-
HINTERGRUND
-
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Fahrräder und insbesondere Fahrradrahmen.
-
Fahrradrahmen sind über viele Jahre in einer Vielzahl von Formen und unter Verwendung einer Vielzahl von Materialien hergestellt worden. Heute haben viele Fahrradrahmen eine Form, die als ein „Diamantrahmen” bezeichnet wird und einen Hauptrahmen sowie einen hinteren Rahmen enthält. Der Hauptrahmen enthält üblicherweise ein Steuerrohr, ein Oberrohr, ein Unterrohr sowie ein Sitzrohr. Der hintere Rahmen enthält üblicherweise ein Paar Sitzstreben sowie ein Paar Kettenstreben. Paarige Gabelenden verbinden normalerweise einander gegenüberliegende Paare von Sitzstreben und Kettenstreben, und ein Tretlager verbindet normalerweise das Unterrohr, das Sitzrohr und Kettenstreben und bildet eine Position für eine Kurbelbaugruppe. Bei einigen Rahmen wird das Oberrohr weggelassen und damit ein „Durchstiegsrahmen” geschaffen.
-
Um Lenkfunktion zu ermöglichen, enthalten Fahrradrahmen üblicherweise eine Vorderradgabel, die schwenkbar mit dem Steuerrohr verbunden ist. Ein oberes und ein unteres Steuerrohrlager werden häufig eingesetzt, um Drehung der Vorderradgabel relativ zu dem Steuerrohr zu ermöglichen und Kraft von der Vorderradgabel auf den Hauptrahmen zu übertragen. Die Position hinter dem unteren Steuerrohrlager ist bei den meisten Fahrradrahmen eine Stelle, an der starke Spannung wirkt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
In einer Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung ein Fahrrad, das ein Vorderrad, ein Hinterrad sowie eine Fahrradrahmen-Baugruppe enthält, die von dem Vorder- und dem Hinterrad getragen wird. Die Fahrradrahmen-Baugruppe enthält eine Vorderradgabel, die von dem Vorderrad getragen wird, und einen Hauptrahmen, der ein Steuerrohr sowie ein Unterrohr aufweist, das sich relativ zu dem Steuerrohr nach hinten und nach unten erstreckt. Das untere Rohr hat eine vordere Wand, eine hintere Wand und eine innenliegende Strebe, die die vordere Wand mit der hinteren Wand verbindet.
-
In einer weiteren Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung eine Fahrradrahmen-Baugruppe, die eine Vorderradgabel, die so eingerichtet ist, dass sie von einem Vorderrad getragen wird, und einen Hauptrahmen enthält, der ein Steuerrohr sowie ein Unterrohr aufweist, das sich relativ zu dem Steuerrohr nach hinten und nach unten erstreckt. Das Unterrohr hat eine vordere Wand, eine hintere Wand und eine innenliegende Strebe, die die vordere Wand mit der hinteren Wand verbindet.
-
In einer weiteren Ausführungsform schafft die Erfindung einen Fahrradrahmen, der einen Hauptrahmen enthält, der ein Steuerrohr sowie ein Unterrohr aufweist, das sich relativ zu dem Steuerrohr nach hinten und nach unten erstreckt. Das Unterrohr hat eine vordere Wand, eine hintere Wand und eine innenliegende Strebe, die die vordere Wand mit der hinteren Wand verbindet.
-
Weitere Aspekte der Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrades mit einem Rahmen, das die vorliegende Erfindung verkörpert.
-
2 ist eine Perspektivansicht eines Abschnitts des Rahmens des in 1 dargestellten Fahrrades, der ein Steuerrohr, ein Oberrohr, ein Unterrohr sowie eine aus dem Unterrohr herausgezogene Strebe enthält.
-
3 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts des Rahmens entlang der Linie 3-3 in 2, die das Unterrohr und die mit dem Unterrohr verbundene Strebe darstellt.
-
4 ist eine Perspektivansicht des in 3 dargestellten Rahmens.
-
5 ist eine Schnittansicht des Rahmens entlang der Linie 5-5 in 3.
-
6 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts eines zweiten Fahrradrahmens, der ein Unterrohr und eine Strebe enthält, die mit einem Innenraum des Unterrohrs verbunden ist.
-
7 ist eine Perspektivansicht des in 6 dargestellten Rahmens.
-
8 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts eines dritten Fahrradrahmens, der ein Unterrohr und eine Strebe enthält, die mit dem Unterrohr im Nass-in-Nass-Verfahren verklebt (co-cured) ist.
