DE102013106737A1

DE102013106737A1 - Mehrwandiges Tragrohr für ein Fahrrad, das als Teil eines Fahrradrahmens oder einer Fahrradgabel ausgestaltbar ist und Agrargerät

Info

Publication number: DE102013106737A1
Application number: DE201310106737
Authority: DE
Inventors: Thomas Leschik; Erhard WISSLER
Original assignee: CARBOFIBRETEC GmbH
Current assignee: CARBOFIBRETEC GmbH
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2014-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tragrohr für ein Fahrrad, wie ein Rahmenrohr oder ein Rohr einer Fahrradgabel, das in einem Fahrradrahmen und / oder einer Fahrradgabel integrierbar ist, wobei das Tragrohr eine zumindest abschnittsweise aus einem Faserverbundwerkstoff aufgebaute und eine Außenwandung des Tragrohres ausbildende erste Tragschicht aufweist, und wobei die erste Tragschicht einen Hohlraum umschließt, wobei an einer dem Hohlraum zugewandten Seite der ersten Tragschicht eine zweite zumindest abschnittsweise aus einem Faserverbundwerkstoff aufgebaute Tragschicht angeordnet ist, wobei diese zweite Tragschicht in zumindest einem Querschnittsbereich des Tragrohres durch zumindest ein Kernelement von der ersten Tragschicht beabstandet ist, sowie einen Fahrradrahmen mit einem solchen Tragrohr und ein Fahrrad mit einem solchen Tragrohr und/oder mit einem solchen Fahrradrahmen sowie ein Agrargerät mit einem solchen Tragrohr.

Description

Gebiet der Erfindung
Die nachfolgende Erfindung betrifft ein Tragrohr / ein Tragrohrsystem für ein Fahrrad, wie ein Rahmenrohr oder ein Rohr einer Fahrradgabel, das in einem Fahrradrahmen und / oder einer Fahrradgabel integrierbar ist, wobei das Tragrohr eine zumindest abschnittsweise aus einem Faserverbundwerkstoff aufgebaute und eine Außenwandung des Tragrohres ausbildende erste Tragschicht aufweist, und wobei die erste Tragschicht einen Hohlraum (vollständig) um- / einschließt; sowie einen Fahrradrahmen mit einem solchen Tragrohr und ein Fahrrad mit einem solchen Tragrohr und / oder mit einem Fahrradrahmen, der ein solches Tragrohr aufweist; sowie ein Agrargerät, wie ein agrartechnisches Fahrzeug, mit einem solchen Tragrohr.
Im Fahrradbau eingesetzte Tragrohre sind bereits hinlänglich bekannt und können bspw. als ein Unterrohr eines Fahrradrahmens, wie in der DE 20 2008 011 615 U1 offenbart, ausgebildet sein. Die im Stand der Technik verwendeten Tragrohre / Tragrohrsysteme weisen zumeist Rohre auf, die eine, im Querschnitt des Tragrohres betrachtet, im Wesentlichen runde Außenwandung aufweisen, die kreisrund verlaufend ausgestaltet ist.
Bei diesen bekannten Tragrohren ist es jedoch bisher noch kaum möglich komplexere Querschnitte, etwa mit mehreren Komponenten auszugestalten, um eine weitere Festigkeitssteigerung bei gleich bleibendem Bauraum zu erreichen. Um ein auf das individuelle Bedürfnis eines Fahrers abgestimmtes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis eines Fahrrades zu erzielen, wird bei den für Fahrräder verwendeten Tragrohren zumeist lediglich eine (erste) Tragschicht massiver (dicker) ausgestaltet, indem mehrere Faserlagen übereinander zu einer dickeren (ersten) Tragschicht zusammenlaminiert werden. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass das Gewicht des Tragrohres / des Fahrrades durch diese Erhöhung der Wanddicke ansteigt. Zudem sind diese Tragschichten nur unter einem erhöhten Aufwand herstellbar, indem nach und nach eine Lage auf die andere Lage auflaminiert werden muss.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beheben und eine aus Tragrohren aufgebaute Tragstruktur kostengünstig herzustellen, dessen Festigkeit bei gleich bleibendem Gewicht erhöht werden soll und auf die individuellen Anforderungen eines Fahrers abstimmbar sein soll.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an einer dem Hohlraum zugewandten Seite der ersten Tragschicht eine zweite zumindest abschnittsweise aus einem Faserverbundwerkstoff aufgebaute, vorzugsweise separate Tragschicht angeordnet ist, wobei diese zweite Tragschicht in zumindest einem Querschnittsbereich des Tragrohres durch zumindest ein Kernelement / Beabstandungselement von der ersten Tragschicht beabstandet ist.
