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Patent Searching and Data


Title:
RIM FOR A SPOKED REAR BICYCLE WHEEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1992/001574
Kind Code:
A1
Abstract:
Described is a rim (71) of a spoked rear bicycle wheel, with holes (12) displaced laterally by a suitable distance (E) out of the cross-sectional plane (Q) of the wheel. When the spokes (8, 9) are stressed, the rim is exposed to undesirable twisting (U). The side of the rim in which the spoke nipples are fitted is exposed to higher stresses than the other side. In order to balance out the stresses on the two sides of the rim, the rim (71) is assymmetric in a cross-section, in contrast to the symmetrical front-wheel rim (77). There is therefore more material on the higher-stressed side of the rim, and the rim is also radially stiffer on this side. The compressive forces in the material are therefore more evenly balanced, permitting ordinary (i.e. less expensive) material to be used.

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JP3495634BICYCLE WHEEL
Inventors:
KRAMPERA JIRI (CH)
Application Number:
PCT/CH1991/000146
Publication Date:
February 06, 1992
Filing Date:
July 08, 1991
Export Citation:
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Assignee:
KRAMPERA JIRI (CH)
International Classes:
B60B1/02; B60B1/04; B60B21/02; (IPC1-7): B60B1/02; B60B1/04; B60B21/02
Foreign References:
DE8912606U11990-02-22
FR2387802A11978-11-17
FR1128981A1957-01-14
DE540433C1931-12-15
US4531754A1985-07-30
GB2065572A1981-07-01
FR628057A1927-10-18
FR818460A1937-09-27
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Felge für ein gespeichtes Fahrrad Hinterrad mit . Felgenlöchem oder anders ausgebildeten Verankerungsstellen zur Verankerung von Drahtspeichen, bei welcher die durchschnittliche axiale Lage der Felgenlöcher (12) oder der anders ausgebildeten Verankerungsstel¬ len, in welchen die Zugkraft der Drahtspeichen auf die Felge ausge 5 übt wird, von der Felgenmittelebene (M) seitlich versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass bevor die Felge im Rad eingespeicht und der Zugkraft der Speichen (8, 9) ausgesetzt ist. ihr Querschnitt bezüglich der Felgenmittelebene (M) asymmetrisch ist und die Felge derart ge¬ formt und dimensioniert ist, dass sie sich unter der vorgesehenen 10 Zugkraft der Speichen so ausrichtet, dass die Aussendurchmesser (D) der beiden Felεenränder im wesentlichen εleich εross sind. Felge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Quer 15 schnitt (21b) bezüglich der Querschnittsachse (Q) symmetrisch ist und die Felge derart geformt ist, dass sie an der die Mittelebene (N) der Zentren aller Felgenlöcher (12) enthaltenden Seite einen grösse ren äusseren Durchmesser (D 4) des Felgenrandes aufweist als der äussere Durchmesser (D 3) des Felgenrandes an ihrer Gegenseite ist. 20 wodurch ihr Querschnitt (21b) bezüglich der Felgenmittelebene (M) asymmetrisch ist. *& 25.
2. Felge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Quer¬ schnitt (31, 41) bezüglich der Querschnittsachse (Q) asymmetrisch ist und einen einfachen Felgenboden besitzt, welcher für jeden Spei¬ chennippel (10, 11) ein einziges im wesentlichen in radialer Richtung verlaufendes Felgenloch (12) aufweist.
3. Felge nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Querschnitt (31 ) an derjenigen Seite der Querschniπsachse (Q). welche die Mittelebene (N) der Zentren aller Felgenlöcher ( 12) 10 enthält, einen dickeren Felgenrand (33) aufweist als an seiner Ge¬ genseite. Felge nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeich 15 net, dass ihr Querschnitt (41) an derjenigen Seite der Querschnitts achse (Q), welche die Mittelebene (N) der Zentren aller Felgenlö¬ cher (12) enthält, einen dickeren Felgenboden (42) aufweist als an seiner Gegenseite. *& 20.
4. 1 1 ) ein im 25 wesentlichen in radialer Richtung verlaufendes Felgenloch (12, 12a. 12b) mit einem kleineren Durchmesser aufweist als derjenige des Nippelkopfes (78) ist, und der radial äussere Felgenboden (63, 73) für jeden Speichennippel (10, 11 ) ein Felgenaussenloch (79) mit einem grösseren Durchmesser aufweist als derjenige des Nippelkop 30 fes (78) ist, und wobei zwischen den beiden Felgenböden (62, 63; 72, 73) sich ein Innenraum (53, 64) befindet. Felge nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die rings um ihren gesamten Querschnitt (51) verlaufende äussere Um¬ risslinie (52) des Querschnittes (51) bezüglich der Querschnittsachse (Q) symmetrisch ist und im Querschnitt (51) hauptsächlich an derje¬ nigen Seite der Querschnittsachse (Q), welche die Mittelebene (N) 5 der Zentren aller Felgenlöcher (12) enthält. Verdickungen der Wän¬ de des Querschnittes (51) im Bereich des Innenraumes (53) der Felεe au εeführt sind, sodass die rinεs um den Querschnitt des In nenraumes (53) verlaufende Umrisslinie (54) des Querschnittes des Innenraumess (53) bezüglich der Querschnittsachse (Q) asymme 10 trisch ist. Felge nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der äusseren Umrisslinie ihres Querschnittes (61 ) lediglich die äussere 15 Umrisslinie (62a) des radial inneren Felgenbodens (62) bezüglich der Querschnittsachse (Q) asymmetrisch ist, der gesamte übrige Bereich der rings um den Querschnitt (61) verlaufenden äusseren Umrisslinie des Querschnittes (61 ) bezüglich der Querschnittsachse (Q) jedoch symmetrisch ist. 20 Felge nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der äusseren Umrisslinie (76) ihres Querschnittes (71 ), wel¬ cher die Umrisslinien beider Felgenränder (74, 75) und des radial 25 inneren Felgenbodens (72) beinhaltet und ohne Unterbrechung von dem radial äussersten Punkt an einer Seite des Querschnittes (73 ) bis zu dem radial äussersten Punkt an der Gegenseite des Quer¬ schnittes (71) verläuft, bezüglich der Querschnittsachse (Q) asymme¬ trisch ist. 30 10 Felge nach einem der Ansprüche 1 oder 6 bis 9. dadurch gekenn¬ zeichnet, dass in ihrem Querschnitt (51, 61, 71, 91 ) an derjenigen Seite der Querschnittsachse (Q), welche die Mittelebene (N) der Zentren aller Felgenlöcher (12; 12a, 12b; 12c) enthält, im Vergleich zu der Gegenseite des Querschnittes (51. 61. 71, 91 ), der radial inne¬ re Felgenboden (62, 72, 93) oder der radial äussere Felgeπboden (63, 73, 92) oder der Felgenraήd (65, 74, 97) dicker ausgeführt ist oder dass mehrere der hier genannten Verdickungen kombiniert sind.
5. Felge nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass ihr Querschnitt (31, 41, 51, 61, 71, 91 ) bezüglich der Querschnittsachse (Q) asymmetrisch ist und die Felge derart geformt ist, dass sie an der die Mittelebene (N) der Zentren aller Fel enlö 15 eher (12; 12a. 12b; 32c) enthaltenden Seite einen grösseren äusseren Durchmesser (D5) des Felgenrandes aufweist als an ihrer Gegenseile (D6).*& 20.
6. Felge nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass in ihrem Querschnitt (31, 41, 51, 63, 73, 93 ) an derje¬ nigen Seite der Öuerschnittsachse (Q), welche die Mittelebene (N) der Zentren aller Felgenlöcher (12; 32a, 12b; 32c) enthalt, die Flä¬ che des Felgenmaterial Querschnities grösser ist als an der Gegen 25 seite des Querschnittes (31, 41, 53, 63, 71. 91 ).
7. Felge nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 8 bis 12. dadurch gekenn¬ zeichnet, dass ihr Querschnitt (61, 71. 91 ) einen doppelten Felgenbo 30 den besitzt, wobei zwischen den beiden Felgenböden (62, 63; 72, 73: 92, 93) sich ein Innenraum (64, 9S) befindet, und wobei an derjeni gen Seite der Querschnittsachse (Q), welche die Mittelebene (N) der Zentren aller Felgenlöcher (12; 12a. 12b; 12c) enthält, die Fläche des Innenraum Querschnittes (64, 98) grösser ist als an ύer Gegen¬ seite des Querschnittes (61, 71, 91).
8. Felge nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 6 oder 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Höhe ihres Querschnittes (33, 43, 63, 71, 91) an derjenigen Seite der Querschnittsachse (Q), welche die Mittelebene (N) der Zentren aller Felgenlöcher (32; 12a, 32b; 32c) 30 enthält, gemessen axial in der Mitte der jeweiligen Querschnittshälfie und parallel zu der Querschnittsachse (Q), grösser ist als an der Gegenseite des Querschnittes (33, 41. 63, 73, 93 ).
9. '15. Felge nach einem der Ansprüche 1 bis 14. dadurch gekennzeichnet, dass in dem Haken (80) des näher zu den Felgenlöchern (32) sich befindenden Felgenrandes (74) in der L'mlaufrichtung der Felge an den Stellen der Speichennippel (10, 11) Ausnehmungen (S3 ) vorge¬ nommen sind, welche den Haken (80) an diesen Stellen von dem 20 Felgenrand (74) teilweise oder vollständig beseitigen.
10. 16 Felge nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 14. dadurch gekenn¬ zeichnet, dass ihr Querschnitt (91) bezüglich der Querschnittsachse 25 (Q) asymmetrisch ist und einen radial nach innen gerichtet ausgebil¬ deten, von der Querschnittsachse (Q) seitlich versetzten Felgen¬ flansch (94) mit im wesentlichen in axialer Richtung verlaufenden Felgenlöchem (12c) aufweist, welche Felgenlöcher (12c) zur Veran¬ kerung der am Ende etwa rechtwinklig gebogenen Speichen (8c. 9c) 30 mit Hilfe von ihren Speichenköpfen (95. 96) dienen.
11. Felge nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung hergestellt ist.
12. Felge nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf ihrer Oberfläche Markierungen angebracht sind, welche auf den Verwendungszweck der Felge und/oder die Montageaπ hinwei¬ sen.*& 30.
13. Gespeichtes Fahrrad Hinterrad mit einer Felge nach einem der Ansprüche 1 bis 18.*& 15.
14. Fahrrad mit einem Hinterrad, welches eine Felge εe äss einem der Ansprüche 1 bis IS aufweist.
Description:
FELGE FUER EIN GESPEICHTES FAHRRAD-HINTERRAD

