DE3807369A1 - Bicycle frame having a top-tube construction which extends in an essentially kink-free line from the steering head to the rear-wheel drop-outs - Google Patents

Bicycle frame having a top-tube construction which extends in an essentially kink-free line from the steering head to the rear-wheel drop-outs

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)

Abstract

In a bicycle frame, the top tube 1 is curved and merges in a kink-free line into the seat stays 4. The transition is rigid, so that in this manner a very stable connection of the steering head 6, the seat tube 3 and the rear-wheel drop-outs 7 results. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrradrahmen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. Ein derartiger Rahmen ist aus der US-PS 28 55 218 bekannt.The invention relates to a bicycle frame the type mentioned in the preamble of claim 1. Such a frame is from US-PS 28 55 218 known.

Mit der Erfindung des Niederrades gegen Ende des 19. Jahr­ hunderts fand das Fahrrad sehr schnell seine bis heute gültige Rahmenform, den Diamantrahmen, (Fig. 1), bestehend aus Oberrohr 1, Unterrohr 2, Sattelrohr 3, Kettenstreben 5, Sattelstreben 4 und Steuerkopf 6. Die Hinterradaufnahme kriegt die Bezugsziffer 7.With the invention of the Niederrades towards the end of the 19th century, the bicycle quickly found its frame shape, the diamond frame, ( Fig. 1), which is still valid today, consisting of top tube 1 , down tube 2 , seat tube 3 , chain stays 5 , seat stays 4 and steering head 6 . The rear wheel mount gets the reference number 7 .

Grundlage für die Formgebung war die zweidimensionale statische Betrachtungsweise: vorne und hinten Abstützung auf die Achsen, in der Mitte die Last des Fahrers. Der Rahmen sollte unter der Last des Fahrers nicht zusammenbrechen, angesichts der damaligen Straßenver­ hältnisse und der schlechten Rohrqualitäten sicherlich die richtige Priorität.The basis for the design was the two-dimensional one static view: front and rear support on the axles, in the middle the load of the driver. The frame should not be under the driver's load collapse, given the road traffic at that time conditions and the poor pipe quality certainly the right priority.

Diese Probleme sind allerdings heute längst in den Hintergrund getreten, selbst der billigste Massenrahmen wird o. g. Forderungen gerecht. Dagegen spielt das Problem der Verwindungssteifigkeit, besonders bei hoch­ wertigen Rahmen inzwischen die Hauptrolle.However, these problems are long gone in the Kicked the background, even the cheapest mass frame is mentioned above Meet demands. Against that plays Problem of torsional stiffness, especially at high valuable frame now the main role.

Ein moderner Rahmen muß in zweierlei Hinsicht steif sein:A modern frame has to be rigid in two ways:

  • 1. Radführung: Beide Laufräder müssen sauber geführt werden, damit das Fahrrad bei höheren Geschwindig­ keiten nicht ins Pendeln kommt. Wenn die Eigenfre­ quenz des Fahrrades mit der Raddrehzahl überein­ stimmt, kann es zu diesem Aufschaukeln kommen, das heißt: je steifer der Rahmen, um so höher die Eigen­ frequenz des Fahrrades, um so später kommt es zum Aufschaukeln.1. Wheel guidance: Both wheels must be guided cleanly be so that the bike at higher speeds not commuting. If the Eigenfre frequency of the bicycle matches the wheel speed true, this rocking can occur, that means: the stiffer the frame, the higher the frame frequency of the bike, the later it comes to Rocking.
  • 2. "Antritt": Verwindungssteifigkeit des Tretlagers zur Gesamtheit des Rahmens und im besonderen zur Hinter­ radaufnahme, um die aufs Pedal aufgebrachten Kräfte möglichst effektiv in Vortrieb umzusetzen. Hier dürfen auch die am Lenker wirksamen Hebel­ kräfte nicht vergessen werden!2. "Start": torsional stiffness of the bottom bracket Whole of the frame and especially the back wheel mount to the forces applied to the pedal to implement it as effectively as possible. The levers effective on the handlebars are also allowed here powers are not forgotten!

