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Die
Erfindung betrifft einen Rahmen für ein durch Muskelkraft antreibbares
Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad, welcher mehrere durch zumindest eine
erste Muffe und eine zweite Muffe verbundene Rohre aufweist, wobei
die erste Muffe einem Lenkkopf und die zweite Muffe einem Tretlager
zugeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung mehrere zur Herstellung
eines Rahmens für
ein Fahrrad bestimmte Rahmenkomponenten.
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Bei
einem Fahrrad bildet der Rahmen das tragende Gestell eines Fahrrads,
der das Gewicht des Fahrers trägt
und die Belastung auf die Laufräder überträgt. Seine
Bauart und Ausführung
bestimmen wesentlich die Eigenschaften des Fahrrads. Man unterscheidet
verschiedene Rahmenformen. Aufgrund der guten Kombination aus Stabilität und Gewicht
hat der Diamantrahmen eine weite Verbreitung gefunden, der aus zwei
Dreiecken aufgebaut ist, die eine optimale Verteilung der Kräfteeinwirkungen
gewährleisten.
Das vordere Dreieck bildet den Hauptrahmen, bestehend aus Oberrohr,
Unterrohr und Steuerrohr. Das hintere Dreieck wird als Hinterbau
bezeichnet und besteht aus Sitzstreben und Kettenstreben. Beide
Dreiecke haben als verbindendes Element das Sitzrohr und das Tretlagergehäuse.
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Aufgrund
dieser geschlossenen Dreiecke ist eine individuelle Anpassung an
den Benutzer nur sehr eingeschränkt
möglich.
Insbesondere sind bei der Verbindung der Rohre mittels Muffen bei
geänderter
Rohrlänge
grundsätzlich
auch andere Muffen mit abweichenden Ver bindungswinkeln erforderlich, so
dass eine Änderung
eines Rohres im Allgemeinen einer Neukonstruktion des Rahmens gleichkommt. Zudem
wird das Aufsteigen auf das Fahrrad oftmals als unbequem empfunden.
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Oftmals
wird daher von Benutzern ein tiefer Einstieg bevorzugt. Ein als
Waverahmen bezeichneter Rahmen wird in so genannten Cityrädern verbaut. Er
hat nur ein überdimensioniertes
Unterrohr, das wie eine Welle geschwungen ist und am Tretlagergehäuse ein
kleines Verstärkungsrohr
hat. Ein weiterer, als Tiefeinsteiger bezeichneter Rahmen weist
den tiefsten Einstieg auf. Hier ist das alleinige überdimensioniertes
Unterrohr entgegengesetzt zum Waverahmen geschwungen, so dass der
Einstieg noch vor und zugleich unterhalb des Tretlagers möglich ist.
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Die
verschiedenen Rahmenwerkstoffe wie beispielsweise Scandium, Titan
und Carbon bedingen verschiedene Fügetechniken. Während Stahl vorwiegend
gelötet
und geschweißt
wird, kommen bei Aluminium- und Titanwerkstoffen neben Schweißverbindungen
auch Adhäsionsverbindungen zu
Einsatz. Carbonrahmen, die aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen,
werden ebenfalls geklebt oder besitzen einen auch als Monocoque
bezeichneten einteiligen Aufbau.
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Bei
aufwendigen Stahlrahmen werden die Rahmenrohre mit Muffen verlötet. Außerdem werden Rahmenrohre
mit in Richtung Ihrer Längserstreckung unterschiedlichen
Wandstärken
verwendet, um so das Eigengewicht ohne signifikanten Einfluss auf
die Stabilität
zu reduzieren. Die Wandstärke
der Rohre ist dabei im Bereich der Muffen dicker als in den mittleren
Bereichen.
