DE2927896C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein fahrradähnliches Zweiradfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie es z. B. durch die DE-OS 27 34 560 als nicht vorveröffentlichter Stand der Technik gilt.

Bei einem derartigen Fahrzeug mit einem aus vier gelenkig miteinander verbundenen Teilen bestehenden Rahmen bilden die Rahmenteile ein Antriebs­ hebelsystem. Sie werden also mit doppelter Funktion genutzt, wobei ohne zusätzliches Gewicht für die Antriebsübersetzung lange Hebel zur Verfügung stehen. Da sich alle Rahmenteile während der Fahrt mit Bezug auf die Radachsen auf und ab sowie vor und zurück bewegen und die Lenkstange an dieser Bewegung teilnimmt, kann der Fahrer durch Zurückziehen und Vorschieben der Lenkstange ein zusätzliches Antriebsdrehmoment erzeugen.

Nachteilig bei der erwähnten Viergelenk-Fahrzeugrahmen ist je­ doch, daß der untere Rahmenteil aus zwei getrennten seitlichen Streben besteht, die neben dem Hinterrad enden. Sie bilden so­ mit nur einen verhältnismäßig kurzen Hebelarm für den vom hin­ teren Rahmenteil aufgenommenen überwiegenden Anteil der auf den Sattel ausgeübten Gewichtskraft, was sich auf die Fahr­ eigenschaften auswirkt. Außerdem ergeben die auf beiden Seiten jeweils einzeln durch besondere Gelenke verbundenen seitlichen Streben der unteren und hinteren Rahmenteile notwendigerweise einen schwachen, insbesondere gegen Verwindungen anfälligen Rahmen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Fahreigenschaften, insbesondere an Steigungen, und gleichzeitig auch die bei Gelenkrahmen grundsätzlich kritische Steifigkeit verbessert werden.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich der untere Rahmenteil um das Hinterrad erstreckt und das Gelenk zwischen dem hinteren und dem unteren Rahmen­ teil radial außerhalb des Hinterrads angeordnet ist.

Die Verbindung der seitlichen Streben des unteren Rahmenteils hinten radial außerhalb des Reifens des Hinterrads gewährleistet einen außerordentlich steifen Rahmen, wodurch die Gefahr von Beschädigungen der Lager der Gelenke beseitigt wird. Gleichzeitig wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, das Ge­ lenk zwischen unterem und hinterem Rahmenteil ohne Vergrößerung der Abmessungen des Fahrzeugs weiter nach hinten zu legen und einen möglichst großen, als Antriebsübersetzung wirkenden zwei­ armigen Hebel zu erhalten. Das hintere Gelenk ist im Vergleich zu den beiden früheren Einzelgelenken weniger gefährdet und kann vereinfacht werden. Schließlich bietet der um das Hinter­ rad herumgezogene untere Rahmen eine gute Befestigungsmöglich­ keit für ein Schutzblech.

Eine weitere Verbesserung der Hebelverhältnisse am unteren Rah­ menteil kann dadurch erzielt werden, daß das Lager des treiben­ den Kettenrads vor dem Gelenk zwischen dem vorderen und dem unteren Rahmenteil am unteren Rahmenteil angeordnet ist.

Da bei dem neuen Fahrzeug der Gelenkrahmen einen Teil des An­ triebssystems bildet, hat selbst die Wahl des Hinterradantriebs Auswirkungen auf die Ausbildung des Rahmens. So sollte z. B. bei einem Hinterradantrieb mit Freilauf Vorkehrung getroffen sein, zur Überwindung der Totpunkte in der Bewegung des Gelenkrahmens. Dabei muß jedoch unter Berücksichtigung der angestrebten Ver­ besserung der Fahreigenschaften darauf geachtet werden, daß die inneren Verluste möglichst gering bleiben. Zu diesem Zweck wird vorteilhafterweise in Kombination mit einem Freilauf in der Antriebsverbindung zwischen dem getriebenen Kettenrad des Kettentriebs und der Nabe des Hinterrads mit dem Pleuel eine in der Strecklage von Kurbel und Pleuel maximal gespannte Feder verbunden, die quer zur Strecklage wirkt. Außerdem wird die Feder zweckmäßiger­ weise an einer gelenkig mit dem hinteren Rahmenteil verbun­ denen, etwa quer zur Strecklage von Kurbel und Pleuel angeord­ neten Stange angebracht. Dadurch werden Reibungsverluste weitgehend vermieden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung,

Fig. 2a, b einen Quer­ schnitt und eine Seitenansicht eines Gelenks des Fahrzeugrah­ mens.

