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Die Erfindung betrifft einen Zweiradrahmen, insbesondere für ein Pedelec,
- - mit zwei Rahmen-Halbschalen, die, vorzugsweise unter Bildung mindestens eines inneren Hohlraumes, zu einem Tragrahmen zusammengefügt sind,
- - wobei der Tragrahmen vorzugsweise Aufnahmen für ein Lenkerrohr und/oder ein Tretlager und/oder ein Fahrersattelrohr aufweist,
- - wobei der Tragrahmen an seinem in Fahrtrichtung gesehen hinteren Ende einen Hinterbau für die Montage eines Hinterrades bildet, und
- - wobei zur Bildung des Hinterbaus eine in Fahrtrichtung gesehen linke Stützstrebe sowie eine in Fahrtrichtung gesehen rechte Stützstrebe vorgesehen sind, so dass die beiden Stützstreben endseitig einen quer zur Fahrtrichtung ausgerichteten freien Standard-Lagerabstand für das Hinterrad definieren und das Hinterrad zwischen diesen beiden Stützstreben montierbar ist.
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Ein solcher Zweiradrahmen ist aus der
WO2017/008909A1 bekannt. Pedelecs unterscheiden sich von einem normalen Fahrrad durch zusätzliche Komponenten. Dies sind ein Elektromotor, mindestens ein Batterieelement zum Motorantrieb sowie in der Regel einer Steuerelektronik für den Motor. Vorzugsweise kann der Elektromotor zur Unterstützung des Pedalantriebs durch den Fahrer zugeschaltet werden. Die Steuerelektronik misst in der Regel die aufgewandte Kraft oder die Geschwindigkeit und betätigt bzw. schaltet den Motor beim Erreichen bestimmter Werte ab. In der Praxis werden Pedelec-Rahmen häufig aus Aluminium gefertigt. Die Rahmenrohre müssen mit einem vergleichsweise großen Durchmesser gefertigt werden, um die genannten Zusatzelemente darin unterbringen zu können. Teilweise werden die Zusatzelemente auch außen am Rahmen befestigt, was jedoch ästhetisch nicht sehr ansprechend ist.
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Außerdem sind Pedelec-Rahmen aufgrund der zusätzlichen Elemente wesentlich schwerer als normale Fahrrad-Rahmen. Es gibt Ansätze, Pedelec-Rahmen aus zwei Halbschalen herzustellen, in denen die Versorgungselemente verstaut werden. Dies wird u.a. in den Dokumenten
DE 10 2011 053 100 A1 und
DE 20 2013 002 987 U1 offenbart. Aus der letztgenannten Schrift ist ein Pedelec-Rahmen bekannt, der aus zwei Halbschalen gefertigt wird.
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Bei der Herstellung eines Zweiradrahmens, insbesondere für ein Pedelec, mit zwei Rahmen-Halbschalen aus Kunststoff, besteht im hinteren Endbereich des Hinterbaus, welcher zur Aufnahme eines Hinterrades dient, ein grundsätzliches Problem dahingehend, dass die Realisierung einer geschlossenen Profilkonstruktion nicht ohne weiteres möglich ist. Die beiden Halbschalen werden in der Regel im Spritzguss-Verfahren hergestellt, so dass Randbedingungen hinsichtlich deren Entformbarkeit bestehen. Dies führt in der Praxis dazu, dass von den Halbschalen gebildete Stützstreben zur Bildung des Hinterbaus jeweils ein offenes, beispielsweise C-förmiges Profil aufweisen, welches deutlich reduzierte Festigkeitswerte besitzt. Um diesem Problem zu begegnen, können zusätzliche Halbschalen-Elemente eingesetzt werden, mit denen die offenen Profile im Bereich der Hinterbau-Stützstreben verschlossen werden. Dies hat jedoch einen erhöhten Fertigungsaufwand zur Folge. Vor diesem Hintergrund wird in der eingangs genannten
WO2017/008909A1 vorgeschlagen, die beiden Rahmen-Halbschalen so zu gestalten, dass deren Trennfläche sowohl durch die linke als auch die rechte Stützstrebe verläuft. Hierzu verzweigen sich die beiden Halbschalen zweckmäßigerweise in einer Draufsicht von oben zur Bildung des Hinterbaus gabelförmig. Insbesondere wird der Zweiradrahmen konstruktiv so gestaltet, dass das Zwei-Halbschalen-Konzept auch in den beiden Stützstreben verwirklicht wird; die Stützstreben also in das Zwei-Halbschalen-Konzept integriert werden. Dies ermöglicht beispielsweise die Konstruktion eines geschlossenen Hohlprofils im Bereich dieser Stützstreben, indem das Hohlprofil auch hier - analog zum Rest des Rahmens - durch beide Rahmen-Halbschalen gebildet wird. Hierdurch wird insgesamt erreicht, dass auch im Hinterbau zur Aufnahme des Hinterrades das Zwei-Halbschalen-Konzept verwirklicht werden kann, ohne dass hierfür im Bereich der Stützstreben neben den beiden Rahmen-Halbschalen zusätzliche Abdeckelemente oder dergleichen erforderlich sind.