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Die
DE 32 02 527 A1 beschreibt
ein Fahrrad mit einem Fahrradrahmen, welcher durch Muffen verbundene
Rohre aufweist. Die Muffenverbindung wird dabei so ausgelegt, dass
die auftretenden Kräfte
auf die Rohre durch im Wesentlichen auf Schub beanspruchte Verbindungsstellen übertragen
werden. Die Muffen sind für
Verbundstellen von Rohren jeden Querschnittes und aller Werkstoffe,
von Stahl, Aluminium Titan bis hin zu Kunststoff, wie GFK und KFK auch
für Tretlagermuffen
anwendbar. Die Muffen werden dabei mit den Rohren durch Schweißen, Löten oder
Kleben verbunden.
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Die
DE 78 22 966 U1 offenbart
bereits einen Fahrradrahmen mit einer Muffenverbindung, wobei jede
Muffe als Verbindungsteil zu einem Rohr beispielsweise aus Leichtmetall
einen separaten Rohrstutzen aufweist. Für die Verbindung von dem Rohr und
dem Rohrstutzen ist eine Schicht aus einem Metallkleber vorgesehen,
wobei die Klebefläche
durch eine Spiralnut vergrößert werden
kann. Der Rohrstutzen ist mit der Muffe durch Schweißen, Löten oder Pressen
zu einer unlösbaren
Einheit verbunden.
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Die
DE 40 33 457 C2 bezieht
sich auf ein Verfahren zum Verlöten
von Rohrrahmen von Fahrradrahmen, bei dem die Rohre zunächst mittels Muffen
zusammengesteckt werden.
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Die
DE 84 37 897 U1 beschreibt
die Verbindung der einen Fahrradrahmen bildenden Rohre im Bereich
der Kreuzungspunkte. Die Muffe wird dabei durch Aufweien des Rohrmantels
im Endbereich des Rohres erzeugt. Außerdem ist durch die
DE 196 18 666 A1 ein
Verfahren bekannt, bei dem zur Herstellung einer hartgelöteten Muffenverbindung
zwischen zwei Metallteilen, beispielsweise für Fahrradrahmen, einem Metallteil
durch Innenhochdruckumformen eine muffenförmige Ausstülpung angeformt wird.
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Ferner
zeigt die
DE 93 00
522 U1 einen Fahrradrahmen, bei dem die Rohre durch Muffen
verbunden sind, die eine Mehrzahl von durchgehenden Löchern aufweisen.
Das Rohr ist mit entsprechenden Vorsprüngen ausgestattet, die jeweils
in die Löcher eingreifen.
Nach einem ähnlichen
Prinzip schlägt
die
DE 20 2004
004 724 U1 vor, dass die Muffe auf ihrer Außenseite
ein Profil mit zwei Durchbrüchen
hat, die sich in das Innere des Rohres öffnen.
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Als
nachteilig erweist sich in der Praxis der erhebliche Aufwand, der
mit der individuellen Anpassung des Fahrradrahmens an seinen Benutzer
bedingt durch die hierzu handwerkliche Fertigung eines individuellen
Rahmens verbunden ist. Demgegenüber
können
Anpassungen des vorgefertigten Fahrrades im Handel nur noch sehr
eingeschränkt
durch Austausch von Anbauteilen, beispielsweise dem Vorbau oder
der Sattelstütze
vorgenommen werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, eine
individuelle Anpassung des Rahmens an den Benutzer zu ermöglich, ohne
dass hierzu eine Einzelanfertigung erforderlich ist. Insbesondere
soll also eine Anpassung an den Benutzer auf der Basis vorgefertigter
Bauteile mit geringem Aufwand realisierbar sein. Weiterhin liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, solche zur Herstellung eines
Fahrradrahmens bestimmte Rahmenkomponenten zu schaffen.
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Die
erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Fahrzeug gemäß den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche
2 bis 15 betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also
ein Fahrzeug vorgesehen, bei dem die erste Muffe wesentliche Bauelemente
des Lenkkopfs und die zweite Muffe das Tretlager jeweils als integrale
Bestandteile aufweisen. Hierdurch wird erstmals eine individuelle
Anpassung des Rahmens an den Benutzer auf der Basis industriell
vorgefertigter Bauelemente möglich,
die dadurch im Bereich des Handels zeitnah ohne substantielle Eingriffe
in die Rahmenkonstruktion zu dem individuellen Rahmen zusammengesetzt
werden können.
