DE8914315U1 - Zweirad - Google Patents

Description

Zweirad

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweirad, vorzugsweise Rennrad, jnit einem aus zwei Kunststoffschalen bestehenden R &agr; "ranne &eegr;,

Aus der DE-OS 24 55 141 ist es ^s^nnt, bei einem Fahrrad mit einem in Schalenbauweise gefertigten Rahmen als Werkstoff für den Rahmen Kunststoff einzusetzen. Dadurch sollen u.a. niedrige Herstellkosten, leichtes Gewicht und Korrosionsbeständigkeit erreicht werden. Ein in Schalenbauweise gefertigter Kunststoffrahmen hat jedoch den Nachteil, daß , j er nicht sehr stabil ist. Mit einer Erhöhung der Stabilität wäre wieder eine Gewichtszunahme verbunden, was gerade vermieden werden soll. Offensichtlich haben sich aus diesen Gründen Zweiräder mit in Schalenbauweise gefertigten Rahmen auf dem Markt nicht durchgesetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zweirad der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Rahmen

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\ bei einem sehr geringen Eigengewicht eine besonders hohe

Stabilität hat.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge'öst, daß &igr; die Schalen aus Faserverbundkunststoffbauteilen bestehen.

Als Faserverbundkunststoffe können kohlefaserverstärkte (CFK), aramidfaserverstärkte (AFK) oder glasfaserverstärkte (GFK) Kunststoffe eingesetzt werden. Zweckmäßig ist in besonders belasteten Bereichen eine Sandwichstruktur vorgesehen. Auch Leichtbaustoffe(z.B. PVC-Hartschau, Waben etc.) können zur Erhöhung der Stabilität eingesetzt werden. Mit Werkstoffen bzw. einer Werkstoffkombination dieser Art kann eine hohe Stabilität *ei geringem Gewicht erreicht ', ) werden.

Die beiden Schalen bilden das obere und das untere Rahmenrohr, sowie den kompletten Hinterbau. Besonders vorteilhaft ist es, die bei einem herkömmlichen Fahrrad vorhandinen Hinterrohre» Hinterstreben und das Sattelrohr durch zwei Flächenabschnitte zu ersetzen, die Bestandteile der den Rahmen bildenden Schalen sind. Ein in

dieser Weise ausgebildeter Rahmen kann in besonders einfacher Weise aerodynamisch geformt werden und ist deshalb - auch wegen des aerodynamisch geschlossenen Hinterbaues - für Rennräder besonders geeignet. Infolge der selbsttragenden Eigenschaften des Hinterbaues ist das Gewicht des Materials, das zur Abstützung des Rahmens auf dem Hinterrad erforderlich ist, gering.

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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen:

Figuren 1 und Figuren 3 und

Figur 5

figur 6

Figur 7

Figur 8

Seitenansichten des erfindungsaemäßen Rahmens.

Schnitte durch das obere Rahmenrohr,

einen Schnitt durch das untere Rahmenrohr,

einen Schnitt durch die Tretlagerhülse,

einen Schnitt durch die Flächenabschnitte, welche die Funktion der Hinterradstreben haben und

einen Schnitt durch die den Kettendurchbruch bildende Wölbung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen Seitenansichten eines erfindungsgemäß gestalteten Rahmens 1, welcher aus zwei spiegelbildlichen Schalen 2, 3 besteht. Die übrigen Teile des als Ausführungsbeispiel dargestellten Rennrades sind entweder nicht dargestellt oder nur schematised angedeutet, wi.e z.B. die Räder 4 und 5. Das obere Rahmenrohr 6, das untere Rahmenrohr 7 und der geschlossen ausgebildete Hinterbau 8 bilden eine

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Funktion hat.

dreieckförmige öffnung 9, welche in den beiden Schalen
2, 3 vorgesehen ist. In den Rahmen 1 ist eine gegenüber der Vertikalen geneigt angeordnete zylindrische Führung 11 aus Leichtmetall integriert, welche zur Aufnahme des Lenkungslagers dient.Eine weitere Führung 12 dieser
Art ist im unteren Bereich des Rahmens 1 vorgesehen und dient der Aufnahme des Tretlagers.

Im Bereich des nicht dargestellten Sattels ist ein abnehmbares Endstück 13 vorgesehen. Nach dem Abnehmen des Endstückes sind Sattelrohr- und Bremsaufnahme erreichbar. Aus Gründen der Gewichtsersparnis sind das Endstück13 und die im einzelnen nicht dargestellten Halterungen für dieses Endstück zweckmäßig so ausgebildet, daß das Endstück 13 mittragende

Die erfindungsgemäße Rahmengestaltung erlaubt den Anbau handelsüblicher Anbauteile (Schalthebelaufnahme, Anlötsockel für den Kettenumwerfer usw.). Auch die der
Hinterachsaufnahme dienenden Bauteile (Ausfallenden 14) sind zweckmäßig Anbauteile und bestehen aus Metall.