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Sofern das vorstehend beschriebene Halbschalen-Konzept mit Spritzgusswerkzeugen zur Herstellung der beiden Halbschalen umgesetzt wird, ist die Gestalt des Zweiradrahmens durch die Werkzeuge festgelegt. In der Praxis werden nun jedoch für den Hinterradantrieb des Zweirads unterschiedliche Methoden angewandt. Einerseits kommen Kettenschaltungen zum Einsatz, die auch bei „normalen“ Fahrrädern üblich sind. Alternativ hierzu werden Riemenantriebe oder auch in die Hinterradnabe integrierte Nabenschaltungen eingesetzt. Bei einem Riemenantrieb muss eine Öffnung im Hinterbau vorgesehen werden, um den Riemen durchführen und montieren zu können. Teilweise werden beim Hinterrad auch Steckachsen vorgesehen. Außerdem gibt es die Möglichkeit des Direktantriebs des Hinterrads durch den entsprechend im Hinterrad angeordneten Elektromotor. Ferner existieren bei Kettenantrieben unterschiedliche Gangschaltungssysteme. Die vorgenannte Vielfalt hinsichtlich der Kraftübertragung auf das Hinterrad hat zur Folge, dass ein Wunsch nach flexibler Gestaltung des Zweiradrahmens besteht, um je nach Kundenwunsch unterschiedlichen Antriebsmethoden umsetzen zu können. Im Stand der Technik wird hierzu regelmäßig die Konstruktion des Zweiradrahmens entsprechend angepasst, z.B. durch das Anschweißen oder Laminieren von speziellen Ausfallenden an den Hinterbau, um unterschiedliche Achsaufnahmen zu realisieren. Dies ist jedoch vergleichsweise aufwändig, insbesondere bei großen Rahmen-Stückzahlen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Zweiradrahmen mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, der sich durch eine erhöhte gestalterische Flexibilität auszeichnet und hierdurch die Realisierung unterschiedlicher Hinterrad-Antriebsmethoden ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass an den Innenseiten der Stützstreben im Montagebereich des Hinterrades jeweils mindestens ein Adapterelement angeordnet ist und aufgrund der Adapterelemente der freie Lagerabstand L zwischen den Stützstreben gegenüber dem freien Standard-Lagerabstand L0 reduziert ist. Erfindungsgemäß kann mithilfe der Adapterelemente der freie Lagerabstand L bei gleichbleibender Gestalt der beiden Rahmen-Halbschalen gezielt eingestellt werden, so dass er genau zur gewünschten Hinterrad-Antriebsmethode (Kette, Riemen etc.) passt. Somit kann auch bei einer insbesondere bei großen Stückzahlen kostengünstigen Herstellung der Rahmen-Halbschalen im Spritzgussverfahren die erforderliche Flexibilität hinsichtlich des zwischen linker und rechter Stützstrebe vorhandenen freien Lagerabstands L zur Montage des Hinterrads gewährleistet werden. Beispielsweise kann einerseits der für Ketten-Gangschaltungen gängige freie Lagerabstand von L0= 148 mm und andererseits der hier ebenso gängige, reduzierte freie Lagerabstand von L = 135 mm realisiert werden, indem im letztgenannten Fall links und rechts jeweils ein Adapterelement mit einer Dicke von jeweils 6,5 mm montiert wird, so dass beide Adapterelemente zusammen den freien Lagerabstand L gegenüber dem freien Standard-Lagerabstand L0 um 2 x 6,5 mm = 13 mm reduzieren. Insgesamt können mithilfe der erfindungsgemäßen Lehre bei gleichbleibender Gestalt der (z.B. im Spritzgussverfahren hergestellten) Rahmen-Halbschalen je nach Kundenwunsch unterschiedlichste Methoden zum Antrieb des Hinterrads umgesetzt werden.
