DE19933325A1

DE19933325A1 - Hinterradaufhängung für Fahrräder

Info

Publication number: DE19933325A1
Application number: DE1999133325
Authority: DE
Inventors: Roland Koenig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2001-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hinterradaufhängung für Fahrräder mit einem Rahmen 6, einem unteren und einem oberen Lenker 4, 5, einer Dreiecksschwinge 2, in der das Hinterrad 1 drehbar gelagert ist und an der eine Bremseinrichtung 3 befestigt ist, und mit einem Feder-Dämpferlelement 7, das am Rahmen 6 angelenkt und mit einem der beweglichen Teile 2, 4, 5 gelenkig verbunden ist. Während das vordere Ende 5/2 des oberen Lenkers 5 am Rahmen 6 angelenkt ist, ist das hintere Ende 4/2 des untere Lenkers 4 am Rahmen 6 angelenkt. Die Schwinge 2 ist mit dem vorderen Ende 4/3 des unteren Lenkers 4 bzw. mit dem hinteren Ende 5/1 des oberen Lenkers 5 gelenkig verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hinterradaufhängung für Fahrräder, insbesondere solche für Geländeeinsatz, mit einem Rahmen, einem oberen und einem unteren Lenker, die an dem Rahmen angelenkt sind, einer Dreiecksschwinge, in der das Hinterrad drehbar gelagert ist und an der eine auf das Hinterrad einwirkende Brems einrichtung befestigt ist, wobei die Schwinge mit den freien Enden der beiden Lenker gelenkig verbunden ist, und mit einem Feder-Dämpferelement, das am Rahmen an gelenkt und mit einem der beweglichen Teile gelenkig verbunden ist.

Derzeit werden bei gefederten Fahrrädern hauptsächlich drei in den beige fügten Zeichnungen schematisch dargestellte Systeme zur Aufhängung des Hinter rades eingesetzt.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten System sind das Hinterrad und das Tretlager in einer Schwinge mit festem Drehpunkt befestigt. Dieser Drehpunkt befindet sich in der Regel ca. 10 bis 30 cm oberhalb des Tretlagers. Der Längspol L der Radauf hängung ist durch den Drehpunkt der Schwinge festgelegt, was zu großen Antriebs- und Bremsstützwinkeln ε_A, ε_B führt. Große Antriebsstützwinkel ε_A sind insbesondere für das Traktionsverhalten an der Schlupfgrenze des Rades (bergauf auf losem Untergrund) von Vorteil, da hierbei die Antriebskräfte mit Ausfedertendenzen ver bunden sind und damit die Radaufstandskraft erhöhen. Diesem Vorteil stehen aber einige schwerwiegende Nachteile gegenüber. Dadurch, daß das Tretlager in der Schwinge gelagert ist, wird nur der über den Sattel übertragene Gewichtsanteil des Fahrers voll gefedert; der über die Pedale eingebrachte Gewichtsanteil wird nur teil weise gefedert. Durch den relativ hochliegenden Drehpunkt der Schwinge entstehen große Bremzstützwinkel ε_B und damit Einfedertendenzen beim Bremsen, die beson ders auf losem Untergrund beim Bergabfahren zum Überbremsen des Hinterrades (Stempeln) und damit zu instabilen Fahrzuständen führen. Die Folge davon ist einerseits eine schlechtere Dosierbarkeit der Bremse beim Anbremsen und anderer seits eine Verlängerung des Bremswegs und damit ein Sicherheitsverlust, weshalb dieses Radführungssystem heute kaum noch zum Einsatz kommt.

