DE102012106780A1

DE102012106780A1 - Speichenrad

Info

Publication number: DE102012106780A1
Application number: DE102012106780A
Authority: DE
Inventors: Tomo MIYAMOTO
Original assignee: Daido Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daido Kogyo Co Ltd
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2013-02-14
Anticipated expiration: 2032-07-26
Also published as: CN102950965A; JP2013035491A; CN102950965B; DE102012106780B4; US9290042B2; ITUD20120138A1; US20130038117A1

Abstract

Ein Speichenaufnahmeloch (19) ist durch einen an einer Felge (12) ausgebildeten Flansch (17) hindurch dergestalt ausgebildet, dass es um einen vorgegebenen Winkel (b) in einer radialen Richtung mit Bezug auf eine Linie (Q-Q), die sich senkrecht zu einer Rad-Mittelebene(O-O) erstreckt, geneigt ist. Ein Kopf (13a) einer Speiche (13) sitzt an einer Sitzfläche (19a), die auf einer Seitenfläche des Speichenaufnahmelochs (19) angeordnet ist, in Kontakt mit einer Region (I) auf der Seite, die näher an einem Felgenkorpus (12a) liegt, und ein gerader Kopfabschnitt (13b) der Speiche (13) berührt einen Kantenabschnitt (K) einer Öffnung auf der Seite, die von dem Felgenkorpus (12a) entfernt liegt, zu der ein Lochabschnitt (19b) direkt auf der der Sitzfläche (19a) des Speichenaufnahmelochs gegenüberliegenden Seite (19) öffnet.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Speichenrad zur Verwendung an einem Motorrad und dergleichen. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung ein Speichenrad, das als ein Schlauchlosreifen-Speichenrad geeignet ist, das eine Felge mit einem Flansch aufweist, der so ausgebildet ist, dass er in einer Innendurchmesserrichtung hervorsteht, wobei das Speichenrad durch Verankern von Endanschlagköpfen von Drahtspeichen an dem Flansch der Felge und durch Befestigen der Speichen durch Nippel an der Nabe zusammengebaut wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Das Rad eines Motorrades besteht im Allgemeinen aus einer Nabe, die an einer Achse angebracht ist, einer Felge, auf der ein Reifen sitzt, und Speichen, die die Nabe mit der Felge verbinden. Obgleich es sowohl Leichtmetallräder, bei denen Felge, Speichen und Nabe aus einem Guss hergestellt werden, als auch Speichenräder (oder genauer gesagt: Drahtspeichenräder) gibt, bei denen die Felge durch eine große Anzahl von Drahtspeichen mit der Nabe verbunden ist, betrifft die vorliegende Erfindung ein Speichenrad. Weil das Speichenrad Stöße aufnehmen kann, indem sich Felge und Speichen verformen, und weil es ein geringeres Gewicht haben kann, wird das Speichenrad für viele Motorräder verwendet, einschließlich Touren- und Geländemotorräder.
Das japanische Patent Nr. 3237721 offenbart ein Speichenrad, bei dem ein ringförmiger Flansch an einem Innenumfangsrand der Felge ausgebildet ist, Speichenköpfe an dem Flansch anliegen und verankert sind und Außengewindeabschnitte der Speichen an Laschenabschnitten, die an der Nabe ausgebildet sind, durch Nippel befestigt sind. Weil bei dem Speichenrad die Felge aus einem Aluminiumgussmaterial hergestellt ist und keine Durchgangslöcher zum Verankern der Speichen in einem Mulden- oder Vertiefungsabschnitt und dergleichen verlangt, bereitet es keine Probleme, das Speichenrad schlauchlos auszulegen und die Felge, einschließlich des Muldenabschnitts, dünner auszubilden als bei einem Rad, das schlauchlos ausgelegt wird, indem Speichenverankerungslöcher, die den Muldenabschnitt durchdringen, mit Gummikappen verschlossen werden. Somit eignet sich das Speichenrad auch zur Gewichtsreduzierung des Rades.
Bisher wird, wie in 7 gezeigt, die Felge 1 mit dem Flansch, wie oben beschrieben, mit Speichenaufnahmelöchern 3 versehen, die so ausgebildet sind, dass sie orthogonal zu einer Mittel- oder Dreh-Ebene verlaufen, die eine Mittelachse O-O der Felge 1 enthält. Jedes Speichenaufnahmeloch 3 ist mit Senkflächen 3a und 3b versehen, die zu Flanschflächen 2a und 2b auf beiden Seiten des Speichenaufnahmelochs 3 hin öffnen. Jede Speiche 5 ist von einem (nicht gezeigten) Außengewindeabschnitt her durch das Speichenaufnahmeloch 3 hindurchgeführt, und ein Kopf 6 liegt an einer Senkfläche 3a an und ist daran und verankert. Jede Speiche 5 ist an einem gekrümmten Abschnitt C₁ vom Kopf 6 her nach einem relativ kurzen geraden Abschnitt 5a, bzw. an einem Abschnitt mit einem großen Radius, gebogen und verläuft gerade von dem gekrümmten Abschnitt C₁ als ein gerader Korpusabschnitt 5b. Der an einem Rand des geraden Korpusabschnitts 5b ausgebildete Außengewindeabschnitt ist an der Nabe durch einen (nicht gezeigten) Nippel befestigt, um eine vorgegebene Zugkraft F an die Speiche 5 anzulegen.
Aufgrund der Zugkraft F1, die auf den geraden Kopfabschnitt 5a wirkt, berührt nun der Kopf 6 der Speiche 5 den Flansch 2 in einer Region D nahe einem Felgenkorpus 1a und in einer von dem Felgenkorpus 1a entfernten Region E an einem Randteil mit kleinem Durchmesser, d. h. einem Grenzteil, einer Senkfläche 3a des Speichenaufnahmelochs 3. Die Speiche 5 berührt außerdem den Flansch 2 in einer von dem Felgenkorpus 1a entfernten Region G an einem Teil mit kleinem Durchmesser, d. h. einem Grenzteil, der anderen Senkfläche 3b des Speichenaufnahmelochs 3 mit dem gekrümmten Abschnitt C₁.
Eine Druckkraft wirkt auf einen Satz Speichen des Speichenrades an einem Teil, der den Boden berührt. Dadurch empfängt das Speichenrad eine Kraft, die die Felge flach verformt, und Zugkräfte wirken auf einen rechten und einen linken Speichensatz (in einer Rad-Richtung von vorn nach hinten). Genauer gesagt, wirken sehr große Druck- und Zugkräfte wiederholt auf die Speichen bei einem Tourenmotorrad, das ein hohes Gewicht hat, oder bei einem Geländemotorrad, das hohen Stoßbelastungen durch Sprünge und dergleichen ausgesetzt ist. Der Kontakt der Speiche 5 mit dem Flansch 2 an dem Kontaktabschnitt G wirkt nicht als ein Teil zum Verriegeln der Speiche 5, und eine Zugkraft F2 von dem geraden Korpusabschnitt 5b wirkt direkt auf den geraden Kopfabschnitt 5a als eine Zugkraft F1 und wirkt auf die Kontaktabschnitte D und E des Kopfes 6. Genauer gesagt, wirkt, wie in 7 gezeigt, die Zugkraft F2 von dem geraden Korpusabschnitt 5b her als eine große Kraft in Form eines über den Hebelpunkt des Kontaktabschnitts G ausgeübten Moments, das gegen den Kontaktabschnitt D auf der Seite, die näher an dem Felgenkorpus 1a liegt, drückt. Dadurch kommt es an dem Basisabschnitt des Flansches 2 zu einer großen Lastkonzentration, die zu einem Ermüdungsbruch der Felge 1 und der Speiche 5 führt.
Die Festigkeit des Flansches wird als von einer Belastung abhängig betrachtet, die von dem Speichenaufnahmeloch 3 aufgenommen wird. Das heißt, je größer die Dicke h des Flansches auf der Innendurchmesser-Seite des Speichenaufnahmelochs 3 ist, desto höher ist die Festigkeit. Darum wird das Speichenaufnahmeloch 3 auf der Seite ausgebildet, die näher an dem Felgenkorpus 1a des Flansches 2 liegt. In diesem Fall werden die Senkflächen 3a und 3b so ausgebildet, dass die Krafteinwirkung von Start-Endabschnitten e der gekrümmten Flächen 2a ₁ und 2b ₁ von dem Felgenkorpus 1a des Flansches 2 aus erfolgt. Diese Senkflächen 3a und 3b üben infolge der von dem Kontaktabschnitt D ausgehenden hohen Punktlast eine Kerbwirkung auf die Basisabschnitte des Flansches 2 aus, und man nimmt an, dass dies eine wesentliche Ursache für den Verlust der Ermüdungsfestigkeit ist.