-
9 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts eines vierten Fahrradrahmens, der ein Unterrohr und eine Strebe enthält, die im Verbund miteinander gefertigt (co-molded) sind.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Bevor Ausführungsformen der Erfindung ausführlich erläutert werden, ist klarzustellen, dass die Erfindung in ihrem Einsatz nicht auf die Details der Konstruktion und die Anordnung von Komponenten beschränkt ist, wie sie in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind. Es sind andere Ausführungsformen der Erfindung möglich, und sie kann auf verschiedene Weise umgesetzt oder ausgeführt werden.
-
1 stellt ein Fahrrad 10 dar, das ein Vorderrad 15, ein Hinterrad 20 sowie einen Rahmen 25 enthält. Der Rahmen 25 weist ein Steuerrohr 30 sowie eine Vorderradgabel 35 auf, die über das Steuerrohr 30 drehbar gelagert ist, und über die das Vorderrad 15 an dem Rahmen 25 befestigt ist. Das Fahrrad 10 enthält des Weiteren einen Lenker 40 sowie einen Vorbau 45, über den der Lenker 40 an der Vorderradgabel 35 so befestigt ist, dass Bewegung des Lenkers 40 Bewegung des Vorbaus 45 und der Gabel 35 bewirkt. Der Rahmen 25 weist des Weiteren ein Oberrohr 50, das mit dem Steuerrohr 30 verbunden ist und sich von ihm aus nach hinten erstreckt, sowie ein Unterrohr 55 auf, das mit dem Steuerrohr 30 unterhalb des Oberrohrs 50 verbunden ist und sich von dem Steuerrohr nach hinten und nach unten zu einem Tretlager erstreckt, das einen Antriebsstrang 60 aufnimmt. Ein Sitzrohr 65 ist mit dem Oberrohr 50 und dem Unterrohr 55 verbunden, und ein Sitz 70 wird von dem Sitzrohr 65 getragen.
-
Das in 2–5 dargestellte Unterrohr 55 ist hohl und enthält eine vordere Wand 75, eine hintere Wand 80 sowie Seitenwände 85, die die vordere und die hintere Wand 75, 80 miteinander verbinden. Die vordere Wand 75, die hintere Wand 80 und die Seitenwände 85 sind, wie dargestellt, gekrümmt und bilden zusammen im Querschnitt ein aerodynamisches Unterrohr 55, obwohl die vordere Wand 75, die hintere Wand 80 oder/und die Seitenwände 85 plan sein (beispielsweise im Querschnitt ein rechteckiges Unterrohr 55 bilden) kann/können.
-
2 zeigt, dass ein Loch bzw. eine Öffnung 90 in der hinteren Wand 80 ausgebildet ist und ein strukturelles Element bzw. eine Strebe 95 über die Öffnung 90 in das Unterrohr 55 eingeführt werden kann, um dem Unterrohr 55 strukturellen Halt zu verleihen. Die dargestellte Öffnung 90 befindet sich in einer Versenkung bzw. Vertiefung 100, die in einer Außenfläche der hinteren Wand 80 ausgebildet ist. Das Unterrohr 55 enthält, wie in 3 und 4 gezeigt, eine Ausrichtstruktur 105, die an einer Innenseite der vorderen Wand 75 angeordnet bzw. ausgebildet ist. Die Ausrichtstruktur 105 grenzt an das Steuerrohr 30 (nahe an einem oberen Ende der vorderen Wand 75) an und wird durch eine Konkavität bzw. Einbuchtung an der Unterseite des Unterrohrs 55 gebildet, durch die eine gekrümmte (z. B. konvexe oder halbkugelförmige) Ausbeulung an der Innenseite der vorderen Wand 75 entsteht.
-
Die Öffnung 90 ist, wie dargestellt, im Wesentlichen kreisförmig, um die zylindrische Strebe 95 aufzunehmen, obwohl die Öffnung 90 und die Strebe 95 andere Formen (z. B. quadratische, rechteckige, viereckige oder ovale Öffnung und Strebe 95, die so geformt ist, dass sie einen Querschnitt hat, der der Form des Lochs entspricht) haben können. Die Strebe 95 ist, wie unter Bezugnahme auf 2–5 zu sehen ist, im Inneren des Unterrohrs 55 mit der vorderen Wand 75 und der hinteren Wand 80 verbunden. Die dargestellte Strebe 95 enthält ein längliches röhrenförmiges Element 110, das in dem Unterrohr 55 angeordnet ist, sowie einen Flansch 115, der sich an einem Ende des röhrenförmigen Elementes 110 befindet. Das vordere Ende des röhrenförmigen Elementes 110, das dem Flansch 115 gegenüberliegt, kann mit der Ausrichtstruktur 105 in Eingriff gebracht werden, um die Strebe 95 ordnungsgemäß im Inneren des Unterrohrs 55 auszurichten. Die Strebe 95 ist hohl, so dass ein Innenraum 120 des röhrenförmigen Elementes 110 über die Öffnung 90 freiliegt, wenn die Strebe 95 im Inneren des Unterrohrs 55 in Eingriff ist. Bei anderen Konstruktionen kann die Strebe 95 ein massives Element sein.
