DE112011101657T5

DE112011101657T5 - Fahrradrahmen

Info

Publication number: DE112011101657T5
Application number: DE112011101657T
Authority: DE
Inventors: Jason Chamberlain
Original assignee: Specialized Bicycle Components Inc
Current assignee: Specialized Bicycle Components Holding Co Inc
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2013-03-28
Also published as: US8167327B2; WO2011142881A1; TW201206756A; US20110278816A1; TWI466797B

Abstract

Ein Fahrradaufbau kann einen Fahrradrahmen einschließen, der einen Gabelschaft (25), ein oberes Rohr (23) und ein unteres Rohr (27) aufweist. Das obere Rohr (23) und das untere Rohr (27) können an dem Gabelschaft (25) angebracht sein. Der Gabelschaft (25) kann wenigstens eine Leiste (75) einschließen, die so ausgearbeitet ist, dass sie entweder in das obere oder das untere Rohr (23, 27) passt. Das obere Ende des oberen Rohres (23) und/oder das untere Ende des unteren Rohres (27) kann im Wesentlichen bündig mit dem oberen Ende des Gabelschaftes (25), bzw. dem unteren Ende des Gabelschaftes (25) abschließen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die folgende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fahrradrahmenaufbauten. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Anordnungen für Hauptrahmen, die einen Gabelschaft, ein oberes Rohr und ein unteres Rohr umfassen.
Beschreibung des Standes der Technik
Fahrräder mit Rahmen, die aus Aluminiumrohren gefertigt sind, sind immer populärer geworden. Dies kann Rohre mit Standard- und/oder übergroßen Rohren einschließen. Im Allgemeinen sind die Verbindungen zwischen den Rohren der meisten Aluminiumfahrradrahmen verschweißt. Eine wichtige Verbindung bei modernen Fahrradrahmen ist die Stelle, an der das obere Rohr und das untere Rohr auf den Gabelschaft treffen. Ein Grund hierfür ist, dass die Gabel, die mit dem Rahmen über eine Anzahl von Führungslagern, bekannt als Lenkkopf, der in dem Gabelschaft montiert ist, in Kontakt kommt, als langer Hebelarm wirkt und signifikante Belastungsstärken auf den Gabelschaft ausübt. Diese Belastung kann die Lenkung ebenso wie die Beständigkeit des Rahmens negativ beeinflussen, da das obere und/oder das untere Rohr von dem Gabelschaft aufgrund der Belastungen, die erfahren werden, abreißen können. Die Verbindungen zwischen dem Gabelschaft und dem oberen und unteren Rohr können insbesondere bei gefederten Fahrrädern mit großen Rädern und/oder steifen Gabeln mit einem langen Federungsweg, die bewirken, dass die Belastungshöhe, die der Gabelschaft erfährt, ansteigt, wichtig sein. Dies kommt zu der Belastung hinzu, die erfahren wird, wenn Bodenwellen und andere unebene Wegbedingungen, denen während einer Off-Road-Fahrt begegnet werden kann, absorbiert werden.
Die oberen Rohre und die unteren Rohre sind größer geworden, um eine höhere Beanspruchbarkeit und Eigenfestigkeit zu erreichen. Dies hat Probleme bei dem Versuch, das größere obere und das größere untere Rohr unterzubringen, bewirkt. Das obere und das untere Rohr können am Gabelschaftende in der Größe verringert werden, um mit einem Gabelschaft mit Standardgröße zusammenzupassen. Dies reduziert jedoch die Wirksamkeit der Verwendung übergroßer Rohre als oberes und unteres Rohr. Ein alternativer Ansatz war es, den Durchmesser der Gabelschäfte und der damit in Zusammenhang stehenden Lenkbohrung zu vergrößern. Während der Gabelschaft mit größerem Durchmesser die Notwendigkeit, das obere und das untere Rohr einzudrücken, umgeht, kann er den Einsatz nicht standardisierter Führungslager und eines nicht standardisierten Lenkrohres erforderlich machen. Erheblich ist, dass dieser Ansatz ein unerwünschtes Gewicht hinzufügen kann, was direkt im Gegensatz zu den Wünschen des Marktes steht.
Zusammenfassung der Erfindung
Es besteht eine andauernde Notwendigkeit, neue Anordnungen für Fahrradrahmen zu entwickeln, die die Belastung, die der Gabelschaft erfährt, berücksichtigen, wobei sie gleichzeitig auch andere Vorteile bereitstellen. Diese Vorteile können ein geringeres Rahmen- oder Komponentengewicht, eine verbesserte Handhabung des Fahrrads, ein verringertes Durchbiegen des Gabelschaftes, ein verbessertes Abstützen des Gabelschaftes, die Fähigkeit, übergroße Rohre anzupassen und die Verwendung eines standardisierten Gabelschaftes einschließen.
In einigen Ausführungsformen kann ein Fahrradaufbau einen Hauptrahmen umfassen, der ein oberes Rohr, ein unteres Rohr und einen Gabelschaft umfasst, wobei das obere und das untere Rohr mit dem Gabelschaft verbunden sind. Der Gabelschaft kann eine innere Bohrung mit einer inneren Bohroberfläche, eine vordere Wand, eine erste Leiste, die sich von einer hinteren Wand und innerhalb des oberen Rohres erstreckt und eine erste Oberfläche in der Nähe eines oberen Endes des Gabelschaftes einschließen. Der Fahrradaufbau kann außerdem eine Wulstnaht einschließen, die den Gabelschaft und das obere Rohr verbindet. Die Wulstnaht kann auf der ersten Oberfläche und einer äußeren Rohroberfläche des oberen Rohres sitzen. Die Wulstnaht kann von der Bohrung beabstandet sein.
In einigen Ausführungsformen kann der Fahrradaufbau außerdem bestimmte andere Merkmale einschließen. Eine zweite Leiste kann sich von der hinteren Wand und in das untere Rohr hinein erstrecken. Die hintere Wand kann eine Dicke haben, die größer ist als die Dicke der vorderen Wand. Die Wulstnaht kann mit dem oberen Ende des Gabelschaftes bündig abschließen. Die erste Oberfläche kann einen Bereich für die Wulstnaht definieren, in dem diese mit einer Endoberfläche des oberen Rohres in Kontakt steht.
In einigen Ausführungsformen umfasst die erste Oberfläche eine Abschrägung und sie kann außerdem eine zweite Abschrägung an einem unteren Ende des Gabelschaftes umfassen. Einige Ausführungsformen des Fahrradaufbaus können außerdem eine Gabel, einen Sattel, zwei Räder und/oder einen Lenkkopf einschließen. Der Lenkkopf kann innerhalb der Bohrung in dem Gabelschaft liegen und die Wulstnaht kann von dem Lenkkopf beabstandet sein.
Ein Fahrradaufbau kann gemäß einiger Ausführungsformen einen Hauptrahmen umfassen, der ein oberes Rohr, ein unteres Rohr und einen Gabelschaft umfasst. Das obere und das untere Rohr können mit dem Gabelschaft verbunden sein. Der Gabelschaft kann eine innere Bohrung mit einer inneren Bohroberfläche, eine vordere Wand, eine hintere Wand mit einer Dicke, die größer ist als die Dicke der vorderen Wand und eine erste Leiste, die sich von der hinteren Wand und innerhalb des oberen Rohres oder des unteren Rohres erstreckt, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann ein oberes Ende des oberen Rohres mit einem oberen Ende des Gabelschaftes und der hinteren Wand verbunden sein.
Außerdem kann in einigen Ausführungsformen das obere Ende des Gabelschaftes eine Abschrägung enthalten und das vordere Ende des oberen Rohres mit der Abschrägung durch eine Schweißnaht verbunden sein. Die Schweißnaht kann mit einer oberen ebenen Oberfläche des oberen Endes des Gabelschaftes bündig abschließen. In einigen Ausführungsformen kann sich die erste Leiste innerhalb des oberen Rohres erstrecken und eine zweite Leiste kann sich von der hinteren Wand und innerhalb des unteren Rohres erstrecken.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Fahrradaufbau einen Hauptrahmen. Der Hauptrahmen kann ein oberes Rohr, ein unteres Rohr und einen Gabelschaft einschließen, wobei das obere und das untere Rohr mit dem Gabelschaft verbunden sind. Das obere Rohr kann eine röhrenförmige äußere Wand, eine röhrenförmige innere Wand und eine endständige Oberfläche haben. Der Gabelschaft kann eine innere Bohrung mit einer inneren Bohroberfläche, einer vorderen Wand, einer ersten Leiste, die sich von der hinteren Wand nach innerhalb des oberen Rohres erstreckt und die innere Röhrenwand und eine erste Oberfläche an einem oberen Ende des Gabelschaftes kontaktiert. In einigen Ausführungsformen des Fahrradaufbaus kann eine Wulstnaht den Gabelschaft und das obere Rohr miteinander verbinden, wobei die Wulstnaht zwischen der ersten Oberfläche und der ersten Leiste auf dem Gabelschaft und der röhrenförmigen äußeren Wand des oberen Rohres sitzt, wobei die Wulstnaht mit dem oberen Ende des Gabelschaftes bündig abschließt und von der Bohrung beabstandet ist.
Ein Fahrradaufbau kann mittels verschiedener Verfahren hergestellt werden. Gemäß bestimmter Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrradaufbaues einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen. Bereitstellen eines Schmiedegesenks, welches wenigstens eine teilweise profilartige Form eines Gabelschaftes enthält. Bereitstellen eines Schmiedestempels, enthaltend wenigstens eine teilweise profilartige Form dieses Gabelschaftes. Bereitstellen eines Formlings mit annähernd den äußeren Dimensionen dieses Gabelschaftes. Verwenden des Schmiedegesenks und des Schmiedestempels, um den Formling in ein Werkstück zu schmieden, welches die äußeren Dimensionen des Gabelschaftes definiert. Ausbilden einer inneren Öffnung in diesem Werkstück, die eine erste Achse definiert und eine Größe und eine Form zum Aufnehmen eines Fahrradlenkrohrs dort hindurch aufweist.
In einigen Ausführungsformen kann das Schmieden dieses Formlings zu dem Werkstück und das Ausbilden der inneren Öffnung das Schmieden einer inneren Öffnung umfassen, so dass die Dicke der Vorderseite des Gabelschaftes entlang einer horizontalen Ebene von der Vorderseite zur Rückseite kleiner ist als die Dicke der Rückseite des Gabelschaftes.
