DE102009037264A1 - Spoke connector for wheels, particularly for bicycles, is provided to connect wheel rim and hub by spoke bodies, where individual spoke body has end distal from hub - Google Patents

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Abstract

The spoke connector is provided to connect a wheel rim (4) and a hub by spoke bodies (3). The individual spoke body has an end distal from the hub. The end is designed anchor-shaped in the middle rotation section of the wheel rim and is fitted in immediate proximity to the angular point of the rim. The spoke body is replaceable manually and whose tensile stress is hub-side readjustable through a fitting by an appropriate tool.

Description

Die Fahrrad-, insbesondere Laufradtechnik, versucht stets 3 Eigenschaften zu verbinden: Leichtigkeit, Steifigkeit und Aerodynamik. Diese 3 Merkmale tragen explizit zu einem schnelleren und leichteren Vorankommen bei. Nun sollte zusätzlich noch die Möglichkeit gegeben sein, bei längeren Ausfahrten einen eventuell auftretenden Schaden selbst beheben zu können. Bis dato war dies, gerade bei speziellen Wettkampf-Laufrädern, nicht oder in einem absolut unzureichenden Umfang möglich. Gerade dieser Umstand lässt einen gewissenhaften Betrieb des Produkts nur in einem abgegrenzten Bereich, dem Wettkampf, zu. Weiterhin stellt bei herkömmlichen Speichenkonstruktionen die Verbindungsstelle zwischen Felge und Speiche eine große Schwachstelle dar, da in diesem Bereich hohe Kräfte auf kleine Flächen wirken. Man ist an bestimmte Formen der Speiche gebunden, die der Aerodynamik schädlich sind. Genauer muss die Speichenform bei konventionellen Laufrädern am felgenseitigen Ende rund ausfallen, um die nötige Verbindung und Formschlüssigkeit herzustellen. Aufgrund der hohen Winkelgeschwindigkeit am äußeren Rand des Laufrads ist diese Verrundung der Speichen aerodynamisch ungünstig. Meist sind die Speichen in die Nabe eingehängt und mit einem Nippel in der Felge verschraubt. Auch dieser Umstand hat eine negative Folge, das Trägheitsmoment nimmt aufgrund der nach außen hin konzentrierten Masse zu. Bei anderen Exemplaren, die diese Reihenfolge umkehren, ist der Speichenbogen an der Felgenseite, nicht in seinem Bauch, eingehängt, was sich negativ auf die Lastverteilung auswirkt und eine schlechte Aerodynamik mit sich führt. Die vorliegende Erfindung stellt in all diesen Bereichen eine Verbesserung zur Verfügung, die zudem – im Vergleich zu ähnlichen Produkten – kostengünstiger zu Fertigen ist.The Bicycle, in particular wheel technology, always tries 3 properties to combine: lightness, stiffness and aerodynamics. This 3 Characteristics explicitly contribute to a faster and easier progress at. Now, in addition still the possibility be given at longer Trips to remedy any damage itself can. So far this has not been the case, especially with special competition wheels or in an absolutely inadequate extent possible. Just this circumstance leaves one conscientious operation of the product only in a demarcated area, the Competition, too. Furthermore, in conventional spoke designs the joint between rim and spoke a major vulnerability because high forces act on small areas in this area. One is bound to certain forms of the spoke, the aerodynamics are harmful. Specifically, the spoke shape of conventional wheels on the rim-side end around to the necessary connection and form fit manufacture. Due to the high angular velocity at the outer edge of the impeller, this rounding of the spokes aerodynamically unfavorable. Most of time the spokes are hooked into the hub and with a nipple in the rim bolted. This circumstance also has a negative consequence the moment of inertia decreases due to the outward concentrated mass. For other copies, this order reverse, the spoke arch is on the rim side, not in his stomach, hooked, which has a negative effect on the load distribution and a bad one Aerodynamics leads with it. The present invention provides an improvement in all these areas to disposal, in addition - in Compared to similar ones Products - cheaper to be finished.

