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Fahrrad-Mtiffe
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Die Erfindung betrifft die besonder Ausbildung von Fahrrad-Muffen
zur Verbindung von Rohren-für einen Fahrradrahmen, welche die zu verbindenden Rohre
ganz oder teilweise umfassen und mit diesen durch Löten,Schweißen oder Kleben verbunden
sind.
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Für die ungeheuere Verbreitung von Fahrrädern ale Fortbewegungsmittel
haben neben billigen Anschaffungs- und Betriebskosten vor allem auch Gründe der
Gesundheit und Umweltfreundlichkeit beigetragen.Einer weiteren Verbreitung mehrsitziger
Fahrräder standen vor allem das erhöhte Gewicht sowie die Tatsachen oder Umstände
entgegen, daß Witterungseinflüsse nicht genügend beriicksichtigt werden konnten.
Insbesondere gelang es bisher nicht, das Gewicht so herabzudrücken, daß ohne die
Lebensdauer herabzusetzen, eine ausreichende Festigkeit gewährleistet werden konnte.
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Bei den üblichen Muffenverbindungen der einzelnen Rahmenrohre wurden
nämlich die Verbundstellen hauptsächlich auf Zug beansprucht , während Schubbeanspruchungen
weit günstiger und daher in erhöhtem Maße anzustreben sind. Da die Verbundstellen
bei Zugbeanspruchungen größer ausgeführt werden müssen, sind solche Konstruktionen
mit mehr Gewicht verbunden.Au3erdem ist es nicht möglich, die üblichen Muffen für
weitere lösbar-feste Anschlüsse zu verwenden, die erforderlich werden, wenn Fahrräder
z.B. mit Verkleidungen od. dyl. versehen werden sollen, um z.B. den Luftwiderstand
zu verringern oder die Radfahrer selbst vor Witterungseinflüssen zu schützen. Da
auch an einen Fahrrad~ rahmen als tragendes Bauteil besondere Anforderungen gestellt
werdenm insbesondere hinsichtlich Belastung und höchstmögliche Sicherheity die nur
durch eine zuverlässige Bauweise erreicht werden,dürfen Fahrradrahmen nicht willkürlich
konstruiert werden, wobei zur Erfüllung dieser Forderungen als Baumaterial vorwiegend
Stahlrohre hoher Festigkeit Verwendung finden, entspre chen den Vorschriften nach
DIN 79 100.
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Auch ist bei mehrsitzigen Fahrrädern z.B. eine Sitzanordnung nicht
nur hintereinander, sondern auch nebeneinander anzustreben, um wirtschaflichere
Fortbewegungs- und Transportmittel zu schaffen.
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Für die Fortbewegung auf dem Wasser ist es üblich ein Schwiza mergestell
unten an den Rädern des Fahrrades zu befestigen, wobei jedoch bisher die Radfelgen
meist unzulässigen Beanspruchungen ausgesetzt werden können.Werden solche Schwim@
mergestelle dagegen am Fahrradrahmen abgesetzt, entfallen Überbeanspruchungen der
Felgen.
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Solche lösbar- festen Befestigungsmöglichkeiten erfordern aber die
Übertragung der Kräfte au9 den jeweiligen Fahrradrahmen, die über Knotenpunkte eingeleitet
werden müssen, zu denen sich die Stellen, an denen die Muffenverbindungen angeordnet
sind, besonders gut eignen.
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Muffen, die solche Anforderungen an lösbar- feste Anschlußmög lichkeiten
für Kräfte in einen Fahrradrahmen einleitende und übertragende Bauteile erfüllen,
sollten aber gleichzeitig auch für die Verbindung mit Rahmenrohren jeden Querschnittes
und aller Werkstoffe, z.B. aus Stahl, Titan, Aluminium sowie aus GFK oder KFK (
glasfaserverstÄrktem oder Kohlenfaserverstärktem Kunststoff ) geeignet sein.
