DE3931478C1 - Triangular tubular frame - is made of circular or elliptical section plastics tubes fastened together - Google Patents
Triangular tubular frame - is made of circular or elliptical section plastics tubes fastened togetherInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Eckverbindung für eine Rahmenkonstruktion mit wenigstens zwei unter einem Winkel zueinander liegenden Stäben aus durch gerichtete Langfasern verstärktem Kunststoff mit rundem Querschnitt nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a corner connection for a frame construction with at least two at an angle to each other horizontal bars made of reinforced long fiber Plastic with a round cross-section according to the preamble of claim 1.
Eckverbindungen der gattungsgemäßen Art sind bekannt durch die DE-OS 34 00 043. Eine Kraftübertragung zwischen den beiden Stäben erfolgt hier ausschließlich über die Verbindungselemente, in denen dreiecksförmige Kernverstärkungen aus einem Hartschaum eingeschlossen sein können. Eine derartige Eckverbindung reicht für sehr hoch beanspruchte Rahmenkonstruktionen nicht aus.Corner joints of the generic type are known from the DE-OS 34 00 043. A power transmission between the two bars takes place here exclusively via the connecting elements, in which included triangular core reinforcements made of hard foam could be. Such a corner connection is sufficient for very high stressed frame structures.
Aus der US-PS 43 84 802 ist eine Eckverbindung für I-Träger aus faserverstärktem Kunststoff bekannt, bei der einer der Träger an seinem Ende stirnseitig mit einer Platte verbunden ist, mit der das Trägerende außen gegen eine äußere Flanschfläche eines zweiten durchgehenden I-Trägers anliegt und damit verklebt ist. Im Abstand von dieser Verbindung ist zwischen den miteinander verbundenen I-Trägern eine Strebe angeordnet, die ebenfalls nach Art eines I-Trägers ausgebildet und mit stirnseitig ausgebildeten Platten versehen ist, über die das Verbindungselement mit den Flanschaußenseiten der beiden I-Träger verklebt ist. Die Strebe soll dabei neben Druckkräften auch senkrecht zu den Klebeflächen wirkende Zugkräfte übertragen.From US-PS 43 84 802 is a corner connection for I-beams fiber-reinforced plastic is known in which one of the carrier its end is connected at the end to a plate with which the carrier end outside against an outer flange surface of a second continuous I-beam rests and is glued to it. At a distance of this connection is between the interconnected I-beams arranged a strut, which is also in the manner of a I-beam formed and with plates formed on the front is provided, via which the connecting element with the flange outer sides the two I-beams are glued. The strut should besides compressive forces also acting perpendicular to the adhesive surfaces Transfer tensile forces.
Die GB-PS 6 30 558 beschreibt eine eine Lenkergabelhülse aufnehmende Eckverbindung eines Zweiradrahmens, bei der ein im wesentlichen U-förmiges Blechrohrteil vorgesehen ist, das die Lenkergabelhülse mit seinem mit entsprechendem Radius gekrümmten Steg über einen wesentlichen Teil seines Umfangs umschließt und dessen Schenkel so verformt sind, daß Aufnahmen für die angrenzenden Enden der Rahmenrohre gebildet werden. Die Aufnahmen sind an ihren einander zugewandten Seiten ebenso wie das hintere Ende dieser Eckverbindung offen.GB-PS 6 30 558 describes a handlebar fork sleeve receiving Corner connection of a two-wheeled frame, in which an essentially U-shaped sheet metal tube part is provided that the handlebar fork sleeve with its web curved with the corresponding radius encloses over a substantial part of its scope and its Legs are deformed so that shots for the adjacent Ends of the frame tubes are formed. The recordings are on theirs facing sides as well as the back end of these Corner connection open.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Eckverbindung der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß mit ihr höhere Biege- und Torsionsmomente in den Rahmenecken übertragbar sind.The object of the invention is to provide a corner connection of the generic type Art to design so that with it higher bending and torsional moments are transferable in the frame corners.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 herausgestellten Merkmale. This object is achieved according to the invention by the characterizing Part of claim 1 highlighted features.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Appropriate configurations are the subject of the subclaims.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und nachstehend im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated in the drawing, for example and described in detail below with reference to the drawing.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Eckverbindung für eine Rahmenkonstruktion. Fig. 1 shows a side view of a corner connection for a frame construction.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1
Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1. FIG. 3 shows a section along the line III-III in FIG. 1.
Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, gleichfalls im Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1. FIG. 4 shows a modified embodiment, likewise in section along the line III-III in FIG. 1.
Fig. 5 zeigt in Seitenansicht eine weitere Ausführungsform einer Rahmenecke mit zwei mit ihren Enden im Abstand voneinander gegen einen dritten Stab stoßenden Stäben. Fig. 5 shows a side view of a further embodiment of a frame corner with two rods with their ends spaced apart from one another against a third rod.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5. FIG. 6 shows a section along the line VI-VI in FIG. 5.
Die in Fig. 1 dargestellte Rahmenverbindung weist einen Rahmenstab 2 auf, der über eine Eckverbindung 4 mit einem weiteren Rahmenstab 6 verbunden ist. Der Stab 2 ist hierbei ein durchgehender Stab. Der Stab 6 liegt mit seinem Ende seitlich gegen den Stab 2 an. Die Stäbe haben einen runden Querschnitt und bestehen aus faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise Rohren mit einem Hartschaumkern, wie sie in der DE-OS 34 00 043 beschrieben sind.The frame connection shown in FIG. 1 has a frame rod 2 which is connected to a further frame rod 6 via a corner connection 4 . The rod 2 is a continuous rod. The end of the rod 6 lies laterally against the rod 2 . The rods have a round cross section and are made of fiber-reinforced plastic, preferably tubes with a hard foam core, as described in DE-OS 34 00 043.
Das Ende 8 des Stabes 6 ist mit einem Ausschnitt versehen, der derart ausgebildet ist, daß der Stab 6 mit seinem Ende 8 formschlüssig an dem Stab 2 anliegt. Die beiden Stäbe 2 und 6 sind über Verbindungselemente 10 miteinander verbunden, die, wie aus Fig. 2 ersichtlich, einen im wesentlichen ebenen Abschnitt 12 und daran tangential anschließende gekrümmte Abschnitte 14 aufweisen und zwar jeweils zwei spiegelbildlich gegenüberliegenden Verbindungselementen 10. Die gekrümmten Abschnitte sind dabei dem Querschnitt der Stäbe entsprechend gekrümmt und mit einem Umschlingungswinkel α von etwa 90° ausgebildet, so daß die beiden Verbindungselemente eine im wesentlichen geschlossene Schale bilden. Im Bereich ihrer gekrümmten Abschnitte 14 sind diese Verbindungselemente mit den Stäben 2 und 6 verklebt. Durch den tangentialen Übergang von den ebenen Abschnitten 12 in die gekrümmten Abschnitte 14 werden die Klebung gefährdende Schälkräfte vermieden.The end 8 of the rod 6 is provided with a cutout which is designed such that the rod 6 abuts the rod 2 in a form-fitting manner with its end 8 . The two rods 2 and 6 are connected to one another via connecting elements 10 , which, as can be seen in FIG. 2, have an essentially flat section 12 and curved sections 14 tangentially adjoining them, in each case two connecting elements 10 lying opposite one another in mirror image. The curved sections are curved in accordance with the cross section of the rods and are designed with a wrap angle α of approximately 90 °, so that the two connecting elements form an essentially closed shell. In the area of their curved sections 14 , these connecting elements are glued to the bars 2 and 6 . The tangential transition from the flat sections 12 into the curved sections 14 avoids peeling forces which endanger the adhesion.