Die Erfindung betrifft eine Fahrradfelge, welche für ein gespeich.es Fahrrad - Hinterrad verwendbar ist.

Ein herkömmliches Fahrrad - Hinterrad besteht aus einer Hinterradnabe, an deren einen Seite ein Zahnkranzsatz für die antreibende Kette angebracht ist und die Nabenflansche an beiden Seiten der Nabe mit einer herkömmlichen einen Reifen tragenden Felge durch Drahtspeichen unter Spannung verbun¬ den sind. Die Hinterradfelge ist die gleiche, welche auch am Vorderrad des gegebenen Fahrrades verwendet wird.

Der Zahnkranzsatz verursacht in dem herkömmlichen Hinterrad eine uner¬ wünschte seitliche Versetzung der Mittelebene beider Nabenflansche von der Felgenmittelebene in Richtung zur Zahnkranzgegenseite. Bedingt durch diese etwa 5 bis 10 Millimeter grosse Versetzung, weicht als sogenannte Schüssel¬ tiefe (a ount of dish) bekannt ist, ist die Spannung der zahnkranzseitigen Speichen grösser als die der zahnkranzgegenseitigen Speichen in einem Mas¬ se, dass die Standfestigkeit des Hinterrades stark vermindert wird. Dies ist das grösste, in den Fachkreisen seit Jahrzehnten bekannte Problem am Fahr-

rad - Hinterrad. Es ist darum wünschbar, die Speichenspannungen an beiden Hinterradseiten soweit wie möglich auszugleichen.