Beispielsweise kann also das vollständige Fahrrad innerhalb kurzer
Zeit, beispielsweise weniger Tage, fertig gestellt werden. Dabei
können
die Muffen bereits derart vorgefertigt sein, dass die erste Muffe bereits
die Gabel einschließlich
des Vorderrades sowie den Lenker mit allen Betätigungselementen umfasst, während die
zweite Muffe neben dem Tretlager einschließlich der Tretkurbeln und der
Pedale auch die Hinterradstreben für das Hinterrad sowie der Schaltung
einschließlich
der Kette umfasst. Im Wesentlichen ist daher zur Vervollständigung
des Fahrrades lediglich das Ablängen
der Verbindungsrohre zwischen den beiden Muffen, sowie des eine
Sattelstütze
aufnehmenden zweiten Rohres erforderlich, welches hierzu bereits
eine Fixierung für
die Sattelstütze
aufweist.
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Dabei
erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn der Lenkkopf wesentliche
Bauelemente einer Vorderradfederung, insbesondere eine Feder-Dämpfer-Einheit
aufweist, um so bereits in einfacher Weise die Voraussetzungen für eine Vorderradfederung
im Lenkkopf durch eine entsprechend bewegliche Anordnung einer an
sich starren Gabel zu schaffen.
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Die
zweite Muffe weist als integralen Bestandteil das Tretlager auf,
welches montiert und bereits mit Tretkurbeln versehen sein kann.
Besonders vorteilhaft ist es hingegen auch, wenn die zweite Muffe
zusätzlich
eine Aufnahme für
eine einem Hinterrad zugeordnete Federung aufweist, um so eine Hinterradfederung
mit geringem Aufwand realisieren zu können. Die Aufnahme kann hierzu
flexibel verformbare Bauelemente aufweisen, um so auf ein Gelenk verzichten
zu können
und einen möglichen
Verschleiß auszuschließen.
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Eine
andere, ebenfalls besonders sinnvolle Ausführungsform wird auch dann erreicht,
wenn die Aufnahme als eine Lagerung für eine schwenkbewegliche Hinterradschwinge
der Federung ausgeführt
ist, um eine vollständige
Integration aller für
die Hinterradfederung erforderlichen Bauelemente in die zweite Muffe
zu ermöglichen,
die zudem in vorteilhafter Weise die auftretenden Kräfte aufnimmt.
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Die
Muffe kann aus einem beliebigen Werkstoff, beispielsweise aus einem
Leichtmetall hergestellt sein. Besonders Erfolg versprechend ist
hingegen eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung, bei der die
Muffe aus einem insbesondere faserverstärktem Kunststoff hergestellt ist.
Hierdurch wird ein Höchstmaß an Gestaltungsfreiheit
in Verbindung mit der Möglichkeit
einer einfachen Verstärkung
besonders beanspruchter Bereiche realisiert. Zumindest eine der
beiden Muffen kann dabei als Formteil derart ausgeführt sein,
dass lediglich eine geringe Nachbearbeitung im Bereich der Rohraufnahme
erforderlich ist, oder aber aus zwei Halbschalen gebildet sein.
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Dabei
erweist es sich als besonders praxisnah, wenn die Muffe durch Laminieren
oder im Spritzgießverfahren
hergestellt ist und dadurch mit einem vergleichsweise geringen Herstellungsaufwand
realisierbar ist.
