DE202010002950U1 - Fahrradfelge - Google Patents

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Abstract

Felge, umfassend:
einen äußeren Ring (10), der aufweist:
zwei Wände (12);
einen mittleren Abschnitt (16), der die Wände (12) miteinander verbindet;
eine Nut (11) zur Aufnahme einer Reifenwulst, wobei die Nut zwischen den Wänden (12) und dem Zwischenabschnitt (16) gebildet ist;
zwei äußere Flansche (14), die sich von dem mittleren Abschnitt (16) entgegengesetzt zu den Wänden (12) erstrecken;
zwei innere Flansche (18), die sich von dem mittleren Abschnitt (16) entgegengesetzt zu den Wänden (12) erstrecken, wobei die inneren Flansche (18) in axialer Richtung der Felge zwischen den äußeren Flanschen (14) angeordnet sind; und
zwei Nuten (13), die jeweils zwischen dem zugehörigen äußeren Flansch (14) und dem zugehörigen inneren Flansch (18) definiert sind; und
einen inneren Ring (20), der aufweist:
zwei Wände (24) mit angemessener Stärke in radialer Richtung der Felge, wobei jede der Wände (24) eine Kante (21) aufweist, die in...

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Fahrradtechnik und insbesondere auf eine Felge zur Verwendung an einem Fahrrad sowie auf ein mit einer solchen ausgestattetes Fahrrad.
  • Aus Umweltschutzgründen und zu sportlichen Zwecken sind Fahrräder vor allem als Verkehrsmittel für kurze Strecken in Stadtgebieten sehr beliebt geworden. Für Fahrradfahrer sind beim Kauf besonders Funktionalität und Styling des Fahrrads ausschlaggebend. So können beispielsweise Klappfahrräder in Betracht gezogen werden, um ein Fahrrad in öffentlichen Transportmitteln mitzuführen. Doch abgesehen von Funktionalität und Styling sind für Radfahrer ebenso Stabilität und Sicherheit wesentliche Faktoren. In diesem Bedürfnis liegt der Hauptgrund für die Verwendung von Felgen aus Aluminiumlegierungen und Kohlenstofffasern bei Fahrrädern.
  • Ein Herstellungsverfahren für Karbonfelgen beinhaltet folgende Schritte: Bilden eines aufgeblasenen. Halbprodukts in einer Form, Einsetzen eines Heizschlauchs in das Halbprodukt, Aufblasen des Heizschlauchs, Beheizen der Form, Entnehmen des Halbprodukts und des Heizschlauchs aus der Form, thermisches Behandeln und Schleifen. Karbonfelgen sind selbstverständlich leicht. Schwierig sind jedoch die Steuerung des Luftdrucks im Heizschlauch und die Erwärmung der Form. Die Fertigungsdauer für eine Karbonfelge beläuft sich auf etwa 90 Minuten und die Kosten sind dementsprechend hoch. Felgen aus Aluminiumlegierungen lassen sich demgegenüber kostengünstiger herstellen.