Die französische Patentanmeldung Nr. 76 22859 löst diese Aufgabe beispiels¬ weise durch eine seitliche Versetzung der Mittelebene beider Nabenflansche in dem Hinterrad wieder zurück in Richtung zur Zahnkranzseile wobei die Lage der Felge in der Rahmenmittelebene beibehalten bleibt. Beide Naben¬ flansche sind dann von der Felgenmittelebene gleich weit entfernt und die Speichenspannungen an beiden Radseiten sind somit vollkommen ausgegli¬ chen - wie es beispielsweise bei jedem Fahrrad - Vorderrad der Fall ist. Die Verbreitung dieses Systems verhinderte bislang .ein dazu notwendiger aber aufwendiger Fahrradrahmen mit einem asymmetrischen hinteren Rahmenteil.

In der letzten Zeit wurden durch die Fachpresse neuartige und sehr te.-t Felgen aus Carbon vorgestellt. Die hohe Verdrehungssteifigkeit des Felgεi.- profils ermöglicht " in der Hinterradfelge eine seitlich versetzte Verankerung der Speichen von der Felgenmitte in Richtung zur Zahnkranzgegeπseite im Unterschied zu der Vorderradfelge, in welcher eine herkömmliche symmetri¬ sche Verankerung der Speichen vorhanden ist. Bei dem Hinterrad werden durch diese Massnahme - im Unterschied zu der erwähnten Lösung - die ungleichen Speichenspannungen an beiden Radseiten in den meisten Fällen nur teilweise ausgeglichen, dafür aber kann ein mit dieser Felge ausgerüstetes Hinterrad in jedem herkömmlichen symmetrischen Fahrradrahmen verwendet werden. Unbedingte Voraussetzung für diese Lösung ist aber eine enorm steife Felge.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Felge für das Fahrrad - Hin¬ terrad zu schaffen, welche aus einem herkömmlichen, billigeren Material hergestellt ist und trotzdem die mit der seitlichen Versetzung der Speichen-

Verankerung zusammenhängenden erhöhten Belastungen gut erträgt. Die Aufgabe wird durch die Hinterradfelge mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Diese Felge mit den seitlich versetzten Felgen¬ löchern für die Speichennippel hat einen bezüglich der Felgenmittelebene asymmetrischen Querschnitt.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnungen erst die Problematik am Fahr¬ rad - Hinterrad bei Verwendung einer herkömmlichen Felge erklärt und nachher verschiedene Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen erläu¬ tert. In schematischen Darstellungen zeigen:

Fig. 1 eine herkömmliche Fahrradfelge mit symmetrischer Speichenveran¬ kerung in einer Schnittansicht nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Felge wie in Fig. 1, jedoch mit asymmetri¬ scher Speichenverankerung nach dem neuesten Stand der Technik;

Fig. 3 eine Felge wie in Fig. 2 im Schnitt in Vergrösserung;

Fig. 4 eine Felge wie in Fig. 3, jedoch nach der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 schematische verkleinerte Schnittansicht eines ganzen gespeichten Hinterrades mit der Felge gemäss Fig. 4 mit Speichen ohne Span¬ nung;

Fig. 6 eine Schnittansicht wie in Fig. 5, jedoch mit gespannten Speichen;

Fig. 7-11 verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemässen Felgen im Schnitt;

Fig. 12 eine Ansicht der Felge aus der Fig. 11 in Richtung zur Radachse;

Fig. 13 eine erfindungsgemässe Felge mit axialen Speichenlöchern im Schnitt.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Felge 1 mit einem bezüglich der Felgenmittel¬ ebene M symmetrischen Querschnitt und einer symmetrischen Speichenveran¬ kerung in der Mitte des einfachen Felgenbodens 2 als Teil eines nicht darge- stellten Fahrrad -Hinterrades nach dem Stand der Technik. Solche Felgen werden in gleicher Ausführung für das Vorder - sowie für das Hinterrad- eines Fahrrades verwendet. Die Felge 1 trägt einen Reifen 3, dessen zemrische Lage auf der Felge 1 durch die auf den Felgenrändern 4, 5 ausgebildeten Haken 6,7 gesichert ist. Die zahnkranzseitigen Speichen 8 verbinden die Felge 1 mit dem nicht dargestellten zahnkranzseitigen Nabenflansch, die zahnkranzgegenseitigen Speichen 9 mit dem nicht dargestellten zahnkranzge¬ genseitigen Nabenflansch. Aehnlich wie es schon bei den Motorrädern be¬ kannt ist, können in den Felgenlöchern 12 statt der Speichennippel 10,11 auch die Köpfe der geradlinigen Speichen verankert und die Speichennippel dann in den Nabehflanschen befestigt werden. Beim Zentrieren des Rades durch das Drehen der Speichennippel 10,11 entstehen in den Speichen 8,9 Spannungen Tl, T2, deren Verhältnis von dem Verhältnis der Winkel zwi¬ schen den Speichen 8, 9 einerseits und der Felgenmittelebene M andererseits abhängig ist. Die dabei entstehenden horizontalen Kraftkomponenten Pl, P2 sind zwangsläufig immer gleich gross. Die in Richtung zur Radachse wirken¬ den Kraftkomponenten Sl, S2 erzeugen in der kreisförmigen Felge 1 eine Beanspruchung ihres Materials auf Druck. Die Felgenmittelebene M, welche durch die Mitte der Felgenaussenbreite b verläuft, uss immer mit der Fahr¬ rad - Rahmenmittelebene identisch sein. In diesem Falle ist sie identisch auch mit der Mittelebene N der Felgenlöcher 12. Das Problem am Fahrrad - Hin¬ terrad liegt in dem grossen Unterschied zwischen den Speichenspannungen Tl und T2 an beiden Radseiten. Heute betragen bei den Renn - und Sport-

fahrrädern die Spannungen Tl an der Zahnkranzseite des Hinterrades etwa das 1,8 fache der Spannungen T2 an der Zahnkranzgegenseite, was zu einer sehr mangelhaften Standfestigkeit des Hinterrades führt. Die Gründe dafür sind vielfältig und werden im Detail nicht behandelt.

