DD270277A1

DD270277A1 - Profilierter selbsttragender plastrahmen fuer ein fahrrad, insbesondere ein rennfahrrad

Info

Publication number: DD270277A1
Application number: DD87303992A
Authority: DD
Inventors: Harald Schaale; Erhard Haake
Original assignee: Forsch Entwicklungs Stelle Fue
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1989-07-26
Also published as: DD270277B5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen profilierten selbsttragenden Plastrahmen fuer ein Fahrrad, insbesondere Rennfahrrad. Der Plastrahmen ist gekennzeichnet durch eine harte Aussenhaut aus drei profilierten Hauptrohren und einem profilierten Hinterbau, die aus zwei symmetrischen, den aeusseren Hinterbau mit erfassenden Hauptrahmenelementen und zwei symmetrischen inneren Hinterbauelementen zusammengesetzt sind. Die Hoehen und Breiten der Querschnitte der Hauptrahmenrohre weisen ein Verhaeltnis von etwa 3:1 auf, wobei Hoehen, Breiten und auch Wanddicke der Aussenhaut zu Knotenbereichen hin zunehmen. Die Aussenhaut umschliesst einen sandwichartig aufgebauten Stuetzkern aus mehreren Stuetzkernelementen, wobei der Stuetzkern wie die Aussenhaut in symmetrische Elemente geteilt ist. Die symmetrischen Rahmen- und Stuetzkernelemente sind durch eine Verbindungsschicht verbunden. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet de· Erfindung

Die Erfindung betrifft einen profilierten Plastrahmen für ein Fahrrad, insbesondere ein Rennfahrrad, der besonders vorteilhaft im Bahnrennsport ar.wendbar ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Fahrradrahmen bekannt, deren Rahmen stromlinienförmig ausgebildet sind.

Beispielsweise ist aus dem DE-Gm 8428533 ein Rahmen bekannt, bei dem an der Rückseite der Rahmenrohre Flügelprofilt* befestigt sind, die aus PUR-Schaum bestehen. Diese Flügelprofile haben ausschließlich die Aufgabe, die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrrades zu verbessern. Sie sind nicht bzw. nur in geringem Maße in der Lage, die Festigkeit des Rahmens zu verbessern.

Aus der DE-OS 2455141 ist ein Fahrrad bekannt, dessen Rahmen aus zwei spiegelbildlich gefestigten und längs einer Symmetrieebene miteinander verbundenen Halbschalen besteht. Der Rahmen ist vollständig aus Kunststoff gefertigt. Er weist nicht die gemäß Wettkampfreglement geforderten drei Hauptrohre auf und ist außerdem troiz schwerer und sehr kompakter Dimensionierung nicht torsionsfest.

