DE102019007049A1

DE102019007049A1 - Zusammengesetzte Fahrradfelge

Info

Publication number: DE102019007049A1
Application number: DE102019007049.6A
Authority: DE
Inventors: David Morse; Michael Hall; Ruan Trouw
Original assignee: SRAM LLC
Current assignee: SRAM LLC
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2020-04-16
Also published as: EP3636448A1; US20200114680A1; US11584155B2; TWI723570B; TW202028017A; CN111016527A; CN111016527B

Abstract

Eine Felge für ein Fahrradrad umfasst einen radial inneren Abschnitt, der entlang eines inneren Umfangs der Felge angeordnet ist. Die Felge umfasst ebenso eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand, die von der ersten Seitenwand beabstandet ist. Die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand erstrecken sich radial nach außen von dem radial inneren Abschnitt. Die erste Seitenwand umfasst eine Schicht eines Verbundwerkstoffs. Die Schicht des Verbundwerkstoffs umfasst Gewebelagen des Verbundwerkstoffs, die als Streifen geformt sind. Der Verbundwerkstoff umfasst eine Matrix eines polymerbasierten Materials und Fasen eines Verstärkungsmaterials. Die Streifen umfassen einen ersten Streifen und einen zweiten Streifen. Der zweite Streifen grenzt an den ersten Streifen in der Schicht des Verbundwerkstoffs an. Der zweite Streifen ist zu dem ersten Streifen nichtparallel.

Description

Bereich der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung richtet sich im Allgemeinen auf eine Fahrradfelge, und insbesondere auf eine zusammengesetzte Fahrradfeige.
Beschreibung der verwandten Technik
Ein herkömmliches Fahrrad kann eine Felge umfassen, die aus extrudierten Metallen oder anderen Materialien ausgebildet ist, die gebogen und zu einer runden Form verbunden sind, die gleichmäßig geformte Querschnitte aufweist. In jüngster Zeit werden ebenso andere Materialien bei der Herstellung von Fahrradfelgen verwendet, wie beispielsweise faserverstärkte Kunststoffe, die durch nicht-extrusionsbasierte Verfahren in kreisförmige Formen gebracht werden können. So können beispielsweise kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe verwendet werden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten, wie beispielsweise kohlenstofffaserbasierten, Fahrradrads beruht auf dem Stapeln einzelner Kohlenstofffaserplatten, um Strukturen wie eine Seitenwand der Felge auszubilden. Die Kohlenstofffaserplatten können mit einem Harz oder einem anderen Matrixmaterial vorimprägniert werden, das einem Härtungsprozess unterzogen wird, um die Felge auszubilden. Die gestapelten Schichten einer Kohlenstofffaserplatte umfassen typischerweise Fasern, die jeweils in verschiedenen Richtungen ausgerichtet sind. Zumindest einige der Fasern der gestapelten Schichten sind außerhalb eines kritischen Winkelfehlers ausgerichtet, was die Fähigkeit solcher Fasern, Spannungen und Belastungen aufzunehmen, reduziert. Die Verwendung von Kohlenstofffaserplatten, um eine zusammengesetzte Felge herzustellen, führt ebenso zu einer großen Menge Randabfall, der mit dem Schneiden der Kohlenstofffaserplatten in eine Form der zusammengesetzten Felge verbunden ist, was die Kosten für die Herstellung der Felge erhöht.
Zusammenfassung
In einem Beispiel umfasst eine Felge für ein Fahrradrad einen radial inneren Abschnitt, der entlang eines inneren Umfangs der Felge angeordnet ist, eine erste Seitenwand, und eine zweite Seitenwand, die von der ersten Seitenwand beabstandet ist. Die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand erstrecken sich radial nach außen von dem radial inneren Abschnitt. Die Felge umfasst ebenso einen radial äußeren Reifeneingriffsabschnitt, der entlang eines äußeren Umfangs der Felge angeordnet ist. Der radial äußere Reifeneingriffsabschnitt erstreckt sich jeweils von der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand. Die erste Seitenwand umfasst eine Schicht aus einem Verbundwerkstoff. Die Schicht des Verbundwerkstoffs umfasst Streifen des Verbundwerkstoffs. Der Verbundwerkstoff umfasst eine Matrix aus einem polymerbasierten Material und Fasern aus einem Verstärkungsmaterial. Die Streifen umfassen einen ersten Streifen und einen zweiten Streifen. Der zweite Streifen grenzt an den ersten Streifen in der Schicht des Verbundwerkstoffs an. Der zweite Streifen ist nichtparallel zu dem ersten Streifen.
In einem Beispiel ist das polymerbasierte Material ein Kunststoff, ein Acryl, ein Harz, ein Epoxid oder eine Kombination davon. Die Fasern des Verstärkungsmaterials sind Kohlenstofffasern.
In einem Beispiel erstrecken sich die Fasern von jedem der Streifen in einer primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen Streifens.
In einem Beispiel ist die Faserausrichtung der Fasern des jeweiligen Streifens unidirektional in einer Richtung entlang einer Länge des jeweiligen Streifens.
In einem Beispiel weist jeder der Streifen eine Länge und eine Breite auf. Die Breite ist senkrecht zu der Länge. Die Breite von jedem der Streifen ist zwischen 10 Millimetern und 30 Millimetern.
In einem Beispiel ist die Schicht des Verbundwerkstoffs eine erste Schicht des Verbundwerkstoffs, die Gewebelagen sind erste Gewebelagen und die Streifen sind erste Streifen. Die zweite Seitenwand umfasst eine zweite Schicht des Verbundwerkstoffs oder andere Verbundwerkstoffe. Die zweite Schicht des Verbundwerkstoffs oder des anderen Materials umfasst zweite Gewebelagen, die als zweite Streifen geformt sind. Die zweiten Streifen umfassen einen dritten Streifen und einen vierten Streifen, der an den dritten Streifen angrenzt. Der vierte Streifen ist nichtparallel zu dem dritten Streifen.
In einem Beispiel ist der erste Streifen länger als der zweite Streifen, breiter als der zweite Streifen oder er ist länger und breiter als der zweite Streifen.
In einem Beispiel befindet sich jeder der Streifen in einem anderen Winkel relativ zu einer Tangente des äußeren Umfangs der Felge.
In einem Beispiel erstrecken sich die Streifen über den inneren Umfang, den äußeren Umfang oder den inneren und äußeren Umfang hinaus.
In einem Beispiel erstrecken sich die Streifen um den radial inneren Abschnitt herum, sodass die zweite Seitenwand jeweils Abschnitte der Streifen umfasst.
In einem Beispiel sind die Streifen vollständig in der ersten Seitenwand umfasst.
In einem Beispiel ist die Schicht des Verbundwerkstoff eine erste Schicht des Verbundwerkstoffs und die Streifen sind erste Streifen. Jeder der ersten Schichtstreifen weist einen ersten Ausrichtungswinkel zwischen einer radialen Referenzlinie, die sich von einer Mitte der Felge zu einer Mittellinie des entsprechenden ersten Schichtstreifens erstreckt, und der Mittellinie des entsprechenden ersten Schichtstreifens auf. Die erste Seitenwand umfasst ferner eine zweite Schicht des Verbundwerkstoffs. Die zweite Schicht des Verbundwerkstoffs umfasst zweite Schichtstreifen. Jeder der zweiten Schichtstreifen weist einen gleichen zweiten Ausrichtungswinkel zwischen einer radialen Referenzlinie, die sich von der Mitte der Felge zu einer Mittellinie des entsprechenden zweiten Schichtstreifens erstreckt, und der Mittelinie des entsprechenden zweiten Schichtstreifens auf. Der zweite Ausrichtungswinkel unterscheidet sich von dem ersten Ausrichtungswinkel.
In einem Beispiel sind die ersten Schichtstreifen und die zweiten Schichtstreifen um die Mitte der Felge herum angeordnet. Jeder des ersten Schichtstreifens überlappt jeweils Abschnitte von mindestens zwei der zweiten Schichtstreifen, und jeder der zweiten Schichtstreifen überlappt jeweils einen Abschnitt von mindestens einem der ersten Schichtstreifen.
In einem Beispiel ist die Schicht des Verbundwerkstoffs eine erste Schicht des Materials und die Streifen sind erste Schichtstreifen. Die erste Seitenwand umfasst ferner eine zweite Schicht des Materials. Die zweite Schicht des Materials ist ein zweiter Verbundwerkstoff. Die zweite Schicht des Materials umfasst zweite Schichtstreifen des zweiten Verbundwerkstoffs.
In einem Beispiel umfasst eine Felge, die aus einem gehärteten Verbundwerkstoff ausgestaltet ist, einen radial inneren Abschnitt, der entlang eines inneren Umfangs der Felge angeordnet ist, eine erste Seitenwand, und eine zweite Seitenwand, die von der ersten Seitenwand beabstandet ist. Die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand erstrecken sich radial nach außen von dem radial inneren Abschnitt. Die Felge umfasst ebenso einen radial äußeren Reifeneingriffsabschnitt, der entlang eines äußeren Umfangs der Felge angeordnet ist, wobei sich der radial äußere Reifeneingriffsabschnitt jeweils von der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand erstreckt. Die erste Seitenwand umfasst eine Mehrzahl von ersten Streifen eines Verbundwerkstoffs. Der Verbundwerkstoff umfasst eine Matrix eines polymerbasierten Materials und Fasern eines Verstärkungsmaterials. Die Fasern von jedem ersten Streifen der Mehrzahl von ersten Streifen erstrecken sich in einer primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen ersten Streifens. Die zweite Seitenwand umfasst eine Mehrzahl von zweiten Streifen des Verbundwerkstoffs. Die Fasern von jedem zweiten Streifen der Mehrzahl von zweiten Streifen erstrecken sich in einer primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen zweiten Streifens.
In einem Beispiel weist jeder erste Streifen der Mehrzahl von ersten Streifen eine Länge in der primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen ersten Streifens auf, und jeder zweite Streifen der Mehrzahl von zweiten Streifen weist eine Länge in der primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen zweiten Streifens auf. Jeder erste Streifen der Mehrzahl von ersten Streifen weist eine Breite auf, die perpendikular zu einer Länge des jeweiligen ersten Streifens ist. Die Breite des jeweiligen ersten Streifens ist zwischen 10 Millimetern und 30 Millimetern. Jeder zweite Streifen der Mehrzahl von zweiten Streifen weist eine Breite auf, die perpendikular zu einer Länge des jeweiligen zweiten Streifens ist. Die Breite des jeweiligen zweiten Streifens ist zwischen 10 Millimetern und 30 Millimetern.
In einem Beispiel ist eine Mittellinie von jedem ersten Streifen der Mehrzahl von ersten Streifen in einem ersten Winkel relativ zu einer radialen Referenzlinie ausgerichtet, die sich von einer Mitte der Felge zu einer Mittellinie des jeweiligen ersten Streifens erstreckt. Die erste Seitenwand umfasst eine Mehrzahl von dritten Streifen. Eine Mittellinie von jedem dritten Streifen der Mehrzahl von dritten Streifen ist in einem zweiten Winkel relativ zu einer radialen Referenzlinie ausgerichtet, die sich von der Mitte der Felge zu der Mittellinie des jeweiligen dritten Streifens erstreckt. Der zweite Winkel unterscheidet sich von dem ersten Winkel.
In einem Beispiel ist der Verbundwerkstoff ein erster Verbundwerkstoff. Die Mehrzahl von dritten Streifen sind aus einem zweiten Verbundwerkstoff hergestellt. Der zweite Verbundwerkstoff unterscheidet sich von dem ersten Verbundwerkstoff. Die Mehrzahl von ersten Streifen und die Mehrzahl von dritten Streifen sind um die Mitte der Felge herum angeordnet.
