DE4142619A1 - Zwei- und dreiradrahmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Zwei- und Dreiradrahmen, insbe­ sondere Fahrradrahmen, aus einem im wesentlichen einen kreisprofilartigen Querschnitt aufweisenden längsnahtge­ schweißten oder nahtlos gezogenen, metallenen Rahmenrohr, welches eine an einem Ende angeordnete, nach oben weisende Sattelaufnahme, eine Rohraufnahme für den Pedalantrieb sowie einen am anderen Ende befestigten Steuerkopf besitzt.

Derartige, jedermann bekannte Rahmen sind beim Betrieb von Zwei- und Dreiradfahrzeugen erheblichen Belastungen durch die Gewichtskraft des Fahrenden in Verbindung mit insbeson­ dere Unebenheiten der Fahrbahn ausgesetzt, die jedoch nach Art und Größe der Belastung in jedem Bereich des Fahrzeugrah­ mens unterschiedlich sind.

Damit z. B. der bekannte Fahrradrahmen den maximalen, in irgendeinem Bereich auftretenden Belastungen auch langfristig standhält, sind die erforderlichen Rahmenrohre relativ dick­ wandig ausgebildet. Nachteiligerweise ist dadurch aber das Gewicht des Fahrradrahmens, und damit natürlich auch des Fahrrades ingesamt, relativ groß, wodurch es einerseits un­ handlich wird und andererseits das Fahren, insbesondere bei ansteigender Strecke, recht mühselig ist.

Ausgehend von diesem vorbeschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen Rah­ men für Zwei- und Dreiradfahrzeuge zu schaffen, der zum einen den oben geschilderten Belastungen standhält, aber zum ande­ ren ein geringes Gewicht aufweist.

Entsprechend der Erfindung wurde diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Rahmenrohr zwischen Steuerkopf und Sattelauf­ nahme mindestens einen Axialbereich aufweist, in dem die in zwei rechtwinklig aufeinanderstehenden Radialebenen jeweils gegenüberliegenden Abschnitte des Querschnittsprofils abwei­ chend vom Kreisprofil in einander entgegengesetzten Richtun­ gen - bei Vergrößerung des Außenumfangs - nach außen unter Bildung eines Kreuzprofils hydrostatisch verformt sind, wobei die hydrostatische Verformung über die Axiallänge des Rahmen­ rohres hinweg unterschiedlich ist.

Mit der Erfindung wurde ein Zwei- und Dreiradrahmen, insbesondere Fahrradrahmen geschaffen, welcher relativ dünn­ wandig ausgebildet sein kann und trotzdem aufgrund der hydro­ statischen Verformung des Querschnitts nach außen den ge­ schilderten Belastungen standhält. Durch die erfindungsge­ mäßen hydrostatischen Verformungen des Kreisprofils wird ein Kreuzprofil mit fließenden Übergängen bezüglich der Umfangs- und der Querschnittsänderungen geschaffen, der dem Fahr­ radrahmen an den Stellen, wo vermehrt Druck-, Zug- und Torsi­ onsspannungen auftreten, eine bessere Steifigkeit verleiht. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, daß durch die nach der Erfindung erfolgte hydrostatische Kaltverformung des Rohrrah­ menprofils mittels Drücken von bis zu 2000 bar eine die Güte des Metalls verbessernde Kaltverfestigung entsteht. Dies al­ les wirkt sich besonderes vorteilhaft z. B. bei Kinderfahr­ radrahmen aus, da diese zum einen aufgrund ruppigen Umganges der Kinder mit den Fahrrädern großen Belastungen ausgesetzt sind aber zum anderen gerade solche Fahrräder möglichst leichtgewichtig sein sollen.

Zwar ist aus der Zeitschrift Industrieanzeiger (Nr. 20 vom 09. 03. 1984/106 Jg.) bereits die Anwendung der hydrostati­ schen Verformung (dort: Innenhochdruckverformung) in bezug auf kurze Rohrstücke, z. B. Armaturen, bekannt, jedoch nicht unter Bildung eines Kreuzprofils und auch nicht bei längeren geradlinigen, gebogenen oder dünnwandigen Rohren.

