DE60001476T2

DE60001476T2 - Fahrradfelge und Rad mit solcher Felge

Info

Publication number: DE60001476T2
Application number: DE60001476T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Mercat
Original assignee: Mavic SAS
Current assignee: Salomon SAS
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 2000-09-09
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2020-09-10
Also published as: DE20022850U1; ATE233183T1; DE60043241D1; TW497556U; DE60001476D1; US6402256B1; ES2193029T3; EP1084868A1; EP1314579A2; EP1084868B1; EP1314579B1; FR2798622A1; DE20023294U1; ATE446853T1; PT1084868E; EP1314579A3; FR2798622B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrradfelge und ein Rad, welches eine solche Felge aufweist.
In bekannter Weise umfasst ein Rad eine zentrale Nabe, eine periphere Felge und Verbindungsspeichen zwischen der Felge und der Nabe. Die Speichen sind gemäß zwei Schichten aufgeteilt und in jeder der Schichten kann ihre Anzahl variieren von 6 bis 18 oder auch mehr, gemäß dem für das Rad gewünschten Grad der Steifigkeit.
Die Felge wird ausgehend von einem gebogenen Profilstück realisiert, welches im Querschnitt die Form eines Kastens aufweist mit einer oberen Brücke, einer unteren Brücke und zwei seitlichen Verbindungswänden. Es kommt für gewisse Profile vor, dass die untere Brücke sehr schmal ist, und mit den seitlichen Wänden zusammenfällt. Für gewisse Felgen sind die beiden Brücken auch durch eine oder mehrere Zwischenrippen verbunden.
Was das Einhaken der Speichen an der Felge betrifft, bestehen zwei Hauptkonstruktionsarten. Entweder wird das Haltemittel der Speichen an der oberen Brücke der Felge abgestützt. In diesem Fall handelt es sich im Allgemeinen um doppelte Ösen, welche den Kopf der Speiche halten und welche sich gleichzeitig auf der oberen Brücke und auf der unteren Brücke der Felge abstützen. Oder die Speiche ist lediglich in dem unteren Teil des Kastens eingehängt, d. h. meistens an der unteren Brücke mit einer einfachen Öse oder auch ohne Öse. Für gewisse Felgen, welche ein verjüngtes Profil aufweisen, kann es sein, dass die Speichen an den seitlichen Wänden der Felge eingehakt sind.
Es kann interessant sein, die Speichen lediglich in dem unteren Teil des Kastens festzuhaken mit dem Ziel, ein Rad ohne Schlauch zu realisieren. Hierzu kann man z. B. in der unteren Brücke Blindbohrungen vorsehen, welche nicht die obere Brücke durchqueren. Eine derartige Speiche ist aus der Anmeldung WO 93/09 963 bekannt oder auch aus der Patentanmeldung EP 818 328, im Besonderen die Ausführungsform der Fig. 13. Die Speichen sind in diesen zwei Fällen mittels einem Ansatz in die innengewindeten Bohrungen der unteren Brücke der Felge eingeschraubt. Die obere Brücke weist keine Bohrung außer derjenigen für das Ventil auf; eine derartige Felge ist perfekt angepasst für ein schlauchloses Rad.
Die Erfindung betrifft insbesondere diese Kategorie von Felgen.
Die wichtigen Eigenschaften einer Felge sind ihre statische Widerstandfähigkeit, ihre dynamische Widerstandfähigkeit gegen das Ermüden und ihr Gewicht, welche ihre Trägheit bestimmen.
Für ein Rad sind die wichtigen Eigenschaften das Gewicht, die Trägheit, seine Widerstandfähigkeit und seine Steifigkeit unter einer frontalen und seitlichen Beanspruchung.
Vor Kurzem hat man versucht, die Räder leichter zu machen unter Reduzieren der Materialmasse der Felge, um ebenso ihre Trägheit und die Trägheit des Rads zu verringern.
Auf diesem Gebiet ist die minimale Dicke der Wand eine erste Beschränkung, welche durch die Operation eines Strangpressens oder Extrudierens des Profils der Felge auferlegt wird. Vernünftigerweise ist es nun tatsächlich nicht möglich, diese Dicke unterhalb von 0,8 Millimeter zu unterschreiten.
Gewisse Felgenprofile mit gewissen Arten von Legierungen können Dicken von Wänden feiner als die minimale, durch das Strangpressen auferlegte Dicke, unterstützen. Man hat demnach versucht, die Dicke nach dem Strangpressen der Wanddicken der Felge z. B. durch eine chemische Behandlung zu reduzieren, wie dies auch beschrieben wird in der Patentanmeldung EP 71 S 001 oder auch der EP 714 792.
Für das Einhaken der Speichen empfehlen diese zwei Dokumente das Verwenden von doppelten Ösen. Diese Felgen gehören also zu der ersten der Kategorien, welche weiter oben dargelegt wurden. Die doppelten Ösen ergeben gute Resultate, jedoch ist ihr korrektes Einsetzen schwierig zu bewerkstelligen auf Grund der Fabrikationstoleranzen des Profils der Felge, welcher den Abstand zwischen den beiden Brücken beeinflusst, und wegen der Herstellungstoleranz der Öse selbst. Das Aufpumpen kann auch die Spannung beeinflussen, welche die Öse zwischen den zwei Brücken ausübt oder die Aufteilung der Belastungen zwischen den zwei Brücken. Eine schlecht gesetzte doppelte Öse, d. h. zu sehr gespannt, kann weniger gute Resultate liefern, als eine einfach Öse.