In einem Beispiel überlappt jeder erste Streifen der Mehrzahl von ersten Streifen jeweils Abschnitte von mindestens zwei entsprechenden dritten Streifen der Mehrzahl von dritten Streifen, und jeder dritte Streifen der Mehrzahl von dritten Streifen überlappt jeweils einen Abschnitt von mindestens einem ersten Streifen der Mehrzahl von ersten Streifen.
In einem Beispiel umfasst ein Rad für eine Fahrrad eine zentrale Nabe, die zur drehbaren Anbringung an dem Fahrrad ausgelegt ist, und eine Mehrzahl von Speichen, die an der zentralen Nabe angebracht sind und sich radial nach außen von der Nabe erstrecken, und eine Felge. Die Felge umfasst einen radial inneren Abschnitt, der entlang eines inneren Umfangs der Felge angeordnet ist. Die Mehrzahl von Speichen ist an dem radial inneren Abschnitt der Felge angebracht. Die Felge umfasst ebenso eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand, die von der ersten Seitenwand beabstandet ist. Die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand erstrecken sich radial nach außen von dem radial inneren Abschnitt. Die Felge umfasst einen radial äußeren Reifeneingriffsabschnitt, der entlang eines äußeren Umfangs der Felge angeordnet ist. Der radial äußere Reifeneingriffsabschnitt erstreckt sich jeweils von der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand. Die erste Seitenwand umfasst eine Schicht eines Verbundwerkstoffs. Die Schicht des Verbundwerkstoffs umfasst Gewebelagen des Verbundwerkstoffs, die als Streifen geformt sind. Der Verbundwerkstoff umfasst eine Matrix eines polymerbasierten Materials und Fasern eines Verstärkungsmaterials. Die Streifen umfassen einen ersten Streifen und einen zweiten Streifen. Der zweite Streifen grenzt an den ersten Streifen in der Schicht des Verbundwerkstoffs an. Der zweite Streifen ist nichtparallel zu dem ersten Streifen.
Figurenliste
Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen offensichtlich werden, in denen:

1 ein Seitenansichtsschema eines Fahrrads ist, das konstruiert werden kann, um eine zusammengesetzte Felge zu verwenden;
2 eine Seitenansicht eines Rads für ein Fahrrad ist, wie beispielsweise das Fahrrad von 1;
3 eine Seitenansicht einer ungehärteten Seitenwand einer zusammengesetzten Felge ist, die durch Streifen ausgebildet ist;
4 eine Seitenansicht von einem der Streifen von 3 ist;
5 eine seitliche Nahansicht der ungehärteten Seitenwand von 3 ist;
6 eine Seitenansicht einer ungehärteten Seitenwand einer zusammengesetzten Felge ist, die durch Streifen ausgebildet ist, die in einem ersten gewebten Muster positioniert sind;
7 eine seitliche Nahansicht einer ungehärteten Seitenwand von 6 ist;
8 eine Seitenansicht einer ungehärteten Seitenwand einer zusammengesetzten Felge ist, die durch Streifen ausgebildet ist, die in einem zweiten gewebten Muster positioniert sind;
9 eine seitliche Nahansicht der ungehärteten Seitenwand von 8 ist;
10 eine Seitenansicht einer ungehärteten Seitenwand einer zusammengesetzten Felge ist, die durch Streifen ausgebildet ist, die in einem dritten gewebten Muster positioniert sind;
11 eine seitliche Nahansicht einer ungehärteten Seitenwand von 10 ist;
12 eine Seitenansicht einer ungehärteten Seitenwand einer zusammengesetzten Felge ist, die durch Streifen ausgebildet ist, die in einem vierten gewebten Muster positioniert sind; und
13 eine seitliche Nahansicht der ungehärteten Seitenwand von 12 ist.

Detaillierte Beschreibung
Die Verwendung von Kohlenstofffaserplatten, um eine zusammengesetzte Felge nach dem Stand der Technik herzustellen, erlaubt keine unauffällige Positionierung der Kohlenstofffasern in der Felge. Die vorliegende Offenbarung umfasst Beispiele für Felgen und Räder, die einen oder mehrere der oben genannten und/oder andere Nachteile bei zuvor bekannten Felgen und Rädern lösen oder verbessern. Die offenbarte Felge umfasst Seitenwände, die aus Streifen aus einem oder mehreren Verbundwerkstoffen ausgebildet sind. Die Schicht für eine der Seitenwände umfasst mindestens eine Schicht von Streifen des einen oder der mehreren Verbundwerkstoffen, die in einem Muster um eine Mittelachse der Felge herum angeordnet sind. Jeder der Streifen umfasst eine Anzahl von gleichmäßigen und parallelen Fasern, Fasersträngen und/oder Faserstrukturen, die sich über eine Länge des jeweiligen Streifens erstrecken. Jeder der Streifen ist in einem Winkel relativ zu einer Tangente der Felge ausgerichtet, und die gleichmäßigen Fasern des jeweiligen Streifens können sich mindestens von einem inneren Durchmesser der Felge zu einem äußeren Durchmesser der Felge erstrecken. Die Streifen sind derart angeordnet, dass sie die Lasten verteilen oder alle verteilten Lasten aus dem äußeren Durchmesser leiten, wie beispielweise durch Straßenaufpralle in Richtung lastentragender Wege in der Felge.
Ein Vorteil der offenbarten Felgen ist, dass die Verwendung von Streifen aus einem oder mehreren Verbundwerkstoffen, um eine oder beide Seitenwände der Felge auszubilden, eine Felge mit einem höheren Festigkeits-Gewichtsverhältnis im Vergleich zu Felgen nach dem Stand der Technik produziert und eine Schicht produzieren kann, die für bestimmte Anwendungen optimiert ist. So kann beispielweise die Positionierung von Verbundstreifen in einer Schicht für eine Seitenwand der Felge darauf basieren, ob die Seitenwand in einem Vorderrad oder einem Hinterrad umfasst ist, ob die Felge einer Radbremsung oder einer Felgenbremsung unterzogen wird und/oder ob das Rad mit tangentialer Schnürung oder radialer Schnürung konstruiert wurde. Weitere Vorteile der offenbarten Felgen sind die einfache Verwendung mehrerer Materialien, um die Felge auszubilden. So können beispielsweise verschiedene Teilmengen von Streifen, die eine Seitenwand ausbilden, aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften bestehen. Ebenso wird der Rohstoffabfall durch den Einsatz von langen, dünnen Streifen reduziert, die direkt von der Materialrolle geschnitten werden, wodurch Randabfall vermieden wird, der bei einer Zwischenstellung des Schneidetischs bei der Verwendung von Kohlenstofffaserplatten des Standes der Technik entsteht.
Obwohl faserverstärkte Verbundwerkstoffe, die Kohlenstofffasern umfassen, oben und nachfolgend beschrieben werden, können ebenso andere faserbasierte Materialien verwendet werden. So können beispielsweise Polyamid-Polymerfasen, Fasern auf Aluminiumoxidbasis, Siliziumkarbidfasern, andere Fasern oder eine beliebige Kombination davon verwendet werden.
Um nun auf die Zeichnungen zurückzukommen, stellt 1 im Allgemeinen ein Fahrrad 50 dar, das Felgen verwendet, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert wurden. Das Fahrrad 50 umfasst einen Rahmen 52, ein Vorderrad 54 und ein Hinterrad 56, die jeweils drehbar an dem Rahmen 52 angebracht sind, und einen Antriebsstrang 58. Eine vordere Bremse 60 ist zum Bremsen des Vorderrads 54 bereitgestellt und eine hintere Bremse 62 ist zum Bremsen des Hinterrads 56 bereitgestellt. Das Fahrrad 50 weist im Allgemeinen ebenso einen Sitz 64 in der Nähe eines hinteren Endes des Rahmens 52 auf und wird an einem Ende einer mit dem Rahmen 52 verbundenen Sattelstütze 66 getragen. Das Fahrrad 50 weist ebenso einen Lenker 68 in der Nähe eines vorderen Endes des Rahmens 52 auf. Ein Bremshebel 70 wird auf dem Lenker 68 zum Betätigen der vorderen Bremse 60, der hinteren Bremse 62 oder sowohl der vorderen Bremse 60 als auch der hinteren Bremse 62 getragen. Wenn der Bremshebel 70 nur eine der vorderen Bremse 60 und der hinteren Bremse 62 betätigt, kann ebenso ein zweiter Bremshebel (nicht dargestellt) zum Betätigen der anderen Bremse bereitgestellt werden. Eine vordere und/oder Vorwärtsfahrtrichtung oder -ausrichtung des Fahrrads 50 wird durch die Richtung des Pfeils A in 1 angezeigt. Während das in 1 dargestellte Fahrrad 50 ein Rennrad mit Falllenker 68 ist, kann die vorliegende Offenbarung für Fahrräder jeglicher Art gelten, einschließlich Mountainbikes mit Voll- oder Teilfederung.
Der Antriebsstrang 58 weist eine Kette C und eine vordere Kettenradanordnung 72 auf, die koaxial mit einer Kurbelanordnung 74, die Pedale 76 aufweist, angebracht ist. Der Antriebsstrang 58 umfasst ebenso eine hintere Kettenradanordnung 78, die koaxial mit dem Hinterrad 56 angebracht ist, und einen hinteren Gangwechselmechanismus, wie beispielweise einen hinteren Umwerfer 80.
Wie in 1 dargestellt, kann die vordere Kettenradanordnung 72 einen oder mehrere koaxial angebrachte Kettenblätter, Zahnräder oder Kettenräder umfassen. In diesem Beispiel weist die vordere Kettenradanordnung 72 ein oder mehrere Kettenräder F1, F2 auf, wobei jedes Zähne 82 um einen entsprechenden Umfang herum aufweist. Wie in 1 dargestellt, kann die hintere Kettenradanordnung 78 eine Mehrzahl (z. B. elf) von koaxial angebrachten Kettenblättern, Zahnrädern oder Kettenrädern G1-G11 umfassen. Jedes Kettenrad G1-G11 weist ebenso Zähne 84 auf, die um einen entsprechenden Umfang herum angeordnet sind. Die Anzahl der Zähne 84 auf dem vorderen Kettenrad F2 mit kleinerem Durchmesser kann kleiner als die Anzahl der Zähne auf dem Kettenrad F1 mit größerem Durchmesser sein. Die Anzahl der Zähne 84 an den hinteren Kettenrädern G1-G11 kann stufenweise von dem Kettenrad mit größtem Durchmesser G1 zu dem Kettenrad mit kleinstem Durchmesser G11 abnehmen. Obwohl hierin nicht in jedem Detail beschrieben, kann ein vorderer Gangwechsler 85 betätigt werden, um sich von einer ersten Betriebsposition zu einer zweiten Betriebsposition zu bewegen, um die Kette C zwischen den vorderen Kettenrädern F1, F2 zu bewegen. Gleichermaßen kann der hintere Umwerfer 80 derart funktionsfähig sein, dass er sich zwischen elf verschiedenen Betriebspositionen bewegt, um die Kette C auf ein ausgewähltes der hinteren Kettenräder G1-G11 zu schalten. In einer Ausführungsform kann die hintere Kettenradanordnung 72 mehr oder weniger Kettenräder aufweisen. So kann beispielweise in einer Ausführungsform eine hintere Kettenradanordnung zwölf oder dreizehn Kettenräder aufweisen. Die Bemessungen und Konfiguration des hinteren Umwerfers 80 können modifiziert werden, um eine bestimmte implementierte Mehrzahl von Kettenrädern aufzunehmen. So können beispielsweise ein Winkel und eine Länge des Verbindungsstücks und/oder die Konfiguration des Käfigs des Umwerfers modifiziert werden, um bestimmte Kettenradkombinationen aufzunehmen.
