DE4412188A1 - Sprung or shock absorbing one=piece hinged rear subframe for bicycle - Google Patents
Sprung or shock absorbing one=piece hinged rear subframe for bicycleInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
- B62K25/00—Axle suspensions
- B62K25/04—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork
- B62K25/28—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with pivoted chain-stay
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Axle Suspensions And Sidecars For Cycles (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen gefederten und/oder stoßgedämpften Fahrradrahmen mit einer dafür vorgesehenen Hinterradschwinge.The invention relates to a sprung and / or shock-absorbing Bicycle frame with a dedicated rear swing arm.
Hierfür sind gegenwärtig eine Vielzahl von Lösungsansätzen vor handen. Insbesondere für den sportlichen und wettbewerbsorien tierten Einsatz werden die Vorteile der gefederten und/oder stoßgedämpften Fahrradrahmen hinsichtlich der Fahrsicherheit sowie der höheren Maximalgeschwindigkeit gesehen. Aber auch der höhere Komfort sowie die Abkopplung des Fahrers von der Stoßenergie aus dem befahrenen Untergrund sind weitere Vorteile eines stoßgedämpften Fahrradrahmens.A variety of solutions are currently available for this act. Especially for the sporty and competitive The advantages of spring-loaded and / or use shock-absorbing bike frame with regard to driving safety as well as the higher maximum speed. But also the higher comfort and the decoupling of the driver from the Impact energy from the trafficked underground are further advantages of a shock-absorbing bike frame.
Gefederte und/oder stoßgedämpfte Hinterachslagerungen für Fahr räder werden von der Fachpresse zunehmend vorgestellt und dis kutiert. Es sei insbesondere auf die Zeitschriften "bike", Ausgabe 3/93 sowie "tour", Ausgabe 2/94 hingewiesen. Weitere Lösungsvorschläge finden sich in den Druckschriften EP 0 538949 A1 und DE 35 04 101 A1.Spring-loaded and / or shock-absorbing rear axle bearings for driving bikes are increasingly being presented by the trade press and dis cut. It is particularly in the magazines "bike", Issue 3/93 and "tour", Issue 2/94 noted. Further Proposed solutions can be found in the publications EP 0 538949 A1 and DE 35 04 101 A1.
Allen dort vorgestellten Hinterradfederungen liegt das Prinzip zugrunde, das Tretlager in den Hauptrahmen zu integrieren. Daraus folgt prinzipbedingt eine Interaktion zwischen der Schwingbewegung des Hinterrads und der Antriebseinheit. Dies führt zu mehr oder minder stark ausgeprägten Krafteinleitungen in die Kurbeln des Tretlagers. Verantwortlich hierfür sind nicht nur Schwingbewegungen des Hinterrades aufgrund der Fahrbahn oberfläche, sondern auch Schwingbewegungen und Momente, die durch kraftvollen Antritt des Fahrers (Wiegetritt) entstehen. Auch bei in der Tretlagerachse liegender Schwingenlagerung ist ein Zusammenwirken zwischen der Bewegung der Schwinge und dem Antrieb durch das Entstehen von Momenten (verursacht durch den Abstand der Kettenblätter zur Achsmitte) unvermeidbar (vgl. z. B. DE 35 04 101 A1).The principle behind all the rear wheel suspensions presented there is based on integrating the bottom bracket into the main frame. In principle, this results in an interaction between the Swinging movement of the rear wheel and the drive unit. This leads to more or less pronounced force application into the cranks of the bottom bracket. Are not responsible for this only swinging movements of the rear wheel due to the road surface, but also vibratory movements and moments that caused by a powerful start of the driver (rocking step). Even with swing arm bearings in the bottom bracket axis an interaction between the movement of the rocker and the Drive through the creation of moments (caused by the Distance of the chainrings to the center of the axle) unavoidable (see e.g. DE 35 04 101 A1).
