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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Bauteil aus Faserverbundwerkstoff, das zumindest bereichsweise als
Hohlkörper
ausgebildet ist und zumindest einen abgeflachten, laschenförmigen Verbindungsbereich
zum Verbinden mit einem Montageteil aufweist.
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Solche laschenförmigen Verbindungsteile an Bauteilen
aus Faserverbundwerkstoff werden beispielsweise benötigt, um
an einem Fahrradrahmen ein Ausfallende zum Anbringen der Radnabe
zu bilden. Man kennt bereits als Hohlkörper ausgebildete Bauteile
aus Faserverbundwerkstoffen, an deren stirnseitigen freien Enden
ein separates Ausfallende aus Metall in die Rohröffnung eingesetzt wird. Dies
ist jedoch umständlich.
Zudem weisen die Ausfallenden aus Metall ein hohes Eigengewicht
auf, was insbesondere im Fahrradbau unerwünscht ist. Bei anderen Bauteilen
aus Faserverbundwerkstoff sind die Hohlkörper an ihren freien Enden
zur Bildung der laschenförmigen
Verbindungsenden oder Ausfallenden zusammengepresst, was die üblichen
schweren eingeklebten Metallteile vermeidet. Problematisch ist dabei jedoch,
dass das Laminat im Bereich der Verbindungsenden durch die drastische
Querschnittsänderung
aus ihrer ursprünglichen
Orientierung verschoben wird und die Gefahr der Wellen- beziehungsweise
Faltenbildung besteht. Eine solche Wellen- beziehungsweise Faltenbildung
führt zu
einer Schwächung
des Faserverbundwerkstoffes. Dies bedeutet eine negative Beeinträchtigung
der Materialeigenschaften – hohe
Festigkeit bei geringem Gewicht – der Bauteile aus Faserverbundwerkstoff.
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Es besteht daher insbesondere die
Aufgabe, ein Bauteil aus Faserverbundwerkstoff mit einem laschenförmigen Verbindungsbereich
der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch im Verbindungsbereich
eine hohe Festigkeit und insgesamt ein geringes Gewicht aufweist.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass der
laschenförmige
Verbindungsbereich eine durch Entfernen eines Teils der Wandung
des Hohlkörpers
gebildete Fortsetzung der Hohlkörper-Wandung
ist, dass der Hohlkörper
vor dem laschenförmigen
Verbindungsbereich endet und dass sich der verbliebene Teilumfangsbereich
des Hohlkörpers
etwa in Längserstreckungsrichtung
des Hohlkörpers
fortsetzt und den laschenförmigen
Verbindungsbereich bildet.
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Da der Faserverbundwerkstoff im Verbindungsbereich
keine drastische Querschnittsveränderung
aufweist, ist das Laminat in ihrer ursprünglichen Orientierungsrichtung
ausgerichtet, so dass das Bauteil aus Faserverbundwerkstoff auch
in dem laschenförmigen
Verbindungsbereich eine größtmögliche Festigkeit
aufweist. Durch das Entfernen eines Teils der Wandung des Hohlkörpers kann
das Montageteil, beispielsweise eine Fahrradnabe, sicher an dem
verbleibenden Teilumfangsbereich des Hohlkörpers befestigt werden. Da
der Verbindungsbereich vollständig
aus Faserverbundwerkstoff besteht, weist das gesamte Bauteil aus
Faserverbundwerkstoff zudem ein geringes Eigengewicht auf.
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Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn
der Wandungsbereich des Bauteils aus Faserverbundwerkstoff an seinem
laschenförmigen
Verbindungsbereich eine sich vorzugsweise in den anschließenden Bereich
des Hohlkörpers
erstreckende Materialverdickung aufweist. Durch diese Materialverdickung kann
das Bauteil aus Faserverbundwerkstoff auch in seinem laschenförmigen Verbindungsbereich
trotz dem Entfernen eines Teils der Wandung des als Hohlkörper ausgebildeten
Bauteils aus Faserverbundwerkstoff eine gute Stabilität aufweisen,
um Beschädigungen
auch bei stärkerer
Krafteinwirkung auf den Verbindungsbereich sicher zu vermeiden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
sieht vor, dass das Bauteil aus Faserverbundwerkstoff ein Fahrradrahmen
oder ein Teil eines Fahrradrahmens ist und mit seinem laschenförmigen Verbindungsbereich
insbesondere ein Ausfallende des Fahrrad-Hinterbaus oder der Fahrradgabel
bildet. Auch und insbesondere im Fahrradbau ist der mit dem erfindungsgemäßen Bauteil
aus Faserverbundwerkstoff erzielte Vorteil der hohen Festigkeit
bei geringem Gewicht erwünscht.