Aus der DE-OS 2333844 ist ein Fahrradrahmen von parallelogrammähnlicher Form bekannt. Er ist ein einstückiges Kunststoff-Formteil und wo ist eine harte Außenhaut und eintragendes Schaumstoffinnenelement auf. Die Hinterradstreben sind im Bereich der Sitzstange und der Tretlagerhülse untereinander und mit der Sitzstange bzw. Tretlagerhülse verbunden. Entlang der Ober- und Unterstange sowie der Sitzstange sind Versteifungsrippen angeordnet. Der Rahmen ist aerodynamisch ungünstig gestaltet, sein Luftwiderstandswert ist hoch. Der im Spritzgußverfahren hergestellte Rahmen weist ein Festigkeits-Masseverhältnis auf, das etwa dem bekannter Metall-Rennrahmen entspricht. Bei den extremen Belastungen vor allem des Bahnrennsportes treten Verwindungen beim Rahmen auf.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen profilierten selbsttragenden ISistrahmen für ein Fahrrad, insbesondere ein Rennfahrerrad so auszubilden, daß mit geringem Materialeinsatz verbesserte Fa.Veignnschaften und hohe Sicherheit erreichbar sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen profilierten selbsttragenden Plastrahmen für ein Fahrrad, insbesondere ein Rennfahrrad mit einer harten Außenhaut und einem Stützkern eus Kunststoff zu schaffen, der bei geringer Masse hohe Festigkeit, insbesondere Torsionsfestigkeit und einen sehr geringen Luftwiderstand aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die hochfeste abgerundete Außenhaut aus drei profilierten Hauptrahmenrohren und einem profilierten Hintertau besteht, die aus zwei symmetrischen, den äußeren Hinterbau mit erfassenden Hauptrahmenelementen und zwei symmetrischen inneren Hinterbauelementen zusammengesetzt sind. Die Höhen und Breiten der Querschnitte der Hauptrahmenrohre weisen ein Verhältnis von etwa 3:1 auf, wobei die Höhen und Breiten der Querschnitte der Hai'ptrahmenrohre wie auch die Wanddicke derselben zu Knotenbereichen hin zunehmen. Die Außenhaut umschließt einen sa.idwichartig aufgebauten, aus mehreren Stützkernelementen bestehenden Stützkern, dei symmetrisch wie die Rahmenelemer te geteilt ist, wobei die Stützkernelemente fest in die Rahmenelemente eingeklebt sind. Zwischen den symmetrischen Rahmen- und Stützkernelementen ist eine Verbindungsschicht, vorzugsweise aus kunstharzgetränktem Kunststoffgewebe angeordnet, mittels der eine exakte und hochfeste Verbindung aller symmetrischen Elemente miteinander erfolgt.

Im Sinne der Erfindung ist es, daß der StüUkern aus mehreren Schichten wabenförmigen Materials aufgebaut ist, die den gesamten von der Außenhaut umschlossenen Raum ausfüllen.

Es ist aber auch möglich, daß der Stützkern nur aus einer oder wenigen Schichten besteht und somit zwischen den symmetrischen Stützkernelementen ein Hohlraum verbleibt.

Ausführungsbelsplel Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: die Seitenansicht eines Plastrahmens für ein Rennfahrrad, Fig. 2: die Draufsicht des Plastrahmens nach Fig. 1 und Fig. 3: den Querschnitt des oberen Hauptrahmenrohres des Plastrahmens.

Der Plastrahmen für das Rennfahrrad weist eine abgerundete Außenhaut aus hochfestem Kunststoff auf, die aus Jrei profilierten Hauptrahmenrohren 1; 2; 3 und einem profilierten Hinterbau besteht. Diese sind aus zwei symmetrischen, den äußeren Hinterbau mit erfassenden Hauptrahmenelementen 4; 5 und zwei symmetrischen inneren Hinterbauelementen 6; 7 zusammengesetzt. Die Hauptrahmenrohre 1; 2; 3 und der Hinterbau weisen einen aerodynamisch geformten Querschnitt auf, wobei de: Querschnitt des oberen Hauptrahmenrohres 1 in Fig. 3 dargestellt ist. Die Höhe und Breite der Querschnitte der Hauptrahm°.:rohre 1; 2; 3 weisen ein Verhältnis von etwa 3:1 auf, wobei zu Knotenbereichen 9 hin, in denen jeweils zwei der Hauptrahmenrohre 1; 2; L¹ zusammentreffen, die Höhe und Breite der Querschnitte zun'mmt. Ebenso wird zu den Knotenbereichen 9 hin die »Vanddicke der Außenhaut größer. Hierdurch wird erreicht, daß in den Knotenbereichen 9, in denen die maximalen Kräfte, insbesondere Torsionskräfte wirken, ein großer Querschnitt des Rahmens und damit ein großes Widerstandsmoment vorliegt. Im mittleren Bereich der Hauptrahmenrohre 1; 2; 3, in dem geringere Kräfte wirken, sind aus Gründen der Masseminimierung die Wanddicken und Querschnitte der Außenhaut kleiner dimensioniert. Der gesamte Plastrahmen ist co ausgebildet, daß in allen Querschnitten desselben annähernd gleiche Spannungen auftreten. Das besonders günstige Verhältnis der Masse des Plastrahmens zu seiner Festigkeit wird ferner dadurch erreicht, daß in dem von der Außenhaut eingeschlossenen Raum ein Stützkern 8 angeordnet ist. Dieser ist sandwichartig aufgebaut und besteht aus mehreren Stützkernelementen. Der Stützkern 8 ist symmetrisch wie die Rahmenelemente geteilt, wobei die Stützkernelemente fest in die Rahmenelemente eingeklebt sind. Der Stützkern 8 ist aus mehreren Schichten wabenförmigen Materials ausgebaut, wobei so viele Schichten vorgesehen sein können, daß der gesamte von der Außenhaut umschlossene Raum ausgefüllt ist. Es ist aber auch möglich, daß der Stützkern 8 aus einer geringeren Anzahl von Schichten besteht und somit ein Hohlraum ' zwischen den symmetrischen Stützkernelementen verbleibt.