Durch diese Tragrohrstruktur, in der die erste Tragschicht von der zweiten Tragschicht in geschickter Weise durch das Kernelement beabstandet ist, wird eine vielseitig variierbare, doppelwandige Tragrohrausgestaltung ermöglicht, wobei sich die Festigkeitseigenschaften, wie die der Knickfestigkeit, der Biegefestigkeit und / oder der Zugfestigkeit deutlich verbessern. Zudem muss durch diese Ausgestaltung die Dicke / das Gewicht der Tragrohrstruktur nicht zwingend erhöht werden um dennoch eine Festigkeitssteigerung zu erreichen. Denn rein durch die geometrische Ausgestaltung des Kernelementes / der Kernelemente kann nun die Festigkeit gesteigert werden. Zur Herstellung des Tragrohres reicht es weiterhin aus, dass die zweite / innere Tragschicht in eine ausreichend steife, selbsttragende Form gebracht wird, anschließend das Kernelement auf diese zweite Tragschicht aufgespritzt wird und im Anschluss daran die Außenlage, d.h. die erste Tragschicht, auf das Kernelement auflaminiert wird. Für einen dauerhaft festen Verbund werden diese drei Bestandteile dann fest miteinander verbunden.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind auch in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn die erste Tragschicht und / oder die zweite Tragschicht vollständig aus einem Faserverbundwerkstoff aufgebaut sind / ist, und / oder vorzugsweise der Faserverbundwerkstoff der ersten Tragschicht und / oder der zweiten Tragschicht zumindest eine Kohlefaser, eine Aramidfaser und / oder eine Glasfaser enthält. Durch die Ausgestaltung der beiden Tragschichten, oder zumindest einer dieser beiden Tragschichten aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere durch Kohlefasern, ist ein besonders leichtes und hochfestes Tragrohr kostengünstig herstellbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es auch von Vorteil, wenn sich das zumindest eine Kernelement in Längsrichtung des Tragrohres erstreckt, wobei es über seine gesamte Länge hinweg an der dem Hohlraum zugewandten Seite der ersten Tragschicht anliegt, und / oder wobei das Kernelement über seine gesamte Länge hinweg an einer dem Hohlraum abgewandten Seite der zweiten Tragschicht anliegt. So ist gewährleistet, dass in den Querschnittsbereichen, in denen sich alle drei Komponenten nebeneinander erstrecken, eine möglichst dichte und haltbare Tragrohrstruktur herstellbar ist.
Auch ist es zweckmäßig, wenn das zumindest eine Kernelement zumindest abschnittsweise aus einem geschlossenzelligen Kunststoffschaummaterial besteht. Ein geschlossenzelliger Kunststoffschaum weist eine ausreichende Festigkeit für die Struktur des verwendeten Kernelementes auf, um die beiden Tragschichten fest auf dem Kernelement aufzulaminieren und ohne dass sich das Kernelement bei diesem Vorgang verformt. Dieser geschlossenzellige Kunststoffschaum ist vorzugsweise ein geschlossenzelliger Kunststoffschaum / Strukturschaum, der generell eine (durchschnittliche) Dichte zwischen 10 und 200 kg/m³ aufweist. Beispielsweise kann dieser Strukturschaum ein ROHACELL^®-Schaum sein. Dieser ROHACELL^®-Schaum ist ein geschlossenzelliger, starrer Kunststoffschaum basierend auf PMI (Polymethacrylimid), der frei von Kohlefaserkomponenten ist. In einer konkreten Ausführung weist der Kunststoffschaum vorzugsweise jedoch eine Dichte bis zu (kleiner oder gleich) 110 kg/m³, bevorzugt bis zu (kleiner oder gleich) 75 kg/m³, besonders bevorzugt zwischen 40 und 60 kg/m³, weiter bevorzugt zwischen 45 und 55 kg/m³, oder noch weiter bevorzugt eine Dichte um etwa 52 kg/m³ auf. Der Kunststoffschaum weist weiterhin vorteilhafterweise eine Druckfestigkeit von bis zu (kleiner oder gleich) 3,6 MPa, vorzugsweise von bis zu 1,7 MPa, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 1,2 MPa, weiter bevorzugt zwischen 0,65 und 0,95 MPa, oder noch weiter bevorzugt eine Druckfestigkeit um etwa 0,8 MPa auf. Auch weist dieser Kunststoffschaum vorteilhafterweise eine Zugfestigkeit / Zugstabilität von bis zu (kleiner oder gleich) 3,7 MPa, vorzugsweise von bis zu (kleiner oder gleich) 2,2 MPa, besonders bevorzugt zwischen 1 und 2 MPa, weiter bevorzugt zwischen 1,4 und 1,8 MPa, oder noch weiter bevorzugt um etwa 1,6 MPa auf. Der Kunststoffschaum weist vorteilhafterweise auch eine Scherfestigkeit von bis zu (kleiner oder gleich) 2,4 MPa, vorzugsweise von bis zu (kleiner