DE10116071A1 - Speichenrad - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Speichenrad (10) mit nicht gespannten Speichen für ein Fahrrad, wobei sich das Rad (10) aus einer Nabe (12), einer Felge (14), zumindest einer nicht genannten Speiche (16) und zumindest einem Verbindungsflansch (18) zusammensetzt, die alle separat voneinander hergestellt sind. Die zumindest eine nicht gespannte Speiche (16) ist mit der Felge (14) über den Flansch (18) verbunden. DOLLAR A Ein auf diese Weise konstruiertes Rad erlaubt eine verhältnismäßig einfache und kostengünstige Herstellung, und es kann eine Vielzahl von Radtypen hergestellt werden, indem unterschiedliche Komponenten gegeneinander ausgetauscht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Speichenrad mit nicht gespannten Speichen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere ein Speichenrad mit nicht gespannten Speichen für ein Fahrrad.

Speichenräder mit nicht gespannten Speichen sind aus dem Stand der Technik bekannt, und es sind Ausführungen dafür von verschiedenen Herstellern kommerziell erhältlich. Bei Speichenrädern mit nicht ge­ spannten Speichen wird die Felge von der Nabe aus durch Speichen gestützt, die in sich im wesentlichen starr sind, sowohl Druckkräften als auch Biegekräften widerstehen und die damit insbesondere nicht bestim­ mungsgemäß unter Zugspannung stehen. Dadurch unterscheiden sie sich von konventionellen, vorgespannten Speichenrädern, bei denen sich die Felge durch eine Mehrzahl bestimmungsgemäß unter Spannung stehender Speichen an der Nabe abstützt. Dabei zieht die Nettospannung aller Speichen das Rad in eine akkurate kreisförmige Gestalt und zentriert bzw. stützt so die Felge rings um die Nabe.

Speichenräder mit nicht gespannten Speichen besitzen eine Anzahl von Vorteilen gegenüber den konventionellen vorgespannten Speichenrädern. Speichenräder mit nicht gespannten Speichen erlauben die Verwendung von vergleichsweise besser aerodynamisch geformten Speichen sowie von Radkonstruktionen, die eine im Vergleich zu konventionellen vorge­ spannten Speichenrädern höhere Massenkonzentration zur Nabe hin aufweisen, wodurch sich die Kraft, die zum Beschleunigen des Rades benötigt wird, verringern lässt. Weiterhin sind Speichenräder mit nicht gespannten Speichen in sich steifer als konventionelle vorgespannte Speichenräder, wodurch die Kraftübertragung vom Fahrer auf das Rad verbessert wird.

Allerdings sind Speichenräder mit nicht gespannten Speichen verhält­ nismäßig teuer in der Produktion. Bekannte Methoden der Herstellung von Speichenrädern mit nicht gespannten Speichen erfordern eine Formgebung des gesamten Rades in einem einzigen Stück, einschließlich Nabe, Speichen und Felge, beispielsweise durch Abformen oder Pressen. Solche Methoden sind arbeitsaufwendig und verlangen ein hohes Maß an technologischem Fachkönnen. Zusätzlich ist die Herstellung der bekann­ ten Speichenräder mit nicht gespannten Speichen typischerweise auf den Einsatz von teuren Materialien wie Kohlefasern oder anderer Verbund­ werkstoffe angewiesen. Im Ergebnis führt die Herstellung von Speichen­ rädern mit nicht gespannten Speichen im allgemeinen zu höheren Kosten im Vergleich zu vorgespannten Speichenrädern.

Weiterhin können die Bestandteile des Rades, da das gesamte Rad aus einem Stück hergestellt wird, nicht geändert werden, ohne dass der Herstellungsprozess für das gesamte Rad umgestellt werden muss. Daher ist es teuer, die Konstruktion solcher Räder, beispielsweise die Gestalt der Speichen oder die Größe der Felge, zu verändern.