  • In 10 und 11 ist eine herkömmliche Felge aus einer Aluminiumlegierung dargestellt. Ein Herstellungsverfahren für eine solche herkömmliche Felge aus einer Aluminiumlegierung beinhaltet der Reihe nach folgende Schritte: Extrudieren bzw. Stranggießen, Walzen, Zerspanen, Anpassen/Entgraten, Schweißen und Schleifen. Die herkömmliche Felge aus Aluminiumlegierung besteht aus zwei Wanden 51 und 52, die durch einen Zwischenabschnitt 53 miteinander verbunden sind. Zwischen den Wanden 51 und 52 und dem Zwischenabschnitt 53 ist die Nut zur Aufnahme der Reifenwulst 54 definiert. Hierbei sollte die Felge in radialer Richtung eine möglichst große Tiefe aufweisen. Das birgt jedoch die Gefahr, dass sich an den Wänden 51 und 52 Unebenheiten 55 bilden, da an diesen während des Walzens nicht der notwendige Gegendruck von innen aufgebracht werden kann. Die Tiefe einer herkömmlichen Felge aus einer Aluminiumlegierung beträgt also maximal 32 mm.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es somit, die im Stand der Technik gegenwärtigen Schwierigkeiten zu lösen oder zumindest zu reduzieren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue Lösungswege für leichte und stabile Felgen für Fahrräder aufzuzeigen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Felge gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Um das erwähnte Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, weist die Felge einen äußeren und einen inneren Ring auf. Der äußere Ring umfasst zwei Wände, die jeweils über eine Bremskontaktfläche verfügen, einen mittleren Abschnitt, der die Wände miteinander verbindet, eine zwischen den Wänden und dem Zwischenabschnitt definierte Nut zur Aufnahme der Reifenwulst, zwei äußere Flansche, die sich von dem mittleren Abschnitt entgegengesetzt zu den Wanden erstrecken, und zwei innere Flansche, die sich von dem mittleren Abschnitt entgegengesetzt zu den Wänden erstrecken. Die inneren Flansche sind in axialer Richtung der Felge zwischen den äußeren Flanschen angeordnet. Zwischen den äußeren und den jeweils zugehörigen inneren Flanschen ist eine Nut zur Aufnahme der Kanten definiert. Der innere Ring umfasst zwei Wände und einen Zwischenabschnitt, der die Wände miteinander verbindet. Beide Wände sind in radialer Richtung der Felge mit angemessener Stärke dimensioniert. In die entsprechende Nut zur Aufnahme der Kanten an den Wänden des inneren Rings ist jeweils eine Kante eingesetzt. Außerdem weisen die Wände jeweils einen Absatz auf, an dem jeweils der entsprechende äußere Flansch anstößt, und eine Außenseite, die fluchteben zur Bremskontaktfläche der entsprechenden Wand des äußeren Rings ist.
  • Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen deutlich.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand detaillierter Illustrationen von drei Ausführungsbeispielen im Vergleich zum Stand der Technik näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
  • 1 ein Flussdiagramm des Herstellungsverfahrens einer Felge gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Querschnittdarstellung einer Felge gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine auseinander gezogene Darstellung der in 2 gezeigten Felge;
  • 4 eine Querschnittdarstellung der in 2 gezeigten Felge, nur in einer anderen Position;
  • 5 eine perspektivische Darstellung der in 4 gezeigten Felge;
  • 6 eine Querschnittdarstellung der in 4 gezeigten Felge, nur in einer anderen Position;
  • 7 eine perspektivische Darstellung der in 6 gezeigten Felge;
  • 8 ein Flussdiagramm eines weiteren Herstellungsverfahrens für die Felge gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine Querschnittdarstellung einer Felge gemäß der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
  • 10 eine Querschnittdarstellung einer Felge gemäß der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
  • 11 eine Querschnittdarstellung einer herkömmlichen Felge; und
  • 12 eine perspektivische Teildarstellung der in 10 gezeigten Felge.
  • In 1 ist ein Herstellungsverfahren für eine Felge (2 und 3) gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Felge umfasst einen inneren Ring 10 und einen äußeren Ring 20, die separat gefertigt und später zusammengesetzt werden. In Schritt 30 werden durch Stranggießen von Edelstahl oder einer Magnesium- oder Aluminiumlegierung ein erster und ein zweiter Werkstoffbarren erzeugt.
  • In Schritt 32 wird durch Walzen und Zerspanen aus einem Abschnitt des ersten Werkstoffbarrens ein gebogener Werkstoffstoffabschnitt (unfertiger äußerer Ring bzw.