oder gleich) 1,3 MPa, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 1,2 MPa, weiter bevorzugt zwischen 0,65 und 0,95 MPa, oder noch weiter bevorzugt um etwa 0,8 MPa auf. Der Kunststoffschaum weist im Weiteren vorteilhafterweise ein Elastizitätsmodul / E-Modul von bis zu (kleiner oder gleich) 180 MPa, vorzugsweise von bis zu (kleiner oder gleich) 105 MPa, besonders bevorzugt zwischen 60 und 90 MPa, weiter bevorzugt zwischen 70 und 80 MPa, oder noch weiter bevorzugt um etwa 75 MPa auf. Auch weist der Kunststoffschaum vorteilhafterweise ein Schubmodul von bis zu (kleiner oder gleich) 70 MPa, vorzugsweise von bis zu (kleiner oder gleich) 42 MPa, besonders bevorzugt zwischen 15 und 35 MPa, weiter bevorzugt zwischen 20 und 30 MPa, oder noch weiter bevorzugt um etwa 24 MPa auf. Im Weiteren weist dieser Kunststoffschaum vorteilhafterweise eine Bruchdehnung zwischen 5 und 10 %, vorzugsweise zwischen 6 und 8 %, besonders bevorzugt um etwa 7 % auf. Vorteilhafterweise weist der Kunststoffschaum auch eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur / Wärmefestigkeit zwischen 50° und 350° C, vorzugsweise zwischen 100° und 300° C, besonders bevorzugt zwischen 190° und 230° C, weiter bevorzugt um etwa 210 °C auf. Dadurch kann eine besonders stabile doppelwandige Sandwich-Struktur eines (Kohle-)Faserverbund-Schaum-(Kohle-)Faserverbund-Tragrohres umgesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es auch von Vorteil, wenn das zumindest eine Kernelement mit einer ersten Seitenflanke in Umfangsrichtung an der dem Hohlraum zugewandten Seite der ersten Tragschicht flächig anliegt, und / oder mit einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Seitenflanke in Umfangsrichtung an der dem Hohlraum abgewandten Seite der zweiten Tragschicht flächig anliegt. So ist ein Kernelement zur Verfügung gestellt, das auch in Umfangsrichtung des Tragrohres eng an den Tragschichten anliegt und verschiedenartige Tragrohrstrukturen ausformen kann.
Vorzugsweise weist das Tragrohr eine Vielzahl / mehrere des zumindest einen Kernelementes auf, wobei die Kernelemente vorzugsweise, bei Betrachtung des Tragrohres in einem Querschnitt, über den Umfang (entlang des Umfangs) des Tragrohres zwischen der ersten und der zweiten Tragschicht nebeneinander verteilt angeordnet sind, und / oder etwa unter Zwischenschaltung eines Abschnittes der zweiten Tragschicht aneinander angrenzen / aneinander stoßen. Durch das Vorhandensein mehrerer Kernelemente ist es möglich, eine deutlich komplexere sowie variablere Querschnittsgeometrie des Tragrohres umzusetzen.
Auch ist es von Vorteil, wenn die um den Umfang des Tragrohres verteilt angeordneten Kernelemente zumindest in einem Querschnittsbereich des Tragrohres voneinander mittels eines sich in radialer Richtung des Tragrohres von der ersten zur zweiten Tragschicht hin erstreckenden Steges beabstandet sind. Durch einen solchen Steg werden die beiden Tragschichten – erste und zweite Tragschicht – zusätzlich unmittelbar gegeneinander abgestützt, wodurch sich die Festigkeit des Tragrohres weiter verbessern lässt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es auch von Vorteil, wenn das Rohr / Tragrohr zumindest zwei, vorzugsweise zumindest vier Kernelemente aufweist. Denn hierbei lässt sich eine besonders knick- / biegestabile Struktur eines Tragrohres umsetzen.
Im Weiteren ist es auch von Vorteil, wenn ein Fahrradrahmen mit einem Tragrohr gemäß der zuvor bezeichneten Ausführungen ausgestaltet ist, wobei das Tragrohr als Oberrohr, Steuerkopfrohr, Steuerrohr, Unterrohr, Sitzrohr, Sitzstrebe, Kettenstrebe und/oder hinteres Gabelende ausgestaltet sein kann. In diesem Zusammenhang wäre eine besonders effiziente Ausgestaltung eines Fahrradrahmens möglich.
Auch ist es gemäß einer weiteren Ausführung von Vorteil, wenn ein Fahrrad ein solches Tragrohr gemäß einer der zuvor bezeichneten Ausführungen und/oder einen Fahrradrahmen, wie zuvor bezeichnet, umfasst. Neben dem Fahrradrahmen, ist dann vorzugsweise auch ein Gabelrohr des Fahrrades aus einem solchen Tragrohr ausgeformt / ausgestaltet.
Weiterhin von Vorteil ist, wenn das Tragrohr durch ein Differenzdruck-Hohlblasverfahren hergestellt ist. Dadurch lässt sich der besonders stabile Fahrradrahmen / die besonders stabile Tragrohrstruktur in wenigen Fertigungsschritten herstellen.
