DE20007421U1

DE20007421U1 - Suspension bike frame, especially for city and trekking bikes

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Description

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für City- und Trekkingfahrräder" Bernd Müsing, 13.04.2000for city and trekking bikes" Bernd Müsing, 13.04.2000

BeschreibungDescription

Gefederter Fahrradrahmen, insbesondere für City- und TrekkingfahrräderSuspension bicycle frame, especially for city and trekking bikes

Für die zur Zeit existierenden vollgefederten Trekking- und Cityräder werden zumeist eingelenkige oder Rahmen mit einem in die Schwinge integrierten Tretlager verwendet. Beiden Bauformen gemein ist die Abstützung am Hauptrahmen über ein Federbein.The currently available full-suspension trekking and city bikes mostly use single-pivot frames or frames with a bottom bracket integrated into the swing arm. What both designs have in common is that they are supported on the main frame by a spring strut.

Um Raum für die Unterbringung des Federbeines im Hauptrahmen zu schaffen, wird in der Regel entweder das Sitzrohr unterbrochen oder erst in der Mitte des Vorderbaus abgestützt.In order to create space for the shock absorber in the main frame, the seat tube is usually either interrupted or only supported in the middle of the front section.

Trekkingräder mit viergelenkigem Hinterbau sind dagegen nur als Herrenräder mit hohen Oberrohren erhältlich.Trekking bikes with a four-pivot rear triangle, on the other hand, are only available as men's bikes with high top tubes.

Die Anbringung von Gepäckträgern erfolgt an herkömmlichen City- und Trekkingrädern entweder in Form eines Auslegers vom Sitzrohr aus oder auf konventionelle Art am Hinterbau, wobei das Gepäck in diesem Falle jedoch nicht mitgefedert wird.Luggage racks are attached to conventional city and trekking bikes either in the form of an extension from the seat tube or in a conventional way to the rear frame, although in this case the luggage is not suspended.

Die Verwendung von nur einem Gelenk am Hinterbau bringt die Notwendigkeit mit sich, den Rahmen entsprechend groß dimensioniert und somit schwer zu bauen, um trotz der ungünstigen Krafteinleitung über nur einen Punkt den Rahmen steif genug zu halten. Die üblichen Federelemente sind für die Übertragung von seitlichen Kräften normalerweise nicht ausgelegt; wenn der Rahmen nicht steif genug ist und ein Element mit seitlichen Kräften beaufschlagt wird, so wirkt sich dies negativ auf die Lebensdauer des Elementes aus.The use of only one joint on the rear triangle means that the frame has to be built large and therefore heavy in order to keep the frame stiff enough despite the unfavourable force introduction via only one point. The usual spring elements are not normally designed to transfer lateral forces; if the frame is not stiff enough and an element is subjected to lateral forces, this has a negative effect on the lifespan of the element.

Weitere Probleme bringt die Gepäckunterbringung mit sich. Wenn das Gepäck zur gefederten Masse des Fahrzeuges gehören soll, was in jedem Fall sinnvoll ist, dann ist die einfachste Art der Gepäckträgermontage die bereits oben erwähnte Form eines Auslegers am Sitzrohr. Ist dieses jedoch unterbrochen und erst weiter vorn im Hauptrahmen abgestützt, so erhöht sich das ohnehin schon große durch die Gewichtskraft des Gepäcks über dem Hinterrad hervorgerufene Biegemoment auf den Rahmen nochmals. Um diese Belastungen aufzufangen muss der Rahmen auch in diesem Bereich recht schwer ausgelegt werden.Further problems arise when it comes to storing luggage. If the luggage is to be part of the sprung mass of the vehicle, which is always sensible, then the simplest way of mounting the luggage carrier is the form of an extension on the seat tube mentioned above. However, if this is interrupted and only supported further forward in the main frame, the already large bending moment on the frame caused by the weight of the luggage above the rear wheel increases even further. In order to absorb these loads, the frame must also be designed to be quite heavy in this area.