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Wegen der hohen Beanspruchungen von Rundrohrmuffen mußten solche bisher
als Fertigprodukte von Spezialfirmen hergestellt und bezogen werden, wobei die Anschlußabmessungen
den üblichen Rundrohrabmessungen angepasst sind. Rahmenhersteller waren bisher also
größtenteils auf Zulieferfirmen sowohl von Rundrohr muffen als auch von Rundrohren
selbst angewiesen.
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Den Erfordernissen einer Kraftübertragung an den Verbundstellen durcu
vorwiegend Schubkräfte sowie der Anwendungsmöglichkeit von Rechteckrohren, bei denen
ja die verschiedenen Widerstands-und Trägheitsmomente um Hoch- und Querachse jeweils
optimal rücksichtigt werden können, entsprechen aber derartig vorgefertigte Rundrohrmuffen
in keinem Falle.
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Außerdem sollen solche Muffen einfach gestalten, wirtschaftlich herstellbar,
gering im Gewicht und so geformt ae.n, daßdie Kraftübertragung zwischen den zu verbindenden
Teilen überwiegend durch auf Schub beanspruchte Stellen erfolgt und der Anwendungsmöglichkeit
von Verbundwerkstoffen aller Art Rechnung trägt.
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Diese Aufgaben werden nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer
Mehrfach-Muffe zur Verbindung von Rohren oder rohrförmigen Bauteilen für einen Fahrradrahmen,welche
die durch Schweißen, Löten oder Kleben zu verbindenden Rohre ganz oder teilweise
umfaßt, ein ein- oder zweistückiges, aus einer ebenen Platte ausgestanz tee oder
gepresstes leder geformtes Muffenteil, mit , der Platten stärke entsprechend angepassten
Biegeradien, mehrfach abgebogen ist und vorzugsweise ebene Muffenflächen an ebenen
Rohrteilenaußenwandungen tangential anliegend, sowohl dort, als auch an den Diegertdien
durch Schweißen, Löten oder Kleben mit den zu verbindenden Rohrteilen verbunden
sind.
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Die Erfindung ist anhand von Auafiihrungsbeispi elen näher erläutert.
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Es zeigen schematisch Fig. 1 von der Seite gesehen ein Tandem-Fahrrad,
Fig. 2 eine Draufsicht gemäß Fig. 1 eines zweisitzigen Fahrrades, Fig. 9 eine Draufsicht
eines Tandemrades mit vier Sitzen, Fig. 4 eine Vorderansicht entsprechend Fig. 1
und 2, Fig. 5 eine Vorderansicht entsprechend Fig. 3, Fig. 6 eine Muffe an der Stelle
A der Fig. 1, in Seitenansicht, Fig. 7 eine Draufsicht entsprechend der Fig. 6,
Fig. 8 eine Abwicklung der Muffe nach Fig. 6 und 7 als ebene Platte, Fig. 9 einen
Schnitt entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 8, Fig. 10 Eine Muffe an der Stelle
C der Fig. 1, in Seitenansicht, Fig.ll eine Draufsicht entsprechend der Fig. 10,
Fig. 12 eine Abwicklung der Muffe nach Fig.10 und ll,als ebene Platte, Fig .13 eine
Muffe an der Stelle E der Fig. l,in Seitenansicht, Fig.14 eine Draufsicht entsprechend
der Fig. 13, Fig.15 eine Abwicklung der Muffenteile nach Fig.13 und 14, als ebene
Platte.
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Fig.16 eine Muffe an der Stelle r der Fig. 1, in Seitenansicht, Fig
.17 eine Draufsicht entsprechend Fig.l6 mit Teilschnitt nach der Linie XVI-XVI der
Fig. 16.