Weil das Rad in einem einzigen Stück gefertigt werden muss, ist es weiterhin schwierig, Räder herzustellen, bei denen die einzelnen Be­ standteile des Rades, beispielsweise Felge oder Speichen, aus gegenüber dem Rest des Rades unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.

Es existiert daher ein Bedarf für ein Speichenrad mit nicht gespannten Speichen, das mit verhältnismäßig kostengünstigen Herstellungsmetho­ den gefertigt werden kann. Weiterhin gibt es einen Bedarf nach einem Speichenrad mit nicht gespannten Speichen, bei dem die einzelnen Elemente des Rades abgeändert werden können, ohne dass der Herstel­ lungsprozess für das gesamte Rad umgestellt werden muss. Schließlich ist Bedarf nach einem Speichenrad mit nicht gespannten Speichen vor­ handen, das unter Verwendung verschiedener Materialien für die einzel­ nen Elemente des Rades verhältnismäßig einfach hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Rad nach der Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Speichenrad mit nicht gespannten Speichen aus separat geformter Felge, Nabe, Speichen und Verbindungsflanschen gefertigt. Ein auf diese Weise hergestelltes Rad besitzt ausgeprägte Vorteile gegenüber den Speichenrädern mit nicht gespannten Speichen aus dem Stand der Technik, die in einem Stück hergestellt werden, beispielsweise durch Abformen oder Pressen.

Das erfindungsgemäße Speichenrad mit nicht gespannten Speichen setzt sich zusammen aus Felge, Nabe, zumindest einer nicht gespannten Speiche und zumindest einem Verbindungsflansch, die alle separat voneinander hergestellt werden können. Die Felge weist einen äußeren Umfang und einen inneren Umfang auf, wobei der äußere Umfang einen Reifen aufnehmen kann, und der innere Umfang der Nabe zugewandt ist. Der Verbindungsflansch besitzt eine erste und eine zweite Oberfläche, wobei die erste Oberfläche formkomplementär zum inneren Umfang der Felge ausgebildet ist, und wobei die zweite Oberfläche in Eingriff mit der nicht gespannten Speiche gebracht werden kann. Die nicht gespannte Speiche weist ein erstes und ein zweites Ende auf, wobei das erste Ende in Eingriff mit der zweiten Oberfläche des Verbindungsflansches ge­ bracht werden kann und das zweite Ende formkomplementär zur Oberflä­ che der Nabe ausgebildet ist.

Die Teile des Speichenrads mit nicht gespannten Speichen werden durch Schweißen miteinander verbunden. Gemäß einer alternativen Ausfüh­ rungsform wird der Verbindungsflansch mit der Felge durch Nieten verbunden, wobei die übrigen Teile durch Schweißen miteinander ver­ bunden werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand lediglich bevorzugte Ausfüh­ rungsformen darstellender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in Draufsicht ein Speichenrad gemäß der vorliegenden Er­ findung, mit Verbindungsflanschen, die durch Punkt­ schweißen an der Felge befestigt sind;

Fig. 2 in einer teilweise geschnitten dargestellten Frontalansicht das Speichenrad gemäß Fig. 1;

Fig. 3A in Draufsicht eine schematische Explosionsdarstellung des Speichenrades gemäß Fig. 1;

Fig. 3B in Draufsicht einen Verbindungsflansch gemäß Fig. 3A;

Fig. 3C in perspektivischer Darstellung eine Halterung für einen Reflektor gemäß Fig. 3A;

Fig. 4 in Draufsicht ein Speichenrad gemäß der vorliegenden Er­ findung, mit Verbindungsflanschen, die durch Nieten an der Felge befestigt sind;

Fig. 5 in einer teilweise geschnittenen Frontalansicht das Spei­ chenrad gemäß Fig. 4;

Fig. 6A in Draufsicht eine schematische Explosionsdarstellung des Speichenrades gemäß Fig. 4;

Fig. 6B in Draufsicht einen Verbindungsflansch gemäß Fig. 6A;