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Zweckmäßigerweise sind die Adapterelemente plattenförmig ausgebildet. Hierbei kann insbesondere die Ausdehnung der Adapterelemente in der Plattenebene mindestens doppelt, vorzugsweise mindestens fünfmal so groß sein wie quer zur Plattenebene. Die Adapterelemente können beispielsweise eine Dicke d quer zur Plattenebene von maximal 10 mm aufweisen, z.B. d = 2 ÷ 10 mm, insbesondere d = 4 ÷ 8 mm. Zweckmäßigerweise wird durch die mindestens zwei Adapterelemente der freie Lagerabstand L gegenüber dem freien Standard-Lagerabstand L0 um die Gesamtdicke aller Adapterelemente reduziert, bei jeweils einem Adapterelement pro Stützstrebe also auf L = L0 - 2 d.
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Der Tragrahmen kann mindestens eine innere Trennfläche aufweisen, an der die beiden Rahmen-Halbschalen aneinander anliegen, wobei zweckmäßigerweise diese Trennfläche zwischen den beiden Halbschalen sowohl durch die linke Stützstrebe als auch die rechte Stützstrebe verläuft. Vorzugsweise sind die Adapterelemente mittels Befestigungsmitteln, vorzugsweise Schrauben, an den Stützstreben befestigt, wobei insbesondere die Befestigungsmittel gleichzeitig manipulationssicher die beiden Rahmen-Halbschalen miteinander verbinden können. Diese Manipulationssicherheit ist insofern wichtig, als dass bei üblichen Montage- und Demontagearbeiten im Bereich des Hinterrads (Wartung, Reifenwechsel etc.) nicht versehentlich gleichzeitig ein Lösen der Verbindungselemente erfolgen kann, welche die beiden Rahmen-Halbschalen im vergleichsweise hoch belasteten Endbereich der Stützstreben zueinander fixieren.
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Zweckmäßigerweise ist an den Adapterelementen jeweils ein Aufnahmeelement zur Aufnahme einer Antriebseinheit des Hinterrades angeordnet. Bei dieser Antriebseinheit kann es sich, wie bereits erläutert, beispielsweise um einen Zahnradkranz eines Kettenantriebs, eine Nabenschaltung oder aber auch um eine von einem Riemen angetriebene Antriebsrolle eines Riemenantriebs handeln. Die Aufnahmeelemente weisen vorzugsweise jeweils mindestens eine Ausnehmung zur Lagerung der Antriebseinheit und/oder der Achse des Hinterrades auf. Die Aufnahmeelemente können einstückig an die Adapterelemente angeformt sein, z.B. bei der Verwendung einer Steckachse. Alternativ hierzu liegt es jedoch insbesondere auch im Rahmen der Erfindung, dass die Aufnahmeelemente als separate Elemente ausgebildet sind und ferner vorzugsweise zu ihrer justierbaren Befestigung am entsprechenden Adapterelement jeweils mindestens ein Langloch, z.B. jeweils mindestens zwei parallel zueinander ausgerichtete Langlöcher aufweisen. Ebenso können die Aufnahmeelemente derart gestaltet sein, dass sie zusätzlich zur Aufnahme eines Bremssattels für das Hinterrad dienen, so dass ein separater Adapter zur Aufnahme des Bremssattels nicht erforderlich ist. Vorzugsweise bestehen die Adapterelemente und/oder die Aufnahmeelemente aus Metall, z.B. Aluminium oder Edelstahl.