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Wegen des geschlossenen Hinterbaues ist ein Kettendurchbruch 15 erforderlich. Dieser wird gebildet von der Stirnseite einer länⁿⁿesireckten- sich etwa ⁿärällsl zur Kette erstreckenden Wölbung 16 im Hinterbau 8 (sfehe Figur 2). Diese Ausbildung trägt zusätzlich zur Stabilität bei.

Die Figuren 3 und 4 zeigen Schnitte durch das obere Rahmenrohr 6. Die Form des Querschnittes ist oval ausgebildet, wobei die längere Achse des ovalen Querschnittes in der Trennebene des Rahmens liegt. Dadurch ergibt sich eine hohe Stabilität bei vertikaler Belastung. Die Größe des Querschnittes nimmt vom Lenkkopf zum Sattel hin zu.

Figur 5 zeigt einen Schnitt durch das untere Rahmenrohi entlang der Linie V-V. Der Schnitt ist tropfenförmig gestaltet, was für die Aerodynamik des Zweirades besondere Bedeutung hat. Zur Erhöhung der Stabilität ist ein Längssteg 17 vorgesehen, der über Klebewinkel 18 mit den Schalen 2, 3 Verbunden ist. Dadurch entsteht ein mehrzelliges geschlossenes System mit hoher Stabilität.

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Figur 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI - VI in Figur 1. Die Anbindung der Tretlagerhülse 21 sowie der Lenkungslagerhülse 11, welche zweckmäßig aus einem Leichtmetall bestehen, erfordern zum Rahmenwerkstoff (CFK)einen (~ Korrosionsschutz. Zwischen dem Werkstoff des Rahmens (CFK) und beispielsweise Aluminium besteht ein elektrisches Spannungsgefälle und somit ist die Gefahr der Spannungskorrosionen gegeben. Diese wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch verhindert, daß sich zwischen der Tretlagerhülse 21, der Lenkungslagerhüise 11 und/oder dem Rahmenwerkstoff (CFK) eine Korrosionsschutzschicht 22 befindet. Diese besteht aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK).

Der in Figur 7 dargestellte Schnitt durch den Hinterbau 8 zeigt, daß zur Erhöhung der Stabilität von einer Sandwichbauweise Gebrauch gemacht wird. !Bestandteile der Rahmen 2, 3 sind die Flächenabschnitte 23 bzw. 24, die sich seitlich vom nicht dargestellten Hinterrad erstrecken .und die Hinterrohre, Hinterstreben sowie das Sattelrohr ersetzen. Parallel zum Umfang des Hinterrades erstreckt sich ein Steg 25, der mit Hilfe der Klebewinkel 26 an den Innenseiten der Flächen-

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abschnitte 23» 24 befestigt ist und damit die Torsioni.-steifheJt des Hinterbaues erhöht* Das Oberrohr 6, Unterrohr und der Hinterbau* vom Tretlager bis zur Sattelaufnahme, ^- bilviR einen Ver«i<idungssteifen, in sich geschlossenen.

mehrzelligen Torsionskasten.

Zur Realisierung der Sandwichbauweise sind zwei voneinander beabstandete Schichten 27, 28 aus kohlefaserverstärktem Kunststoff vorgesehen. Zwischen diesen Schichten befindet sich ein die Stabilität erhöhender Leichtwerkstoff 29. Dieser kann beispielsweise aus PVC-Hartschaum bestehen oder eine Wabenstruktur (Aluminium, Papier, PVC &ogr;.dgl.) haben. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Flächenabschnitte 23, 24 Verv ^; Stärkungen 31 aufweisen, die sich entlang der Hauptkraftrichtungen des Hinterbaues 8 erstrecken.

Zur Verbesserung der Stabilität ist auch der Steg 25 ein Sandwichbauteil der beschriebenen Art. Dieses' gilt auch für \ den in Figur 5 dargestellten Steg 17, welcher sich durch das untere Rahmenrohr 7 erstreckt.

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Figur S zeigt einen Schnitt durch die Wölbung 16 entlang der Linie VIII - VIII in Figur 2. Die Wölbung &Idigr;6 Midet im Bereich ihrer Stirnseite den Kettendurchbruch ,5. Die Wölbung _r_ 16 befindet sich im Flächenabschnitt 24, der - wie zur Figur 7-beschrieben - xü ei-ier Sandwichbenweise ausgeführt ist. Im Bereich der Wölbung 16 litzen die gyßeren Schichten 27- 2c unmittelbar aufeinander und sind nach außen hervorgewölbt. Durchbrüche jeglicher Art bedeuten eine Strukturschwächung. Diese Art des Xettendurchbruches ist^ln der Lage, die am Rahmen auftretenden Kräfte optimal und ohne Festigkeitseinbußen in die Sandwichstruktur abzuleiten.

Die beiden Schalen 2, 3 sind, wie aus den Figuren 3 bis 5 {) und 7 ersichtlich, miteinander verklebt, und zwar mit Hilfe von innen liegenden. Klebewinkeln 32. Nach dem Zusammenfügen der Rahmenschalen 2, 3 ist es sinnvoll, die entstandenen Hohlräume auszuschäumen, wodurch dröhnende Geräusche vermieden werden können.

