DE9303885U1 - Zweirad-Rahmen - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweirad-Rahmen, insbesondere für Fahrräder gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Im allgemeinen werden Zweirad-Rahmen aus mehreren Rohrelementen hergestellt, die durch Schweißen, Löten, Kleben oder Laminieren verbunden sind. Derartige Rahmen, beispielsweise Fahrradrahmen, weisen einen Steuerkopf auf, der die Vorderradgabel und den Lenker aufnimmt, ein Unterrohr, das eine Verbindung vom Steuerkopf zu einem Antriebs- bzw. Tretlagergehäuse herstellt und ein Sitzrohr, das vom Antriebslagergehäuse nach oben zum Sattel verläuft und die Sattelstütze aufnimmt.

Insbesondere bei der Verwendung im Mountainbike-Bereich sind derartige Rahmenkonstruktionen sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Da Mountainbikes vorwiegend auf unbefestigten Wegen und unebenem Gelände verwendet werden, können enorme Kräfte auf den Rahmen wirken, die vor allem als plötzliche Stoßbelastungen beim Überfahren von Hindernissen wie zum Beispiel Steinen, Schlaglöchern oder Wurzeln usw. auftreten. Dabei zeigte sich, daß es bei zu starren Rahmenkonstruktionen zu Rahmenbrüchen kommen kann. Außerdem wird bei einer starren Rahmenkonstruktion jede Unebenheit des überfahrenen Untergrundes direkt durch das Sitzrohr in den Sattel übertragen, wodurch der Fahrkomfort herabgesetzt wird.

Es sind bereits Lösungen bekannt, bei denen - ähnlich wie bei einem Motorrad - stoßdämpfende Einrichtungen vorgesehen sind. Diese Lösungen haben jedoch den Nachteil eines sehr hohen Eigengewichts. Dazu kommt, daß eine Erhöhung des Federungskomforts zu einer Erniedrigung der Fahrstabilität bei hohen Geschwindigkeiten führen kann. Es besteht demnach ein Bedürfnis nach einem Rahmen, der einerseits gewisse Federungseigenschaften aufweist und andererseits hinreichend

stabil und verwindungssteif ist. Diesen gegensätzlichen Forderungen können bekannte Rahmen nicht genügen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen stabilen und verwindungssteifen Rahmen mit komfortablen Fahreigenschaften zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst.

Durch die Maßnahme, daß sich eine Oberstrebe vom Steuerkopf, sowie eine Sitzstrebe von der Hinterradachsaufnahme zur Sattelstützenaufnahme hin erstrecken, wird zusammen mit einer Querstrebe eine Dreiecksgestalt gebildet, auf deren Scheitel eine Sattelstützenaufnahme ausgebildet ist.

Durch die dreieckförmige Ausgestaltung wird erreicht, daß Stöße beim Fahren auf unebener Fahrbahn nicht mehr durch die Sitzstrebe direkt in die Sattelstütze übertragen, sondern abgedämpft werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Gewichtskraft des Fahrradfahrers durch die Sattelstützenaufnahme auf die Oberstrebe und die Sitzstrebe aufgeteilt wird und diese zwei Schenkel federnd wirken können. Die dreieckförmige Konstruktion ermöglicht es, daß Stoßbelastungen, die über das Hinter- oder Vorderrad in den Rahmen eingeleitet werden, auf mehrere Rahmenstreben aufgeteilt und somit eine punktuelle Überlastung der Rahmenknotenpunkte verringert wird.

Durch einen im wesentlichen dreieckigen Unterrahmen, der aus einer Kettenstrebe, einer Unterstrebe und der Querstrebe besteht, wird eine hohe Lenkstabilität und Verwindungssteifigkeit erreicht.

Durch die gabelförmige Ausbildung der Sitzstrebe und der Querstrebe kann der Rahmen weit in den Hinterradbereich ragen und somit Stoßkräfte, die vom Hinterrad durch Fahrbahnunebenheiten auf den Rahmen übertragen werden, von

diesem optimal aufgenommen werden. Zusätzlich können vom Fahrergewicht herrührende Kräfte über relativ kurze Strecken in die Hinterradachse eingeleitet werden.