In Fig. 7 ist ein als Eingelenkradführung bekanntes System schematisch dar gestellt. Das Hinterrad ist an einer Schwinge mit festem Drehpunkt befestigt. Dieser Drehpunkt befindet sich im allgemeinen in der Nähe des Tretlagers. Anders als bei der Antriebsschwinge ist das Tretlager bei der Eingelenkradführung am Rahmen befestigt. Der Längspol L der Radaufhängung ist der Drehpunkt der Schwinge. Der Bremsstützwinkel ε_B wird wie bei der Antriebsschwinge durch den Radaufstands punkt und den Schwingendrehpunkt bestimmt. Der Antriebsstützwinkel ε_A wird durch den Radaufstandspunkt und den Antriebslängspol L_A bestimmt, welcher seinerseits durch den Schnittpunkt des Polstrahls des Kettenzugtrums und des Polstrahls vom Längspol L der Radaufhängung (Schwingendrehpunkt) zur Radmitte gebildet wird. Bei der Eingelenkradführung wird im Gegensatz zur Antriebsschwinge das gesamte Fahrergewicht gefedert. Der Antriebsstützwinkel ε_A ist in der Regel groß genug, um eine gute Traktion zu gewährleisten. Der Bremsstützwinkel ε_B ist zwar meist kleiner als bei der Antriebsschwinge, jedoch für kürzestmögliche Bremswege immer noch zu groß. Durch den Kompromiß aus einfacher, preiswerter Bauart und akzeptablen Fahreigenschaften ist die Eingelenkradführung das derzeit hauptsächlich einge setzte Radführungssystem.

In Fig. 8 ist eine Hinterradaufhängung der eingangs genannten Bauart sche matisch dargestellt. Diese als Viergelenkradführung bezeichnete Hinterradaufhän gung besteht aus zwei Längslenkern, von denen der obere meist kürzer ausgebildet ist und der untere, längere im Bereich zwischen Tretlager und Hinterradachse (Kettenstrebe) angeordnet ist. Die beiden Längslenker führen das Rad mittels eines als Rohrkonstruktion ausgeführten Radträgers. Der bei diesem System für den Bremsstützwinkel ε_B maßgebliche Längspol ist ein virtueller Pol, der durch den Schnittpunkt der Polstrahlen der beiden Längslenker gebildet wird. Der Längspol L bewegt sich daher in Abhängigkeit vom Einfederungszustand in der Ebene. Die Bestimmung des für den Antriebsstützwinkel ε_A maßgeblichen Antriebslängspols L_A erfolgt analog zur Eingelenkradführung. Bei der Viergelenkradführung wird das gesamte Fahrergewicht gefedert. Wegen der langen freikragenden Kettenstreben (unterer Längslenker) ist die Quersteifigkeit dieser Radführung aber meistens unge nügend, was sich vor allen im Wiegetritt (stehender Fahrer, große Querkräfte im Tretlagerbereich) negativ bemerkbar macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hinterradaufhängung der ein gangs genannten Bauart dahingehend weiterzubilden, daß sich durch eine gezielte Bewegung des Längspols L in Abhängigkeit vom Einfederungszustand der Radfüh rung das Brems- und Traktionsverhalten eines Fahrrads optimieren läßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das vordere Ende des oberen Lenkers am Rahmen angelenkt ist und das hintere Ende mit der Schwinge gelenkig verbunden ist, und daß das hintere Ende des unteren Lenkers am Rahmen angelenkt ist und das vordere Ende mit der Schwinge gelenkig verbun den ist.

Durch diese konstruktiven Maßnahmen wird in Abhängigkeit vom Einfede rungszustand des Hinterrades eines Fahrrades eine Bewegung des Längspols L und des Antriebslängspols L_A erreicht, die ein optimales Brems- und Traktionsverhalten ermöglicht. Beim Bergabfahren (entlastetes Hinterrad teilweise ausgefedert) wird ein kleiner Bremsstützwinkel ε_B erreicht, und beim Bergauffahren (belastetes Hinterrad teilweise eingefedert) wird ein großer Antriebsstützwinkel ε_A erreicht.

Das Feder-Dämpferelement kann mit dem oberen oder mit dem unteren Len ker oder mit der Schwinge gelenkig verbunden sein.