Fig. 2 zeigt eine herkömmliche Felge 21 mit dem gleichen symmetrischen Querschnitt wie bei der Felge 1 in Fig. 1, aber mit einer asymmetrischen nur für ein Fahrrad - Hinterrad verwendbaren Speichenverankerung nach dem neuesten Stand der Technik. Die Mittelebene N der Felgenlöcher 12 ist um das Mass E von der Rahmen - und Felgenmittelebene M in der Felge 21 seitlich versetzt in Richtung zur Zahnkranzgegenseite des nicht dargestellten Hinterrades. Die Speichennippel 10,11 wurden bei dem Zentrieren des Rades so fest angezogen, dass die horizontalen Kraftkomponenten Pl, P2 der Spei- chenspannungen»T3, T4 genau gleich gross sind wie bei der Felge 1 in Fig. 1. Im Unterschied zu Fig. 1 hat sich jedoch der Winkel zwischen der Speiche 8 und der Mittelebene M an der Zahnkranzseite des Rades vergrössen und der Winkel zwischen der Speiche 9 und der Mittelebene M verkleinert. Dement¬ sprechend ist auch die Speichenspannung T 3 an der Zahnkranzseite kleiner geworden als die Spannung T 1 in Fig. 1, und T4 grösser als T 2 in Fig. 1. Das angestrebte Ziel hat man erreicht, die Spannungen T 3 und T 4 unter¬ scheiden sich voneinander weniger als ά.t Spannungen T 1 und T 2 in Fig. 1 und das Rad ist standfester geworden. Nach dem Anspannen der Speichen 8, 9 verursachen die Kraftkomponenten S 3, S 4, welche im Unterschied zur Felge 1 in Fig. 1 ausserhalb der Mitte des Felgenquerschities wirken, eine zusätzliche Beanspruchung der Felge 21 in ihrem ganzen Umfang auf Um¬ stülpung U. Diese versetzte Anordnung der Speichennippel 10, 11 ist in der Praxis nur bei enorm steifen Felgen durchführbar, die schwache aus her¬ kömmlichem, billigem Material hergestellte Felge 21 lässt eine solche Lösung aus nachfolgenden Gründen aber nicht zu.

In Fig. 3 sieht man in vergrösserter Darstellung die beim Zentrieren des Ra¬ des entstehende unerwünschte Umstülpung (Verdrehung) der Felge 21 in Richtung U. Bei der vorgeschriebenen Speichenspannung erreicht ihr ver¬ drehter Querschnitt den gestrichelten Zustand 21 a, welcher aus darstelleri- sehen Gründen übertrieben verdreht gezeichnet ist. Der vorgeschriebene äussere Durchmesser D vergrössert sich dabei an der Zahnkranzseite auf das Mass D 1, was die Montage des Reifens verhindern kann, an der Zahnkranz¬ gegenseite dagegen verkleinert er sich auf das Mass D 2, was zum gefährli¬ chen Herausspringen des Reifens aus der Felge führen könnte. Die Umstül- pung einer Felge ist im allgemeinen besonders ausgeprägt bei leichten und wenig steifen Felgen mit einfachem Felgenboden, bei grossen Speichenspan¬ nungen und bei grosser seitlicher Versetzung der Felgenlöcher.

Fig. 4 zeigt die Felge 21 aus Fig. 2 und 3 in der ersten erfindungsgemässen Ausführungsform. Der unerwünschten Deformation einer Felge infolge der Umstülpung kann man ausgleichend entgegenwirken, indem man bei ihrer Herstellung die geraden Profilstangen auf solche Weise kreisförmig biegt und ihre beiden Enden so miteinander verbindet, dass die Felge abweichend von Fig. 3 eine geringfügig kegelförmige Form aufweist. Der Querschnitt der Felge 21 gerät durch solche Herstellungsart in den (ungespannten) Zustand 21b und die Felge weist an der näher zu den Felgenlöchern 12 liegenden Seite einen grösseren äusseren Durchmesser D 4, an der anderen Seite einen kleineren äusseren Durchmesser D 3 auf. Die Querschnittsachse Q verläuft senkrecht zu der radial äussersten Verbindung beider Felgenränder und schneidet den Felgenboden in seiner Mitte in dem Punkt X, durch welchen auch die Mittelebene M der Felge verläuft. Obwohl der Querschnitt der Felge 21 in dem Zustand 21 b bezüglich der zur Felgenmittelebene M ge¬ neigten Querschnittsachse Q symmetrisch ist, ist er jedoch bezüglich der Felgenmittelebene M wegen der Kegelform der Felge asymmetrisch. Erst bei dem Anspannen der Speichen im Rad erreichen die Durchmesser D 3, D 4 durch die Wirkung der Kraftkomponenten S 3, S 4 das vorgeschriebene Mass

D und der Felgenquerschnitt gerät dadurch aus dem Zustand 21 b in den gestrichelten bezüglich der Felgenmittelebene M symmetrischen Betriebszu¬ stand 21 c

Obwohl der Querschnitt der Felge 21 in Fig. 3 und der Querschnitt der Felge in dem Zustand 21 c in Fig. 4 auf den ersten Blick gleich aussehen, ist hier doch ein grosser Unterschied vorhanden. Während die Felge 21 in Fig. 3 den Zustand nach ihrer Herstellung darstellt, kann man sie im Betrieb nicht gebrauchen, da sie sich unter der Speichenspannung durch die unerwünschte Umstülpung in den unbrauchbaren Zustand 21 a deformiert. .Dagegen wurde die kegelförmig in dem Zustand 21 b hergestellte Felge in Fig. 4 erst durch die Betriebsspannung der Speichen und die vorkalkulierte Umstülpung in den Betriebszustand 21 c gebracht und wird darum im Betrieb ihre vorgeschriebe- nen Betriebsabmessungen einhalten können. Nachfolgend werden in den Figuren 5 und 6 die Vorgänge aus der Fig. 4 nochmals in einem breiteren Zusammenhang erläutert.