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Für
eine einfache Montage ist es zweckmäßig, wenn in dem laschenförmigen Verbindungsbereich
jeweils eine insbesondere randseitig offene Aufnahme für das Montageteil
vorgesehen ist. So kann beispielsweise eine Fahrradnabe wie üblich mit
seiner Achse einfach in die randseitig offene Aufnahme eingeführt und
mit einer Schraubmutter oder einem Schnellspanner arretiert sowie
bei Bedarf wieder einfach gelöst
werden.
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Um ein Beschädigen des Faserverbundwerkstoffs
im Bereich der Aufnahme des Verbindungsbereichs durch Relativbewegungen
zwischen dem Bauteil aus Faserverbundwerkstoff und dem Montageteil
zu vermeiden ist es zweckmäßig, wenn ein
Verstärkungs element
zum Einsetzen in oder zum Anbringen an der Aufnahme des Verbindungsbereichs
des Bauteil aus Faserverbundwerkstoff vorgesehen ist. Das Verstärkungselement
ist dabei starr mit dem Bauteil aus Faserverbundwerkstoff verbunden,
während
eventuelle Relativbewegungen mit dem Montageteil nur auf das Verstärkungselement, nicht
jedoch auf das Faserverbundwerkstoff direkt einwirken.
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Für
eine einfache Montage des Verstärkungselementes
ist es vorteilhaft, wenn das Verstärkungselement als U-förmiges,
von der offenen Seite der Aufnahme aufsteckbares Element ausgebildet ist.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft,
wenn das Verstärkungselement
die offene Aufnahme randseitig, insbesondere beidseitig umgreift.
Dadurch ist ein besonders guter und sicherer Halt des Verstärkungselements
an der Aufnahme möglich.
Gegebenenfalls kann das Verstärkungselement
so dimensioniert sein, dass es klemmend an der Aufnahme gehalten ist.
Zudem wird das Faserverbundwerkstoff von allen Seiten durch das
Verstärkungselement
bedeckt, so dass ein besonders zuverlässiger Schutz des Faserverbundwerkstoffs
gegeben ist.
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Bevorzugt kann das Verstärkungselement aus
Metall bestehen, um eine hohe Stabilität und Festigkeit und somit
einen guten Schutz vor Beschädigungen
zu erzielen. Aufgrund der geringen Größe des Verstärkungselement
weist dieses trotzdem ein geringes Eigengewicht auf.
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Bauteils
aus Faserverbundwerkstoff anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Bauteil aus Faserverbundwerkstoff
in Form einer Fahrradgabel mit zwei laschenförmigen Verbindungsbereichen
an den Ausfallenden,
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2 und
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3 Detailansichten
der Ausfallenden eines als Fahrradgabel ausgebildeten Bauteils aus
Faserverbundwerkstoff,
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4 und
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5 Detailansichten
der Ausfallenden eines als Fahrradgabel ausgebildeten Bauteils aus
Faserverbundwerkstoff, wobei in den laschenförmigen Verbindungsbereichen
jeweils ein Verstärkungselement
vorgesehen ist und
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6 eine
Seitenansicht eines laschenförmigen
Verbindungsbereichs eines Bauteils aus Faserverbundwerkstoff mit
einem Verstärkungselement.
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Ein im ganzen mit 1 bezeichnetes
Bauteil aus Faserverbundwerkstoff ist gemäß 1 als Fahrradgabel ausgebildet. Die beiden
Gabelarme 2 sind jeweils als Hohlkörper ausgebildet, so dass das Bauteil
aus Faserverbundwerkstoff 1 ein möglichst geringes Gewicht aufweist.