Durch die bogenförmige, gegabelte Ausbildung der Kettenstrebe wird erreicht, daß man im Bereich der Hinterradachse optimale Platzverhältnisse schafft, die für den Einbau einer Gangschaltung sehr vorteilhaft sind. Außerdem wird durch die Bogenform erreicht, daß die Kettenstreben vor der Hinterradachsaufnahme in die Sitzstrebe und die gegabelte Querstrebe münden. Dadurch wird ebenfalls Raum im Bereich der Achsaufnahme gewonnen. Dies hat den Vorteil, daß man das hintere Rahmenteil sehr schmal bauen kann.

Durch die vorteilhafte Weiterbildung des Zweiradrahmens als ein einstückiges Bauteil wird erreicht, daß ein übergangsloses Zusammenlaufen verschiedener Streben möglich ist, auf die die auf den Rahmen wirkenden Kräfte sehr gut verteilt werden können und somit ein Bruch an diesen Knotenstellen verhindert werden kann. Verstärkt wird diese Wirkung durch die flächige Ausgestaltung der Knotenbereiche. Damit wird der Kraftfluß flächig verteilt und punktuelle Spitzenbelastungen in den Knotenpunkten vermieden.

Eine Stützstrebe zwischen Tretlageraufnahme und Querstrebe gewährleistet eine verbesserte Stabilität des Unterrahmens. Dadurch können Kräfte, die beim Antreten im Tretlager auftreten, über die Stützstrebe, die Kettenstrebe und die Unterstrebe aufgenommen werden.

Die Verwendung von Kohlefaser-Prepregs ermöglicht eine extrem leichte Rahmenbauweise. Durch die Ausrichtung der Faserverläufe der Kohlefaser-Prepregs an den Kraftlinien, die bei Belastungen auftreten, kann die Rahmendicke weiter optimiert werden.

Ein weiterer Gewichtsvorteil läßt sich in der Ausgestaltung des Rahmens als Hohlrahmen erzielen. Zudem können Inlays für

weitere Baukomponenten auf einfache Weise bei der Rahmenherstellung mit in den Hohlrahmen eingearbeitet werden.

Indem die Sattelstützenaufnahme derart ausgebildet ist, daß sie nicht nur nach oben, sondern auch nach unten offen ist, ist ein großer Einstellbereich der Sattelhöhe möglich. Dabei wird die Sattelstütze einfach von oben in die Sattelstützenaufnahme eingeführt und bis zur gewünschten Höhe durchgeschoben und arretiert.
10

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rahmens für ein Fahrrad.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Rahmens aus Fig. 1.

Der erfindungsgemäße Fahrradrahmen besteht im wesentlichen aus einem oberen, im wesentlichen dreieckförmigen Stützrahmenabschnitt, dessen drei Knotenpunkte durch eine Sattelstützenaufnahme 4, eine Hinterradachsaufnahme 3, sowie einem Steuerkopf 2 gebildet werden, und aus einem Unterrahmen, dessen Knotenpunkte aus der Hinterradachsaufnahme 3, dem Steuerkopf 2 und der Tretlageraufnahme 9 gebildet werden.

Von der Sattelstützenaufnahme 4 erstreckt sich ein kurzer Verbindungsabschnitt 6a. Dieser ist Teil eines flächigen Knotenabschnitts 13, der unterhalb der Sattelstützenaufnahme 4 angeordnet ist. Der Verbindungsabschnitt 6a gabelt sich anschließend in zwei Sitzstrebenschenkel 6b und 6c. Der Verbindungsabschnitt 6a und die Sitzstrebenschenkel 6b und 6c formen zusammen eine Sitzstrebe 6. Etwa im Mittelabschnitt jedes der Sitzstrebenschenkel 6b, 6c ist ein flächiger Knotenbereich 11a, 11b ausgebildet, der nachfolgend noch

näher erläutert wird. Aus diesem Knotenbereich 11a, Hb erstreckt sich in Verlängerung der Sitzstrebenschenkel 6b, 6c jeweils ein hinterer Strebenabschnitt 12a, 12b zur Hinterradachsaufnahme 3. Die Hinterradachsaufnahme 3 wird durch ein Einlegeteil gebildet, das in den hinteren Strebenabschitt 12 eingesetzt und fixiert ist.