Das Verfahren kann außerdem das Anschweißen eines oberen Rohres und eines unteren Rohres an diesen Gelenkschaft einschließen. Gemäß einiger Ausführungsformen kann das Schweißen das Anschweißen eines oberen Endes des oberen Rohres an ein oberes Ende des Gabelschaftes und ein unteres Ende des unteren Rohres an ein unteres Ende des Gabelschaftes umfassen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Schweißen das bündige Verschweißen wenigstens eines Teils des oberen Endes des oberen Rohres und des Gabelschaftes umfassen. Gemäß einiger Ausführungsformen kann das Schweißen das bündige Verschweißen wenigstens eines Teils des unteren Endes des unteren Rohres und des Gabelschaftes umfassen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Schweißen alle oder einige der oben genannten Schweißverfahrensschritte umfassen.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile werden unten in Bezug auf die Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, welche so gedacht sind, dass sie die vorliegende Erfindung erklären, jedoch nicht beschränken.
1 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Fahrradrahmens.
2 stellt eine perspektivische Ansicht des Fahrradrahmens aus 1 dar.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Gabelschaftes.
4 ist eine Frontalansicht des Gabelschaftes aus 3.
5 ist eine Querschnittsansicht des Gabelschaftes der 3 und 4, welche entlang der Linie 5-5 von 4 aufgenommen wurde. Eine Gabelbaugruppe mit einem Vorderbaustoßdämpfer, ein Lenkstangenaufbau und ein Lenkrohr des Fahrrads sind als Phantomzeichnung gezeigt.
6 ist eine Aufsicht auf den Gabelschaft aus 3.
7 ist eine Aufrissansicht einer rechten Seite des Gabelschaftes aus 3.
8 ist eine Rückansicht des Gabelschaftes aus 3.
Die 9A bis 9C sind Querschnittsansichten des Gabelschaftes aus 3. 9A ist eine Querschnittsansicht eines oberen Teils des Gabelschaftes, aufgenommen entlang der Linie 9A-9A aus 8. 9B ist eine Querschnittsansicht eines mittleren Teils des Gabelschaftes, aufgenommen entlang der Linie 9B-9B aus 8. 9C ist eine Querschnittsansicht eines unteren Teils des Gabelschaftes, aufgenommen entlang der Linie 9C-9C aus 8.
10 ist eine Querschnittsansicht einer Gabelschaft-Kontaktstelle eines Fahrradrahmens des Standes der Technik.
11 ist ein Ablaufschema eines Herstellungsverfahrens zur Herstellung des Gabelschaftes aus 3.
12 ist eine perspektivische Ansicht eines Schmiederohlings, der für die Herstellung des Gabelschaftes aus 3 verwendet wird.
13 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkstücks, das aus dem Schmiederohling aus 12 durch ein Schmiedeverfahren gebildet wird.
14 ist eine perspektivische Ansicht des vollendeten geschmiedeten Gabelschaftes, der aus dem Werkstück aus 13 gebildet wird.
15 ist ein Ablaufschema eines Herstellungsverfahrens zur Herstellung einer Kontaktstelle zwischen dem Gabelschaft und dem oberen und dem unteren Rohr.
16 ist eine seitliche Aufrissteilansicht einer Gabelschaft-Kontaktstelle.
17 ist eine Querschnittsansicht der Gabelschaft-Kontaktstelle aus 16.
Die 18 und 19 sind Detailansichten der Querschnittsteilansicht der Gabelschaft-Kontaktstelle aus 17, jeweils aufgenommen entlang der Linien 18-18 und 19-19 aus 15.
20 ist eine perspektivische Teilansicht einer Gabelschaft-Kontaktstelle.
21 ist eine perspektivische Teilansicht einer Gabelschaft-Kontaktstelle, hergestellt durch das Verfahren gemäß 15.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Ein Fahrrad, wie es in 1 gezeigt ist, hat einen Fahrradrahmen 10, der ein Hinterbau-Stoßdämpfersystem umfassen kann. Obwohl der Fahrradrahmen, der hierin beschrieben ist, für die Verwendung im Zusammenhang mit einem Geländefahrrad, wie es hierin beschrieben ist, bevorzugt ist, wird ein Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet erkennen, dass Ausführungsformen und Komponenten des Fahrradrahmens auch in anderen geeigneten Ausstattungen verwendet werden können. Der gezeigte Fahrradrahmen 10 ist aus einem Hauptrahmen 2, einem Stoßdämpfer 4 und einem Unterrahmen 6 herstellt. Ein Hauptrahmen 2 hat gemäß einiger Ausführungsformen ein Sitzrohr 21, ein oberes Rohr 23 und einen Gabelschaft 25. Das obere Rohr 23 kann mit dem Sitzrohr 21 und dem Gabelschaft 25 in Kontakt stehen. Eine Sitzstange 8 mit einem daran befestigten Sattel 12 kann in dem Sitzrohr 21 angebracht sein. Eine Lenkstange oder -säule 14, die mit den Griffstangen 16 und der Gabel 18 in Kontakt steht, kann in dem Gabelschaft 25 angebracht sein. Die Gabel kann das Vorderrad 30 tragen. Einige Ausführungsformen können außerdem ein unteres Rohr 27 und eine untere Befestigungsstelle 29 einschließen. Das untere Rohr 27 kann mit der unteren Befestigungsstelle 29 und dem Gabelschaft 25 in Kontakt stehen. Ein Kranz 20 kann in der Befestigungsstelle 29 angebracht sein, an den die Pedale 22 angebracht werden können.
Gemäß einiger Ausführungsformen kann der Hauptrahmen 2 außerdem einen oder mehrere Verstärkungen oder Querrohre 24 haben. Die Querrohre können verschiedene Teile des Hauptrahmens 2 miteinander verbinden. Zum Beispiel verbindet in den 1 bis 2 das Querrohr 24 das Sitzrohr 21 und das obere Rohr 23. Querrohre 24 können die Rahmenstabilität erhöhen und erlauben zusätzliche Designmerkmale, wie z. B. ein sich nach unten verjüngendes oberes Rohr 23.
Wie bereits erwähnt kann der Fahrradrahmen 10 auch einen Unterrahmen 6 und einen Stoßdämpfer 4 einschließen. Der Unterrahmen 6 ist in Bezug auf den Hauptrahmen 2 beweglich. Der Stoßdämpfer 4 reguliert die Bewegung zwischen dem Unterrahmen 6 und dem Hauptrahmen 2.
Der Unterrahmen 6 kann ein paar Sitzstreben 32 und ein paar Kettenstreben 34 einschließen. Jede Sitzstrebe 32 kann mit einer korrespondierenden Kettenstrebe 34 in Kontakt stehen und kann ein Hinterrad 30 tragen. Diese Verbindung kann in einer Weise fixiert oder befestigt sein, dass sie eine Rotation erlaubt. In einigen Ausführungsformen sind die Kettenstreben 34 an den Hauptrahmen an oder in der Nähe der unteren Befestigungsstelle 29 beweglich verbunden.
Ein Verbindungsstück 38 kann ebenso verwendet werden, um den Hauptrahmen 2 mit dem Unterrahmen 6 zu verbinden. In einigen Ausführungsformen ist das Verbindungsstück 38 beweglich mit dem Hauptrahmen 2 und dem Unterrahmen 6 verbunden. In einigen Ausführungsformen kann das Verbindungsstück 38 an den Stoßdämpfer 4 anstelle von oder zusätzlich zu der Verbindung mit dem Hauptrahmen 2 oder dem Unterrahmen 4 angebracht sein.
Ein vorderes Ende des Stoßdämpfers 4 ist als rotierbar an den Hauptrahmen 2 für eine Rotation um eine zentrale Achse gezeigt. Diese zentrale Achse kann durch einen Schwingungsdämpfer 36 definiert sein. Ein rückwärtiges Ende des Stoßdämpfers 4 ist an ein Verlängerungsteil 40, das rotierbar an den Unerrahmen 6 und genauer gesagt an eine Schwingungsdämpfer-Baugruppe 42 für eine Rotation um eine zentrale Achse befestigt ist, gekoppelt. Der Stoßdämpfer 4 kann verwendet werden, um den Umfang der Bewegung zwischen dem Hauptrahmen 2 und dem Unterrahmen 6 und die Rate der Änderung in deren Stellung zueinander zu kontrollieren.
Der Hauptrahmen 2 kann aus einzelnen Komponenten, wie sie oben beschrieben sind, aufgebaut sein, die aus einem metallischen Material, wie z. B. Aluminium, Titan oder Stahl hergestellt sind und miteinander verschweißt werden oder auf andere Weise miteinander verbunden werden. Die untere Befestigungsstelle 29 kann aus einem metallischen Material durch einen Schmiedeprozess gebildet werden und kann somit von den Vorteilen bezüglich der Beanspruchbarkeit und der Haltbarkeit, die sich inhärent aus dem Schmiedeprozess ergeben, profitieren. Außerdem können auch andere geeignete Konstruktionen des Hauptrahmens 2, einschließlich nicht triangulärer Konstruktionen, verwendet werden, wie z. B. eine Ganzschalenbauweise. Darüber hinaus können auch alternative Materialien, wie z. B. Verbundmaterialien, im Ganzen oder teilweise verwendet werden, um den Hauptrahmen 2 und/oder den Unterrahmen 6 zu erstellen, wie es von den Fachleuten auf diesem Gebiet leicht verstanden werden kann.
Wie es oben beschrieben ist, schließt der dargestellte Fahrradrahmen 10 einen Stoßdämpfer 4 ein, der funktionsbereit zwischen dem Hauptrahmen 2 und dem Unterrahmen 6 angeordnet ist. Der Stoßdämpfer 4 ist wünschenswerterweise so ausgestaltet, dass er sowohl eine Federspannung als auch einen dämpfenden Einfluss in Reaktion auf die relative Bewegung zwischen dem Unterrahmen 6 und dem Hauptrahmen 2 bereitstellt, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist. Die Federspannung ist auf die relative Position zwischen dem Unterrahmen 6 und dem Hauptrahmen 2 bezogen, während der dämpfende Einfluss auf die relative Geschwindigkeit der Bewegung zwischen dem Unterrahmen 6 und dem Hauptrahmen 2 bezogen ist.