Fig. 5 zeigt in Schnittansicht ein ganzes gespeichtes Fahrrad - Hinterrad 90 ohne Reifen in Verkleinerung entsprechend Fig. 4 noch vor dem Anspannen der Speichen 8, 9. Die Hinterradnabe H mit dem Zahnkranzsatz W ist im Fahrradrahmen R montiert und die Felgenmittelebene M ist mit der Rah¬ menmittelebene identisch wie es die Masse c und c/2 verdeutlichen. Die Felge 21 mit einem bezüglich der Querschnittsachse Q symmetrischen Quer¬ schnitt wurde in dem Zustand 21 b hergestellt und die radial äusseren Kanten der Felgenränder mit den unterschiedlichen Durchmessern D 3, D 4 bilden somit einen Kegelmantel k. Der Querschnitt der Felge 21 ist dadurch in dem Zustand 21 b bezüglich der Felgenmittelebene M asymmetrisch. Ergänzend soll gesagt werden, dass diese Methode der ungleichen Durchmesser der Felgenränder auch bei Herstellung der nachfolgend beschriebenen Felgen mit

einem bezüglich der Querschnittsachse Q asymmetrischen Querschnitt ver¬ wendet werden kann.

Fig. 6 zeigt das in Fig. 5 dargestellte Hinterrad 90 in dem Zustand 90 a nach¬ dem die Speichen 8,9 auf die vorgeschriebene Spannung gespannt wurden. Die Kraftkomponenten S 3, S 4 der Speichenspannungen verursachen eine vorgesehene Umstülpung der Felge in Richtung U aus dem in Fig. 5 darge¬ stellten Zustand 21 b in den neuen für den Betrieb vorgeschriebenen Zustand 21 c. Die radial äusseren Kanten der Felgenränder mit dem gleichen Durch¬ messer D bilden jetzt eine zylindrische Fläche z. Der Felgenquerschnitt * ist in dem Zustand 21 c bezüglich der Felgenmittelebene M. in welcher nun auch die Querschnittsachse Q liegt, symmetrisch. Erst jetzt ist ein guter Sitz des Reifens auf der Felge gewährleistet. Würde man alle Speichen entfernen, so würde die Felge 21 dank der Elastizität ihres Materials aus dem Betriebszu¬ stand 21 c wieder in ihren ursprünglichen Zustand 21 b zurückkehren.

Grundsätzlich ist jede Hinterradfelge mit seitlich versetzten Felgenlöchern im gespeichten Rad und bei gespannten Speichen auf Umstülpung beansprucht. Dies verursacht einen grösseren Druck im Felgenmaterial an derjenigen Seite der Felge, an der die Felgenlöcher angebracht sind als an ihrer Gegenseite. Für die Standfestigkeit der Felge ist aber die Ausgeglichenheit dieser Druck¬ kräfte von grosser. Bedeutung. Man kann sie erreichen durch die Formgebung des Felgenquerschnittes und/oder durch unterschiedliche Wanddicken im Querschnitt. So entstehen erfindungsgemässe Felgenquerschnitte, welche bezüglich ihrer Querschnittsachse asymmetrisch sind und die man nur bei Felgen für Fahrrad-Hinterräder verwenden kann.

Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemässe Felge 31 mit einem einfachen Felgenbo¬ den 32, deren bezüglich der Querschnittsachse Q asvmmetrischer Querschnitt

an der Seite der seitlich versetzten Felgenlöcher 12 einen dickeren Felgen¬ rand 33 aufweist als an der Gegenseite mit dem Felgenrand 34. Diese Mass- nah e vermindert die Druckbeanspruchung des Felgenmaterials an der mehr belasteten Seite der Felge und macht dadurch die Felge 31 gegen die Um- stülpungsdeformation unempfindlicher.

Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemässe Felge 41 mit einem bezüglich der Quer¬ schnittsachse Q asymmetrischen Querschnitt, dessen einfacher Felgenboden 42 an der Seite der seitlich versetzten Felgenlöcher 12 dicker ist als an seiner Gegenseite, was ebenfalls die Umstülpung der Felge 41 vermindert. Die Fel¬ genschultern 43, 44, welche die Haken an den Felgenrändern ersetzen, sorgen für die zentrische Lage des Reifens auf der Felge und machen gleichzeitig das Felgenprofil steifer. Die in den Figuren 7 und S beschriebenen Massnah- en kann man mit Vorteil kombinieren.

Fig. 9 zeigt eine erfindungsgemässe Felge 51 mit seitlich versetzten Felgenlö¬ chern 12 und einem asymmetrischen Querschnitt mit doppeltem Felgεnboden, welche von aussen wie eine symmetrische Felge nach dem Stand der Technik aussieht. Ihr Querschnitt 51, aus welchen Gründen auch immer, ist so gestal¬ tet, dass die rings um den gesamten Querschnitt verlaufende äussere L'mriss- linie 52 des Querschnittes bezüglich der Querschnittsachse Q symmetrisch ist. Gegen die Umstülpung U der Felge wirkt neben ihrem doppelten Felgenbo- den auch die vergrösserte geschnittene Fläche und somit eine verminderte Druckbeanspruchung des Felgenmaterials an der die Felgenlöcher 12 enthal¬ tenden Querschnittsseite. Die Verdickungen der Winde des Querschnittes 51 werden im Bereich des Innenraumes 53 der Felge in Richtung zum Inneren des Felgenquerschnittes 51 ausgeführt, sodass die rings um den Querschnitt des Innenraumes 53 verlaufende Umrisslinie 54 des Querschnittes des Innen¬ raumes 53 bezüglich der Querschnittsachse Q asymmetrisch ist. Die Asvrnme-

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trie einer solchen Felge 51 kann man deshalb nur aus ihrem Querschnitt ersehen.