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Zur
Verbindung der Rohre mittels der Muffen können beliebige, an sich bekannte
Fügetechniken eingesetzt
werden. Beispielsweise könnten
die Muffen auf die Rohre aufgeschrumpft werden. Hierzu können Kunststoffmuffen
mit thermisch aktivierbaren Eigenspannungen verwendet werden. Besonders einfach
ist hingegen eine Abwandlung der Erfindung, bei der die Rohre und
die Muffen mittels einer Adhäsionsverbindung
unlösbar
miteinander verbunden sind. Die Montage wird dabei auch ohne Werkzeuge mit
geringem Aufwand realisierbar, wobei sogar die Montage durch einen
Laien, beispielsweise in Form eines Bausatzes denkbar ist. Hierzu
wird ein Ein- oder Zweikomponenten Klebestoff in die Muffen hinein
gegeben und das Rohr in die entsprechende Position gebracht. Die
Aushärtung
erfolgt dann in kurzer Zeit. Ergänzend
ist dabei die Verwendung eines Hilfsrahmens zur Vermeidung einer
Abweichung der beiden Muffen und der Rohre aus der vorbestimmten Ebene
denkbar. Weiterhin kann vor der dauerhaften Verbindung der Rohre
und der Muffen der Rahmen zunächst
provisorisch zusammengesetzt werden, um so die Anpassung an den
Benutzer zu überprüfen.
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Eine
andere ebenfalls besonders vielseitige Ausgestaltung, bei der die
Rohre und die Muffen insbesondere mittels eines Gewindes lösbar miteinander
verbunden sind, gestattet zudem die nachträgliche Anpassung oder Änderung
der Abmessungen des Rahmens. Hierdurch kann der Rahmen beispielsweise
dem Wachstum von Kindern in optimaler Weise angepasst werden. Weiterhin
ist eine vorübergehende
Demontage auch zu Transportzwecken möglich.
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Die
Rohre können
grundsätzlich
aus einem beliebigen Material hergestellt sein. Besonders zweckmäßig ist
es hingegen, wenn die Rohre aus Metall oder Kunststoff bestehen,
um so ein breites Einsatzspektrum mit geringem Aufwand abdecken
zu können.
Selbstverständlich
sind auch Mischformen, bei dem verschiedene Werkstoffe zum Einsatz
kommen, realisierbar. Bevorzugte Materialen umfassen zumindest einen
der Werkstoffe Stahl, Aluminium, Magnesium, oder faserverstärkter Kunststoffe
wie CFK oder GFK.
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Die
Erfindung ist grundsätzlich
nicht auf bestimmte Rahmengeometrien beschränkt. Vielmehr erweist sich
die Erfindung als vorteilhaft für
beliebige Rahmenkonstruktionen. Als besonders Erfolg versprechend
erweist es sich hingegen, wenn der Rahmen genau zwei Muffen aufweist,
um so den Montageaufwand weiter zu reduzieren. Zudem erweist es sich
bei einem offenen Rahmen als besonders hilfreich, dass der durch
unterschiedlich bemessene Rohrlängen
gegebenenfalls abweichende Relativwinkel der Muffen zueinander unerheblich
ist. Es sind daher lediglich zwei Muffen zur Realisierung des Rahmens
nahezu beliebiger Größe erforderlich,
so dass neben den reduzierten Herstellungskosten auch die Lagerhaltung
vereinfacht wird.
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Die
Rohre können
eine Biegung aufweisen oder abschnittsweise abweichende Querschnittsformen
oder -abmessungen aufweisen. Besonders einfach ist es hingegen,
wenn der Rahmen aus einem die beiden Muffen verbindenden geraden
ersten Rohr und einem die Sattelstütze aufnehmenden zweiten Rohr
besteht, so dass Abschnitte handelsüblicher Rohre eingesetzt werden
können.
Der Herstellungsaufwand lässt
sich dadurch auf ein Minimum reduzieren. Insbesondere können die
Rohre als Meterware bevorratet und bedarfsweise abgelängt werden.
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Eine
andere, ebenfalls besonders vielseitige Ausgestaltungsform der vorliegenden
Erfindung wird dadurch erreicht, dass der Rahmen zusätzlich eine dritte
Muffe zur Anpassung des Radstandes und/oder der Sitzposition durch
unterschiedliche Länge
eines die dritte Muffe mit der zweiten Muffe verbindenden Rohres.