Wie bereits eingangs erwähnt, besteht der Rahmen aus einer Kombination unterschiedlicher Faserverbundwerkstoffe. So

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wird die Kohlefaserstruktur zur I>höhung der Schlagzähigkeit und damit dem "Damage affer impact-Verhalten" mit einem Kevlarfaser-Läminat überzogen. Die Schadenstoleranz., z.B. nach einem Unfall, wird damit wesentlich verbessert. Zu-( ) sätzlich wird an kritischen Punkten, wie z.B. dem Lenkkopf und dem Tretlagerbereich, die Außenstruktur mit einem dünnen Glaslaminat versehen. Diese Glaslaminatschichten dienen, bei unlackiertem Rahmen auftretende Schäden durch "Weissfärbung" des Laminats anzuzeigen. Des weiteren unterstützt die Glasfaser die Schadenstoleranz positiv und kann gleichzeitig auch als "Verschleißschicht" z.B. bei Stürtzen betrachtet werden. Ein weiterer Vorteil dieser Faserverbundtechnologie besteht darin, daß am Rahmen auftretende Schäden reparierbar sind.

Claims (23)

(Tt ta····' &psgr; JAS 101 DE 29.11.1989 Zweirad

1) Zweirad, vorzugsweise Rennrad, mit einem aus zwei Kunststoffschalen (2,3) bestehenden Rahmen (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (2, 3) aus Faserverbundkunststoff-Bauteilen bestehen.

2) Zweirad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (2, 3) aus kohlefaserverstärktem (CFK), aramidfaserverstärktem (AFK) und/oder glasfaserverstärktem (GFK) Kunststoff bestehen.

3) Zweirad nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (Z, 3) teilweise eine Sandwichstruktur haben.

4) Zweirad nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schalen (2, 3) das obere Rahmenrohr (6), das untere Rahmenrohr (7) sowie das Sattelstützrohr bi Ideru

5) Zweirad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Rahmenrohr (6) einen ovalen Querschnitt hat, wobei die längere Achse des Querschnittes in der Trennebene des Rahmens (1) liegt.

6) Zweirad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Querschnittes des oberen Rahmenrohres (6) von vorne nach hinten zunimmt.

7) Zweirad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Rahmenrohr (7) einen tropfenförmigen Querschnitt hat, dessen spitz auslaufende Seite sich nach hinten erstreckt.

8) Zweirad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Querschnittes des unteren Rahmenrohres (7) von vorne nach hinten zunimmt.

9) Zweirad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Rahmenrohr (7) mit einem Stabilisierungssteg (17).ausgerüstet ist.

10) Zweirad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung des Rahmens (1) auf dem Hinterrad zwei Flächenabschnitte (23, 24) vorgesehen sind, die Bestandteile der den Rahmen (1) bildenden Schalen (2, 3) sind.

11) Zweirad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenabschnitte (23, 24) in einer Sandwichbauweise gefertigt sind.

12) Zweirad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei äußere Schichten (27, 28), vorzugsweise aus kohle- und/oder aramidfaserverstärktem Kunststoff, eine weitere Schicht (29) aus einem Leichtbaustoff (PYC-Hartschautn, Schicht mit Wabenstruktur o.dgl.) einschließen.

13) Zweirad nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich etwa parallel zum Radumfang erstreckender Steg (25) vorgesehen ist.

14) Zweirad nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Bereich der hinteren Kanten der Flärhenabschnitte (23, 24) Verstärkungen (31) erstrecken.

15) Zweirad nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Flächenabschnitte (23, 24) mit einer sich etwa parallel zur Kette erstreckenden Wölbung (16) ausgerüstet ist, deren Stirnseite einen Kettendurchbruch (15) bildet.

16) Zweirad nach einem der vorhergehenden Ans^üche, dadurch gekennzeichnet, daß Führungen (11, 12) zur Aufnehme des Lenkungslagers, des Tretlagers o.dgl. vorgesehen sind.

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17) Zweirad nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß

zwischen den zweckmäßig aus Leichtmetall bestehenden | Hülsen und dem Werkstoff des Rahmens (1) eine Korrosionsschutzschicht, zweckmäßig aus glasfaserverstärktem Kunststoff vorgesehen ist.

18) Zweirad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (17, 25) eine Sandwichbauweise haben.

19) Zweirad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Rahmen (1) bildenden Schalen (2, 3) über Klebewinkel(32) miteinander verbunden sind.

20) Zweirad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wesentliche Teile oder der gesamt« Rahmen (1) von außen mit einer Schicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff versehen 1st.

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21) Zweirad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad( ch gekennzeichnet, daß ein im Bereich des Sa^tel-

C> rohres befindliches Rahmenendstück (13) abnehmbar ausgebildet ist.

22) Zweirad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wesentliche Teile oder der gesamte Rahmen mit einem Kevlarfaser-Laminat überzogen sind.

23) Zweirad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da-

. durch gekennzeichnet, daß kritische Bereiche, wie z.B. der Lenkkopf, der Tretlagerbereich o.dgl., mit einem dünnen Glaslaminat versehen sind.