Der hintere Umwerfer 80 wird als drahtloser, elektrisch betätigter hinterer Umwerfer dargestellt, der an dem Rahmen 52 oder an einer Rahmenanbringung des Fahrrads 50 angebracht oder anbringbar ist. Der elektrische hintere Umwerfer 80 weist ein Basiselement 86 (z. B. ein b-Gelenk) auf, das an dem Fahrradrahmen 52 angebracht ist. Ein Verbindungsstück 88 weist zwei Glieder L auf, die schwenkbar mit dem Basiselement-Verbindungsstückverbindungsabschnitt verbunden sind. Ein bewegliches Element 90 (z. B. ein p-Gelenk) ist mit dem Verbindungsstück 88 an einem beweglichen Element-Verbindungsstückverbindungsabschnitt verbunden. Eine Kettenführungsanordnung 92 (z. B. ein Käfig) ist dazu ausgelegt, dass sie in die Kette eingreift und die Spannung aufrechterhält und dass sie eine oder mehrere Käfigplatten 93 mit einem proximalen Ende aufweist, das schwenkbar mit einem Abschnitt des beweglichen Elements 90 verbunden ist. Die Käfigplatte 93 kann sich um eine Käfigdrehachse herum in einer Dämpfungsrichtung und einer Kettenspannrichtung TENS drehen oder schwenken. Andere Gangschaltsysteme, wie beispielsweise mechanisch oder hydraulisch gesteuerte und/oder betätigte Systeme, können ebenfalls verwendet werden.
Ein Motormodul mit einer Batterie kann an dem elektrischen hinteren Umwerfer 80 getragen werden. Die Batterie versorgt das Motormodul mit Energie. In einem Beispiel befindet sich das Motormodul in dem beweglichen Element 90. Das Motormodul kann jedoch stattdessen an anderer Stelle angeordnet sein, beispielsweise in einem der Glieder L des Verbindungsstücks 88 oder in dem Basiselement 86. Das Motormodul kann einen Getriebemechanismus oder ein Getriebe umfassen. Wie in der Technik bekannt, können das Motormodul und der Getriebemechanismus mit dem Verbindungsstück 88 gekoppelt werden, um die Käfigplatte 93 seitlich zu bewegen und somit die Kette C zwischen den hinteren Kettenrädern (z. B. G1-G11) auf der hinteren Kettenradanordnung 78 zu schalten.
Die Käfigplatte 93 weist ebenso ein distales Ende auf, das ein Spannzahnrad oder ein -rad trägt. Das Rad weist ebenso Zähne um einen Umfang herum auf. Die Käfigplatte 93 ist in Kettenspannrichtung TENS vorgespannt, um die Spannung in der Kette C aufrechtzuhalten. Die Kettenführungsanordnung 92 kann ebenso ein zweites Zahnrad oder Rad umfassen, wie beispielsweise ein Führungsrad, das näher an dem proximalen Ende der Käfigplatte 93 und des beweglichen Elements 90 angeordnet ist. In Betrieb wird die Kette C um eines der Kettenräder (z. B. G1-G11) herum geführt. Ein oberes Segment der Kette C erstreckt sich nach vorne zu der vorderen Kettenradanordnung 72 und wird um eines der vorderen Kettenräder F1 oder F2 herum geführt. Ein unteres Segment der Kette C kehrt von der vorderen Kettenradanordnung 72 zu dem Spannrad zurück und wird dann nach vorne zu dem Führungsrad geführt. Das Führungsrad leitet die Kette C zu den hinteren Kettenrädern (z. B. G1-G11). Die seitliche Bewegung der Käfigplatte 93, des Spannrads und des Führungsrads kann die seitliche Position der Kette C zur Ausrichtung mit einem der ausgewählten der hinteren Kettenräder (z. B. G1-G11) bestimmen.
Das Fahrrad 50 kann einen oder mehrere Fahrradsteuervorrichtungen umfassen, die an dem Lenker 68 angebracht sind. Die Fahrradsteuervorrichtungen können eine oder mehrere Arten von Fahrradsteuerungen und/oder Betätigungssystemen umfassen. So können beispielsweise die Fahrradsteuervorrichtungen Bremsbetätigungssysteme umfassen, um die vordere Bremse 60 und/oder die hintere Bremse 62 zu steuern, und/oder Gangschaltsysteme, um den Antriebsstrang 58 zu steuern. Es können ebenso andere Steuersysteme umfasst sein. So kann das System beispielsweise in einigen Ausführungsformen auf einem Fahrrad angewendet werden, bei dem nur ein vorderer oder ein hinterer Gangwechsler verwendet wird. Ebenso können die eine oder mehreren Fahrradsteuervorrichtungen auch Federungs- und/oder andere Steuerungssysteme für das Fahrrad 50 umfassen.
Das Vorderrad 54 und/oder das Hinterrad 56 des Fahrrads 50 können einen Reifen 120 umfassen, der an einem radial äußeren Reifeneingriffsabschnitt einer Felge 122 angebracht ist. Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist eine Mehrzahl von Speichen 124 direkt an der Felge 122 angebracht. Alternativ können die Speichen 124 an der Felge 122 mit anderen strukturellen Komponenten angebracht und/oder gesichert sein. Die Speichen 124 erstrecken sich von der Felge 122 und bringen sich an einer zentralen Nabe 126 an. Die Speichen 124 werden mit einer Spannung zwischen der Felge 122 und der zentralen Nabe 126 gehalten, um dem jeweiligen Rad 54, 56 eine Betriebsfestigkeit für die Verwendung an dem Fahrrad 50 bereitzustellen. Die zentrale Nabe 126 ist für eine drehbare Anbringung an dem Fahrradrahmen 52 ausgelegt.
2 stellt ein Fahrradrad dar, das eine Felge 122, Speichen 124 und eine zentrale Nabe 126, wie beispielsweise das Vorderrad 54 von 1, aufweist, das von dem Rest des Fahrrads 50 entfernt und ohne einen Reifen angebracht ist. Die Felge 122 umfasst einen Reifeneingriffsabschnitt 130, um mit dem Reifen 120 in Eingriff zu kommen, wie in 1 dargestellt. Der Reifeneingriffsabschnitt 130 ist radial nach außen von einer Speichenaufnahmefläche 132 ausgelegt, die entlang eines inneren Umfangs 134 der Felge 122 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Reifeneingriffsabschnitt 130 ein radial äußerer Reifeneingriffsabschnitt. In einer Ausführungsform ist der Reifeneingriffsabschnitt 130 entlang eines äußeren Umfangs 135 der Felge 122 angeordnet. Der Reifeneingriffsabschnitt 130 ist für die Anbringung an Reifen ausgelegt, die eine Drahtreifenanbringungskonfiguration für Reifen verwenden, die eine Wulstverriegelungsanbringung umfassen. Andere Konfigurationen des Reifeneingriffsabschnitts 130 können ebenso vorgesehen werden, um die Verwendung anderer Reifentypen auf der Felge 122 zu ermöglichen. So können beispielsweise schlauchlose Reifen verwendet werden, die Wulstverriegelungsanbringungsarten umfassen.
Die Felge 122 stellt eine Struktur zur Anbringung der Speichen 124 an der Felge 122 an einem Aufnahmeabschnitt der Felge 122 bereit, nahe der Speichenaufnahmefläche 132. Als solches ist die Speichenaufnahmefläche 132 ein Teil eines Speicheneingriffsabschnitts 136 (z. B. eines radialen inneren Abschnitts) der Felge 122. In einer Ausführungsform ist der Speicheneingriffsabschnitt 136 der Felge 122 entlang des inneren Umfangs 134 der Felge 122 angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform können die Speichenaufnahmefläche 132 und der Speicheneingriffsabschnitt 136 separate Teile und/oder Abschnitt der Felge 122 sein. So können beispielsweise die Speichen 124 durch die Speichenaufnahmefläche 132 hindurchgehen, und die Struktur zum Anbringen an der Felge 122 kann in der Nähe des Reifeneingriffsabschnitts 130 bereitgestellt werden.
Die Felge 122 umfasst eine erste Seitenwand 138 und eine zweite Seitenwand, die sich zwischen dem Reifeneingriffsabschnitt 130 und dem Speicheneingriffsabschnitt 136 erstrecken. So erstrecken sich beispielsweise die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand radial nach außen von dem Speicheneingriffsabschnitt 136 zu dem Reifeneingriffsabschnitt 130. Die erste Seitenwand 138 ist von der zweiten Seitenwand beabstandet.
Mindestens ein Teil der Felge 122 (z. B. die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand) ist durch ein oder mehrere Verbundwerkstoffe ausgebildet. In einer Ausführungsform ist die gesamte Felge 122 aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff ausgebildet. Die Felge 122 kann jedoch ebenso aus anderen Materialien und/oder Materialkombinationen ausgebildet sein. In einem Beispiel bildet kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff eine einteilige einheitliche Felge einer einzelnen Sammlung von Kohlenstofffaserschichten aus, die den Reifeneingriffsabschnitt 130, die erste Seitenwand 138, die zweite Seitenwand und den Speicheneingriffsabschnitt 136 umfassen. Andere Konfigurationen können ebenso vorgesehen werden.
Das Vorderrad 54 und das Hinterrad 56 können Felgen 122 umfassen, die für jede Radgröße ausgelegt sind. In einer Ausführungsform sind die Felgen 122 für die Verwendung in Rädern ausgelegt, die einem 700C (z. B. einem 622 Millimeter Durchmesser Drahtreifen und/oder der International Standards Organization 622mm) Fahrradradstandard entsprechen.
Das Vorderrad 54 und das Hinterrad 56 können sich in beide Richtungen um die zentrale Nabe 126 herum drehen. So können beispielsweise, wie in 2 dargestellt, das Vorderrad 54 und das Hinterrad 56 derart ausgelegt sein, dass sie sich in eine bestimmte Drehrichtung um die zentrale Nabe 126 herum drehen. In einem weiteren Beispiel können das Vorderrad 54 und das Hinterrad 56 derart ausgelegt sein, dass sie sich in eine Richtung entgegengesetzt zu der jeweiligen Drehrichtung drehen.
Bezugnehmend auf 1, werden die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand des Vorderrads 54 und/oder des Hinterrads 56 des Fahrrads 50 (z. B. das Vorderrad 54 und das Hinterrad 56 in dem Beispiel 1) zumindest teilweise durch eine oder mehrere Schichten des einen oder der mehreren Verbundwerkstoffe ausgebildet. In einer Ausführungsform sind jeweils die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand des Fahrrads 50 aus einer einzigen Schicht eines Verbundwerkstoffs ausgebildet.
Jede Schicht des Verbundwerkstoffs umfasst Gewebelagen des Verbundwerkstoffs, die als Streifen 142 geformt sind. Die Streifen 142 der ersten Seitenwand 138 und der zweiten Seitenwand des Vorderrads 54 sind jeweils um die zentrale Nabe 126 des Vorderrads 54 herum angeordnet, und die Streifen 142 der ersten Seitenwand 138 und der zweiten Seitenwand des Hinterrads 56 sind jeweils um die zentrale Nabe 126 des Hinterrads 56 herum angeordnet. In einem Herstellungsverfahren werden die Streifen 142 jeweils des Vorderrads 54 und des Hinterrads 56 mit dem Speicheneingriffsabschnitt 136 und dem Reifeneingriffsabschnitt 130 des jeweiligen Rads 54, 56 beispielsweise durch einen Aushärtungsprozess integriert, sodass eine einteilige einheitliche Felge 122 ausgebildet wird. Die Felgen 122 des jeweiligen Vorderrads 54 und Hinterrads 56 können mit anderen Herstellungsverfahren ausgebildet werden.