Fig. 10 zeigt eine erfindungsgemässe Felge 61 für Tourenfahrräder und Sport¬ fahrräder für Geländefahrten mit seitlich versetzten Felgenlöchern 12 a, 12 b und einem asymmetrischen Querschnitt, welche einen doppelten Felgenboden aufweist. Zwischen dem radial inneren Felgenboden 62 und dem radial äusse¬ ren Felgenboden 63 entsteht ein Innenraum 64 mit einer ziemlich rossen Schnittfläche, dessen Existenz die Steifigkeit der Felge stark erhöht. Die Dicke des Felgenbodens 63 ist an der Seite des Querschnittes mit den Fel¬ genlöchern 12 a, 12 b grösser als an seiner Gegenseite. Der Felgenboden 62 ist ab g eschrägt ausεebildet und seine Dicke ist im Bereich der Felεenlöcher

12 a, 12 b grösser als im übrigen Bereich. Auch der näher zu den Felgenlö- ehern 12 a, 12 b liegende Felgenrand 65 ist dicker als der gegenseitige Fel¬ genrand 66. Die beschriebenen Verdickungen der beiden Felgenböden 62, 63 und des Felgenrandes 65 verbessern das Verhältnis der Druckkräfte im Mate¬ rial zwischen den beiden Seiten der Felge 61 und vermindern somit die Um¬ stülpung der Felge 61 in Richtung U. In der Praxis werden aber in einem Felgenprofil nicht unbedingt alle drei Verdickungeπ zusammen angewendet. Auch ohne jegliche Verdickung im Querschnitt 61 würde schon allein seine asymmetrische Form gegen die Umstülpung U der Felge wirken, da an der Seite der Felgenlöcher 12 a, 12 b eine grössere radiale Höhe des Querschnit¬ tes vorhanden ist als an seiner Gegenseite und somit ist die Felge an dieser Seite radial steifer. Die Zentren der zahnkranzseitigen Felgenlöcher 12 a und der zahnkranzgegenseitigen Felgenlöcher 12 b liegen nicht in einer einzigen Radialebene, sondern sind um ein kleines Mass a abwechslungsweise von der Mittelebene N der Zentren aller Felgenlöcher seitlich entfernt. Die Mittel¬ ebene N ist eine Ebene, die sich aus dem Durchschnitt der Abstände der Zentren aller Felgenlöcher von der Querschnittsachse Q ergibt. Aehnliche Anordnung der Felgenlöcher ist heute üblich bei den meisten herkömmlichen

Felgen mit einer symmetrischen Speichenverankerung und hat ihre Vor- und Nachteile, die hier jedoch nicht behandelt werden.

Die äussere Umrisslinie 62 a des radial inneren Felgenbodens 62 ist der einzige Teil der gesamten äusseren Umrisslinie des Felgenquerschnittes 61, welcher bezüglich der Querschnittsachse Q asymmetrisch ist. Die äussere Umrisslinie 63 a des radial äusseren Felgenbodeπs 63 soll aber wegen einer problemlosen Verbindung der Felge mit der Bereifung bezüglich der Q er- schnittsachse Q symmetrisch sein. Ebenso kann auch die äussere Umrisslinie 65 a des Felgenrandes 65 im wesentlichen zu der äusseren Umrisslinie 66 a des Felgenrandes 66 bezüglich der Querschnittsachse Q symmetrisch sein wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Die aus drei gebogenen Abschnitten bestehende Umrisslinie 62 a kann man verschiedenartig gestalten, wie beispielsweise aus drei geraden Abschnitten oder aus zwei gebogenen oder geraden Abschnitten und einem Knick- dazwischen im Bereich der Mittelebene N oder sie kann aus einem einzigen aus mehreren Radien zusammengesetzten Bogen beste¬ hen. Die relativ grosse Breite und kleine Höhe des Felgenquerschnittes 61 wie auch die in ihrer ganzen Länge geradlinigen und mit der Querschnitts- achse Q parallelen Felgenränder 65, 66, welche für eine gute Bremswirkung der Felgenbremsen sorgen sollen, verursachen in der äusseren Umrisslinie des Felgenquerschnittes 61 zwischen den Felgenrändern 65. 66 einerseits und dem Felgenboden 62 andererseits eine ausgeprägte Richtungsänderung mit kleinem Radius, die an der Seite des Felgenrandes 66 über 45 Winkelgrade beträgt.

Fig. 11 zeigt eine erfindungsgemässe aerodynamische Felge 71 für Sport- und Rennfahrräder mit seitlich versetzten Felgenlöchern 12 und einem asymmetri- sehen Querschnitt mit doppeltem Felgeπboden. Die Dicke des radial äusseren Felgenbodens 73 ist an der Seite des Querschnittes mit den Felgenlöchern 12 grösser als an seiner Gegenseite. Auch der sehr kurze radial innere Fel enbo-

den 72 ist wenigstens an der Verbindungsstelle mit dem dickeren Felgenrand 74 dicker als an der Verbindungsstelle mit dem dünneren Felgenrand 75. Diese Verdickungen der Querschnittswände, welche man wahlweise auch ein¬ zeln und/oder in verschiedenem Ausmass anwenden kann, verursachen eine grössere Konzentration des Felgenmaterials an der mehr belasteten Felgen¬ seite und wirken somit gegen die Umstülpung der Felge 71 in Richtung U. Aehnliche Wirkung hat auch die markante asymmetrische Form des Fel¬ genquerschnittes 71 alleine für sich, da sie eine grössere radiale Steifigkeit der Felge an dieser mehr belasteten Felgenseite verursacht. Beide beschriebe- nen Wirkungen gegen die Umstülpung der Felge 71 sind noch wirksamer als bei der Felge 61 in Fig. 10, da die Asymmetrie der Felge 71 mehr ausgeprägt ist.

