DE102023005407A1 - Spoke reinforcement method and spoke reinforcement structure - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Speichenverstärkung und eine Speichenverstärkungsstruktur Bei dieser Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Speichenverstärkung und eine Speichenverstärkungsstruktur, wobei das Verfahren darin besteht, einen Speichenkörper zu nutzen, der an beiden Enden ein Kopfendteil und ein Gewindeteil aufweist, wobei sich unter dem Kopfendteil ein Halsteil befindet., wobei das Halsteil mindestens zweimal geschmiedet wird, um die Durchmesserfläche des Halsteils zu vergrößern und die Dichte sowie die Festigkeit der Metallkörner zu erhöhen; und unter diesem hochdichten Halsteil wird gleichzeitig eine sechseckige Verstärkungsteil-Struktur bearbeitet und geschmiedet, wobei die optimale Druck- und Biegefestigkeit der sechseckigen Form ausgenutzt wird. Die Speichenverstärkungsstruktur ist so konzipiert, dass sie die hochfrequenzbedingten seitlichen Spannungen unter dem hochdichten Halsteil abpuffert, wodurch das Risiko eines Speichenbruchs verringert und die Lebensdauer der Speiche erhöht wird.A spoke reinforcement method and a spoke reinforcement structure This invention is a spoke reinforcement method and a spoke reinforcement structure, the method comprising using a spoke body having a head end portion and a threaded portion at both ends, with a neck portion located under the head end portion, the neck portion being forged at least twice to increase the diameter area of the neck portion and increase the density and strength of the metal grains; and a hexagonal reinforcement portion structure is simultaneously machined and forged under this high-density neck portion, taking advantage of the optimal compressive and bending strength of the hexagonal shape. The spoke reinforcement structure is designed to buffer the high-frequency lateral stresses under the high-density neck portion, thereby reducing the risk of spoke breakage and increasing the service life of the spoke.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verstärkung von Speichen und zur Herstellung von Speichen mit verstärkter Struktur, d. h. auf ein Verfahren zur Speichenverstärkung und eine Speichenverstärkungsstruktur, das die Druck- und Biegefestigkeit von Speichen erhöht, die Bruchwahrscheinlichkeit verringert und ihre Lebensdauer verlängert.The present invention relates to a method for reinforcing spokes and for producing spokes with a reinforced structure, i.e. to a method for spoke reinforcement and a spoke reinforcement structure which increases the compressive and flexural strength of spokes, reduces the probability of breakage and extends their service life.

Stand der Technik]State of the art]

Wie in 1 gezeigt, hat die traditionelle Speiche (6) einen Speichenkörper mit einem Kopfteil (61) und einem Gewindeteil (62) an jedem Ende des Speichenkörpers, und das Kopfteil (61) bildet einen gebogenen Halsteil (63), wo es auf den Speichenkörper mündet. Da das Halsteil bei der Ausführung der traditionellen Speiche oft bricht, haben die Hersteller eine modifizierte Speiche (7) mit der grundlegenden Speichenstruktur aus Kopfteil (71), Gewindeteil (72) und Halsteil (73), wie in 2 dargestellt, und es wurde ein Schmiedeverfahren mit mindestens 2 Schmiedevorgängen am Halsteil (73) des Speichenkörpers vorgestellt, um den Mangel der traditionellen Speiche (6) zu verbessern, die häufig am Halsteil (63) bricht. Diese verbesserte Speiche war in der Tat sehr erfolgreich in Bezug auf Zug- und Ermüdungstests, und die Labordaten waren ebenfalls zufriedenstellend. In der Praxis kommt es jedoch aus bisher unbekannten Gründen immer wieder zu Brüchen, und zwar fast ausschließlich an den Speichen der Nicht-Antriebsseite (N) des Hinterrads. Dies ist ein schwerwiegender Mangel, da das Rad bei einem Bruch von der Speiche festgeklemmt werden kann, was zu einer Verletzung des Fahrers führen kann. Es ist jedoch selten, dass eine Speiche der Nicht-Antriebsseite (N) zuerst bricht, da dies das Ende mit der geringsten Spannung (Ende mit der geringsten Belastung) ist. Erfahrungsgemäß brechen zuerst diejenigen Speichen der Antriebsseite (D), die einer hohen Spannung, einer hohen Zugkraft und einem hohen Drehmoment ausgesetzt sind, wie in 3 zu sehen ist. Im Laufe der Jahre wurden der „Zugversuch“ und der „Ermüdungsversuch“ wiederholt durchgeführt, aber die Ursachen der Brüche an den verstärkten Speichen blieben - obwohl man ausgezeichnete Daten ermittelte - nach wie vor unbekannt und konnten nicht geklärt werden.As in 1 As shown, the traditional spoke (6) has a spoke body with a head portion (61) and a threaded portion (62) at each end of the spoke body, and the head portion (61) forms a curved neck portion (63) where it joins the spoke body. Since the neck portion often breaks in the design of the traditional spoke, manufacturers have developed a modified spoke (7) with the basic spoke structure of head portion (71), threaded portion (72) and neck portion (73) as shown in 2 and a forging process with at least 2 forgings on the neck part (73) of the spoke body was presented to improve the defect of the traditional spoke (6) which often breaks at the neck part (63). This improved spoke was indeed very successful in terms of tensile and fatigue tests and the laboratory data were also satisfactory. In practice, however, for reasons unknown as yet, breakages repeatedly occur and almost exclusively on the spokes of the non-drive side (N) of the rear wheel. This is a serious defect because if it breaks, the wheel can be clamped by the spoke, resulting in injury to the rider. However, it is rare that a non-drive side (N) spoke breaks first because this is the end with the least tension (end with the least load). Experience shows that the spokes on the drive side (D) that are subject to high tension, high tensile force and high torque break first, as in 3 Over the years, the "tensile test" and the "fatigue test" were carried out repeatedly, but the causes of the fractures in the reinforced spokes - although excellent data were obtained - remained unknown and could not be clarified.

