DE3838425A1 - Rahmen in sandwichbauweise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rahmen in Sandwichbauweise, insbesondere aus Kunststoff, der sich insbesondere für Mo­ torräder, Fahrräder od. dgl. eignet. Sandwichbauweise be­ deutet eine Leichtbauweise, bei der zwei leichte, flache Deckteile, oder -platten, zwischen denen sich Füllstoffe befinden, durch Kleben, Löten od. dgl. miteinander verbun­ den sind.

Derartige Rahmen sind bei Fahrrädern bekannt (vgl. das un­ ter der Rollennummer G 81 33 605.5 eingetragene Gebrauchs­ muster) und aus einem Stück gefertigt oder aus zwei Schalen zusammengesetzt. Bei der ersteren, einstückigen Ausbildung besteht der Rahmen aus einer Einlage aus Blech, welche mit Kunststoff ummantelt ist. Bei der Schalenbauweise sind die miteinander verbundenen Schalen aus Kunststoff gebildet, wobei zwischen diesen ein Versteifungsprofil, z. B. CFK- Rohrprofil (kohlenstoffaserverstärkt) eingelegt ist. Die Herstellung solcher Fahrradrahmen erfordert die Verarbei­ tung von in Muldenformen gepreßten, faserverstärkten Kunst­ stoffmatten. Die mithin für die Herstellung notwendigen Schalenformen stellen allerdings ein teures und auf eine einzige Rahmenausbildung spezialisiertes und somit nicht flexibles Herstellungswerkzeug dar. Zudem eignen sich die Schalenformen bei der Herstellung in erster Linie nur für großflächige Fahrradrahmen, was einen hohen Verbrauch an Werkstoff sowie eine außerordentliche Empfindlichkeit des entsprechend ausgeführten Zweirads gegenüber Seitenwind mit sich bringt.

Bei einem anderen bekannten, aus Rohren gebildeten Rahmen für Motorräder (Gebrauchsmustereintragung 84 09 217) sind zwei zusammenlaufende Rohrenden mit Hilfe eines Verbin­ dungsteils mit einem weiteren Rohr verbunden. Dieser Ver­ bindungsteil besitzt zwei Rohreinsteckausnehmungen für die beiden erstgenannten Rohrenden und eine weitere Bohrung für das zuletzt genannte Rohr. Hierfür ist der Verbindungsteil hohlzylindrisch ausgebildet und realisiert mithin eine Muf­ fenverbindung, welche für in leichter Sandwich- /Schalenbauweise gefertigte Fahrradrahmen ungeeignet ist. Zudem erschwert die Rohrbauweise eine gezielte Versteifung des Fahrradrahmens in der vertikalen Ebene.

Nach alledem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Rahmen zu schaffen, bei dem die ein­ gangs genannten Nachteile beseitigt sind, eine einfache und kostengünstige sowie an diverse Rahmenformwünsche flexibel anpaßbare Herstellung ermöglicht sowie im Falle der Verwen­ dung für Motor-, Fahrräder od. dgl. ein hoher Fahrkomfort unter ausreichender Betriebssicherheit gewährleistet ist.

Zur Lösung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Rahmen im wesentlichen aus einzelnen Holmen zu bilden, die an ih­ ren Enden mittels ein oder mehrerer Verbindungsstege anein­ andergefügt gehalten sind und dort gegebenenfalls innen und/oder außen gebildete Aussparungen aufweisen, in welche die Verbindungsstege fugenüberlappend geklebt sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Rahmen sind also die Holme sepa­ rat voneinander gefertigt, in der Rahmengröße entsprechen­ den Abmessungen abgelängt, an den Enden auf passende Füge­ winkel zugeschnitten und dort mittels Verbindungselemente aneinandergehalten. Die Verbindungselemente sind als die Trennspalte/-fugen der aneinandergrenzenden Holmenden über­ brückende bzw. überführende Stegkörper ausgebildet und durch Klebstoff oder wirkungsgleichen Mitteln an den anein­ andergrenzenden Holmenden fixiert. In diesen sind innen und/oder gegebenenfalls auch außen Materialausnehmungen vorgenommen, welche der Aufnahme der Verbindungsstege die­ nen. Die so gebildeten Aussparungen haben die Funktion, eine besonders stabile Halterung und Verankerung der Ver­ bindungsstege an den Holmen zu gewährleisten. Die Fertigung des Rahmens aus Holmen in Sandwichbauweise mit fugenüber­ lappenden Verbindungsstegen ermöglicht bei geringem Gewicht eine große Steifigkeit, inbesondere in der Vertikalebene. Außerdem besitzt der so ausgeführte Rahmen eine hohe Ela­ stizität mit stoßdämpfenden Eigenschaften, vor allem in vertikaler Richtung, welche bei Verwendung für Zweiräder den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit erhöhen.