Im Unterschied zur Felge 61 in Fig. 10 hat der Querschnitt 71 aus aerodyna¬ mischen Gründen eine eher dreieckige Form, ist relativ schmal und ziemlich hoch und seine äussere Umrisslinie 76 ist fliessend und ohne auffällige Rich¬ tungsänderung gestaltet. Da der radial innere Felgenboden 72 kurz ist und beide Felgenränder 74, 75 sehr lang geraten sind, können sie auch nicht zu- einander bezüglich der Querschnittsachse Q symmetrisch sein, wie es bei der Felge 61 in Fig. 10 der Fall ist. Die äussere Umrisslinie 76 des gesamten Querschnittes 71 ist darum in dem Bereich von dem radial äussersten Punkt an einer Seite des Querschnittes 71 bis zu dem radial äussersten Punkt an der Gegenseite des Querschnittes 71 bezüglich der Querschnittsachse Q asymme- trϊsch und ist zusammengesetzt aus den äusseren Umrisslinien beider Felgen¬ ränder 74, 75 und des radial inneren Felgenbodens 72. Die am Beispiel der aerod y namischen Felge 71 εezeiξte sehr markante Asymmetrie eines

Felgenquerschnittes kann man beispielsweise aus ästhetischen Gründen auch bei Felgen für andere Fahrradrypeπ anwenden, welche einen breiteren und niedrigeren Querschnitt als die Felge 71 haben und wo die Aerodynamik eine untergeordnete Rolle spielt. Zum Vergleich mit der asymmetrischen Hinter¬ radfelge 71 ist gestrichelt die Form einer bereits bekannten symmetrischen

aerodynamischen Felge 77 dargestellt, welche die gleiche Breite und Höhe hat wie die Felge 71 und für das Vorderrad des gleichen Fahrrades bestimmt ist.

Um bei einer Felge mit doppeltem Felgenboden die Speichenπippel einsetzen zu können und mit einer automatischen Speichennippel - Anziehmaschine, bei der der Schraubenzieher von aussen in die Nippelköpfe 78 eingreift und sich etwa in der Ebene N dreht, anziehen zu können, müssen die Felgenaus- senlöcher 79 in dem radial äusseren Felgenboden 13 einen grösseren Durch¬ messer als die Nippelköpfe 78 haben. Die durch den Zahnkranzsatz verur¬ sachte unerwünschte Schüsseltiefe in einem herkömmlichen Hinterrad macht bei den heutigen Sport - und Rennfahrrädern mit eine ' Zahnkranzsatz von 7 bis 8 Zahnkränzen axial etwa 8 Millimeter aus. Bei einer bei diesen Fahrrä- dern üblichen schmalen Felge kann das der Schüsseltiefe entgegenwirkende Mass E wegen de ' rn Haken 80, der dem Schraubenzieher im Wege steht, lediglich zwei bis drei Millimeter betragen. Um das Mass E zu vergrössern sind in der Umlaufrichtung der Felge 71 an den Stellen der Speichennippel 10, 11 in dem Haken 80 Ausnehmungen Sl vorgesehen, wie es auch in Figur 12 dargestellt ist.

Fig. 12 zeigt die Ansicht ' der Felge 71 in Richtung zur Radachse. Die Lage des Querschnittes der Felge 71 aus der Fig. 11 ist hier durch die axiale Schnittebene I - I angegeben und die Ausnehmung 81 ist schraffiert darge¬ stellt. Diese Ausnehmung 81 schafft genügend Platz für den Schraubenzieher und ermöglicht somit eine wertvolle Vergrösserun » des Masses E beispiels¬ weise bei einer 20 Millimeter schmalen Felge bis auf etwa 4 Millimeter, sodass die vorher erwähnte Schüsseltiefe von 8 Millimetern auf die Hälfte reduziert werden kann. Die hauptsächlich bei schmalen Felgen vorgesehenen Ausnehmungen 81 kann man auf einer Felge mit einem montierten Reifen kaum wahrnehmen und Fahrversuche haben gezeigt, dass auch ein Heraus-

springen des Reifenrandes aus seiner Lage unter dem Haken 80 nicht in Frage kommt. Da die Ausnehmungen Sl nur an dem näher zu den Speichen¬ nippeln 10, 11 liegenden Haken 80 ausgeführt werden, der gegenseitige Haken 82 jedoch unberührt bleibt, gibt es auch bei der Reifenmontage keine Probleme, weil man diesen Vorgang von der Felgenseite mit dem Haken 82 ausfuhren kann.

Auch bei einer Felge mit einem bezüglich der Querschnittsachse Q asymme- trischen Querschnitt verhindert diese Asymmetrie alleine - je nach Dimensio¬ nierung des Felgenprofils - das Entstehen eines unzulässig- grossen ' Unter¬ schiedes in den Durchmessern der Felgenränder durch die Umstülpung nicht in jedem Falle ausreichend. Es kann darum von Vorteil sein, wenn auch hier die Aussendurchmesser der Felgenränder ungleich gross hergestellt werden, wie es schon bei symmetrischen Felgen empfohlen und in den Figuren 4 und 5 anhand der Durchmesser D 3, D 4 gezeigt wurde.

Fig. 13 zeigt eine erfindungsgemässe Schlauchreifenfelge 91 für Sport - und Rennfahrräder mit einem asymmetrischen Querschnitt, bei welcher der nicht dargestellte Schlauchreifen auf dem radial äusseren Felgenboden 92 aufge¬ klebt wird. Der radial innere Felgenboden 93 weist einen Felgenflansch 94 auf, dessen Querschnitt ähnlich ausgebildet ist wie bei den Nabenflanschen der herkömmlichen Fahrradnaben. Die Mittelebene des Felgenflansches 94, welche mit der Mittelebene N der Zentren aller in axialer Richtung verlau¬ fenden Felgenlöcher 12 c im wesentlichen identisch ist. ist um das Mass E von der Querschnittsachse Q seitlich versetzt. Die am Ende etwa rechtwinklig gebogenen Speichen 8 c, 9 c sind in dem Rad umgekehrt angeordnet und folglich mit ihren Speichenköpfen 95, 96 in den axialen Felgenlöchern 12 c verankert, sodass die nicht dargestellten Speichennippel in den besonders dafür ausgebildeten Nabenflanschen verankert sind. Bei auf solche Art ge- speichten Motorradrädern, jedoch mit einem in der Mitte einer symrnetri-