-
Der Flansch 115 ist mit einer Außenfläche des Unterrohrs 55 an der hinteren Wand 80 in Eingriff. Der Flansch 115 ist, wie in 3 dargestellt, in der Vertiefung 100 mit der hinteren Wand 80 verbunden, und eine Außenseite des Flansches 115 ist im Wesentlichen bündig mit der Außenseite des Unterrohrs 55. Bei einigen Konstruktionen kann die Strebe 95 lösbar mit dem Unterrohr 55 verbunden sein. Wie unter Bezugnahme auf 3 und 4 zu sehen ist, ist die Strebe 95 über die Ausrichtstruktur 105 (beispielsweise unter Verwendung von Epoxidharz 125) an der vorderen Wand 75 angeklebt bzw. befestigt, wenn Entfernung oder Bewegung der Strebe 95 nach dem Einführen verhindert werden soll. Die Strebe 95 ist auch oder als Alternative dazu an der hinteren Wand 80 angeklebt bzw. befestigt. Die Strebe 95 kann unabhängig davon, ob die Strebe 95 anderweitig (beispielsweise mittels Klebstoff) an dem Unterrohr 55 befestigt ist, mit einer Umwicklung 130 (die beispielsweise aus Karbon, Verbundmaterial, Kunststoff oder Metallmaterial besteht) fixiert werden, die den an die Öffnung 90 und die Ausrichtstruktur 105 angrenzenden Bereich des Unterrohrs 55 wenigstens teilweise umschließt.
-
Die Strebe 95 wird über die Öffnung 90 so in das Unterrohr 55 eingeführt, dass das vordere Ende der Strebe 95 mit der Ausrichtstruktur 105 in Eingriff ist. Epoxidharz 125 oder ein anderer Klebstoff kann auf die Ecken der Ausrichtstruktur 105 an der Innenseite der vorderen Wand 75, auf das Ende des röhrenförmigen Elementes 110 oder sowohl auf die vordere Wand 75 als auch auf die Strebe 95 aufgetragen werden, um die Strebe 95 an der vorderen Wand 75 zu befestigen. Desgleichen kann Epoxidharz 125 auf die Unterseite des Flansches 115 aufgetragen werden, um die Strebe 95 an der hinteren Wand 80 zu befestigen. Die Ausrichtstruktur 105 und die Öffnung 90 sind, wie unter Bezugnahme auf 3 und 5 zu sehen ist, in Querrichtung an der vorderen bzw. der hinteren Wand 75, 80 zentriert, so dass die Strebe 95 von den Seitenwänden 85 nach innen beabstandet (beispielsweise zwischen den Seitenwänden 85 zentriert) ist, wenn die Strebe 95 im Inneren des Unterrohrs 55 angeordnet ist.
-
Im Allgemeinen ist die Strebe 95 im Wesentlichen horizontal im Inneren des Unterrohrs 55 an das Steuerrohr angrenzend angeordnet, um das Unterrohr 55 zu versteifen. Das heißt, die Strebe 95 erstreckt sich im Allgemeinen von der hinteren Wand 80 nach vorn zu der vorderen Wand 75, um eine Last von der vorderen Wand 75 auf die hintere Wand 80 zu übertragen und Verziehen des Unterrohrs 55 zu vermeiden. Die Strebe 95 schneidet, wie unter Bezugnahme auf 3 zu sehen ist, eine Längsachse 135, die in der Mitte des Unterrohrs 55 verläuft, in einem nicht rechten Winkel.
-
6 und 7 stellen einen Abschnitt eines zweiten Fahrradrahmens 140 dar, der das Steuerrohr 30, das Oberrohr 50, ein mit dem Steuerrohr verbundenes Unterrohr 145 sowie eine Strebe 150 enthält, die mit dem Unterrohr 145 verbunden ist. Mit Ausnahme des im Folgenden Beschriebenen ist der Rahmen 140 der gleiche wie der unter Bezugnahme auf 1–5 beschriebene Rahmen 25.