Obgleich ein vorgegebener Winkel für den Biegewinkel des gekrümmten Abschnitts C₁ der Speiche 5 erforderlich ist, um einen Ebenenwinkel (siehe α in 1) und einen Elevationswinkel (siehe β in 2) beim Spannen der Speichen sicherzustellen, wird der Biegewinkel des gekrümmten Abschnitts relativ klein (er wird in einer spitzwinkligen Richtung gebildet), weil das Speichenaufnahmeloch 3 in dem oben beschriebenen Speichenrad senkrecht zur Mittelebene der Felge 1 ausgebildet ist. Je spitzwinkliger der gekrümmte Abschnitt der Speiche ist, desto größer wird die örtliche Verformung des gekrümmten Abschnitts, wenn eine Last einwirkt, die einen bestimmten Grad überschreitet, so dass die Speiche gelängt wird und ihre Spannung verliert (die Speiche lockert sich). Des Weiteren wird die Druckkraft (eine Kraft in einer Richtung, die die Speiche staucht), die wiederholt auf die Speiche 5 wirkt, nicht an dem Kontaktabschnitt G aufgefangen und wird zu dem Kontaktabschnitt D (E) des Kopfes 6 übertragen. Die Speiche 5 lockert sich, wenn eine Druckkraft, die größer als die auf die Speiche wirkende Zugkraft ist, auf das Speichenrad wirkt; und wenn sich die Speiche 5 aufgrund der oben beschriebenen Längung der Speiche und der direkt zu dem Kontaktabschnitt D übertragenen Druckkraft lockert, so verzieht sich das Speichenrad aufgrund der zum Teil gelockerten Speichen und verliert seine kreisrunde Form, die durch die gleichmäßigen Zugkräfte der einzelnen Speichen aufrecht erhalten wird. Das Speichenrad verursacht dann vertikale und horizontale Schwingungen und verliert seine ihm zugedachte Funktion als Speichenrad.
Beim Speichenrad des Standes der Technik wird versucht, die von den Speichen auf den Flansch wirkende Lastkonzentration zu verteilen und ein Lockern der Speichen zu verhindern, indem der Durchmesser der Speichen oder die Anzahl der Speichensätze vergrößert wird; doch diese Maßnahme verursacht eine Gewichtserhöhung des Speichenrades, eine Erhöhung der ungefederten Massen und eine Erhöhung der Masseträgheit (der effektiven Trägheit) des Rades und führt so zu einem Verlust der Laufstabilität.
Darüber hinaus ist die im japanischen Patent Nr. 3237721 beschriebene Nabe so konfiguriert, dass sie einen rechten und einen linken Achsenstützabschnitt durch einen zylindrischen Abschnitt von gleichem Durchmesser mit den Stützabschnitten verbindet und dass Laschenabschnitte zum Befestigen von Speichen radial auf einer Außendurchmesserseite des rechten bzw. linken Achsenstützabschnitts ausgebildet sind. Das heißt, diese Nabe erfordert die separaten Speichenverbindungsabschnitte, die aus Erhöhungsabschnitten, die sich in der radialen Richtung erstrecken, bzw. den Flanschen, die sich von den Erhöhungsabschnitten in der axialen Richtung erstrecken, bestehen. Diese Bauweise ist im Hinblick auf die Festigkeit von Nachteil und erhöht das Gewicht. Dies ist eine Ursache für die Gewichtserhöhung des Speichenrades und führt zu einer Minderung der Leistung als Speichenrad, wie es oben beschrieben wurde.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Speichenrad bereit, das die oben dargelegten Probleme des Standes der Technik löst, indem es so konfiguriert ist, dass eine Speiche in Speichenaufnahmelöchern, die in einem Flansch einer Felge ausgebildet sind, verriegelt werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung enthält ein Speichenrad (W1, W2): eine Nabe (11), eine Felge (12, 12 ₂) mit einem Flansch (17), der so ausgebildet ist, dass er auf einer Innendurchmesserseite der Felge (12, 12 ₂) hervorsteht, wobei der Flansch (17) eine erste und eine zweite Seitenfläche (17d, 17e) aufweist und mit einem Speichenaufnahmeloch (19) versehen ist, das durch den Flansch (17) hindurch von der ersten zu der zweiten Seitenfläche (17d, 17e) verläuft, wobei eine Sitzfläche (19a) auf der ersten Seitenfläche (17d) ausgebildet ist, und eine Speiche (13), die die Nabe (11) mit der Felge (12, 12 ₂) verbindet, wobei die Speiche (13) Folgendes umfasst: einen Speichenkopf (13a), der an einem ersten Ende der Speiche (13) ausgebildet ist und in dem Speichenaufnahmeloch (19) des Flansches (17) anliegt und darin verriegelt ist, einen Außengewindeabschnitt (13d), der an einem zweiten Ende der Speiche (13) ausgebildet ist und an der Nabe (11) durch einen Nippel (22) befestigt ist, einen gekrümmten Abschnitt (C₂), der die Speiche (13) mit einem vorgegebenen Ebenenwinkel (α) und einem Elevationswinkel (β) mit Bezug auf die Felge (12, 12 ₂) versieht, einen geraden Kopfabschnitt (13b), der sich von dem Speichenkopf (13a) zu dem gekrümmten Abschnitt (C₂) erstreckt, und einen geraden Korpusabschnitt (13c), der sich gerade von dem gekrümmten Abschnitt (C₂) zu dem Außengewindeabschnitt (13d) erstreckt; dadurch gekennzeichnet, dass das Speichenaufnahmeloch (19) durch den Flansch (17) hindurch mit einer Neigung in einem vorgegebenen Winkel (b) in einer radialen Richtung mit Bezug auf eine Linie (Q-Q), die senkrecht zu einer gedachten Mittelebene (O-O) der Felge (12, 12 ₂) verläuft, ausgebildet ist, die Sitzfläche (19a) zu der ersten Seitenfläche (17d) des Flansches (17) auf einer Seite, die aufgrund der Neigung näher an einem Felgenkorpus liegt, öffnet und einen Durchmesser aufweist, der größer als ein Lochabschnitt (19b) des Speichenaufnahmelochs (19) ist, und der Speichenkopf (13a) an der Sitzfläche (19a) in Kontakt mit einer Region (I) auf der Seite, die näher an dem Felgenkorpus (12a) liegt, sitzt, und der gerade Kopfabschnitt (13b), der den Lochabschnitt (19b) durchdringt, einen Kantenabschnitt (K) auf einer Seite, die von dem Felgenkorpus (12a) entfernt liegt, an einer Öffnung (19c), zu der der Lochabschnitt (19b) an der zweiten Seitenfläche (17e) des Flansches (17) öffnet, berührt.