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Nach Fig. 1 besitzt ein Fahrrad 1 einen Rahmen 2 , der im wesentlichen
aus einem Steuerkopf 3 mit dem Steuerkopfrohr 4 und den Stuerkopfmuffen 5 und 6,
je einem Sitzrohr 7 und 8, den Nabenrohren 9,10,11,12 und 13 sowie den unteren und
oberen Hinterradgabeln 28 und 29 besteht.Eine Vorderradgabel 26 nimmt ein Vorderrad
27 auf und als Zweirad ist das Fahrrad 1 mit einem Hinterrad 17, als Dreirad dagegen
mit zwei seitlichen Hinterrädern 18 ausgestattet,die in bekannter Weise entweder
über Ketten - oder Kegelräder angetrieben sind.Die an den Punkten A bzw. B. der
Fig0 1 angeordneten Muffen 5 bzw. 6 als Verbindung zwischen dem Steuerkopfrohr A
und den Nabenrohren 9 bzw. 10 bestehen, wie aus Fig. 6 bis 9 ersichtlich ist, aus
zunächst ebenen Platten , die um die Biegekanten 20 mit den Biegeradien 21 abgebogen
und mit einer ausgestanzten Bohrung 22 zur Aufnahme eines Anschlußbolzens 24 sowie
mit Erleichterungslöchern 16 versehen sind. Die Winkel α entsprechen den jeweiligen
Winkeln zwischen dem Steuerkopfrohr 4 und den Naben rohren 9 bzw. lO.Die Muffen
5 bzw. 6 umfassen das Steuerkopfrohr 4 zur Hälfte und sind an ebenen Berührungsflächen
23 tangential an den Nabenrohren 9 bzw. 10 anliegend sowohl an den Berührungsflächen
des Steuerkopfrohres 4 und der Nabenrohre als auch der Biegeradien durch Schweißen,
Löten oder Kleben zu eih ner Einheit verbunden.Dabei werden die Berührungsstellen
23 lediglich auf Schub an den Nabenrohren beansprucht,so daß die Muffen 5 bzw. 6
mit geringsten Wandstärken wirtschaftlich aus ebenen Platten herstellbar sind.Die
Nabenrohre 9 bis 13 sind zweckmäßigerweise als Rechteokrohre ausgebildet mit abgerundeten
anten und können z.B. aus dünnen hochwertigen Blechen mit den Biegeradien 21 abgekantet
und nahtverschweißt als Aluminium, Titan oder Stahlblech beliebiger Stärke oder
auch aus GFK bzw. KFK gewickelt sein. Zur Erhöhung der Enick- oder Beulfestigkeit
können derartige Rohre auch mittels Hartschaum auageschaumt sein, insbesondere dann,
wenn diese durch Klebung mit den Muffen verbunden werden0
Werden
Rundrohre verwendet, dann können diese an den Enden für die Verbindungsstellen rechteckig
aufgeweitet und/oder mit entsprechenden Verstärkungen versehen werden, so daß ebene
Berührungsflächen 23 tangential 25 zur Anlage kommen und diese Berührungsilächen
der Muffen im wesentlichen auf Schub beansprucht werden.Nach Fig. 10 bis 12 ist
die Muffe 30 zur Verbindung des Sitzrohres 7 mit dem Nabenrohr 13 bzw.
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die Muffe an der Stelle D der Fig. 1 zur Verbindung des Sitzrohres
8 mit der oberen Hinterradgabel. .29 gestaltet.Die Muffe 30 umfaßt die mit einem
Klemmschlitz 1$ versehenen Enden der Rohre 7 und 8 und besitzt Bohrungen 32/die
Muffe 30 und die Anschlußrohre 13 bzw. 29 durchdringende Anschluß- und Klemmbolzen
33. Eine der Bohrungen32 kann auch als Mutter für das Gewinde der Anschlußbolzen
ausgebildet sein.Die Kraftübertragung erfolgt durch tangential 25 liegende ebene
BerührungsSlächen 23, die im wesentlichen auf Schub beansprucht werden.