-
Das Unterrohr 145 ist hohl und enthält eine vordere Wand 155, eine hintere Wand 160 sowie Seitenwände, die mit der vorderen und der hinteren Wand 155, 160 verbunden sind. Das Unterrohr 145 enthält, wie dargestellt, eine erste Ausrichtstruktur 170, die an einer Innenseite der vorderen Wand 155 angeordnet bzw. ausgebildet ist, sowie eine zweite Ausrichtstruktur 175, die an einer Innenseite der hinteren Wand 160 im Wesentlichen hinter der ersten Ausrichtstruktur 170 angeordnet bzw. ausgebildet ist. Die erste Ausrichtstruktur 170 wird durch eine Konkavität bzw. Einbuchtung an der Unterseite des Unterrohrs 145 gebildet, durch die eine gekrümmte (konvexe oder halbkugelförmige) Ausbeulung an der Innenseite der hinteren Wand 160 entsteht.
-
Die Strebe 150 ist über eine obere Öffnung 180 oder eine untere Öffnung 185 in dem Steuerrohr in das Unterrohr 145 eingeführt. Die dargestellte Strebe 150 enthält ein längliches röhrenförmiges Element 190, das in dem Unterrohr 145 positioniert ist. Einander gegenüberliegende Enden des röhrenförmigen Elementes 190 können jeweils mit der ersten und der zweiten Ausrichtstruktur 170, 175 in Eingriff gebracht werden, um die Strebe 150 ordnungsgemäß im Inneren des Unterrohrs 145 auszurichten. Die Strebe 150 ist, wie dargestellt, hohl, obwohl die Strebe 150 ein massives röhrenförmiges Element 190 sein kann.
-
Die Strebe 150 ist, wie unter Bezugnahme auf 6 und 7 zu sehen ist, über die erste Ausrichtstruktur 170 (beispielsweise unter Verwendung von Epoxidharz 195) an der vorderen Wand 155 angeklebt bzw. befestigt, wenn Entfernung oder Bewegung der Strebe 150 nach dem Einführen verhindert werden soll. Die Strebe 150 ist auch oder als Alternative dazu über die zweite Ausrichtstruktur 175 an der hinteren Wand 170 angeklebt oder befestigt. Bei einigen Konstruktionen kann die Strebe 150 (beispielsweise unter Verwendung von Gewinde-Befestigungselementen) lösbar mit dem Unterrohr 145 verbunden sein.
-
Die Strebe 150 wird über die obere Öffnung 180 oder über die untere Öffnung 185 in dem Steuerrohr so in das Unterrohr 145 eingeführt, dass ein Ende der Strebe 150 mit der zweiten Ausrichtstruktur 175 in Eingriff ist. Das andere Ende der Strebe 150 wird dann über die erste Ausrichtstruktur 170 in Eingriff mit der vorderen Wand 155 geschoben, so dass die Strebe 150 zwischen der vorderen Wand 155 und der hinteren Wand 160 einrastet. Die erste und die zweite Ausrichtstruktur 170, 175 sind im Wesentlichen in Querrichtung an der vorderen bzw. der hinteren Wand 160, 155 zentriert, so dass die Strebe 150 von den Seitenwänden 165 nach innen beabstandet (zum Beispiel zwischen ihnen zentriert) ist. Epoxidharz 195 oder ein anderer Klebstoff kann auf die Ecken der Ausrichtstruktur an der Innenseite der vorderen Wand 155 und der hinteren Wand 160, auf das Ende des röhrenförmigen Elementes 190 oder auf eine Kombination aller der Eingriffsflächen aufgetragen werden, um die Strebe 150 in dem Unterrohr 145 zu befestigen.
-
Wie die unter Bezugnahme auf 2–5 beschriebene Strebe 150 ist die in 6 und 7 dargestellte Strebe 150 im Wesentlichen horizontal im Inneren des Unterrohrs 145 an das Steuerrohr angrenzend angeordnet, um das Unterrohr 145 zu versteifen, indem sie eine Last von der vorderen Wand 155 auf die hintere Wand 160 überträgt. Die Strebe 150 schneidet, wie unter Bezugnahme auf 6 zu sehen ist, eine Längsachse 200, die entlang einer Mittellinie des Unterrohrs 145 zwischen der vorderen Wand 155 und der hinteren Wand 160 verläuft, in einem nicht rechten Winkel.