In anderen Worten ausgedrückt, wird durch die Erfindung eine Tragrohrstruktur zur Verfügung gestellt, die den Einsatz von Schäumen im Fahrradrahmenbau ermöglicht / erleichtert. Durch ein erfindungsgemäßes Tragrohr lässt sich ein höherer Leichtbaugrad, insbesondere bei Fahrrädern, erzielen. Auch die Dämpfungseigenschaften des Fahrrades werden durch die Tragrohrstruktur deutlich erhöht. Im Weiteren ist es möglich, ein Fahrrad nach den individuellen Wünschen eines Fahrers herzustellen, wobei man vorzugsweise die Tragrohre auch so für den Crash-Fall ausgestalten / auslegen kann, dass sie bei einem Einfluss / einer Beschädigungkraft von außen stufenweise versagen. Dadurch lässt sich ein besonderer Crash-Schutz erzielen.
Im Weiteren ist es auch von Vorteil, wenn ein Agrargerät, wie ein agrartechnisches Fahrzeug, mit einem oben genannten, erfindungsgemäßen Tragrohr ausgestattet ist. Dieses Tragrohr ist dann vorzugsweise für agrartechnische Landmaschinen, wie Traktoren, Anhänger oder Lastzüge verwendbar, wobei das Tragrohr ebenfalls in einem Rahmen dieser Geräte einsetzbar ist. Diese Landmaschinen sind vorzugsweise automatisierte und / oder motorisierte Landmaschinen.
Die Erfindung wird nun nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert, in welchen unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt sind.
Es zeigen:
1 ein von der Seite schematisch dargestelltes Fahrrad, das zumindest ein Tragrohr der erfindungsgemäßen Art aufweist,
2 eine Querschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tragrohres als doppelwandige Sandwich-Struktur, wobei die erste Tragschicht und die zweite Tragschicht in dem dargestellten Querschnittsbereich mittels eines einzigen Kernelementes voneinander beabstandet sind,
3 eine Querschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tragrohres, wobei die erste Tragschicht und die zweite Tragschicht in dem dargestellten Querschnittsbereich mittels zwei separaten Kernelementen voneinander beabstandet sind und sich die erste Tragschicht und die zweite Tragschicht in zwei Stegbereichen / durch zwei Stege berühren, und
4 eine Querschnittdarstellung einer weiteren, dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tragrohres, wobei die erste Tragschicht und die zweite Tragschicht in dem dargestellten Querschnittsbereich mittels vier separaten Kernelementen voneinander beabstandet sind und sich die erste Tragschicht und die zweite Tragschicht in zumindest vier Stegbereichen entlang des Umfangs des Tragrohres unmittelbar berühren.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Fahrrad 1 dargestellt, das zumindest ein Tragrohr 2 der erfindungsgemäßen Art aufweist. Das Fahrrad 1 weist zumindest einen Rahmen / Fahrradrahmen 3 auf, der seitens eines Vorderrades des Fahrrades mittels eines Steuerrohres 4 mit einer Fahrradgabel 5 verbunden ist. Das erfindungsgemäße Tragrohr 2 ist in jedem Bereich des dargestellten, durch vorzugsweise mit Muskelkraft angetriebenen Fahrrades 1 integrierbar. Das Tragrohr 2 ist entweder ein Teil des Fahrradrahmens 3 oder der Federgabel 4 oder eines anderen Elementes. Vorzugsweise ist das Tragrohr jedoch ein Oberrohr 6, das das Steuerrohr 4 mit einem einen Sitz / Sattel aufnehmenden Sattelrohr 7 verbindet, ein Sattelrohr 7 selbst, ein Unterrohr 8, das das Steuerrohr 4 mit einem Tretkurbellager 9 verbindet, eine Kettenstrebe 10, die an einem hinteren Ende ein Hinterrad des Fahrrades 1 aufnimmt und mit einem vorderen Ende im Bereich des Tretlagers 9 mit dem Sattelrohr 7 und / oder dem Unterrohr 8 unmittelbar verbunden ist, oder eine Sitzstrebe 11, die seitens der Kettenstrebe 10 mit der Kettenstrebe 10 verbunden ist und mit einem anderen Ende mit dem Sattelrohr 7 verbunden ist. Auch kann das erfindungsgemäße Tragrohr 2 in der Fahrradgabel 5 integriert sein, wobei das Tragrohr 2 dann vorzugsweise einen Gabelarm / ein Gabelrohr oder beide Gabelarme / beide Gabelrohre ausbildet.