  • Rohling) geformt und aus dem ersten Werkstoffbarren ausgeschnitten. Entsprechend wird aus einem Abschnitt des zweiten Werkstoffbarrens ein gebogener Werkstoffstoffabschnitt (unfertiger innerer Ring bzw. Rohling) geformt und aus dem zweiten Werkstoffbarren ausgeschnitten. Sowohl der unfertige äußere als auch der unfertige innere Ring sehen entlang einer zukünftigen Drehachse des äußeren Rings 10 und des inneren Rings 20 aus wie ein „C”.
  • Der unfertige äußere und innere Ring sind jeweils länger als der erwünschte Umfang des äußeren Rings 10 bzw. des inneren Rings 20, da sich der Werkstoff aufgrund der Kohäsion der Werkstoffmoleküle und der auf das Material aufgewendeten Kraft nach dem Walzen und Zerspanen tendenziell zusammenzieht. In Schritt 34 werden vom unfertigen äußeren und inneren Ring die überschüssigen Teile entfernt. Dabei werden die Längen des unfertigen äußeren und inneren Rings auf den erwünschten Umfang des äußeren Rings 10 und des inneren Rings 20 gebracht. Außerdem werden die Enden des unfertigen äußeren und inneren Rings geglättet.
  • Der äußere Ring 10 umfasst zwei Wände 12 und einen mittleren Abschnitt 16, der die Wände 12 miteinander verbindet. Die Wände 12 erstrecken sich von einer ersten, äußeren Seite des mittleren Abschnitts 16. Jede Wand 12 weist eine äußere Bremskontaktfläche auf. Die Bremskontaktfläche liegt in der Regel auf einer Ebene, die im rechten Winkel zur Achse steht. Zwischen den Wänden 12 und dem Zwischenabschnitt 16 ist die Nut 11 zur Aufnahme der Reifenwulst definiert.
  • Von einer zweiten, inneren Seite des mittleren Abschnitts 16 erstrecken sich zwei äußere Flansche 14. Der Abstand der inneren Seite des mittleren Abschnitts 16 zur Achse ist kleiner als der Abstand der äußeren Seite des mittleren Abschnitts 16. Im Verlauf der äußeren Flansche von der inneren Seite des mittleren Abschnitts 16 nimmt der Abstand zwischen den äußeren Flanschen 14 zu.
  • Von der inneren Seite des mittleren Abschnitts 16 erstrecken sich außerdem zwei innere Flansche 18. Die inneren Flansche 18 sind in axialer Richtung der Felge zwischen den äußeren Flanschen 14 angeordnet.
  • Zwischen den äußeren Flanschen 14 und den jeweils zugehörigen inneren Flanschen 18 ist eine Nut 13 zur Aufnahme einer Kante 21 des inneren Rings 20 definiert. Es gibt also zwei Nuten 13, die jeweils ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende aufweisen. Aufgrund der sich öffnenden äußeren Flansche 14 nimmt die Breite der Nuten zur Aufnahme der Kanten 13 vom geschlossenen zum offenen Ende hin zu. Jede der Nuten 13 zur Aufnahme einer Kante 21 umfasst einen vergrößerten Abschnitt 131. Abgesehen von den vergrößerten Abschnitten 131 nimmt die Breite der Nuten 13 vom offenen Ende zum geschlossenen Ende hin ab.
  • Im geschlossenen Ende der Nuten 13 zur Aufnahme der Kanten 21 ist jeweils ein Schlitz 132 definiert. Dieser Schlitz 132 erstreckt sich jeweils vom geschlossenen Ende der betreffenden Nut zur Aufnahme der Kante 13 in Richtung der Bremskontaktfläche der betreffenden Wand 12 des äußeren Rings 10.
  • Der innere Ring 20 umfasst zwei Wände 24 und einen Zwischenabschnitt 26, der die Wände 24 miteinander verbindet. Aus Gründen der Stabilität und Sicherheit verfügen die Wände 24 in radialer Richtung der Felge über eine angemessene Stärke. Jede Wand 24 weist eine umlaufende, radial abstehende rippenartige Kante 21 und einen Absatz 22 auf. Der Abstand zwischen den Kanten 21 ist kleiner als der Abschnitt zwischen den Hauptabschnitten der Wände 24, 50 dass die Absätze 22 zwischen den Kanten 21 und den Hauptabschnitten der Wände 24 ausgebildet sind. Die Kanten 21 umfassen jeweils einen vergrößerten Abschnitt 211. Wie in 2 zu sehen, ähnelt der vergrößerte Abschnitt 211 einer Kugel.