Im Hinblick auf die Quersteifigkeit der Radaufhängung sollten die beiden Len ker möglichst kurz und steif ausgebildet sein.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Gelenkverbindung des oberen Lenkers mit dem Rahmen oder mit der Schwinge lösbar ausgebildet ist. Durch Lösen der Gelenkverbindung kann das Fahrrad raum sparend zusammengeklappt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrrades mit einer erfindungs gemäß ausgebildeten Aufhängung des Hinterrades,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Darstellung des Fahrrades bei der Fahrt in der Ebene,

Fig. 4 eine Darstellung des Fahrrades bei der Fahrt bergauf,

Fig. 5 eine Darstellung des Fahrrades bei der Fahrt bergab,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Antriebsschwinge,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Eingelenkradfüh rung, und

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Viergelenkradfüh rung.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Fahrrad wird das Hinterrad 1 von einer Dreiecks schwinge 2 gehalten, an welcher eine auf das Hinterrad einwirkende Bremseinrich tung 3 befestigt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bremseinrichtung 3 als Felgenbremse ausgeführt, es könnte sich aber auch um eine Scheibenbremse handeln. Die Dreiecksschwinge 2 wird ihrerseits von einem unteren und einem obe ren Längslenker 4, 5 geführt. Genauer gesagt die Dreiecksschwinge 2 ist mit dem vorderen Ende 4/3 des unteren Lenkers 4 und mit dem hinteren Ende 5/1 des obe ren Lenkers 5 gelenkig verbunden. Das hintere Ende 4/2 des unteren Lenkers 4 und das vordere Ende 5/2 des oberen Lenkers 5 ist jeweils am Fahrzeugrahmen 6 an gelenkt. Am Rahmen 6 ist ferner ein Feder-Dämpferelement 7 angelenkt, das in ei nem Punkt 4/1 mit dem unteren Lenker 4 gelenkig verbunden ist. Für den Fachmann ist erkennbar, daß das Feder-Dämpferelement 7 auch mit dem oberen Lenker 5 oder mit der Dreiecksschwinge 2 gelenkig verbunden sein könnte, um seine Funktion zu erfüllen. Unabhängig von der Art der Anlenkung des Feder-Dämpferelementes 7 läßt sich eine für Mountainbikes günstige Feder-Dämpferübersetzung von 0,35 bis 0,5 erzielen.

Wie dies vorstehend erläutert wurde, wird der Längspol L durch den Schnitt punkt der Polstrahlen der beiden Längslenker 4 und 5 bestimmt. Der Längspol L wird deshalb durch das Einfedern des Hinterrades beeinflußt. Die vom Längspol L gebildete Punktreihe, die sogenannte Momentanpolbahn ist mit P_L bezeichnet. Wie ebenfalls eingangs bereits erläutert wurde, wird der Antriebslängspol L_A von der Richtung des Kettenzugtrums beeinflußt. Die Richtung des Kettenzugtrums ihrer seits hängt einerseits vom Einfederungszustand des Hinterrades und andererseits vom eingelegten Gang, d. h. von der Größe des benutzten Kettenblattes und des Ritzels ab. Auf das Fahrverhalten hat dies folgende Auswirkungen:

Bei der in Fig. 3 gezeigten Fahrt in der Ebene befindet sich das Hinterrad etwa in Konstruktionslage, und es wird das große Kettenblatt benutzt. Der Längspol L liegt in etwa in dem Bereich zwischen Tretlager und Mitte Vorderrad. Der Brems stützwinkel ε_B ist damit auf dem Niveau des bekannten Viergelenksystems, was zu einem guten Bremsverhalten führt. Der Antriebslängspol L_A liegt je nach gewähltem Gang weit vor oder hinter dem Hinterrad, was zu sehr kleinen Antriebsstützwinkeln ε_A und somit zu einer geringen wechselseitigen Beeinflussung von Antrieb und Federung führt. Dies ist für dynamische Stöße, wie sie bei Fahrten in der Ebene auftreten, von Vorteil.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Fahrt bergauf wird der Großteil des Fahrerge wichts auf das Hinterrad verlagert, wodurch dieses ein Stück einfedert. Der Fahrer benutzt die unteren Gänge. Der Längspol L und der Antriebslängspol L_A verschieben sich demgemäß, wie in Fig. 4 gezeigt. Der Bremzstützwinkel ε_B hat bei Bergauffahrt wegen der geringen gefahrenen Geschwindigkeiten keine Bedeutung. Der An triebslängspol L_A wird über die Einfederungsbewegung nach vorne oben verscho ben, und der Antriebsstützwinkel ε_A, wird größer, was insbesondere in steilem, schwierigen Gelände wegen des daraus resultierenden Traktionsgewinns von Vorteil ist.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Fahrt bergab wird ein Großteil des Fahrergewichts auf das Vorderrad verlagert, das Hinterrad wird entlastet und federt etwas aus. Da in der Regel bergab nicht angetrieben wird, hat der Antriebsstützwinkel ε_A auf das Fahrverhalten wenig Einfluß. Bei der Fahrt bergab ist vielmehr der Bremsstützwinkel ε_B entscheidend; je kleiner er wird, um so besser die Bremsleistung. Wie gezeigt, wandert der Längspol L über die Ausfederbewegung des Hinterrades nach vorne, und der Bremsstützwinkel ε_B geht gegen 0°. Durch die tiefe Anordnung des oberen Längslenkers 5 ist ein nahezu volles Einfahren der Sattelstütze 8 möglich, was bei Bergabfahrt ein großer Vorteil ist.