Um bei der Herstellung der Holme deren Ablängen zu verein­ fachen, sind in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rahmens die Enden miteinander verbundener Holme aneinanderstoßend ausgebildet, wobei jeder Holm im Stoßbereich mit zwei läng­ lichen, parallel zueinander verlaufenden Aussparungen ver­ sehen ist, welche mit denen des benachbarten Holmes eine gemeinsame Flucht bilden. Dies ermöglicht auch die einfache Ausbildung der Verbindungsstege als entsprechend längliche, ggf. geradlinig verlaufende Körper. Eine an die Sandwichform der Holme besonders angepaßte Bauweise besteht in schmalen, flachen Verbindungsstegen in Streifenform. Wichtig ist, daß die Verbindungsstege aus steifem Material gebildet sind. Ein zweckmäßiger Werkstoff hierfür ist Fiberglas.

Zur Erzielung der außerordentlichen Steifigkeit des Rahmens in vertikaler Richtung liegt es im Bereich der Erfindung, die Holme mit einem in horizontaler Richtung schmalen, in vertikaler Richtung länglich ausgedehnten Querschnitts­ profil zu versehen. Besonders geeignet hierfür ist eine Rechteckform oder eine oval gerundete (ggf. elliptische) Form. Insbesondere mit der letztgenannten Form wird der Vorteil erzielt, daß insbesondere bei Fahrradrahmen scharfe Ecken und Kanten, von denen bei Stürzen eine beträchtliche Verletzungsgefahr für den Radfahrer ausgeht, vermieden wer­ den.

Heutzutage sind Rahmen, insbesondere für Fahrradräder, mit möglichst wenig Gewicht erwünscht. Dem trägt eine weitere Ausbildung der Erfindung Rechnung, wonach im Inneren der Holme ein oder mehrere Hohlräume angeordnet sind, welche - vor allem der einfachen Herstellbarkeit wegen - sich vor­ zugsweise entlang der Holm-Längsachse erstrecken. Mit die­ ser Ausführung wird auch der Verbrauch an Material und Werkstoff vermindert.

Eine auf der Erfindung basierende Realisierung der Sand­ wichbauweise der Holme besteht darin, diese in ihrem Inne­ ren mit Holz, Wabenkörpern aus Metall oder Kunststoff und/oder Schaumstoffen als Füll- bzw. Kernmaterial zu ver­ sehen, welches von außen mit Armierungsmaterial, wie z. B. faserverstärktem Kunststoff oder aufklebbaren Metallfolien und/oder -platten sandwichartig beschichtet ist. Vor allem die mittels Metallplatten realisierte Armierung schafft eine hohe Steifigkeit und gleichzeitig Elastizität auch ge­ genüber horizontal gerichteten Kräften und Stößen, wobei durch die Verwendung der genannten Kernmaterialien die Aus­ bildung von Holmen mit geringem Gewicht ermöglicht ist. Die mechanische Festigkeit läßt sich noch weiter erhöhen, wenn im Holminneren eine verstärkende Einlage beispielsweise aus elastischem Fiberglas oder Metallplatten angeordnet ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf ein Fahrrad mit erfindungsgemäßem Rahmen,

Fig. 2 den in Fig. 1 gestrichelt umrandeten Teilbereich in stark vergrößerter, auseinandergezogener Darstellung,

Fig. 3a eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Rahmenverbindungsstelle,

Fig. 3b eine auseinandergezogene Darstellung der Ausbildung nach Fig. 3a,

Fig. 4a eine der Fig. 3a entsprechende Darstellung einer anderen Ausbildung des in Fig. 1 gestrichelt umrandeten Teilbereichs,

Fig. 4b eine Fig. 3b entsprechende Darstellung der Ausbildung nach Fig. 4a,

Fig. 5 einen Holmquerschnitt entsprechend der Linie Y-Y in Fig. 1, und

Fig. 6 einen weiteren Holmquerschnitt entsprechend der Linie Y-Y in Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Fahrrad schematisch angedeutet, welches mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Rahmen 1 versehen ist. Dieser ist aus einer Mehrzahl von Holmen 2 zusammenge­ setzt, welche an ihren Enden untereinander verbunden sind. Zur Schaffung der Verbindungsstellen sind die Enden der Holme mit (gestrichelt angedeuteten) Aussparungen 3 verse­ hen, wobei gegenüberliegend angeordnete Aussparungen 3 a bzw. 3 b aneinander gefügter Holme 2 a bzw. 2 b sich miteinan­ der etwa in Deckung befinden und dabei eine gemeinsame Fluchtrichtung 4 bilden. In die Aussparungen 3 sind Verbin­ dungsstege 5 eingesetzt, welche mit Klebemitteln od. dgl. dort befestigt sein können. In Fig. 2 ist die in Fig. 1 ge­ strichelt umkreiste Verbindungsstelle durch eine auseinan­ dergezogene Darstellung weiter verdeutlicht. Hiernach sind ferner bezüglich der Horizontalen 6 die aneinanderstoßenden Endseiten 7 a bzw. 7 b der miteinander verbundenen Holme 2 a bzw. 2 b auf einen gemeinsamen Fügewinkel α zugeschnitten, um die Holmenden bündig aneinanderpassen bzw. -halten zu können.