Gerade aber bei längeren Rohren wie z. B. einem Rahmen­ rohr für ein Fahrrad ist es vorteilhaft entsprechend der Er­ findung das Rahmenrohr je nach Art und Größe der aufzuneh­ menden Belastung unterschiedlich hydrostatisch zu verformen. Diese Art des Aufbaus des Fahrradrahmens hat große Vorteile, setzt jedoch eine genaue vorherige Untersuchung über die Art und Größe der Belastungen in jedem Axialbereich des Rahmen­ rohres voraus. Bei Kenntnis der spezifischen Belastungsfälle (Knickung, Torsion) je Axialbereich ist es jedoch möglich, unter Verwendung eines dünnwandigen Rohres dasselbe unter Vergrößerung des Außenumfangs so zu verformen, daß es die je­ weiligen Belastungssituationen in den einzelnen Axialberei­ chen langfristig übersteht.

Darüber hinaus kann es jedoch auch vorteilhaft sein, in Anpassung an die Art und Größe der aufzunehmenden Belastung einen Axialbereich des Rahmenrohres in derselben Radialebene unterschiedlich hydrostatisch zu verformen.

Im Ergebnis kann erfindungsgemäß auch ein Rahmenrohr ge­ ringer Wandstärke in jedem Axialbereich den dort herrschenden Belastungen exakt durch hydrostatische Verformungen angepaßt werden.

Letztlich ist es auch möglich, gebogene Axialbereiche eines Rahmenrohres in der oben beschriebenen Art und Weise hydrostatisch zu verformen.

Der erfindungsgemäße Zwei- und Dreiradrahmen ist also aufgrund seiner Verformung zu einem unterschiedlich stark ausgeprägten Kreuzprofil in der Lage, bei insgesamt geringen Wandstärken auch hohe Druck-, Zug- und Torsionsspannungen aufzunehmen. Aufgrund der Möglichkeit nach der Erfindung differenzierte Verformungen in Teilbereichen des Rahmens herzustellen - so auch bei geschwungenen Rohren -, können die Rahmen vorteilhafterweise auch entsprechend dem gewünschten Design, zur Gebrauchserleichterung oder zur Produktionsvereinfachung spezielle Verformungen aufweisen. Das ergibt insgesamt eine wesentlich größere Gestaltungsfrei­ heit bei der Entwicklung von neuen Zwei- und Dreiradrahmen, insbesondere aber auch bei den modischen Trends unterliegen­ den Fahrradrahmen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Fahrradrahmen,

Fig. 2 einen Schnitt nach II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Rahmenrohr gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Rahmenrohr gemäß der Schnittlinie IV-IV in Fig. 1 und

Fig. 5 einen Querschnitt durch das Rahmenrohr gemäß der Schnittlinie V-V in Fig. 1.

In Fig. 1 ist der Fahrradrahmen insgesamt mit der Be­ zugsziffer 10 versehen.

Der Fahrradrahmen 10 weist ein Rahmenrohr 11 sowie einen Steuerkopf 12 auf. Am einen Ende des Rahmenrohres 11 ist eine nach oben weisende Sattelaufnahme 13, am anderen Ende der Steuerkopf 12 sowie im mittleren Bereich eine Rohraufnahme 14 für den nicht dargestellten Pedalantrieb angeordnet. Der zum Steuerkopf 12 weisende Rohrbereich des Rahmenrohres 11 ist mit der Bezugsziffer 15 versehen. Er läuft in Richtung zum Steuerkopf 12 leicht konisch zusammen, wobei ein Endabschnitt 27 des Rohrbereichs 15 - wie Fig. 2 (Schnitt II-II) zeigt - so zusammengepreßt worden ist, daß die Innenumfangsflächen aufeinanderliegen. Der Endabschnitt 27 steckt in einer schlitzförmigen Öffnung 16 (Fig. 2) der Rohrwandung 17 des Steuerkopfes 12 und ist über eine Kehlnahtverschweißung 18 fest mit dem Steuerkopf 12 verbunden.

Der Fahrradrahmen 10 ist, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dargestellt, entsprechend der jeweiligen Bean­ spruchung auf drei unterschiedliche Arten hydrostatisch ver­ formt, wie die entlang der Schnittlinien III-III, IV-IV und V-V in den Längsschnitt durch das Rahmenrohr 11 eingezeichne­ ten Rohrquerschnitte zeigen. Zur verbesserten Darstellung sind die oben genannten Rohrquerschnitte in den Fig. 3-5 ver­ größert dargestellt.