Es ist anzumerken, dass der gerade Kopfabschnitt der Speiche nicht unbedingt gerade zu sein braucht, sondern auch einen kreisrunden Bogen mit einem großen Radius oder eine gekrümmte Linie darstellen kann, deren Krümmungsradius sich in Richtung des gekrümmten Abschnitts ändert. Es ist also ein Teil gemeint, dessen Form nahe einer geraden Linie mit Bezug auf den gekrümmten Abschnitt liegt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, zum Beispiel mit Bezug auf 3, ist der Flansch (17) so ausgebildet, dass er von dem Felgenkorpus (12a) in der Innendurchmesserrichtung über ein Zwischenstück in Form einer ersten gekrümmten Fläche (R1) hervorsteht, und die Sitzfläche (19a) hat ein felgenkorpusseitiges Ende (P) und öffnet so, dass sich das felgenkorpusseitige Ende (P) an einer Position befindet, die einen Teil der ersten gekrümmten Fläche (R1) zwischen der Sitzfläche (19a) und dem Felgenkorpus (12a) auf der ersten Seitenfläche (17d) des Flansches (17) bildet.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Teil des Speichenkopfes (13a) auf einer Seite des geraden Kopfabschnitts (13b) aus einer zweiten gekrümmten Fläche (R2) gebildet, die Sitzfläche (19a) ist aus einer dritten gekrümmten Fläche (R3) gebildet, und eine radiale Abmessung der zweiten gekrümmten Fläche (R2) des Speichenkopfes (13a) ist größer konfiguriert als eine radiale Abmessung der dritten gekrümmten Fläche (R3) der Sitzfläche (19a), dergestalt, dass die zweite gekrümmte Fläche (R2) des Speichenkopfes (13a) die dritte gekrümmte Fläche (R3) der Sitzfläche (19a) auf einer Kantenseite der zweiten gekrümmten Fläche (R2) des Speichenkopfes (13a) berührt.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung, zum Beispiel mit Bezug auf 1, ist der Flansch (17) ringförmig mit Ausschnitten (17a) versehen, die in vorgegebenen Abständen entlang des gesamten Umfangs der Felge (12, 12 ₂) ausgebildet sind.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung, zum Beispiel mit Bezug auf die 4 und 5, enthält die Nabe (11) einen linken und einen rechten Achsenstützabschnitt (20l, 20r), die axial um einen vorgegebenen Abstand voneinander getrennt sind, einen trommelartigen äußeren zylindrischen Abschnitt (21), dessen Mittelteil in radialer Richtung ausbaucht, und mehrere Laschenabschnitte (15), die auf einem linken und einem rechten Teil einer Außenumfangsfläche des äußeren zylindrischen Abschnitts ausgebildet sind, und der Außengewindeabschnitt (13d) der Speiche (13) ist an einem der Laschenabschnitte (15) durch die Nippel (22) befestigt, und ein Raum (S) mit einem ungefähr kreisförmigen Profil ist im Inneren des äußeren zylindrischen Abschnitts (21) zwischen dem linken und dem rechten Achsenstützabschnitt (20l, 20r) ausgebildet.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung, zum Beispiel mit Bezug auf 5, ist jeder Laschenabschnitt (15) mit einem Nippelaufnahmeloch (16) versehen, das einen großen stufenförmigen Abschnitt (16b) zum Aufnehmen des Nippelkopfes und einen Lochabschnitt aufweist, durch den ein Korpusabschnitt (22b) des Nippels dringt, wobei ein Teil des großen stufenförmigen Abschnitts (16a) auf einer Seite des Lochabschnitts aus einer vierten gekrümmten Fläche (R4) gebildet ist, wobei ein Teil des Nippelkopfes (22a) auf einer Seite des Korpusabschnitts (22b) aus einer fünften gekrümmten Fläche (R5) gebildet ist und eine radiale Abmessung der fünften gekrümmten Fläche (R5) des Nippelkopfes (22a) größer eingestellt ist als die vierte gekrümmte Fläche (R4) des großen stufenförmigen Abschnitts (16), und die fünfte gekrümmte Fläche (R5) des Nippelkopfes (22a) dafür konfiguriert ist, die vierte gekrümmte Fläche (R4) des großen stufenförmigen Abschnitts (16a) zu berühren, und eine Abmessung (d) in der radialen Richtung des Lochabschnitts (16b) so konfiguriert ist, dass der Lochabschnitt (16b) nicht einen Basisabschnitt des Korpusabschnitts (22b) auf der Seite des Nippelkopfes berührt.
Gemäß einem siebenten Aspekt der Erfindung, zum Beispiel mit Bezug auf die 2 und 3, ist nur ein einziger Flansch (17) an einem in der Breitenrichtung verlaufenden mittleren Teil der Felge (12) ausgebildet.
Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung, zum Beispiel mit Bezug auf 6, sind zwei Flansche (17 ₁, 17 ₂) an Positionen ausgebildet, die jeweils um eine vorgegebene Distanz von einem in der Breitenrichtung verlaufenden mittleren Teil der Felge (12 ₂) getrennt sind.
Es ist anzumerken, dass die oben in Klammern geschriebenen Bezugszahlen sich auf die Zeichnungen beziehen und in keiner Weise den Schutzumfang der Ansprüche einschränken.
[Nutzeffekte der Erfindung]
Während Speichenrad nach dem ersten Aspekt des Speichenrades der Erfindung eine Felge hat, die einen Flansch aufweist, durch den hindurch Speichenaufnahmelöcher ausgebildet sind, und die eine schlauchlose, zuverlässig luftdichte Bereifung ermöglicht, erzeugt der gerade Kopfabschnitt der Speiche auf der Grundlage einer an die Speiche angelegten Zugkraft ein Moment, das als eine Druckkraft zwischen den beiden Kontaktabschnitten (J) und (K) auf der Seite wirkt, die von dem Felgenkorpus entfernt liegt, und verriegelt die Speiche an dem Flansch, und reduziert eine Kraft, die von der Speiche zu dem Flansch wirkt, weil der Speichenkopf an der Sitzfläche sitzt, die auf einer Seitenfläche des Flansches ausgebildet ist, die auf der Seite, die näher an dem Felgenkorpus liegt, mit der Region (I) in Kontakt steht, und der gerade Kopfabschnitt der Speiche den Kantenabschnitt (Abschnitt mit kleinem Durchmesser) (K) auf der von dem Felgenkorpus entfernt liegenden Seite der Öffnung, zu der der Lochabschnitt direkt auf der anderen Seitenfläche des Flansches öffnet, berührt. Dadurch wird es möglich zu verhindern, dass sich die Speichen dadurch lockern, dass Zug- und Druckkräfte (d. h. ein Erhöhen und Verringern der auf die Speichen wirkenden Zugkraft) wiederholt auf die Speichen wirken, und die Ermüdungsfestigkeit durch Verringern der Belastungen der Speichen und des Flansches zu verbessern.
Weil des Weiteren das Speichenaufnahmeloch in der radialen Richtung mit Bezug auf die Mittelachse der Felge geneigt ist, wird der Biegewinkel an dem gekrümmten Abschnitt der Speiche groß (in einer Richtung näher bei 180°), der gekrümmte Abschnitt wird verbreitert, und eine Verformung in einer Richtung, in der sich die Speiche erstreckt, kann verringert werden. Durch die Kombination dieser Merkmale kann das Speichenrad der Erfindung die Verformung der Speichen verringern, die Ermüdungsfestigkeit nahe dem Flansch und dem Speichenkopf verbessern und die Festigkeit und Langlebigkeit des Speichenrades verbessern. Dank dessen wird es außerdem möglich, die Felge dünner auszulegen, den Durchmesser der Drahtspeichen zu verringern oder die Anzahl der Speichen zu verringern. Somit wird es möglich, das Gewicht zu verringern, die Massenträgheit zu verringern und die Laufstabilität des Speichenrades zu verbessern.
Weil gemäß dem zweiten Aspekt des Speichenrades der Erfindung die auf einer Seitenfläche des Flansches ausgebildete Sitzfläche aus dem Hälftenabschnitt der ansteigenden gekrümmten Fläche des Flansches gebildet wird und die ansteigenden gekrümmten Flächen auf den beiden Seiten des Basisteils des Flansches, auf den sich die Belastung von dem Kontaktabschnitt (I) auf der Seite, die näher an dem Felgenkorpus der Sitzfläche liegt, konzentriert, über den gesamten Umfang des Flansches beibehalten werden, besitzt der Flansch eine hohe Ermüdungsfestigkeit.
Weil gemäß dem dritten Aspekt des Speichenrades der Erfindung die radiale Abmessung der gekrümmten Fläche des Kopfes größer eingestellt wird als die radiale Abmessung der gekrümmten Fläche der Sitzfläche, wird es möglich, eine Kontaktfläche des Kopfes mit der Sitzfläche zu vergrößern und die gekrümmte Fläche des Kopfes in Kontakt mit der Sitzfläche auf ihre Kantenseite zu bringen. Dementsprechend wird es möglich, die Belastung zu verringern, die durch den Kontaktabschnitt (I) zwischen dem Speichenkopf und der Sitzfläche auf den Flansch wirkt, und die Ermüdungsfestigkeit des Speichenkopfes und des Flansches zu verbessern.