Das als Ausführungsbeispiel dargestellte Fahrzeug entspricht hinsichtlich der Räder 10, 12, der Vorderradgabel 14 und des Lenkers 16 einem normalen Fahrrad. Auch der Sattel 18 sowie der Kettentrieb, bestehend aus einem vorderen, treibenden Ketten­ rad 20, einem auf der Achse des Hinterrads sitzenden getrie­ benen Kettenrad 22 und einer Kette 24, sind handelsübliche Teile. Dasselbe gilt für das normale Fahrrad­ zubehör, wie z. B. Schutzbleche, Lampen und Rückstrahler, Bremsen und Gangschaltung, Gepäckträger und dgl.

Eine Besonderheit des neuen Fahrzeuges sind zahlreiche Gelenke zwischen den verschiedenen Teilen des Rahmens. Sämtliche dargestellen Gelenke haben eine horizontale Drehachse.

Im einzelnen besteht der Rahmen aus einem oberen Rahmen­ teil 26, welcher über ein Gelenk 28 mit einem vorderen Rahmenteil 30 verbunden ist. Zu den letzteren gehört das Lager der Vorderradgabel 14 und des Lenkers 16. Außerdem ist mit dem oberen Rahmenteil 26 über ein Gelenk 36 ein hinterer Rahmenteil 32 verbunden, der wiederum über ein Gelenk 42 mit einem unteren Rahmenteil 34 verbunden ist. Letzterer ist über ein Gelenk 38 am vorderen Rahmenteil 40 angelenkt. Der hintere Rahmenteil 32 kann aus zwei paralle­ len Streben bestehen. Der untere Rahmenteil 34, dessen über die Hinterradachse 40 nach hinten hinaus reichendes Ende mit 44 bezeichnet ist, ist ein einziges zusammenhängendes Teil, welches aus zwei seitlichen Streben besteht, die hinter dem Hinterrad durch ein sie verbindendes Stegteil miteinander vereinigt sind. Diese Konstruktion gibt dem Rahmen eine größere Steifigkeit und gestattet, ein einziges Gelenk zu verwenden. Außerdem führt die große Länge des hinteren Endes 44 des unteren Rahmenteils 34 zu einem starken Antriebsdrehmoment in derjenigen Bewegungsphase, wo das Gewicht auf dem Sattel ruht. Das hintere Ende 44 des unteren Rahmenteils 34 kann um z. B. 10 bis 60° nach oben abgebogen oder abgewinkelt sein.

Im Ausführungsbeispiel ist das Gelenk 38 aus fertigungstech­ nischen Gründen getrennt von dem mit 46 bezeichneten Lager des treibenden Kettenrads 20, wobei letzteres vor dem Gelenk 38 angeordnet ist. Da das Lager 46 fest am unteren Rahmenteil 34 angebracht ist, bleibt der Achsabstand zwi­ schen den beiden Kettenrädern 20, 22 konstant. Mit dem Kettenrad 20 ist gemäß Fig. 1 zu beiden Seiten des Lagers 46 je eine Kurbel 48 drehfest verbunden. Beide Kurbeln er­ strecken sich vom Lager 46 aus in dieselbe Richtung und sind gleichlang. Jede Kurbel 48 ist über ein an ihrem freien Ende angebrachtes Gelenk 50 mit einer Pleuelstange 52 verbun­ den, welche am oberen Ende über ein Gelenk 54 am oberen Rah­ menteil 26 angreift.

An seinem vorderen Ende ist der untere Rahmenteil 34 über das Gelenk 38 hinaus verlängert und nach unten umgebogen. Dort sind Fußstützen 60 angebracht. Wie ersichtlich, wird in derjenigen Bewegungsphase, in welcher der Fahrer sein Gewicht auf den Fußstützen 60 abstützt, das Lager 46 des treibenden Kettenrads 20 zusammen mit dem vorderen Rahmen­ teil 30 mit Bezug auf das untere Gelenk 50 des Pleuels 52 nach unten gedrückt. Nach Überschreiten des unteren Tot­ punktes wird dann das Lager 46 mit Bezug auf das Gelenk 50 wieder angehoben, wenn der Fahrer in der nächsten Bewegungs­ phase sein Gewicht stärker auf den Sattel verlagert und dabei über den hinteren Rahmenteil 32 den unteren Rahmenteil 34 um dessen Abstützung an der Hinterradachse 40 mit Bezug auf die Zeichnung gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt.