Die symmetrischen Rahmen- und Stützkernelemente sind untereinander mittels einer Im Nahtbereich angeordneten Verbindungsschicht 9', vorzugsweise einer kunstharzgetränkten Kunststoffgewebeschicht, zu dem Plastrahmen verbunden. Diese Verbindungsschicht 9' gewährleistet die hochfeste Verbindung aller symmetrischen Rahmen- und Stützkernslemente dadurch, daß Fertigungstoleranzen beim Planschleifen der Verbindungsflächen der vorgefertigten Rahmen- und Stützkernelements vollständig kompensiert werden.

Die anderen Funktionselemente eines Fahrradrahmens, wie Steuerkopf- und Tr6i'agerhülse, Ausfallende und Sattelklemme können aus Metall oder Kunststoff bestehen und sind in bekannter Weise auch in dem Plastrahmen angeordnet. Die Vorteile dec Plastrahmens sind insbesondere darin zu sehen, daß bei geringer Rahmenmasse hervorragende Festigkeitseigenschaften und minimale Luftwiderstandswerte erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist dieser Plastrahmen im Bahnrennsport einzusetzen, wo hohe Geschwindigkeiten gefahren werden und durch überhöhte Kurven und den Einsatz von Scheibenrädern sehr große Kräfte auf den Fahrradrahmen wirken.

Claims

1. Profilierter selbsttragender Plastrahmen für ein Fahrrad, insbesondere ein Rennfahrrad, mit einer harten Außenhaut und einem Stützkern aus Kunststoff, gekennzeichnet dadurch, daß die Außenhaut aus drei profilierten Hauptrahmenrohren (1; 2; 3) und einem profilierten Hinterbau besteht, die aus zwei symmetrischen, den äußeren Hinterbau mit erfassenden Hauptrahmenelementen (4; 5) und zwei symmetrischen inneren Hinterbauelementen (6; 7) zusammengesetzt sind, daß die Höhen und Breiten der Querschnitte der Hauptrahmenrohre (1; 2; 3) ein Verhältnis von etwa 3:1 aufweisen, wobei die Höhen und Breiten der Hauptrahmenrohre 1; 2; 3 wie auch die Wanddicke derselben zu Knotenbereichen (9) hin zunehmen, daß die Außenhaut einen sandwichartig aufgebauten, aus mehreren Stützkernelementen bestehenden Stuckern (8) aufweist, der symmetrisch wie die Rahmenelemente geteilt ist, daß zwischen den symmetrischen Rahmen- und Stützkernelomenten eine Verbindungsschicht (8') angeordnet ist.

2. Profilierter selbsttragender Plastrahmen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Stützkern (8) aus mehreren Schichten wabenförmigen Materials aufgebaut und der gesamte von der Außenhaut umschlossene Raum ausgefüllt ist.

3. Profilierter selbsttragender Plastrahmen nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Stützkern (8) nur aus einer oder einer geringen Anzahl von Schichten besteht und zwischen den symmetrischen Stützkernelementen ein Hohlraum verbleibt.

4. Profilierter selbsttragender Plastrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschicht (9') kunsthorzgetränktes Kunststoff gewebe ist.