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Die V'rbindung des Sitzrohres 7 mit den Tretlag'er-Nabenrohren 10
und 11 am Knotenpunkt E der Fig. 1 erfolgt lurch eine zweistückige Muffe 31, die
ebenfalls aus einer ebenen Platte gefertigt ist und die tbertragung der Schubkräfte
durch ebene Berührungsflächen 23 ermöglicht, wie dies aus den Fig. 13,14 und 15,ersichtlich
ist.
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Fig. 16 und 17 zeigen die Rohrverbindungen an der Stelle ? der Fig.
1. Die Tretlagermuffe 35 besteht aus zwei Muffenteilen 34, die aus einer ebenen
Platte gepresst sind.Hierbei entstehen drei Hohlzylinder 38,39 und 40, die durch
Jeweils zwei att einem Biegeradius 21 versehene Scheiben 36 und 37 untereinander
verbunden sind.An den Stellen, an denen die Rohre 8, 10, 12 und 13 die Hohlylinder
40 durchdringen, sind die Hohlzylinder 40 entsprechend ausgestanzt.Ebenso sind die
Hohlylinder 39 mit Aussparungen versehen für den Durchtritt der Enden der unteren
Hinterradgabel 28, die an dern Scheiben 36 innen und an den Scheiben 37 außen durch
Schweißen.Löten oder Kleben so verbunden sind, daß ebene Berührungsflächen 23 tangential
25 anliegend im wesentlichen auf Schub beansprucht werden. Zusätzlich kann , insbesondere
bei einer Klebeverbindung noch eine Verbindung durch Nieten 14 erfolgen .ebenso
bei den Enden der Rohre 8,10,12 und 13, die an den Scheiben 37 inne durch Schweißen,
Löten oder Kleben zu einer Einheit verbunden sind.
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In ähnlicher Weiee erfolgt die Befestigung der Haltevorrichtung42
für das Bodenblech 43 an den Tretlagermuffen 35.
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Die in den Fig. 10,11,13 14, 16 und 17 dargestellen Enden der Rohre
7, 8, 10, 11, 12, 13 und 28 können sowohl Enden von Rechteckrohren sein als auch
Enden von solchen Rundrohren, die durch Aufweiten in rechteckige Formen gebracht
sind, um dadurch eine vorteilhaftere Kraftübertragung durch solche Berührungsflächen,
die im wesentlichen auf Schub beansprucht werden, zu erreichen.
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Nach Fig. 1 können an den Rahmenknotenpunkten A, B, C, D mittels
der Anschlußbolzen 24 und 33 durch die besondere Ausbildung der Muffen Querträger
45 und 46 so angeordnet werden, daß diese Querträger zur Anbringung eines stromlinienförmigen
Verkleidungsträgers 47 herangezogen werden, an dem wiederum eine VerkiXldung 48
angebracht werden angebracht werden kann, die wesentlich zur Gewichtsverminderung
beiträgt. Denn an dieser Verkleicung 48 werden Stützlager 49 angeordnet, die bei
einem Zweirad Verlängerungen der Pedale 50, bei einem Breirad Verlängerungen der
Doppelpedale 51 abstützen, so daß bisher nur unter erheblichem Gewi¢ht3au:fRwand
freitragende Pedale nunmehr als doppelt abgestützte bzw. doppelt gelagerte Pedale
50,51 im Gewicht wesenlich leichter ausgeführt werden können.Außerdem können äußere
Stützlager 53 für die Hinterräder 18 in der Verkleidung 48 vorgesehen werden, die
zusammen mit inneren Stützlagern 54 und mit Verstrebungen 55,56 und 57 eine stabile
Lagerung der Hinterräder 18 ermöglichen. Durch die Anordnung der Pedalstützlager
49 wird es auch praktikabel, mehrer Sitze versetzt neben- und hintereinander anzucrdnen,
so daß jeweils zwei Personen auf die Doppelpedale 51 einwirken können, ohne sich
gegenseitig zu behindern und ohne die Länge des gesamten Fahrradee 1 zu vergrößern.