Weiter erstreckt sich von der Sattelstützenaufnahme 4 ein kurzer Anschlußbereich 5a, der zusammen mit dem kurzen Verbindungsabschnitt 6a den flächigen Knotenabschnitt 13 bildet. Aus diesem kurzen Verbindungsabschnitt 5a heraus erstreckt sich die Oberstrebe 5, gemäß Fig. 1, nach vorne zum Steuerkopf 2 hin.

Aus dem Steuerkopf 2 verläuft die Querstrebe 1 nach hinten in Richtung Hinterradachsaufnahme 3. Etwa senkrecht, in der Ansicht nach Fig. 2 unterhalb der gabelförmigen Ausbildung der Sitzstrebe 6, beginnt sich auch die Querstrebe 1 in zwei Gabelabschnitte la und Ib aufzuteilen. Diese Gabelabschnitte la und Ib münden jeweils in den entsprechenden Knotenbereich 11a, bzw. 11b.

Vom Steuerkopf 2 erstreckt sich schließlich noch eine Unterstrebe 8 nach unten zur Tretlageraufnahme 9 hin.

Eine zweiteilige Einlegebuchse bildet die Tretlageraufnahme 9, die in eine dafür vorgesehene Öffnung eingeklebt ist. Um die Tretlageraufnahme 9 ist ein wurzeiförmiger Knotenbereich 14 gebildet, aus dem zwei Kettenstreben 10a, 10b hervorgehen, die jeweils in einem Bogen, der ungefähr einem Viertelkreis entspricht, zum entsprechenden Knotenbereich 11a, 11b hin verlaufen. Zwischen den Kettenstreben 10a, 10b geht aus dem wurzeiförmigen Knotenbereich 14 eine Stützstrebe 7 nach oben, die die Querstrebe 1 in einem Bereich abstützt, der durch den Übergangsbereich der gegabelten Abschnitte la und Ib in den einstückigen Strebenbereich gebildet ist. Die Stützstrebe 7 ist in Verlängerung und im Abstand zur Sattelstützenaufnahme 4 angeordnet. Da alle Streben in fließendem Übergang aus dem

Knotenbereich 14 hervorgehen, weist dieser Bereich, in seiner Seitenansicht betrachtet, gemäß Fig. 1, ebenfalls eine flächige Form und, räumlich, gesehen eine Wurzelform auf.

Weitere Einlegebuchsen befinden sich im Steuerkopf 2 und in der Sattelstützenaufnahme 4. Sie sind vorzugsweise in die jeweiligen Aufnahmeöffnungen eingeklebt.

Durch die einstückige Ausbildung des Fahrradrahmens können die Kräfte optimal in die verschiedenen Streben aufgeteilt werden. Die einstückige Ausbildung ermöglicht ferner großflächige Übergänge in den Knotenbereichen, die Belastungsspitzen besser aufnehmen können.

Der Fahrradrahmen besitzt durch den oberen dreieckigen Stützrahmen, in dessen Scheitel die Sattelstützenaufnahme 4 ausgebildet ist, und der räumlich betrachtet pyramidenförmig ist, stoßdämpfende Eigenschaften, indem Sattelkräfte auf die im wesentlichen horizontal verlaufende Oberstrebe 5 als ein erster Schenkel des Dreiecks, und auf die zur Hinterradachsaufnahme 3 verlaufende Sitzstrebe 6 als ein zweiter Schenkel des Dreiecks, verteilt werden. Die Oberstrebe 5 und die Sitzstrebe 6 sind durch die Querstrebe 1, die als Basis des Dreiecks dient, miteinander verbunden.

Räumlich betrachtet sitzt die Sattelstützenaufnahme 4 auf der Spitze einer Pyramide, deren drei Kanten durch die Oberstrebe 5, sowie die zwei Sitzstrebenschenkel 6b und 6c gebildet werden.