Die Druckschrift DE 30 33 294 A1 gibt bereits einen Weg an, das Tretlager in einer Schwinge zu integrieren, ohne die erfin dungsgemäße Anordnung der Achsen und der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit vorwegzunehmen.The publication DE 30 33 294 A1 already gives a way to integrate the bottom bracket in a swingarm without inventing it proper arrangement of the axles and the suspension and / or To anticipate damping unit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der Hinterradfederung bei Fahrrädern zu vermeiden, ohne daß Einbußen beim Wirkungsgrad der Federung und/oder Dämpfung hingenommen werden müssen.The invention has for its object these disadvantages Avoid rear wheel suspension on bicycles without sacrificing put up with the efficiency of the suspension and / or damping Need to become.
Die Lösung dieser Aufgabe geschieht, ausgehend von einem Fahr radrahmen gemäß Oberbegriff, mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This task is solved starting from a driving Wheel frame according to the preamble, with the features of claim 1.
Weitere Ausgestaltungen des Gegenstands des Anspruchs 1 ent halten die Unteransprüche 2 bis 4.Further embodiments of the subject matter of claim 1 ent keep subclaims 2 to 4.
Die Erfindung basiert auf zwei grundsätzlichen Ansätzen:The invention is based on two basic approaches:
- 1. An- und Abtriebseinheit sind in Form einer integrierten Schwinge (2) starr miteinander verbunden, d. h. Tretlager (4; 7; 13), Schaltung (11; 12) und Hinterradlagerung (5) sind Bestandteile der Schwinge.1. The drive and output unit are rigidly connected to each other in the form of an integrated rocker arm ( 2 ), ie bottom bracket ( 4 ; 7 ; 13 ), gearshift ( 11 ; 12 ) and rear wheel bearing ( 5 ) are components of the rocker arm.
- 2. Die Relativlage von Schwingenlagerung (3), Tretlagerachse (4), Stoßdämpfer-Lager (8a) und Hinterradlagerung (5) muß gemäß o.g. Aufgabe der Erfindung definiert sein.2. The relative position of the rocker bearing ( 3 ), bottom bracket axis ( 4 ), shock absorber bearing ( 8 a) and rear wheel bearing ( 5 ) must be defined according to the above object of the invention.
Da die Leistungsfähigkeit der Hinterradfederung in starkem Maße von der Wirkungsweise und Qualität des verwendeten Dämpfungs elementes abhängt, soll hier nur auf grundsätzliche Fragen hin sichtlich Anordnung und Einbaulage desselben eingegangen werden. Auf die technisch relevante Unterscheidung von Federung und Dämpfung sei hingewiesen. Diese Begriffe sollen in der Beschrei bung lediglich zur Abgrenzung gegenüber einer starren konventio nellen Hinterradlagerung bei Fahrrädern dienen und im folgenden soll daher mit dem Begriff "Dämpfung" auch die "Federung" ge meint sein.Because the performance of the rear suspension to a large extent on the mode of action and quality of the damping used element depends on basic questions visible arrangement and installation position of the same. On the technically relevant distinction between suspension and Attenuation should be noted. These terms should appear in the description Exercise only to distinguish it from a rigid convention nellen rear wheel storage for bicycles and serve in the following is therefore also the "suspension" ge with the term "damping" means to be.
In den Zeichnungen ist das Prinzip der erfindungsgemäßen Lösung veranschaulicht. Es zeigen:In the drawings is the principle of the solution according to the invention illustrated. Show it:
Fig. 1 das Einbauschema für die Schwinge (2) am Hauptrahmen (1) in Seitenansicht; Figure 1 shows the installation scheme for the rocker ( 2 ) on the main frame ( 1 ) in side view.
Fig. 2 eine Skizze der beim Fahren auftretenden Kraftmomente; Fig. 2 is a sketch of the moments of force occurring during driving;
Fig. 3 eine Skizze der beim Fahren auftretenden Krafteinleitung von Fahrbahnstößen. Fig. 3 is a sketch of the force application of road impacts occurring while driving.