Obwohl der dargestellte Stoßdämpfer 4 eine Feder vom Drahtringtyp einschließt, können andere geeignete Federungstypen, wie z. B. Luftfedern, ebenfalls verwendet werden. Das Dämpfungssystem kann einen Kolben enthalten, der innerhalb eines Flüssigkeitszylinders des Stoßdämpfers 4 beweglich ist. Der Kolben kann eine hydraulische Flüssigkeit innerhalb der Flüssigkeitskammer durch eine oder mehrere eingeschränkte Fließwege zwingen, um eine Dämpfkraft auszubilden, wenn der Stoßdämpfer 4 sich ausdehnt oder zusammengedrückt wird, wie es in der Fachwelt bekannt ist. Darüber hinaus können auch andere Typen von Dämpfungsanordnungen, wie z. B. trägheitsaktivierte und positionssensitive Anordnungen verwendet werden, wie es ebenfalls leicht von den Fachleuten auf diesem Gebiet verstanden wird.
Wie oben beschrieben ist der Unterrahmen 6 so ausgestaltet, dass er das hintere Rad 30 trägt (1) für eine Bewegung über einen gesamten Dämpfungsweg gegenüber dem Hauptrahmen 2 von einer entspannten Position, die im wesentlichen in 2 dargestellt ist, zu einer zusammengepressten Position, worin der Unterrahmen 6 in einer nach oben zeigenden Richtung in Bezug auf den Hauptrahmen 2 ausgelenkt ist. Bevorzugt ist der Unterrahmen 6 eine Anordnung mit mehrfachen Verbindungen. Dies bedeutet, dass der Unterrahmen 6 bevorzugt eine Vielzahl von Verbindungseinheiten einschließt, die miteinander beweglich verbunden sind. In alternativen Anordnungen mag jedoch ein einzelnes Verbindungselement das hintere Rad 30 tragen für eine Bewegung in einem einfachen, bogenförmigen Dämpfungslaufweg in Bezug auf den Hauptrahmen 2.
Obwohl eine Ausgestaltung eines Fahrradrahmens 10 gezeigt ist, verstehen die Fachleute auf diesem Gebiet, dass verschiedene Ausgestaltungen möglich sind und auch wünschenswert sein können.
Der Gabelschaft
Der Gabelschaft 25 ist detaillierter unter Bezugnahme auf die 3–9C beschrieben. Der Gabelschaft sichert das Lenkrohr 14 (dargestellt in 5 als Phantom) innerhalb einer Öffnung 70 des Gabelschaftes 25 drehbar. Die Öffnung 70 erstreckt sich in Längsrichtung durch den Gabelschaft 25 und definiert bevorzugt die Lenkachse A_s (5).
Unter Bezugnahme auf insbesondere die 3 und 5 ist ein unterer verstärkter Wandteil 72 des Gabelschaftes 25 bevorzugt an einem unteren Ende des Gabelschaftes 25, der vorderen Stoßdämpfergabelanordnung 18 am nächsten, und ein oberer verstärkter Wandteil 74 ist bevorzugt an einem oberen Ende des Gabelschaftes angeordnet, nahe dem Lenker 16 angeordnet. Wie es in 5 dargestellt ist, verbindet das Lenkrohr 14 den Lenker 16 und die vordere Stoßdämpfer-Gabelbaugruppe 18. Ein Lenkkopfaufbau kann obere und untere Führungslager 67, 68 einschließen (schematisch in 5 gezeigt), welche das Lenkrohr 14 relativ zu dem Gabelschaft tragen. Der Lenkkopfaufbau kann eine integrierte, semi-integrierte, innenliegende, konventionelle oder eine andere Ausgestaltung aufweisen. Der Lenkkopf kann ein Lenkkopf mit 1,125 Inch oder 1,5 Inch nominalem Durchmesser sein oder ein Lenkkopf mit einer anderen Größe. In einigen Ausführungsformen kann der Lenkkopfaufbau obere und untere „Lenkkopf-Schalen” einschließen, die in den Gabelschaft 25 druckeingepasst sind und Führungslageroberflächen definieren, oder Ringe für die Führungslager 67, 68. Die verstärkten Teile 72, 74 verstärken und liefern zusätzliche Unterstützung für Lagerringe in standardisierter Größe (nicht gezeigt) des Lenkkopfaufbaus (nicht gezeigt). Wie gezeigt, können die verstärkten Teile integriert ausgebildete Bereiche des Gabelschaftes 25 sein, die dicker sind als Bereiche, die dazu benachbart liegen. In einigen Ausführungsformen kann der Gabelschaft 25 obere und untere Teile mit anderen Größen aufweisen, um ein schmal zulaufendes Lenkrohr unterzubringen.
Die verstärkten Teile 72, 74 können jeweils an einem Ende des Gabelschaftes 25 einen im Wesentlichen kreisförmigen Ring enthalten. Diese verstärkten Teile 72, 74 haben wünschenswerterweise eine Dicke, die größer ist als die mittlere Wanddicke eines Mittelteils 76 des Gabelschaftes 25. Darüber hinaus kann der untere verstärkte Wandteil 72 dicker sein und/oder mehr Material in bestimmten Bereichen enthalten als der obere verstärkte Wandteil 74, da der untere Teil 72 einer höheren Belastung ausgesetzt ist als der obere Teil 72. Die Kraft, die auf dem unteren Teil 74 wirkt, entspringt primär der vorderen Gabel 18 (gemäß den Aufprallkräften, die auf das Vorderrad 30 einwirken), welche einen relativ langen Hebelarm hat (gemessen von dem Vorderrad 30 zu dem unteren Führungslager 68). Im Gegensatz dazu ist der obere verstärkte Teil primär einer Kraft ausgesetzt, die von dem Lenker 16 herrührt, welcher einen relativ kleineren Hebelarm hat (gemessen von der Lenkeranordnung 16 zu dem oberen Führungslager 67).
Der Gabelschaft 25 ist sehr starken Kräften ausgesetzt, die im Allgemeinen in die vordere und hintere Richtung wirken. Wie oben beschrieben, wirkt die Gabel 18 als ein langer Hebelarm an dem Gabelschaft 25 und vervielfältigt die Kräfte, die von dem Vorderrad 30 erfahren werden. Über die Zeit kann das untere Ende (der Bereich, der im Allgemeinen dem verstärkten Teil 72 entspricht) eines konventionellen Gabelschaftes als Ergebnis davon, dass er zyklischen, nach vorne und hinten wirkenden Kräften ausgesetzt ist, oval werden. Ovalisieren bedeutet in Begriffen der Gabelschaft-Technologie, dass sich etwas von einer runden Geometrie zu einer länglichen Geometrie aufgrund der Kräfte, denen es in einer einzelnen Ebene ausgesetzt ist, deformiert. Somit neigt in der vorliegenden Situation ein konventioneller Gabelschaft dazu, oval zu werden, so dass die Öffnung des unteren Teils des Gabelschaftes länglich wird, wobei die längere Achse sich in einer vorwärts/rückwärts gerichteten Richtung oder entlang der Länge des Fahrrads erstreckt. Die Verwendung eines größeren nominalen Gabelschaft-Durchmessers, wie z. B. 1,5 Inch anstelle von 1,125 Inch, kann die Neigung zum Deformieren verringern. Die verstärkten Teile 72, 74 können außerdem eine bessere Belastbarkeit bewirken, um dem Schädigungsausmaß der beschriebenen ebenen Kräfte, welche durch den Hebelarm der Kombination aus Gabel 18 und Rad 30 vervielfacht werden, zu widerstehen.
In einigen Ausführungsformen können die verstärkten Teile 72, 74 durch das Ausgestalten des Mittelteils 76 des Gabelschaftes 25 gebildet werden, sodass eine äußere Oberfläche davon eine Verjüngung zwischen den beiden verstärkten 72 und 74 bildet. Der vordere Mittelteil des Gabelschaftes ist einer geringen Belastung ausgesetzt, verglichen zu den oberen und unteren verstärkten Teilen 72, 74. Wünschenswerterweise ist die Wanddicke des Gabelschaftes 25 in diesem Bereich 76 verringert, was zu einer eingeschnittenen Oberfläche entweder auf einer oder auf beiden der inneren und äußeren Oberfläche zwischen den oberen und unteren verstärkten Teilen 74 und 72 führt. Die Dicke der oberen und unteren verstärkten Teile 74 und 72 kann dieselbe sein oder sich unterscheiden. Zum Beispiel kann der untere verstärkte Teil 72 dicker sein als der obere 74. In einigen Ausführungsformen kann der untere verstärkte Teil 72 ungefähr weniger als oder mehr als 1 mm dicker sein als der obere verstärkte Teil 74. Dies kann einem Bereich, der einer höheren Belastung ausgesetzt ist, eine höhere Belastbarkeit verleihen.
Bei Betrachtung von 6 kann gesehen werden, dass die Vorderseite 78 des Gabelschaftes 25 nicht symmetrisch ist zu der hinteren Seite 82 des Gabelschaftes und tatsächlich ist die hintere Seite 82 dicker als die vordere Seite 78. Daher ist der dargestellte Gabelschaft 25 bevorzugt entlang einer lateralen Achse, die durch die Lenkachse A_s läuft, nicht symmetrisch ausgeführt. Darüber hinaus kann von dem Mittelteil 76 der hinteren Seite 82 Material entfernt werden, so dass dieses eine verringerte Wanddicke hat, wie es oben diskutiert wurde. Es wäre einfacher, einen Gabelschaft herzustellen, der bezüglich der vorderen und hinteren Seite symmetrisch wäre. Täte man dies, so würde man jedoch Masse und Gewicht hinzufügen oder alternativ dazu würde dies zu einem schwächeren Gabelschaft 25 führen, der für eine Ovalisierung anfällig wäre, wenn das Gewicht überall verringert würde.
Um das Gewicht des verstärkten Gabelschaftes 25 zu reduzieren, hat der Gabelschaft bevorzugt eine geringere Wanddicke oder weniger Material in Bereichen, die unter normalen Gebrauchsumständen weniger Belastung erfahren. Ein Gabelschaft, der ohne Betrachtung von nichtkritischen und kritischen Belastungsbereichen verstärkt würde, hätte eine beträchtlich höhere Masse und würde beträchtlich mehr wiegen, als der dargestellte Gabelschaft 25, der aus demselben Material hergestellt ist. Gleichzeitig wurde früher angenommen, dass die vordere Seite eines Gabelschaftes, der mit übergroßen oberen und unteren Rohren verwendet wurde, dicker sein sollte als die hintere Seite des Gabelschaftes. Es wurde gelehrt, dass dies der Fall wäre, weil die hintere Seite durch den Rest des Hauptrahmens (z. B. die oberen und unteren Rohre) verstärkt würde. Wie es weiter unten genauer gezeigt werden wird, wurde nun gefunden, dass ein Hauptrahmen 10, der einen Gabelschaft 25 aufweist, wie er hierin beschrieben ist, mit einer dickeren hinteren Seite 82 als der vorderen Seite 78 eine größere äußerste Belastbarkeit und größere Ermüdungsbelastbarkeit hat als andere Hauptrahmen, die einen Gabelschaft mit einer dickeren vorderen Seite als Rückseite haben.