Gemäß Fig. 3a und 3b sind zwei aneinanderzufügende Holme 2 a bzw. 2 b jeweils mit zwei parallel verlaufenden Aussparungen 3 versehen, wobei im aneinandergefügten Zustand der Holme 2 a bzw. 2 b gemäß Fig. 3a die Aussparungen unterschiedlicher Holme miteinander fluchten. Die Verbindungsstege 5 sind in die Aussparungen 3, die im Inneren der Holme 2 a bzw. 2 b an­ geordnet sind, hineingeklebt. Da sich in zwei miteinander fluchtenden Aussparungen unterschiedlicher Holme 2 a bzw. 2 b jeweils ein einstückiger Verbindungssteg 5 befindet, wird eine stabile Halterung der aneinandergrenzenden Holme 2 a bzw. 2 b erzielt. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4a bzw. 4b unterscheidet sich von dem nach Fig. 3a bzw. 3b dadurch, daß die Verbindungsstege 5 und die diese aufneh­ menden Aussparungen 3 nicht im Holminneren sondern an der Holmaußenwand ausgebildet sind.

Gemäß Fig. 5 besitzt der Holm 2 im Querschnitt ein Profil mit einem mittleren, langgestreckten Längsabschnitt 9, wel­ cher an entgegengesetzten Enden in die beiden gerundeten Endbereiche 8 übergeht. Im Bereich des Längsabschnitts 9 ist in die gegenüberliegenden Außenwände des Holms 2 eine Armierungsbeschichtung 10, beispielsweise aus GFK, CFK oder Metall zur Versteifung eingelassen. Etwa im Holmquerschnitt zwischen den beidseitigen Armierungsbeschichtungen 10 mit­ tig angeordnet sind Hohlräume 11, welche im dargestellten Beispiel als kreisrunde Bohrungen realisiert sind, die in Richtung der Längsachse des Holmes 2 (in die Zeichenebene verlaufend) sich erstrecken. Der Unterschied des demgegen­ über abgewandelten Holmquerschnitts nach Fig. 6 besteht darin, daß anstelle der Bohrungen eine verstärkende Einlage 12 angeordnet ist, welche sich etwa mittig zwischen den beiden außen angebrachten Armierungsbeschichtungen 10 be­ findet und sich geradlinig von einem Endbereich 8 a zum ent­ gegengesetzten Endbereich 8 b erstreckt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungs­ beispiele beschränkt. So liegt es im Rahmen der Erfindung, bei den Holmen auf Aussparungen zu verzichten, und die de­ ren Trennfugen überbrückenden Verbindungsstege auf bei­ spielsweise die diametral gegenüberliegenden Außenwände je­ des Holmes aufzukleben, so daß die Verbindungsstege im Be­ reich des Übergangs von einem Holm zum anderen auf deren Außenwänden leichte Erhebungen bilden.

Claims (8)

1. Rahmen in Sandwichbauweise, insbesondere aus Kunst­ stoff, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen aus einzelnen Holmen (2) gebildet ist, die an ihren Enden mittels ein oder mehrerer Verbindungsstege (5) aneinandergefügt gehalten sind und gegebenenfalls dort innen und/oder außen gebildete Aussparungen (3) aufweisen, in welche die Verbindungsstege (5) fugen­ überlappend geklebt sind.

2. Rahmen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch aneinan­ derstoßende Enden (7 a, 7 b) verbundener Holme (2 a, 2 b), welche jeweils im Stoßbereich mit zwei längli­ chen, parallelen Aussparungen (3) versehen sind, die mit denen des benachbarten Holmes (2 a bzw. 2 b) eine gemeinsame Flucht (4) bilden.

3. Rahmen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch schmale, flache Verbindungsstege (5) im Streifenform.

4. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungstege (5) aus stei­ fem Material, vorzugsweise Fiberglas, hergestellt sind.

5. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch einen schmalen, in vertikaler Richtung länglich (9) ausgebildeten Holmquerschnitt, vorzugs­ weise in oval gerundeter (8) oder rechteckiger Form.

6. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch einen oder mehrere im Holminneren an­ geordnete Hohlräume (11), welche vorzugsweise sich entlang der Holm-Längsachse erstrecken.

7. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Holm (2) innen mit Holz, Wa­ benkörpern aus Metall oder Kunststoff und/oder Schaumstoff als Kernmaterial (13) ausgefüllt ist, welches mit Armierungsmaterial (10) wie z. B. faser­ verstärkten Kunststoff oder aufklebbaren Metallfolien und/oder -platten sandwichartig beschichtet ist.

8. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Holzinneren eine verstärkende Einlage (12) angeordnet ist.