Die erfindungsgemäße Lösung wird an einem hinterrad-gedämpften
Geländerad (Mountain-Bike) vorgestellt:
Die einteilige starre Baueinheit der Schwinge (2) hat (vgl. Fig. 1)
folgende Vorteile:
Die Kraftübertragung erfolgt ohne Verluste durch weitere Lager,
Bauteile usw. Dadurch hat die Vortriebskraft bei geeigneter
Anordnung der Dämpfungseinheit (8) keine einschränkende Wirkung
auf die Funktion der Hinterrad-Federung. Die Schwingbewegung des
Hinterrades hat darüberhinaus keinen Einfluß auf die Kettenlänge
und somit auf die Tretkurbeln (7), da die An- und Abtriebs
einheit als Bestandteile der Schwinge sich nicht relativ zu
dieser bewegt. Es können auch keine durch die Antriebskraft ver
ursachten Momente in der Schwingenlagerung (3) auftreten, die
Einfluß auf die Bewegung der Schwinge (2) und die Dämpfungs
einheit (8) haben können; durch die einteilige starre Verbin
dung von Hinterradlagerung (5) und Tretlagerachse (4) wird
nämlich das Entstehen solcher Momente verhindert.The solution according to the invention is presented on a rear wheel-damped off-road wheel (mountain bike):
The one-piece rigid structural unit of the rocker ( 2 ) has the following advantages (see FIG. 1):
The power transmission takes place without losses through further bearings, components etc. As a result, the propulsive force with a suitable arrangement of the damping unit ( 8 ) has no restrictive effect on the function of the rear wheel suspension. The swinging movement of the rear wheel also has no influence on the chain length and thus on the pedal cranks ( 7 ), since the input and output unit as components of the rocker does not move relative to it. There can also be no moments caused by the driving force in the rocker bearing ( 3 ), which can influence the movement of the rocker ( 2 ) and the damping unit ( 8 ); by the one-piece rigid connec tion of the rear wheel bearing ( 5 ) and bottom bracket axis ( 4 ) prevents the occurrence of such moments.
Das Tretlager folgt bei dieser Anordnung ebenfalls der Bewegung der Schwinge (2); dieser Effekt ist jedoch infolge des geringen Abstandes des Tretlagers zur Schwingenlagerung (3) relativ zur Hinterradlagerung (5) (Verhältnis etwa 1 : 4 bis 1 : 5) in der Praxis für den Fahrer nicht feststellbar.With this arrangement, the bottom bracket also follows the movement of the rocker ( 2 ); However, due to the small distance between the bottom bracket and the swing arm mounting ( 3 ) relative to the rear wheel mounting ( 5 ) (ratio about 1: 4 to 1: 5), this effect cannot be determined for the driver in practice.
Die Anordnung der Lager (Tretlagerachse (4), Schwingenlagerung (3), Hinterradlagerung (5)) und der Lager (8a, 8b) der Dämpfungs einheit (8) spielt für die Wirkungsweise der Erfindung eine wesentliche Rolle.The arrangement of the bearings (bottom bracket axis ( 4 ), swing arm mounting ( 3 ), rear wheel mounting ( 5 )) and the bearing ( 8 a, 8 b) of the damping unit ( 8 ) plays an important role in the operation of the invention.
In Fig. 2 sind die in der Praxis auftretenden Kräfte vereinfacht dargestellt. Einwirkende Kräfte sind hier das Gewicht des Fahrers und des Fahrrades im Schwerpunkt S sowie eine vertikale Muskel kraft F₁ des Fahrers, die als Reaktionskraft in der Tretlager achse (4) sowie entgegengesetzt im Lenker (10) auftritt. Die Gewichtskraft des Fahrers tritt hierbei entweder vollständig (z. B. im Wiegetritt, wenn der Fahrer vom Sattel aufsteht) oder als Teilbetrag im Tretlager auf. Sie verteilt sich je nach Schwerpunktlage als Auflagerkräfte FA und F₃ auf die Lager der Vorderradachse (9) bzw. des Hinterrades (14). Sie führt darüber hinaus zu einer Verspannung (Druck) in der Dämpfungseinheit (8).In FIG. 2, the forces occurring in practice are illustrated in simplified. Forces acting here are the weight of the rider and the bicycle in the center of gravity S and a vertical muscle force F 1 of the rider, which occurs as a reaction force in the bottom bracket axis ( 4 ) and opposite in the handlebar ( 10 ). The weight of the rider occurs either completely (e.g. when pedaling when the rider gets off the saddle) or as a partial amount in the bottom bracket. Depending on the center of gravity, it is distributed as support forces F A and F₃ on the bearings of the front wheel axle ( 9 ) and the rear wheel ( 14 ). It also leads to tension (pressure) in the damping unit ( 8 ).