Die Drehung des Lagers 46 um das Gelenk 50 bedeutet wegen der drehfesten Verbindung zwischen dem treibenden Ketten­ rad 20 und den Kurbeln 48 gleichzeitig eine Drehung des Kettenrads 20, wodurch der Antrieb auf das Hinterrad er­ folgt. Weiterhin bringt die zyklische Bewegung der Kurbel 48 und des Pleuels 52 eine abwechselnde Spreizung und Ver­ engung der aus den Rahmenteilen 26, 30, 32, 34 gebildeten Gelenk-Vierecks mit sich, was zu der erwünschten Relativ­ bewegung zwischen dem Sattel 18, dem Lenker 16 und den Fußstützen 60 führt.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel 26-Zoll-Rä­ dern kann der obere Rahmenteil 26 eine Länge von 85 cm und der vordere Rahmenteil 30 zwischen den Gelenken 28 und 38 eine Länge von 60 cm haben. Die Pleuelstangen 52 sind im Beispielsfall 46 cm, die Kurbeln 48 sind 17 cm, die Stre­ ben des hinteren Rahmenteils 32 sind 40 cm und die Streben des unteren Rahmenteils 34 sind zwischen dem Gelenk 38 und der Hinterradachse 40 37 cm und im hinteren Abschnitt 44 38 cm lang. Der Abstand zwischen den Gelenken 28 und 54 am oberen Rahmenteil 26 kann z. B. 50 cm betragen. Der mit α bezeichnete Knickwinkel des unteren Rahmenteils 34, 44 beträgt etwa 50°. Die Gelenke 50 enthalten Kugellager.

Zur Beschreibung der übrigen Gelenke des Rahmens wird auf Fig. 2a, b Bezug genommen. Dort ist das eine von zwei ge­ lenkig miteinander verbundenen Rahmenteilen mit A bezeich­ net, während das andere, jeweils aus zwei Streben beste­ hende Rahmenteil mit B ₁ und B ₂ bezeichnet ist. Im Falle der Gelenke 36, 54 und 28 ist jeweils der obere Rahmenteil 26 durch das Teil A in Fig. 2a repräsentiert, während die parallelen Streben des hinteren Rahmenteils 32, die Pleuel 52 und Laschen, die mit dem vorderen Rahmenteil 30 ver­ schweißt sind, in Fig. 2a durch die Bezugszeichen B ₁, B ₂ symbolisiert sind. Hinsichtlich des Gelenks 38 bedeutet das Teil A den vorderen Rahmenteil, und die Streben B ₁, B ₂ stellen den unteren Rahmenteil 34 dar. Im Falle des Gelenks 42 entspricht das Teil A dem Steg, welcher die beiden seitlichen Streben des unteren Rahmenteils 34, 44 miteinander verbindet, während mit B ₁, B ₂ die parallelen Streben des hinteren Rahmenteils 32 bezeichnet sind.

Gemäß Fig. 2a ist mit dem Rahmenteil A ein rohrförmiges Lagergehäuse 64 fest verbunden, z. B. verschweißt. Es ent­ hält eine Lagerbuchse 66 aus Polyamid oder einem anderen als Lagerwerkstoff geeigneten Kunststoff. Ein Bolzen 68 erstreckt sich durch die Buchse 66 und ist darin drehbar gelagert. Wie gezeigt, ist der Bolzen 68 ein wenig länger als die Buchse 66 und das Lagergehäuse 64. Die Streben B ₁, B ₂ sind durch Schrauben 70, welche sich durch Löcher in den Streben B ₁, B ₂ erstrecken und in eine mittlere Gewinde­ bohrung im Bolzen 68 eingeschraubt sind, fest mit diesem verbunden.

Das durch den Gelenkrahmen, die Kurbeln 48 sowie die Pleuel 52 gebildete Hebelgetriebe hat zwei Totlagen, die während der normalen Fahrt bei jeder Umdrehung des Ketten­ rads 20 überwunden werden müssen. Das ist kein Problem, wenn das hintere Kettenrad 22 drehfest mit dem Hinterrad 12 verbunden ist, macht jedoch besondere Vorkehrungen erfor­ derlich, wenn es erwünscht ist, während der Fahrt, z. B. bergab, die Auf- und Abbewegung des Sattels anzuhalten, jedoch mit dem Fahrzeug weiterzurollen. Nachstehend sei eine Lösungsmöglichkeit dieses Problems anhand von Fig. 11 erläutert.