Weil gemäß dem vierten Aspekt des Speichenrades der Erfindung die Ausschnitte in vorgegebenen Abständen des Flansches, der entlang des gesamten Umfangs auf der Innendurchmesserseite der Felge ausgebildet ist, angeordnet sind, wird es möglich, die in den Speichenaufnahmelöchern entstehende Punktbelastung zu dem gekerbten Flansch und anderen Regionen mit geringer Steifigkeit zu verteilen. Somit verteilt das Speichenrad durch die Kombination mit der nachgiebigen elastischen Verformung des geraden Korpusabschnitts, die durch das Verriegeln der Speiche in der Speichen-Schubrichtung durch Verriegeln der Speiche in dem Speichenaufnahmeloch verursacht wird, die entstandene Belastung ohne Punktbelastung eines einzelnen Teils, selbst wenn eine große Last auf die Felge wirkt, wenn ein schweres Motorrad, wie zum Beispiel ein Tourenmotorrad, auf einer holprigen Straße fährt oder wenn ein Geländemotorrad nach einem Sprung landet. Somit kann das Speichenrad eine hohe Ermüdungsfestigkeit und Radleistung aufrecht erhalten.
Weil gemäß dem fünften Aspekt des Speichenrades der Erfindung die Nabe durch Verbinden des linken und des rechten Achsenstützabschnitts über den trommelartigen äußeren zylindrischen Abschnitt, dessen Mittelteil in radialer Richtung ausbaucht, gebildet wird und die Laschenabschnitte zum Verbinden der Speichen an dem äußeren zylindrischen Abschnitt ausgebildet sind, können die wiederholt von der Speiche ausgehenden Kräfte in einer Bogenform durch den integral montierten trommelartigen äußeren zylindrischen Abschnitt verteilt und getragen werden.
Weil darüber hinaus der Raum (S), dessen Profil ungefähr kreisförmig ist, innerhalb des äußeren zylindrischen Abschnitts 21 zwischen dem linken und dem rechten Achsenstützabschnitt ausgebildet ist, ist es möglich, das Gewicht der Nabe zu verringern und gleichzeitig ihre Festigkeit beizubehalten, wie oben beschrieben. Es wird außerdem möglich, zur Gewichtsersparnis des Speichenrades und zur Verringerung der Massenträgheit beizutragen und die Laufstabilität des Rades zu verbessern.
Weil gemäß dem sechsten Aspekt des Speichenrades der Erfindung die radiale Abmessung der gekrümmten Fläche des Nippelkopfes größer eingestellt wird als die radiale Abmessung der gekrümmten Fläche des großen stufenförmigen Abschnitts des Nippelaufnahmelochs des den Nippel stützenden Laschenabschnitts, vergrößert sich eine Kontaktfläche des Nippelkopfes mit dem stufenförmigen Abschnitt des Nippelaufnahmelochs. Dementsprechend wird es möglich, die Belastung zu verringern, die sonst auf den Nippelkopf und den stufenförmigen Abschnitt des Nippelaufnahmelochs wirken würde, und die Ermüdungsfestigkeit des Laschenabschnitts und des Nippels zu verbessern.
Weil darüber hinaus der Basisabschnitt des Nippelkopfes so konfiguriert ist, dass er nicht den Lochabschnitt des Nippelaufnahmelochs berührt, entsteht kein Biegemoment in dem Nippel und dem geraden Korpusabschnitt der Speiche. Dementsprechend wird es möglich, die Ermüdungsfestigkeit der Speiche weiter zu verbessern.
Gemäß dem siebenten Aspekt des Speichenrades der Erfindung wird es möglich, das oben beschriebene Speichenrad mit den ausgezeichneten Eigenschaften zu erhalten, indem man eine sogenannte T-Felge verwendet, wobei die Felge einen einzigen Flansch an dem in der Breitenrichtung verlaufenden mittleren Teil (Muldenabschnitt) aufweist.
Gemäß dem achten Aspekt des Speichenrades der Erfindung wird es möglich, das oben beschriebene Speichenrad mit den ausgezeichneten Eigenschaften zu erhalten, indem man die Erfindung auf eine Felge anwendet, die die beiden linken und rechten Flansche in der Breitenrichtung aufweist.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die folgenden beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Die beiliegenden Zeichnungen, die in die Spezifikation aufgenommen werden und einen Teil von ihr bilden, veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen, Merkmale und Aspekte der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Vorderansicht eines Speichenrades, auf das die Erfindung angewendet wird.
2 ist eine seitliche Schnittsansicht des in
1 gezeigten Speichenrades.
3A ist eine Schnittansicht eines Teils eines Flansches einer Felge, an der eine Speiche verankert ist und auf die die Erfindung angewendet wird, und 3B ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 3A, wo die Speiche die Felge berührt.
4A bis 4C veranschaulichen eine Nabe, auf die die Erfindung angewendet wird, wobei 4A ist eine Vorderansicht ist, 4B eine Rückseitenansicht ist und 4C eine seitliche Schnittsansicht ist, in der eine Schnittansicht entlang der Richtung der Pfeile A-A in 4A mit einer Schnittansicht entlang der Richtung der Pfeile B-B in 4B in einer in der Breitenrichtung verlaufenden Mitte der Nabe verknüpft ist.
5A ist eine Schnittansicht eines Laschenabschnitts der Nabe, an dem ein Nippel verankert ist und auf den die Erfindung angewendet wird, und 5B ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 5A, wo der Nippel den Laschenabschnitt berührt.
6A ist eine Schnittansicht, die einen Teil der Felge veranschaulicht, an dem die Speiche verankert ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; 6B ist eine vergrößerte Ansicht eines Flansches der Felge; und 6C ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil in 6B zeigt, wo die Speiche die Felge berührt.
7A ist eine Schnittansicht eines Teils eines Flansches einer Felge des Standes der Technik, an der eine Speiche verankert ist, und 7B ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil zeigt, wo die Speiche die Felge berührt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Wie in den 1 und 2 gezeigt, enthält ein Speichenrad W1 eine Nabe 11, durch die hindurch eine Achse angebracht werden kann, eine Felge 12, auf die ein Reifen aufgezogen werden kann, und eine große Anzahl von Drahtspeichen 13, die die Nabe 11 mit der Felge 12 verbinden. Die Nabe 11 hat eine große Anzahl von Laschenabschnitten 15, die so ausgebildet sind, dass sie in vorgegebenen Abständen in ihrer Umfangsrichtung hervorstehen. Die Laschenabschnitte 15 sind zweireihig ausgebildet, so dass sie bei Betrachtung von vorn einander nicht überlappen, indem vorgegebene Abstände in einer axialen Richtung belassen werden. Jeder Laschenabschnitt 15 ist mit zwei Nippelaufnahmelöchern 16 versehen, die jeweils gebildet werden, indem man eine vorgegebene Distanz in der axialen Richtung belässt. Die Speichen 13 erstrecken sich von den zwei Nippelaufnahmelöchern 16 in der Vorwärts- bzw. der Rückwärtsrichtung des Laschenabschnitts 15. Enden der Speichen 13 sind an der Felge 12 mit einer Neigung in einem vorgegebenen Winkel a° mit Bezug auf eine Tangentiallinie V-V der Nabe verankert. Die jeweiligen Speichen 13 werden so montiert, dass sich vier benachbarte Speichen als ein Satz einer Speichengruppe A einander überschneiden. Das in 1 gezeigte Speichenrad W1 besteht aus acht Sätzen von Speichengruppen. Jede Speiche 13 erstreckt sich mit Neigungen eines in 1 gezeigten Ebenenwinkels α und eines in 2 gezeigten Elevationswinkel β mit Bezug auf eine Mittelachse des Speichenrades W1 (Rad-Mittelachse) O-O. Es ist anzumerken, dass zwar ein Winkel in einer Vorderansicht als der Ebenenwinkel α bezeichnet wird und ein Winkel in einer seitlichen Schnittsansicht als der Elevationswinkel β bezeichnet wird, wie oben beschrieben, dass aber die auf diese Weise bezeichneten Ebenen- und Elevationswinkel Fachbegriffe sind, die häufig im Zusammenhang mit Speichenrädern verwendet werden.