Aufgrund der individuelleren Formbarkeit und seiner Materialeigenschaften ist vorzugsweise an ein Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff als Speichenkörper-Werkstoff gedacht, da somit eine höhere Stabilität und Aerodynamik des Speichenkörpers (3), als bei der Verwendung von Metallen, erreicht werden kann. Die Ankerform (Detailansicht D4 in 3) des Speichenkörpers in der Felge (4) verringert den Druck auf das Felgenmaterial, im Vergleich zu einer herkömmlichen Verbindung mittels eines Speichennippels im Sitz der Felgenöse, und erlaubt daher den Gebrauch von Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffen ohne Metalleinsätzen an den Ösen als Felgenmaterial. Die konkave Form des Ankers ist dem Felgenradius höchstens gleichwertig anzusehen. Mit einem kleineren Radius des Ankerteils wird die Durchbiegung besser auf das Felgenmaterial verteilt. Durch Aussparungen (12) im Felgenbett werden die Speichen von außen zum Speichenflansch geführt.Due to the more individual formability and its material properties is preferably intended to a fiber-plastic composite material as a spoke body material, as thus a higher stability and aerodynamics of the spoke body ( 3 ), than with the use of metals. The anchor shape (detail view D4 in 3 ) of the spoke body in the rim ( 4 ) reduces the pressure on the rim material, compared to a conventional connection by means of a spoke nipple in the seat of the rim eyelet, and therefore allows the use of fiber-plastic composites without metal inserts on the eyelets as a rim material. The concave shape of the anchor is considered to be at most equal to the rim radius. With a smaller radius of the anchor part, the deflection is better distributed to the rim material. Through recesses ( 12 ) in the rim base, the spokes are guided from the outside to the spoke flange.

Der Speichenkörper-Querschnitt (Schnittansicht 7) ist im Mittelteil vorzugsweise oval geformt, um eine bessere Aerodynamik zu erreichen.The spoke body cross section (sectional view 7 ) is preferably oval shaped in the middle part in order to achieve better aerodynamics.

Die Verbindung zum Nabenkörper (5) erfolgt über einen Speichenflansch (7 in 8), welcher nicht dauerhaft mit dem Nabenkörper verbunden werden muss. Dies ermöglicht eine Einzelfertigung der Teile und einen gezielten Materialeinsatz um die Festigkeit zu erhöhen und das Gewicht zu reduzieren. Das nabenseitige Ende des Speichenkörpers wird mittels eines Nippelkörpers (1, 2 in 8) mit dem Speichenflansch in der Art verbunden, dass eine spätere Korrektur der Speichenspannung möglich ist. Dabei ist der Speichenkörper derart in dem Nippelkörper befestigt, so dass dieser sich bei Drehung des Nippels nicht mitdreht; der Speichenkörper also gegenüber dem Nippel drehbar gelagert ist. Der Nippelkörper als solches besteht in diesem Beispiel aus einem Nippel (1) und einer Hülse (2). Die Hülse wird hierbei mit dem Speichenkörper verklebt. Die Kontaktfläche zwischen Hülse und Nippel stellt eine Gleitlagerung dar. Um ein Einführen der Hülse nach Fertigung des Nippels zu ermöglichen, ist der nabenseitige Innendurchmesser des Nippels entgegen der Zeichnung auf ein der Hülse passendes Maß zu bringen.The connection to the hub body ( 5 ) via a spoke flange ( 7 in 8th ), which does not have to be permanently connected to the hub body. This allows for individual production of the parts and a targeted use of materials to increase the strength and reduce the weight. The hub-side end of the spoke body is by means of a nipple body ( 1 . 2 in 8th ) connected to the spoke flange in such a way that a later correction of the spoke tension is possible. In this case, the spoke body is secured in the nipple body, so that it does not rotate with rotation of the nipple; the spoke body is thus rotatably mounted relative to the nipple. The nipple body as such consists in this example of a nipple ( 1 ) and a sleeve ( 2 ). The sleeve is glued to the spoke body. The contact surface between the sleeve and nipple is a sliding bearing. In order to allow insertion of the sleeve after manufacture of the nipple, the hub-side inner diameter of the nipple opposite to the drawing on a sleeve to bring the appropriate size.

Die Speichen können, wie im Beispiel (2) gezeigt, gekreuzt oder aber, je nach Beanspruchung, radial angebracht werden. Ebensolches gilt für die Anzahl an Speichenkörpern, wenngleich diese im Gegensatz zu konventionellen Laufrädern reduziert werden können, was durch die Material- und Formeigenschaft der Speiche in Verbindung mit Felge und Speichenflansch bedingt ist.The spokes can, as in the example ( 2 ), crossed or, depending on the load, be attached radially. The same applies to the number of spoke bodies, although these can be reduced in contrast to conventional wheels, which is due to the material and shape property of the spoke in conjunction with rim and Speichenflansch.