Die Reduzierung der Dicke der Wand berührt im Wesentlichen die untere Wand der Felge, da sie weniger Gegenstand von Spannungen ist, welche von dem Druck in der Pneumatik, wie auch den Belastungen auf Grund von Stößen von der Straße herkommen. Es ist deshalb logisch, ein Einhaken von Speichen an der oberen Brücke der Felge zu suchen, um in gleichem Maße die untere Brücke von Belastungen zu entlasten, welche durch die Spannung der Speichen generiert werden.
Die Dinge stehen anders für die zweite Kategorie von Felgen, auf welche sich die Erfindung bezieht. Tatsächlich wird die Spannung der Speichen in diesem Fall hauptsächlich von dem unteren Teil des Kastens getragen. Man kann die Dicke der unteren Brücke nicht in gleichmäßiger Weise reduzieren, wie es z. B. die EP 715 001 vorsieht, ohne die Widerstandfähigkeit gegen das Ermüden dieser Brücke zu beeinträchtigen. Dieses Dokument sieht die Verwendung von Masken vor, welche in der Nähe der Bohrungen angeordnet sind, in einer Weise zum lokalen Verstärken der Dicke in diesen Zonen nach einer chemischen Behandlung. Eine derartige Technik erweist sich jedoch als schwer umzusetzen. Des Weiteren ist die erzielte Reduzierung der Dicke drastisch, was das Problem einer Widerstandfähigkeit gegen Ermüdung nicht in zufriedenstellender Weise löst.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Felge mit einem Einhaken von Speichen in dem unteren Teil des Kastens vorzuschlagen, welche verbesserte Eigenschaften aufweist, d. h. bei der die Brücken durch eine Bearbeitung der Wände reduziert sind, und bei der die Widerstandfähigkeit gegen Ermüdung nicht in signifikanter Weise durch die Reduzierung des Gewichts beeinträchtigt wird.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Felge vorzuschlagen, welche eine verbesserte Ästhetik aufweist, d. h. deren bearbeitete Oberflächen, die im Hinblick auf die Gewichtsreduzierung realisiert sind, eine Basis bilden, welche das Herstellen einer bemerkenswerten, ästhetischen Wirkung ermöglichen.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Fahrrad-Rad vorzuschlagen, dessen Speichen an dem unteren Teil des Kastens eingehakt sind, und welches verbesserte Gewichtseigenschaften und Trägheitseigenschaften aufweist.
Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung deutlich.
Die Fahrradfelge gemäß der Erfindung weist ein ringförmiges Profil auf, dessen Querschnitt einen Kasten aufweist, welcher durch eine obere Brücke und einem unteren Teil begrenzt ist, wobei er eine untere Brücke und seitliche Wände aufweist, wobei die untere Brücke oder die seitlichen Wände Bohrungen aufweisen, die in regelmäßiger Weise verteilt sind und vorgesehen sind für das Einhaken von Speichen, wobei die Bohrungen und ihre unmittelbaren Umgebungen Bohrungszonen definieren.
Die Felge ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke von mindestens einer der Wände, welche die untere Brücke und die seitlichen Wände sind, einen nominalen Wert in den Bohrungszonen aufweist und einen geringeren Wert zu dem nominalen Wert in den Zwischenzonen, welche zwischen zwei benachbarten Bohrungszonen angeordnet sind, dass die Dicke der Wand in den Zwischenzonen durch einen mechanischen Formgebungsarbeitsgang verringert ist, und dass die Dicke der Wand progressiv variiert ausgehend von dem nominalen Wert bis zu dem zum nominalen Wert geringeren Wert.
Die Erfindung beruht auf der folgenden Feststellung. Für ein Einhaken von Speichen an der unteren Brücke der Felge sind die Spannungen in der unteren Brücke in den Bohrungszonen erhöht, nehmen jedoch schnell ab, sobald man sich von diesen Zonen entfernt. Hierdurch kann die Dicke der Wand zwischen den unterschiedlichen Bohrungszonen verringert werden, ohne die Widerstandfähigkeit gegen Ermüden der Felge in signifikanter Weise zu beeinträchtigen. Die Progressivität der Variierung der Dicke stellt andererseits eine homogene Aufteilung und Streuung dieser Spannungen sicher.
Die Erfindung wird besser verstanden werden unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung und auf die beiliegenden Zeichnungen, welche einen integralen Teil derselben bilden.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Profils einer Felge gemäß einer ersten nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 ist eine Ansicht im Längsschnitt der Felge aus Fig. 1 auf Höhe einer Speichenbohrung.