Warum kommt es in Bezug auf die verbesserte Speiche (7) der herkömmlichen Nutzung trotz guter Labordaten immer wieder zu Brüchen? Nachdem man der Ursache nachgegangen war, kam man zu dem Schluss, dass es einen blinden Fleck im Labortestverfahren gab. Der Zugversuch (siehe 4) und der Ermüdungsversuch (siehe 5) der herkömmlichen verbesserten Speiche (7) wurden beide als vertikale Tests mit einer geraden Auf- und Abwärtskraft durchgeführt. Der Radsatz ist jedoch nicht nur vertikalen, sondern auch seitlichen Kräften ausgesetzt, und zwar sowohl bei der Montage als auch in der Anwendung, insbesondere dann, wenn sich die Speiche in einem Winkel zwischen Nabe und Felge befindet. Um genauere Prüfdaten zu erhalten, musste die Testmethode geändert werden. Die unterschiedlichen Winkel der Montage auf den beiden Seiten eines simulierten Rades und die unterschiedlichen Nabendurchmesser führen zu einer leichten Abschrägung zwischen der verbesserten Speiche und der Nabe von etwa 4° bis 10° (etwa 4° auf der Antriebsseite und 10° auf der Nichtantriebsseite eines 26" Fahrradhinterrades). Die Zug- und Ermüdungsprüfgeräte wurden von der standardmäßigen Vertikalwinkelprüfung abgeändert, und beim Vergleich der Ergebnisse der „Neigungswinkel“- und der „Standard-Vertikalwinkel“-Prüfung im neuen Zugversuch wurde festgestellt, dass die Zugwerte der verbesserten Speiche nicht sehr unterschiedlich waren. Die Zugfestigkeit der verbesserten Speiche mit einem Neigungswinkel von 10° nimmt nur um 1 bis 2 % ab (wie in 6 dargestellt). Bei der neuen Ermüdungsprüfung zeigte sich jedoch bei einem Vergleich der Ergebnisse der „Neigungswinkel“- und der „Standard-Vertikalwinkel“-Prüfung (siehe 7) eine erhebliche Abweichung bei der Lebensdauer der Speiche. Bei geneigten Winkeln ist die Bruchanfälligkeit von Speichen deutlich höher. Bei einem Neigungswinkel von 10° sank die Lebensdauer der Speiche im Ermüdungstest um fast 50 %. Es zeigt sich, dass diese Methode der Verarbeitung einer verbesserten Speiche für langsam fahrende, aber hoch belastete Fahrzeuge vorteilhaft sein kann (dieses Verfahren hat einen hohen Zugwert), aber für Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge besteht ein hohes Bruchrisiko (dieses Verfahren ist nicht geeignet für hochfrequente Schwingungsermüdung). Ohne Verbesserungen wird es weiterhin zu zahlreichen Unfällen mit verbesserten Speichen kommen, die nach diesem Verfahren hergestellt werden.Why does the improved spoke (7) of conventional use continue to break despite good laboratory data? After investigating the cause, it was concluded that there was a blind spot in the laboratory testing procedure. The tensile test (see 4 ) and the fatigue test (see 5 ) of the conventional improved spoke (7) were both carried out as vertical tests with a straight up and down force. However, the wheelset is subjected not only to vertical forces but also to lateral forces, both during assembly and in use, especially when the spoke is at an angle between the hub and the rim. In order to obtain more accurate test data, the test method had to be changed. The different angles of installation on the two sides of a simulated wheel and the different hub diameters result in a slight bevel between the improved spoke and the hub of about 4° to 10° (about 4° on the drive side and 10° on the non-drive side of a 26" bicycle rear wheel). The tensile and fatigue testers were modified from the standard vertical angle test, and when comparing the results of the "tilt angle" and "standard vertical angle" tests in the new tensile test, it was found that the tensile values of the improved spoke were not very different. The tensile strength of the improved spoke with a 10° tilt angle decreases by only 1 to 2% (as in 6 However, the new fatigue test showed a comparison of the results of the “tilt angle” and the “standard vertical angle” test (see 7 ) a significant difference in spoke lifespan. At inclined angles, spokes are much more prone to breakage. At an inclination angle of 10°, spoke lifespan in fatigue testing decreased by almost 50%. It turns out that this method of processing an improved spoke can be beneficial for slow-moving but highly loaded vehicles (this process has a high tensile value), but for high-speed vehicles there is a high risk of breakage (this process is not suitable for high frequency vibration fatigue). Without improvements, there will continue to be numerous accidents involving improved spokes manufactured using this process.