In die durch die beiden Verbindungselemente 10 gebildete Schale ist an deren offenem Ende 16 ein Abschlußstab 18 eingesetzt. Dieser Abschlußstab 18 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 3 gleichfalls als Rundstab ausgebildet. Er ist an seinen Enden in gleicher Weise wie das Ende 8 des Stabes 6 so ausgeschnitten, daß er formschlüssig seitlich an den beiden Stäben 2 und 6 anliegt. In dem Bereich, in dem die Stäbe von den ausgeschnittenen Enden des Stabes 18 berührt werden, ist der Stab 18 in der gleichen Weise mit den Stäben 2 und 6 verklebt wie das Ende 8 des Stabes 6 mit dem Stab 2. Der Abschlußstab 18 ist weiter so angeordnet, daß sein maximaler Durchmesser im Bereich der Kante 16 der durch die beiden Verbindungselemente 10 gebildeten Schale liegt. Es ist in diesem Bereich mit deren Rändern 16 verklebt.In the shell formed by the two connecting elements 10 , an end rod 18 is inserted at the open end 16 thereof. This end bar 18 is also formed in the embodiment of FIGS. 1 and 3 as a round bar. It is cut out at its ends in the same way as the end 8 of the rod 6 in such a way that it bears positively laterally on the two rods 2 and 6 . In the area in which the rods are touched by the cut ends of the rod 18 , the rod 18 is glued to the rods 2 and 6 in the same way as the end 8 of the rod 6 to the rod 2 . The end rod 18 is further arranged so that its maximum diameter lies in the region of the edge 16 of the shell formed by the two connecting elements 10 . It is glued to the edges 16 in this area.
Bei sehr dünnwandigen Stäben ist es zweckmäßig, in dem Bereich, in dem Stäbe mit ihren formschlüssig ausgearbeiteten Enden gegen Stäbe anstoßen, örtliche Auflagen 20 aus faserverstärktem Kunststoff vorzusehen. Dies können Gewebeflecken aus Glasfasern, C-Fasern oder dergleichen sein, die auf die Außenwand der jeweiligen Stäbe aufgeklebt sind. Diese sollten die Stäbe maximal um 180° umschlingen, damit die Verbindungselemente 10 mit ihren gekrümmten Abschnitten vollflächig auf den Stäben zur Auflage kommen können.In the case of very thin-walled rods, it is expedient to provide local supports 20 made of fiber-reinforced plastic in the area in which rods abut against rods with their form-fitting ends. These can be fabric patches made of glass fibers, C fibers or the like, which are glued onto the outer wall of the respective rods. These should wrap around the bars by a maximum of 180 °, so that the connecting elements 10 with their curved sections can come to rest on the bars over the entire surface.
Die Stäbe 2 und 6 können unterschiedliche Durchmesser aufweisen, an die die Verbindungselemente 10 mit einem Krümmungsradius der gekrümmten Abschnitte 14 angepaßt sind. Bei unterschiedlichen Stabdurchmessern ist der Abschlußstab 18 mit entsprechender Konizität auszubilden.The rods 2 and 6 can have different diameters to which the connecting elements 10 are adapted with a radius of curvature of the curved sections 14 . In the case of different rod diameters, the end rod 18 must be designed with a corresponding taper.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist statt eines als Rundstab ausgebildeten Abschlußstabes in die Öffnung an den Rändern 16 der beiden Verbindungselemente ein als U-förmiges Profil ausgebildeter Abschlußstab 42 eingesetzt und eingeklebt. Dieses hat den Vorteil, daß durch die Außenseiten der Schenkel 24 des U-Profils 42 eine größere Klebefläche zur Verbindung des Abschlußstabes 42 mit den Innenflächen der ebenen Abschnitte 12 der Verbindungselemente 10 zur Verfügung steht. Weiter lassen sich derartige U-Profile leichter als Rundstäbe entsprechend der Keilform der Öffnung zwischen den Rändern 16 der Verbindungselemente 10 herstellen.In the embodiment according to FIG. 4, instead of a closing bar designed as a round bar, a closing bar 42 designed as a U-shaped profile is inserted and glued into the opening at the edges 16 of the two connecting elements. This has the advantage that the outer sides of the legs 24 of the U-profile 42 provide a larger adhesive surface for connecting the end rod 42 to the inner surfaces of the flat sections 12 of the connecting elements 10 . Furthermore, such U-profiles can be produced more easily than round bars corresponding to the wedge shape of the opening between the edges 16 of the connecting elements 10 .