Im Falle einer Beschädigung während des Fahrbetriebs kann die betreffende Speiche mitsamt Nippel manuell gegen ein Exemplar aus Stahldraht ersetzt werden. Durch eine zuvorige Verpressung von Drahtspeiche und Hülse bei angebrachtem Nippel entfällt die nötige Verklebung.in the Case of damage while When driving, the relevant spoke and nipple can be manually operated to be replaced by a copy of steel wire. By a previous one Compression of wire spoke and sleeve with attached nipple deleted the necessary Bonding.

Die hier vorliegende Konstruktion ermöglicht es, ein aerodynamisches, leichtes, stabiles und wartungsfähiges Laufrad zu realisieren. Durch die modulare Bauweise sind alle Teile austauschbar und vor allem belastungsgerecht konstruierbar. Bevorzugt, jedoch nicht ausschließlich, wird diese Erfindung bei hochwertigen Laufrädern für Rennrädern und Mountainbikes eingesetzt. Die beiliegenden Zeichnungen sind nicht als einschränkendes Beispiel anzusehen.The here present design allows an aerodynamic, lightweight, stable and maintainable To realize impeller. Due to the modular construction, all parts interchangeable and, above all, constructible in accordance with load. Preferred, however not exclusively, This invention is used in high quality wheels for racing bikes and mountain bikes. The accompanying drawings are not to be considered as limiting To look at an example.

Es zeigt:It shows:

1 eine nicht maßstabsgetreue Ansicht orthogonal zur Normalen der Stirnebene des Laufrads. 1 a not to scale view orthogonal to the normal of the frontal plane of the impeller.

2 die in 1 angedeutete Schnittansicht entlang S4. 2 in the 1 indicated sectional view along S4.

3 eine Detailansicht von dem als D4 gekennzeichneten Ausschnitt in 2. 3 a detail view of the section marked as D4 in 2 ,

4 eine isometrische Ansicht eines Laufrads, das gemäß der Erfindung konstruiert ist. 4 an isometric view of an impeller constructed in accordance with the invention.

5 eine Detailansicht von dem als D1 gekennzeichneten Ausschnitt in 4. 5 a detail view of the section marked as D1 in 4 ,

6 eine unterbrochene Ansicht in Richtung der Normalen des Speichenkörpers. 6 an interrupted view in the direction of the normal of the spoke body.

7 eine unterbrochene Schnittansicht entlang der in 6 gekennzeichneten Linie S3 mitsamt einer Liste der betreffenden Teile. 7 a broken sectional view along the in 6 marked line S3 together with a list of the relevant parts.

8 eine Explosionsansicht der Nabe mitsamt ihrer Einzelteile ohne Gewindedarstellung. 8th an exploded view of the hub with its individual parts without threading.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen in ihrer Wirkungsweise beschrieben. 1–3 zeigen ein Fahrradlaufrad mit einer Felge (4), die im Felgenbett Bohrungen (12) aufweist, um so die Speichenkörper von außen einzuführen.The invention will now be described with reference to the drawings in their operation. 1 - 3 show a bicycle wheel with a rim ( 4 ), which drilled in the rim well ( 12 ), so as to introduce the spoke body from the outside.

Wie 2 und 3 zeigen, besitzt der Speichenkörper (3) ein, von der Nabe aus distales, ankerförmiges Teilstück, dessen Radius der Belastung entsprechend an den Felgenradius angepasst und in Rotationsrichtung ausgelegt ist. Nach 7 ist der Querschnitt dieses Teilstücks annähernd oval ausgeführt, um sich so dem Felgenbauch anzupassen und die Lastverteilung konstant zu gestalten. In 6 ist das beispielhafte Exempel mit 1-facher Speichenkreuzung versehen, was einen guten Kompromiss aus Seitensteifigkeit und Momentenübertragung darstellt. 7 zeigt, wie der Speichenkörper mit Hülse (2) und Nippel (1) verbunden ist. Die Länge der Hülse ist der Speichenspannung und dem verwendeten Klebstoff anzupassen, damit die Scherkräfte in jedem Fall die Verbindung zwischen Hülse und Speichenkörper nicht lösen. Im Fall eines Seitenschlags der Felge lässt sich mittels eines geeigneten Nippelspanners der Nippel (1) auf dem Speichenflansch (7) verdrehen und somit die Speichenspannung erhöhen oder verringern. Der Speichenflansch ist, wie in 8 dargestellt, derart gefertigt, dass dessen Gewindezapfen in Richtung des Speichenkörpers ausgerichtet sind, um die Zapfen nur auf Zugkraft zu belasten. Der Speichenflansch wird passgerecht auf die Dimension des Nabenkörpers (5) hin konstruiert. Eine Verklebung oder Verpressung ist nicht nötig, da die Zugkräfte der Speichenkörper in Mittelebene der Felge und somit des gesamten Laufrades gerichtet ist.As 2 and 3 show, the spoke body ( 3 ), from the hub of distal, anchor-shaped portion whose radius of the load is adapted to the rim radius and designed in the direction of rotation. To 7 the cross-section of this section is made approximately oval, so as to adapt to the rim belly and to make the load distribution constant. In 6 is the exemplary example provided with 1-fold spoke intersection, which is a good compromise between lateral stiffness and torque transfer. 7 shows how the spoke body with sleeve ( 2 ) and nipples ( 1 ) connected is. The length of the sleeve must be adapted to the spoke tension and the adhesive used, so that the shear forces in any case do not release the connection between the sleeve and the spoke body. In the case of a side impact of the rim can be by means of a suitable Nippelspanners the nipple ( 1 ) on the spoke flange ( 7 ) and thus increase or decrease the spoke tension. The spoke flange is as in 8th shown, manufactured in such a way that its threaded pin are aligned in the direction of the spoke body to load the pins only to tensile force. The spoke flange fits the dimensions of the hub body ( 5 ) constructed. An adhesion or compression is not necessary, since the tensile forces of the spoke body in the center plane of the rim and thus the entire impeller is directed.

