandeten Lenklager 15 bilden überhaupt erst die Lenkachse A und sind beispielsweise als Schrägkugellager ausgebildet. Der Steuerkopfkäfig 16 liegt daher ebenfalls auf der Lenkachse A. Beide Gabelbrücken 12, 13 sind in Vorwärtsfahrrichtung a U-förmig gebogen ausgebildet, konkret derart, dass sich die offene Seite der U-Form in Vorwärtsfahrrichtung a vorne befindet. Auf diese Weise kommt es dazu, dass die Brückenlager 14 in Vorwärtsfahrrichtung a weiter vorne angeordnet sind als die Lenklager 15. Genauso sind die Standrohre 6 in Vorwärtsfahrrichtung a weiter vorne angeordnet als die Lenkachse A. Diese Anordnung ermöglicht beispielsweise eine hohe Lenkbarkeit des Fahrzeuges.
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Die Gabelbrücken 12, 13 sind mit unterschiedlicher Steifigkeit ausgebildet. Insbesondere ist die obere Gabelbrücke 12 gegenüber Kräften, die parallel zur Lenkachse A wirken, elastisch ausgebildet, während die untere Gabelbrücke 13 auch gegenüber diesen Kräften deutlich steifer ist als die obere Gabelbrücke 12. Dies ermöglicht eine axiale Vorspannung der Lenklager 15. Zu diesem Zweck ist an der unteren Gabelbrücke 13 eine Vorspanneinheit 39 (siehe 4 und 5) vorgesehen, über die durch eine Schraubbewegung eine gewünschte axiale Vorspannung einstellbar ist. Während die obere Gabelbrücke 12 daher im Wesentlichen eine seitliche Stabilität der Lenkachse A gewährleistet, nimmt die untere Gabelbrücke 13 die größten im Betrieb vorkommenden Kräfte, insbesondere auch in axialer Richtung der Lenkachse A, auf.
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Das Fahrrad 1 kann ebenfalls motorisiert ausgebildet sein. Hierfür ist ein Motor 36 vorgesehen (siehe 2), der insbesondere ein Elektromotor ist. Der Motor 36 wird beispielsweise von der Batterieeinrichtung 27 mit Strom versorgt und von einer Steuereinheit, beispielsweise Teil des Elektronikmoduls 28, gesteuert. Darüber hinaus ist am Rahmen 2 des Fahrzeugs, wie ebenfalls in 2 gezeigt, eine Motoraufnahme 37 vorgesehen, die zur Aufnahme des Motor 36 ausgebildet ist. Beispielsweise weist die Motoraufnahme 37 Befestigungselemente wie Schrauben auf, über die der Motor 36 am Rahmen 2 befestigbar ist. Die Befestigungselemente sind dabei in montiertem Zustand bevorzugt vertikal ausgerichtet und werden insbesondere von vertikal unten kommend montiert, da typischerweise im Betrieb die größten auftretenden Kräfte in dieser Richtung wirken und die Befestigungselemente daher bei vertikaler Ausrichtung optimal zum Tragen kommen. Darüber hinaus ist die Motoraufnahme 37 derart ausgebildet, dass der Motor 36 auf einfache Weise vom Rahmen 2 demontiert werden kann. Die Motoraufnahme 37 kann dann dazu genutzt werden, insbesondere über dieselben Befestigungselemente wie der Motor 36, eine mechanische Tretlagereinheit zu installieren. Auf diese Weise kann das motorisierte Fahrzeug schnell und einfach zu einem vollständig über die Pedale durch den Fahrer angetriebenen Fahrzeug umgebaut werden und umgekehrt.
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Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Rahmengestaltung ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, dessen Rahmen 2 bei höchster Stabilität dennoch mehr Bauraum für interne Komponenten zur Verfügung stellt als bei konventionellen Fahrzeugen gleicher Gattung. Der Rahmen 2 kann ebenfalls besonders leicht ausgebildet sein, wodurch das Fahrzeug besonders einfach mechanisch betrieben werden kann und auch in motorisierter Variante große Reichweiten erreicht. Der Bauraum für zusätzliche Komponenten im Innenraum des Rahmens 2 ist besonders einfach erreichbar.