Die Felge 12 ist mit einem Flansch 17 versehen, der von einem in der Breitenrichtung verlaufenden mittleren Teil (Muldenabschnitt) 14 der Felge 12 entlang der gesamten Umfangsrichtung der Innendurchmesserseite der Felge 12 hervorsteht. Der Flansch 17 hat acht Einhänge-Flanschabschnitte 17b, die ringförmig durch acht Ausschnitte 17a gebildet werden, die in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Jeder Einhänge-Flanschabschnitt 17b hat vier Speichenaufnahmelöcher 19, die in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung ausgebildet sind. Die Speichen 13 eines Satzes der Speichengruppe A werden jeweils der Reihe nach in die vier Speichenaufnahmelöcher 19 eingehängt. Auf diese Weise werden insgesamt 32 Speichen unter Spannung zwischen der Nabe 11 und der Felge 12 angeordnet.
Wie in 3 gezeigt, steht der Flansch 17 (der Einhänge-Flansch 17b) der Felge 12 von einem Felgenkorpus 12a in Richtung der Innendurchmesserseite auf der Außendurchmesserseite über eine ansteigende gekrümmte Fläche R1 (erste gekrümmte Fläche) hervor. Der Einhänge-Flansch 17b ist mit dem Speichenaufnahmeloch 19 (mit einer Mittelachse P-P) versehen, das so hergestellt ist, dass es radial um einen vorgegebenen Winkel b° mit Bezug auf eine Linie Q-Q geneigt ist, die senkrecht zu einer Ebene O-O, die die Mittelachse der Felge 12 (Rad-Mittelebene) enthält, verläuft, und so, dass sie durch die Flanschflächen 17d und 17e auf den beiden Seiten des Flansches 17 hindurch verläuft. Das Speichenaufnahmeloch 19 enthält eine Sitzfläche 19a mit einer gekrümmten Fläche R3 (dritten gekrümmten Fläche), die so konfiguriert ist, dass sie größer als ein Lochabschnitt 19b und eine Öffnung an der Flanschfläche 17d ist, und deren Öffnung aufgrund der Neigung des vorgegebenen Winkels b° des Lochabschnitts 19b näher an dem Felgenkorpus 12a liegt. Ein felgenkorpusseitiges Ende p der Sitzfläche 19a ist so ausgebildet, dass es an einem Hälftenabschnitt der ansteigenden gekrümmten Fläche R1 öffnet. Das heißt, weil das felgenkorpusseitige Ende p der Sitzfläche 19a des Speichenaufnahmelochs 19 von dem Hälftenabschnitt der ansteigenden gekrümmten Fläche R1 auf einer Seite der Flanschfläche 17d aus öffnet, indem man einen Teil der gekrümmten Fläche R1 belässt, und das Speichenaufnahmeloch 19 um den vorgegebenen Winkel b° radial zu der Linie Q-Q, die senkrecht zu der Rad-Mittelebene O-O verläuft, geneigt ist, hat die Sitzfläche 19a, die entlang der Neigung ausgebildet, die gekrümmte Fläche R3, die vom Flächeninhalt her breiter ist, auf der Seite, die näher an dem Felgenkorpus 12a liegt, und eine gekrümmte Fläche, die schmaler ist, auf der Seite, die von dem Felgenkorpus 12a entfernt liegt. Keine Sitzfläche ist auf der Seite der Flanschfläche 17e ausgebildet, d. h. der anderen Seite des Speichenaufnahmelochs 19, und eine Öffnung 19c, zu der der Lochabschnitt 19b direkt öffnet, ist ausgebildet. Es ist anzumerken, dass der vorgegebene Winkel b des Speichenaufnahmelochs 19 auf einen Wert zwischen 5° und 30° eingestellt wird.
Die Speiche 13 hat einen Endanschlagkopf 13a, der an einem Ende (ersten Ende) ausgebildet ist, einen relativ kurzen geraden Kopfabschnitt 13b (mit einer Mittelachse S-S), der sich von dem Kopf 13a zu einem gekrümmten Abschnitt C₂ erstreckt, den gekrümmten Abschnitt C₂, wo die Speiche 13 gekrümmt ist, einen geraden Korpusabschnitt 13c (mit einer Mittelachse T-T), der sich gerade von dem gekrümmten Abschnitt C₂ zu einem Außengewindeabschnitt 13d erstreckt, und den Außengewindeabschnitt 13d, der an einem anderen Ende (zweiten Ende) der Speiche 13 ausgebildet ist und mit einem Nippel verschraubt ist. Der gekrümmte Abschnitt C₂verleihtder Speiche 13 einen vorgegebenen Ebenenwinkel α und einen Elevationswinkel β mit Bezug auf die Felge 12. Es ist anzumerken, dass der gerade Kopfabschnitt 13b nicht unbedingt exakt gerade sein muss und auch solche Abschnitte enthält, die mit Bezug auf den gekrümmten Abschnitt C₂ im Wesentlichen einer geraden Linie ähneln (d. h. ungefähr gerade sind), wie zum Beispiel ein Kreisbogen mit einem großen Radius und eine Kurve, deren Krümmungsradius allmählich in Richtung des gekrümmten Abschnitts C₂größer wird. Ein Biegewinkel c an dem gekrümmten Abschnitt C₂ der Speiche 13 (ein Winkel, der zwischen der Mittelachse S-S des geraden Kopfabschnitts 13b und der Mittelachse T-T des geraden Korpusabschnitts 13c, wie oben beschrieben, gebildet wird) ist größer eingestellt (näher bei 180°) als der Biegewinkel der in 7 gezeigten Speiche 5 des Standes der Technik, weil das Speichenaufnahmeloch 19, in das die Speiche 13 eingesetzt werden soll, um den vorgegebenen Winkel b° geneigt ist. Das heißt, während der Biegewinkel c auf der Grundlage des Ebenenwinkels α und des Elevationswinkels β, wie oben beschrieben, auf den vorgegebenen Winkel eingestellt wird, wird der Biegewinkel der Speiche 13 größer eingestellt als der Biegewinkel der Speiche 5 des Standes der Technik, die entsprechend dem Speichenaufnahmeloch 3, das entlang der orthogonal zu der Rad-Mittelebene O-O verlaufenden Linie ausgebildet ist, um den Winkel gebogen ist, der dem um den vorgegebenen Winkel b° gebogenen Speichenaufnahmeloch 19 entspricht. Dann wird die Speiche 13 durch das Speichenaufnahmeloch 19 von der Seite der Sitzfläche 19a her hindurchgeschoben. Der Kopf 13a sitzt auf einer Region I der Sitzfläche 19a des Speichenaufnahmelochs 19 auf der Seite, die näher an dem Felgenkorpus 12a liegt, und auf einer Region J auf der Seite, die von dem Felgenkorpus 12a entfernt liegt. Der gerade Kopfabschnitt 13b nahe dem gekrümmten Abschnitt C₂ berührt außerdem das Speichenaufnahmeloch 19 an einem Kantenabschnitt (Abschnitt mit kleinem Durchmesser) auf der Seite, die von dem Felgenkorpus 12a entfernt liegt, in einer Öffnung 19c, in dem der Lochabschnitt 19b direkt zu einer Flanschfläche 17e auf der Seite gegenüber der Sitzfläche 19a des Speichenaufnahmelochs 19 öffnet.
Ein Teil des Kopfes 13a auf der Seite des geraden Kopfabschnitts 13b wird durch eine gekrümmte Fläche R2 (zweite gekrümmte Fläche) gebildet. Eine gekrümmte radiale Abmessung der gekrümmten Fläche R2 ist größer konfiguriert als eine radiale Abmessung der gekrümmten Fläche R3 der Sitzfläche 19a (R3 < R2), so dass eine Kontaktfläche des Kopfes 13a mit der Sitzfläche 19a größer wird und die gekrümmte Kopffläche R2 die gekrümmte Fläche R3 der Sitzfläche 19a auf ihrer Kantenseite berührt.
