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Verbindungsknoten zwischen zwei winklig
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aufeinander zulaufenden Rohren Die Erfindung betrifft einen Verbindungsknoten
zwischen zwei winklig aufeinander zulaufenden Rohren nach dem Oberbegriff von Anspruch
1, wie er beispielsweise aus der Konstruktion von Fahrradrahmen her bekannt ist.
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Ein gattungsmäßig zugrundegelegter bekannter Verbindungsknoten ist
im Bereich der Hinterradbefestigung von Fahrrädern am Fahrradrahmen vorgesehen,
und zwar dient das Knotenblech nicht nur zur Verbindung der horizontalen, vom Tretlager
her kommenden Strebe mit der schräg nach oben in Richtung zum Sattel verlaufenden
Strebe, sondern das Knotenblech dient gleichzeitig auch zur Verschraubung der Hinterradachse.
Bei dem bekannten Verbindungsknoten sind lediglich die rohrförmigen Streben geschlitzt
und auf stumpf endigende Zungen des Knotenbleches aufgesteckt und mit diesem verlötet.
Bei hoch belasteten Sportfahrrädern wie z.B. bei solchen, die für die Sportart Radball
benutzt werden, ist es immer wieder zu Brüchen an der Verbindungsstelle zwischen
Rohr und Knotenblech ge-
kommen. Und zwar ist das Rohr im Bereich
der Außenkontur des Knotenbleches gebrochen. Auch eine Vergrößerung der Aufstecklänge
des Rohres auf das Knotenblech bringt hier keine Abhilfe; auch bei größeren Aufstecklängen
erfolgt der Bruch immer wieder an der gleichen Stelle.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Verbindungsknoten dahingehend zu
verbessern, daß auch bei höheren Belastungen des Verbindungsknotens keine Brüche
der geschilderten Art mehr auftreten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
von Anspruch 1 gelöst. Dank der Schlitzung auch des Knotenbleches mit einem radial
außerhalb des gesunden ungeschwächten Rohrquerschnittes verbleibenden Materialüberstand
ist im Bereich der Außenkontur des Knotenbleches ein voll belastbarer Rohrquerschnitt
vorhanden. Die Schwachstelle des Rohres, nämlich das Schlitzende, ist aus dem Bereich
höchster Materialbeanspruchung herausverlagert.
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Die Stelle höchster Beanspruchung ist die Außenkontur des Knotenbleches;
an dieser Stelle steht jedoch - wie gesagt -ungeschwächter Rohrquerschnitt zur Verfügung.
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Außer einer Verbesserung der Belastbarkeit einer Knotenverbindung
bietet die Erfindung auch noch den Vorteil, daß Leichtbaukonstruktionen mit kalt
gezogenen und somit hochfesten Rohren möglich sind, die wegen ihrer kalt verfestigten
Materialeigenschaft keine starke Erwärmung ertragen.
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Die üblichen Muffenverbindungen an den anderen Stellen von Fahrradrahmen
oder ähnlichen Rahmenkonstruktionen erfordern
nämlich beim Zusammenlöten
einen großen, den gesamten Rohrumfang erfassenden Wärmeeintrag, so daß die Kaltverfestigung
des Rohres am gesamten Umfang an der Lötstelle verloren geht. Werden derartige Verbindungsknoten
nicht in Muffenbauweise, sondern mittels Knotenblechen nach dem Vorbild der Erfindung
ausgebildet, so kann sich der Wärmeeintrag auf schmale, kurze axial verlaufende
Streifen beschränken, so daß die dazwischen liegenden Umfangsbereiche des Rohres
nicht erwärmt zu werden brauchen. Auch ist der Wärmefluß von den zu verlötenden
Streifen in Umfangsrichtung nur sehr kurz. Es kann mit sehr kleiner Lötflamme gelötet
werden, wobei der Wärmeeintrag im wesentlichen auf das Knotenblech beschränkt wird.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen
werden. Im übrigen ist die Erfindung anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsbeispiele nachfolgend noch kurz erläutert; dabei zeigen: Fig. 1 eine
Seitenansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verbindungsknotens im Hinterachshereich
eines Fahrradrahmens, Fig. 2 einen Schnitt durch den Verbindungsknoten nach Fig.
1 entlang der Schnittlinie II-II, Fig. 3 eine Einzeldarstellung eines der beiden
am Verbindungsknoten nach Fig. 1 zu verbindenden Rohre,
Fig. 4 eine
teilweise Einzeldarstellung des Knotenbleches für sich allein, Fig. 5 eine Seitenansicht
auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verbindungsknotens nach der Erfindung
im Bereich der Sattelstütze eines Fahrradrahmens, Fig. 6 und 7 die beiden für den
Verbindungsknoten nach Fig. 5 verwendeten Knotenbleche in Einzeldarstellung und
Fig. 8 eine Seitenansicht auf das Ausfall-Ende einer Vorderradgabel.