  • In Schritt 26 werden der unfertige äußere und innere Ring zu der in 4 und 5 dargestellten Einheit montiert. Im Detail bedeutet das, dass die Kanten 21 des inneren Rings 20 in die Nuten 13 des äußeren Rings 10 eingesetzt werden und somit den unfertigen inneren und äußeren Ring miteinander verbinden. Die vergrößerten Abschnitte 211 der Kante 21 passen in die vergrößerten Abschnitte 131 der Nuten 13 zur Aufnahme der Kanten 21 und verstärken somit die Verbindung des unfertigen inneren und äußeren Rings. Dadurch, dass die Nuten 13 zur Aufnahme der Kanten 21 breiter werden, ist ein einfaches Einsetzen der vergrößerten Abschnitte 211 der Kanten 21 in die Nuten 13 möglich. Die Absätze 22 stoßen an die äußeren Flansche 14 an und verstärken die Festigkeit der Felge in radialer Richtung.
  • In Schritt 38 werden die äußeren Flansche 14 durch Pressen geschlossen, wie in 6 und 7 zu sehen. Jede Kante 21 ist also fest zwischen dem zugehörigen äußeren Flansch 14 und dem zugehörigen inneren Flansch 18 eingeklemmt. Zusätzlich werden die vergrößerten Abschnitte 211 der Kante 21 in den vergrößerten Abschnitten 131 der Nuten 13 festgehalten. Die Schlitze 132 verringern die Belastung in den äußeren Flanschen 14 des äußeren Rings 10. Aus ästhetischen Gründen sind die äußeren Flansche 14 fluchteben zu den Wänden 24.
  • In Schritt 40 werden die Enden des unfertigen äußeren Rings sowie die Enden des unfertigen inneren Rings miteinander verschweißt. Die Verschweißung kann durch ein Schweißverfahren auf Argon-Basis oder durch Punktschweißen erfolgen.
  • In Schritt 42 wird die Felge fertig gestellt. Durch Schleifen werden raue Stellen an der Felge, besonders im Schweißbereich, entfernt.
  • Zwischen einer Nabe und der Felge können Speichen eingesetzt werden. Die Felge kann außerdem mit einem Schlauch und einem Mantel versehen werden. In die Nut 11 zur Aufnahme der Reifenwulst können zwei Reifenwülste eingesetzt werden.
  • In 8 ist ein weiteres Herstellungsverfahren für die Felge gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieses Verfahren entspricht dem vorstehenden Verfahren, nur dass der Schritt des Schweißens 35 des inneren Rings 20 aufgenommen wurde, bevor der äußere Ring 10 am inneren Ring 20 montiert wird. Weggelassen wird dagegen der Schritt des Schweißens 40 des äußeren Rings 10 aus dem vorstehenden Verfahren. Somit umfasst dieses Verfahren der Reihe nach die folgenden Schritte: Stranggießen 30, Walzen und Zerspanen 32, Anpassen/Entgraten 34, Schweißen 35 des inneren Rings 20, Montieren 36, Pressen 38 und Schleifen 42.
  • Gegenüber dem Stand der Technik weist die Felge der vorliegenden Erfindung zahlreiche Vorteile auf. Zunächst verfügt sie über eine verbesserte Festigkeit aufgrund der V-förmigen Konfiguration des inneren Rings 20 (im Querschnitt), ohne das Risiko, dass sich Unebenheiten oder Knicke im inneren Ring 20 bilden. Dieser Vorteil beruht auf dem Merkmal, dass der innere Ring 20 und der äußere Ring 10 separat hergestellt und erst danach zusammengesetzt werden.