Fig. 3 zeigt in einem vergrößerten Querschnitt gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 1, daß die in der Radialebene x′ gegenüberliegenden Bereiche 19 und 20 des Rahmenrohres 11 in einander entgegengesetzten Richtungen nach außen hydrosta­ tisch verformt sind, wodurch das Widerstandsmoment des so verformten Abschnitts des Rahmenrohres 11 sich erhöht.

Dagegen zeigt Fig. 4 einen Querschnitt des Rahmenrohres 11 entlang der in Fig. 1 mit IV-IV gekennzeichneten Schnittlinie, wobei hier das ursprünglich kreiszylindrische Rohr nicht nur in der x′′-Ebene Profilierungen 23 und 24 auf­ weist, sondern außerdem aufgrund von Profilierungen 21 und 22 in der y′′-Ebene als Kreuzprofil ausgeformt ist. Durch diese Art der hydrostatischen Verformung vergrößert sich nicht nur das Widerstandsmoment des Rahmenrohres 11, sondern auch die Torsionssteifigkeit in diesem Bereich deutlich.

Letztlich zeigt Fig. 5 einen Querschnitt des Rahmen­ rohres 11 entlang der in Fig. 1 mit V-V gekennzeichneten Schnittlinie, wobei hier nur die sich in der y′′′-Ebene gegenüberliegenden Bereiche 25 und 26 hydrostatisch verformt wurden.

Claims (11)

1. Zwei- und Dreiradrahmen, insbesondere Fahrradrahmen, aus einem im wesentlichen kreisprofilartigen Querschnitt auf­ weisenden, längsnahtgeschweißten oder nahtlos gezogenen Rah­ menrohr, welches eine an einem Ende angeordnete, nach oben weisende Sattelaufnahme, eine Rohraufnahme für den Pedal­ antrieb sowie einen am anderen Ende befestigten Steuerkopf besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Rahmenrohr (11) zwi­ schen Steuerkopf (12) und Sattelaufnahme (13) mindestens einen Axialbereich aufweist, in dem die in zwei rechtwinklig aufeinanderstehenden Radialebenen (x′′, y′′) jeweils gegen­ überliegenden Abschnitte (23, 24; 21, 22) des Quer­ schnittsprofils abweichend vom Kreisprofil in einander entge­ gengesetzten Richtungen - bei Vergrößerung des Außenumfangs - nach außen unter Bildung eines Kreuzprofils hydrostatisch verformt sind, wobei die hydrostatische Verformung über die Axiallänge des Rahmenrohres (11) hinweg hinsichtlich Form und Umfang unterschiedlich ist.

2. Zwei- und Dreiradrahmen nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rahmenrohr (11) Axialbereiche aufweist, die in unterschiedlichen Radialebenen (x′, x′′, y′′, y′′′) unterschiedlich hydrostatisch verformt sind.

3. Zwei- und Dreiradrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rahmenrohr (11) Axialbereiche auf­ weist, die in derselben Radialebene unterschiedlich hydrosta­ tisch verformt sind.

4. Zwei- und Dreiradrahmen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rahmenrohr (11) zumindest gebogene Axialbereiche aufweist, die hydrostatisch verformt sind.

5. Zwei- und Dreiradrahmen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rahmenrohr (11) aus hydrostatisch verformten Einzelrohren besteht, die über Muffen verbunden sind.

6. Zwei- und Dreiradrahmen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (11) zumin­ dest teilweise auch aus parallel angeordneten hydrostatisch verformten Einzelrohren besteht, die über Muffen verbunden sind.

7. Zwei- und Dreiradrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Endabschnitt (15) des Rahmen­ rohres (11) in einer Ebene zusammengepreßt ist und daß dieser Endabschnitt (15) in einer schlitzförmigen Öffnung (16) des Steuerkopfes (12) gesteckt und verschweißt ist.

8. Zwei- und Dreiradrahmen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rahmenrohr (11) und der Steuerkopf (12) über eine Kehlnaht (18) verbunden ist.

9. Zwei- und Dreiradrahmen nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in der Seitenansicht po­ lygonale Ausbildung.

10. Zwei- und Dreiradrahmen nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in der Seitenansicht U- förmige Ausbildung.

11. Zwei- und Dreiradrahmen nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in der Seitenansicht dreieckförmige Ausbildung.