Ein erfindungsgemäßes Funktionsprinzip ist die Relativlage von Tretlager, Schwingenlager und Stoßdämpfer. Die Kraft F₁ verur sacht in der Schwingenlagerung (3) ein Moment M, welches eine Kraft im Stoßdämpfer zur Folge hat, die sein Eintauchen ver hindert. Die Größe dieser Kraft ist vom Verhältnis vom Abstand c₁ (Schwingen lager - Tretlager) zu Abstand c (Schwingenlager - Lager 8a) abhängig. Dadurch entsteht wiederum eine verbesserte Nutzung der eingesetzten Antriebskraft, da diese der Verspannung der Dämpfungseinheit (8) entgegenwirkt.An operating principle according to the invention is the relative position of the bottom bracket, rocker bracket and shock absorber. The force F₁ verur gently in the rocker bearing ( 3 ) a moment M, which results in a force in the shock absorber, which prevents its immersion. The magnitude of this force depends on the ratio of the distance c 1 (swing arm bearing - bottom bracket) to distance c (swing arm bearing - bearing 8 a). This in turn results in an improved use of the driving force used, since this counteracts the tensioning of the damping unit ( 8 ).
Die Position des Schwingenlagers ermöglicht gemäß der Erfindung eine breit gebaute Lagerung (3) der Schwinge (2); das Schwingen lager muß nämlich neben der Stützkraft von Rahmen und Schwinge insbesondere Antriebskräfte und Momente aus dem Tretlager sowie fahrdynamische Belastungen der Schwinge (2) in den Haupt rahmen (1) einleiten. Weiterhin bietet die Position der Schwingen lagerung (3) Vorteile hinsichtlich der Krafteinleitung von Fahrbahnstößen, deren resultierender Kraftvektor F fahrdynamisch günstig zur Schwingenlagerung (3) liegt (vgl. Fig. 3).The position of the swing bearing according to the invention allows a wide built storage (3) of the rocker (2); The swing bearing must in addition to the support force of the frame and swing arm in particular driving forces and moments from the bottom bracket and dynamic driving loads of the swing arm ( 2 ) in the main frame ( 1 ) initiate. Continues to provide the position of the swing-arm bearing (3) advantages in terms of introduction of force from road shocks, the resultant force vector F is propelled dynamically favorable to the swing arm bearing (3) (see. Fig. 3).
Durch die Positionierung der angegebenen Lager ist das Fahrrad für die unterschiedlichen Einsatzzwecke abstimmbar und optimier bar. Der Federweg der Schwinge (2) ist durch den Arbeitshub der Dämpfungseinheit (8) und deren Einbauort festgelegt. Ein An bringen beispielsweise in der Ebene des Hauptrahmens (1) vor dem Hinterrad (14) hat folgende Vorteile (vgl. auch Fig. 2):By positioning the specified bearings, the bike can be tuned and optimized for different purposes. The spring travel of the swing arm ( 2 ) is determined by the working stroke of the damping unit ( 8 ) and its installation location. To bring for example in the plane of the main frame ( 1 ) in front of the rear wheel ( 14 ) has the following advantages (see also Fig. 2):
- a) Der Federweg des Hinterrades vervielfacht sich durch den Abstand b (Schwingenlagerung (3) - Hinterradlagerung (5)) und den Abstand c (Schwingenlagerung (3) - Dämpfungsein heit (8)). In der Praxis liegt das Verhältnis des Arbeits hubes der Dämpfungseinheit (8) zum Federweg des Hinterrades (14) bei normalen Abmessungen eines 26′′- bis 28′′-Fahrrades bei etwa 1 : 4.a) The travel of the rear wheel is multiplied by the distance b (swing arm mounting ( 3 ) - rear wheel mounting ( 5 )) and the distance c (swing arm mounting ( 3 ) - damping unit ( 8 )). In practice, the ratio of the working stroke of the damping unit ( 8 ) to the travel of the rear wheel ( 14 ) with normal dimensions of a 26 '' - to 28 '' - bicycle is about 1: 4.