Wie in 4 gezeigt, ist die Nabe 11 als Ganzes in Form einer Trommel ausgebildet, indem ein linker und ein rechter Achsenstützabschnitt 20l und 20r miteinander verbunden werden, die durch eine vorgegebene Distanz in der axialen Richtung über einen äußeren zylindrischen Abschnitt 21 voneinander getrennt sind, dessen Mittelteil in der radialen Richtung ausbaucht. Der linke und der rechte Achsenstützabschnitt 20l und 20r sind jeweils mit Lagern befestigt und stützen drehbar eine Vorderachse oder eine Hinterachse. Der äußere zylindrische Abschnitt 21, der Außendurchmesserseiten des linken und des rechten Achsenstützabschnitts 20l und 20r verbindet, hat ringförmige Flansche 21a, die sich in der horizontalen Richtung erstrecken, und mehrere linke und rechte Laschenabschnitte 15 sind auf einer Außenumfangsfläche des linken bzw. des rechten Flansches 21a ausgebildet. Diese linken und rechten Laschenabschnitte 15 sind so ausgebildet, dass sich ihre Mitte in der Außendurchmesserrichtung entsprechend dem äußeren zylindrischen Abschnitt 21 ausbaucht, dessen Mitte sich in der Außendurchmesserrichtung ausbaucht. Jeder Laschenabschnitt 15 ist jeweils mit zwei Nippelaufnahmelöchern 16 versehen. Diese zwei Nippelaufnahmelöcher 16 sind so angeordnet, dass eines, das sich in der Breitenrichtung auf der Innenseite befindet, an einer Position angeordnet ist, die radial in Richtung der Außenseite mit Bezug auf das andere Loch auf der äußeren Seite versetzt ist. Eine Innenseite des äußeren zylindrischen Abschnitts 21 zwischen dem linken und dem rechten Achsenstützabschnitt 20l und 20r ist ein Hohlraum S, der in einer Ebene, die die axiale Linie X-X enthält, ungefähr ein kreisförmiges Profil hat.
Wie in 5 gezeigt, ist jedes Nippelaufnahmeloch 16, das in den Laschenabschnitt 15 hinein ausgebildet ist, auf einen Winkel eingestellt, der es erlaubt, den geraden Korpusabschnitt 13c auf der Grundlage des Ebenenwinkels α und des Elevationswinkels β der Speiche 13 gerade aufzunehmen, und hat einen Lochabschnitt 16b, der einen Durchmesser d aufweist, der größer als ein Korpus 22b eines Nippels 22 ist, sowie einen großen stufenförmigen Abschnitt 16a, der zu einer Seitenfläche des Laschenabschnitts 15 des Lochabschnitts 16b öffnet und einen Kopf 22a des Nippels 22 aufnimmt. Der große stufenförmige Abschnitt 16a hat ein Loch mit großem Durchmesser, das zu einer Seitenfläche des Laschenabschnitts 15 öffnet, und einen stufenförmigen Abschnitt mit eine gesenkte gekrümmte Fläche R4 (vierte gekrümmte Fläche) zwischen dem Loch mit großem Durchmesser und dem Lochabschnitt 16b.
Der Nippel 22 hat den Endanschlag-Nippelkopf 22a, der an einem Ende ausgebildet ist, und den Korpusabschnitt 22b, dessen Durchmesser kleiner ist als der Nippelkopf 22a und der sich über eine kegelförmige gekrümmte Fläche R5 (fünfte gekrümmte Fläche) des Nippelkopfes 22a in Richtung eines anderen Endes erstreckt. Der Nippel 22 ist von der Seite des großen stufenförmigen Abschnitts 16a des Nippelaufnahmelochs 16 her eingesetzt, und die gekrümmte Fläche R5 des Nippelkopfes 22a berührt die gekrümmte Fläche R4 des oben beschriebenen stufenförmigen Abschnitts und sitzt an ihr. Eine radiale Abmessung der gekrümmten Fläche R5 des Nippelkopfes 22a ist größer eingestellt als eine radiale Abmessung der gekrümmten Fläche R4 des stufenförmigen Abschnitts (R4 < R5), so dass eine Kontaktfläche des Nippelkopfes 22a mit der gekrümmten Fläche R4 des stufenförmigen Abschnitts größer wird. Darüber hinaus ist der Durchmesser d des Lochabschnitts 16b des Nippelaufnahmelochs 16 größer eingestellt als ein Durchmesser des Korpusabschnitts 22b des Nippels 22, und der Basisabschnitt des Nippelkopfes 22a wird auf eine Größe maximiert, die ungeachtet der Unterschiede der Positionen der zwei Nippelaufnahmelöcher 16 jedes Laschenabschnitts 15 keinen Kantenabschnitt des stufenförmigen Abschnitts des Lochabschnitts 16b berührt, so dass der Nippel 22 und der gerade Korpusabschnitt 13c der Speiche kein Biegemoment erzeugen.
Die vorliegende Ausführungsform ist wie oben beschrieben konfiguriert. Das heißt, die Speiche 13 berührt das Speichenaufnahmeloch 19 in den Regionen I, J und an dem Kantenabschnitt K (im Weiteren als Kontaktabschnitte I, J und K bezeichnet) auf der Seite des Flansches 17 der Felge 12 und ist durch den Nippel 22 auf der Seite der Nabe 11 befestigt, um mit einer vorgegebenen Zugkraft F gespannt zu werden. Während der Speichenkopf 13a die Kontaktabschnitte I und J der Sitzfläche 19a des Speichenaufnahmelochs 19 durch die Zugkraft F3, die auf die Speiche 13 wirkt, berührt, wie in 3 gezeigt, erzeugt der gerade Kopfabschnitt 13b ein Rotationsmoment, das sich auf den Kontaktabschnitt K konzentriert, weil der gerade Kopfabschnitt 13b den Kantenabschnitt (Abschnitt mit kleinem Durchmesser) K berührt. Dadurch erhält der Kontaktabschnitt I auf der Seite, die näher an dem Felgenkorpus 12a der Sitzfläche 19a liegt, den größten Teil der Zugkraft, die auf den Speichenkopf 13a wirkt, und nahezu keine Zugkraft wirkt auf den Kontaktabschnitt J auf der Seite, die von dem Felgenkorpus 12a entfernt liegt.
Aufgrund des Moments, das sich auf den Kontaktabschnitt K konzentriert, wirkt die Zugkraft vielmehr als eine Druckkraft zwischen den Kontaktabschnitten J und K insbesondere auf der Seite, die von dem Felgenkorpus 12a des geraden Kopfabschnitts 13b der Speiche entfernt liegt. Dadurch kann die Kraft, die von der Speiche 13 auf den Flansch 17 der Felge 12 wirkt, oder insbesondere die Kraft, die als das Moment wirkt, deutlich verringert werden.
Darüber hinaus wird auf der Grundlage des Moments, das auf den geraden Kopfabschnitt 13b wirkt, die Speiche 13 an dem Flansch 17 an dem Kontaktabschnitt K des Speichenaufnahmelochs 19 durch einen Kontaktdruck an dem Kontaktabschnitt I zwischen der Sitzfläche 19a und dem Speichenkopf 13a und einen Kontaktdruck an dem Kontaktabschnitt K zwischen dem geraden Kopfabschnitt 13b und der Kante des Speichenaufnahmelochs 19 verriegelt. Das heißt, die Schubkraft von der Speiche 13 wird durch den Kantenabschnitt K, zu dem der Lochabschnitt 19b direkt öffnet, aufgefangen, und es wird verhindert, dass der Speichenkopf 13a, der den Kontaktabschnitt I berührt, nach oben stößt, so dass es möglich ist zu verhindern, dass sich die Speichen durch Veränderungen der Zugkraft, die wiederholt auf die Speichen 13 wirken, wenn sich das Speichenrad W1 dreht, lockern.
Die auf den Kontaktabschnitt I wirkende Belastung kann durch eine Anordnung verteilt werden, bei der der Speichenkopf 13a einen Fläche-an-Fläche-Kontakt mit der Sitzfläche 19a hat, um ihre Kontaktfläche zu vergrößern, indem die radialen Abmessungen ihrer gekrümmten Flächen (R3 < R2) entsprechend konfiguriert werden, und bei der der Speichenkopf 13a die Sitzfläche 19a an der Kantenseite der gekrümmten Fläche R2 berührt. Der Kontaktabschnitt I befindet sich auf der Seite, die näher an dem Hälftenabschnitt der Sitzfläche 19a liegt, die aus dem Hälftenabschnitt (dem felgenkorpusseitigen Ende der Sitzfläche 19a) der ansteigenden gekrümmten Fläche R1 des Flansches 17 gebildet wird, d. h. er befindet sich an einem Teil, wo die Festigkeit des Flansches 17 dank der ansteigenden gekrümmten Fläche R1, deren Radius groß ist, groß ist. Dementsprechend kann der Flansch 17 selbst dann, wenn eine große Druckkraft auf den Kontaktabschnitt I von dem Speichenkopf 13a wirkt, in Verbindung mit der Verteilung der Belastung durch die gekrümmten Flächen R2 und R3 und den Kontakt an dem Kantenabschnitt, wie oben beschrieben, eine hohe Ermüdungsfestigkeit aufrecht erhalten.