Fig. 3 gibt die Felge aus Fig. 2 in einer Innenansicht wieder.
Fig. 4 zeigt die Felge aus Fig. 2 in Seitenansicht.
Fig. 1 stellt einen Querschnitt des Profils einer Felge 1 gemäß einer ersten Art einer Ausführungsform der Erfindung dar. Die dargestellte Felge ist vorgesehen für das Ausstatten eines Fahrrades für jedes Gelände. In bekannter Weise ist die Felge ausgehend von einem Segment eines Profils aus Aluminiumlegierung oder anderem realisiert, das gebogen ist, dessen zwei Enden aneinander gefügt sind durch Schweißen oder auch mithilfe einer Muffe. In herkömmlicher Weise weist das Profil eine Kastenstruktur auf mit einer oberen Brücke 11 und einem unteren Teil, welches die untere Brücke 10 und seitliche Wände 12 und 13 aufweist, welche in Richtung nach oben durch Flügel 14 und 15 verlängert sind. Die Flügel bilden mit der oberen Brücke 11 einen ringförmigen Kanal, in welchem der Luftreifen angeordnet wird. Der äußere Durchmesser der Felge ist 572 Millimeter.
Gemäß einer Besonderheit dieser Ausführungsform weist die obere Brücke keine Bohrung auf außer derjenigen, welche für das Ventil vorgesehen ist. Die Felge ist vorgesehen für eine Montage ohne Luftraum. Zum Erleichtern der Montage des Reifens und seines Aufpumpens vorzugsweise, wie auch dies in Fig. 1 sichtbar ist, weist die obere Brücke einen engen und tiefen Hals 18 auf. Der Hals ist des Weiteren eingefasst durch zwei vorstehende Ränder 20 und 21. Bei der Montage des Reifens werden die Flanken des Reifens in dem Hals angeordnet und tendieren dazu, sich in Richtung zu den Wänden des Halses zu entspannen, wobei sie auf dieser Höhe eine relative Dichtigkeit realisieren. Dies ermöglicht das erstmalige Aufpumpen des Reifens, welches darüber hinaus die Dichtigkeit zwischen dem Reifen und der Felge in dem Maße verbessert, wie der Druck in dem Reifen ansteigt. Oberhalb eines festgelegten Drucks in dem Reifen überschreiten die Flanken die vorstehenden Ränder 20 und 21 und legen sich gegen die Flügel 14 und 15 an. Dies ist schon in der Patentanmeldung beschrieben worden, welche unter der Nr. EP 893 280 veröffentlich wurde, die durch die Anmelderin eingereicht wurde.
Eine andere Besonderheit von der in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebenen Felge ist auch in der zuvor zitierten Patentanmeldung beschrieben. Die untere Brücke weist Bohrungen für das Einhaken von Speichen auf, wie die Bohrungen 24 und 25. Diese Bohrungen sind in regelmäßiger Weise entlang dem äußeren Umfang der Felge verteilt. Sie weisen die Form eines Kamins auf, welcher gebildet wurde durch eine Stauchung von Material in Richtung nach innen des Kastens. Das Innere des Kamins ist innengewindet, um das Einschrauben eines Einhakendes der Speiche zu ermöglichen. Die Anzahl von Bohrungen, welche für das Einhaken von Speichen vorgesehen sind, ist nicht begrenzend. Gewöhnlicherweise können es zwischen 12 und 36 je nach dem Typ von Rad sein.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist die Dicke der unteren Brücke 10 unterschiedlich entlang dem Umfang dieser Brücke. In der Nähe der Bohrungen ist die Dicke der unteren Brücke gleich zu der nominalen Dicke dieser Wand, d. h. ausgehend von dem Strangpresswerkzeug. Diese Zonen sind markiert in 26 und 27 für die Bohrungen 24 und 25. Wie man es leichter in Fig. 3 sieht, erstrecken sich diese Bohrungszonen vollständig um die Bohrungen herum und sie erstrecken sich in Richtung einer benachbarten Bohrung entlang dem Umfang der Felge.
In der dargestellten Ausführungsform weisen die Bohrungen einen inneren Durchmesser von 6 mm auf und die Bohrungszonen 26 und 27 erstrecken sich über 8 mm auf jeder Seite der Achse der Bohrungen entlang dem Umfang der Felge.
Zwischen zwei Zonen nominaler Dicke weist die untere Brücke Zonen reduzierter Dicke auf. So stellen die Figuren die Zone 29 mit reduzierter Dicke dar, welche zwischen den beiden Bohrungszonen 26 und 27 angeordnet ist. Die Reduzierung der Dicke ist progressiv, d. h. dass die Zone 29 einen mittleren Teil 29a von einer minimalen Dicke aufweist, welcher eingefasst ist von zwei Übergangszonen 29b und 29c mit den benachbarten Zonen nominaler Dicke.
In der dargestellten Ausführungsform ist die nominale Dicke der unteren Brücke 1,7 Millimeter. In den Zonen 29a ist die Dicke abgesenkt auf 0,5 Millimeter. Die Zone 29 weist eine mittlere Zone 29a auf, welche ausgeführt wurde mit einem Radius R1 von 266,2 Millimeter, welcher auf der Drehachse der Felge zentriert ist. Die beiden Übergangszonen, welche die Mittelzone einfassen, sind ihrerseits ausgeführt mit einem Radius R2 von 100 Millimeter und sie kommen in Tangente mit der Mittelzone.