Die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand jedes Vorderrads 54 und Hinterrads 56 können jeweils Abdeckungen 144 umfassen (siehe 2). Die Abdeckungen 144 können für die Aerodynamik vorgesehen werden und um das jeweilige Rad 54, 56 vor Schmutz zu schützen. Die Abdeckungen 144 können aus dem gleichen Verbundwerkstoff wie die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand des jeweiligen Rads 54, 56 hergestellt sein oder sie können aus einem anderen Material als die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand des jeweiligen Rads 54, 56 hergestellt sein. Die Abdeckungen 144 können Teil einteiliger einheitlicher Felgen 122 sein und können beispielweise während des Aushärtungsprozesses in den jeweiligen Felgen 122 integriert werden. In einer Ausführungsform sind die Abdeckungen 144 separate Abschnitt der einteiligen einheitlichen Felgen 122 und werden mit den Felgen 122 auf vielfältige Weise verbunden, beispielsweise mit einem oder mehreren Verbindungsmitteln. In anderen Ausführungsformen umfasst das Vorderrad 54 und/oder Hinterrad 56 keine Abdeckungen 144.
3 stellt eine Ausführungsform eines Schichtmusters von Streifen 142 für die erste Seitenwand 138 oder die zweite Seitenwand vor dem Aushärtungsprozess dar. Die Streifen 142 können nach dem Aushärtungsprozess Teil einer einteiligen einheitlichen Felge 122 sein. Das Schichtmuster (z. B. für die erste Seitenwand 138) umfasst eine Schicht 160 des Verbundwerkstoffs. Die Schicht 160 des Verbundwerkstoffs umfasst Gewebelagen (z. B. die Streifen 142). Das Schichtmuster für die erste Seitenwand 138, z. B. vor dem Aushärtungsprozess, ist in seiner Form kreisförmig. Die Streifen 142 sind um eine Mitte C herum angeordnet, zwischen einem inneren Umfang des Schichtmusters, der durch einen ersten Radius R1 definiert ist, und einem äußeren Umfang des Schichtmusters, der durch einen zweiten Radius R2 definiert ist. Der innere Umfang und der äußere Umfang des Schichtmusters können beispielsweise den inneren Umfang 134 der Felge 122 und den äußeren Umfang 135 der Felge 122 definieren. Die erste Seitenwand 138 kann eine beliebige Anzahl von Streifen umfassen. So kann beispielweise die erste Seitenwand 138 70 Streifen 142 umfassen. Mehr oder weniger Streifen 142 können in der ersten Seitenwand 138 umfasst sein, abhängig von einer Größe und/oder Form der Streifen 142 und/oder einer Größe der Felge 122.
Felge 4 stellt eine Ausführungsform eines Streifens 142 des Verbundwerkstoffs dar. Der Verbundwerkstoff umfasst eine Matrix 166 aus einem polymerbasierten Material und Fasern 168 aus einem Verstärkungsmaterial. Das polymerbasierte Material kann eine beliebige Anzahl von Materialien sein, die beispielsweise einen Kunststoff, ein Acryl, ein Harz, ein Epoxid, andere polymerbasierte Materialien oder jede Kombination davon umfasst. Die Fasern des Verstärkungsmaterials können Kohlenstofffasern sein. Andere polymerbasierte Materialien und/oder andere Verstärkungsfasern können verwendet werden.
Die Fasern 168 erstrecken sich entlang einer endlichen Länge L des Streifens 142. In einer Ausführungsform erstrecken sich die Fasern 168 in einer primären Festigkeitsrichtung des Streifens 142 (z. B. entlang der Länge L der Streifen 142). So weist beispielsweise der Streifen 142 eine unidirektionale Faserausrichtung entlang der Länge L auf. In einer weiteren Ausführungsform erstrecken sich einige Fasern 168 nicht in der primären Festigkeitsrichtung (z. B. weniger als 20 Prozent der Fasern, weniger als 10 Prozent der Fasern, oder weniger als 5 Prozent der Fasern). Der Streifen 142 kann eine beliebige Anzahl von Formen und/oder Größen sein. So ist der Streifen 142 beispielsweise in seiner Form rechteckig. Andere Formen, beispielsweise quadratische Streifen und nicht rechteckige parallelogrammförmige Streifen, können vorgesehen werden. Der Streifen 142 umfasst ebenso eine Breite W, die senkrecht zu der Länge L ist. Die Länge L kann beispielsweise durch eine Größe der ersten Seitenwand 138 und/oder der zweiten Seitenwand der Felge 122 definiert sein. In einer Ausführungsform ist die Breite W des Streifens 142 zwischen 10 mm und 30 mm. So ist beispielsweise die Breite W des Streifens 142 20 mm. In anderen Ausführungsform ist der Streifen 142 breiter oder schmaler. Kleinere Streifenbreiten optimieren die Faserausrichtung besser, sind jedoch mit Kosten der zusätzlichen Herstellungskomplexität verbunden.
Die Streifen 142 stellen beispielsweise eine ultimative Stärke in einer Richtung der Faserkörnung bereit. Dementsprechend ist eine Faserausrichtung relativ zu einem inneren Durchmesser der Felge 122 zur Erhöhung der Stärke der Felge 122 bereitgestellt. Die Breite W des Streifens 142 ist eine wichtige Variable zur Maximierung der Faserausrichtung relativ zu einer vorgegebenen Ausrichtung. Je weiter die Fasern von der Mitte C der Felge 122 entfernt sind, desto mehr ändert sich der Winkel der Faser relativ zu den Felgentangentenänderungen, was die Fähigkeit der Faser, Spannungen und Belastungen aufzunehmen, verringert. Streifen 142 mit einer schmalen Breite zu verwenden, begrenzt die Ausrichtungsfehler der Fasern. Solange der Ausrichtungsfehler von allen der Fasern, die in einem Streifen 142 umfasst sind, innerhalb eines kritischen Fehlerwertes ist, bleibt die Festigkeit der Fasern erhalten.
5 zeigt eine seitliche Nahansicht des Schichtmusters von 3 (z. B. für die erste Seitenwand 138 oder die zweite Seitenwand). Die Schicht 160 des Verbundwerkstoffs umfasst einen ersten Streifen 142a und einen zweiten Streifen 142b, der an den ersten Streifen 142a angrenzt. Der zweite Streifen 142b ist nichtparallel zu dem ersten Streifen 142a. Mit anderen Worten ist eine Mittellinie 170a des ersten Streifens 142a (z. B. eine erste Mittellinie 170a) nichtparallel zu einer Mittellinie 170b des zweiten Streifens 142b (z. B. eine zweite Mittellinie 170b). In der in den 3 und 5 dargestellten Ausführungsform befindet sich jeder der Streifen 142, die den ersten Streifen 142a und den zweiten Streifen 142b umfassen, in einem anderen Winkel relativ zu einem Tangens Ta des äußeren Umfangs 135 der Felge 122 an der ersten Mittellinie 170a (z. B. ein erster Tangens Ta). Mit anderen Worten befindet sich eine Mittellinie 170 von jedem der Streifen 142 jeweils in einem anderen Winkel relativ zu der Tangente Ta des äußeren Umfangs 135 der Felge 122 an der ersten Mittellinie 170a.
Während jeder Streifen 142 nichtparallel zu angrenzenden Streifen 142 ist (z. B. ist die zweite Mittellinie 170b nichtparallel zu der ersten Mittellinie 170a und einer Mittellinie 170c eines dritten Streifens 142c (dritte Mittellinie 170c)), sind die Streifen 142 der ersten Seitenwand 138 beispielsweise um die erste Seitenwand 138 herum in einem einheitlichen Schichtmuster angeordnet. Wie beispielweise in 5 dargestellt, ist ein Ausrichtungswinkel α für jeden Streifen 142 gleich. Der Ausrichtungswinkel α ist für einen entsprechenden Streifen 142 der Winkel zwischen der Mittellinie 170 und der Tangente T des äußeren Umfangs 135 der Felge 122 an der Mittellinie 170. Der Ausrichtungswinkel α kann in jedem beliebigen radialen Abstand entlang der jeweiligen Mittellinie 170 gemessen werden. So sind beispielsweise, wie in 5 dargestellt, der Ausrichtungswinkel o des ersten Streifens 142a, gemessen zwischen der ersten Mittellinie 170a und der ersten Tangente Ta, und der Ausrichtungswinkel α des dritten Streifens 142c, gemessen zwischen der dritten Mittellinie 170c und einer Tangente Tc des äußeren Umfangs 135 der Felge 122 an der dritten Mittellinie 170c (z. B. eine dritte Tangente Tc), gleich. In der in 5 dargestellten Ausführungsform ist der Ausrichtungswinkel α für alle Streifen 142 der Schicht 160 des Verbundwerkstoffs 70°. In anderen Ausführungsformen kann der Ausrichtungswinkel α für alle Streifen 142 der Schicht 160 des Verbundwerkstoffs größer oder kleiner als 70° sein, oder verschiedene Teilmengen von Streifen 142 in der Schicht 160 des Verbundwerkstoffs können unterschiedliche Ausrichtungswinkel α aufweisen.
Bezugnehmend auf die 6 und 7 kann das Schichtmuster in einer Ausführungsform eine weitere Schicht 200 des Verbundwerkstoffs umfassen (z. B. für die erste Seitenwand 138 oder die zweite Seitenwand). So ist beispielsweise die Schicht 160 des Verbundwerkstoffs eine erste Schicht des Verbundwerkstoffs und die andere Schicht 200 des Verbundwerkstoffs ist eine zweite Schicht des Verbundwerkstoffs. In einer Ausführungsform ist mindestens ein Teil der zweiten Schicht 200 aus einem anderen Verbundwerkstoff als die erste Schicht 160 des Verbundwerkstoffs hergestellt.
Die zweite Schicht 200 des Verbundwerkstoffs umfasst Gewebelagen (z. B. die Streifen 202). Die Streifen 202 sind, wie die Streifen 142 der ersten Schicht 160 des Verbundwerkstoffs, um die Mitte C der ersten Seitenwand 138 herum in einem Schichtmuster angeordnet. Angrenzende Streifen 202 sind nichtparallel zueinander. Wie die Streifen 142 umfasst jeder der Streifen 202 der zweiten Schicht 200 des Verbundwerkstoffs eine Matrix aus einem polymerbasierten Material und Fasern (z. B. unidirektional entlang der Länge des jeweiligen Streifens 202) aus einem Verstärkungsmaterial. Das polymerbasierte Material kann eine beliebige Anzahl von Materialien sein, die beispielweise einen Kunststoff, ein Acryl, ein Harz, ein Epoxid, ein anderes polymerbasiertes Material oder eine beliebige Kombination davon umfasst. Die Fasern des Verstärkungsmaterials können Kohlenstofffasern sein. Andere polymerbasierte Materialien und/oder andere Verstärkungsfasern können verwendet werden.
Die Fasern der Streifen 202 erstrecken sich entlang einer endlichen Länge L des jeweiligen Streifens 202 (siehe 4). In einer Ausführungsform erstrecken sich die Fasern der Streifen 202 in einer primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen Streifens 202 (z. B. entlang der Länge des Streifens 202). So weist beispielsweise jeder der Streifen 202 eine unidirektionale Faserausrichtung entlang der Länge des jeweiligen Streifens 202 auf. Die Streifen 202 können eine beliebige Anzahl von Formen und/oder Größen sein. Jeder der Streifen 202 kann beispielweise in seiner Form kreisförmig sein. Andere Formen (z. B. quadratisch geformt) können vorgesehen werden. Jeder der Streifen 202 umfasst ebenso eine Breite, die perpendikular zu der Länge ist. Die Länge kann beispielsweise durch eine Größe der ersten Seitenwand 138 und/oder der zweiten Seitenwand der Felge 122 definiert sein. In einer Ausführungsform ist die Breite von jedem der Streifen 202 zwischen 10 mm und 30 mm. So ist beispielsweise die Breite von jedem der Streifen 202 20 mm. In anderen Ausführungsformen sind die Streifen 202 breiter oder schmaler.
In der in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsform ist der Ausrichtungswinkel α für jeden der Streifen 142 der ersten Schicht 160 60°, und der Ausrichtungswinkel α für jeden der Streifen 202 der zweiten Schicht 200 ist -60° (siehe 7). Andere Ausrichtungswinkel α können für die Streifen 142 der ersten Schicht 160 und/oder die Streifen 202 der zweiten Schicht 200 verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können unterschiedliche Teilmengen der Streifen 142 der ersten Schicht 160 und/oder unterschiedliche Teilmengen der Streifen 202 der zweiten Schicht jeweils unterschiedliche Ausrichtungswinkel α aufweisen.