Fig. 6C in Draufsicht ein Unterlegplättchen eines Verbindungs­ flanschs gemäß Fig. 6A;

Fig. 6D in perspektivischer Darstellung eine Halterung für einen Reflektor gemäß Fig. 6a; und

Fig. 6E in Draufsicht ein Unterlegplättchen für die Reflektorhalte­ rung gemäß Fig. 6a;

Wie in Fig. 1 dargestellt, umfasst das Speichenrad 10 mit nicht gespann­ ten Speichen der vorliegenden Erfindung eine Nabe 12, die mit einer Felge 14 durch Speichen 16 und Verbindungsflansche 18 verbunden ist. Nabe 12, Felge 14, Speichen 16 und Verbindungsflansche 18 sind alle separat voneinander hergestellt. Vorzugsweise werden dabei die Teile des Speichenrades 10 aus Metall, wie zum Beispiel aus Stahl- oder Aluminiumlegierungen gefertigt.

Im allgemeinen weisen Nabe 12, Felge 14, Speichen 16 und die Verbin­ dungsflansche 18 verhältnismäßig einfache Formen auf, die leicht auf konventionelle Weise hergestellt werden können, beispielsweise durch Stanzen, Biegen und Schneiden. Das Speichenrad 10 wird montiert, indem diese Einzelteile mittels konventioneller Methoden, wie bei­ spielsweise Schweißen oder Nieten miteinander verbunden werden.

Die Nabe 12 weist eine im wesentlichen zylindrische äußere Oberflä­ che 20 auf und umfasst eine Achse 22. Gestalt und Konstruktion der Nabe 12 und Achse 22 sind konventionell und aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Einsatz in einem Fahrrad kann die Gestaltung der Ach­ se 22 in der Nabe 12 am Vorderrad und am Hinterrad unterschiedlich ausgeführt sein, um am Hinterrad das Ritzelpaket aufnehmen zu können.

Die Felge 14 weist einen inneren Umfang 24 und einen äußeren Um­ fang 26 auf. Der äußere Umfang 26 ist so ausgebildet, dass er einen (nicht dargestellten) Reifen aufnehmen kann, und besitzt eine im Quer­ schnitt im wesentlichen U-förmige Gestalt mit abgerundet eingezogenen Kanten 28, wie es auch dem Stand der Technik entspricht. Zusätzlich kann die Felge 14 mit einer Bohrung 29 versehen sein, um den Ventil­ schaft eines konventionellen Reifenschlauchs aufzunehmen, welcher hier ebenfalls nicht dargestellt ist.

Das Rad umfasst eine oder mehrere nicht gespannte Speichen 16, die im Gegensatz zu konventionellen vorgespannten Speichen Druckkräften und Biegekräften widerstehen können. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform sind die Speichen 16 hohle Metallröhren mit einem äußeren Durchmesser und einem inneren Durchmesser, und sind symmetrisch um die Nabe 12 herum verteilt angeordnet, wie in den Fig. 3 und 6 darge­ stellt.

Die Speichen 16 besitzen Enden 30 und 32, die mit der Nabe 12 bezie­ hungsweise mit der Felge 14 verbunden sind. Die Enden 30 der Spei­ chen 16 sind formkomplementär zur äußeren Oberfläche 20 der Nabe 12 ausgebildet und werden direkt auf der äußeren Oberfläche 20 der Nabe 12 durch Schweißen befestigt.

Die Enden 32 der Speichen 16 werden mit der Felge 14 über Verbin­ dungsflansche 18 verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Verbindungsflansche 18 einen Sockel 34 und paarweise Vorsprünge 36 auf, wie in den Fig. 3 und 6 dargestellt. Der Sockel 34 besitzt eine obere Oberfläche 38 und eine untere Oberfläche 40, wobei jede der beiden Oberflächen eine Fläche aufweist, die größer als der äußere Querschnitt der Speiche 16 am Ende 32 ist. Die Vorsprünge 36 erstrecken sich, ausgehend von der oberen Oberfläche 38, im wesentli­ chen senkrecht zum Sockel 34. Die untere Oberfläche 40 ist formkom­ plementär zum inneren Umfang 24 der Felge 14 ausgebildet.