Diese Werte sind nur beispielhaft gegeben und nicht beschränkend für die Erfindung. Insbesondere kann der Wert minimaler Dicke unterschiedlich zu 0,5 Millimeter sein.
Die Formgebung ist eine mechanische bzw. maschinelle Bearbeitung, welche auf einer numerisch gesteuerten Fräse oder einer Spezialmaschine realisiert wird. Die benutzte Fräse kann eine Fräse in einer Form sein, welche der unteren Brücke eine im Querschnitt leicht bauchige Form gibt, d. h. in der Ebene der Fig. 1. Die Formgebung wird in jedem Intervall wiederholt, welches zwischen zwei Bohrungen angeordnet ist. In dem Intervall, welches das Ventilloch aufweist, ist es möglich die Dicke der Brücke auf einen Zwischenwert zu reduzieren, welcher zwischen dem nominalen Wert und dem minimalen Wert enthalten ist, z. B. 1, 1 Millimeter in einer Weise, um nicht das Beschädigen der Brücke oder des Ventils in dieser Zone bei der Montage des Rades zu riskieren.
Wie es auch zuvor beschrieben wurde, sind die Belastungen, welche aus der Spannung der Speichen resultieren, in Zonen der unteren Brücke konzentriert, welche in der Nähe von Einhakbohrungen angeordnet sind. In diesen Zonen ist die Dicke der Brücke gleich bzw. größer zu der Dicke der Wand bei einer konventionellen Felge. Die Tatsache, Bohrungen in Form von Kaminen zu haben, liefert einen zusätzlichen Vorteil. Tatsächlich erhält diese Art von Bohrung die Kontinuität der Struktur der unteren Brücke, was dazu führt, dass man an der Peripherie der Bohrung keine Schwachzonen kreiert. Gleichermaßen ist dies so für die obere Brücke, welche gar keine Bohrung außer dem Ventilloch aufweist.
In den Intervallen zwischen zwei aufeinander folgenden Bohrungen ist die Konzentrierung von Belastungen in der unteren Brücke schwach; es ist demnach möglich, die Dicke der Wand zu reduzieren, wie dies auch beschrieben wurde. Die Übergangszonen stellen eine homogene Verteilung von Belastungen zwischen den Zonen nominaler Dicke und den Zonen reduzierter Dicke sicher.
Das Gewicht der Felge ist reduziert, ebenso wie ihre Trägheit, ohne dass die statische Widerstandfähigkeit und die dynamische Widerstandfähigkeit gegen eine Ermüdung in signifikanter Weise beeinträchtigt sind.
Hinsichtlich der Endbearbeitung der Felge wird die Felge üblicherweise einem Anodisierungsverfahren ausgesetzt, welches die äußere Schicht schützt und welches gegebenenfalls ermöglicht, sie zu härten und/oder zu kolorieren. In dem vorliegenden Fall, wenn die Formgebung der Intervalle nach einem ersten Anodisierungsverfahren (bzw. -Arbeitsgang) realisiert wird, sind die formbearbeiteten Zonen fähig, eine zweite Anodisierung zu empfangen, wohingegen die nicht bearbeiteten Zonen nicht empfänglich sind für diese erneute Behandlung. Unter Verwenden von passenden Produkten, ist es somit möglich, die bearbeiteten Zonen zu anodisieren mit einer unterschiedlichen Kolorierung zu derjenigen der nicht bearbeiteten Zonen. Dies ermöglicht einen durchaus bemerkenswerten ästhetischen Effekt zu erhalten. Die Bremsoberflächen, wenn sie ebenfalls bearbeitet werden, können eingeschlossen werden in diesen Effekt der Doppel-Kolorierung. Man kann auch einen Effekt einer multiplen Kolorierung erhalten unter Realisieren von wiederholten Sequenzen einer Formgebung und Anodisierung mit unterschiedlichen Komponenten von Farbstoffen.
Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt ist.
Vor allem ist es möglich, ausgehend von der gleichen Idee, dass die Belastungen in der Nähe der Bohrungen konzentriert sind, auf die gleiche Weise die Dicke von seitlichen Wänden in den Intervallen von zwischen zwei aufeinander folgenden Bohrungen zu verringern. Dies könnte insbesondere auf Felgen angewendet werden, welche ein im Querschnitt stark verjüngtes Profil aufweisen mit einer sehr engen unteren Brücke, bzw. einer nicht existierenden. Eine solche Felge ist z. B. beschrieben in der Patentanmeldung, die unter der Nr. EP 794 791 im Namen der Anmelderin veröffentlich wurde.
Die Erfindung lässt sich in allgemeiner Weise auf jedes Felgenprofil anwenden, inklusive derjenigen, welche mit Verstärkungszwischenwänden im Innern des Kastens ausgestattet sind.
Des Weiteren ist die Erfindung nicht auf Felgen beschränkt, deren Bohrungen eine Form eines Kamins aufweisen. Sie wendet sich ebenso an jeden Typ von Felge, insbesondere die Felge, die vorgesehen ist für Straßenfahrräder, Fahrräder für jedes Gelände (bzw. Mountainbike), und Felgen, wo das Einhaken von Speichen mittels einfachen oder doppelten konventionellen Ösen realisiert ist.