Das Speichenaufnahmeloch 19 ist um den vorgegebenen Winkel b° mit Bezug auf die Linie Q-Q, die senkrecht zu der Rad-Mittelebene O-O verläuft, geneigt, und infolge dessen wird der Biegewinkel c an dem gekrümmten Abschnitt C₂ der Speiche 13 so vergrößert, dass der gekrümmte Abschnitt C₂ verbreitert wird und eine Verformung in der Richtung, in der sich die Speiche 13 erstreckt, verringert werden kann, d. h. die Kraft, die in der Biegerichtung wirkt (der Richtung, in der sich die Speiche erstreckt), wird verringert, wenn die Speiche nahezu gerade ist.
Wie in 5 gezeigt, wirkt die Zugkraft F4, die von der Speiche 13 in der Nabe 11 auf den Nippel 22 wirkt, auf die gekrümmte Fläche R4 des großen stufenförmigen Abschnitts 16a des Nippelaufnahmelochs 16 über die gekrümmte Fläche R5 des Nippelkopfes 22a. Der Nippelkopf 22a und der große stufenförmige Abschnitt 16a verteilen eine Arbeitsbelastung durch Vergrößern einer Kontaktfläche durch zweckmäßiges Einstellen der radialen Abmessungen der gekrümmten Flächen (R4 < R5). Darüber hinaus wird selbst dann, wenn Richtungen, in denen sich die Speichen 13 erstrecken, aufgrund der unterschiedlichen Positionen der zwei Nippelaufnahmelöcher 16 jedes Laschenabschnitts 15 geringfügig verschieden sind, diese Differenz durch diese Einstellung absorbiert. Des Weiteren erzeugt keine Speiche 13 ein Biegemoment, weil der Basisabschnitt des Nippelkopfes 22a nicht den Kantenabschnitt des Lochabschnitts 16b des Nippelaufnahmelochs 16 berührt. Weil die Laschenabschnitte 15, die jeweils die Nippelaufnahmelöcher 16 der Nabe 11 aufweisen, an dem äußeren zylindrischen Abschnitt 21, der einen großen Durchmesser aufweist und die beiden Achsenstützabschnitte 20l und 20r an seinen radialen Außenseiten verbindet, ausgebildet sind, können des Weiteren die Laschenabschnitte 15 die Kraft von den Speichen durch bogenförmige Verteilung aufnehmen. Weil das Innere des äußeren zylindrischen Abschnitts 21 zwischen den beiden Achsenstützabschnitten 20l und 20r aus dem Raum S besteht, der ungefähr ein kreisförmiges Profil hat, ist es des Weiteren möglich, das Gewicht zu verringern und die Festigkeit der Nabe 11 zu erhöhen.
Das Speichenrad W1 empfängt eine Kraft, die versucht, die Felge 12 flach zu verformen, indem sie eine Stoßbelastung empfängt, wenn ein schweres Motorrad, wie zum Beispiel ein Tourenmotorrad, auf einer holprigen Straße fährt oder wenn beispielsweise ein Geländemotorrad nach einem Sprung landet. Weil die Ausschnitte 17a um den Flansch 17 herum ausgebildet sind, der sich entlang des gesamten Umfangs der Innendurchmesserseite der Felge 12 erstreckt, behält das Speichenrad W1 in solchen Fällen eine hohe Ermüdungsfestigkeit und die Speichenleistung bei, indem die in dem Speichenaufnahmeloch 19 entstandene Punktbelastung zu dem gekerbten Flansch 17 verteilt wird, dessen Steifigkeit gering ist, und indem die Belastung durch nachgiebige elastische Verformung des geraden Korpusabschnitts 13c, die durch die Verriegelung der Speiche 13 mit dem Speichenaufnahmeloch 19 erreicht wird, verteilt wird. Darüber hinaus verteilt die Nabe 11 mit dem trommelartigen äußeren zylindrischen Abschnitt die von der Speiche 13 wirkende Kraft bogenförmig und besitzt eine hohe Ermüdungsfestigkeit.
Durch die Kombination dieser oben beschriebenen Merkmale wird es möglich, das Gewicht des Speichenrades W1 weiter zu verringern, indem man die Felge dünner konstruiert, die Anzahl der Speichen verringert und den Durchmesser der Drahtspeichen verringert, während eine hohe Ermüdungsfestigkeit beibehalten wird. Somit ist es möglich, die Leistung des Speichenrades zu verbessern.
Als Nächstes wird das Speichenrad, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird (im Folgenden als ein neu entwickeltes Speichenrad bezeichnet), durch den Anmelder konkret mit einem zum Stand der Technik gehörenden Speichenrad mit Eisen- oder Aluminiumfelge mit der gleichen Ermüdungsfestigkeit und den gleichen Spezifikationen (16 Zoll Durchmesser der Felge × 3,00 Zoll Breite) verglichen. Das Eisenfelgen-Speichenrad hat eine Eisenfelge und einen Schlauch; seine Speichen sind mit einem Muldenabschnitt der Felge durch Nippel verankert. Die Anzahl der Speichen ist 40. Beim Aluminiumfelgen-Speichenrad ist die Felge aus einer Aluminiumlegierung gegossen. Ähnlich dem Eisenfelgen-Speichenrad handelt es sich um ein Speichenrad mit Schlauchreifen, bei dem die Speichen mit einem Muldenabschnitt der Felge durch Nippel verankert sind und die Anzahl der Speichen 40 beträgt.
Zuerst wurden die Gewichte verglichen: Das Gewicht des neu entwickelten Speichenrades betrug 62,02 % des Gewichts des Eisenfelgen-Speichenrades und 68,10 % des Gewichts des Aluminiumfelgen-Speichenrades. Das heißt, das Gewicht konnte deutlich gesenkt werden, indem die Anzahl der Speichen verringert wurde, während die Ermüdungsfestigkeit auf dem gleichen Niveau gehalten wurde.
Als Nächstes wurde ihre Massenträgheit verglichen:
Die Massenträgheit des neu entwickelten Speichenrades betrug 46,32 % der Massenträgheit des Eisenfelgen-Speichenrades und 52,90 % der Massenträgheit des Aluminiumfelgen-Speichenrades. Es ist somit möglich, die Leistung des Speichenrades, wie zum Beispiel die Laufstabilität, durch Verringern der Massenträgheit, zu verbessern.
Als Nächstes wird im Folgenden eine weitere Ausführungsform mit Bezug auf die 6A bis 6C erläutert. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsform nur in der Form der Felge, so dass Teile der vorliegenden Ausführungsform, die sich mit denen der vorherigen Ausführungsform decken, in den Figuren mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet werden, und auf ihre Erläuterung wird hier verzichtet.
Eine Felge 12 ₂ eines Speichenrades W2, auf die die vorliegende Ausführungsform angewendet wird, umfasst am Außendurchmesser angeordnete Flanschabschnitte 31, Nippelsitzabschnitte 32, einen Muldenabschnitt 14 ₂ und zwei Flansche 17 ₁ und 17 ₂. Die Felge 12 ₂ ist symmetrisch auf dem in der Breitenrichtung verlaufenden mittleren Teil des Muldenabschnitts 14 ₂ zentriert. Der linke und der rechte Flansch 17 ₁ und 17 ₂ stehen in Richtung der Innendurchmesserrichtung von beiden Endabschnitten hervor, die in einer vorgegebenen Distanz in der Breitenrichtung von der Rad-Mittelebene O-O des Muldenabschnitts 14 ₂ angeordnet sind. Diese Flansche 17 ₁ und 17 ₂ sind mit Speichenaufnahmelöchern 19 versehen. Das Speichenaufnahmeloch 19 ist so ausgebildet, dass es um einen vorgegebenen Winkel in der Innendurchmesserrichtung mit Bezug auf die Linie, die senkrecht zu der Rad-Mittelebene O-O verläuft, geneigt ist. Ein Sitzabschnitt 19a mit einem großen Durchmesser öffnet zu einer Flansch-Seitenfläche auf der Außenseite in der axialen Richtung. Die Speiche 13 wird von der Seite des Sitzabschnitts 19a aus eingeführt, und ihr anderes Ende ist an einer (nicht gezeigten) Nabe durch einen Nippel befestigt.