Unter weitergehender Bezugnahme auf 6 kann die hintere Seite 82 des Gabelschaftes 25 eine gleichmäßig gebogene Oberfläche 90 bilden, um das Anbringen des oberen Rohres 23 und des unteren Rohres 27 des Hauptrahmens 10 zu empfangen. In einigen Ausführungsformen kann die gleichmäßig gebogene Oberfläche 90 eine ovale Form oder alternativ dazu eine elliptische Form haben. Sowohl die vordere Seite 78 wie auch die hintere Seite 82 der Form der gebogenen Oberfläche 90 können Radien mit einem zentralen Punkt entweder in Übereinstimmung mit oder außerhalb der zentralen Achse (Lenkachse A_S) der Öffnung 70 aufweisen. Zusätzlich dazu können die Radien gleich oder unterschiedlich sein. Darüber hinaus kann der Radius der Seiten der Form derselbe oder ein anderer sein als der der Radien der vorderen und hinteren Seite.
In einigen Ausführungsformen kann die gebogene Oberfläche 90 an der hinteren Seite vom oberen bis zum unteren Ende einen gleichmäßigen Radius haben. Dies kann das gewinkelte Aufeinandertreffen des oberen Rohres 23 und des unteren Rohres 27 vereinfachen. Die gebogene Oberfläche 90 der vorderen Seite 78 kann eine komplexe Oberfläche sein, die beispielsweise einen kleineren äußeren Durchmesser des oberen vorderen Teils mit einem größeren äußeren Durchmesser des unteren vorderen Teils verbindet, wie z. B. wenn der untere verstärkte Teil 72 dicker ist als der obere verstärkte Teil 74, wie es oben diskutiert wurde. Bevorzugt kann ein Schmiedeverfahren verwendet werden, um zufällige oder komplexe Oberflächen auszubilden.
Die gleichmäßig gebogene Oberfläche 90 auf der Rückseite 82 des Gabelschaftes 25 erlaubt es, dass das obere Rohr 23 und das untere Rohr 27 geschnitten oder spitz zulaufend zugeschnitten werden mit einem einfachen zirkulären Schnitt, was eine effizient passende Oberfläche auf dem oberen Rohr 23 und dem unteren Rohr 27 zum Anpassen an den Gabelschaft 25 ergibt. Wünschenswerterweise hat der zirkuläre Schnitt in dem oberen Rohr 23 oder dem unteren Rohr 27 einen Radius innerhalb von ungefähr 0,01 Inch des Radius der Rückseite 82 der gebogenen Oberfläche 90 des Gabelschaftes 25. Noch mehr gewünscht ist, dass der Radius des zirkulären Schnittes in dem oberen Rohr 23 oder dem unteren Rohr 27 einen Radius hat, der derselbe ist wie der Radius der Rückseite 82.
Durch Bereitstellen eines Gabelschaftes 25, der ein einfach geschnittenes oder zirkulär geschnittenes oberes Rohr 23 oder unteres Rohr 27 empfängt, können Rohre mit variierenden oder ungewöhnlichen Querschnittsprofilen leicht verwendet werden, ohne die Bedenken, die mit dem Füllen von Lücken, die durch schlecht geschnittene Schweißnahtoberflächen gebildet werden, einhergehen, was häufig zu nicht zirkulären Schnitten führt. Solch eine Anordnung vereinfacht das Herstellen im Vergleich zu anderen Verfahren zum Herstellen eines verstärkten Gabelschaftes, welche nicht zirkuläre, spitz zulaufende Schnitte in oberen und unteren Rohren erforderlich machen können. Zum Beispiel sind in einem Gabelschaft, der eine äußere Oberfläche hat, die oval geformt ist, um die Wanddicke an den vorderen und hinteren Seiten zu erhöhen, die spitz zulaufenden Schnitte in dem oberen und unteren Rohr bevorzugt auch oval geformt, was nicht durch einen Standarddrillvorgang ausgeführt werden kann. Stattdessen muss eine komplexere Methode verwendet werden, um die spitz zulaufenden Schnitte in dem oberen Rohr und dem unteren Rohr zu erzeugen, was typischerweise sowohl die Kosten erhöht als auch die Genauigkeit verringert. Wie es oben beschrieben ist, ist ein präzises Aneinanderpassen zwischen der äußeren Oberfläche des Gabelschaftes und den geschnittenen Oberflächen des oberen und des unteren Rohres sehr vorteilhaft für das Bereitstellen einer starken Schweißverbindung.
Unter Bezugnahme auf die 3, 5 bis 8 und 9A bis 9C können zusätzliche Merkmale des hinteren Teils 82 des Gabelschaftes gesehen werden. Ein paar Leisten oder Vorsprünge 75 können sich von der hinteren Seite 82 der oberen und unteren verstärkenden Teile 74 und 72 des Gabelschaftes 25 erstrecken. Bevorzugt erstrecken sich die Leisten 75 eine kurze Strecke und sind so ausgestaltet, dass sie in das jeweilige obere Rohr 23 und untere Rohr 27 hineinpassen. Die Leisten 75 können so ausgestaltet sein, dass sie das obere und/oder das untere Rohr 23, 27 entlang des Gabelschaftes 25 genau positionieren. Beispielsweise kann die innere Oberfläche des oberen Rohres 23 gegen die Leiste 75 gesetzt werden und die Endoberfläche des oberen Rohres 23 kann an die Oberfläche 90 der Rückseite 82 des Gabelschaftes 25 angrenzen. Auf diese Weise kann das obere Rohr 23 präzise entlang der Rückseite 82 des Gabelschaftes 25 angeordnet werden.
Eine Oberfläche, wie z. B. eine Schräge 52, 54, kann am oberen und unteren Ende der Rückseite 82 des Gabelschaftes 25 mit eingeschlossen sein. Wie gezeigt, ist die Schräge 52 an dem oberen Ende des Gabelschaftes 25 größer als die Schräge 54 am unteren Ende des Gabelschaftes. Andere Konfigurationen sind auch möglich. Die Leisten 75 und die Schrägen 52, 54 können verwendet werden, um die Verbindung des oberen Rohres 23 und des unteren Rohres 27 an den Gabelschaft 25 zu erleichtern. Außerdem kann der hintere Teil 82 profiliert sein, um die Belastungsstärke zu erhöhen, während nicht notwendiges Material entfernt wird, um das Gewicht zu reduzieren, da der hintere Teil 82 mehr Material aufweist als der vordere Teil 78. Darüber hinaus kann der hintere Teil 82 in einer Weise gestaltet sein, dass das Anbringen des oberen Rohres 23 und des unteren Rohres 27 an den Gabelschaft 25 erleichtert wird.
Der Gabelschaft 25, der hierin beschrieben ist, kann kürzer sein als konventionelle Gabelschäfte. Zum Beispiel kann das obere Ende des oberen Rohres 23 und das untere Ende des unteren Rohres 27 mit dem oberen bzw. dem unteren Ende des Gabelschaftes 25 bündig abschließen. Dies liefert ein besseres Abstützen, ein geringeres Gewicht und eine festere Anordnung als konventionelle Gabelschäfte, die einen Abstand 96 zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Gabelschaftes 25' und dem verbindenden oberen und unteren Rohr 23', 27' (siehe 10) haben. Selbst wenn der Gabelschaft 25 kürzer ist als konventionelle Gabelschäfte, indem es dem oberen und dem unteren Rohr 23, 27 erlaubt wird, mit dem oberen bzw. dem unteren Ende des Gabelschaftes 25 abzuschließen, können das obere Ende des oberen Rohres 23 und das untere Ende des unteren Rohres 27 sogar weiter voneinander entfernt sein, als an einem entsprechenden konventionellen Gabelschaft. Dies verbessert das Abstützen des Gabelschaftes 25; das verbesserte Abstützen und die erhöhte Belastbarkeit erlauben es dem Hauptrahmen, besser mit der Belastung umzugehen, der er durch den Gabelschaft ausgesetzt ist, wie zuvor bereits diskutiert wurde.
Bei einem Standardgabelschaftaufbau trifft das obere Rohr 23' den Gabelschaft 25' in einem im allgemeinen rechten Winkel. Die Schweißnaht an dem oberen Ende des oberen Rohrs 23 liegt in diesem rechten Winkel, in dem Raum 96. In der bevorzugten Ausführungsform des Gabelschaftes 25, wie er hierin beschrieben ist, existiert der rechte Winkel am oberen Ende des oberen Rohres 23 nicht. Die Leiste 75 und die Dicke der Rückseite 82 des Gabelschaftes 25 erlaubt wünschenswerterweise, dass die Wulstnaht auf das obere Ende des oberen Rohres 23 und das obere Ende des Gabelschaftes 25 gelegt wird, ebenso wie an das untere Ende des unteren Rohres 27 und das untere Ende des Gabelschaftes 25, und in beiden Fällen beeinträchtigt sie nicht die Lenkkopfbohrung oder die Öffnung 70. Sowohl die Leisten 75 als auch die Wanddicke der Rückseite 82 erlauben wünschenswerterweise ein ”top”-Verschweißen, oder ein bündiges Verschweißen, was kürzere Gabelschäfte erleichtert. Einige Ausführungsformen können eine Schräge 52, 54 an entweder einer oder an beiden Seiten des oberen und unteren Endes des Gabelschaftes 25 einschließen. Die Schräge 52, 54 kann auch verwendet werden, um das ”top”-Verschweißen und kürzere Gabelschäfte zu erleichtern.
In einigen Ausführungsformen kann das untere Ende des unteren Rohres 27 mit dem Gabelschaft 25 unterhalb des unteren Endes des Gabelschaftes verbunden werden. Dies kann durch einen sich nach unten erstreckenden Flansch an dem Gabelschaft erzielt werden. Diese Ausgestaltung kann für Rahmendesigns, die eine doppelte, dreifach befestigte Gabel verwenden, am besten geeignet sein. Eine einfache Kronengabel kann theoretisch um 360° rotieren und das untere Rohr für solch eine Gabel kann so ausgestaltet sein, dass es mit dem unteren Ende des Gabelschaftes bündig abschließt, oder der Rahmen kann in einer anderen Weise modifiziert sein, um es der Gabel zu gestatten, zu rotieren, wobei dieser mit dem unteren Rohr in Kontakt steht.