Lediglich die Breite des Fahrrades 1 brancht gegenüber einem Zweirad etwas vergrößert
werden, was sich aber nur günstig auf den Radstand der Hinterräder und die Vergrößerung
des Gepäckraumes 60 auswirket.
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Der Verkleidungsträger 47 kann an den Querträgern 45 und 46 mit Schnelltrennstellen
64 versehen sein, an denen eine Haube 19 angeschlossen werden kann, die die Insassen
von Wi@terungseinflüs sen unabhängig macht.Elapptüren 62 und 63 sorgen fifr' eine
Ein- und Ausstiegmöblichkeit.
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Durch die einfache Muffenherstellung durch Ausstanzen oder Pressen
aus ebenen Platten ist es möglich äußerst leichte Fahrräder sowohl als Fortbewegungsmittel
für eine oder mehrere Personen, als auch als Gtertransportmittel zu schaffen, die
dank einer geschlossenen Bauweise auch unabhängig von Witterungseinflüssen jederzeit
einsatzfähig sind.
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Bei der Dimensionierung der Rahmenrphre können alle gewunchten Rohrstärken
auch unabhangig von handelsüblichen Rohren so gewählt werden, daß unter Berücksichtigung
der günstigsten Widerstandst und Trägheitsmomente Jeder rechteckige: oder runden
Querschnitt gewählt werden kann. Rechteckige Rohre lassen sich in allen Blechstärken
durch einfaches Abkanten und anschließend Nahtverbinden, unablhängig]Spezialrohrherstellern
anfertigen. Auch können nunmehr nlle irgendwie geeigneten GPE-oder XFK-Rohre,sei
es als handelsübliche Rundrohre mit rechteckig aufgeweiteten Rohrenden oder als
entsprechend gewickelte oder anderweitig gefertigte Rechteckrohre, Verwendung finden.
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Liste der Bezugsceicher 1 Pahrrad 2 Fehrradrahmen 3 Steuerkopf 4 Steuerkopfrohr
5 Steuerkopfmuffe 6 Steuerkopfmuffe 7 Sitzrohr 8 Sitzrohr 9 Nabenrohr 10 Nabenrohr
11 Nabenrohr 12 Nabenrohr 13 Nabenrohr 14 Klemmschlitz 15 Sattel-oder Sitzstütze
16 Erleichterungsloch 17 hinterrad 18 Hinterrad 19 Haube 20 Biegekante 21 Biegeradius
22 Bohrung 23 ebene Berührungsfläche 24 Anschlußbolzen 25 tangentiale Ebene 26 Vorderradgabel
27 Vorderrad 28 untere Hinterradgabel 29 obere Hinterradgabel 30 Muffe 31 Muffe
32 Bohrung 33 Klemm-und Anschlußbolzen 34 zweiteilige Muffe 35 Tretlagermuffe 36
Scheibe 37 Scheibe 38 Hohlzylinder 39 Hohlzylinder 40 Hohlzylinder 41 Anschlagrippe
42 Halteinrichtung 43 Bodenblech 44 Niet 45 Quersteg 46 Quersteg 47 Verkleidungsträger
48 Verkleidung 49 Stützlager für Pedale 50 Sitz 51 Pedal 52 Doppelpedal 53 äußeres
Stützlager 54 innere Stützlager 55 Verstrebung 56 Verstrebung 57 Verstrebung 58
Bodenträger 59 Gepäckraumboden 60 Gepäckraum 61 Gepäckraumverkleidung 62 Haubenklapptür
63 Haubenklapptür 64 Schnelltrennstelle 65 Hohlzylimderende 66 Verblndungsnaht A,
B, C, D, E, F, Rahmenknotenpunkte G.
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