Hierdurch wird der horizontale Abstand zwischen der Oberkante des
die Sattelstütze
aufnehmenden Rohres und dem Lenkkopf unabhängig von der Rahmenhöhe durch
das dritte Rohr eingestellt. Die dritte Muffe dient dabei als Verbindungselement um
die Verwendung gerader Rohrabschnitte auch bei dieser Rahmengeometrie
zu ermöglichen.
Auf diese Weise lässt
sich auch problemlos der Radstand verändern.
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Besonders
praxisgerecht ist es dabei auch, wenn eine ein Lenkkopflager aufnehmende
Aufnahme in die erste Muffe einlaminiert ist, um dadurch die Vorteile
der hohen Maßhaltigkeit
einer entsprechend bearbeiteten Aufnahme mit der einfachen Herstellung
einer Muffe aus einem Kunststoff mit geringem Aufwand zu kombinieren.
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Obwohl
der wesentliche Einsatzbereich der mittels der erfindungsgemäßen Muffen
herstellbaren Rahmens Fahrräder
einschließlich
Elektroräder
betrifft ist die Erfindung dennoch nicht auf solche Fahrzeuge beschränkt. Vielmehr
eignen sich die Muffen beispielsweise auch zum Einsatz bei Liegerädern, Tretrollern,
Dreirädern
oder ähnlichen
mit Muskelkraft beweglichen ein- oder mehrspurigen Fahrzeugen.
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Die
zweitgenannte Aufgabe, zur Herstellung eines Fahrradrahmens bestimmte
Rahmenkomponenten umfassend zwei Muffen und zumindest zwei Rohre
zu schaffen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die erste Muffe wesentliche Bauelemente einer Lenkung und die zweite
Muffe ein Tretlager jeweils als integrale Bestandteile aufweisen.
Hierdurch wird die individualisierte Herstellung eines Fahrradrahmens
auf der Basis industriell vorgefertigter Muffen und handelsüblicher
Rohre erreicht, die dadurch mit geringem Aufwand in kurzer Zeit
erfolgen kann. Die erste Muffe kann dabei insbesondere auch ein
Feder-Dämpfungselement
einer Vorradfederung aufweisen, während in die zweite Muffe zusätzlich wesentliche
Komponenten für
eine Hinterradfederung integriert sein können.
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Die
Erfindung lässt
verschiedene Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon
in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese
zeigt in
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1 ein
Fahrrad mit einem durch Muffen verbundene Rohren gebildeten Rahmen
in einer Seitenansicht;
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2 den
in 1 gezeigten Rahmen in einer perspektivischen Darstellung.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der 1 und 2 näher dargestellt,
die einerseits ein Fahrrad 1 mit einem aus Rohren 2, 3 und
Muffen 4, 5 verbundenen Rahmen 6, in
einer Seitenansicht, andererseits eine perspektivische Darstellung
des Rahmens 6 zeigt. Zu erkennen ist eine erste Muffe 4,
die wesentliche Bauelemente einer Lenkung 7 sowie einer
Federgabel 12 und eine zweite Muffe 5, die ein Tretlager 8 sowie
eine Aufnahme 9 für
eine Hinterradschwinge 10 eines Hinterrades 11 jeweils
als integrale Bestandteile umfassen. Die Muffen 4, 5 sind
aus einem insbesondere faserverstärkten Kunststoff in Halbschalenbauweise
gebildet, die durch Laminieren oder im Spritzgießverfahren hergestellt werden.
Mit den aus Metall oder Kunststoff bestehenden Rohren 2, 3 sind
die Muffen 4, 5 mittels einer nicht gezeigten Adhäsionsverbindung
unlösbar
verbunden. Hierdurch wird erstmals eine individuelle Anpassung des Rahmens 6 an
den Benutzer auf der Basis industriell vorgefertigter Bauelemente
möglich,
die dadurch ohne substantielle Eingriffe in die Rahmenkonstruktion
zu dem individuellen Fahrrad 1 zusammengesetzt werden können.