Das Schichtmuster für die Streifen 142 der ersten Schicht 160 und der Streifen 202 der zweiten Schicht 200 können gewebte Schichtmuster sein. So umfasst beispielsweise bezugnehmend auf 7 die erste Schicht 160 des Verbundwerkstoffs den ersten Streifen 142a, den zweiten Streifen 142b, und den dritten Streifen 142c, und die zweite Schicht 200 des Verbundwerkstoffs umfasst einen vierten Streifen 202a, einen fünften Streifen 202b, und einen sechsten Streifen 202c. Jeder der Streifen 142 der ersten Schicht 160, die den ersten Streifen 142a, den zweiten Streifen 142b und den dritten Streifen 142c umfasst, umfasst ein erste Ende 204 und ein zweites Ende 206, das zu dem ersten Ende 204 entgegengesetzt ist. Jeder der Streifen 202 der zweiten Schicht 200, die den vierten Streifen 202a, den fünften Streifen 202b und den sechsten Streifen 202c umfasst, umfasst ein erstes Ende 208 und ein zweites Ende 210.
Als ein Beispiel für das gewebte Schichtmuster überlappt das erste Ende 204 des ersten Streifens 142a mindestens einen Abschnitt des ersten Endes 208 des vierten Streifens 202a, und der vierte Streifen 202a überlappt einen Abschnitt (z. B. einen mittleren Abschnitt) des zweiten Streifens 142b. Das erste Ende 204 des zweiten Streifens 142b überlappt mindestens einen Abschnitt des ersten Endes 208 des fünften Streifens 202b, und der fünfte Streifen 202b überlappt einen Abschnitt (z. B. einen mittleren Abschnitt) des dritten Streifens 142c. Das erste Ende 204 des dritten Streifens 142c überlappt mindestens einen Abschnitt des ersten Endes 208 des sechsten Streifens 202c, und das zweite Ende 206 des dritten Streifens 142c überlappt mindestens einen Abschnitt des zweiten Endes 210 des vierten Streifens 202a.
Dieses Muster wiederholt sich beispielsweise um die erste Seitenwand 138 der Felge 122 herum.
Aufgrund des gewebten Schichtmusters werden zwischen den Streifen 142 der ersten Schicht 160 und den Streifen 202 der zweiten Schicht 200 Freiräume 203 ausgebildet. Die Freiräume 203 können nach dem Aushärtungsprozess bestehen bleiben. Alternativ kann die Felge 122 ebenso eine Abdeckdung umfassen (siehe 2, die die Streifen 142 der ersten Schicht 160 und die Streifen 202 der zweiten Schicht 200 abdeckt). Alternativ können die Freiräume 203 mit einem oder mehreren Materialien gefüllt werden (z. B. mit einem oder mehreren Verbundwerkstoffen; einem kohlenstofffaserverstärkten Material).
Andere gewebte Schichtmuster können vorgesehen werden. Bezugnehmend auf die 8 und 9 beträgt beispielsweise der Ausrichtungswinkel α für jeden der Streifen 142 der ersten Schicht 160 45° und der Ausrichtungswinkel α für jeden der Streifen 202 der zweiten Schicht 200 -45°. Die Ausrichtungswinkel 45° und -45° α für jeweils die Streifen 142 der ersten Schicht 160 und die Streifen 202 der zweiten Schicht 200 stellen eine unterschiedliche Überlappung (z. B. mehr Überlappungen) im Vergleich zu der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform bereit. So überlappen beispielsweise die Streifen 142 der ersten Schicht 160 größere Abschnitte der Streifen 202 der zweiten Schicht an oder angrenzend an die ersten Enden 208 und die zweiten Enden 210 der Streifen 202 im Vergleich zu der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform. Es können verschiedene Ausrichtungswinkel α und/oder unterschiedliche Überlappungen vorgesehen werden.
Die erste Schicht 160 des Verbundwerkstoffs, die zweite Schicht 200 des Verbundwerkstoffs und/oder eine oder mehrere andere Schichten des Verbundwerkstoffs oder eines anderen Verbundwerkstoffs können vollständig in der ersten Seitenwand 138 oder der zweiten Seitenwand enthalten sein. Wie beispielsweise mit der in den 3 und 5 dargestellten Ausführungsform dargestellt, können die Streifen 142 der ersten Schicht 160 vollständig in der ersten Seitenwand 138 oder der zweiten Seitenwand der Felge 122 enthalten sein. Als ein weiteres Beispiel, wie mit jeweils den in den 6 und 7 und den 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen dargestellt, können die Streifen 142 der ersten Schicht 160 und die Streifen 202 der zweiten Schicht 200 vollständig in der ersten Seitenwand 138 oder der zweiten Seitenwand enthalten sein. Mit anderen Worten dürfen sich die Streifen 142 der ersten Schicht 160 und die Streifen 202 der zweiten Schicht 200 nicht über den inneren Umfang 134 der Felge 122 und/oder den äußeren Umfang 135 der Felge 122 hinaus erstrecken. In weiteren Ausführungsformen umfasst die erste Seitenwand 138 und/oder die zweite Seitenwand eine oder mehrere zusätzliche Schichten des Verbundwerkstoffs oder eines anderen Verbundwerkstoffs, und die eine oder mehreren zusätzlichen Schichten des Verbundwerkstoffs sind ebenfalls vollständig in der ersten Seitenwand 138 und/oder der zweiten Seitenwand enthalten.
In anderen Ausführungsformen können sich ein oder mehrere Streifen aus einer oder mehreren Schichten Verbundwerkstoff über die erste Seitenwand 138 und/oder die zweite Seitenwand der Felge 122 hinaus erstrecken. Bezugnehmend auf die 10 und 11 umfasst die erste Seitenwand 138 und/oder die zweite Seitenwand die erste Schicht 160 des Verbundwerkstoffs, die zweite Schicht 200 des Verbundwerkstoffs und eine dritte Schicht 220 des Verbundwerkstoffs. In einer Ausführungsform umfasst die dritte Schicht 220 einen anderen Verbundwerkstoff als die erste Schicht 160 und/oder die zweite Schicht 200.
Die dritte Schicht 220 des Verbundwerkstoffs umfasst beispielsweise Gewebelagen (z. B. Streifen 222). Die Streifen 222 sind, wie die Streifen 142 der ersten Schicht 160 und die Streifen 202 der zweiten Schicht 200, beispielsweise in einem Schichtmuster um die Mitte C der ersten Seitenwand 138 herum angeordnet. Wie die Streifen 142 und die Streifen 202 umfasst jeder der Streifen 222 der dritten Schicht 220 eine Matrix aus einem polymerbasierten Material und Fasern (z. B. unidirektional über die Länge des jeweiligen Streifens 222) aus einem Verstärkungsmaterial. Das polymerbasierte Material kann eine beliebige Anzahl von Materialien sein, die beispielsweise einen Kunststoff, ein Acryl, ein Harz, ein Epoxid, ein anderes polymerbasiertes Material oder eine beliebige Kombination davon umfasst. Die Fasern des Verstärkungsmaterials können Kohlenstofffasern sein. Andere polymerbasierte Materialien und/oder Verstärkungsmaterialien können ebenso verwendet werden.
Die Fasern der Streifen 222 erstrecken sich entlang einer endlichen Länge des jeweiligen Streifens 222 (siehe 4). In einer Ausführungsform erstrecken sich die Fasern der Streifen 222 in einer primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen Streifens 222 (z. B. entlang der Länge des Streifens 222). So weist beispielsweise jeder der Streifen 222 eine unidirektionale Faserausrichtung entlang der Länge des jeweiligen Streifens 222 auf. Die Streifen können beliebig viele Formen und/oder Größen sein. So ist beispielsweise jeder der Streifen 222 in seiner Form rechteckig. Andere Formen (z.B. quadratisch geformt) können vorgesehen werden. Jeder der Streifen 222 umfasst ebenso eine Breite, die perpendikular zu der Länge ist. Die Länge kann beispielsweise durch eine Größe der ersten Seitenwand 138 und/oder der zweiten Seitenwand der Felge 122 definiert werden. In einer Ausführungsform ist die Breite von jedem der Streifen 222 zwischen 10 mm und 30 mm. So ist beispielsweise die Breite von jedem der Streifen 222 20 mm. In anderen Ausführungsformen sind die Streifen 222 breiter oder schmaler.
In der in den 10 und 11 dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Streifen 142 der ersten Schicht 160 und die Streifen 222 der dritten Schicht 220 über den inneren Umfang 134 der Felge 122 hinaus. So umfassen beispielsweise die Streifen 142 der ersten Schicht 160 jeweils Überhangabschnitte 224, die sich über den inneren Umfang 134 der Felge 122 hinaus erstrecken, und die Streifen 222 der dritten Schicht 220 umfassen jeweils Überhangabschnitte 226, die sich über den inneren Umfang 134 der Felge 122 hinaus erstrecken. In einer Ausführungsform erstrecken sich mindestens einige der Streifen 142 und/oder die Streifen 222 ebenso über den äußeren Umfang 135 der Felge122 hinaus. In weiteren Ausführungsformen erstrecken sich zumindest einige der Streifen 202 über den inneren Umfang 134 und/oder den äußeren Umfang 135 der Felge 122 hinaus. In einer Ausführungsform erstrecken sich mindestens einige der Streifen 142 der ersten Schicht 160, die Streifen 202 der zweiten Schicht 200 und/oder die Streifen 222 der dritten Schicht 220 teilweise um den Speicheneingriffsabschnitt 136 herum und bilden ihn teilweise aus, oder sie erstrecken sich um den Speicheneingriffsabschnitt 136 herum und bilden mindestens teilweise den Speicheneingriffsabschnitt 136 und die zweite Seitenwand der Felge 122 aus. So erstrecken sich beispielsweise die Streifen 142 um den Speicheneingriffsabschnitt 136 herum und bilden die zweite Seitenwand der Felge 122 aus.
Im Vergleich zu der Anzahl der Streifen 142 der ersten Schicht 160 und der Anzahl der Streifen 202 der zweiten Schicht 200 umfasst die dritte Schicht 220 des Verbundwerkstoffs weniger Streifen 222. So umfasst beispielsweise die erste Schicht 160 36 Streifen 142, die zweite Schicht 200 36 Streifen 202 und die dritte Schicht 220 18 Streifen 222. Die erste Seitenwand 138 und/oder die zweite Seitenwand können mehr oder weniger Streifen 142 der ersten Schicht 160, Streifen 202 der zweiten Schicht 200 und/oder Streifen 222 der dritten Schicht umfassen.
Der Abstand zwischen den Streifen 222 ist größer als der Abstand zwischen den Streifen 142 und den Streifen 202. Dies kann beispielsweise dem geschuldet sein, dass die Streifen 222 in Übereinstimmung mit den Speichen 124 der Felge 122 positioniert sind. Die primäre Festigkeitsrichtung für jeden der Streifen 222 (z. B. entlang der Länge des jeweiligen Streifens 222) kann mit der jeweiligen Speiche 124 ausgerichtet werden. Eine andere Positionierung kann vorgesehen werden.
In Übereinstimmung mit jeder der Speichen 124 überlappt einer der Streifen 142 einen der Streifen 202, der einen der Streifen 222 überlappt. Mit anderen Worten überlappt in Übereinstimmung mit jeder der Speichen 124 einer der Streifen 142 einen der Streifen 202 und einen der Streifen 222 an einer Überlappungsposition 228. Die Überlappungsposition 228 ist radial nach außen von dem Speicheneingriffsabschnitt 136 der Felge 122 und radial nach innen von dem äußeren Umfang 135 der Felge 122. Andere Überlappungspositionen 230, an denen sich mehr oder weniger als drei Streifen (z. B. zwei Streifen; einer der Streifen 142 überlappt einen der Streifen 202) überlappen, befinden sich ebenso radial nach außen von dem Speicheneingriffsabschnitt 136 der Felge 122 und radial nach innen von dem Speicheneingriffsabschnitt 136 der Felge 122.