Um das Gewicht weiter zu reduzieren, können sich Löcher 44, 46 an der hinteren Seite 82 des Gabelschaftes 25 befinden, da innerhalb des oberen und unteren Rohres 23, 27 Material unnötig ist. Bevorzugt erstrecken sich die Löcher 44, 46 durch die Wand des Gabelsschaftes 25 und kreuzen die Öffnung 70.
Die Löcher 44, 46 können von jeder geeigneten Form innerhalb der Abgrenzungen der Begrenzungsfläche des oberen Rohres 23 bzw. des unteren Rohres 27 haben. In konventionellen Gabelschäften haben die gewichtsreduzierenden Löcher (vergleichbar zu den Löchern 44, 46) eine ringförmige Form, da ringförmige Löcher einfacher und günstiger herzustellen sind. Um die Gewichtsreduktion jedoch zu maximieren, werden die Löcher 100, 102 bezüglich ihrer Form und Größe ungefähr an das innere Profil des oberen Rohres 23 und des unteren Rohres 27 angepasst, um es zu ermöglichen, das meiste Material von dem Gabelschaft 25 zu entfernen. Um ein wünschenswertes Verhältnis zwischen Belastbarkeit und Steifheit zum Gewicht zu erhalten, können das obere Rohr 23 und das untere Rohr 27 in eine nicht ringförmige Querschnittsform verarbeitet oder geformt werden.
Gewichtsreduzierende Löcher, die sich der Form solcher ungewöhnlich geformten Rohre angleichen, sind schwieriger herzustellen, als runde Löcher in einem konventionellen Gabelschaft. Jedoch können mit dem Gabelschaft 25, der gemäß einem bevorzugten Verfahren, was hierin beschrieben ist, hergestellt wird, die Löcher 44, 46 einfach und kostengünstig in einer großen Vielfalt komplexer Formen hergestellt werden, um mit der Form des oberen Rohres 23 und des unteren Rohres 27 übereinzustimmen. Da Vertiefungen (die später die Löcher 44, 46 bilden) initial durch eine Schmiedeform und/oder einen Schmiedestempel hergestellt werden, können sie komplexe Formen annehmen, ohne den zusätzlichen Kosten, die mit der Herstellung komplex geformter Löcher über eine standardisiertes Bearbeitungsverfahren im Zusammenhang stehen. Die Vertiefungen, die die Löcher 44, 46 bilden, werden mit einer Tiefe von einer äußeren Oberfläche des Gabelschaftes 25 erzeugt, sodass die Vertiefungen von der Öffnung 70 gekreuzt werden. Somit kreuzen sich die Vertiefungen mit der Öffnung 70, um die Löcher 44, 46 zu erzeugen. Dementsprechend können die Löcher 44, 46 komplexe Formen annehmen, aber immer noch in einer effizienten und relativ kostengünstigen Weise verglichen zu konventionellen Gabelschäften hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen der Öffnungen 44, 46 durch ein Schmiedeverfahren ist genauer unten unter Bezugnahme auf die 11 bis 14 beschrieben.
Wie es gesehen werden kann, insbesondere in den 5 und 8, können die Löcher 44, 46 Material 48, 50 einschließen, das innerhalb des inneren Profils des oberen Rohres 23 bzw. des unteren Rohres 27 verbleibt. Dieses Material kann profiliert und gestaltet werden, um Gewicht zu reduzieren und dabei die Belastbarkeit zu erhöhen.
9A ist eine Querschnittsansicht des Gabelschaftes 25 nahe dem oberen Ende oder dem oberen verstärkten Teil 74 des Gabelschaftes 25. Diese Ansicht stellt den Unterschied in der Dicke zwischen der vorderen Seite 28 und er hinteren Seite 80 dar, wobei die vordere Seite 78 des oberen Endes 74 eine mittlere Wanddicke definiert und eine Rückseite 82 des unteren Endes 74 eine andere mittlere Wanddicke definiert.
9B ist eine Querschnittsansicht des Gabelschaftes 25 an dem Mittelteil 76. Diese Ansicht stellt die gleichmäßige Biegung der Oberfläche 90 auf der hinteren Seite 82 des Gabelschaftes dar. Der Mittelteil 76 definiert auch eine mittlere Wanddicke. Darüber hinaus definiert jedes des vorderen Teils 78 und des hinteren Teils 82 eine mittlere Wanddicke.
9C ist eine Querschnittsansicht des Gabelschaftes 25 nahe dem unteren Ende oder dem unteren verstärkten Teil 72. Das untere Ende 72 definiert eine mittlere Wanddicke und jedes des vorderen und hinteren Teils 78, 82 definiert eine mittlere Wanddicke.
Die 9A bis 9C stellen den Aufbau mit variierenden Wanddicken des Gabelschaftes 25 dar, wie er oben im Detail diskutiert wurde. Zum Beispiel zeigt der Vergleich der mittleren Wanddicke des Gabelschaftes 25 in 9A und 9C mit der Wanddicke in 9B klar den bevorzugten Aufbau einer größeren mittleren Wanddicke in den oberen und unteren Teilen 74, 72 des Gabelschaftes 25 im Vergleich zu der mittleren Wanddicke des Mittelteils 76. Solch ein Aufbau stellt den oberen und unteren Teilen 74, 72 des Gabelschaftes 25, wo die Belastungen höher sind, eine erhöhte Belastbarkeit und Haltbarkeit bereit und reduziert das Material in dem Mittelteil 78 des Gabelschaftes, wo die Belastungen geringer sind. Darüber hinaus ist die mittlere Wanddicke des unteren Teils 72 bevorzugt größer als eine mittlere Dicke des oberen Teils 74, aufgrund der höheren Belastungen in dem unteren Teil 72, der sich aus der zusätzlichen Hebekraft der vorderen Gabelanordnung 20, wie es oben im Detail beschrieben ist, ergibt. Wie gezeigt, ist die mittlere Wanddicke des unteren Teils 72 nur geringfügig größer als die mittlere Wanddicke des oberen Teils 74. In anderen Ausführungsformen kann der Unterschied stärker hervorgehoben werden.
Außerdem zeigt 9C klar die bevorzugte Variation bei der Wanddicke in wenigstens dem unteren Teil 72 des Gabelschaftes 25, wobei die hintere Seite 82 eine größere mittlere Wanddicke aufweist als die vordere Seite 78. Dementsprechend optimiert der bevorzugte Gabelschaft 25 vorteilhaft sowohl die Belastbarkeit wie auch das Gewicht. Ebenso kann der obere und der mittlere Teil 74, 76 eine sich unterscheidende mittlere Wanddicke zwischen dem vorderen Teil 84 und dem hinteren Teil 86 aufweisen, um das Verhältnis von Belastbarkeit zu Gewicht und die Gesamtlänge des Gabelschaftes 25 zu optimieren.
Eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Gabelschaftes 25 mit komplexer Form, welcher komplex geformte Löcher einschließt, ist unter Bezugnahme auf die 11 bis 14 beschrieben. Schritt S1 schließt das Bereitstellen eines Schmiedegesenks ein. Bevorzugt umfasst die Oberfläche des Gesenks reliefartige Merkmale, die dazu gedacht sind, in den Gabelschaft 25 während des Schmiedeprozesses eingedrückt zu werden. Beispielsweise wird die Struktur, die die äußere Form der vorderen Seite 78 des Gabelschaftes 25 bereitstellt, in dem Gesenk reliefartig eingearbeitet und wird in einen Schmiederohling 120 eingedrückt, wie es in 12 gezeigt ist. Somit schließt das Gesenk bevorzugt gewünschte Merkmale invertiert und reliefartig in die Oberfläche eingearbeitet ein. Das Gesenk ist bevorzugt aus einem Material hergestellt, das bei den Arbeitstemperaturen während des Schmiedeprozesses härter ist als das Material des Gabelschaftes 25 oder des Schmiederohlings 120. Da das Gesenk härter ist, werden die Merkmale auf der Oberfläche des Gesenks in den weicheren Rohling 120 eingedrückt.
Schritt S2 schließt das Bereitstellen eines Schmiedestempels ein. Bevorzugt umfasst die Oberfläche des Stempels Reliefmerkmale, von denen es beabsichtigt, dass sie in den Gabelschaft 25 eingedrückt werden. Zum Beispiel ist die Struktur, die die komplex geformten Löcher 44, 46 und die Leisten 75 ergeben, in die Stempeloberfläche reliefartig eingearbeitet und wird in den Schmiederohling 120 eingedrückt. Somit schließt der Stempel bevorzugt die gewünschten Merkmale invertiert und reliefartig ausgearbeitet auf seiner Oberfläche ein. Der Stempel ist bevorzugt aus einem Material hergestellt, das bei den Arbeitstemperaturen während des Schmiedeprozesses härter ist als das Material des Gabelschaftes 25 oder des Schmiedeformlings 120.
Schritt S3 schließt das Schmieden des Formlings 120 ein, der in dem Schmiedeverfahren verwendet wird. Der Formling 120 hat wünschenswerterweise im Allgemeinen eine Masse nahe der Masse des endgültigen Gabelschaftes 25 und bevorzugt annähernd dieselbe Masse wie der endgültige Gabelschaft plus die Masse, die entfernt wird, um die Öffnung 70 zu bilden. Es wird anerkannt werden, dass ”annähernd dieselbe Masse” einen Formling einschließt, der eine größere Masse als der endgültige Gabelschaft 25 aufweist und überschüssiges Material oder einen Abquetschgrat zwischen dem Gesenk und dem Stempel erzeugt. Somit können zusätzliche Verfahrensschritte enthalten sein, um irgendeinen Abquetschgrat von dem Formling 120 zu entfernen sowie die Verwendung eines Schneidewerkzeuges, eine maschinelle Bearbeitung oder ein Abschleifen, zum Beispiel.
Bevorzugt ist jedoch der Formling 120 bezüglich der Dimension gleich dem endgültigen Gabelschaft, um die Kraft, die in dem Schmiedeverfahren notwendig ist, zu reduzieren. Der Formling 120 hat bevorzugt auch annähernd dieselbe Länge wie der endgültige Gabelschaft 25. Wenn z. B. der endgültige Gabelschaft 25 112 mm lang ist, für einen Lenkkopf mit einem 1,5 inch-nominalen Durchmesser, dann sollte der Formling 120 mit einer ähnlichen Länge ausgeformt werden, unter Berücksichtigung der Ausdehnung in der Länger während des Schmiedeverfahrens. Der Formling 120 sollte auch annähernd die Breite und Dicke des endgültigen Gabelschaftes haben. Wenn der Gabelschaft z. B. 25–50 mm dick und 65 mm breit ist, sollte der Formling 120 annähernd diese Dimensionen aufweisen, unter Berücksichtigung der Massenverschiebung. In einigen Ausführungsformen ist der Gabelschaft zwischen ungefähr 90–170 mm groß. Der Gabelschaft kann so ausgestaltet sein, dass er jede Anzahl von Gelenkkopfgrößen, einschließlich solcher mit 1,5 Inch und 1,25 Inch nominalem Durchmesser aufnehmen kann und kann in der Größe entsprechend ausgelegt sein.