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Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Verbindungsknotens
ist ein erstes Rohr 1 unter Zwischenschaltung eines Knotenbleches 3 mit einem zweiten
Rohr 2 verbunden. Die beiden Rohre 1 und 2 sind an ihrem dem Knotenblech 3 zugekehrten
Ende mit einem entsprechenden Schlitz 4 mit der Tiefe 7 versehen, die größenordnungsmäßig
etwa dem Durchmesser der Rohre entspricht. Und zwar entspricht die Schlitztiefe
7 beim dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 60Wo des Durchmessers 9 der Rohre
1 bzw. 2. Die Breite der Schlitze 4 entspricht der Wandstärke des Knotenbleches
3.
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Erfindungsgemäß ist im Aufsteckbereich auch das Knotenblech 3 geschlitzt.
Und zwar sind für jedes Rohr zwei Schlitze 5 vorgesehen, deren Tiefe 7 ebenfalls
etwa der Tiefe der Schlitze 4 in den Rohrenden entspricht. Die Breite der Schlitze
entspricht der Wandstärke 8 der Rohrwandung und der gegenseitige Abstand der beiden
Schlitze 5 entspricht dem mittleren Durchmesser der Rohre. Dank der Tiefe 7 der
beiden Schlitzarten 4 und 5 ergibt sich eine gesamte Aufstecktiefe 6 zwischen Rohr
und Knotenblech, die etwa dem
doppelten einer Schlitztiefe für sich
entspricht. Wesentlich für die Erhöhung der Belastbarkeit des Verbindungsknotens
ist, daß radial außerhalb der Rohre 1 und 2 in einem gegenüber dem Ende des Schlitzes
4 axial versetzten Bereich ein Materialüberstand 10 des Knotenbleches vorhanden
ist; außerdem ist in demselben Bereich das Rohrinnere stegartig durch eine entsprechende
Zunge des Knotenbleches ausgesteift. Im Bereich der Endkontur des Knotenbleches
steht demnach ein ungeschwächter Querschnitt des Rohres zur Verfügung, so daß an
dieser höchstbelasteten Stelle rohrseitig optimale Belastungsbedingungen gegeben
sind.
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Das in Fig. 5 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel eines Verbindungsknotens
zeigt ein im Knotenbereich durchlaufeindes erstes Rohr 11, an welches seitlich ein
zweites Rohr 12 anstößt, es ist mit seiner entsprechenden Stirnseite gemäß der gegenseitigen
Verschneidungslinie konturiert und mit dieser Stirnseite außenseitig am ersten Rohr
11 verlötet. Für derartige Verbindungsknoten wurden bei Fahrradrahmen bisher stets
Muffenverbindungen vorgesehen. Diese sind jedoch nicht bei kalt gezogenen Rohren
ohne Materialschwächungen verarbeitbar; kalt gezogene Rohre vertragen nur sehr geringe
Wärmeeinträge. Muffenverbindungen mit kalt gezogenen Rohren zeigten bei Überbeanspruchung
Rohrbrüche neben den Verbindungsmuffen infolge thermisch bedingter Materialschwächungen.
Der Verbindungsknoten nach Fig. 5 soll in dieser Hinsicht Abhilfe schaffen.
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Und zwar wird ein Knotenblech 13 entsprechend dem Verlauf einer Mantellinie
des ersten Rohres 11 an dieses ange-
schweißt oder hochschmelzend
angelötet. Nachdem dieses Anschweißen oder Anlöten sich nur auf einen schmalen Streifen
beschränkt, ist die Materialschwächung der Rohrwandung dadurch nur sehr gering.
An dem dem zweiten Rohr 12 zugekehrten Ende ist das Knotenblech 13 mit Schlitzen
5' mit einer Schlitztiefe 7' versehen, wobei die Breite und der gegenseitige Abstand
der Wandstärke 8' bzw. dem Durchmesser 9' des zweiten Rohres 12 entsprechen. Im
Auf.steckbereich ist das Knotenblech 13 mindestens so breit, daß sich radial außerhalb
des zweiten Rohres 12 ein Materialüberstand 10' ergibt, der mindestens dem eineinhalb-
bis zweifachen der Rohrwandstärke entspricht und der somit genügend mittragen kann.
Auch das zweite Rohr 12 ist im Aufsteckbereich entsprechend der Wandstärke des Knotenbleches
13 geschlitzt (Schlitze 4'), wobei auch hier die Schlitztiefe 7' der Schlitztiefe
der Schlitze 5' entspricht. Insgesamt ergibt sich eine Aufstecklänge 6' von dem
doppelten der Schlitztiefe 7'.