Sowohl der Gangversuch als auch der Ermüdungstest ergaben bei einer weiteren Untersuchung dieser Problematik, dass die Bruchstelle der herkömmlichen verbesserten Speiche meist in einem Bereich von 3 mm direkt unterhalb der geschmiedeten Verstärkungszone zu finden ist. Allerdings ist nach der Montage mit dem Radsatz, wenn die verbesserte Speiche unter normaler Spannung steht, bei der Form der herkömmlichen verbesserten Speiche eine Biegung (Änderung der Kraftrichtung) etwa 1-5 mm unterhalb der geschmiedeten Verstärkungszone zu beobachten. Dieser Biegepunkt, an dem sich die Biegespannungen konzentrieren, ist auch die Bruchstelle (B) der Ermüdungsprüfungsergebnisse (wie in 8 dargestellt). Diese Bruchstelle (B) zeigt, dass die übliche verbesserte Speiche das Halsteil durch Schmieden verstärkt hat. Aufgrund der Verhärtung kommt es nicht zu einer Verformung (in der Nähe des Stahlkörpers), sondern zu einer Änderung der Richtung der darunter liegenden Kraft. Die Verformung durch die Seitenkräfte und die hohe Frequenz der Schwingungen führen zur Bildung von heißen Ermüdungszonen/Bruchzonen. Die heiße Ermüdungszone/Bruchheißzone wird als Übergang zwischen den geschmiedeten und den ungeschmiedeten Bereichen der verbesserten Speiche betrachtet, wo die Metalldichte diskontinuierlich ist und diskontinuierliche und übermäßig unterschiedliche Korngrenzen vorhanden sind (wie in 9 dargestellt), so dass sich die Biegespannungen in den ungeschmiedeten Bereichen konzentrieren, wo die Metalldichte geringer ist, wodurch die Ermüdungslebensdauer verringert wird.Both the walking test and the fatigue test, when further investigating this issue, revealed that the breaking point of the conventional improved spoke is usually found in a range of 3 mm directly below the forged reinforcement zone. However, after assembly with the wheelset, when the improved spoke is under normal tension, the shape of the conventional improved spoke shows a bend (change in the direction of force) about 1-5 mm below the forged reinforcement zone. This bending point, where the bending stresses are concentrated, is also the breaking point (B) of the fatigue test results (as shown in 8th shown). This fracture point (B) shows that the common improved spoke has the neck part strengthened by forging. Due to the hardening, there is no deformation (near the steel body) but a change in the direction of the underlying force. The deformation due to the lateral forces and the high frequency of the vibrations lead to the formation of hot fatigue zones/fracture zones. The hot fatigue zone/fracture hot zone is considered as the transition between the forged and the unforged regions of the improved spoke, where the metal density is discontinuous and discontinuous and excessively different grain boundaries are present (as in 9 shown), so that the bending stresses are concentrated in the unforged areas where the metal density is lower, thereby reducing the fatigue life.