In den 2 bis 4 sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Tragrohres 2 dargestellt. Das Tragrohr 2 weist stets eine aus einem Faserverbundwerkstoff aufgebaute und eine Außenwandung des Tragrohres 2 ausbildende erste Tragschicht 12 auf. Diese erste Tragschicht 12 bildet in anderen Worten die nach außen gekehrte Wandung des Tragrohres 2 aus. Innerhalb dieser ersten Tragschicht 12 ist ein, vorzugsweise mit einem Gas gefüllter Hohlraum 13 gebildet und von der ersten Tragschicht 12 umschlossen / umhüllt / eingeschlossen. Zwischen der ersten Tragschicht 12 und dem Hohlraum 13 ist dann eine weitere, ebenfalls aus einem Faserverbundwerkstoff aufgebaute Tragschicht, nachfolgend als zweite Tragschicht 14 bezeichnet, vorhanden. Die zweite Tragschicht 14 ist mit der ersten Tragschicht 12 verbunden, wobei als Verbindungselement zumindest ein zugleich als Beabstandungselement verwendetes Kernelement 15, 16, 17, 19 und 20, das nachfolgend näher erläutert wird, dient. Dieses Kernelement 15, 16, 17, 19 und 20 beabstandet zumindest in einem Querschnittsbereich entlang der Längsrichtung des Tragrohres 2 die erste Tragschicht 12 und die zweite Tragschicht 14 voneinander.
Die erste Tragschicht 12 ist in den Ausführungen gemäß der 2 bis 4 eine Faserverbundschicht, die aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist. Vorzugsweise umfasst diese Faserverbundschicht / diese erste Tragschicht 12 eine Verstärkungsfaser, wie eine Kohlefaser, eine Aramidfaser oder eine Glasfaser. Besonders bevorzugt ist die erste Tragschicht vollständig aus einer solchen Faserverbundschicht bestehend aufgebaut. Auch die zweite Tragschicht 14 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen aus einem Faserverbundwerkstoff (vorzugsweise vollständig) hergestellt und umfasst ebenfalls eine verstärkende Faser, wie eine Kohlefaser, eine Aramidfaser oder eine Glasfaser.
Die nachfolgend näher beschriebenen Kernelemente 15, 16, 17, 19 und 20 sind vorzugsweise allesamt aus einem geschlossenzelligen / geschlossenporigen Kunststoffschaummaterial / Struktruschaummaterial aufgebaut / bestehend.
Die erste Tragschicht 12 sowie die zweite Tragschicht 14 werden bei der Fertigung des Tragrohres 2 zunächst in einer instabilen, biegbaren Form auf das zumindest eine formfeste Kernelement 15, 16, 17, 19 und 20 aufgetragen und nach Aufbringen eines Bindematerial, wie eines Harzes, ausgehärtet. Nach dem Aushärten ist die Festigkeit / Formstabilität der Tragschichten 12 und 14 so groß, dass sie die Belastungen / die zu übertragenden Kräfte und Momente im Betrieb des Fahrrades 1 sicher aufnehmen und weiterleiten können. Das zumindest eine Kernelement 15, 16, 17, 19 und 20 dient hauptsächlich bei der Fertigung als Beabstandungselement, um die Tragschichten voneinander zu beabstanden und in der voneinander beabstandeten Position zu halten.
In der ersten Ausführungsform des Tragrohres 2, wie sie in 2 dargestellt ist, ist ein einziges Kernelement 15 vorhanden, das in zumindest einem Querschnittsbereich des Tragrohres in Längsrichtung des Tragrohres 2 die erste Tragschicht 12 von der zweiten Tragschicht 14 entlang des Umfangs des Tragrohres 2 beabstandet. Das Kernelement 15 erstreckt sich um den gesamten Umfang des Tragrohres 2 herum. Die radiale Dicke des Kernelementes 15, d.h. die Dicke des Kernelementes 15 in radialer Richtung des Tragrohres 2 ist entlang des Umfang des Tragrohres 2 gleichbleibend / konstant. Auch in axialer Richtung des Tragrohres 2, d.h. in Längsrichtung des Tragrohres 2 ist das Kernelement 15 in seiner radialen Dicke vorzugsweise gleichbleibend ausgestaltet. Die erste Tragschicht 12 liegt mit ihrer dem Hohlraum 13 zugewandten Seite / Innenseite entlang des Umfangs des Tragrohres 2 vollständig an der der ersten Tragschicht 12 zugewandten Seitenflanke / Außenseite / ersten Seitenflanke 22 des Kernelementes 15 an. Die zweite Tragschicht 14 liegt mit ihrer dem Hohlraum 13 abgewandten Seite / ihrer Außenseite an einer Innenseite / einer der zweiten Tragschicht 14 zugewandten Seite / zweite Seitenflanke 22 des Kernelementes 15, um den gesamten Umfang des Tragrohres 2 herum, an. Auch in vorzugsweise der gesamten axialen Erstreckung des Tragrohres 2 liegen sowohl die erste Tragschicht 12 als auch die zweite Tragschicht 14 jeweils an der sie berührenden ersten oder zweiten Seitenflanke 21, 22 des Kernelementes 15 an. Die drei Bestandteile – erste Tragschicht 12, zweite Tragschicht 14 und Kernelement 15 – bilden im zusammengebauten Zustand / dem Betriebszustand des Tragrohres 2 eine mehrwandige, fromstabile Sandwich-Struktur mit doppelwandiger Tragschicht aus. Die Bestandteile – erste Tragschicht 12, zweite Tragschicht 14 und Kernelement 15 – sind gemäß 2 konzentrisch um die Längsachse des Tragrohres 2 angeordnet. Vorzugsweise weisen die drei Bestandteile – erste Tragschicht 12, zweite Tragschicht 14 und / oder Kernelement 15 – einen elliptischen Querschnitt (im Querschnitt betrachtet eine elliptische Erstreckung), besonders bevorzugt einen kreisrunden Querschnitt (im Querschnitt betrachtet eine kreisrunde Erstreckung) auf.
Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tragrohres 2 ist in 3 dargestellt. Das Tragrohr 2, das im Querschnitt dargestellt ist, weist entlang seiner Längsachse bezüglich der Anlage und Anbindung des zumindest einen Kernelementes 16, 17 an der ersten und zweiten Tragschicht 12, 14 die gleiche Ausgestaltung wie das in 2 dargestellte Tragrohr 2 auf. Das Tragrohr 2 der 3 weist jedoch im Unterschied zu der 2 nicht nur ein Kernelement 15, sondern zwei Kernelemente 16 und 17 auf. Im Weiteren weisen diese beiden Kernelemente 16 und 17, nachfolgend als erstes Kernelement 16 und als zweites Kernelement 17 bezeichnet, eine in Umfangsrichtung des Tragrohres 2 variierende radiale Dicke auf. Das erste Kernelement 16 sowie das zweite Kernelement 17 sind, im Querschnitt betrachtet, sichelförmig / halbmondförmig ausgeformt / weisen einen sichelförmigen / halbmondförmigen Querschnitt auf. D.h. die beiden ersten und zweiten Kernelemente 16 und 17 weisen eine konvexe erste Seitenflanke 21 und eine konkave zweite Seitenflanke 22 auf. Von einem Bereich maximaler radialer Dicke verlaufen sie zu zwei voneinander abgewandten Umfangsseiten hin verjüngend zu und enden in diesen Umfangsseiten in je einer Seitenkante. Die beiden (erstes und zweites) Kernelemente 16 und 17 sind vorzugsweise gleich ausgeformt, wobei sie um den Umfang des Tragrohres 2 herum versetzt, vorzugsweise um 180° versetzt, angeordnet sind und mit einer ihrer Seitenkanten an eine Seitenkante des anderen Kernelementes angrenzen. Die erste Tragschicht 12 ist, ähnlich wie die erste Tragschicht 12 der ersten Ausführungsform nach 2, im Wesentlichen elliptisch verlaufend, vorzugsweise kreisrund, ausgestaltet. Auf deren Innenseite / der dem Hohlraum 13 zugewandten Seite liegen die beiden Kernelemente 16 und 17 wiederum mit ihren ersten Seitenflanken 21 an. Die zweite Tragschicht 14 liegt mit ihrer dem Hohlraum 13 abgewandten Seite / ihrer Außenseite an den zweiten Seitenflanken 22 der beiden Kernelemente 16 und 17 um den gesamten Umfang des Tragrohres 2 herum an.
Das erste und das zweite Kernelement 16 und 17 sind in diesem zweiten Ausführungsbeispiel so ausgestaltet, dass sie getrennt / beabstandet voneinander an der ersten Tragschicht 12 und / oder der zweiten Tragschicht 14 anliegen. Das heißt, das erste Kernelement 16 und das zweite Kernelement 17 berühren sich nicht unmittelbar mit ihren Umfangsseiten / Seitenkanten, sondern sind an diesen Umfangsseiten / diesen Seitenkanten voneinander, entlang des Umfangs des Tragrohres 2, beabstandet. Die zweite Tragschicht 14 ist so ausgestaltet, dass sie sich entlang der zweiten Seitenflanke 22 / Innenseite beider Kernelemente 16 und 17 erstreckt und in den beiden Umfangsereichen, in denen die beiden Kernelemente 17 und 18 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, unter Ausbildung jeweils eines Stegbereiches / Steges 18 direkt / unmittelbar an der ersten Tragschicht 12 angebunden ist / anliegend ist. Im Querschnitt betrachtet weist die zweite Tragschicht 14 eine im Wesentlichen elliptische Form auf, wobei sich die beiden schmäleren Seite unter Ausbildung der Stegbereiche 18 an der Innenseite, d.h. der den Hohlraum 13 zugewandten Seite der ersten Tragschicht 12 abstützen. Im Bereich der Stegbereiche 18, die im Wesentlichen um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, kommt es somit zu einer unmittelbaren festen sowie stabilen Anbindung zwischen erster Tragschicht 12 und zweiter Tragschicht 14, wobei diese beiden Schichten 12 und 14 vorzugsweise miteinander zusammenlaminiert sind.