DE19921578C1 - Fahrrad-Laufrad - Google Patents

Abstract

Es wird ein Fahrrad-Laufrad (10) mit einer Metallfelge (12) und mit eine Nabe (14), sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Fahrrad-Laufrades (10) beschrieben, wobei die Metallfelge (12) und die Nabe (14) miteinander mittels eines Kunststoff-Speichenkörpers (16) verbunden sind. Der Speichenkörper ist ein Spritzguß-Speichenkörper (16), der ein mit der Nabe (14) verbundenes Zentralteil (18) und vom Zentralteil (18) radial einstückig wegstehende Speichen (20) aufweist, deren distale Enden (38) mit der Metallfelge (12) mittels Verankerungselementen (36) fest verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad-Laufrad mit einer Metallfelge und mit einer Metall-Nabe, die miteinander mittels eines Kunststoff-Speichenkörpers verbunden sind, wobei der Speichenkörper ein Spritzguß-Speichenkörper ist, der ein mit der Nabe verbundenes Zentralteil und vom Zentralteil radial einstückig wegstehende Speichen aufweist, deren distale Enden mit der Metallfelge verbunden sind.

Auf ein Fahrrad-Laufrad einwirkende mechanische Kräfte belasten über den Reifen die Radfelge und über die Radfelge die Speichen und die Nabe. Jede dieser Komponenten des Fahrrad- Laufrades übernimmt hierbei einen entsprechenden Anteil der mechanischen Belastung. Das Gewicht des Radfahrers drückt die Felge im Boden-Kontaktbereich geringfügig platt. Hierdurch werden bei Fahrrad-Laufrädern mit einer Vielzahl von Speichen jeweils einige Speichen mehr oder weniger von der Speichen-Vorspannung befreit. Dafür werden andere Speichen entsprechend stärker belastet. Eine dynamische Belastung des Fahrrad-Laufrades kann folglich unerwünschte Stöße bewirken. Während eines solchen Stoßes ist mit einer Kompressions- und einer Dekompressions-Phase in den Bauteilen zu rechnen. Zusätzlich werden durch Schwingungen die physikalischen Parameter der technischen Elemente mehr oder weniger regelmäßig abwechselnd zu- und abnehmen.

Relevante Gestaltungs-Parameter für ein Fahrrad-Laufrad sind die mechanische Beanspruchung insbesondere durch kurze, direkte Krafteinleitungen, Längs- und Querkräfte, Biege- und Drehmomente, das Schwingungsverhalten, das Ausdehnungs-Verhalten, das Korrosionsverhalten, das Verschleißverhalten, die Ergonomie, Fertigungsgesichtspunkte, Leichtbauweise usw.

Fahrrad-Laufräder der eingangs genannten Art sind bspw. aus der WO 95/04666 A1 bekannt. Sie weisen einen Kunststoff-Speichenkörper mit einem Ring auf, der mit den von der Nabe entfernten distalen Enden der Speichen einstückig verbunden ist. Der Ring des Speichenkörpers ist mit der Metallfelge fest verbunden. Der Speichenkörper dieser bekannten Fahrrad-Laufräder besteht aus einem Zweikomponenten-Gießharz, das in einem geeigneten Formwerkzeug verarbeitet wird. Die Kombination des Speichenkörpers mit dem mit der Metallfelge fest verbundenen Ring bedingt insbesondere auch durch den Ring einen bestimmten Materialbedarf. Außerdem wirkt sich die Ausbildung des Speichenkörpers mit dem Ring auch auf das Gesamtgewicht des Fahrrad-Laufrades aus.

Aus der US 5,707,114 A ist ein Fahrrad-Laufrad mit einer zentralen Nabe und mit einer Hohlkammerfelge bekannt, wobei die Nabe mit der Felge durch flächige Speichen verbunden ist, die eine Breite und eine Dicke besitzen, deren Verhältnis 2 : 1 beträgt. Die Befestigung der Speichen mit der Felge erfolgt dort mittels geeigneter Befestigungselemente, bei denen es sich bspw. um Stifte oder dergl. handelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrrad-Laufrad der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit hoher Produktivität mit einem relativ geringen Gewicht realisierbar ist, wobei die oben erwähnten Gestaltungs-Parameter optimal erfüllt werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Fahrrad-Laufrad der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Metallfelge zur festen und direkten Verbindung der distalen Enden der Speichen des Spritzguß-Speichenkörpers nach innen stehende Verankerungselemente aufweist, die zur Aufnahme von Zugspannungen geeignet sind.