Vor diesem Hintergrund suchte der Erfinder nach einer geeigneten Lösung: Mit dem Fachwissen und der Erfahrung, die er in vielen Jahren der Speichenherstellung gesammelt hat, wurde das erfindungsgemäße Verfahren zur Speichenverstärkung und eine Speichenverstärkungsstruktur durch ständiges Experimentieren, Ausprobieren und Verfeinern entwickelt, um die Wettbewerbsfähigkeit und die Wertschöpfung der Industrie zu steigern.Against this background, the inventor looked for a suitable solution: Using the expertise and experience he has gained in many years of spoke manufacturing, the inventive spoke reinforcement method and a spoke reinforcement structure were developed through constant experimentation, testing and refinement in order to increase the competitiveness and added value of the industry.

Inhalt der ErfindungContent of the invention

Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Speichenverstärkung und eine Speichenverstärkungsstruktur zu schaffen, um die Mängel einer herkömmlichen Speiche sowie selbst einer verstärkten verbesserten Speiche zu beheben und auch das Verfahren weiter zu verbessern, indem in der Bruchwärmezone der herkömmlichen/verbesserten Speiche durch das richtige Verarbeitungsverfahren ein hexagonales säulenförmiges Verstärkungsteil geschmiedet wird. Damit soll die ursprüngliche zylindrische Struktur ersetzt und die Ermüdungsbruchzone der Speiche beseitigt werden, um die bestmögliche Druck- und Biegefestigkeit zu erreichen und die Bruchrate der Ermüdungsbruchzone zu verringern und damit die Lebensdauer der Speiche zu erhöhen.The purpose of the invention is to provide a spoke reinforcement method and a spoke reinforcement structure to overcome the deficiencies of a conventional spoke and even a reinforced improved spoke and also to further improve the method by forging a hexagonal columnar reinforcement member in the fracture heat zone of the conventional/improved spoke through the proper processing method, to replace the original cylindrical structure and eliminate the fatigue fracture zone of the spoke to achieve the best possible compressive and bending strength and reduce the fracture rate of the fatigue fracture zone, thereby increasing the service life of the spoke.

Für den obigen Zweck stellt die Erfindung ein Verfahren zur Speichenverstärkung bereit, das folgende Schritte umfasst: Richten und Abschneiden, wobei die unbearbeitete Speiche gerichtet und auf die gewünschte Länge geschnitten wird; erstes Schmieden, wobei ein Speichenende von einer ersten Stanzeinheit gestanzt wird, um ein erstes Kopfteil und Halsteil zu bilden; Einspannen und Formen, wobei die anfänglich geformte Speiche unter Verwendung einer Spannform an Kopfteil, Halsteil und Speichenkörper festgeklemmt wird und die Form des Verstärkungsteils geschmiedet wird, während sie an Ort und Stelle festgeklemmt ist; zweites Schmieden, wobei eine zweite Stanzeinheit verwendet wird, um die in derselben Spannform gehaltene Speiche zu einer Speichenverstärkungsstruktur aus Kopfteil, Halsteil und Verstärkungsteil zu stanzen; Gewinderollen , bei dem die vorstehend genannte Speiche gegen das andere Ende des Kopfteils gerollt wird, um das Gewindeteil zu bilden.For the above purpose, the invention provides a method of spoke reinforcement comprising the steps of: straightening and cutting, wherein the unmachined spoke is straightened and cut to the desired length; first forging, wherein a spoke end is punched by a first punching unit to form a first head part and neck part; clamping and forming, wherein the initially formed spoke is clamped to the head part, neck part and spoke body using a clamping die and the shape of the reinforcement part is forged while clamped in place; second forging, wherein a second punching unit is used to punch the spoke held in the same clamping die into a spoke reinforcement structure of head part, neck part and reinforcement part; thread rolling, wherein the above spoke is rolled against the other end of the head part to form the threaded part.

In einer Ausführungsform kann ein Biegeschritt zwischen dem zweiten Schmieden und dem Gewinderollen schritt hinzugefügt werden, um das geformte Halsteil der Speiche zu biegen.In one embodiment, a bending step may be added between the second forging and the thread rolling step to bend the formed neck portion of the spoke.