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tragrohres 2 ist weiterhin in der 4 dargestellt, wobei sich diese Ausführungsform von den in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen im Wesentlichen durch den Querschnitt des zumindest einen Kernelementes 16, 17, 19, 20 und somit der zweiten Tragschicht 14 des Tragrohres 2 unterscheidet. Das Tragrohr 2, das im Querschnitt dargestellt ist, weist bezüglich der Anlage und Anbindung seiner Kernelemente 16, 17, 19, 20 an der ersten und zweiten Tragschicht 12, 14 und der axialen Erstreckung dieser Bestandteile die gleiche Ausgestaltung wie das in 2 und 3 dargestellten Tragrohre 2 auf. Neben einem ersten Kernelement 16 und einem zweiten Kernelement 17 weist das in der Fig. 4 dargestellte Tragrohr 2 nun auch ein drittes Kernelement 19 sowie ein viertes Kernelement 20 auf. Die Kernelemente 16, 17, 19 und 20 des in 4 dargestellten Ausführungsbeispieles weisen zwei konvexe Seitenflanken 21 und 22 auf. Vorzugsweise sind diese vier Kernelemente 16, 17, 19 und 20 ebenfalls zumindest bezüglich ihres Querschnittes gleich aufgebaut. Auch die Kernelemente 16, 17, 19 und 20 sind, entlang des Umfangs des Tragrohres 2 verteilt nebeneinander angeordnet. (Das heißt, das erste Kernelement 16 grenzt an das zweite Kernelement 17 sowie an das vierte Kernelement 20 an, während das zweite Kernelement 17 an das erste Kernelement 16 und an das dritte Kernelement 19 angrenzt, das dritte Kernelement 19 grenzt an das zweite Kernelement 17 und an das vierte Kernelement 20 an). Die vier Kernelemente 16, 17, 19 und 20 sind von dem jeweils benachbarten Kernelement 16, 17, 19 und 20 ebenfalls in Umfangsrichtung etwas beabstandet, sodass sich wiederum mehrere Stegbereiche 18 zwischen jedem der benachbarten Kernelemente 16, 17, 19 und 20 durch die zweite Tragschicht 14 ausgebildet sind. Durch das Vorhandensein vierer Kernelemente 16, 17, 19 und 20 bilden sich vier Stegbereiche / Stege 18 entlang des Umfangs beabstandet zueinander aus. Die zweite Tragschicht 14 liegt ebenfalls um den gesamten Umfang herum mit ihrer dem Hohlraum 13 abgewandten Seite an den zweiten Seitenflanken 22 aller vier Kernelemente 16, 17, 19 und 20 an. Im Querschnitt betrachtet weist die zweite Tragschicht 14 somit eine rautenförmige / drachenförmige Struktur auf, wobei die jeweiligen Außenseiten der zweiten Tragschicht gekrümmt, nämlich konkav, ausgestaltet sind. Die Kernelemente 16, 17, 19 und 20 sind im Querschnitt im Wesentlichen linsenförmig ausgestaltet, wobei die sich zwei gegenüberliegenden ersten und zweiten Seitenflanken 21 und 22 vorzugsweise konvex verlaufend ausgestaltet sind und im Bereich der Seitenkanten spitz zulaufen / sich verjüngen.
In weiteren Ausführungsformen sind auch noch mehr Kernelemente (15, 16, 17, 19 und 20) als vier einsetzbar.
Jede der Kernelemente 15, 16, 17, 19, 20 weist einen über die Länge des Tragrohres 2 gleich bleibenden / konstanten / gleich dimensionierten Querschnitt auf. Jede der Kernelemente 15, 16, 17, 19, 20 ist in seiner axialen Erstreckung gleich lang wie die erste und die zweite Tragschicht 12 und 14 (erste und zweite Tragschicht 12 und 14 ebenfalls gleich lang).
An den jeweiligen Enden des Tragrohres 2, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht detailliert dargestellt sind, wird das Tragrohr 2 an beiden axialen Enden oder zumindest mit einem axialen Ende mit einem Verbindungsstück, wie einem Verbindungsstück des Fahrradrahmens 3 oder der Federgabel 5 verbunden / an dieses anlaminiert, welches Verbindungsstück dann mit weiteren Komponenten / benachbarten Tragrohren 2 gemäß der Erfindung, oder anderen Rohren, verbunden wird.