Da sich durch eine weit vorn gelegene Abstützung des Sitzrohres praktisch zwei Ausleger ergeben (einer der das Tretlager stützt und einer der Gepäck und Fahrer trägt), können sich in dem Fälle beide Strukturen nicht gegenseitig stützen, was weiterhin der Gesamtsteifigkeit des Fahrzeuges und somit der Fahrsicherheit abträglich ist.Since a support for the seat tube far forward practically creates two arms (one that supports the bottom bracket and one that carries luggage and the rider), the two structures cannot support each other, which further reduces the overall rigidity of the vehicle and thus driving safety.

Das Problem, welches die in den Schutzansprüchen dargelegte Erfindung lösen soll, ist die Konstruktion eines gefederten Trekkingrahmens, der möglichst leicht und steif sein soll, was die während der Fahrt auftretenden Kräfte im beladenen oder unbeladenen Zustand des Fahrrades betrifft, und der sowohl als Damen- als auch als Herrenrad Verwendung finden kann.The problem which the invention set out in the claims is intended to solve is the construction of a sprung trekking frame which is to be as light and stiff as possible with regard to the forces occurring during travel when the bicycle is loaded or unloaded, and which can be used both as a ladies' and as a men's bicycle.

Diese Anforderungen werden durch die Anwendung eines viergelenkigen Hinterbaus, dessen Kettenstreben sich in der Nähe des Tretlagers und dessen Sitzstreben sich über eine Wippe in der Nähe der Verbindung zwischen Ober- und Sitzrohr am Hauptrahmen wie in den Ansprüchen dargestellt erfüllt.These requirements are met by the use of a four-pivot rear triangle with chainstays located near the bottom bracket and seatstays connected via a rocker near the junction between the top tube and the seat tube on the main frame as shown in the claims.

Die Einzelteile des Rahmens für das folgende Ausfuhrungsbeispiel sind in Figur 1 dargestellt.The individual parts of the frame for the following embodiment are shown in Figure 1.

Der Hauptrahmen (1) ist mit den Kettenstreben (2) über das nach Anspruch 1 im Bereich A (Fig.2) in diesem Falle über dem Tretlager in der Sitzrohrachse gelegene Gelenk (3) verbunden. Die Lagerung des Punktes (3) ist nach Anspruch 5 von oben gesehen aus der Mitte des Rahmens gerückt, um an der Kettenblattseite für die Anbringung eines herkömmlichen Umwerfers Platz zu schaffen und trotzdem einen ausreichend großen Lagerabstand zu gewährleisten.The main frame (1) is connected to the chain stays (2) via the joint (3) located in area A (Fig.2) in this case above the bottom bracket in the seat tube axis according to claim 1. The bearing of point (3) is moved from the middle of the frame according to claim 5 when viewed from above in order to create space on the chainring side for the attachment of a conventional derailleur and still ensure a sufficiently large bearing distance.

Eine gelenkige Verbindung zwischen Ketten- (2) und Sitzstreben (4) stellt das Gelenk (5) zwischen Kettenstrebe und Ausfallende (6) dar. Die Lagerung (7) verbindet das Ende der Sitzstreben (4) mit dem Wipphebel (8), der seinerseits über die am Oberrohr (9) in Sitzrohrnähe angebrachte Lagerstelle (10) mit seinem mittleren Drehpunkt am Hauptrahmen befestigt ist. Die mittlere Lagerung der Wippe (8) befindet sich somit im nach Anspruch 1 definierten Bereich B (Fig.2).The joint (5) between the chain stay and the dropout (6) represents an articulated connection between the chain stay (2) and the seat stay (4). The bearing (7) connects the end of the seat stay (4) to the rocker arm (8), which in turn is attached to the main frame with its central pivot point via the bearing point (10) attached to the top tube (9) near the seat tube. The central bearing of the rocker arm (8) is thus located in the area B defined in claim 1 (Fig.2).