Weil die vorliegende Ausführungsform in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, vergrößert sich ein Biegewinkel eines gekrümmten Abschnitts C₂ der Speiche 13 (in der Richtung, die sich 180° nähert), und der gekrümmte Abschnitt C₂ wird verbreitert, weil die Positionen der Flansche 17 ₁ und 17 ₂ in der Breitenrichtung um die vorgegebene Distanz g von der Rad-Mittelebene O-O abweichen. Dementsprechend kann die Verformung in der Richtung, in der sich die Speiche erstreckt, weiter verringert werden.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist. Der Geltungsbereich der folgenden Ansprüche ist in der breitest-möglichen Weise auszulegen, so dass alle Modifizierungen, äquivalenten Strukturen und Funktionen darin inbegriffen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 3237721 [0003, 0010]

Claims

Speichenrad (W1, W2), das Folgendes umfasst: eine Nabe (11); eine Felge (12, 12 ₂) mit einem Flansch (17), der so ausgebildet ist, dass er auf einer Innendurchmesserseite der Felge (12, 12 ₂) hervorsteht, wobei der Flansch (17) eine erste und eine zweite Seitenfläche (17d, 17e) aufweist und mit einem Speichenaufnahmeloch (19) versehen ist, das sich durch den Flansch (17) hindurch von der ersten zu der zweiten Seitenfläche (17d, 17e) erstreckt, wobei eine Sitzfläche (19a) auf der ersten Seitenfläche (17d) ausgebildet ist; und eine Speiche (13), die die Nabe (11) mit der Felge (12, 12 ₂) verbindet, wobei die Speiche (13) Folgendes umfasst: einen Speichenkopf (13a), der an einem ersten Ende der Speiche (13) ausgebildet ist und in dem Speichenaufnahmeloch (19) des Flansches (17) anliegt und darin verriegelt ist; einen Außengewindeabschnitt (13d), der an einem zweiten Ende der Speiche (13) ausgebildet ist und an der Nabe (11) durch einen Nippel (22) befestigt ist; einen gekrümmten Abschnitt (C₂), der die Speiche (13) mit einem vorgegebenen Ebenenwinkel (α) und einem Elevationswinkel (β) mit Bezug auf die Felge (12, 12 ₂) versieht; einen geraden Kopfabschnitt (13b), der sich von dem Speichenkopf (13a) zu dem gekrümmten Abschnitt (C₂) erstreckt; und einen geraden Korpusabschnitt (13c), der sich gerade von dem gekrümmten Abschnitt (C₂) zu dem Außengewindeabschnitt (13d) erstreckt; dadurch gekennzeichnet, dass das Speichenaufnahmeloch (19) durch den Flansch (17) hindurch mit einer Neigung in einem vorgegebenen Winkel (b) in einer radialen Richtung mit Bezug auf eine Linie (Q-Q), die sich senkrecht zu einer gedachten Mittelebene (O-O) der Felge (12, 12 ₂) erstreckt, ausgebildet ist; die Sitzfläche (19a) zu der ersten Seitenfläche (17d) des Flansches (17) auf einer Seite, die aufgrund der Neigung näher an einem Felgenkorpus liegt, öffnet und einen Durchmesser aufweist, der größer als ein Lochabschnitt (19b) des Speichenaufnahmelochs (19) ist; und der Speichenkopf (13a) an der Sitzfläche (19a) in Kontakt mit einer Region (I) auf der Seite, die näher an dem Felgenkorpus (12a) liegt, sitzt und der gerade Kopfabschnitt (13b), der den Lochabschnitt (19b) durchdringt, einen Kantenabschnitt (K) auf einer Seite, die von dem Felgenkorpus (12a) entfernt liegt, an einer Öffnung (19c), zu der der Lochabschnitt (19b) an der zweiten Seitenfläche (17e) des Flansches (17) öffnet, berührt.
Speichenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (17) so ausgebildet ist, dass er von dem Felgenkorpus (12a) in der Innendurchmesserrichtung über ein Zwischenstück in Form einer ersten gekrümmten Fläche (R1) hervorsteht; und die Sitzfläche (19a) ein felgenkorpusseitiges Ende (P) hat und so öffnet, dass sich das felgenkorpusseitige Ende (P) an einer Position befindet, die einen Teil der ersten gekrümmten Fläche (R1) zwischen der Sitzfläche (19a) und dem Felgenkorpus (12a) auf der ersten Seitenfläche (17d) des Flansches (17) bildet.
Speichenrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Speichenkopfes (13a) auf einer Seite des geraden Kopfabschnitts (13b) aus einer zweiten gekrümmten Fläche (R2) gebildet wird; die Sitzfläche (19a) aus einer dritten gekrümmten Fläche (R3) gebildet ist; und eine radiale Abmessung der zweiten gekrümmten Fläche (R2) des Speichenkopfes (13a) größer konfiguriert ist als eine radiale Abmessung der dritten gekrümmten Fläche (R3) der Sitzfläche (19a), dergestalt, dass die zweite gekrümmte Fläche (R2) des Speichenkopfes (13a) die dritte gekrümmte Fläche (R3) der Sitzfläche (19a) auf einer Kantenseite der zweiten gekrümmten Fläche (R2) des Speichenkopfes (13a) berührt.
Speichenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (17) ringförmig mit Ausschnitten (17a) ausgebildet ist, die in vorgegebenen Abständen entlang des gesamten Umfangs der Felge (12, 12 ₂) ausgebildet sind.
Speichenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (11) Folgendes enthält: einen linken und einen rechten Achsenstützabschnitt (20l, 20r), die axial um einen vorgegebenen Abstand voneinander getrennt sind, einen trommelartigen äußeren zylindrischen Abschnitt (21), dessen Mittelteil in radialer Richtung ausbaucht, und mehrere Laschenabschnitte (15), die auf einem linken und einem rechten Teil einer Außenumfangsfläche des äußeren zylindrischen Abschnitts ausgebildet sind; und dass der Außengewindeabschnitt (13d) der Speiche (13) an einem der Laschenabschnitte (15) durch den Nippel (22) befestigt ist und ein Raum (S) mit einem ungefähr kreisförmigen Profil im Inneren des äußeren zylindrischen Abschnitts (21) zwischen dem linken und dem rechten Achsenstützabschnitt (20l, 20r) ausgebildet ist.
Speichenrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Laschenabschnitt (15) mit einem Nippelaufnahmeloch (16) versehen ist, das einen großen stufenförmigen Abschnitt (16b) zum Aufnehmen des Nippelkopfes und einen Lochabschnitt aufweist, durch den ein Korpusabschnitt (22b) des Nippels dringt; dass ein Teil des großen stufenförmigen Abschnitts (16a) auf einer Seite des Lochabschnitts aus einer vierten gekrümmten Fläche (R4) gebildet ist, wobei ein Teil des Nippelkopfes (22a) auf einer Seite des Korpusabschnitts (22b) aus einer fünften gekrümmten Fläche (R5) gebildet ist und eine radiale Abmessung der fünften gekrümmten Fläche (R5) des Nippelkopfes (22a) größer eingestellt ist als die vierte gekrümmte Fläche (R4) des großen stufenförmigen Abschnitts (16); und dass die fünfte gekrümmte Fläche (R5) des Nippelkopfes (22a) dafür konfiguriert ist, die vierte gekrümmte Fläche (R4) des großen stufenförmigen Abschnitts (16a) zu berühren, und eine Abmessung (d) in der radialen Richtung des Lochabschnitts (16b) so konfiguriert ist, dass der Lochabschnitt (16b) nicht einen Basisabschnitt des Korpusabschnitts (22b) auf der Seite des Nippelkopfes berührt.
Speichenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein einziger Flansch (17) an einem in der Breitenrichtung verlaufenden mittleren Teil der Felge (12) ausgebildet ist.
Speichenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Flansche (17 ₁, 17 ₂) an Positionen ausgebildet sind, die jeweils um eine vorgegebene Distanz von einem in der Breitenrichtung verlaufenden mittleren Teil der Felge (12 ₂) getrennt sind.