Für beide Aufgaben sind beim traditionellen Rahmen im wesentlichen die Kettenstreben und das dickere Unterrohr vorgesehen. Die Sattelstreben und das dün­ nere Oberrohr sind nach wie vor nur dazu da, daß der Rahmen unter der Last des Fahrers die Form behält. Um die Verwindungssteifigkeit ohne Materialmehrauf­ wand zu erhöhen, müssen die Rohre zwischen den Verbin­ dungspunkten, hier zwischen Hinterradaufnahme und Steuerkopf möglichst gerade geführt werden.For both tasks are in the traditional framework essentially the chainstays and the thicker one Down tube provided. The seat stays and the thin nere top tube are still only there that the Frame under the load of the driver keeps its shape. The torsional rigidity without additional material to increase the wall, the pipes between the connec points, here between the rear wheel mount and Control head should be guided as straight as possible.

Bei den Kettenstreben und dem Unterrohr versteift eine Verlegung des Tretlagers um einige Zentimeter nach oben den Rahmen in Punkt 1 und 2, wie Mountain­ bike-Rahmen und Spezialrennrahmen erfolgreich beweisen. Der konstruktive Spielraum für die Lage des Tretlagers ist jedoch begrenzt.Stiffened at the chainstays and down tube moving the bottom bracket by a few centimeters up the frame in points 1 and 2, like Mountain Prove bike frame and special racing frame. The constructive scope for the position of the bottom bracket is however limited.

In den Vereinigten Staaten ist ein Rahmen der eingangs genannten Art für Knabenfahrräder bekannt, bei dem die beiden Sattelstreben über das Sattelrohr hinaus als Oberrohr bis zum Steuerkopf geführt sind. (US-PS 28 55 218)In the United States is a framework of the beginning known type for boys' bicycles known in which the two seat stays beyond the seat tube are guided as a top tube to the control head. (US-PS 28 55 218)

Dies mag eine gewisse Versteifung gegenüber dem Dia­ mantrahmen in der senkrechten Ebene bewirken. Scher­ kräfte, die außerhalb dieser Ebene angreifen, wie typischerweise die Antrittskräfte, kann dieser Rahmen jedoch kaum aufnehmen, wie die Fig. 2b zeigt, eine Drauf­ sicht des Rahmens in Fachwerkdarstellung. Für die Rahmen­ teile wurden in Fig. 2 die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet. Auf die mangelnde Steifigkeit des Rahmens deutet auch das zusätzlich eingezogene Rohr 25 vom Oberrohr zum Unterrohr hin (Fig. 1 der US-PS 28 55 218).This may result in a certain stiffening in relation to the diamond frame in the vertical plane. Shear forces that attack outside this level, such as typically the initial forces, can hardly accommodate this frame, however, as shown in FIG. 2b, a plan view of the frame in the framework view. For the frame parts, the same reference numerals as in Fig. 1 were used in Fig. 2. The additionally drawn-in tube 25 from the top tube to the down tube also indicates the lack of rigidity of the frame (FIG. 1 of US Pat. No. 2,855,218).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen für die Radführung und die Antrittskräfte möglichst steifen Rahmen zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. The object of the invention is one for the wheel guide and the initial forces are as rigid as possible create. This task is characterized by the Features of claim 1 solved.  

Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.Advantageous further training can be found in the Subclaims.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbei­ spieles erläutert.The invention will now be described with reference to an embodiment game explained.

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Rahmen in Seitenansicht, Fig. 3 shows a frame according to the invention in side view,

Fig. 4 in Draufsicht. Fig. 4 in top view.

