DD270277A1

DD270277A1 - PROFILED SELF-CARRYING PLASTRAHMEN FOR A BICYCLE, IN PARTICULAR A RACING WHEEL

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. 1The invention relates to a profiled self-supporting plastic frame for a bicycle, especially racing bike. The plastic frame is characterized by a hard outer skin of three profiled main tubes and a profiled rear triangle, which are composed of two symmetrical, the outer rear triangle with detecting main frame elements and two symmetrical inner rear elements. The heights and widths of the cross-sections of the main frame tubes have a ratio of about 3: 1, wherein heights, widths and wall thickness of the outer skin increase towards node areas. The outer skin encloses a sandwich-like support core made up of several support core elements, whereby the support core, like the outer skin, is divided into symmetrical elements. The symmetrical frame and support core elements are connected by a connection layer. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen profilierten Plastrahmen für ein Fahrrad, insbesondere ein Rennfahrrad, der besonders vorteilhaft im Bahnrennsport ar.wendbar ist.The invention relates to a profiled plastic frame for a bicycle, especially a racing bicycle, which is particularly advantageous in railway racing ar.wendbar.

Characteristic of the known technical solutions

Es sind Fahrradrahmen bekannt, deren Rahmen stromlinienförmig ausgebildet sind.There are bicycle frame known whose frame are streamlined.

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.For example, from DE-Gm 8428533 a frame is known in which at the back of the frame tubes wing profile * are attached, which consist of PUR foam. These wing profiles have only the task to improve the aerodynamic properties of the bike. They are not or only slightly able to improve the strength of the frame.

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.From DE-OS 2455141 a bicycle is known, the frame consists of two mirror-inverted and along a plane of symmetry interconnected half-shells. The frame is made entirely of plastic. He does not have the required according to competition regulations three main tubes and is also troiz heavier and very compact dimensions not torsion resistant.

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.From DE-OS 2333844 a bicycle frame of parallelogram-like shape is known. He is a one-piece plastic molding and where is a hard outer skin and a bearing foam inner element on. The rear struts are connected in the area of the seat post and the bottom bracket sleeve with each other and with the seat bar or bottom bracket. Along the top and bottom bar and the seat bar stiffening ribs are arranged. The frame is designed aerodynamically unfavorable, its air resistance is high. The injection-molded frame has a strength-to-mass ratio approximately equal to the known metal racing frame. In extreme conditions, especially the track racing twisting occur at the frame.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The aim of the invention is to provide a profiled self-supporting ISistrahmen for a bicycle, especially a Rennfahrerrad so that with low material use improved Fa.Veignnschaften and high security can be achieved.

Explanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to provide a profiled self-supporting plastic frame for a bicycle, especially a racing bike with a hard outer skin and a support core eus plastic having high strength at low mass, especially torsional strength and a very low air resistance.

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.According to the invention, this object is achieved in that the high-strength rounded outer skin consists of three profiled main frame tubes and a profiled rear rope, which are composed of two symmetrical, the outer rear with detecting main frame elements and two symmetrical inner rear suspension elements. The heights and widths of the cross-sections of the main frame tubes have a ratio of about 3: 1, wherein the heights and widths of the cross sections of the Hai'ptrahmenrohre as well as the wall thickness thereof increase towards node areas. The outer skin encloses a sa.idwichartig constructed, consisting of several support core elements support core, dei is symmetrical as the Rahmenelemer te shared, the support core elements are firmly glued into the frame members. Between the symmetrical frame and support core elements, a connection layer, preferably made of synthetic resin impregnated plastic fabric is arranged, by means of an exact and high-strength connection of all symmetrical elements takes place together.

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.For the purposes of the invention, it is the case that the core is made up of several layers of honeycomb material which fill the entire space enclosed by the outer skin.

Es ist aber auch möglich, daß der Stützkern nur aus einer oder wenigen Schichten besteht und somit zwischen den symmetrischen Stützkernelementen ein Hohlraum verbleibt.But it is also possible that the support core consists of only one or a few layers and thus a cavity remains between the symmetrical support core elements.