In einer Ausführungsform wird bevorzugt ein Formling 120 (12) verwendet, welcher ungefähr der endgültigen Form des Gabelschaftes 25 entspricht. In einer anderen Ausführungsform kann bevorzugt ein stabförmiges Halbzeug entsprechend der Dimensionen in die ungefähre Länge des endgültigen Gabelschaftes 25 geschnitten werden und in dem Schmiedeprozess verwendet werden.
Schritt S4 schließt das Schmieden des Formlings 120 ein. Ein Stempel (bevorzugt wie er oben beschrieben ist) presst den Formling in ein Gesenk (bevorzugt wie oben beschrieben) und zwingt das Formling 120 – Material, sich an die Form des Gesenks und der Stempeloberfläche anzupassen, was zu einem teilweise verarbeiteten Gabelschaft 25, oder Werkstück 130 (13) führt. Sowohl das Gesenk wie auch der Stempel weisen reliefartige Merkmale auf, die in den Formling 120 eingeschmiedet werden. Das Gesenk oder der Stempel können komplexe Abdrücke in den Formling 120 einschmieden, so wie die nicht runden Abdrücke, die zur Herstellung der komplex geformten Löcher 44, 46 auf der hinteren Seite 82 des Gabelschaftes 25 benötigt werden (7 und 8). Nach dem Schmiedeprozess hat der Formling 120 bevorzugt die äußeren Dimensionen des endgültigen Gabelschaftes 25.
Schritt S5 schließt das Erstellen der Öffnung 70 ein. Eine Öffnung 70 wird durch das Werkstück 120 in der Längsrichtung (entlang der Lenkachse A_S) eingeschnitten, um die Lenkstange 14 der mit einem vorderen Stoßdämpfer ausgestatteten Gabel 18 aufzunehmen. Jedes Merkmal, das in das Werkstück 130 mit einer Tiefe eingeschmiedet wurde, die groß genug ist, um in sich in das Volumen des Materials zu erstrecken, das durch die Ausbildung der Öffnung 70 entfernt wird, wird eine zusätzliche Öffnung ergeben, die mit der Öffnung 70 kreuzt. Beispielsweise werden die gewichtsreduzierenden Löcher 44, 46 auf der hinteren Seite 82 des Gabelschaftes 25 bevorzugt durch Erzeugung der Öffnung 70 gebildet, die mit den Eindrücken, die den Löchern 44, 46, die durch das Schmiedeverfahren erstellt wurde, kreuzen. Wünschenswerterweise wird das Werkstück 130, wenn die Öffnung 70 erst einmal erstellt ist, im Wesentlichen die endgültige Form des Gabelschaftes 25 haben. Das Erstellen der Öffnung 70 kann verschiedene Verfahrensschritte einschließen. Ein Beispiel schließt das Rohbohren der Öffnung, gefolgt von dem Ausfräsen, um Gewicht zu reduzieren, und dem Erweiterungsbohren des Bereiches, in den der Lenkkopf eindrückt wird, wie z. B. an den oberen und unteren Teilen 74, 72, ein. Der Schritt des Ausfräsens kann mit einer CNC-Maschine durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Öffnung 70 durch Ausfräsen erweitert werden, so wie in dem mittleren Bereich 76 oder der Mitte der hinteren Seite 82, um jegliches nicht notwendige Material zu entfernen und das Gewicht zu reduzieren.
Obwohl es bevorzugt ist, dass die Verfahrensschritte S1 bis S5 in der oben beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden, um den Gabelschaft 25 herzustellen, können die Verfahrensschritte in einer alternativen Reihenfolge abgearbeitet werden und immer noch Vorteile gegenüber konventionellen Verfahren zum Herstellen von Gabelschäften ergeben. Außerdem sind nicht alle der Schritte notwendigerweise erforderlich, und zusätzliche Verfahrensschritte können hinzugefügt werden. Wenn z. B., wie oben beschrieben, ein Abquetschgrat an dem Formling oder dem Werkstück vorliegt, können zusätzliche Verfahrensschritte angewendet werden, um den Abquetschgrat zu entfernen. Weitere zusätzliche Verfahrensschritte können ebenfalls eingeschlossen sein, wie es von einem Fachmann auf diesem Gebiet erkannt wird. Zusätzlich kann, obwohl ein Schmiedeverfahren beschrieben ist, der Gabelschaft auch durch andere Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel kann der Gabelschaft aus einem Metallblech unter Anwendung eines Verfahrens zum Formen von Metallblech, bebildet werden. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren verschiedene Verfahrensschritte umfassen, einschließlich des Abkantens und des Stanzens. Andere Materialien und/oder Verfahren können ebenfalls verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf die 15–21 wird die Anschlussstelle 200, die durch den Gabelschaft 25 und das obere Rohr 23 und das untere Rohr 27 gebildet wird, in genauerem Detail beschrieben. Die 15 ist ein Ablaufschema, das ein Verfahren zur Herstellung einer Gabelschaft-Anschlussstelle 200 zeigt.
Der Schritt S100 schließt das Bereitstellen eines Schmiedegesenks ein (nicht gezeigt). Bevorzugt umfasst das Gesenk reliefartige Merkmale, von denen es beabsichtigt ist, dass sie auf dem Gabelschaft 25 eingepresst werden. Zum Beispiel ist die Struktur, die die äußere Form der vorderen Seite 78 auf dem Gabelschaft 25 ergibt, in das Gesenk reliefartig eingearbeitet und wird in einen Schmiedeformling, wie z. B. den Formling 120 aus 12, eingepresst. Das Gesenk enthält die gewünschten Merkmale invertiert und reliefartig auf der Oberfläche. Das Gesenk wird bevorzugt aus einem Material hergestellt, das bei den Arbeitstemperaturen während des Schmiedeprozesses härter ist als das Material, aus dem der Gabelschaft 25 gemacht ist. Da das Gesenk aus einem härteren Material ist, werden die Merkmale auf dessen Oberfläche in das weichere Material des Formlings 120 eingepresst.
Schritt S110 schließt das Bereitstellen eines Schmiedestempels ein (nicht gezeigt). Bevorzugt umfasst der Stempel reliefartige Merkmale, von denen es beabsichtigt ist, dass sie in den Gabelschaft 25 eingepresst werden. Zum Beispiel ist die Struktur, die die komplex geformten Löcher 44, 46 und die Leisten 75 bereitstellen, in die Stempeloberfläche reliefartig eingearbeitet und werden in den Schmiedeformling 120 eingepresst. Der Stempel enthält die gewünschten Merkmale invertiert und reliefartig ausgearbeitet auf seiner Oberfläche. Der Stempel ist bevorzugt aus einem Material hergestellt, welches bei den Arbeitstemperaturen des Schmiedeprozesses härter ist als das Material des Gabelschaftes 25.
Schritt S120 schließt das Erstellen des Formlings 120, der in einem Schmiedeverfahren verwendet wird, um den Gabelschaft 25 herzustellen, ein. Der Formling 120 hat bevorzugt annähernd dieselbe Masse wie der endgültige Gabelschaft 25 plus die Masse, die entfernt wird, um die Öffnung 70 zu bilden.
„Annähernd dieselbe” meint den Bereich von Massen, der ein Schmiedeverfahren zum Bilden eines Fahrradgabelschaftes 25 gestattet.
Bevorzugt ist der Formling 120 bezüglich der Dimension ähnlich dem endgültigen Gabelschaft 25, um die Kraft, die für den Schmiedeprozess notwendig ist, zu reduzieren. Der Formling 120 hat annähernd dieselbe Länge wie der endgültige Gabelschaft 25. Wenn z. B. der endgültige Gabelschaft 25 112 mm lang ist, sollte der Formling 120 mit der gleichen Länge gebildet werden, unter Berücksichtigung der Ausdehnung in der Länge während des Schmiedeverfahrens. Der Formling 120 sollte annähernd die Breite und Dicke des endgültigen Gabelschaftes 25 haben. Wenn z. B. der Gabelschaft 25 50 mm dick und 65 mm breit ist, sollte der Formling annähernd diese Dimensionen aufweisen, unter Berücksichtigung der Massenverlagerung.
In einer Ausführungsform wird bevorzugt ein Formling 120 (12) in dem Schmiedeverfahren verwendet. Wünschenswerterweise hat der Formling 120 annähernd die endgültige Form des Gabelschaftes 25. In einer anderen Ausführungsform kann bevorzugt ein Stangenmaterial mit geeigneten Dimensionen auf die ungefähre Länge des Gabelschaftes 25 zurechtgeschnitten werden und in dem Schmiedeverfahren verwendet werden.
Schritt S130 schließt ein, den Formling 120 einem Schmiedeverfahren zu unterwerfen. Ein Stempel (bevorzugt wie oben beschrieben) presst den Formling 120 in ein Gesenk (bevorzugt wie oben beschrieben) und zwingt das Material des Formlings 120, sich der Form des Gesenks und der Stempeloberfläche anzupassen, was zu einem teilweise fertiggestellten Gabelschaft 25 oder Werkstück 130 (13) führt. Sowohl das Gesenk wie auch der Stempel enthalten reliefartige Merkmale, um sie in den Formling 120 einzuschmieden. Das Gesenk oder der Stempel können komplexe Abdrücke in den Formling 120 einschmieden, wie z. B. die nichtzirkulären Abdrücke für das Herstellen der komplex geformten Löcher 44, 46 auf der hinteren Seite 82 des Gabelschaftes 25. Nach dem Schmiedeprozess hat das Werkstück 130 bevorzugt die äußeren Dimensionen des endgültigen Gabelschaftes 25.