Die Verlängerung des Wipphebels (8) über seinen mittleren Drehpunkt hinaus endet in einem weiteren Drehpunkt (11), der zusammen mit dem Gegenlager (12) in Tretlagernähe das Federbein (13) hält.The extension of the rocker arm (8) beyond its central pivot point ends in another pivot point (11), which together with the counter bearing (12) near the bottom bracket holds the shock absorber (13).

Die Formgebung der Wippe, was die Längen der Hebel und deren Winkel zueinander betrifft, nach Anspruch 2 in diesem Beispiel gewährleistet das in diesem Falle gewünschte Übersetzungsverhältnis desThe shape of the rocker, as regards the lengths of the levers and their angles to each other, according to claim 2 in this example ensures the desired transmission ratio of the

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Hinterrades auf das Federbein von 1:2,5 sowie die passende Stellung des Federbeines im Hauptrahmen zwischen Ober- und Unterrohr.rear wheel to the shock absorber of 1:2.5 as well as the appropriate position of the shock absorber in the main frame between the top and down tube.

Ein Rohr (14) verbindet nach Anspruch 4 das obere Ende des nach Anspruch 3 bis zum Tretlager durchgängigen Sitzrohres (15) mit dem Oberrohr (9). Die Verbindung zwischen dem Rohr (14) und dem Oberrohr erfolgt dabei in etwa am hinteren Drittel des letzteren. Das tief, etwa in dessen Mitte, am Sitzrohr angebrachte Oberrohr formt zusammen mit dem Stützrohr (14) einen tiefen Durchstieg im Hauptrahmen.A tube (14) connects the upper end of the seat tube (15) according to claim 3, which extends through to the bottom bracket, to the top tube (9). The connection between the tube (14) and the top tube is made approximately at the rear third of the latter. The top tube, which is attached low, approximately in the middle, to the seat tube, forms a deep step-through in the main frame together with the support tube (14).

Nach Anspruch 6 befinden sich am Sitzrohr Ösen (16) zur Aufnahme eines als Ausleger geformten Gepäckträgers.According to claim 6, eyelets (16) are located on the seat tube for receiving a luggage carrier shaped as a boom.

Auf das in den Ausfallenden (6) eingespannte Hinterrad wirkende Stöße werden über die Sitzstreben (4) und die Wippe (8) auf das Federbein übertragen, das die auftretenden Kräfte in den Tretlagerbereich einleitet. Die im Lagerpunkt (10) resultierende Kraft wird, da der Punkt nahe am Knotenpunkt von Ober- und Sitzrohr liegt, in die Richtungen der beiden Rohrachsen aufgefangen.Shocks acting on the rear wheel clamped in the dropouts (6) are transferred via the seat stays (4) and the rocker (8) to the shock absorber, which transfers the forces that occur to the bottom bracket area. The force resulting in the bearing point (10) is absorbed in the directions of the two tube axes, as the point is close to the junction of the top and seat tubes.

Vorteilhaft am beschriebenen Rahmen wirkt sich der an der Ober-Sattelrohrverbindung befindliche Wippenlagerpunkt auf die Steifigkeit des Rahmens aus, da der Lagerpunkt neben dem Gelenk der Kettenstreben einen zweiten Punkt zur Abstützung des Hinterbaus am Hauptrahmen bietet.The advantage of the frame described is that the rocker bearing point located at the top-seat tube connection has an effect on the rigidity of the frame, as the bearing point offers a second point for supporting the rear triangle on the main frame in addition to the joint of the chainstays.

Fahrdynamische Kräfte und Torsionsmomente werden so mit einem größeren Abstand aufgefangen, rufen daher geringere und gleichmäßigere Belastungen auf den Hauptrahmen hervor als dies bei eingelenkigen Rahmen der Fall ist.Driving dynamic forces and torsional moments are thus absorbed at a greater distance, thus causing lower and more even loads on the main frame than is the case with single-pivot frames.