0 Eine vorzugsweise ovale Querschnittsform der Rahmenstreben erhöht die Rahmenstabilität und verbessert die Torsionssteifigkeit wirksam.

Schließlich soll auf die Parallelanmeldung DE... verwiesen werden, in der das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Rahmens beschrieben ist und die gleichzeitig mit dieser Anmeldung beim Deutschen Patentamt

hinterlegt wurde. Ihr Inhalt ist ebenfalls zur Offenbarung dieser Anmeldung zu zählen.

Claims (1)

1. Schut &zgr; ansprüche

   1. Zweirad-Rahmen, insbesondere für Fahrräder mit einem

   15 Steuerkopf, einer Antriebslageraufnahme, einer Hinterradachsaufnahme sowie einer Sattelstützenaufnahme, die über Rahmenstreben miteinander verbunden sind,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Sattelstützenaufnahme (4) im Scheitel eines dreieckigen Stützrahmens ausgebildet ist, der

   20 von einer im wesentlichen horizontalen zum Steuerkopf (2) verlaufenden Oberstrebe (5), einer zur Hinterradachsaufnahme

   (3) verlaufenden Sitzstrebe (6), Sitzstrebenschenkel (6a, 6b) und einer beide verbindende Querstrebe (1) gebildet ist, um Sattelkräfte auf die Querstrebe (5) und die Sitzstrebe (6)

   aufzuteilen.

   2. Rahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Hinterradachsaufnahme (3) kommende Kettenstreben (10a, 10b), und eine vom Steuerkopf (2) kommende Unterstrebe (8) in der Antriebslageraufnahme (9) münden und zusammen mit der beide verbindenden Querstrebe (1) einen im wesentlichen dreieckigen Unterrahmen bilden.

   3. Rahmen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   35 sich sowohl die Sitzstrebe (6) unmittelbar nach der

   Sattelstützenaufnahme (4) als auch die Querstrebe (1) im

   Bereich senkrecht unter der Sattelstützenaufnahme (4) zur Hinterradachsaufnahme (3) hin gabelt.

   Telefon: 0 89-53 96 53 Telex: 5-24 845 tipat Telefax: 0 89-532611 und/and: 0 89-53 73 77 (bis Dez. 93/un'JI Dec. 93)

   Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 (BLZ 700 800 00) Deutsche Bank (München) Kto. 286 1060 (BLZ 700 700 10) Postgiroamt (München) Kto. 670-43-804 (BLZ 700 100 80) Dai-Ichi-Kangyo Bank (München) Kto. 51 042 (BLZ 700 207 00) Sanwa Bank (Düsseldorf) Kto. 500 047 (BLZ 301 307 00)

   4. Rahmen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kettenstreben (10a, 10b) von der Antriebslageraufnähme (9) gegabelt in einem Bogen in Richtung Hinterradachsaufnahme (3) hin erstrecken.

   5. Rahmen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen einstückig ausgebildet ist, wobei die Sitzstrebe (6), die Querstrebe (1) und die Kettenstrebe (10a, 10b) in einen vor der Hinterradachsaufnahme (4) angeordneten Knotenbereich (Ha, Hb) mündet.

   7. Rahmen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (1) mittels einer aus der

   Antriebslageraufnahme (9) hervorgehenden und in Richtung der Sattelstützenaufnahme (4) ausgerichteten Stützstrebe (7) in einem Bereich abgestützt wird, der sich unmittelbar vor der Gabelung der Querstrebe (1) befindet.
   20

   8. Rahmen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn &zgr; e i chnet, daß

   der Rahmen aus Kohlefaser-Prepregs hergestellt ist.

   9. Rahmen nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn &zgr; e i chnet, daß

   der Rahmen hohl ist, Aufnahmeöffnungen für weitere Baukomponenten besitzt, in die Inlays wie beispielsweise

   Lagerbüchsen etc, eingearbeitet sein können.
   30

   10. Rahmen nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn &zgr; e i chnet, daß

   die Sattelstützenaufnahme (4) zur Einstellung der Sattelhöhe

   nach unten offen ist.
   35