- b) Die Baugröße und damit das Gewicht der Dämpfungseinheit können durch die Vervielfachung des Federweges minimiert werden.b) The size and thus the weight of the damping unit can be minimized by multiplying the travel become.
- c) Bei drehbarer Lagerung der Dämpfungseinheit kann nach dem Lösen der Schwingenlagerung (3) - diese kann mit einem Schnellspannmechanismus feststellbar sein - das Hinter rad um diese Drehachse geschwenkt und neben den Hauptrahmen geklappt werden. Hierfür nutzbare Dämpfungselemente sind bereits auf dem Markt. Ein wesentlicher Vorteil eines so gestalteten Klappmechanismus ist die Möglichkeit, ohne Ausbauen des Hinterrades oder anderer Demontageschritte das Fahrrad klappbar zu gestalten.c) With rotatable mounting of the damping unit, after loosening the swing arm mounting ( 3 ) - this can be locked with a quick release mechanism - the rear wheel can be pivoted about this axis of rotation and folded next to the main frame. Damping elements that can be used for this are already on the market. A major advantage of a folding mechanism designed in this way is the possibility of making the bicycle foldable without removing the rear wheel or other dismantling steps.
BezugszeichenlisteReference list
(1) Hauptrahmen
(2) Schwinge
(3) Schwingenlagerung
(4) Tretlagerachse
(5) Hinterradlagerung
(6) Kette
(7) Tretkurbeln
(8) Federungs- und/oder Dämpfungseinheit
(8a) Lager an der Schwinge
(8b) Lager am Hauptrahmen
(9) Vorderradachse
(10) Lenker
(11) Vordere Schaltung
(12) Hintere Schaltung
(13) Kettenblätter
(14) Hinterrad
b: Abstand Schwingenlagerung (3) - Hinterradlagerung (5)
c: Abstand Schwingenlagerung (3) - Lager (8a) an der Schwinge
c₁: Abstand Schwingenlagerung (3) - Tretlagerachse (4)
F₁: Vertikal wirkende Muskelkraft
FA: Vordere Auflagerkraft
FB: Hintere Auflagerkraft
F: Stoßkräfte aus der Fahrbahn
FG: Gewichtskraft, wirksam im Schwerpunkt S
S: Schwerpunkt von Fahrrad und Fahrer( 1 ) main frame
( 2 ) swing arm
( 3 ) swing arm mounting
( 4 ) bottom bracket axle
( 5 ) rear wheel bearing
( 6 ) chain
( 7 ) cranks
( 8 ) suspension and / or damping unit
( 8 a) Bearing on the swing arm
( 8 b) Bearing on the main frame
( 9 ) Front wheel axle
( 10 ) handlebars
( 11 ) Front shift
( 12 ) Rear gearshift
( 13 ) chainrings
( 14 ) rear wheel
b: Distance between swing arm mounting ( 3 ) - rear wheel mounting ( 5 )
c: Distance between rocker arm bearing ( 3 ) - bearing ( 8 a) on the rocker arm
c₁: distance swing arm bearing ( 3 ) - bottom bracket axis ( 4 )
F₁: Vertical muscle strength
F A : Front bearing force
F B : rear bearing force
F: Impact forces from the road
F G : weight, effective in the focus S
S: focus of bike and rider
Claims (4)
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerung der Tretlagerachse (4) eine feste und starre Einheit mit der Schwinge (2) und der Hinterradlagerung (5) bildet.1. bicycle frame with spring-loaded and / or shock-absorbing rear axle bearing with the help of a rotatably mounted swing arm,
characterized,
that the bearing of the bottom bracket axle ( 4 ) forms a solid and rigid unit with the rocker ( 2 ) and the rear wheel bearing ( 5 ).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944412188 DE4412188A1 (en) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | Sprung or shock absorbing one=piece hinged rear subframe for bicycle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944412188 DE4412188A1 (en) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | Sprung or shock absorbing one=piece hinged rear subframe for bicycle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4412188A1 true DE4412188A1 (en) | 1995-10-12 |
Family
ID=6514957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944412188 Ceased DE4412188A1 (en) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | Sprung or shock absorbing one=piece hinged rear subframe for bicycle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4412188A1 (en) |
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- 1994-04-08 DE DE19944412188 patent/DE4412188A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8131 | Rejection |