In der in den 10 und 11 dargestellten Ausführungsform ist der Ausrichtungswinkel α für jeden der Streifen 142 der ersten Schicht 160 75°, der Ausrichtungswinkel α für jeden der Streifen 202 der zweiten Schicht 200 ist -30° und der Ausrichtungswinkel α für jeden der Streifen 222 der dritten Schicht 220 ist 90°. Das Schichtmuster der Streifen 142, der Streifen 202 und der Streifen 222 ist somit ein asymmetrisches Muster. Andere Ausrichtungswinkel α können für die Streifen 142 der ersten Schicht 160, die Streifen 202 der zweiten Schicht 200 und/oder die Streifen 222 der dritten Schicht 220 verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können verschiedene Teilmengen der Streifen 142 der ersten Schicht 160, verschiedene Teilmengen der Streifen 202 der zweiten Schicht 200 und/oder verschiedene Teilmengen der Streifen 222 der dritten Schicht 220 jeweils unterschiedliche Ausrichtungswinkel α aufweisen.
Das Schichtmuster für die Streifen 142 und die Streifen 202 kann ein gewebtes Schichtmuster auf der Oberseite der dritten Schicht 220 des Verbundwerkstoffs sein. Bezugnehmend auf 11 umfasst die erste Schicht 160 beispielsweise den ersten Streifen 142a, den zweiten Streifen 142b und den dritten Streifen 142c und die zweite Schicht 200 umfasst den vierten Streifen 202a, den fünften Streifen 202b und den sechsten Streifen 202c. Jeder der Streifen 142 der ersten Schicht 160, die den ersten Streifen 142a, den zweiten Streifen 142b und den dritten Streifen 142c umfasst, umfasst das erste Ende 204 und das zweite Ende 206, das zu dem ersten Ende 204 entgegengesetzt ist. Jeder der Streifen 202 der zweiten Schicht 200, die den vierten Streifen 202a, den fünften Streifen 202b und den sechsten Streifen 202c umfasst, umfasst das erste Ende 208 und das zweite Ende 210.
Als ein Beispiel des gewebten Schichtmusters überlappt das erste Ende 208 des vierten Streifens 202a mindestens einen Abschnitt des ersten Streifens 142a an oder angrenzend an das erste Ende 204 des ersten Streifens 142a, und das zweite Ende 210 des vierten Streifens 202a überlappt mindestens einen Abschnitt des dritten Streifens 142c (z. B. an oder angrenzend an dem inneren Umfang 134 der Felge 122 und/oder an oder angrenzend an das zweite Ende 206 des dritten Streifens 142c). Der zweite Streifen 142b überlappt einen Abschnitt (z. B. einen mittleren Abschnitt) des vierten Streifens 202a. Der fünfte Streifen 202b überlappt mindestens einen Abschnitt des zweiten Streifens 142b an oder angrenzend an das erste Ende 204 des zweiten Streifens 142b, und der dritte Streifen 142c überlappt einen Abschnitt (z. B. einen mittleren Abschnitt) des fünften Streifens 202b. Das erste Ende 208 des sechsten Streifens 202c überlappt mindestens einen Abschnitt des dritten Streifens 142c an oder angrenzend an das erste Ende 204 des dritten Streifens 142c. Dieses Muster wiederholt sich beispielsweise um die erste Seitenwand 138 der Felge 122 herum. Das gewebte Schichtmuster der Streifen 142 der ersten Schicht 160 und der Streifen 202 der zweiten Schicht 200 wird beispielsweise auf der dritten Schicht 220 des Verbundwerkstoffs positioniert (z. B. mit den Streifen 222 der dritten Schicht 220, die in Übereinstimmung mit den Speichen 124 der Felge positioniert sind).
Die erste Seitenwand 138 und/oder die zweite Seitenwand der Felge 122 kann zusätzliche Schichten des Verbundwerkstoffs oder eines anderen Verbundwerkstoffs umfassen. Bezugnehmend auf die 12 und 13 umfasst das Schichtmuster (z. B. für die erste Seitenwand 138 und/oder die zweite Seitenwand) in einer Ausführungsform die erste Schicht 160 des Verbundwerkstoffs, die zweite Schicht 200 des Verbundwerkstoffs, die dritte Schicht 220 des Verbundwerkstoffs, eine vierte Schicht 230 des Verbundwerkstoffs und eine fünfte Schicht 232 des Verbundwerkstoffs. In einer Ausführungsform umfasst die vierte Schicht 230 und/oder die fünfte Schicht 232 einen anderen Verbundwerkstoffs als die erste Schicht 160, die zweite Schicht 200 und/oder die dritte Schicht 220.
Die vierte Schicht 230 des Verbundwerkstoffs umfasst beispielsweise Gewebelagen (z. B. Streifen 234) und die fünfte Schicht 232 des Verbundwerkstoffs umfasst beispielsweise Gewebelagen (z. B. Streifen 236). Die Streifen 234 der vierten Schicht 230 und die Streifen 236 der fünften Schicht 232 sowie die Streifen 142 der ersten Schicht 160, die Streifen 202 der zweiten Schicht 200 und die Streifen 222 der dritten Schicht 220 sind beispielsweise in einem Schichtmuster um die Mitte C der ersten Seitenwand 138 herum angeordnet. Jeder der Streifen 234 und die Streifen 236 umfassen beispielsweise eine Matrix aus einem polymerbasierten Material und Fasern (z. B. unidirektional entlang der Länge des jeweiligen Streifens 234, 236) aus einem Verstärkungsmaterial. Das polymerbasierte Material kann eine beliebige Anzahl von Materialien sein, die beispielsweise einen Kunststoff, ein Acryl, ein Harz, ein Epoxid, ein anderes polymerbasiertes Material oder eine beliebige Kombination davon umfasst. Die Fasern des Verstärkungsmaterials können Kohlenstofffasern sein. Andere polymerbasierte Materialien und/oder andere Verstärkungsfasern können ebenso verwendet werden.
Die Fasern der Streifen 234 und der Streifen 236 erstrecken sich entlang einer endlichen Länge des jeweiligen Streifens 234, 236 (siehe 4). In einer Ausführungsform erstrecken sich die Fasern der Streifen 234 und der Streifen 236 in einer primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen Streifens 234, 236 (z. B. entlang der Länge des jeweiligen Streifens 234, 236). So weist beispielsweise jeder der Streifen 234 und der Streifen 236 eine unidirektionale Faserausrichtung entlang der Länge des jeweiligen Streifens 234, 236 auf. Die Streifen 234 und die Streifen 236 können beliebig viele Formen und/oder Größen sein. So ist beispielsweise jeder der Streifen 234 und der Streifen 236 in seiner Form rechteckig. Andere Formen (z. B. quadratisch geformt) können vorgesehen werden. Jeder der Streifen 234 und der Streifen 236 umfasst ebenso eine Breite, die perpendikular zu der Länge ist. Die Länge kann beispielsweise durch eine Größe der ersten Seitenwand 138 und/oder der zweiten Seitenwand der Felge 122 definiert werden. In einer Ausführungsform ist die Breite von jedem der Streifen 234 und der Streifen 236 zwischen 10 mm und 30 mm. So ist beispielsweise die Breite von jedem der Streifen 234 und der Streifen 236 20 mm. In weiteren Ausführungsformen sind die Streifen 234 und die Streifen 236 breiter oder schmaler.
In der in den 10 und 11 dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Streifen 142 der ersten Schicht 160, die Streifen 202 der zweiten Schicht 200 und die Streifen 222 der dritten Schicht 220 über den inneren Umfang 134 der Felge 122 hinaus. In einer Ausführungsform erstrecken sich mindestens einige der Streifen 142 der ersten Schicht 160, die Streifen 202 der zweiten Schicht 200 und/oder die Streifen 222 der dritten Schicht 220 ebenso über den äußeren Umfang 135 der Felge 122 hinaus. In weiteren Ausführungsformen erstrecken sich mindestens einige der Streifen 234 der vierten Schicht 230 und/oder die Streifen 236 der fünften Schicht 232 über den inneren Umfang 134 und/oder den äußeren Umfang 135 der Felge 122 hinaus. In einer Ausführungsform erstrecken sich mindestens einige der Streifen 142 der ersten Schicht 160, die Streifen 202 der zweiten Schicht 200, die Streifen 222 der dritten Schicht 220, die Streifen 234 der vierten Schicht 230 und/oder die Streifen 236 der fünften Schicht 232 teilweise um den Speicheneingriffsabschnitt 136 herum und bilden diesen teilweise aus, oder erstrecken sich um den Speicheneingriffsabschnitt 136 herum und bilden mindestens teilweise den Speicheneingriffsabschnitt 136 und die zweite Seitenwand der Felge 122 aus. Alternativ oder zusätzlich bilden mindestens einige der Streifen 142 der ersten Schicht 160, die Streifen 202 der zweiten Schicht 200, die Streifen 222 der dritten Schicht 220, die Streifen 234 der vierten Schicht 230 und/oder die Streifen 236 der fünften Schicht 232 mindestens teilweise den Reifeneingriffsabschnitt 130 aus und/oder erstrecken sich über den äußeren Umfang 135 der Felge 122 hinaus.
Das in den 12 und 13 dargestellte Schichtmuster (z. B. für die erste Seitenwand 138 oder die zweite Seitenwand) umfasst weniger Streifen 222 der dritten Schicht 220, weniger Streifen 234 der vierten Schicht 230 und weniger Streifen 236 der fünften Schicht 232 als jeweils die Anzahl der Streifen 142 der ersten Schicht 160 und die Anzahl der Streifen 202 der zweiten Schicht 200. So umfasst beispielsweise die erste Schicht 160 36 Streifen 142, die zweite Schicht 200 36 Streifen 202, die dritte Schicht 220 18 Streifen 222, die vierte Schicht 230 18 Streifen 234 und die fünfte Schicht 232 18 Streifen 236. Die erste Seitenwand 138 und/oder die zweite Seitenwand können mehr oder weniger Streifen 142 der ersten Schicht 160, Streifen 202 der zweiten Schicht 200, Streifen 222 der dritten Schicht 220, Streifen 234 der vierten Schicht 230 und/oder Streifen 236 der fünften Schicht 232 umfassen.
In der in den 12 und 13 dargestellten Ausführungsform ist der Ausrichtungswinkel α für jeden der Streifen 142 der ersten Schicht 160 60°, der Ausrichtungswinkel α für jeden der Streifen 202 der zweiten Schicht 200 ist -60° und der Ausrichtungswinkel α für jeden der Streifen 222 der dritten Schicht 220 ist 90°. Der Ausrichtungswinkel α für jeden der Streifen 234 der vierten Schicht 230 ist beispielsweise 80° und der Ausrichtungswinkel α für jeden der Streifen 236 der fünften Schicht 232 ist beispielsweise -80°. Andere Ausrichtungswinkel α können für die Streifen 142, die Streifen 202, die Streifen 222, die Streifen 234 und/oder die Streifen 236 verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können verschiedene Teilmengen der Streifen 142 der ersten Schicht 160, verschiedene Teilmengen der Streifen 202 der zweiten Schicht 200, verschiedene Teilmengen der Streifen 222 der dritten Schicht 220, verschiedene Teilmengen der Streifen 234 der vierten Schicht 230 und/oder verschiedene Teilmengen der Streifen 236 der fünften Schicht 232 jeweils unterschiedliche Ausrichtungswinkel α aufweisen.