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind zwei über zwei Verbindungselemente 26 verbundene Stäbe 28, 30 vorgesehen, die mit ihren Enden im Abstand voneinader seitlich formschlüssig gegen einen dritten Stab 32 anliegen, mit dem sie verklebt sind, wobei auch hier Verstärkungen vorgesehen sein können. Zur Aufnahme der auf das Rohr 32 wirkenden Biegekräfte ist eine vorgeformte Schelle 34 vorgesehen. Diese Schelle 34 weist einen den Stab 32 umgreifenden gekrümmten Abschnitt 36 auf, an den sich jeweils ebene Abschnitte 38 anschließen, die mit den ebenen Abschnitten 40 der beiden Verbindungselemente 26 verklebt sind. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 sind die ebenen Abschnitte 38 der Schelle 34 gegen die innenliegenden Flächen der ebenen Abschnitte 40 verklebt. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die ebenen Abschnitte 38 der Schelle 34 so auszubilden, daß sie auf der Außenseite der ebenen Abschnitte 40 der Verbindungselemente 26 aufliegen und dort verklebt sind.In the embodiment according to FIG. 5, two rods 28 , 30 connected via two connecting elements 26 are provided, the ends of which, at a distance from one another, lie laterally positively against a third rod 32 to which they are glued, reinforcements also being able to be provided here. A preformed clamp 34 is provided to absorb the bending forces acting on the tube 32 . This clamp 34 has a curved section 36 encompassing the rod 32 , which is followed by flat sections 38 , which are glued to the flat sections 40 of the two connecting elements 26 . In the embodiment according to FIGS. 5 and 6, the flat sections 38 of the clamp 34 are glued to the inner surfaces of the flat sections 40 . In principle, however, it is also possible to design the flat sections 38 of the clamp 34 so that they rest on the outside of the flat sections 40 of the connecting elements 26 and are glued there.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 hat der Stab 32 einen größeren Durchmesser als die Stäbe 28, 30. Zwischen die Stäbe 28 und 30 ist dem Stab 32 gegenüberliegend zwischen die ebenen Abschnitte der Verbindungselemente 26 ein Abschlußstab 42 eingesetzt, der rund oder auch U-förmig im Querschnitt ausgebildet sein kann.In the embodiment according to FIGS. 5 and 6, the rod 32 has a larger diameter than the rods 28 , 30 . Between the rods 28 and 30 the rod 32 is opposite to an end bar 42 inserted between the flat portions of the connecting members 26, the U-shape may be round or also be designed in cross section.
Die Schelle 34 weist, wie durch die parallele Strichelung 44 angedeutet, wenigstens in den an den Längsrändern 46, 48 angrenzenden Bereichen achsparallele unidirektionale Fasern (UD-Fasern) auf, die sich von den ebenen Abschnitten 38 um den gekrümmten Abschnitt 36 herum in den gegenüberliegenden ebenen Abschnitt 38 erstrecken. Diese UD-Fasern können wie in der DE-OS 34 00 043 beschrieben, auf einem blattförmigen Kern aufgebracht sein, wobei dann weiter wenigstens eine äußere Lage eines Gewebeschlauches mit sich unter einem Winkel zur Schlauchlängserstreckung kreuzenden Fasern aufgebracht und die Fasern mit dem blattförmigen Kern in eine Kunstharzmatrix eingebettet sind. Die UD-Fasern können jedoch auch allein oder in Verbindung mit einer Gewebelage eine Schicht bilden.As indicated by the parallel broken line 44 , the clamp 34 has axially parallel unidirectional fibers (UD fibers) at least in the regions adjacent to the longitudinal edges 46 , 48 , which fibers extend from the flat sections 38 around the curved section 36 to the opposite ones extend flat portion 38 . These UD fibers can, as described in DE-OS 34 00 043, be applied to a leaf-shaped core, in which case at least one outer layer of a fabric tube with fibers crossing at an angle to the longitudinal extension of the tube is then applied and the fibers with the leaf-shaped core in a synthetic resin matrix are embedded. However, the UD fibers can also form a layer alone or in conjunction with a fabric layer.