Schritt 140 schließt das Ausbilden der Öffnung 70 ein. Eine Öffnung 70 wird durch das Werkstück 130 in Längsrichtung (entlang der Längsachse A_s) für die Aufnahme der Lenkstange 14 der Gabel 18 eingeschnitten. Alle Merkmale, die in das Werkstück 130 mit einer Tiefe eingeschmiedet sind, die tief genug ist, um sich in das Volumen des Materials zu erstrecken, das durch das Ausbilden der Öffnung 70 entfernt wird, wird eine zusätzliche Öffnung herstellen, die sich mit der Öffnung 70 kreuzt. Zum Beispiel werden die gewichtsreduzierenden Löcher 44, 46 auf der hinteren Seite 82 des Gabelschafts 25 bevorzugt durch das Erstellen der Öffnung 70, die sich mit den Vertiefungen, die den Löchern 44, 46, die durch den Schmiedeprozess erstellt wurden, entsprechen, gebildet. Wenn die Öffnung 70 erst einmal erstellt ist, ist das Werkstück 130 wünschenswerterweise im Wesentlichen in der endgültigen Form des Gabelschaftes 25. Das Erstellen der Öffnung 70 kann verschiedene Verfahrensschritte einschließen. Ein Beispiel schließt das Rohbohren der Öffnung, gefolgt von dem Ausfräsen, um Gewicht zu reduzieren, und dem Erweiterungsbohren des Bereiches, in den der Lenkkopf eindrückt, wie z. B. den oberen und den unteren Teil 74, 72, ein. Der Schritt des Ausfräsens kann mit einer CNC-Maschine durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Öffnung 70 durch Ausfräsen geweitet werden, so wie in dem mittleren Bereich 76 oder in der Mitte der hinteren Seite 82, um jegliches nicht notwendige Material zu entfernen und das Gewicht zu reduzieren.
Schritt S150 schließt das Bereitstellen der Rahmenrohre ein, um das obere Rohr 23 und das untere Rohr 27 zu bilden, um die Anschlussstelle des Gabelschaftes 200 zu vervollständigen. Bevorzugt sind die Rahmenrohre aus demselben Material aufgebaut wie der Gabelschaft 25, um die Einfachheit des Aneinandersetzens zu unterstützen. Wenn z. B. zwei nicht gleiche Arten von Metallen miteinander verschweißt werden, kann die Verbindung, die gebildet wird, nicht die erwartete Beanspruchbarkeit haben. Wenn die Metalle zu unähnlich sind, kann es sein, dass sie sich nicht vorhersehbar verhalten oder sich vermischen, während sie in flüssiger Form sind und können sich mit unerwünschten Charakteristika kombinieren. Alternativ kann eine zusätzliche Komponente, wie z. B. ein Anschlussstück, das in der Lage ist, mit dem Gabelschaft 25 durch Schweißen verbunden zu werden, verwendet werden, um ein ungleiches Rahmenmaterial mit dem Gabelschaft 25 zu verbinden.
Schritt S160 schließt das Schneiden eines Ausschnitts in das ebene Ende der Rahmenrohre oder das „spitze Zulaufen” der Rahmenrohre ein. Dies erlaubt es, die Enden des oberen Rohres und des unteren Rohres mit dem Gabelschaft 25 zu verbinden. Der Ausschnitt, der in das ebene Ende der Rahmenrohre eingeschnitten wird, kann von der endgültigen Ausgestaltung des Hauptrahmens abhängen und in einigen Ausführungsformen kann eines des oberen Rohres 23 und des unteren Rohres 27 so geschnitten werden, dass es sowohl an den Gabelschaft wie auch an das andere Rohr von dem oberen Rohr oder von dem unteren Rohr passt. Beispielsweise kann das untere Rohr 27, wie es in 16 gezeigt ist, so geschnitten werden, dass ein Teil des oberen Endes des Ausschnitts an eine äußere Oberfläche des unteren Endes des oberen Rohres 23 passt. Wie oben beschrieben, hat der Gabelschaft 25 in einer Ausführungsform bevorzugt einen konstanten Radius auf der Rückseite 82. Ein konstanter Radius der Oberfläche 90 auf der Rückseite 82 des Gabelschaftes 25 erlaubt die Verwendung eines einfachen ringförmigen Schnitts in die sich verbindenden Teile der Rahmenrohre. In Schritt S160 dieser Ausführungsform werden einfache radiale Schnitte in die sich verbindenden Enden des oberen und des unteren Rohrs 23, 27 geschnitten.
Schritt S170 schließt das Anbringen des Gabelschaftes 25 an das obere Rohr 23 und das untere Rohr 27 ein. Wenn mit Aluminiumrohren gearbeitet wird, wird bevorzugt eine Schweißnaht für die Verbindung verwendet, z. B. kann das TIG-Schweißen verwendet werden. Indem ein Gabelschaft 25, der eine Oberfläche 90 für das Anbringen definiert, und Rahmenrohre (oberes Rohr 23 und unteres Rohr 27), die mit einem Ausschnitt mit einem entsprechenden Radius an den verbindenden Enden ausgeschnitten sind, bereitgestellt werden, wird das Schweißverfahren starke, beständige Verschweißungen erzeugen, bei denen nur eine geringfügige Fugenfüllung notwendig ist. Darüber hinaus gestattet solch ein Verfahren die Herstellung eines komplex geformten Gabelschaftes 25. Dementsprechend kann die Form des Gabelschaftes 25 wenigstens zum Teil während des Aufwands der Hitzeverteilung während des Schweißens des oberen Rohrs 52 und des unteren Rohrs 54 an den Gabelschaft 25 ausgestaltet werden, wie z. B. durch Beeinflussung der Menge an Material, das nahe der Schweißzonen des Gabelschaftes 25 bereitgestellt wird, wie es von einem Fachmann auf diesem Gebiet erkannt werden wird.
Wie zuvor diskutiert, trifft bei einer Standard-Gabelschaftanordnung das obere Rohr den Gabelschaft im Allgemeinen in einem rechten Winkel und die Schweißnaht wird in diesem rechten Winkel in einem Extrabereich 96 (siehe 10) angebracht. Dieser Extrabereich wird nur für die rechtwinklige Verschweißung gebraucht. Das Entfernen dieses Bereiches kann potentiell das Gewicht reduzieren und die Höhe des Lenkers verringern, wobei diese beiden Gesichtspunkte in bestimmten Zusammenhängen wünschenswert sind. Ein Problem mit dem Stumpfschweißen mit Aluminium ist das Fehlen des Einbrandes. Die Unterseite des Materials wird häufig von der Schweißnaht nicht zusammengefügt.
Wie es hierin gezeigt ist (siehe z. B. 16 bis 21), hat der Gabelschaft 25 wünschenswerterweise diesen rechten Winkel nicht und begegnet dem Problem mit dem Stumpfschweißen durch die Verwendung einer Leiste 75. Der Gabelschaft kann auch eine Anschrägung 52, 54 verwenden. Die Leiste und die Schräge können einen tieferen Einbrand und ein Zusammenfügen auf der Unterseite z. B. des oberen Endes des oberen Rohres 23 gestatten. Dies ermöglicht es, ein „oberes” oder „bündiges” Verschweißen durchzuführen, das das obere Rohr 23 mit dem Gabelschaft 25, ebenso wie das untere Rohr 27 mit dem Gabelschaft 25 verbindet. Außerdem gestattet die Wanddicke der Rückseite 82 des Gabelschaftes 25 wünschenswerterweise, dass die Schweißnaht am oberen Ende des oberen Rohres 23 und des Gabelschaftes 25 aufgelegt wird, und die Lenkkopfbohrung oder die Öffnung 70 nicht beeinträchtigt. Solch ein Verbindungsverfahren gestattet wünschenswerterweise, dass ein kürzerer Gelenkschaft 25 verwendet wird. Darüber hinaus kann, unabhängig davon, ob der Gabelschaft 25 kürzer ist als ein konventioneller Gabelschaft, es das oben genannte Verfahren gestatten, dass das obere Ende des oberen Rohres 23 und das untere Ende des unteren Rohres 27 weiter voneinander entfernt an dem Gabelschaft liegen, was zu einer besseren Abstützung des Gabelschaftes führt. Die Leisten 75 liegen in erster Linie vor, um den Einbrand beim Schweißen zu unterstützen, mehr als als strukturelle Merkmale. Namentlich ist die Belastbarkeit der Verbindung wünschenswerterweise wenigstens 60%, 70%, 80% oder 85% aufgrund der Belastbarkeit der Schweißnaht.
Die Leisten 75 sind wünschenswerterweise so positioniert, dass sie an dem oberen Ende des oberen Rohres und/oder an dem unteren Ende des unteren Rohres liegen. Die Leisten 75 können eine solche Länge aufweisen, dass sie innerhalb des oberen oder unteren Rohres liegen. Zum Beispiel kann die Leiste eine innere Oberfläche des Rohres berühren. Die Leiste 75 kann eine Länge haben, die sich von der Oberfläche 90 auf der Rückseite 82 über weniger als 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm und 5 mm erstreckt. Die Leisten 75 können so ausgebildet sein, dass sie weniger als 60%, 50%, 40%, 30% und 20% des Umfangs der inneren Oberfläche des oberen oder unteren Rohrs 23, 27 haben.
Indem nun auf 21 Bezug genommen wird, ist die Gabelschaft-Anschlussstelle gezeigt, wobei der Gabelschaft 25, das untere Rohr 54 und das obere Rohr 52 mit dem oben genannten Verfahren miteinander verbunden werden, um eine Gabelschaft-Anschlussstelle zu bilden. Diese Figur zeigt das obere Rohr 23, das an die Rückseite 82 des Gabelschaftes 25 mit der Schweißnaht 56 angebracht ist. Das untere Rohr 27 ist außerdem an dem Gabelschaft 25 befestigt und in einigen Ausführungsformen an das obere Rohr 23 über die Schweißnaht 56. Wünschenswerterweise ist jedes des oberen und unteren Rohres 23, 27 mit dem Gabelschaft 25 mit Hilfe einer Wulstnaht im Wesentlichen entlang der gesamten Außenfläche der Rohre 23, 27 und den entsprechenden Bereichen der Oberfläche 90, die die Außenbereiche der Löcher 44, 46 wie gezeigt definieren, verbunden. In einigen Fällen können jedoch auch sich gegenüberliegende oder überlappende Oberflächen des oberen Rohres 23 und des unteren Rohres 27 aneinander geschweißt werden, anstatt an den Gabelschaft 25.