Der Sockel 34 der Verbindungsflansche 18 ragt an beiden Seiten über die Vorsprünge 36 hinaus und bildet Ohren 42. Die Verbindungsflansche 18 werden mit der inneren Oberfläche 24 der Felge 14 durch Punktschwei­ ßen an den Ohren 42 verbunden, wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Verbindungsflan­ sche 18 am inneren Umfang 24 der Felge 14 mit durch die Ohren 42 gehenden Nieten 44 verbunden werden, wie in den Fig. 4, 5 und 6 darge­ stellt. Die Ohren 42 sind hierzu mit Durchbrüchen 46 versehen, um Nieten 44 aufnehmen zu können.

Wie in den Fig. 6A und 6C dargestellt, werden Unterlegplättchen 43 zwischen die Nieten 44 und den äußeren Umfang 26 der Felge 14 einge­ legt, um die Belastung der Felge 14 zu reduzieren, die durch das Zusam­ menfügen mit den Verbindungsflanschen 18 entsteht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Unterlegplättchen 43 formkom­ plementär zum äußeren Umfang 26 der Felge 14 ausgebildet, und besit­ zen paarweise Durchbrüche 45, um die Nieten 44 aufnehmen zu können. Die Durchbrüche 45 in den Unterlegplättchen 43 sind den Durchbrüchen 46 in den Verbindungsflanschen 18 entsprechend angeordnet.

Die Speichen 16 sind mit der Felge 14 über die Verbindungsflansche 18 verbunden. Die Vorsprünge 36 sind etwas nachgiebig und weisen einen gegenüber den Innenabmessungen der Speiche 16 am Ende 32 geringfü­ gig größeren Abstand voneinander auf, um kraftschlüssig und mit Press­ sitz an der inneren Wandung der Speiche 16 an ihrem Ende 32 anzulie­ gen. Die Speichen 16 werden mit den Flanschen 18 verbunden, indem die Vorsprünge 36 in die Enden 32 der Speichen 16 eingeführt werden und indem anschließend die Enden 32 an die oberen Oberflächen 38 der Sockel 34 angeschweißt werden. Da die Speichen 16 mit der Felge 14 über die Verbindungsflansche 18 verbunden werden, sind die Speichen 16 kürzer als der radiale Abstand zwischen Nabe 12 und Felge 14, gemessen zwischen dem äußeren Umfang der Nabe 12 und dem inneren Umfang der Felge 14.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Speichenrad 10 auch einen Reflek­ tor 48 aufweisen, der von einem L-förmigen Reflektorhalter 50 gehalten wird, welcher an der inneren Oberfläche 24 der Felge 14 befestigt ist. Der Reflektorhalter 50 umfasst einen ersten Schenkel 52 und einen zweiten Schenkel 54, die einen Winkel von etwa 90° einschließen. Der erste Schenkel 52 ist formkomplementär zur inneren Oberfläche 24 der Felge 14 ausgebildet. Der zweite Schenkel 54 weist eine Bohrung 56 auf, um die Befestigung des Reflektors 48 am Reflektorhalter 50 zu erleich­ tern, indem eine Blechschraube, Schraube und Mutter, ein Niet oder ähnliche Befestigungsmittel verwendet werden.