Ausführungsbelsplel The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show: 1: the side view of a plastic frame for a racing bike, Fig. 2: the top view of the plastic frame of Fig. 1 and Fig. 3: the cross section of the upper main frame tube of the plastic frame.

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.The plastic frame for the racing bike has a rounded outer skin made of high-strength plastic, which consists of Jrei profiled main frame tubes 1; 2; 3 and a profiled rear triangle exists. These are of two symmetrical, the outer rear frame with detecting main frame elements 4; 5 and two symmetrical inner rear elements 6; 7 composed. The main frame tubes 1; 2; 3 and the rear end have an aerodynamically shaped cross section, the de: cross section of the upper main frame tube 1 in Fig. 3 is shown. The height and width of the cross sections of the main frame: pipes 1; 2; 3 have a ratio of about 3: 1, wherein to node areas 9 out, in each of which two of the main frame tubes 1; 2; L ¹ coincide, the height and width of the cross sections begin. Likewise, the thickness of the outer skin becomes greater towards the node regions 9. This ensures that in the node areas 9, in which the maximum forces, in particular torsional forces act, a large cross-section of the frame and thus a large moment of resistance is present. In the central region of the main frame tubes 1; 2; 3, in which lower forces act, the wall thicknesses and cross sections of the outer skin are dimensioned smaller for reasons of mass reduction. The entire plastic frame is co-formed that occur in all cross-sections of the same approximately equal voltages. The particularly favorable ratio of the mass of the plastic frame to its strength is further achieved in that in the space enclosed by the outer skin, a support core 8 is arranged. This is sandwiched and consists of several support core elements. The support core 8 is symmetrically divided as the frame members, wherein the support core elements are firmly glued into the frame members. The support core 8 is made up of several layers of honeycomb material, wherein so many layers can be provided that the entire space enclosed by the outer skin is filled. But it is also possible that the support core 8 consists of a smaller number of layers and thus a cavity 'remains between the symmetrical support core elements.

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.The symmetrical frame and support core elements are connected to one another by means of a connecting layer 9 'arranged in the seam region, preferably a synthetic resin-impregnated plastic fabric layer, to the plastic frame. This connection layer 9 'ensures the high-strength connection of all symmetrical frame and Stützkernslemente characterized in that manufacturing tolerances are completely compensated for the surface grinding of the connecting surfaces of the prefabricated frame and support core element.

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.The other functional elements of a bicycle frame, such as steering head and Tr6i'agerhülse, dropout and saddle clamp can be made of metal or plastic and are arranged in a known manner in the plastic frame. The advantages of plastic frames are to be seen in particular in that with low frame mass excellent strength properties and minimal air resistance values are achieved. It is particularly advantageous to use this plastic frame in railway racing, where high speeds are driven and act through excessive curves and the use of disc wheels very large forces on the bicycle frame.

Claims

1. Profiled self-supporting plastic frame for a bicycle, especially a racing bike, with a hard outer skin and a support core made of plastic, characterized in that the outer skin consists of three profiled main frame tubes (1, 2, 3) and a profiled rear triangle consisting of two symmetrical in that the heights and widths of the cross-sections of the main frame tubes (1; 2; 3) are approximately 3: 1, the outer rear triangle being composed of main frame members (4; 5) and two symmetrical inner rear members (6; the heights and widths of the main frame tubes 1; 2; 3 as well as the wall thickness of the same increase to node areas (9), that the outer skin has a sandwiched, consisting of several support core elements stucco (8), which is symmetrically divided as the frame members, that between the symmetrical frame and Stützkernelomenten a connection layer ( 8 ') is arranged.

2. Profiled self-supporting plastic frame according to claim 1, characterized in that the support core (8) constructed of several layers of honeycomb material and the entire space enclosed by the outer skin is filled.

3. Profiled self-supporting plastic frame according to claim 1 and 2, characterized in that the support core (8) consists of only one or a small number of layers and a cavity remains between the symmetrical support core elements.

4. Profiled self-supporting plastic frame according to claim 1, characterized in that the connecting layer (9 ') Kunsthorzgetränktes plastic fabric.