Gemäß dem obigen Verfahren zur Speichenverstärkung wird eine Speichenverstärkungsstruktur hergestellt, wobei die Speiche Folgendes umfasst: einen Speichenkörper, wobei an einem Ende des Speichenkörpers ein Kopfteil, ein Halsteil, ein Verstärkungsteil und ein Gewindeteil in dieser Reihenfolge von der Endkante aus angeordnet sind.According to the above spoke reinforcement method, a spoke reinforcement structure is manufactured, the spoke comprising: a spoke body, at one end of the spoke body, a head part, a neck part, a reinforcement part and a thread part are arranged in this order from the end edge.

In einer Ausführungsform hat das Verstärkungsteil der Speichenverstärkungsstruktur eine Länge von mehr als 5 mm.In one embodiment, the reinforcing part of the spoke reinforcement structure has a length of more than 5 mm.

In einer Ausführungsform hat das Verstärkungsteil die Querschnittsform von verschiedenen Vielecken.In one embodiment, the reinforcing part has the cross-sectional shape of various polygons.

In einer Ausführungsform hat das Verstärkungsteil eine sechseckige Querschnittsform.In one embodiment, the reinforcing member has a hexagonal cross-sectional shape.

In einer Ausführungsform hat das Verstärkungsteil eine rechteckige Querschnittsform.In one embodiment, the reinforcing part has a rectangular cross-sectional shape.

In einer Ausführungsform umfasst der Speichetyp eine gerade Speiche und eine Speiche mit einem gebogenen Kopf.In one embodiment, the spoke type includes a straight spoke and a spoke with a bent head.

Kurzbeschreibung der FigurenShort description of the characters

  • 1 ist ein Diagramm der Außenansicht einer traditionellen Speiche. 1 is a diagram of the external view of a traditional spoke.
  • 2 ist ein Diagramm der Außenansicht einer herkömmlichen verstärkten Speiche. 2 is a diagram of the external view of a conventional reinforced spoke.
  • 3 ist eine schematische Darstellung der herkömmlichen verbesserten Speiche, die auf einem Rad montiert ist. 3 is a schematic representation of the conventional improved spoke mounted on a wheel.
  • 4 ist eine schematische Darstellung der Widerstandsprüfung mit der herkömmlichen verbesserten Speiche. 4 is a schematic representation of the resistance test with the conventional improved spoke.
  • 5 ist eine schematische Darstellung des Ermüdungsversuchs für die herkömmliche verbesserte Speiche. 5 is a schematic representation of the fatigue test for the conventional improved spoke.
  • 6 ist ein Diagramm des Zugtests mit einem modifizierten Neigungswinkel für die herkömmliche verbesserte Speiche. 6 is a graph of the tensile test with a modified inclination angle for the conventional improved spoke.
  • 7 ist ein Diagramm des Ermüdungsversuchs mit einem modifizierten Neigungswinkel für die herkömmliche verbesserte Speiche. 7 is a diagram of the fatigue test with a modified inclination angle for the conventional improved spoke.
  • 8 zeigt die Bruchstelle der herkömmlichen verbesserten Speiche. 8th shows the breaking point of the conventional improved spoke.
  • 9 zeigt die Korndichte der herkömmlichen verbesserten Speiche. 9 shows the grain density of the conventional improved spoke.
  • 10 zeigt verschiedene Winkelansichts-Darstellungen der erfindungsgemäßen Speichenverstärkungsstruktur. 10 shows various angle view representations of the spoke reinforcement structure according to the invention.
  • 11 (A) (B) ist ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens für verschiedene Speichen. 11 (A) (B) is a flow chart of the inventive method for different spokes.
  • 12 (A) (B) zeigt das konkrete Herstellungsverfahren-Diagramm I, II des Verfahrens zur Speichenverstärkung der Erfindung für verschiedene Speichen. 12 (A) (B) shows the concrete manufacturing process diagram I, II of the spoke reinforcement method of the invention for different spokes.
  • 13 zeigt ein Anwendungsdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren zur Speichenverstärkung. 13 shows an application diagram for the spoke reinforcement method according to the invention.
  • 14 zeigt eine schematische Darstellung der Korndichte der erfindungsgemäßen Speichenverstärkungsstruktur. 14 shows a schematic representation of the grain density of the spoke reinforcement structure according to the invention.
  • 15 zeigt die Ergebnisse der Ermüdungsprüfung der Speichenverstärkungsstruktur und der konventionellen normalen Speiche sowie der herkömmlichen verbesserten Speiche bei verschiedenen Neigungswinkeln. 15 shows the fatigue test results of the spoke reinforcement structure and the conventional normal spoke and the conventional improved spoke at different inclination angles.