Die Sattel­ streben 4 und das Oberrohr 1 sind in einer durchgehen­ den, im wesentlichen knickfreien (bis auf den durch die Gabelung bewirkten Knick), Linie von der Hinterradaufnahme 7 bis zum Steuerkopf 6 durch­ gezogen. Die Sattelstreben und das Oberrohr werden möglichst effektiv für die Aufgabe mit eingesetzt. Sie gewährleisten einen optimalen Kraftfluß von der Hinterradaufnahme zum Steuerkopf, stützen trotzdem das Sattelrohr ab und geben die gewohnte Fahrradform nicht völlig auf. Die Sattelstreben müssen dazu Biege- und Verwindungskräfte aufnehmen, wie sie traditionell nur die Kettenstreben aushalten müssen. Sie bestehen deshalb aus den selben konifizierten Rohren, wie die Kettenstreben. Um den Kraftfluß in das Oberrohr möglichst kontinuierlich weiterzuleiten, sind die Sattelstreben nicht wie traditionell üblich, am Sattelrohr biegeweich abgestützt, sondern gehen möglichst verlaufend ins Oberrohr über. Nach jahrelangen Versuchen, hat sich letztendlich erst beim Bau der verschiedenen Rahmen, der elegant geschwungene Oberbau als eine optisch und technisch optimale Lösung ergeben.The saddle struts 4 and the top tube 1 are in a continuous, essentially kink-free (except for the kink caused by the fork), line from the rear wheel 7 to the control head 6 pulled through. The seat stays and the top tube are used as effectively as possible for the task. They ensure an optimal flow of power from the rear wheel mount to the steering head, still support the seat tube and do not give up the usual bike shape completely. For this purpose, the seat stays have to absorb bending and twisting forces, which traditionally only the chain stays have to endure. They therefore consist of the same butted tubes as the chainstays. In order to transmit the power flow into the top tube as continuously as possible, the seat stays are not supported on the seat tube so that they can bend, as is traditionally the case, but pass into the top tube as far as possible. After years of testing, it was only when the various frames were built that the elegantly curved superstructure emerged as an optically and technically optimal solution.

Claims (12)

1. Fahrradrahmen mit einer Oberrohrkonstruktion, die sich in einer im wesentlichen knickfreien Linie vom Steuerkopf bis zur Hinterradaufnahme erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberrohrkonstruktion zwischen Steuerkopf und Sattelrohr aus einem Rohr besteht, das sich zur Hinterradaufnahme hin in biege­ festem Übergang in zwei Sattelstreben gabelt.1. Bicycle frame with an upper tube construction, which extends in a substantially kink-free line from the control head to the rear wheel mount, characterized in that the upper tube construction between the control head and seat tube consists of a tube that forks towards the rear wheel mount in a rigid transition in two seat stays . 2. Fahrradrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sattelstreben verlaufend in das Oberrohr übergehen.2. Bicycle frame according to claim 1, characterized in that the saddle struts run into the top tube pass over. 3. Fahrradrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sattelstreben im Übergangsbereich geschäftet sind.3. Bicycle frame according to claim 1 or 2, characterized records that the seat stays in the transition area are busy. 4. Fahrradrahmen nach einem der vorhergegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberrohr mit dem Sattelrohr vermufft oder stumpf verbunden ist.4. Bicycle frame according to one of the previous An sayings, characterized in that the top tube muffled or butt-jointed with the seat tube is. 5. Fahrradrahmen nach einem der vorhergegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre ver­ lötet sind.5. Bicycle frame according to one of the previous An sayings, characterized in that the pipes ver are soldered. 6. Fahrradrahmen nach einem der vorhergegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre verschweißt sind.6. Bicycle frame according to one of the previous An sayings, characterized in that the pipes are welded. 7. Fahrradrahmen nach einem der vorhergegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre verklebt sind. 7. Bicycle frame according to one of the previous An sayings, characterized in that the pipes are glued.   8. Fahrradrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberrohrkonstruktion einstückig ausgebildet ist.8. Bicycle frame according to claim 1, characterized in that the top tube construction is made in one piece is. 9. Fahrradrahmen nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sattel­ streben konifiziert sind.9. Bicycle frame according to one of the preceding An sayings, characterized in that the saddle strive are butted. 10. Fahrradrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die knickfreie Linie nach oben gewölbt ist.10. Bicycle frame according to one of the preceding Claims, characterized in that the kink-free Line is curved upwards. 11. Fahrradrahmen nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, aß die knick­ freie Linie nach unten gewölbt ist.11. Bicycle frame according to one of the previous ones Claims, characterized, ate the kink free line is arched down. 12. Fahrradrahmen nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberrohr, die Sattelstreben und ggf. das Sattelrohr mit einer Muffe verbunden sind.12. Bicycle frame according to one of the previous ones Claims, characterized in that the top tube, the seat stays and possibly the seat tube with a Are connected.
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