Claims (2)

Speichenverbindung für Laufräder, insbesondere für Fahrräder, die eine Felge (4) und eine Nabe mittels höchstens 28 Speichenkörpern (3) verbinden, wobei diese höchstens entweder radial oder tangential von der Nabe fluchten und sich untereinander in beliebiger Weise kreuzen, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Speichenkörper ein von der Nabe aus distales Ende aufweist, welches ankerförmig in der mittleren Rotationsebene des Felgenkörpers (S4) ausgeführt ist und in unmittelbarer Nähe zum Scheitelpunkt der Felge angebracht ist, wobei der Speichenkörper manuell austauschbar ist und dessen Zugspannung nabenseitig durch einen Nippel (1) mittels geeignetem Werkzeug nachjustierbar ist.Spoke connection for wheels, especially for bicycles, which has a rim ( 4 ) and a hub by means of a maximum of 28 spoke bodies ( 3 ), which are at most either radially or tangentially aligned with the hub and intersect with each other in any manner, characterized in that the single spoke body has a distal end of the hub, which anchor-shaped in the middle plane of rotation of the rim body (S4) is attached and in the immediate vicinity of the apex of the rim, wherein the spoke body is manually interchangeable and its tension on the hub side by a nipple ( 1 ) is readjustable by means of suitable tools. Speichenverbindung für Laufräder insbesondere für Fahrräder, die eine Felge (4) und eine Nabe mittels höchstens 28 Speichenkörpern (3) verbinden, wobei diese höchstens entweder radial oder tangential von der Nabe fluchten und sich untereinander in beliebiger Weise kreuzen und dabei paarweise auf einen linken und einen rechten Speichenflansch in gleicher Anzahl verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die nabenseitigen Speichenbefestigungen (1, 2) an einen Speichenflansch (7) verbunden sind, welcher nur form- und kraftschlüssig an dem Nabenkörper (5) angebracht wird, der eine den Speichenkörpern entsprechende Anzahl von Gewindezapfen-Elementen, welche mindestens annähernd in die Zugrichtung des entsprechenden Speichenkörpers gerichtet sind, zur Aufnahme der Nippel (1), die zur manuellen Nachjustage unter Zuhilfenahme eines geeigneten Werkzeugs dienen, aufweist. 2.1. Speichenverbindung für Laufräder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Speichenflansch (7) aus Sicherheitsaspekten mit dem Nabenkörper (5) zusätzlich reversibel verklebt oder reversibel verpresst wird.Spoke connection for wheels especially for bicycles, which has a rim ( 4 ) and a hub by means of a maximum of 28 spoke bodies ( 3 ), which are at most either radially or tangentially aligned by the hub and intersect with each other in any way and are distributed in pairs on a left and a right Speichenflansch in equal numbers, characterized in that the hub-side spoke fasteners ( 1 . 2 ) to a spoke flange ( 7 ), which only positive and non-positive on the hub body ( 5 ) is mounted, the one of the spoke bodies corresponding number of threaded pin elements, which are at least approximately directed in the pulling direction of the corresponding spoke body, for receiving the nipple ( 1 ), which are used for manual readjustment with the aid of a suitable tool has. 2.1. Spoke connection for wheels according to claim 2, characterized in that the spoke flange ( 7 ) for safety reasons with the hub body ( 5 ) is additionally reversibly glued or pressed reversibly.
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