Das Schichtmuster für die Streifen 142, die Streifen 202, die Streifen 234 und die Streifen 236 kann ein gewebtes Schichtmuster auf der Oberseite der dritten Schicht 220 des Verbundwerkstoffs sein. Bezugnehmend auf 13 umfasst die erste Schicht 160 beispielsweise den ersten Streifen 142a, den zweiten Streifen 142b und den dritten Streifen 142c und die zweite Schicht 200 umfasst den vierten Streifen 202a, den fünften Streifen 202b und den sechsten Streifen 202c. Die vierte Schicht 230 umfasst einen siebten Streifen 234a und einen achten Streifen 234b, und die fünfte Schicht 232 umfasst einen neunten Streifen 236a und einen zehnten Streifen 236b. Jeder der Streifen 142 der ersten Schicht 160 des Verbundwerkstoffs, die den ersten Streifen 142a, den zweiten Streifen 142b und den dritten Streifen 142c umfasst, umfasst das erste Ende 204 und das zweite Ende 206, das zu dem ersten Ende 204 entgegengesetzt ist. Jeder der Streifen 202 der zweiten Schicht 200 des Verbundwerkstoffs, die den vierten Streifen 202a, den fünften Streifen 202b und den sechsten Streifen 202c umfasst, umfasst das erste Ende 208 und das zweite Ende 210. Jeder der Streifen 234 der vierten Schicht 230 des Verbundwerkstoffs, die den siebten Streifen 234a und den achten Streifen 234b umfasst, weist ein erstes Ende 238 und ein zweites Ende 240 auf, das zu dem ersten Ende 238 entgegengesetzt ist, und jeder der Streifen 236 der fünften Schicht 232 des Verbundwerkstoffs, die den neunten Streifen 236a und den zehnten Streifen 236b umfasst, weist ein erstes Ende 242 und ein zweites Ende 244 auf.
Als ein Beispiel für das gewebte Schichtmuster überlappt das erste Ende 208 des vierten Streifens 202a mindestens einen Abschnitt des ersten Streifens 142a an oder angrenzend an das erste Ende 204 des ersten Streifens 142a, und das zweite Ende 210 des vierten Streifens 202a überlappt mindestens einen Abschnitt des dritten Streifens 142c an oder angrenzend an das zweite Ende 206 des dritten Streifens 142c. Der vierte Streifen 202a überlappt ebenso einen Abschnitt des siebten Streifens 234a (z. B. das einen Abschnitt an oder angrenzend an das erste Ende 238 des siebten Streifens 234a umfasst), einen Abschnitt des neunten Streifens 236a (z. B. das einen Abschnitt an oder angrenzend an das zweite Ende 244 des neunten Streifens 236a umfasst) und einen Abschnitt (z. B. einen mittleren Abschnitt) des zweiten Streifens 142b. Der siebte Streifen 234a überlappt den zweiten Streifen 142b an oder angrenzend an das zweite Ende 206 des zweiten Streifens 142, und der neunte Streifen 236a überlappt den zweiten Streifen 142b an oder angrenzend an das erste Ende 204 des zweiten Streifens 142b. Der neunte Streifen 236a überlappt den siebten Streifen 234a an oder angrenzend an das erste Ende 238 des siebten Streifens 234a. Der fünfte Streifen 202b überlappt mindestens einen Abschnitt des zweiten Streifens 142b an oder angrenzend an das erste Ende 204 des zweiten Streifens 142b und überlappt einen Abschnitt (z.B. einen mittleren Abschnitt) des dritten Streifens 142c. Der sechste Streifen 202c überlappt den dritten Streifen 142c an oder angrenzend an das erste Ende 204 des dritten Streifens 142c. Der sechste Streifen 202c überlappt ebenso den achten Streifen 234b an oder angrenzend an das erste Ende 238 des achten Streifens 234b, und überlappt den zehnten Streifen 236b an oder angrenzend an das zweite Ende 244 des zehnten Streifens 236b. Dieses Muster wiederholt sich beispielsweise um die erste Seitenwand 138 der Felge herum 122. Das gewebte Schichtmuster der Streifen 142, der Streifen 202, der Streifen 234 und der Streifen 236 wird beispielsweise auf der dritten Schicht 220 positioniert (z. B. mit den Streifen 222 in Übereinstimmung mit den Speichen 124 der Felge). Die Überlappung des dritten Streifens 142c durch den fünften Streifen 202b ist beispielsweise um eine der Speichen 124 herum zentriert, und somit überlappen sowohl der dritte Streifen 142c als auch der fünfte Streifen 202b jeweils einen der Streifen 222 der dritten Schicht 220.
Verschiedene Streifen in verschiedenen Schichten und/oder verschiedene Streifen in derselben Schicht können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Bezugnehmend auf die 12 und 13 sind beispielsweise die Streifen 222 der dritten Schicht 220 länger als alle der Streifen 142 der ersten Schicht 160, alle der Streifen 222 der zweiten Schicht 220, alle der Streifen 234 der vierten Schicht 230 und alle der Streifen 236 der fünften Schicht 232. In anderen Ausführungsformen können Teilmengen von Streifen (z. B. in verschiedenen Schichten und/oder in einer einzelnen Schicht) länger als andere Streifen sein, breiter als andere Streifen sein, unterschiedliche Formen als andere Streifen aufweisen und/oder aus einem anderen Material als andere Streifen hergestellt sein.
Das Schichtmuster für die erste Seitenwand 138 kann das gleiche wie die Schicht für die zweite Seitenwand sein. Die Schichtmuster für die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand sind beispielsweise derart, wie in den 3 und 5 dargestellt. Alternativ kann sich das Schichtmuster für die erste Seitenwand 138 von dem Schichtmuster für die zweite Seitenwand unterscheiden. Die unterschiedlichen Schichtmuster für jeweils die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand können aufgrund der axialen Geometrie von dem Kassettenspiel sein. So können beispielsweise die Speichen 124 auf einer Seite des Rads 54, 56 unter höherer Spannung stehen und/oder sich dem Speicheneingriffsabschnitt 136 der Felge 122 unter jeweils unterschiedlichen Winkeln nähern als die Speichen 124 auf der anderen Seite des Rads 54, 56. Das Schichtmuster für die erste Seitenwand 138 kann beispielsweise derart sein, wie in den 12 und 13 dargestellt, und das Schichtmuster für die zweite Seitenwand kann derart sein, wie in den 10 und 11 dargestellt. In einer Ausführungsform sind mindestens einige der Streifen der ersten Seitenwand 138 aus einem anderen Material als mindestens einige der Streifen der zweiten Seitenwand. Andere Kombinationen von Schichtmuster können für die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand vorgesehen werden.
Das Schichtmuster für die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand der Felge 122 des Vorderrads 54 kann das gleiche wie das Schichtmuster für die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand der Felge 122 des Hinterrads 56 sein. Alternativ können die Schichtmuster jeweils für das Vorderrad 54 und das Hinterrad 56 unterschiedlich sein. Das Schichtmuster für die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand des Vorderrads 54 kann beispielsweise derart sein, wie in den 3 und 5 dargestellt, und das Schichtmuster für die erste Seitenwand 138 und die zweite Seitenwand des Hinterrads 56 kann derart sein, wie in den 12 und 13 dargestellt.
Das Schichtmuster für die erste Seitenwand 138 und/oder die zweite Seitenwand des Vorderrads 54 und/oder des Hinterrads 56 kann für spezifische Anwendungen optimiert werden. So kann beispielsweise die Positionierung von Verbundstreifen in einer Schicht für eine jeweilige Seitenwand einer Felge darauf basieren, ob die Seitenwand in einem Vorderrad oder einem Hinterrad umfasst ist, ob die Felge einer Radbremsung oder einer Felgenbremsung unterzogen wird und/oder ob das Rad mit tangentialer oder radialer Schnürung konstruiert wurde. Das Schichtmuster kann für zusätzliche und/oder unterschiedliche Anwendungen optimiert werden.
Die Darstellungen der hierin beschriebenen Ausführungsformen sollen ein allgemeines Verständnis für die Struktur der verschiedenen Ausführungsformen bereitstellen. Die Darstellungen sollen nicht als vollständige Beschreibung aller Elemente und Merkmale von Geräten und Systemen dienen, die die hierin beschriebenen Strukturen oder Verfahren verwenden. Viele andere Ausführungsformen können für diejenigen, die über Fähigkeiten in der Kunst verfügen, nach Überprüfung der Offenbarung offensichtlich sein. Andere Ausführungsformen können verwendet und aus der Offenbarung abgeleitet werden, sodass strukturelle und logische Substitutionen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus sind die Darstellungen lediglich repräsentativ und dürfen nicht maßstabsgetreu gezeichnet werden. Bestimmte Proportionen innerhalb der Darstellungen können übertrieben sein, während andere Proportionen minimiert werden können. Dementsprechend sind die Offenbarung und die Figuren eher als illustrativ und nicht als restriktiv zu betrachten.
Diese Spezifikation enthält zwar viele Besonderheiten, sollte aber nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung oder des Anspruchs ausgelegt werden, sondern als Beschreibung von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungsformen der Erfindung spezifisch sind. Bestimmte Merkmale, die in dieser Spezifikation im Rahmen separater Ausführungsformen beschrieben werden, können ebenso in Kombination in einer einzigen Ausführungsform realisiert werden. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die im Rahmen einer einzelnen Ausführungsform beschrieben werden, ebenso in mehreren Ausführungsformen einzeln oder in jeder geeigneten Unterkombination implementiert werden. Auch wenn Merkmale vorstehend als in bestimmten Kombinationen handelnd beschrieben und sogar zunächst als solche beansprucht werden können, können in einigen Fällen ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination aus der Kombination herausgeschnitten werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Teilkombination oder Variation einer Teilkombination gerichtet werden.
Auch wenn Operationen und/oder Handlungen in den Zeichnungen dargestellt und hierin in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben sind, sollte dies nicht derart verstanden werden, dass diese Operationen in der besonderen Reihenfolge oder in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden müssen oder dass alle veranschaulichten Operationen ausgeführt werden müssen, um wünschenswerte Ergebnisse zu erzielen. Unter bestimmten Umständen können Multitasking und Parallelverarbeitung vorteilhaft sein. Darüber hinaus sollte die Trennung verschiedener Systemkomponenten in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen nicht derart verstanden werden, dass eine solche Trennung in allen Ausführungsformen erforderlich ist, und es sollte verstanden werden, dass alle beschriebenen Programmkomponenten und Systeme im Allgemeinen in einem einzigen Softwareprodukt integriert oder in mehrere Softwareprodukte verpackt werden können.
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Offenbarung können hierin einzeln und/oder gemeinsam mit dem Begriff „Erfindung“ bezeichnet werden, nur aus Gründen der Zweckmäßigkeit und ohne die Absicht, den Umfang dieser Anmeldung freiwillig auf eine bestimmte Erfindung oder ein bestimmtes erfinderisches Konzept zu beschränken. Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurden, ist zu beachten, dass jede nachfolgende Anordnung, die dazu bestimmt ist, den gleichen oder ähnlichen Zweck zu erfüllen, durch die dargestellten spezifischen Ausführungsformen ersetzt werden kann. Diese Offenbarung soll alle nachfolgenden Anpassungen oder Variationen verschiedener Ausführungsformen abdecken. Kombinationen der obengenannten Ausführungsformen und anderer Ausführungsformen, die hierin nicht ausdrücklich beschrieben sind, sind für diejenigen, die über Fähigkeiten in der Kunst verfügen, nach Überprüfung der Beschreibung offensichtlich.
Die Zusammenfassung der Offenbarung wird in Übereinstimmung mit 37 C.F.R. §1.72(b) erstellt und mit der Maßgabe vorgelegt, dass sie nicht zur Auslegung oder Einschränkung des Umfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Darüber hinaus können in der vorstehenden detaillierten Beschreibung verschiedene Merkmale zusammengefasst oder in einer einzigen Ausführungsform beschrieben werden, um die Offenlegung zu straffen. Diese Offenbarung ist nicht derart zu interpretieren, dass sie die Absicht widerspiegelt, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als in jedem Anspruch ausdrücklich erwähnt werden. Vielmehr kann, wie die folgenden Ansprüche zeigen, der erfinderische Gegenstand auf weniger als alle Merkmale einer der offenbarten Ausführungsformen gerichtet sein. Somit sind die folgenden Ansprüche in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich allein steht und den separat beanspruchten Gegenstand definiert.