  • Zweitens ermöglicht dieses Verfahren einen reduzierten Zeit- und Kostenaufwand für die Herstellung der Felge eines Fahrrads.
  • Drittens bietet es verschiedene Möglichkeiten zur Kombination des äußeren Rings mit dem inneren Ring, so dass Kunden die Variante wählen können, die ihren Anforderungen am besten entspricht. Der äußere Ring 10 und der innere Ring 20 werden separat hergestellt. Folglich können sie aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt werden. Das heißt, dass auch eine Verbundfelge möglich ist.
  • In 9 ist eine Felge gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Von zwei Dingen abgesehen ist die zweite Ausführung identisch mit der ersten Ausführung. Erstens wird in die Nuten zur Aufnahme der Kanten 13 ein Klebstoff gefüllt, um die Verbindung des äußeren Rings 10 mit dem inneren Ring 20 zu verstärken. Zweitens weisen die äußeren Flansche 14 jeweils eine raue Fläche 17 auf, die mit der betreffenden Kante 21 in Kontakt steht, wodurch die Verbindung des äußeren Rings 10 mit dem inneren Ring 20 zusätzlich verbessert wird. Auch die inneren Flansche 18 weisen jeweils eine raue Fläche 19 auf, die mit der betreffenden Kante 21 in Kontakt steht und die Verbindung des äußeren Rings 10 mit dem inneren Ring 20 verbessert.
  • Vorzugsweise wird die Felge der zweiten Ausführung gemäß dem zweiten Verfahren hergestellt, da die Enden des äußeren Rings 10 nicht durch Schweißen verbunden werden und der Klebstoff 15 die Verbindung zwischen den Ringen 10 und 20 und somit die Stabilität der Felge verbessert. Die Stelle, an der die Enden des äußeren Rings 10 aufeinandertreffen und die Stelle, an der die Enden des inneren Rings 20 aufeinandertreffen, befinden sich vorzugsweise an gegenüberliegenden Positionen des Felgendurchmessers.
  • In 10 ist eine Felge gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die dritte Ausführung entspricht mit Ausnahme einiger Unterschiede der ersten Ausführung. Erstens fehlen die vergrößerten Abschnitte 131 der Nuten zur Aufnahme der Kanten 13. Zweitens fehlen die Schlitze 132. Drittens werden auch die vergrößerten Abschnitte 211 der Kanten 21 weggelassen.
  • Zusammengefasst umfasst eine Fahrradfelge nach der Erfindung einen äußeren Ring und einen inneren Ring, die miteinander verbunden sind. Der äußere Ring umfasst zwei Wände, die jeweils eine Bremskontaktfläche aufweisen, einen mittleren Abschnitt, der die Wände miteinander verbindet, eine zwischen den Wänden und dem Zwischenabschnitt definierte Nut zur Aufnahme der Reifenwulst, zwei äußere Flansche, die sich von dem mittleren Abschnitt entgegengesetzt zu den Wänden erstrecken, und zwei innere Flansche, die sich von dem mittleren Abschnitt entgegengesetzt zu den Wänden erstrecken. Zwischen den äußeren und den jeweils zugehörigen inneren Flanschen ist eine Nut definiert. Der innere Ring umfasst zwei Wände und einen Zwischenabschnitt, der diese Wände miteinander verbindet. In die entsprechenden Nuten des äußeren Rings sind an dem inneren Ring ausgebildete Kanten eingesetzt. Außerdem weisen die Wände des inneren Rings jeweils einen Absatz auf, an dem jeweils der entsprechende äußere Flansch anstößt, und eine Außenseite, die glattflächig zur Bremskontaktfläche der entsprechenden Wand des äußeren Rings ist. Der äußere Ring und der innere Ring bilden zusammen eine Felge mit einer umlaufenden Hohlkammer in ihrem Inneren.