AusführungsformenEmbodiments

Unter Bezugnahme auf die 10 bis 14 wird hier das Verfahren zur Speichenverstärkung anhand einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart. Zunächst sei das Beispiel der Speiche mit gekrümmtem Kopf angeführt, die aus metallischen Werkstoffen wie Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Titanlegierung, Aluminiumlegierung usw. hergestellt wird, ohne jedoch auf diese beschränkt zu bleiben. Das Speichen-Herstellungsverfahren umfasst eine gerade Speiche und eine Speiche mit einem gebogenen Kopf, wobei beispielsweise das Herstellungsverfahren einer Speiche mit einem gebogenen Kopf, wie in 11 (B) dargestellt, folgende Schritte umfasst: Richten und Abschneiden (001 bei dem die gezogene Speiche (1) begradigt und auf die gewünschte Länge geschnitten wird; erstes Schmieden (002), wobei ein Ende der Speiche (1) von einer ersten Stanzeinheit gestanzt wird, um ein erstes Kopfteil (2) und Halsteil (3) zu bilden; Einspannen und Formen (003), wobei die anfänglich geformte Speiche (1) unter Verwendung einer Spannform an Kopfteil (2), Halsteil (3) und Körper der Speiche (1) festgeklemmt wird und die Form des Verstärkungsteils (4) geschmiedet wird, während sie an Ort und Stelle festgeklemmt ist, wobei in diesem Beispiel eine sechseckige Säule als Beispiel verwendet wird (dies kann auch eine dreieckige Säule, eine viereckige Säule oder eine beliebige polygonale Säulenform sein, ist aber nicht darauf beschränkt); zweites Schmieden (004), wobei eine zweite Stanzeinheit verwendet wird, um die in Bezug auf die in derselben Spannform gehaltene Speiche (1) eine Stanzbearbeitung durchzuführen, um das finale Kopfteil (2), Halsteil (3) und Verstärkungsteil (4) zu formen; Biegen (005), Biegen von Halsteil (3) der Speiche (1) nach dem Umformen; Gewinderollen (006), wobei die vorerwähnte Speiche (1) relativ zum anderen Ende des Kopfteils (2) dann gewindegerollt ist, um ein Gewindeteil (5) zu bilden, wodurch eine Speichenverstärkungsstruktur vervollständigt wird, wie in 10 gezeigt.With reference to the 10 to 14 The method for spoke reinforcement is disclosed here using a preferred embodiment of the present invention. First, the example of the spoke with a curved head is given, which is made of metallic materials such as stainless steel, carbon steel, titanium alloy, aluminum alloy, etc., but is not limited to these. The spoke manufacturing method includes a straight spoke and a spoke with a curved head, for example, the manufacturing method of a spoke with a curved head as in 11 (B) shown, comprises the following steps: straightening and cutting (001), in which the drawn spoke (1) is straightened and cut to the desired length; first forging (002), wherein one end of the spoke (1) is punched by a first punching unit to form a first head part (2) and neck part (3); clamping and forming (003), wherein the initially formed spoke (1) is clamped to the head part (2), neck part (3) and body of the spoke (1) using a clamping mold and the shape of the reinforcement part (4) is forged while clamped in place, in this example a hexagonal column is used as an example (this can also be a triangular column, a square column or any polygonal column shape, but is not limited to this); second forging (004), wherein a second punching unit is used to form the Spoke (1) to perform a stamping process to form the final head part (2), neck part (3) and reinforcement part (4); bending (005), bending neck part (3) of the spoke (1) after forming; thread rolling (006), wherein the aforementioned spoke (1) is then thread rolled relative to the other end of the head part (2) to form a threaded part (5), thereby completing a spoke reinforcement structure as in 10 shown.

Bei dem in 11 (A) dargestellten Verfahren zur Herstellung einer geradegezogenen Speiche entfällt der Prozess des Biegens (005) und umfasst: Richten und Abschneiden (001), erstes Schmieden (002), Einspannen und Formen (003), zweites Schmieden (004) und Gewinderollen.In the 11 (A) The method shown for producing a straightened spoke eliminates the bending process (005) and includes: straightening and cutting (001), first forging (002), clamping and forming (003), second forging (004) and thread rolling.