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Generell liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die linke Stützstrebe und die rechte Stützstrebe des Zweiradrahmens jeweils als ein von beiden Rahmen-Halbschalen gebildetes geschlossenes Hohlprofil ausgebildet sind. Vorzugsweise bestehen die beiden Rahmen-Halbschalen aus Kunststoff. Grundsätzlich können jedoch auch andere Materialen, wie z.B. Aluminium, verwendet werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch:
- 1 eine Seitenansicht eines zwei Halbschalen aufweisenden Zweiradrahmens für ein Pedelec;
- 1a,b der Schnitt A - A bzw. B - B in 1
- 2 die Ansicht X in 1;
- 3 die Draufsicht Y in 1;
- 4 eine dreidimensionale Darstellung des in 1 gezeigten Zweiradrahmens;
- 5 eine der 4 entsprechende Darstellung vor dem Zusammenfügen der beiden Halbschalen,
- 6a bis 6c eine stark vereinfachte Darstellung des Halbschalen-Konstruktionsprinzips in der Draufsicht Y, welches in den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 5 verwirklicht ist, und
- 7a, b jeweils eine ausschnittsweise Darstellung des hinteren, zur Montage des Hinterrades dienenden Endbereichs eines erfindungsgemäßen Zweiradrahmens gemäß einer Ansicht E bzw. F in 3.
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Die 1 zeigt einen gattungsgemäßen Zweiradrahmen für ein Pedelec. Der Zweiradrahmen weist zwei Rahmen-Halbschalen 1,1' aus Kunststoff auf (vgl. insbesondere 2 bis 5), welche mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt wurden. Die Rahmen-Halbschalen 1,1' sind unter Bildung mehrerer innerer Hohlräume 2 (s. exemplarisch 1a, 1b) zu einem Tragrahmen 3 zusammengefügt. Der Tragrahmen 3 weist demzufolge eine innere Trennfläche 4 (vergl. u.a. 2, 3) auf, an der die beiden Rahmen-Halbschalen 1,1' aneinander anliegen. Wie einer vergleichenden Betrachtung der 1 bis 5 zu entnehmen ist, weist der Tragrahmen 3 eine Lenkerrohr-Aufnahme 5, eine Tretlager-Aufnahme 6 und eine Fahrradsattelrohr-Aufnahme 7 auf. Der Tragrahmen 3 bildet an seinem in Fahrtrichtung z gesehen hinteren Ende einen Hinterbau 8 für die Montage eines (in den 3 und 6c angedeuteten) Hinterrades 9. Zur Bildung des Hinterbaus 8 ist eine in Fahrtrichtung z gesehen linke Stützstrebe 10 sowie eine in Fahrtrichtung z gesehen rechte Stützstrebe 11 vorgesehen, so dass das Hinterrad 9 zwischen diesen beiden Stützstreben 10, 11 montierbar ist. Hierbei definieren die beiden Stützstreben 10, 11 endseitig einen quer zur Fahrtrichtung z ausgerichteten freien Standard-Lagerabstand L0 für das Hinterrad 9. Der freie Standard-Lagerabstand L0 setzt sich zusammen aus dem halben freien Standard-Lagerabstand L0/2 links der Längsachse 100 des Zweiradrahmens und dem halben freien Standard-Lagerabstand L0/2 rechts der Längsachse 100. Dieser Sachverhalt kann insbesondere der 3 entnommen werden (s.a. 7a,b). Zur Montage der Achse 9' des Hinterrades 9 weisen die beiden Stützstreben 10, 11 an ihrem hinteren Ende jeweils eine geeignete Aufnahmevorrichtung auf. Die Trennfläche 4 zwischen diesen beiden Rahmen-Halbschalen 1, 1' verläuft sowohl durch die linke Stützstrebe 10 als auch durch die rechte Stützstrebe (vergl. insbes. 3 und 4).