Auch kann das Tragrohr 2 einen Rahmen oder eine Tragstruktur eines Agrargerätes verstärken / abstützen / unterstützen, wie ein agrartechnisches Fahrzeug. Dieses Tragrohr 2 ist dann vorzugsweise in agrartechnischen Landmaschinen, wie Traktoren, Anhänger oder Lastzügen eingesetzt / verbaut / eingebaut / integriert, wobei das Tragrohr 2 ebenfalls in einem Rahmen dieser Geräte einsetzbar ist. Diese Landmaschinen sind vorzugsweise automatisierte und / oder motorisierte Landmaschinen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrrad
2: Tragrohr
3: Rahmen / Fahrradrahmen
4: Steuerohr
5: Fahrradgabel
6: Oberrohr
7: Sattelrohr
8: Unterrohr
9: Tretlager
10: Kettenstrebe
11: Sitzstrebe
12: erste Tragschicht
13: Hohlraum
14: zweite Tragschicht
15: Kernelement
16: erstes Kernelement
17: zweites Kernelement
18: Stegbereich
19: drittes Kernelement
20: viertes Kernelement
21: erste Seitenflanke
22: zweite Seitenflanke

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

DE 202008011615 U1 [0002]

Claims

Tragrohr (2) für ein Fahrrad (1), wie ein Rahmenrohr oder ein Rohr einer Fahrradgabel, das in einem Fahrradrahmen (3) und / oder einer Fahrradgabel (5) integrierbar ist, wobei das Tragrohr (2) eine zumindest abschnittsweise aus einem Faserverbundwerkstoff aufgebaute und eine Außenwandung des Tragrohres (2) ausbildende erste Tragschicht (12) aufweist, und wobei die erste Tragschicht (12) einen Hohlraum (13) umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Hohlraum (13) zugewandten Seite der ersten Tragschicht (12) eine zweite zumindest abschnittsweise aus einem Faserverbundwerkstoff aufgebaute Tragschicht (14) angeordnet ist, wobei diese zweite Tragschicht (14) in zumindest einem Querschnittsbereich des Tragrohres (2) durch zumindest ein Kernelement (15, 16, 17, 19, 20) von der ersten Tragschicht (12) beabstandet ist.
Tragrohr (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Tragschicht (12) und / oder die zweite Tragschicht (14) vollständig aus einem Faserverbundwerkstoff aufgebaut sind / ist, und / oder vorzugsweise der Faserverbundwerkstoff der ersten Tragschicht (12) und / oder der zweiten Tragschicht (14) zumindest eine Kohlefaser, eine Aramidfaser und / oder eine Glasfaser enthält.
Tragrohr (2) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zumindest eine Kernelement (15, 16, 17, 19, 20) in Längsrichtung des Tragrohres (2) erstreckt, wobei es über seine gesamte Länge hinweg an der dem Hohlraum (13) zugewandten Seite der ersten Tragschicht (12) anliegt, und / oder wobei das Kernelement (15, 16, 17, 19, 20) über seine gesamte Länge hinweg an einer dem Hohlraum (13) abgewandten Seite der zweiten Tragschicht (14) anliegt.
Tragrohr (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kernelement (15, 16, 17, 19, 20) zumindest abschnittsweise aus einem geschlossenzelligen Kunststoffschaummaterial besteht, insbesondere solchem Material, das eine Dichte kleiner oder gleich 110 kg/m³, und / oder eine Druckfestigkeit kleiner oder gleich 3,6 MPa, und / oder eine Zugfestigkeit von kleiner oder gleich 3,7 MPa, und / oder eine Scherfestigkeit von kleiner oder gleich 2,4 MPa, und / oder ein Elastizitätsmodul von kleiner oder gleich 180 MPa, und / oder ein Schubmodul von kleiner oder gleich 70 MPa, und / oder eine Bruchdehnung zwischen 5 und 10 %, und / oder eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur zwischen 50° und 350° C aufweist.
Tragrohr (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kernelement (15, 16, 17, 19, 20) mit einer ersten Seitenflanke (21) in Umfangsrichtung an der dem Hohlraum (13) zugewandten Seite der ersten Tragschicht (12) flächig anliegt, und / oder mit einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Seitenflanke (22) in Umfangsrichtung an der dem Hohlraum (13) abgewandten Seite der zweiten Tragschicht (12) flächig anliegt.
Tragrohr (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragrohr (2) mehrere Kernelemente (16, 17, 19, 20) aufweist, wobei die Kernelemente (16, 17, 19, 20) vorzugsweise, bei Betrachtung des Tragrohres (2) in einem Querschnitt, entlang des Umfangs des Tragrohres (2) zwischen der ersten und der zweiten Tragschicht (12, 14) nebeneinander verteilt angeordnet sind und / oder etwa unter Zwischenschaltung eines Abschnittes der zweiten Tragschicht (14) aneinandergrenzen.
Tragrohr (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die um den Umfang des Tragrohres (2) verteilt angeordneten Kernelemente (16, 17, 19, 20) zumindest in einem Querschnittsbereich des Tragrohres (2) voneinander mittels eines sich in radialer Richtung des Tragrohres (2) von der ersten zur zweiten Tragschicht (12, 14) hin erstreckenden Steges (18) beabstandet sind.
Tragrohr (2) nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragrohr (2) zumindest zwei, vorzugsweise zumindest vier Kernelemente (16, 17, 19, 20) aufweist.
Fahrradrahmen (3) mit einem Tragrohr (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Fahrrad (1) mit einem Tragrohr (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und / oder mit einem Fahrradrahmen (3) nach Anspruch 9.
Agrargerät, wie ein agrartechnisches Fahrzeug, mit einem Tragrohr (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.