Beim Prozess des Einspannens und Formens (003) mit zweitem Schmieden (004) im vorgenannten verstärkten Speichen-Herstellungsverfahren ist zu beachten, dass das Halsteil (3) und das Verstärkungsteil (4) der Speiche (1) in der gleichen Spannform geschmiedet werden müssen, um sicherzustellen, dass die Körnerdichte des Kopfteils (2), des Halsteils (3) und des Verstärkungsteils (4) nach dem Bearbeiten der Speiche (1) erhalten bleibt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Dichte des Kopfteils (2), des Halsteils (3) und des Verstärkungsteils (4) nach dem Speiche (1)-Prozess kontinuierlich und fehlerfrei ist, wie in dargestellt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Dichte des Kopfteils (2), des Halsteils (3) und des Verstärkungsteils (4) nach dem Verarbeitsungsprozess der Speiche (1) kontinuierlich und fehlerfrei ist, und zwar wie in 14 dargestellt.In the process of clamping and forming (003) with second forging (004) in the aforementioned reinforced spoke manufacturing process, it is necessary to note that the neck part (3) and the reinforcement part (4) of the spoke (1) must be forged in the same clamping mold to ensure that the grain density of the head part (2), the neck part (3) and the reinforcement part (4) is maintained after the spoke (1) is processed. This ensures that the density of the head part (2), the neck part (3) and the reinforcement part (4) after the spoke (1) process is continuous and flawless, as shown in This ensures that the density of the head part (2), the neck part (3) and the reinforcement part (4) is continuous and error-free after the spoke (1) processing process, as shown in 14 shown.

Wie in 10 gezeigt, umfasst die Speichenverstärkungsstruktur, die gemäß dem oben erwähnten Verfahren zur Speichenverstärkung hergestellt wurde, einen Körper der Speiche (1) mit einem Kopfteil (2), einem Halsteil (3) und einem Verstärkungsteil (4) an einem Ende des Körpers der Speiche (1), und zwar von der Endkante aus angeordnet, und ein Gewindeteil (5) am anderen Ende. Insbesondere hat das Verstärkungsteil (4) eine sechseckige (oder rechteckige oder andere polygonale) Querschnittsform und weist nachweislich die besten Druck- und Biegefestigkeiten bei geringstem Materialeinsatz auf.As in 10 As shown, the spoke reinforcement structure manufactured according to the above-mentioned spoke reinforcement method comprises a spoke body (1) having a head portion (2), a neck portion (3) and a reinforcement portion (4) at one end of the spoke body (1) arranged from the end edge, and a threaded portion (5) at the other end. In particular, the reinforcement portion (4) has a hexagonal (or rectangular or other polygonal) cross-sectional shape and has been proven to have the best compressive and bending strengths with the least amount of material.

15 zeigt eine grafische Darstellung der Ergebnisse der Ermüdungsprüfung der Speiche dieser Erfindung und der traditionellen Speiche sowie der herkömmlichen verbesserten Speiche. Auf der linken Seite findet sich der Ermüdungstest (Zeiten), an der Unterseite steht PK für die traditionelle Speiche, PSR steht für verbesserte Speiche und PHR für die Speichenverstärkungsstruktur der Erfindung. Die linke Seite jedes Balkens zeigt 0 Grad (normaler vertikaler Ermüdungsversuch) und die rechte Seite zeigt 10 Grad (Ermüdungsversuch mit schrägem Winkel), wobei für die Ermüdungsversuche (180Kgf, 10Hz) der traditionellen Speiche, der verbesserten Speiche und der Speichenverstärkungsstruktur dieselben Prüfbedingungen verwendet wurden, d. h. dasselbe Rohstoffmaterial, dieselben Produktionsanlagen, dieselben Prüfgeräte, dieselben Spannvorrichtungen usw. Aus den Diagrammen ist zu ersehen, dass die Speichenverstärkungsstruktur dieser Erfindung die traditionelle Speiche und die herkömmliche verbesserte Speiche sowohl in der 0-Grad-Kategorie (standardmäßiger vertikaler Ermüdungstest) als auch in der 10-Grad-Kategorie (Ermüdungstest mit geneigtem Winkel) übertrifft. Die experimentellen Daten bestätigen, dass die Brüchigkeit der herkömmlichen verbesserten Speiche nach der richtigen Bearbeitung der Verstärkungsteil-Struktur in Form einer sechseckigen Säule deutlich verbessert wurde. 15 shows a graphical representation of the fatigue test results of the spoke of this invention and the traditional spoke as well as the conventional improved spoke. The left side is the fatigue test (times), at the bottom, PK stands for the traditional spoke, PSR stands for improved spoke and PHR stands for the spoke reinforcement structure of the invention. The left side of each bar shows 0 degree (standard vertical fatigue test) and the right side shows 10 degree (oblique angle fatigue test), the same test conditions were used for the fatigue tests (180Kgf, 10Hz) of the traditional spoke, the improved spoke and the spoke reinforcement structure, that is, the same raw material, the same production equipment, the same testing equipment, the same clamping fixtures, etc. It can be seen from the graphs that the spoke reinforcement structure of this invention outperforms the traditional spoke and the conventional improved spoke in both the 0 degree category (standard vertical fatigue test) and the 10 degree category (oblique angle fatigue test). The experimental data confirm that the brittleness of the conventional improved spoke was significantly improved after proper machining of the hexagonal column reinforcement structure.