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Konstruktiv wird dies dadurch ermöglicht, dass sich beide Rahmen-Halbschalen 1, 1' zur Bildung des Hinterbaus 8 in der Draufsicht Y von oben gesehen gabelförmig verzweigen. Hierbei bildet die Aufnahme 7 für das (nicht dargestellte) Fahrersattelrorhr den Verzweigungsbereich 50. Im zum Tragrahmen 3 zusammengebauten Zustand führt dies dazu, dass sich die beiden Rahmen-Halbschalen 1, 1' in der Draufsicht Y von oben gesehen überkreuzen. Hierdurch wird es ermöglicht, dass die in Fahrtrichtung z gesehen linke Rahmen-Halbschale 1 auch eine Halbschale zur Bildung der in Fahrtrichtung z gesehen rechten Stützstrebe 11 bildet und entsprechend die rechte Rahmen-Halbschale 1' auch eine Halbschale zur Bildung der in Fahrtrichtung z gesehen linken Stützstrebe 10 bildet (vergl. 1a, 1b).
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Wie insbesondere einer zusammenschauenden Betrachtung der 1, 2, 4 und 5 entnommen werden kann, ist der Hinterbau 8 asymmetrisch gestaltet, indem die linke Stützstrebe 10 und die rechte Stützstrebe 11 in der Tragrahmenebene gesehen unter einem Winkel α versetzt zueinander ausgerichtet sind. Im Ausführungsbeispiel beträgt dieser Versatzwinkel α ca. 30° (s. 1). Es ist erkennbar, dass die in Fahrtrichtung z gesehen rechte Stützstrebe 11 von ihrem hinteren Ende, also der Hinterradachse 9' ausgehend schräg nach oben verläuft, während die linke Stützstrebe 10 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. An das vordere Ende der linken Stützstrebe 10 schließt sich ein nach oben abknickender Zwischenabschnitt 12 an. Im Verbindungsbereich von linker Stützstrebe 10 und Zwischenabschnitt 12 ist die Aufnahme 6 für das (nicht dargestellte) Tretlager angeordnet. Der Zwischenabschnitt 12 und ein Fortsetzungsabschnitt 13 der rechten Stützstrebe 11 laufen im vorderen Bereich des Tragrahmens 3 zusammen.
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Sowohl die linke Stützstrebe 10 als auch rechte Stützstrebe 11 sind jeweils als ein von beiden Rahmen-Halbschalen 1,1' gebildetes geschlossenes Hohlprofil ausgebildet. Dies kann insbesondere den Schnittdarstellungen in den 1a,b entnommen werden. Die Verbindung der beiden Rahmen-Halbschalen 1,1' kann durch übliche Fügeverfahren, beispielsweise Kleben, Clipsen, Schweißen oder auch eine beliebige Kombination dieser vorgenannten Maßnahmen erfolgen. In der Schnittdarstellung B-B gemäß 1b ist die Höhe h des Hohlprofils mehr als doppelt so groß wie die Breite b. In der Schnittdarstellung A-A gemäß 1a ist das Verhältnis h/b größer als 3. Den Schnittdarstellungen in 1a,b und insbesondere der 5 ist zu entnehmen, dass die beiden Rahmen-Halbschalen 1, 1' zur Erhöhung ihrere mechanischen Belastbarkeit innere Versteifungsrippen 19 aufweisen.