Mit der dargestellten und vorstehend erläuterten Hinterradaufhängung wird das gute Traktionsverhalten der Eingelenkradführung bei Bergauffahrt (großer Antriebsstützwinkel ε_A) mit den Vorteilen der bekannten Viergelenkradführung bei Bergabfahrt (kleiner Bremsstützwinkel ε_B) kombiniert.

Die Gelenkverbindung des oberen Lenkers 5 mit dem Rahmen 6 oder mit der Schwinge 2 ist vorteilhafterweise lösbar ausgebildet. Zum Transport in einem Kraft fahrzeug kann das Fahrrad nach Lösen der Gelenkverbindung raumsparend zusammengeklappt werden. Dem Fachmann sind verschiedene Bauarten solcher demontierbaren Gelenkverbindungen bekannt.

Bezugszeichenliste

1

Hinterrad

2

Dreiecksschwinge

3

Bremseinrichtung

4

unterer Lenker

4

/

1

Anlenkpunkt von

7

an

4

/

2

Anlenkpunkt von

4

an

6

4

/

3

Anlenkpunkt von

2

an

4

5

oberer Lenker

5

/

1

Anlenkpunkt von

2

an

5

/

2

Anlenkpunkt von

5

an

6

Rahmen

7

Feder-Dämpfungselement

8

Sattelstütze

Claims

1. Hinterradaufhängung für Fahrräder, insbesondere solche für Gelände einsatz, mit einem Rahmen, einem oberen und einem unteren Lenker, die an dem Rahmen angelenkt sind, einer Dreiecksschwinge, in der das Hinterrad drehbar gela gert ist und an der eine auf das Hinterrad einwirkende Bremseinrichtung befestigt ist, wobei die Schwinge mit den freien Enden der beiden Lenker gelenkig verbunden ist, und mit einem Feder-Dämpferelement, das am Rahmen angelenkt und mit einem der beweglichen Teile gelenkig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das vor dere Ende (5/2) des oberen Lenkers (5) am Rahmen (6) angelenkt ist und das hin tere Ende (5/1) mit der Schwinge (2) gelenkig verbunden ist, und daß das hintere Ende (4/2) des unteren Lenkers (4) am Rahmen (6) angelenkt ist und das vordere Ende (4/3) mit der Schwinge (2) gelenkig verbunden ist.

2. Hinterradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder-Dämpferelement (7) mit dem oberen Lenker (5) gelenkig verbunden ist.

3. Hinterradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder-Dämpferelement (7) mit dem unteren Lenker (4) gelenkig verbunden ist.

4. Hinterradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder-Dämpferelement (7) mit der Schwinge (2) gelenkig verbunden ist.

5. Hinterradaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lenker (4, 5) kurz und steif ausgebildet sind.

6. Hinterradaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung des oberen Lenkers (5) mit dem Rah men (6) oder mit der Schwinge (2) lösbar ausgebildet ist.