Es sollte zeitgleich mit dem Schmieden des Halsteils ein Verstärkungsteil (sechseckig oder rechteckig) geschmiedet werden, um die übliche ungeschmiedete zylindrische Speiche an der Verbindung zu ersetzen, so dass die Form des Verstärkungsteils die besten Druck- und Biegefestigkeitseigenschaften aufweist, um die hohe Festigkeit des dicht gekörnten Halsteils abzufangen und die Bruchhäufigkeit zu verbessern sowie das Risiko eines Speichebruchs weiter zu verringern und die Lebensdauer der Speiche zu erhöhen.At the same time as the forging of the neck part, a reinforcement part (hexagonal or rectangular) should be forged to replace the common unforged cylindrical spoke at the joint, so that the shape of the reinforcement part has the best compressive and bending strength properties to absorb the high strength of the dense-grained neck part and improve the fracture rate, further reduce the risk of spoke fracture and increase the service life of the spoke.

Die Erfindung ist vorstehend zwar anhand von Beispielen offenbart worden, doch ist damit keine Einschränkung der Schutzansprüche der Erfindung beabsichtigt. Jede Person, die über übliche Kenntnisse auf dem Gebiet der Technik verfügt, kann einige Änderungen und Ausgestaltungen vornehmen, ohne von Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, und der erstrebte Schutzumfang soll sich daher nach den im Folgenden aufgeführten Schutzansprüchen richten.Although the invention has been disclosed above by way of examples, this is not intended to limit the scope of the invention. Any person having ordinary skill in the art may make certain changes and modifications without departing from the spirit and scope of the invention, and the scope of protection sought should therefore be determined by the claims set out below.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

Herkömmliche Verwendung:

(6)
traditionelle Speiche
(61)
Kopfteil
(62)
Gewindeteil
(63)
Halsteil
(7)
verbesserte Speiche
(71)
Kopfteil
(72)
Gewindeteil
(73)
Halsteil
(D)
Antriebsseite
(N)
Nicht-Antriebsseite
(B)
Bruchstelle
Die vorliegende Erfindung:
(001)
Richten und Abschneiden
(002)
erstes Schmieden
(003)
Einspannen und Formen
(004)
zweites Schmieden
(005)
Biegen
(006)
Gewinderollen
(1)
Speiche
(2)
Kopfteil
(3)
Halsteil
(4)
Verstärkungsteil
(5)
Gewindeteil
Conventional use:
(6)
traditional spoke
(61)
Headboard
(62)
Threaded part
(63)
Neck part
(7)
improved spoke
(71)
Headboard
(72)
Threaded part
(73)
Neck part
(D)
Drive side
(N)
Non-drive side
(B)
Break point
The present invention:
(001)
Straightening and cutting
(002)
first forging
(003)
Clamping and forming
(004)
second forging
(005)
To bend
(006)
Thread rolling
(1)
spoke
(2)
Headboard
(3)
Neck part
(4)
Reinforcement part
(5)
Threaded part

Claims (2)

Speichenverstärkungsstruktur, bestehend aus: einem Speichenkörper mit Kopfteil, Halsteil und Verstärkungsteil an einem Ende des Speichenkörpers und Gewindeteil am anderen Ende, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil eine sechseckige oder rechteckige Querschnittsform hat.A spoke reinforcement structure comprising: a spoke body having a head portion, a neck portion and a reinforcement portion at one end of the spoke body and a threaded portion at the other end, characterized in that the reinforcement portion has a hexagonal or rectangular cross-sectional shape. Eine Speichenverstärkungsstruktur wie in Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speichen-Typ eine geradegezogene Speiche und eine gebogene Speiche umfasst.A spoke reinforcement structure as in Patent claim 1 , characterized in that the spoke type comprises a straight spoke and a bent spoke.
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