Der Reflektorhalter 50 ist mit der Felge 14 verbunden, indem der erste Schenkel 52 an die innere Oberfläche 24 angeschweißt wird, so dass der zweite Schenkel 54 nach innen auf die Nabe 12 hin ausgerichtet ist. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird der erste Schenkel 52 durch Nieten mit der inneren Oberfläche 24 der Felge 14 verbunden, wie in Fig. 6 dargestellt. Der erste Schenkel 52 weist hierzu eine Bohrung 58 auf, um den Niet 60 aufzunehmen. Wie in den Fig. 6A und 6D darge­ stellt, wird ein Unterlegplättchen 62 zwischen Niet 62 und äußerem Umfang 26 der Felge 14 eingelegt, um die Belastung der Felge 14, die durch die Befestigung des Reflektorhalters 50 entsteht, zu reduzieren.

Vorzugsweise werden die äußeren und inneren Oberflächen des erfin­ dungsgemäßen Speichenrades mit chemischen Lösungsmitteln behandelt, um Fett, Öl und Korrosionsspuren zu entfernen, und um die Oberflächen des Rades für die Aufnahme von Beschichtungen, wie beispielsweise Rostschutzgrund, Grundlackierungen, Lacken, Bedruckungen oder anderen Endoberflächen vorzubereiten. Hierzu sind Öffnungen 64 und 66 in den Verbindungsflanschen 18 beziehungsweise den Unterlegplättchen 43 vorgesehen, wie in den Fig. 3D, 6D und 6C dargestellt. Zusätzlich weist der Umfang der Felge 14 Durchbrüche 68 an jeder der Stellen, an der Speichen 16 befestigt sind, auf, wie in den Fig. 2 und 5 dargestellt. Wenn das Rad 10 zusammengebaut wird, werden die Öffnungen 64 und 66 in den Verbindungsflanschen 18 und den Unterlegplättchen 43 mit den Durchbrüchen 68 in der Felge 14 zur Deckung gebracht, so dass chemische Lösungen in das Innere der hohlen Speichen 16 hineinfließen können, wodurch die chemische Behandlung der inneren Wandungs­ oberflächen der Speichen 16 ermöglicht wird.

Da die Radteile nicht zusammen in einem Stück, sondern separat gefer­ tigt werden, kann das Speichenrad der vorliegenden Erfindung mit verhältnismäßig kostengünstigen konventionellen Fertigungsmethoden und Materialien hergestellt werden, die weniger spezielles Fachkönnen und geringeren Arbeitsaufwand als die Herstellung der bekannten, aus einem Stück bestehenden Speichenräder mit nicht gespannten Speichen erfordern. Darüber hinaus kann die Gestaltung von Nabe, Felge, Spei­ chen und Verbindungsflanschen individuell abgewandelt werden, da diese Teile separat gefertigt werden, ohne dass hierzu der Herstellungs­ prozess des gesamten Rades modifiziert werden muss, wie das bei der Herstellung der bekannten, aus einem Stück bestehenden Speichenräder der Fall ist. Ein Radhersteller kann daher in Abhängigkeit von den Wünschen des Kunden unterschiedliche Speichen und Felgen miteinander kombinieren und aufeinander abstimmen oder gegeneinander austau­ schen.

Dem Fachmann leuchtet ein, dass an den dargestellten Ausführungsbei­ spielen Veränderungen und Abwandlungen vorgenommen werden kön­ nen, ohne das Wesen der Erfindung zu verändern oder den Erfindungsbe­ reich zu verlassen. Daher ist der Umfang der Erfindung lediglich durch die Ansprüche beschränkt, nicht jedoch durch die dargestellten, lediglich beispielhaften Ausführungsformen.

Claims (14)

1. Rad mit einer Felge, einer Nabe und zumindest einer nicht gespann­ ten Speiche, dadurch gekennzeichnet,
dass Felge (14), Nabe (12) und nicht gespannte Speiche (16) separat voneinander hergestellt sind;
dass die Felge (14) einen äußeren Umfang (26) und einen inneren Umfang (24) aufweist, wobei der äußere Umfang (26) von der Na­ be (12) weg und der innere Umfang (24) zur Nabe (12) hin weist, und
dass die nicht gespannte Speiche (16) ein erstes Ende (32) und ein zweites Ende (30) aufweist, wobei das erste Ende (32) mit dem inne­ ren Umfang (24) der Felge (14) verbunden ist und das zweite En­ de (30) mit der Nabe (12) verbunden ist.