-
8 stellt einen Abschnitt eines dritten Fahrradrahmens 205 dar, der das Steuerrohr 30, das Oberrohr 50, ein mit dem Steuerrohr 30 verbundenes Unterrohr 210 sowie eine mit dem Unterrohr 210 verbundene Strebe 215 enthält. Dabei besteht die in 8 dargestellte Strebe 215 aus einem anderen Material als das Unterrohr 210 und wird mit dem Unterrohr 210 zwischen der vorderen und der hinteren Wand 220, 225 mittels Nass-in-Nass-Verkleben, d. h. dem sogenannten Co-Curing-Verfahren, verbunden (statt sie, wie unter Bezugnahme auf 2–7 beschrieben, separat einzuführen). Des Weiteren ist die dargestellte Strebe 215 zwischen den Seitenwänden 230 zentriert, so dass die Enden der Strebe 215 über die erste und die zweite Ausrichtstruktur 170, 175 positioniert und mit ihnen in Eingriff gebracht werden, wenn der Rahmen 205 ausgebildet wird.
-
9 stellt einen Abschnitt eines weiteren Fahrradrahmens 235 dar, der das Steuerrohr 30, das Oberrohr 50, ein mit dem Steuerrohr 30 verbundenes Unterrohr 240 sowie eine mit dem Unterrohr 240 verbundene Strebe 245 enthält. Der Rahmen 235 gleicht dem unter Bezugnahme auf 8 beschriebenen Rahmen 205 bis auf die Tatsache, dass die in 9 dargestellte Strebe 245 aus dem gleichen Material wie das Unterrohr 240 besteht und im Verbund mit dem Unterrohr 240 gefertigt (co-molded) wird (und nicht separat eingeführt oder im Co-Curing-Verfahren verbunden wird, wie dies unter Bezugnahme auf 8 beschrieben ist). Die Enden der Strebe 245 sind in Eingriff mit der vorderen und der hinteren Wand 250, 255 des Unterrohrs 240 ausgebildet, die die erste bzw. eine zweite Ausrichtstruktur 170, 175 aufweisen, so dass die Strebe 245 von den Seitenwänden 260 beabstandet ist, wenn der Rahmen 235 ausgebildet ist.
-
Wie die in 2–7 dargestellten Streben 95, 150 sind die in 8 und 9 dargestellten Streben 210, 240 jeweils im Wesentlichen horizontal im Inneren des Unterrohrs 210, 240 an das Steuerrohr 30 angrenzend ausgerichtet, um das Unterrohr 210, 240 zu versteifen, indem sie eine Last von der vorderen Wand 220, 250 auf die hintere Wand 225, 255 übertragen. Die Streben 215, 245 schneiden jeweils, wie unter Bezugnahme auf 8 und 9 zu sehen ist, eine Längsachse 265, die entlang einer Mittellinie des Unterrohrs 210, 240 zwischen der vorderen Wand 220, 250 und der hinteren Wand 225, 255 verläuft, in einem nicht rechten Winkel.
-
Die Strebe 85, 150, 215, 245 befindet sich, wie unter Bezugnahme auf 1–9 zu sehen ist, in der Nähe der Verbindung zwischen dem Steuerrohr 30 und dem Unterrohr 55, 145, 210, 240, so dass die Strebe 95, 150, 215, 245 als eine Versteifung für den Rahmen 25, 140, 205, 235 dient. Indem die Strebe 95, 150, 215, 245 zwischen der vorderen Wand 75, 155, 220, 250 und der hinteren Wand 80, 160, 225, 255 und in Eingriff mit ihnen positioniert wird, wird die auf den Rahmen 25, 140, 205, 235 an der Unterseite des Unterrohres 55, 145, 210, 240 wirkende Last (d. h. die Last entlang der vorderen Wand 75, 155, 220, 250) auf die hintere Wand 80, 160, 225, 255 oder die Oberseite des Unterrohrs 55, 145, 210, 240 übertragen. Wenn die Last so übertragen wird, verringert sich die Gefahr, dass sich das Unterrohr 55, 145, 210, 240 in Reaktion auf relativ hohe Lasten an dem Rahmen 25, 140, 205, 235 verzieht. Beim Testen hat sich erwiesen, dass durch die Strebe 85, 150, 215, 245 die Festigkeit des Steuerrohrs 30 um wenigstens 25% erhöht werden kann.
-
Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.