Obwohl es bevorzugt ist, dass die Verfahrensschritte S100 bis S170 in der oben beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden, um eine Gabelschaft-Anschlussstelle herzustellen, können die Verfahrensschritte auch in einer alternativen Reihenfolge ausgeführt werden und immer noch die Vorteile gegenüber einem konventionellen Verfahren zum Herstellen von Gabelschäften ergeben. Darüber hinaus sind nicht alle der Schritte notwendigerweise erforderlich, und weitere Verfahrensschritte können hinzugefügt werden. Außerdem kann der Gabelschaft auch durch andere Verfahren gebildet werden, obwohl ein Schmiede- und Schweißverfahren beschrieben wurde. Zum Beispiel kann der Gabelschaft aus einem Metallblech unter Verwendung eines das Metallblech formenden Verfahrens hergestellt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren verschiedene Verfahrensschritte einschließen, einschließlich des Abkantens und Stanzens. Andere Materialien und/oder Verfahren können ebenfalls verwendet werden. Wie es erklärt wurde, kann der Gabelschaft 25 kürzer sein als konventionelle Gabelschäfte, dies ist jedoch nicht notwendigerweise so. Das obere Ende des oberen Rohres 23 und das untere Ende des unteren Rohres 27 können mit dem oberen bzw. dem unteren Ende des Gabelschaftes 25 bündig abschließen. Dies kann eine bessere Abstützung und eine stärkere Anordnung bereitstellen als bei konventionellen Gabelschäften, die einen Bereich 96 zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Gabelschaftes und dem verbindenden oberen und unteren Rohr haben.
Der Gabelschaft 25 kann eine bessere Abstützung und ein niedrigeres Gewicht haben als konventionelle Gabelschäfte. Der Gabelschaft 25 kann leicht herzustellen sein. Die partielle Stumpfschweißung kann zu einem hohen Einbrand an den Hauptbelastungspunkten an dem oberen Ende des oberen Rohrs und dem unteren Ende des unteren Rohres führen. Die Schweißnaht liefert eine strukturelle Stärke und benötigt keine ineinandergreifenden Rohre.
Verglichen zu früheren Fahrradrahmen wurde herausgefunden, dass in einigen Ausführungsformen des Gabelschaftes 25, der hierin beschrieben ist, die äußerste Belastbarkeit um 30 bis 40% erhöht wurde. Die Ermüdungszeit ist ungefähr dieselbe wie bei früheren Designs, jedoch wird dies mit dünneren Rohren und einem kürzeren Gabelschaft erreicht, wobei hier von beiden historisch gesehen angenommen wurde, dass sie eine schwächere Struktur erzeugen.
Die äußerste Belastbarkeit ist durch die Möglichkeit erhöht, die Rohre so breit wie möglich zu setzen, im Sinne von, dass das obere Rohr höher und das untere Rohr niedriger an dem Gabelschaft sitzt. Die bündige Ausgestaltung erlaubt wünschenswerterweise eine maximale Ausbreitung des oberen und des unteren Rohres auf dem Gabelschaft 25. Außerdem können die Leisten, die Schräge und/oder die dickere hintere Wand des Gabelschaftes die Möglichkeit die Rohre weiterzuversetzen, erleichtern.
Die Ermüdungszeit ist wegen der Form des Gabelschaft-Schmiedens, einschließlich der Schrägen, die zu einer tiefen und eindringenden Schweißung führen, verlängert. Es wird auch geglaubt, dass die breite Platzierung der Rohre, wie es oben detailliert beschrieben ist, die Ermüdungszeit verlängern.
Obwohl diese Erfindung in dem Kontext bestimmter bevorzugter Ausführungsformen und Beispiele offenbart wurde, soll es von den Fachleuten auf dem Gebiet so verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung über die spezifischen offenbarten Ausführungsformen sich auch auf andere alternative Ausführungsformen und/oder Verwendungen dieser Erfindung und offensichtliche Modifikationen und Äquivalente davon erstreckt. Darüber hinaus wurde es gesagt, dass verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung, die beschrieben sind, getrennt, miteinander kombiniert oder sich gegenseitig ersetzend ausgeführt werden können, und dass eine Vielzahl von Kombinationen und Unterkombinationen der Merkmale und Aspekte gemacht werden können und immer noch in den Umfang der Erfindung fallen. Somit ist es angedacht, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung, die hierin offenbart ist, nicht durch die speziell offenbarten Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, beschränkt wird, sondern sie sollte nur durch faires Lesen der Ansprüche bestimmt werden.

Claims

Ein Fahrradaufbau, umfassend: einen Hauptrahmen, der ein oberes Rohr, ein unteres Rohr und einen Gabelschaft, wobei das obere und das untere Rohr mit dem Gabelschaft verbunden sind, und wobei der Gabelschaft umfasst: eine innere Bohrung mit einer inneren Bohrungsoberfläche; eine vordere Wand; eine erste Leiste, die sich von einer hinteren Wand und in das obere Rohr erstreckt; und eine erste Oberfläche unmittelbar an dem Ende des Gabelschaftes, und eine Wulstnaht, die den Gabelschaft und das obere Rohr verbindet, wobei die Wulstnaht an der ersten Oberfläche und einer röhrenförmigen äußeren Oberfläche des oberen Rohres sitzt, wobei die Wulstnaht von der Bohrung beabstandet ist.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 1, außerdem umfassend eine zweite Leiste, die sich von der hinteren Wand in das untere Rohr erstreckt.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 1, wobei die hintere Wand eine Dicke hat, die größer ist als die Dicke der vorderen Wand.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 1, wobei die erste Oberfläche einen Bereich für die Wulstnaht definiert, in dem sie mit einer endständigen Oberfläche des oberen Rohres in Kontakt kommt.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 4, wobei die erste Oberfläche eine Schräge umfasst.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 5, außerdem umfassend eine zweite Schräge an einem unteren Ende des Gabelschaftes.
Die Fahrradanordnung gemäß Anspruch 1, außerdem umfassend einen Lenkkopf, wobei ein Teil des Lenkkopfes innerhalb der Bohrung liegt, und die Wulstnaht von dem Lenkkopf beabstandet ist.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 1, wobei die Wulstnaht mit dem oberen Ende des Gabelschaftes bündig abschließt.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 1, wobei der Gabelschaft außerdem zwei Öffnungen an der hinteren Wand umfasst.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 1, außerdem umfassend eine Gabel, einen Sattel, ein hinteres Rad und ein vorderes Rad.
Ein Fahrradaufbau, umfassend: einen Hauptrahmen, umfassend ein oberes Rohr, ein unteres Rohr und einen Gabelschaft, wobei das obere und das untere Rohr mit dem Gabelschaft verbunden sind, wobei der Gabelschaft umfasst: eine innere Bohrung mit einer inneren Bohrungsoberfläche; eine vordere Wand; eine hintere Wand mit einer Dicke, die größer ist als die Dicke der vorderen Wand; und eine erste Leiste, die sich von der hinteren Wand und in entweder das obere Rohr oder das untere Rohr hinein erstreckt; wobei das obere Ende des oberen Rohres mit einem oberen Ende des Gabelschaftes und der hinteren Wand verbunden ist.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 11, wobei das obere Ende des Gabelschaftes eine Schräge umfasst und das obere Ende des oberen Rohres mit der Schräge über eine Schweißnaht verbunden ist.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 12, wobei die Schweißnaht mit einer oberen ebenen Oberfläche des oberen Endes des Gabelschaftes bündig abschließt.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 11, wobei sich die erste Leiste innerhalb des oberen Rohres erstreckt, und außerdem umfassend eine zweite Leiste, die sich von der hinteren Wand und innerhalb des unteren Rohres erstreckt.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 14, außerdem umfassend eine zweite Schräge an einem unteren Ende des Gabelschaftes.
Der Fahrradaufbau gemäß Anspruch 11, außerdem umfassend eine Gabel, einen Sattel und zwei Reifen.
Ein Fahrradaufbau, umfassend: einen Hauptrahmen, der ein oberes Rohr, ein unteres Rohr und einen Gabelschaft umfasst, wobei das obere und das untere Rohr mit dem Gabelschaft verbunden ist, wobei das obere Rohr umfasst: eine rohrförmige äußere Wand; eine rohrförmige innere Wand; und eine endständige Oberfläche, der Gabelschaft umfasst: eine innere Bohrung mit einer inneren Bohrungsoberfläche; eine vordere Wand; eine erste Leiste, die sich von einer hinteren Wand und in das obere Rohr erstreckt und mit der röhrenförmigen inneren Wand in Kontakt steht; und eine erste Oberfläche an einem oberen Ende des Gabelschaftes; und eine Wulstnaht, die den Gabelschaft und das obere Rohr verbindet, wobei die Wulstnaht zwischen der ersten Oberfläche und der ersten Leiste an dem Gabelschaft und der röhrenförmigen äußeren Oberfläche des oberen Rohres sitzt, wobei die Wulstnaht mit dem oberen Ende des Gabelschaftes bündig abschließt und von der Bohrung beabstandet ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrradaufbaus, umfassend: Bereitstellen eines Schmiedesgesenks, das wenigstens eine teilweise reliefartige Form eines Gabelschaftes umfasst; Bereitstellen eines Schmiedestempels, der wenigstens eine teilweise reliefartige Form dieses Gabelschaftes umfasst; Bereitstellen eines Formlings mit annähernd den äußeren Dimensionen dieses Gabelschaftes; Verwendung des Schmiedegesenks und des Schmiedestempels, um diesen Formling in ein Werkstück zu schmieden, welches die äußeren Dimensionen des Gabelschaftes definiert; und Ausbilden einer inneren Öffnung in dem Werkstück, die eine erste Achse definiert, und die bezüglich Größe und Form so angepasst ist, dass sie eine Fahrradlenkstange dort hindurch aufnehmen kann; wobei das Schmieden des Formlings in das Werkstück und das Erstellen der inneren Öffnung das Ausbilden einer inneren Öffnung in einer Weise umfasst, dass die Dicke der vorderen Seite des Gabelschaftes entlang einer horizontalen Ebene von vorne nach hinten geringer ist als die Dicke der hinteren Seite des Gabelschaftes.
Das Verfahren gemäß Anspruch 18, außerdem umfassend das Schweißen eines oberen Rohres und eines unteren Rohres an den Gabelschaft.
Das Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Schweißen das Schweißen eines oberen Ende eines oberen Rohres an ein oberes Ende des Gabelschaftes und eines unteren Endes eines unteren Rohres an ein unteres Ende des Gabelschaftes umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Schweißen das bündig abschließende Schweißen wenigstens eines Teils des oberen Endes des oberen Rohres und des Gabelschaftes umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Schweißen das bündig abschließende Schweißen wenigstens eines Teils des unteren Endes des unteren Rohres und des Gabelschaftes umfasst.