2. Rad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verbindungsflansch (18) mit einer ersten Oberfläche (40) und eine zweiten Oberfläche (38), wobei die erste Oberfläche (40) mit dem inneren Umfang (24) der Felge (14) verbindbar ist und die zwei­ te Oberfläche (38) mit dem ersten Ende (32) der nicht gespannten Speiche (16) in Eingriff bringbar ist, so dass das erste Ende (32) der nicht gespannten Speiche (16) mit dem inneren Umfang (24) der Fel­ ge (14) über den Verbindungsflansch (18) verbunden ist.

3. Rad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsflansch (18) am inneren Umfang (24) der Fel­ ge (14) durch Schweißen befestigt ist.

4. Rad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsflansch (18) am inneren Umfang (24) der Fel­ ge (14) durch Nieten befestigt ist.

5. Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht gespannte Speiche (16) in Form eines hohlen Rohres mit einer Öffnung am ersten Ende (32) ausgeführt ist, und dass der Verbindungsflansch (18) sich in die Öffnung am ersten Ende (32) der nicht gespannten Speiche (16) erstreckt.

6. Rad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Reflektorhalter (50), der am inneren Umfang (24) der Fel­ ge (14) befestigt ist.

7. Rad für ein Fahrrad mit einer Felge (14), einer Nabe (12), zumindest einer Speiche (16), die sich radial von der Nabe (12) in Richtung der Felge (14), jedoch nicht bis zur Felge (14) erstreckt, und mit einem Flansch (18) für jede Speiche (16), wobei der Flansch (18) sich zwi­ schen der Felge (14) und der zumindest einen Speiche (16) erstreckt und diese miteinander verbindet.

8. Rad für ein Fahrrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (18) einen Sockel (34) und paarweise Vorsprün­ ge (36) umfasst, die sich vom Sockel (34) ausgehend nach außen erstrecken, wobei die beiden Vorsprünge (36) voneinander beabstan­ det angeordnet sind.

9. Rad für ein Fahrrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen (16) eine innere Wandung aufweisen, die einen In­ nendurchmesser definiert, und dass die Vorsprünge (36) einen größe­ ren Abstand voneinander aufweisen, als es dem Innendurchmesser der Speichen (16) entspricht.

10. Rad für ein Fahrrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Felge (14), Nabe (12) und die zumindest eine Speiche (16) sepa­ rat voneinander hergestellt sind.

11. Rad für ein Fahrrad gemäß Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen separat hergestellten Reflektorhalter (50), der mit der Fel­ ge (14) verbindbar ist.

12. Rad für ein Fahrrad mit einer Nabe (12), einer Felge (14), zumindest einer hohlen Speiche (16) mit einer inneren Wandung sowie einem ersten Ende (32) und einem zweiten Ende (30), wobei die Spei­ che (16) mit der Nabe (12) an ihrem zweiten Ende (30) verbunden ist und sich radial in Richtung der Felge (14) erstreckt, während das ers­ te Ende (32) einen Abstand zur Felge (14) aufweist; und mit einem Flansch (18) für jede Speiche (16), wobei der Flansch (18) mit der inneren Wandung der Speiche (16) an ihrem ersten Ende (32) unter Reibschluss in Eingriff bringbar ist und wobei der Flansch (18) wei­ terhin auch an der Felge (14) befestigt ist.

13. Rad für ein Fahrrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Nabe (12), Felge (14), Speiche (16) und Flansch (18) separat voneinander hergestellt sind, wobei die Speiche (16) unlösbar mit der Nabe (12) und der Flansch (18) unlösbar mit der Felge (14) verbun­ den sind.

14. Rad für ein Fahrrad nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen separat hergestellten Reflektorhalter (50), der mit der Fel­ ge (14) verbindbar ist.