  • Die vorliegende Erfindung wurde anhand der detaillierten Illustration der Ausführungen beschrieben. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Ansprüche erfassten Ausgestaltungen.

Claims (12)

  1. Felge, umfassend: einen äußeren Ring (10), der aufweist: zwei Wände (12); einen mittleren Abschnitt (16), der die Wände (12) miteinander verbindet; eine Nut (11) zur Aufnahme einer Reifenwulst, wobei die Nut zwischen den Wänden (12) und dem Zwischenabschnitt (16) gebildet ist; zwei äußere Flansche (14), die sich von dem mittleren Abschnitt (16) entgegengesetzt zu den Wänden (12) erstrecken; zwei innere Flansche (18), die sich von dem mittleren Abschnitt (16) entgegengesetzt zu den Wänden (12) erstrecken, wobei die inneren Flansche (18) in axialer Richtung der Felge zwischen den äußeren Flanschen (14) angeordnet sind; und zwei Nuten (13), die jeweils zwischen dem zugehörigen äußeren Flansch (14) und dem zugehörigen inneren Flansch (18) definiert sind; und einen inneren Ring (20), der aufweist: zwei Wände (24) mit angemessener Stärke in radialer Richtung der Felge, wobei jede der Wände (24) eine Kante (21) aufweist, die in eine der Nuten (13) eingesetzt ist; und einen Zwischenabschnitt (26), der die Wände (24) miteinander verbindet.
  2. Felge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Nuten (13) zur Aufnahme der Kanten (21) einen vergrößerten Abschnitt (131) aufweist, und jede der Kanten (21) einen vergrößerten Abschnitt (211) aufweist, der in den vergrößerten Abschnitt (131) der zugehörigen Nut (13) passt, wodurch die Verbindung des inneren Rings (20) und des äußeren Rings (10) verstärkt wird.
  3. Felge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Nuten (13) zur Aufnahme der Kanten (21) von einem offenen zu einem geschlossenen Ende hin abnimmt, mit Ausnahme des vergrößerten Abschnitts (131), so dass ein einfaches Einsetzen des vergrößerten Abschnitts (211) der betreffenden Kante (21) in die Nut (13) möglich ist.
  4. Felge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Ring (10) zwei Schlitze (132) aufweist, die jeweils im geschlossenen Ende der betreffenden Nut (13) definiert sind, so dass Belastungen, die auf den zugehörigen äußeren Flansch (14) des äußeren Rings (10) wirken, reduziert werden.
  5. Felge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schlitze (132) jeweils vom geschlossenen Ende der betreffenden Nut (13) in Richtung der Bremskontaktfläche der zugehörigen Wand (12) des äußeren Rings (10) erstrecken.
  6. Felge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Enden des äußeren Rings oder des inneren Rings (10, 20) durch Schweißen miteinander verbunden sind.
  7. Felge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (15) in die Nuten (13) zur Aufnahme der Kanten (21) gefüllt ist.
  8. Felge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere und der innere Flansch (14, 18) des äußeren Rings (10) jeweils eine raue Fläche (17, 19) aufweisen, die mit der zugehörigen Kante (21) des inneren Rings (20) in Kontakt steht.
  9. Felge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Wand (24) des inneren Rings (20) einen Absatz (22) aufweist, an dem jeweils der entsprechende äußere Flansch (14) des äußeren Rings (10) anstößt.
  10. Felge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Wand (12) des äußeren Rings (10) eine Bremskontaktfläche aufweist und jede Wand (24) des inneren Rings (20) eine Außenseite besitzt, die fluchteben zur Bremskontaktfläche der entsprechenden Wand (12) des äußeren Rings (10) ist.
  11. Felge nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem inneren Ring (20) und dem äußeren Ring (10) eine umlaufende Hohlkammer ausgebildet ist.
  12. Fahrrad mit einer Felge nach einem der vorgenannten Ansprüche.
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