Das erfindungsgemäße Fahrrad-Laufrad weist also keinen Felgenring aus Kunststoff auf, sondern es sind die distalen Enden der Speichen selbst direkt mit der Metallfelge verbunden. Daraus resultiert eine Materialersparnis und Gewichtsreduktion, ohne daß hierdurch die Stabilität des erfindungsgemäßen Fahrrad-Laufrades, was seine statischen und insbesondere dynamischen Eigenschaften anbelangt, beeinträchtigt wird.

Dadurch daß die Metallfelge nach innen stehende Verankerungselemente aufweist, die derartig ausgebildet sind, daß sie zur Aufnahme von Zugspannungen geeignet sind, ergibt sich eine zuverlässige Verbindung der distalen Enden der Speichen des Spritzguß-Speichenkörpers mit der Metallfelge. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Fahrrad-Laufrades, d. h. bei der Herstellung seines Spritzguß-Speichenkörpers ergibt sich beim Aushärten desselben in an sich bekannter Weise eine Schwindung. Diese Schwindung bewirkt mittels der Verankerungselemente eine Zugbeanspruchung der Speichen des Spritzguß-Speichenkörpers. Das bedeutet, daß die besagte Schwindung des Spritzguß-Spulenkörpers die Wirkung entsprechend mechanisch gespannter Speichen eines an sich bekannten Fahrrad-Laufrades besitzt. Daraus resultiert für das erfindungsgemäße Fahrrad-Laufrad der ganz erhebliche Vorteil, daß die bekannte Problematik einer zu harten oder zu weichen Einspeichung ausgeschaltet und folglich die Stoßunempfindlichkeit und die Lebensdauer in vorteilhafter Weise erhöht wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrrad-Laufrades besteht darin, daß der sog. Höhenschlag, d. h. die Abweichung eines Felgenbereiches von der zentrischen Lage der Nabe minimiert ist. Ohne mühevolles und zeitaufwendiges Einfädeln von Speichen kann insbesondere auch die Montagezeit in vorteilhafter Weise verkürzt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei dem erfindungsgemäßen Fahrrad-Laufrad die Metallfelge als Hohlkammerfelge ausgebildet ist, weil sich hierdurch eine luftdichte Felge ohne Speichenlöcher ergibt, so daß das erfindungsgemäße Fahrrad-Laufrad - trotz der Kombination mit Verankerungselementen - auch für eine schlauchlose Bereifung bestens geeignet ist.

Das erfindungsgemäße Fahrrad-Laufrad stellt folglich eine vorteilhafte Symbiose zwischen einem Speichen-Laufrad und einem Kunststoff-Laufrad dar, wobei die Vorteile dieser beiden Laufrad-Arten miteinander mit dem Ziel vereinigt sind, bei relativ kleinen Herstellungskosten eine optimale Produktqualität zu erreichen.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrrad-Laufrad weist der Speichenkörper mindestens zwei Speichen auf, die in Umfangsrichtung äquidistant vorgesehen sind. Die Anzahl Speichen des Spritzguß-Speichenkörpers des erfindungsgemäßen Fahrrad-Laufrades hängt insbesondere von den mechanischen Belastungen des mit dem erfindungsgemäßen Laufrad bestückten Fahrrades, d. h. von dessen Einsatz-Gebiet, ab. Das besagte Einsatzgebiet bezieht sich bspw. auf Mountain-Bikes, Trekkingräder o. dgl.

Während bei Hochleistungs-Laufrädern die Speichen und die eigentliche Felge aus einem geeigneten Kunststoffmaterial bestehen können, wird bei dem erfindungsgemäßen Fahrrad- Laufrad nur das tragende Teil des Laufrades als Metallfelge realisiert. Die Nabe kann aus dem gleichen Material wie der Speichenkörper bestehen. In einer solchen Nabe kann der Lagersitz für die Lager mit ausgeformt sein. Bei der Metallfelge handelt es sich vorzugsweise um einen gerollten und in sich geschlossenen Ring aus Aluminium oder aus einer Aluminium-Legierung. Die Metallfelge ist als relevantes Teil des Fahrrad-Laufrades für seine mechanischen Eigenschaften mitbestimmend. Die Metallfelge stellt außerdem mit ihren Flanken die Bremsflächen für eine Felgenbremse zur Verfügung. Die genannten Bremsflächen können mechanisch beispielsweise durch Überdrehen und Schleifen bearbeitet werden, um einen möglichen Stoß zu beseitigen. Hierdurch wird ein sog. flattriges Bremsverhalten vermieden.

Desgleichen ist es möglich, die Flanken der Metallfelge mit Reflektoren bzw. mit in sich geschlossenen Reflektor-Ringen zu versehen. Das kann unter Sicherheitsgesichtspunkten zweckmäßig sein.