Claims

1. Fahrradfelge, welche gemäß einem ringförmigen Profil gebildet ist, dessen Querschnitt einen Kasten aufweist, der abgegrenzt ist durch eine obere Brücke (11) und einen unteren Teil, welcher eine untere Brücke (10) und seitliche Wände (12, 13) aufweist, wobei die untere Brücke oder die seitlichen Wände Bohrungen (24, 25) aufweisen, welche in regelmäßiger Weise verteilt sind und für das Einhaken von Speichern vorgesehen sind, wobei die Bohrungen und ihre unmittelbare Umgebung Bohrungszonen (26, 27) definieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke von mindestens einer der Wände, welche die untere Brücke (10) und die seitlichen Wände (12, 13) sind, einen nominalen Wert in den Bohrungszonen (26, 27) aufweisen und einen Wert geringer als der nominale Wert in den Zwischenzonen (29), welche zwischen zwei benachbarten Bohrungszonen angeordnet sind, dass die Dicke der Wand in den Zwischenzonen (29) durch einen mechanischen Formgebungsarbeitsgang verringert ist, und dass die Dicke der Wand progressiv variiert ausgehend von dem nominalen Wert bis zu dem zum nominalen Wert geringeren Wert.

2. Felge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenzonen (29) eine Mittelzone (29a) einer minimalen Dicke aufweist und Übergangszonen (29b, 29c).

3. Felge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Brücke (10) Zwischenzonen (29) aufweist, welche zwischen zwei benachbarten Bohrungszonen angeordnet sind, deren Dicke verringert ist in Bezug auf die Bohrungszone (26, 27).

4. Felge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Dicke einer Mittelzone (29a) 0,5 mm ist.

5. Felge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangszonen geformt sind mit einem Krümmungsradius von 100 mm, und dass sie jede in Tangente mit einer Mittelzone und einer Bohrungszone kommen.

6. Felge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenzonen einer Kolorierungsbehandlung ausgesetzt sind, unterschiedlich zu dem Rest der Felge.

7. Felge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Brücke keine Bohrung mit Ausnahme von derjenigen aufweist, welche für das Ventil vorgesehen ist.

8. Felge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (24, 25) gemäß einem Kamin realisiert sind, der in Richtung nach dem Inneren des Kastens orientiert ist.

9. Fahrradrad, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Felge gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche aufweist.