Die Schelle 34 kann wie die Verbindungselemente 26 vorgefertigt sein. Bei der Ausführungsform mit innen gegen die Verbindungselemente anliegenden ebenen Abschnitten 38, also bei einer Ausführungsform, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, können die ebenen Abschnitte 38 leicht vom gekrümmten Abschnitt 34 ausgehend divergierend ausgebildet sein. Sie liegen dann unter Vorspannung innen gegen die ebenen Flächen 40 der Verbindungselemente 26 an, so daß die Verklebung unter dieser Vorspannung durchgeführt werden kann und keine zusätzlichen Spannmittel vorgesehen werden müssen.The clamp 34 can be prefabricated like the connecting elements 26 . In the embodiment with planar sections 38 lying against the inside of the connecting elements, that is to say in an embodiment as shown in the drawing, the planar sections 38 can be designed to diverge slightly from the curved section 34 . They are then under prestress on the inside against the flat surfaces 40 of the connecting elements 26 , so that the bonding can be carried out under this prestress and no additional clamping means have to be provided.
Eine Eckverbindung, wie sie in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, kann beispielsweise für einen Fahrradrahmen Verwendung finden, wobei der dritte Stab 32 als Lenkerrohr ausgebildet sein kann bzw. für die Aufnahme eines stählernen Lenkerrohres ausgebildet sein kann. Es ist aber auch möglich, aus faserverstärktem Kunststoff hergestellte Stäbe 28, 30 in der beschriebenen Weise mit einem metallischen Lenkerrohr 32 zu verbinden.A corner connection, as shown in FIGS. 5 and 6, can be used, for example, for a bicycle frame, wherein the third rod 32 can be designed as a handlebar tube or can be designed for receiving a steel handlebar tube. However, it is also possible to connect rods 28 , 30 made of fiber-reinforced plastic to a metallic handlebar tube 32 in the manner described.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung entstehen an den Rahmenecken kastenförmige Eckverbände, durch die eine hohe Torsionssteifigkeit, aber auch eine hohe Biegefestigkeit in beiden Biegerichtungen der Stäbe in der Rahmenebene erzielt werden.Due to the inventive design arise at the frame corners box-shaped corner bandages, through which a high torsional rigidity, but also a high bending strength in both bending directions of bars can be achieved in the frame level.
Die zu verbindenden Stäbe können wie oben beschrieben einen kreisrunden Querschnitt haben. Es sind aber auch Stäbe mit ovalem bzw. elliptischem Querschnitt möglich. Die Stäbe können auch einen polygonalen Querschnitt aufweisen.The rods to be connected can be circular as described above Cross section. But there are also rods with oval or elliptical cross section possible. The bars can also be polygonal Have cross-section.
Claims (6)
daß zwei über die Verbindungselemente (40) verbundene Stäbe (28, 30) mit ihren Enden im Abstand voneinander formschlüssig gegen einen dritten Stab (32) anliegen und mit diesem dritten Stab verklebt sind,
daß für den dritten (32) eine vorgeformte Schelle (34) vorgesehen ist, welche einen dem Außendurchmesser des dritten Stabes entsprechenden gekrümmten Abschnitt (36) und daran anschließende ebene Abschnitte (38) aufweist, die gegen die ebenen Abschnitte der Verbindungselemente (40) anliegen, wobei Schelle (34) mit dem dritten Stab (32) und den Verbindungselementen (40) verklebt ist, und
daß die Schelle wenigstens im Bereich ihrer Längsränder (46, 48) unidirektionale Fasern (44) aufweist, die sich quer zur Achse des gekrümmten Abschnittes (36) über die Länge der Schelle (34) erstrecken.5. corner connection according to claim 1, characterized in
that two rods ( 28, 30 ) connected via the connecting elements ( 40 ) rest positively with their ends at a distance from one another against a third rod ( 32 ) and are glued to this third rod,
that for the third ( 32 ) a preformed clamp ( 34 ) is provided which has a curved section ( 36 ) corresponding to the outer diameter of the third rod and adjoining flat sections ( 38 ) which bear against the flat sections of the connecting elements ( 40 ) , the clamp ( 34 ) being glued to the third rod ( 32 ) and the connecting elements ( 40 ), and
that the clamp has unidirectional fibers ( 44 ) at least in the region of its longitudinal edges ( 46, 48 ), which extend transversely to the axis of the curved section ( 36 ) over the length of the clamp ( 34 ).
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