Um an den freien Ausfallenden 3 eine in den Figuren nicht
dargestellte Nabe anbringen zu können,
weisen diese jeweils einen abgeflachten, laschenförmigen Verbindungsbereich 4 auf.
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Die 2 und 3 zeigen jeweils in detaillierter Darstellung
den Endbereich eines Gabelarms 2 mit dem Ausfallende 3 und
dem Verbindungsbereich 4. Darin ist deutlich zu erkennen, dass
der laschenförmige
Verbindungsbereich jeweils eine Fortsetzung der Hohlkörperwandung
der Gabelarme 2 ist und der Hohlkörper vor dem laschenförmigen Verbindungsbereich 4 endet.
Somit ist der laschenförmige
Verbindungsbereich 4 durch den verbliebenen, sich etwa
in Längserstreckungsrichtung
des Hohlkörpers
fortsetzenden Teilumfangsbereich des Hohlkörpers gebildet. Der laschenförmige Verbindungsbereich 4 wird durch
Entfernen eines Teils der Wandung des Hohlkörpers geschaffen, wobei das
Entfernen des Faserverbundwerkstoffs von den die Gabelarme 2 bildenden
Hohlkörpern
insbesondere durch Fräsen
erfolgen kann.
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Somit befinden sich das Laminat auch
in den Verbindungsbereichen 4 in ihrer ursprünglichen
Orientierungsrichtung und eine Materialschwächung durch Wellenbildung in
dem Laminat tritt nicht auf.
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Wie in den Figuren zu erkennen ist,
ist in den laschenförmigen
Verbindungsbereichen 4 jeweils eine randseitig offene Aufnahme 5 für die Achse
der Fahrrad-Nabe vorgesehen. Um Beschädigungen des Faserverbundwerkstoffs
beim Einsetzen oder Entfernen der Nabe oder durch auf die laschenförmigen Verbindungsbereiche 4 einwirkende
Kräfte
beim Fahrradfahren zu vermeiden, ist bei den Ausfallenden 3 gemäß den 4 und 5 jeweils ein Verstärkungselement 6 an
der Aufnahme 5 angebracht. Das Verstärkungselement 6 ist
etwa U-förmig
der Aufnahme 5 formangepasst und kann von der offenen Seite der
Aufnahme 5 her aufgesteckt werden. Das Verstärkungselement 6 hat
einen etwa U-förmigen
Querschnitt, so dass es die Aufnahme 5 randseitig beidseits
umgreift, um so das Faserverbundwerkstoff allseitig vor einer direkten
Beaufschlagung durch die Nabe zu schützen. Durch den etwa U-förmigen Querschnitt
kann das Verstärkungselement 6 klemmend an
der Aufnahme 5 gehalten sein, ohne dass es weiterer Befestigungsele mente
bedarf. Das Verstärkungselement 6 kann
jedoch auch mit der Verbindungslasche 4 in der Aufnahme 5 verklebt
sein, um den Halt zu verbessern.
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Das Verstärkungselement 6 kann
insbesondere aus Metall bestehen. Aufgrund seiner geringen Abmessungen
weist es trotzdem ein so geringes Eigengewicht auf, dass das Gesamtgewicht
des Bauteil aus Faserverbundwerkstoff 1 nur geringfügig erhöht wird.
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An den Verstärkungselementen 6 ist
jeweils ein seitlich vorstehender Anschlag 7 für eine Schnellspannschraube
oder dergleichen Montagemittel vorgesehen.
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Wie insbesondere in der Seitenansicht
in 6 erkennbar ist,
weist der Wandungsbereich des Bauteils aus Faserverbundwerkstoff 1 im Übergangsbereich
zu und in dem laschenförmigen
Verbindungsbereich 4 eine Materialverdickung auf. Die Materialdicke
d2 im Verbindungsbereich 4 ist gegenüber der Materialdicke d1 im
Bereich des Hohlkörpers 8 vergrößert, so
dass das Bauteil aus Faserverbundwerkstoff 1 auch an dem
laschenförmigen
Verbindungsbereich, an dem ein Teil der Wandung des Bauteils des Hohlkörpers 8 aus
Faserverbundwerkstoff entfernt ist, eine ausreichende Stabilität aufweist.