Die praktische Ausführung nach Fig. 1 enthält eine normale Freilaufnabe mit Rücktrittbremse. Die Nabe kann wahlweise auch ein Dreigang-Getriebe enthalten. Alternativ kann auch eine normale Freilaufnabe ohne Rücktrittbremse mit oder ohne Gangschaltung beliebiger Ausführung Verwendung finden. Da normale Freilaufnaben nur ein minimales Schleppmoment ent­ wickeln, welches für die Überwindung der genannten Totlagen nicht ausreicht, zeigt Fig. 1 eine Konstruktion, welche das Problem der Totlagen auf andere Weise löst. Hierbei wird von der Tatsache ausgegangen, daß der Abstand zwischen zwei bestimmten Punkten einerseits am hinteren Rahmenteil 32 und andererseits am Pleuel 52 in derjenigen Totlage klein ist, in welcher sich der Sattel in seiner höchsten Stellung befindet, und in derjenigen Totlage groß ist, in welcher der Sattel die niedrigste Stellung hat. Wenn unter diesen Voraussetzungen eine in Fig. 1 mit 86 bezeichnete Stange gelenkig am hinteren Rahmenteil 32 angebracht und z. B. mit­ tels einer am oberen Rahmenteil 26 gelagerten Rolle 88 so geführt wird, daß sie sich wenigstens in der obersten Stel­ lung des Sattels nach vorn bis über das Pleuel 52 hinaus er­ streckt, besteht die Möglichkeit, zwei Zugfedern 90, 92 in der Weise zwischen der Stange 86 und dem Pleuel 52 aufzu­ spannen, daß z. B. die Feder 92 stark gespannt und gleich­ zeitig die Feder 90 entspannt ist. Wenn sich der Sattel in seiner höchsten Stellung befindet, andererseits die Feder 90 unter starker Spannung steht und die Feder 92 entlastet ist, während der Sattel die unterste Stellung einnimmt. Bei die­ ser Konstruktion sorgt dann jeweils eine der beiden Federn dafür, daß das Pleuel 52 wieder aus der Totlage bewegt wird.

Praktisch dasselbe Ergebnis kann auch mit nur einer einzigen Feder erreicht werden, welche etwa eine mittlere Stellung zwischen den beiden Federn 90 und 92 einnimmt und dann sowohl gespannt wird, wenn sich der Sattel in seine höchste Stellung bewegt als auch dann, wenn er sich seiner untersten Stellung nähert.

Claims (4)

1. Fahrradähnliches Fahrradfahrzeug mit einem aus vier gelenkig miteinander verbundenen Teilen bestehenden Rahmen, von denen der obere Rahmenteil einen Sattel, der vordere Rahmenteil eine drehbar gelagerte und mit einer Lenkstange verbundene Vorderradgabel und der untere Rahmenteil das Hinterrad und das treibende Ket­ tenrad eines Kettentriebs trägt, am vorderen oder un­ teren Rahmenteil Fußstützen angebracht sind und zwi­ schen dem oberen Rahmenteil und einer mit dem treiben­ den Kettenrad drehfest verbundenen Kurbel ein beidsei­ tig gelenkig gelagertes Pleuel angeordnet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß sich der untere Rahmenteil (34, 44) hinten um das Hinterrad (12) erstreckt und das Gelenk (42) zwischen dem hinteren und dem unteren Rahmenteil (32; 34, 44) radial außerhalb des Hinterrads (12) angeordnet ist.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Lager (46) des treibenden Kettenrads (20) vor dem Gelenk (38) zwischen dem vorderen und dem unteren Rahmenteil (30; 34) am unteren Rahmenteil (34) angeordnet ist.

3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in Kombination mit ei­ nem Freilauf in der Antriebsverbindung zwischen dem ge­ triebenen Kettenrad (22) des Kettentriebs (20, 22, 24) und der Nabe (72) des Hinterrads (12) mit dem Pleuel (52) eine in der Strecklage von Kurbel (48) und Pleuel (52) maximal gespannte Feder (90, 92) verbunden ist, die quer zur Strecklage wirkt.

4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (90, 92) an einer gelenkig mit dem hinteren Rahmenteil (32) ver­ bundenen etwa quer zur Strecklage von Kurbel (48) und Pleuel (52) angeordneten Stange (86) angebracht ist.