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Das grundsätzliche Konstruktionsprinzip des Zweiradrahmens wird in den 6a bis 6c noch einmal schematisch erläutert. 6a zeigt die in Fahrtrichtung z gesehen linke Rahmen-Halbschale 1, wobei deren beiden Abschnitte 1a und 1b, die zur Bildung der Stützstreben 10, 11 beitragen, jeweils als gerade Striche angedeutet sind. In 6b ist nun die rechte Rahmenhalbschale 1' mit den entsprechenden Abschnitten 1a' und 1b' dargestellt. 6c zeigt die beiden Rahmen-Halbschalen 1,1' nach deren Zusammenfügen zum Tragrahmen 3. Man erkennt, dass sich im (durch den gestrichelten Kreis dargestellten) Verzweigungsbereich 50 die Abschnitte 1b und 1a' der beiden Rahmen-Halbschalen 1,1' überkreuzen, so dass die zur Bildung der beiden Stützstreben 10, 11 dienenden Abschnitte 1b und 1a' aneinander vorbeilaufen können. Der 6c kann entsprechend auch entnommen werden, dass die linke Rahmen-Halbschale 1 sowohl mittels des Abschnittes 1a zur Bildung der linken Stützstrebe 10 als auch mittels des Abschnittes 1b zur Bildung der rechten Stützstrebe 11 beiträgt. Dies gilt analog für die rechte Rahmen-Halbschale 1', deren Abschnitt 1b' zur Bildung der rechten Stützstrebe 11 und deren Abschnitt 1a' zur Bildung der linken Stützstrebe 10 beiträgt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, ein geschlossenes Hohlprofil sowohl bei der linken Stützstrebe 10 als auch bei der rechten Stützstrebe 11 zu verwirklichen (1a,b), ohne dass hierfür zusätzliche Abdeckelemente oder dergleichen erforderlich sind. In 6c ist ferner das nach Zusammenfügen der beiden Rahmen-Halbschalen 1, 1' montierbare Hinterrad 8 angedeutet.
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Die erfindungsgemäße Lehre wird in den 7a und 7b dargestellt. 7a zeigt ausschnittsweise den hinteren Endbereich eines erfindungsgemäßen Zweiradrahmens in einer Ansicht E wie in 3 dargestellt und 7b entsprechend den erfindungsgemäßen Zweiradrahmen ausschnittsweise in einer Ansicht F wie in 3 dargestellt. Es ist erkennbar, dass sowohl an der Innenseite der linken Stützstrebe 10 als auch an der Innenseite der rechten Stützstreben 11 im Montagebereich des Hinterrades 9 jeweils ein Adapterelement 14 angeordnet ist (in den 1 - 6 nicht gezeigt). Aufgrund der Adapterelemente 14 ist der freie Lagerabstand L zwischen den Stützstreben 10, 11 gegenüber dem freien Standard-Lagerabstand L0 reduziert. Die Adapterelemente 14 sind plattenförmig ausgebildet und mittels Schrauben 15 an den Stützstreben 10, 11 befestigt. Im Ausführungsbeispiel wird durch die Dicke d der einzelnen Adapterelemente 14 der freie Lagerabstand L um 2d gegenüber dem freien Standard-Lagerabstand L0 reduziert, es gilt also U2 = L0/2 - d. Gleichzeitig verbinden die Schrauben 15 manipulationssicher die beiden Rahmen-Halbschalen 1,1' miteinander, welche die Stützstreben 10, 11 bilden.
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An den Adapterelementen 14 ist jeweils ein Aufnahmeelement 16 zur Aufnahme einer (nicht dargestellten) Antriebseinheit des Hinterrades 9 angeordnet ist. Hierbei kann es sich zum Beispiel um einen Zahnradkranz einer Kettenschaltung handeln. Die Aufnahmeelemente 16 weisen hierzu jeweils eine Ausnehmung 17 zur Lagerung der Antriebseinheit auf. Im Ausführungsbeispiel sind die Aufnahmeelemente 16 als separate Elemente ausgebildet und weisen zu ihrer justierbaren Befestigung am entsprechenden Adapterelement 14 jeweils zwei parallel zueinander ausgerichtete Langlöcher 18 auf. Hierbei werden die Langlöcher 18 von Befestigungsmitteln 20 durchfasst. Im Ausführungsbeispiel durchfassen die Befestigungsmittel 20 ferner die Adapterelemente 14 und zusätzlich auch die linke bzw. die rechte Stützstrebe 10, 11. Alternativ hierzu können die Aufnahmeelemente jedoch auch einstückig an die Adapterelemente angeformt sein (nicht dargestellt). Zusätzlich können die Aufnahmeelemente 12 zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Bremssattels für das Hinterrad 9 dienen. Im Ausführungsbeispiel bestehen die Adapterelemente 12 aus Metall, z.B. Aluminium oder Edelstahl.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/008909 A1 [0002, 0004]
- DE 102011053100 A1 [0003]
- DE 202013002987 U1 [0003]