Es ist beabsichtigt, die vorstehende detaillierte Beschreibung nicht als einschränkend, sondern als veranschaulichend zu betrachten, und es wird davon ausgegangen, dass die folgenden Ansprüche einschließlich aller Äquivalente den Umfang der Erfindung definieren sollen. Die Ansprüche sind nicht als auf die beschriebene Reihenfolge oder die beschriebenen Elemente beschränkt zu lesen, es sei denn, es wird ausdrücklich darauf hingewiesen. Daher werden alle Ausführungsformen, die in den Anwendungsbereich und Geist der folgenden Ansprüche und Äquivalente dazu fallen, als Erfindung beansprucht.

Claims

Felge für ein Fahrradrad, wobei die Felge umfasst: einen radial inneren Abschnitt, der entlang eines inneren Umfangs der Felge angeordnet ist; eine erste Seitenwand; eine zweite Seitenwand, die von der ersten Seitenwand beabstandet ist, wobei sich die erste und die zweite Seitenwand radial nach außen von dem radial inneren Abschnitt erstrecken; und einen radial äußeren Reifeneingriffsabschnitt, der entlang eines äußeren Umfangs der Felge angeordnet ist, wobei sich der radial äußere Reifeneingriffsabschnitt jeweils von der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand erstreckt, wobei die erste Seitenwand eine Schicht von einem Verbundwerkstoff umfasst, wobei die Schicht des Verbundwerkstoffs Streifen des Verbundwerkstoffs umfasst, wobei der Verbundwerkstoff eine Matrix von polymerbasiertem Material und Fasern aus einem Verstärkungsmaterial umfasst, und wobei die Streifen einen ersten Streifen und einen zweiten Streifen umfassen, wobei der zweite Streifen an den ersten Streifen in der Schicht des Verbundwerkstoffs angrenzt, wobei der zweite Streifen nichtparallel zu dem ersten Streifen ist.
Felge nach Anspruch 1, wobei das polymerbasierte Material ein Kunststoff, ein Acryl, ein Harz, ein Epoxid oder eine beliebige Kombination davon ist, und wobei die Fasern des Verstärkungsmaterials Kohlenstofffasern sind.
Felge nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Fasern von jedem der Streifen in einer primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen Streifens erstrecken.
Felge nach Anspruch 3, wobei die Faserausrichtung der Fasern des jeweiligen Streifens unidirektional in einer Richtung entlang einer Länge des jeweiligen Streifens ist.
Felge nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei jeder der Streifen eine Länge und eine Breite aufweist, wobei die Breite perpendikular zu der Länge ist, und wobei die Breite von jedem der Streifen zwischen 10 Millimetern und 30 Millimetern ist.
Felge nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Schicht des Verbundwerkstoffs eine erste Schicht des Verbundwerkstoffs ist, wobei die Gewebelagen erste Gewebelagen sind, und wobei die Streifen erste Streifen sind, und wobei die zweite Seitenwand eine zweite Schicht des Verbundwerkstoffs oder eines anderen Verbundwerkstoffs umfasst, wobei die zweite Schichte des Verbundwerkstoffs oder des anderen Verbundwerkstoffs zweite Gewebelagen umfasst, die als zweite Streifen geformt sind, wobei die zweiten Streifen einen dritten und vierten Streifen umfassen, der an den dritten Streifen angrenzt, wobei der vierte Streifen nichtparallel zu dem dritten Streifen ist.
Felge nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der erste Streifen länger als der zweite Streifen ist, breiter als der zweite Streifen ist, oder wobei er länger oder breiter als der zweite Streifen ist.
Felge nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei sich jeder der Streifen an einem anderen Winkel relativ zu einer Tangente des äußeren Umfangs der Felge befindet.
Felge nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei sich die Streifen über den inneren Umfang, den äußeren Umfang oder den inneren Umfang und äußeren Umfang hinaus erstrecken.
Felge nach eine der vorangegangen Ansprüche, wobei sich die Streifen um den radial inneren Abschnitt herum erstrecken, sodass die zweite Seitenwand jeweils Abschnitte der Streifen umfasst.
Felge nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei die Streifen vollständig in der ersten Seitenwand enthalten sind.
Felge nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei die Schicht des Verbundwerkstoffs eine erste Schicht des Verbundwerkstoffs ist und die Streifen erste Schichtstreifen sind, wobei jeder der ersten Schichtstreifen einen gleichen ersten Ausrichtungswinkel zwischen einer radialen Referenzlinie, die sich von einer Mitte der Felge zu einer Mittellinie des jeweiligen ersten Schichtstreifens erstreckt, und der Mittellinie des jeweiligen ersten Schichtstreifens aufweist, wobei die erste Seitenwand ferner eine zweite Schicht des Verbundwerkstoffs umfasst, wobei die zweite Schicht des Verbundwerkstoffs zweite Schichtstreifen umfasst, wobei jeder der zweiten Schichtstreifen einen gleichen zweiten Ausrichtungswinkel zwischen einer radialen Referenzlinie, die sich von der Mitte der Felge zu einer Mittellinie des jeweiligen zweiten Schichtstreifens erstreckt, und der Mittellinie des jeweiligen zweiten Schichtstreifens aufweist, und wobei sich der zweite Ausrichtungswinkel von dem ersten Ausrichtungswinkel unterscheidet.
Felge nach Anspruch 12, wobei die ersten Schichtstreifen und die zweiten Schichtstreifen um die Mitte der Felge herum angeordnet sind, und wobei jeder der ersten Schichtstreifen jeweils Abschnitte von mindestens zwei der zweiten Schichtstreifen überlappt, und wobei jeder der zweiten Schichtstreifen jeweils einen Abschnitt von mindestens einem der ersten Schichtstreifen überlappt.
Felge nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei die Schicht des Verbundwerkstoffs eine erste Materialschicht ist und die Streifen erste Schichtstreifen sind, und wobei die erste Seitenwand ferner eine zweite Materialschicht umfasst, wobei die zweite Materialschicht ein zweiter Verbundwerkstoff ist, wobei die zweite Materialschicht zweite Schichtstreifen des zweiten Verbundwerkstoffs umfasst.
Felge, ausgebildet aus einem gehärteten Verbundwerkstoff, wobei die Felge umfasst: einen radial inneren Abschnitt, der entlang eines inneren Umfangs der Felge angeordnet ist; eine erste Seitenwand; eine zweite Seitenwand, die von der ersten Seitenwand beabstandet ist, wobei sich die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand radial nach außen von dem radial inneren Abschnitt erstrecken; und einen radial äußeren Reifeneingriffsabschnitt, der entlang eines äußeren Umfangs der Felge angeordnet ist, wobei sich der radial äußere Reifeneingriffsabschnitt jeweils von der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand erstreckt, wobei die erste Seitenwand eine Mehrzahl von ersten Streifen eines Verbundwerkstoffs umfasst, wobei das Verbundwerkstoff eine Matrix eines polymerbasierten Materials und Fasern eines Verstärkungsmaterials umfasst, wobei sich die Fasern von jedem ersten Streifen der Mehrzahl von ersten Streifen in einer primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen ersten Streifens erstreckt, und wobei die zweite Seitenwand eine Mehrzahl von zweiten Streifen des Verbundwerkstoffs umfasst, wobei sich die Fasern von jedem zweiten Streifen der Mehrzahl von zweiten Streifen in einer primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen zweiten Streifens erstreckt.
Felge nach Anspruch 15, wobei jeder erste Streifen der Mehrzahl von ersten Streifen eine Länge in der primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen ersten Streifens aufweist, und jeder zweite Streifen der Mehrzahl von zweiten Streifen weist eine Länge in der primären Festigkeitsrichtung des jeweiligen zweiten Streifens auf, wobei jeder erste Streifen der Mehrzahl von ersten Streifen eine Breite aufweist, die perpendikular zu einer Länge des jeweiligen ersten Streifens ist, wobei die Breite des jeweiligen ersten Streifens zwischen 10 Millimetern und 30 Millimetern ist, und wobei jeder zweite Streifen der Mehrzahl von zweiten Streifen eine Breite aufweist, die perpendikular zu einer Länge des jeweiligen zweiten Streifens ist, wobei die Breite des jeweiligen zweiten Streifens zwischen 10 Millimetern und 30 Millimetern ist.
Felge nach Anspruch 15 oder 16, wobei eine Mittellinie von jedem ersten Streifen der Mehrzahl von ersten Streifen an einem ersten Winkel relativ zu einer radialen Referenzlinie ausgerichtet ist, die sich von einer Mitte der Felge zu der Mittellinie des jeweiligen ersten Streifens erstreckt, und wobei die erste Seitenwand ferner eine Mehrzahl von dritten Streifen umfasst, wobei sich eine Mittellinie von jedem dritten Streifen der Mehrzahl von dritten Streifen an einem zweiten Winkel relativ zu einer radialen Referenzlinie ausgerichtet ist, die sich von der Mitte der Felge zu der Mittellinie des jeweiligen dritten Streifens erstreckt, wobei sich der zweite Winkel von dem ersten Winkel unterscheidet.
Felge nach Anspruch 17, wobei der Verbundwerkstoff ein erster Verbundwerkstoff ist, wobei die Mehrzahl von dritten Streifen aus einem zweiten Verbundwerkstoff hergestellt ist, wobei sich der zweite Verbundwerkstoff von dem ersten Verbundwerkstoff unterscheidet, und wobei die Mehrzahl der ersten Streifen und die Mehrzahl der dritten Streifen um die Mitte der Felge herum angeordnet sind.
Felge nach Anspruch 17 oder 18, wobei jeder erste Streifen der Mehrzahl von ersten Streifen Abschnitte von jeweils mindestens zwei jeweiligen dritten Streifen der Mehrzahl von dritten Streifen überlappt, und jeder dritte Streifen der Mehrzahl von dritten Streifen überlappt jeweils einen Abschnitt mindesten eines ersten Streifens der Mehrzahl von ersten Streifen.
Rad für ein Fahrrad, wobei das Rad umfasst: eine zentrale Nabe, die zur drehbaren Anbringung an dem Fahrrad ausgelegt ist; eine Mehrzahl von Speichen, die an der zentralen Nabe angebracht sind und sich radial nach außen von der Nabe erstrecken, wobei die Mehrzahl von Speichen aus einer Anzahl von Speichen besteht, und eine Felge, die umfasst: einen radial inneren Abschnitt, der entlang eines inneren Umfangs der Felge angeordnet ist, wobei die Mehrzahl von Speichen an dem radial inneren Abschnitt der Felge angebracht ist, eine erste Seitenwand; eine zweite Seitenwand, die von der ersten Seitenwand beabstandet ist, wobei sich die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand radial nach außen von dem radial inneren Abschnitt erstrecken; und einen radial äußeren Reifeneingriffsabschnitt, der entlang eines äußeren Umfangs der Felge angeordnet ist, wobei sich der radial äußere Reifeneingriffsabschnitt von der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand jeweils erstreckt, wobei die erste Seitenwand eine Schicht eines Verbundwerkstoffs umfasst, wobei die Schicht des Verbundwerkstoffs Gewebelagen des Verbundwerkstoffs umfasst, die als Streifen geformt sind, wobei der Verbundwerkstoff eine Matrix eines polymerbasierten Materials und Fasern eines Verstärkungsmaterials umfasst, und wobei die Streifen einen ersten Streifen und einen zweiten Streifen umfassen, wobei der zweite Streifen an den ersten Streifen in der Schicht des Verbundwerkstoffs angrenzt, wobei der zweite Streifen zu dem ersten Streifen nichtparallel ist.