Das Federelement wird von seitlichen Belastungen effektiv ausgeschlossen, da auftretende seitliche Kräfte vom mittleren Wippendrehpunkt kurz vor dem Anlenkpunkt des Federbeines abgefangen werden.The spring element is effectively protected from lateral loads, since any lateral forces that occur are absorbed by the central rocker pivot point just before the pivot point of the spring strut.

Elastische Rahmenbewegungen haben wegen des kurzen Hebelstückes der Wippe zwischen Rahmen und Lagerstelle des Federelementes keine großen Auswirkungen auf dessen Aufhängung.Elastic frame movements have no major impact on the suspension of the spring element due to the short lever section of the rocker between the frame and the bearing point of the spring element.

Durch das nicht unterbrochene Sitzrohr werden die über die Gepäckträgerösen eingeleiteten Kräfte und Momente günstig in den Tretlagerbereich ein- und an die anderen Rahmenbauteile weitergeleitet. Die Hebelwirkung auf den Hauptrahmen wird gegenüber vor dem Tretlager im Hauptrahmen abgestützten Sitzrohrauslegern erheblich verringert.Thanks to the uninterrupted seat tube, the forces and moments introduced via the luggage carrier eyelets are efficiently transferred to the bottom bracket area and to the other frame components. The leverage on the main frame is significantly reduced compared to seat tube extensions supported in the main frame in front of the bottom bracket.

Der tiefe Durchstieg des Rahmens erlaubt die Anwendung auch an Damenrädern.The low step-through frame also allows it to be used on women's bikes.

Claims

1. Suspension bicycle frame, in particular for city and trekking bicycles, characterized in that it is formed by a main frame ( 1 ) consisting essentially of a head tube, top tube, bottom tube and seat tube, and a rear frame. The rear frame consists of a pair of chain stays ( 2 ) and a pair of seat stays ( 4 ) which are connected to one another in an articulated manner near the rear wheel mount ( 6 ). The chain stays are connected to the main frame ( 1 ) by a joint ( 3 ) located near the bottom bracket housing attached to the main frame. This pivot point ( 3 ), seen from the side facing the chainring, lies in an area (A) which is delimited by an imaginary rectangle 120 mm wide and 100 mm high, rotated by 17° anti-clockwise from the horizontal, the lower side of which lies with its center in the center of the bottom bracket housing.
The seat stays ( 4 ) are attached to the seat tube ( 15 ) of the main frame ( 1 ) via the middle joint ( 10 ) of a lever ( 8 ) designed as a rocker. The top tube ( 9 ) is connected to the seat tube ( 15 ) near this joint point ( 10 ). The other end of the rocker ( 8 ) forms a joint connection ( 11 ) to a spring strut ( 13 ), the other end of which is supported on the main frame above and in front of the bottom bracket. The joint ( 10 ) of the rocker on the main frame is located, seen from the side facing the chainring, in an area (B) that is bordered by an imaginary square with an edge length of 100 mm, rotated 17° anti-clockwise from the horizontal, the lower left corner of which is 155 mm above and 70 mm behind the bottom bracket center.

2. A sprung bicycle frame according to claim 1, characterized in that the distance between the bearing centers of the joints ( 7 ) and ( 10 ) is one to three times as large as the distance between the centers of the bearings ( 10 ) and ( 11 ), and that the angle between the imaginary connecting lines between the rocker bearing points is between 100° and 180°.

3. A suspended bicycle frame according to one of the preceding claims, characterized in that the seat tube ( 15 ) of the main frame extends without interruption essentially to the bottom bracket.

4. Suspension bicycle frame according to one of the preceding claims, characterized in that at least one further tube ( 14 ) in the main frame runs from the upper end of the seat tube ( 15 ) to the top tube ( 9 ).

5. A suspended bicycle frame according to one of the preceding claims, characterized in that, seen from above, the center of the distance between the bearings of the bearing point ( 3 ) of the chain stays on the main frame is not on the center line of the frame.

6. A suspended bicycle frame according to one of the preceding claims, characterized in that eyelets ( 16 ) for attaching a luggage rack are attached to the seat tube ( 15 ) above the seat stays.