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Zur Erhöhung der Festigkeit der Knotenverbindung kann ein zweites
Knotenblech 14 vorgesehen werden, welches quer zu dem ersten Knotenblech 13 angeordnet
ist. Die dem ersten Rohr 11 zugekehrte Stirnseite 15 des zweiten Knotenbleches 14
ist entsprechend dem Umfangsverlauf des ersten Rohres konturiert. Die beiden kreuzweise
zueinander angeordneten Knotenbleche 13 und 14 sind in der Mitte ebenfalls mit Schlitzen
16 bzw. 16' versehen, wobei die beiden Schlitze von unterschiedlichen Seiten her
in die Knotenbleche eingearbeitet sind. Dadurch lassen sie sich kreuzweise zusammenstecken
und miteinander verschweißen bzw. hochschmel-
zend miteinander
verlöten. Das solcherart vorgefertigte Knotenblechpaar kann dann an der vorgesehenen
Stelle außenseitig auf das erste Rohr 11 aufgeschweißt werden.
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Selbstverständlich ist auch das zweite Knotenblech 14, ähnlich wie
das erste Knotenblech 13 auch schon, mit entsprechenden Schlitzen 5' zur Aufnahme
des zweiten Rohres 12 versehen. Die Mittenebenen der beiden Knotenbleche 13 und
14 schneiden einander entlang der Kreuzungslinie 17.
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Das Knotenblechpaar mit den beiden kreuzweise zueinander stehenden
Knotenbleche ist nun derart ausgebildet und angeordnet, daß die Kreuzungslinie 17
etwa gleichachsig zum zweiten Rohr 12 zu liegen kommt. Dadurch ergeben sich in bezug
auf dieses zweite Rohr optimale und vor allen Dingen umfangssymmetrische Belastungsmöglichkeiten.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel steht im Bereich der Endkontur der Knotenbleche
13 bzw. 14 ein ungeschwächter Rohrquerschnitt zur Verfügung, der die auftretende
Belastung optimal übertragen kann. Im übrigen ist an dieser höchstbelasteten Stelle
der Rohrquerschnitt thermisch nur minimal beeinflußt und das Material in seiner
Festigkeit nur minimal beeinträchtigt. Bei einer Beschränkung des Wärmeeintrages
mittels kleiner Lötflamme auf die Knotenbleche fließt die Wärme beim Löten im wesentlichen
lediglich durch die Knotenbleche zu den Lötspalten hin und es wird selbst im Bereich
der Lötungen nicht einmal der gesamte Materialquerschnitt der Rohrwandung von unzulässiger
Erwärmung erfaßt. Dank einer Verwendung der geschilderten Verbindungsknoten ist
also ohne weiteres eine Verwendung von kaltgezogenen Rohren möglich, die einen Leichtbau
bei Rahmenkonstruktionen der angesprochenen Art erlaubt.
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Die Erfindung kann mit gleichem Vorteil auch an solchen Stellen angewandt
werden, an denen ein Knotenblech mit dem Ende nur eines einzigen Rohres verlötet
zu werden braucht, wie dies Fig. 8 am Beispiel einer Fahrradrahmen-Vorderradgabel
veranschaulicht. Und zwar ist dort - für jede Fahrradseite gesondert - lediglich
ein einziges Rohr 1?? mit einem Knotenblech 3'' in der geschilderten Weise verbunden.
Das Knotenblech 3'' verdient, obwohl es mit nur einem Rohr verbunden ist, diesen
Namen, weil im Bereich des schlitzförmigen in das Knotenblech eingearbeiteten Ausfall-Endes
18 die Achse des Vorderrades lösbar befestigt wird, so daß über das Knotenblech
letztlich doch ein Verbindungsknoten zustande kommt. Von Sonderbauformen für Sportzwecke
einmal abgesehen, sind an dem Knotenblech über entsprechende Anschraubaugen meist
auch Streben 19 für ein Schutzblech befestigt. Das Rohr 1'' ist mit dem Knotenblech
3'' auf der Aufstecktiefe 6" zusammengesteckt, was durch einen Schlitz 4'' im Rohr
und ein Paar von Schlitzen 5'' im Knotenblech von untereinander etwa gleicher Länge
ermöglicht wird. Außerhalb des Rohres verbleibt in einem ungeschwächten Bereich
des Rohres 1" oben und unten jeweils ein Materialüberstand 10'', der nach dem Verlöten,
gemeinsam mit der im Rohr steckenden stegartig aussteifenden Zunge zwischen den
Knotenblechschlitzen, im wesentlichen die Festigkeitssteigerung auf Seiten des Knotenbleches
bringt. Rohrseitig wird die Festigkeit dadurch erhöht, daß im Bereich der Endkontur
des Knotenbleches 3'' ungeschwächter Rohrquerschnitt zur Verfügung steht.
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