schen Felge verlaufenden Felgenflansch, wird die Verwendung eines schlauch¬ losen Reifens ermöglicht, da das Felgenbett keine zu abdichtenden radialen Löcher aufweist. Statt mit Hilfe der Speichenπippel kann man die Spannung in den Speichen 8 c, 9 c auch mit anderen Mitteln erzeugen, die hier jedoch nicht beschrieben werden, da sie nicht Gegenstand dieser Patentanmeldung sind. Durch die besondere Formgebung des Felgenquerschnittes 91 und die umgekehrte Speichenanordπung im Rad vergrössert sich das Mass E beacht¬ lich. Bei der 20 Millimeter breiten im Massstab 2:1 gezeichneten Felge 91 beträgt das Mass E etwa 6 Millimeter, sodass die bei Rennfahrrädern übliche Schüsseltiefe von 8 Millimetern praktisch beseitigt ist und der angestrebte Ausgleich der Speichenspannungen an beiden Radseiten fast vollständig er¬ reicht ist.

Das Mass E kann man noch weiter vergrössern. indem man den Felgen¬ flansch 94 seitlich noch weiter weg von der Querschnittsachse Q versetzt, beispielsweise soweit, bis die äussere radiale Fläche des Felgenflansches 94 und des Felgenrandes 97 fluchten. Der aus dem sehr grossen Mass E resultie¬ renden starken Tendenz der Felge 91 zur Umstiilpung in Richtung U uss man durch entsprechende Massnahmen entschlossen entgegenwirken, wie durch die in Fig. 13 dargestellten vergrösseπen Wanddicken des Felgenprofils an der die Mittelebene N der Felgenlöcher 12 c enthaltenden Felgenseite. Zusätzlich kann man beispielsweise die radiale Höhe des ganzen Querschnit¬ tes und somit die Schnittfläche des Innenraumes 98 vergrössern und/oder den Querschnitt noch asymmetrischer gestalten als es in Fig. 13 gezeigt ist. Die Felge kann man ebenfalls bei ihrer Herstellung derart formen, dass der Aus- sendurchmesser D 5 des Felgenrandes 97 an der mehr belasteten Felgenseite grösser ist als der Aussendurchmesser D 6 des Felgenrandes 99. Erst unter der vorgesehenen Zugkraft der Speichen 8 c, 9 c und der Wirkung der Kraft- komponenten S 3 , S 4 im gespeichten Hinterrad richtet sich die Felge 91 so aus, dass die Aussendurchmesser D 5, D 6 der beiden Felgenränder 97, 99 im wesentlichen die gleiche vorgeschriebene Betriebsgrösse erreichen. Wenn

an die Felge 91 durch die beschriebenen untereinander auch zweckmässig kombinierbaren Massnahmen ausreichend dimensioniert, sodass ihre Betriebs¬ abmessungen langfristig gewährleistet sind, kann man solche Grossen des Masses E erreichen, welche bei den Felgenprofilen von gleicher Breite jedoch mit den in den radialen Felgenlöchern verankerten Speichennippeln nicht annähernd erreichbar sind. Dann können neben einer guten Standfestigkeit des Hinterrades auch noch weitere. Vorteile erzielt werden wie beispielsweise die Montage eines zusätzlichen Zahnkranzes. Einen weiteren Vorteil der Felge 91 ist auch darin zu sehen, dass der radial äussere Felgenboden 92 keine die Steifigkeit der Felge stark vermindernden Felgenaussenlöcher von einem erforderlichen grossen Durchmesser enthält, wie es sonst bei den ' Fel¬ gen mit einem doppelten Felgenboden und radialen Felgenlöchem immer der Fall ist.

Die heutigen herkömmlichen Felgen werden aus verschiedenen Materialien hergestellt, haben unzählige Querschnittsformen und sind für unterschiedliche Reifentypen bestimmt. Es gibt auf dem Markt erste teure verwindungssteife Carbonfelgen mit einheitlichem Querschnitt und einer symmetrischen Spei- chenverankerung für das Vorderrad und mit seitlich versetzten Felgenlöchern für das Hinterrad. Mit der Zeit werden auch verschiedenartige erfindungsge¬ mässe Felgen mit seitlich versetzten Felgenlöchern für das Hinterrad entste¬ hen, welche die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweisen und ihr Quer¬ schnitt somit bezüglich ihrer Mittelebene asymmetrisch ist. Die Felge ist derart geformt und dimensioniert, dass sie sich unter der vorgesehenen Zug¬ kraft der Speichen so ausrichtet, dass die Aussendurchmesser der beiden Felgenränder im wesentlichen gleich gross sind und der Unterschied im Um¬ fang der Felgenränder die zulässige Abweichung vom Sollmass nicht über¬ schreitet.

Die Erfindung eignet sich besonders dazu, um, in Kombination der verschie¬ denen Merkmale zueinander, eine grosse Anzahl v erschiedener Ausführungs- formen herzustellen, die in bestimmten Eigenschaften fein abgestuft sind oder die ganz gezielt bestimmte Eigenschaften aufweisen. Kombiniert werden insbesondere die verschiedenen Formgebungen und Dimensionierungen der Profile und/oder die Verformungsmöglichkeiten unter dem Krafteinfluss der Speichenzugkraft. Dadurch sollte es möglich sein, alle technischen Erforder¬ nisse, die an eine Felge für ein Fahrrad-Hinterrad mit Zahnkranzsatz gestellt werden, zu erfüllen.

Besonders gute Aussichten haben dabei Felgen aus kostengünstigen Leicht¬ metallegierungen, bei welchen man verschiedene asymmetrische Profile mit unterschiedlichen ^ Verdickungen relativ einfach und billig herstellen kann. Es ist zu hoffen, dass mit der Zeit eine asymmetrische Hinterradfelge mit seitlich versetzter Speichenverankerung bei breiter Oeffentlichkeii mehr Zustimmung findet als eine symmetrische Felge, weil die asymmetrische Form des Fel¬ genquerschnittes technisch begründet ist.




 
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