Hohlkammerfelgen weisen infolge ihres Hohlprofiles ein geringes Gewicht auf, wobei dieser Vorteil mit dem weiteren Vorteil einer ausgezeichneten Verwindungssteifigkeit kombiniert ist. Dem jeweiligen Volumen der Hohlkammer entsprechend steigt mit diesem die Verdreh- Steifigkeit der Hohlkammerfelge.

Erfindungsgemäß kann der Speichenkörper aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen, um den jeweiligen mechanischen Belastungen problemlos Rechnung tragen zu können. Unabhängig davon, ob bei dem erfindungsgemäßen Fahrrad-Laufrad der Spritzguß- Speichenkörper aus einem nicht faserverstärkten oder aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht, ergibt sich der Vorteil einer Korrosionsbeständigkeit des Spritzguß-Speichenkörpers und der weitere Vorteil, daß eine zusätzliche Lackierung desselben entfallen kann, weil der jeweilige Kunststoff in jeder gewünschten Farbe eingefärbt verarbeitbar ist, d. h. gespritzt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrrad-Laufrades ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht des Fahrrad-Laufrades, und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1 in einem vergrößerten Maßstab.

Fig. 1 zeigt verkleinert und nicht maßstabsgetreu ein Fahrrad-Laufrad 10 mit einer Metallfelge 12 und mit einer Nabe 14, die miteinander mittels eines Kunststoff-Speichenkörpers 16 fest verbunden sind. Bei dem Kunststoff-Speichenkörper 16 handelt es sich um einen Spritzguß- Speichenkörper, der ein Zentralteil 18 und vom Zentralteil 18 radial einstückig wegstehende Speichen 20 aufweist.

Wie auch aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Metallfelge 12 zweckmäßigerweise als Hohlkammerfelge 22 mit Seitenwangen 24, einem Innengurt 26 und einem Außengurt 28 ausgebildet. Die voneinander abgewandten Außenflächen 30 der Seitenwangen 24 dienen als Bremsflächen. An die besagten Außenflächen 30 schließen zum Außengurt 28 hin umlaufende Aussparungen 32 an, die zur Aufnahme und Festlegung von (nicht gezeichneten) Reflexionsstreifen bzw. -ringen dienen.

Der Außengurt 28 ist mit Löchern 34 ausgebildet, die in Umfangsrichtung der Metallfelge 12 voneinander äquidistant beabstandet sind. Die Löcher 34 dienen zur bspw. bajonettartigen oder veschraubbaren Festlegung von Verankerungselementen 36.

Der Innengurt 26 der Metallfelge 12 ist nicht gelocht, so daß das Fahrrad-Laufrad 10 für eine schlauchlose Bereifung geeignet ist.

Bei dem Kunststoff-Speichenkörper 16 des Fahrrad-Laufrades 10 handelt es sich um einen Spritzguß-Speichenkörper, dessen Zentralteil 18 fest mit der Nabe 14 verbunden ist. Die vom Zentralteil 18 integral wegstehenden Speichen 20 sind mit ihren distalen Enden 38 mittels der Verankerungselemente 36 mit der Metallfelge 12 fest verbunden. Infolge der Schwindung des Kunststoffmaterials des Spritzguß-Speichenkörpers 16 beim Aushärten desselben ergibt sich über die Speichen 20 und die mit den distalen Enden 38 der Speichen 20 verankerten Verankerungselemente 36 eine mechanische Spannung der Metallfelge 12 in radialer Richtung, wie sie bislang durch die Metallspeichen eines Fahrrad-Laufrades bewirkt wird.

Claims (4)

1. Fahrrad-Laufrad mit einer Metallfelge (12) und mit einer Nabe (14), die miteinander mittels eines Kunststoff-Speichenkörpers (16) verbunden sind, wobei der Speichenkörper (16) ein Spritzguß-Speichenkörper ist, der ein mit der Nabe (14) verbundenes Zentralteil (18) und vom Zentralteil (18) radial einstückig wegstehende Speichen (20) aufweist, deren distale Enden (38) mit der Metallfelge (12) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfelge (12) zur festen und direkten Verbindung der distalen Enden (38) der Speichen (20) des Spritzguß-Speichenkörpers (16) nach innen stehende Verankerungselemente (36) aufweist, die zur Aufnahme von Zugspannungen geeignet sind.

2. Fahrrad-Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfelge (12) als Hohlkammerfelge ausgebildet ist.

3. Fahrrad-Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzguß-Speichenkörper (16) mindestens zwei Speichen (20) aufweist, die in Umfangsrichtung äquidistant vorgesehen sind.

4. Fahrrad-Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzguß-Speichenkörper (16) aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht.