DE102008007722B4

DE102008007722B4 - Eingebettete Speiche aus Verbundmaterial für ein Speichenrad und Rad

Info

Publication number: DE102008007722B4
Application number: DE102008007722.4A
Authority: DE
Inventors: Benoit Saillet; Philippe Renard; Claude Righini
Original assignee: Mavic Group
Current assignee: Mavic Group Fr
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2024-10-17
Anticipated expiration: 2028-02-07
Also published as: US20080191543A1; DE102008007722A1; FR2912345B1; US7926885B2; FR2912345A1

Abstract

Radspeiche (5), die aus einem Verbundmaterial hergestellt ist, und einen verjüngten Zugkörper (8) umfasst, wobei
der Zugkörper (8) einen Mittelabschnitt (8a) und zwei Enden (8b, 8c) aufweist;
der Zugkörper (8) jenseits jedes Endes (8b, 8c) durch ein Befestigungssegment (9, 10) verlängert ist, wobei zumindest eines der Befestigungssegmente (9, 10) ein Befestigungssegment zum Befestigen durch Einbetten ist, das eingebettet keine Freiheitsgrade aufweist;
der Zugkörper (8) und die Befestigungssegmente (9, 10) durch einen Übergangsbereich (11, 12) verbunden sind, und
der Zugkörper (8) in seinem Mittelabschnitt (8a) einen Querschnitt und einen definierten Umfang aufweist,
die Radspeiche (5) zumindest einen Abschnitt (21, 22) mit einem, in Bezug zu dem Querschnitt des Mittelabschnitts (8a), verstärkten Querschnitt aufweist, und
der Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt zumindest den Übergangsbereich (11, 12) zwischen dem Zugkörper (8) und dem Befestigungssegment zum Befestigen durch Einbetten überdeckt, wobei eine Speichenbreite (1) in dem Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt gleich zu der Speichenbreite (1) in dem Mittelabschnitt (8a) des Zugkörpers (8) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radspeiche nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Rad mit Radspeichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11.
Im Stand der Technik umfasst ein Rad mit Zugspeichen, insbesondere ein Fahrrad-Rad eine Ringfelge, eine Zentralnabe und Verbindungsspeichen zwischen der Felge und der Nabe. Diese verschiedenen Elemente werden im Allgemeinen vollständig oder teilweise aus Metall oder auch aus einem Verbundmaterial hergestellt.
Am häufigsten besteht ein solches Verbundmaterial aus Fasern mit guten mechanischen Eigenschaften, und insbesondere aus Carbonfasern oder aus äquivalenten Materialien, die in eine Harz-Matrix eingebettet sind. Die Verbundmaterialien weisen eine Beziehung zwischen dem Elastizitätsmodul E (Zug) und der Dichte (d) auf, die sehr hoch ist. Diese Beziehung ergibt das spezifische Modul des Materials.
Für Carbon E= 115.000 MPa (Megapascal) und d= 1,55 für Carbonfasern UD
und im Vergleich
für rostfreien Stahl E=190.000 MPa und d= 7,8
für Titan E= 110.000 MPa und d= 4,55
für Aluminium E= 71.000 MPa und d= 2,8.
Aufgrund seines besonders erhöhten Moduls, ist es möglich, steife und zugfeste Carbonfasern mit einem verringerten Volumen und einem verringerten Gewicht herzustellen. Eine Speiche aus Carbonfasern ist ebenfalls sehr widerstandsfähig gegen Ermüdung. Weiterhin kann man einfach diesen Speichen in einer Gussform eine Form geben, und ihnen insbesondere ein aerodynamisches Profil geben.
Man kann ebenfalls eine Felge aus einem Verbundmaterial herstellen, ausgehend von einem Kern, welchen man mit Verbundmateriallagen umwickelt, oder von einer aufblasbaren Blase, oder auch ausgehend von zwei zwischen ihnen zusammengefügten Abschnitten der Felge. Die Patentanmeldung EP 1231077 A2 beschreibt die Konstruktion einer solchen Felge aus einem Verbundmaterial.
Die Patentanmeldung WO 2000/35683 A1 beschreibt, was sie angeht, die Konstruktion eines Rades, dessen Speichen aus einem Verbundmaterial hergestellt sind.
Die Patentanmeldung US 5 350 221 A beschreibt eine Speiche aus faserverstärktem Kunststoff mit einem tragflächenförmigen Querschnitt, die an einem Ende ein Nabenelement umfasst, das an einem Ende eine Biegung aufweist, und an einem anderen Ende ein Gewinde aufweist, das mit einer Felge eines Rads verbunden werden kann.
Um die Befestigung der Verbundspeichen mit einer Felge herzustellen, schlägt die Patentanmeldung EP 1044827 A1 vor, die Enden der Speiche auf einen Kern auf sie selber zurückzufalten, um einen Ring zu bilden, dessen Querschnitt man mit Hilfe eines Zentralkernes aufbläst. Die Enden sind direkt durch eine Aufnahmevorrichtung der Verdickung in einem Nabengehäuse befestigt, d.h. unter Vermittlung eines zusätzlichen Ansatzstückes, welches die Aufnahme für die Befestigung auf der Felge bildet.
Die Patentanmeldung US 6036279 A offenbart eine Konstruktion derselben Art. Die Speichenenden sind abgeflacht um erweiterte Köpfe zu bilden. Einer der T-förmigen Köpfe ist durch eine Aufnahmevorrichtung an der Nabe befestigt, und der andere ist durch eine gabelförmige Befestigung befestigt.
Diese Konstruktionsarten führen zu guten Ergebnissen, auch wenn sie die Verwendung von Zusatzelementen erfordern, insbesondere von metallischen Elementen, welche das Gewicht des Rades erhöhen.
Eine andere Lösung besteht in der Konstruktion einer Felge, der Speichen und gegebenenfalls eines Nabenkörpers aus einem Verbundmaterial und der Befestigung dieser verschiedenen Elemente durch Verkleben unter Zuhilfenahme des Harzes, welches die Matrix des Verbundmaterials bildet, oder unter Zuhilfenahme eines Klebstoffs.
Die Patentanmeldung WO 93/19944 A1 beschreibt eine Konstruktion der Art, bei welcher die Speichen direkt mit der Felge und mit einem Zentralflansch verbunden sind. Das Rad ist auf diese Weise aus zwei monolithischen Hälften konstruiert, die nachträglich zusammen gebaut werden. Um die Speichen unter Zug zu setzen, und um den Körper der Nabe zu bilden, sind die beiden Zentralflansche voneinander beabstandet, und ein Abstandshalter an die Stelle gesetzt, um sie auf einem definierten Abstand zu halten.
Das auf diese Weise konstruierte Rad ist leicht und steif. Tatsächlich erlaubt die Abwesenheit zusätzlicher Befestigungssegmente einen deutlichen Gewichtsgewinn.
Währenddessen entzieht die direkte Befestigung der Speiche auf der Felge der Verbindung zwischen den zwei Elementen jeden Freiheitsgrad, den man vorher mit einer Verbindung durch eine Aufnahmevorrichtung oder durch Befestigung mit einer gabelförmigen Befestigung hatte. Weiterhin sind die Felge und die Speiche zwei Elemente, welche in einer geometrischen Ebene vollständig unterschiedlich sind. Eine Speiche aus einem Verbundmaterial ist wenig oder gar nicht flexibel, hauptsächlich in einer Ebene, in welcher sie ihre größte Durchschnittsabmessung aufweist. In jedem Fall ist sie deutlich weniger flexibel als eine Metallspeiche. Weiterhin hat man festgestellt, dass gewisse auf das Rad aufgebrachte Stöße, insbesondere frontale Stöße, die Speiche auf Höhe ihrer Verbindung mit der Felge zerbrechen könnte, und demnach ihre Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung verringert.
Ein ähnliches Problem stellt sich auf Höhe der Nabe, wenn auf dieselbe Art die Verbundmaterialspeiche mit der Nabe durch vollständigen Einbau, ohne Freiheitsgrad verbunden ist.
Ein Ziel der Erfindung ist der Vorschlag einer Speiche aus einem Verbundmaterial, welche verbessert ist, da sie eine viel höhere Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung und/oder gegen Stöße aufweist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist der Vorschlag eines Rades, welches eine Felge umfasst, eine Nabe und zumindest eine Verbundmaterialspeiche, die verbessert ist, in dem die Verbundmaterialspeiche(n) eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung und/oder gegen Stöße aufweisen.
Ein Ziel der Erfindung ist insbesondere der Vorschlag einer Konstruktion eines Rades mit kombinierter Leichtigkeit und Stoßfestigkeit.
Ein weiteres Ziel ist die Verbesserung der Stoßsicherheit der Verbundzusammenstellungen durch Einbau.
Andere Ziele und Vorteile werden im Verlauf der Beschreibung, die folgen wird, ersichtlich werden. Die Speiche des Rades mit Zugspeichen gemäß der Erfindung ist aus einem Verbundmaterial. Sie umfasst einen verjüngten Zugkörper, wobei der Körper einen Mittelabschnitt und zwei Enden aufweist, wobei der Körper jenseits jedes Endes durch ein Befestigungssegment verlängert ist, wobei zumindest eines der Befestigungssegmente ein Befestigungssegment zum Befestigen durch Einbetten ist, und wobei der Körper und die Befestigungssegmente durch einen Übergangsbereich verbunden sind, und wobei der Körper in seinem Mittelabschnitt einen Querschnitt und einen definierten Umfang aufweist.
Die Speiche weist zumindest einen Querschnittabschnitt mit einem verstärkten Querschnitt auf der Oberfläche in Bezug zu dem Querschnitt des Mittelabschnittes auf, wobei der Abschnitt des verstärkten Querschnitts zumindest eine Übergangszone zwischen dem Zugkörper und dem Befestigungssegment zum Befestigen durch Einbetten abdeckt.
Das Rad mit Zugspeichen umfasst eine Felge, einen zentralen Nabenkörper und mindestens eine Verbindungsspeiche zwischen der Felge und der Nabe, wobei die Speiche aus Verbundmaterial hergestellt ist. Die Speiche umfasst einen verjüngten Zugkörper, wobei der Körper einen Mittelabschnitt und zwei Enden aufweist, wobei der Körper jenseits jedes Endes durch ein Befestigungssegment verlängert ist, und wobei zumindest eines der Befestigungssegmente ein Befestigungssegment zum Befestigen durch Einbetten ist, und wobei der Körper und die Befestigungssegmente durch einen Übergangsbereich verbunden sind, und wobei der Körper in seinem Mittelabschnitt einen Querschnitt und einen definierten Umfang aufweist.
Die Speiche des Rades weist zumindest einen Abschnitt mit einem verstärkten Querschnitt auf der Oberfläche des Querschnitts in Bezug zu dem Querschnitt des Mittelabschnittes auf, wobei der Abschnitt des verstärkten Querschnitts zumindest einen Übergangsbereich zwischen dem Zugkörper und dem Befestigungssegment zum Befestigen durch Einbetten überdeckt.
Durch gleichsame Verstärkung des Querschnitts des Körpers der Speiche in dem Übergangsbereich erhöht man die Widerstandsfähigkeit der Einbauverbindung unter gleichzeitiger Beibehaltung einer leichten und aerodynamischen Speiche.
Die Erfindung wird unter Bezug auf die unten stehende Beschreibung und auf die Zeichnungen in Anlage, welche beigefügt sind, besser verstanden werden. Der Gegenstand der Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert.

1 ist eine Hauptansicht eines Rades mit Zugspeichen gemäß der Erfindung.
2 zeigt eine Speiche, die in eine Richtung senkrecht zur Umdrehungsachse des Rades gesehen wird.
3 zeigt ein Befestigungssegment der Speiche in vergrößertem Maßstab.
4 zeigt die Speiche aus 2, die auf einer Seite mit der Felge, und auf der anderen mit dem Körper der Nabe verbunden ist, wobei diese zwei Elemente im Schnitt gezeigt sind.
5 zeigt einen Querschnitt der Speiche auf Höhe des Mittelabschnittes des Körpers im Querschnitt nach IV/IV der 2
6 zeigt den Querschnitt der Speiche auf Höhe eines Abschnitts des verstärkten Querschnitts im Schnitt nach V/V der 2.
7 zeigt eine Herstellungsart der Speiche.

1 zeigt ein Rad 1 mit Zugspeichen, welches für ein Fahrrad vorgesehen ist. Dieses Rad ist ein Vorderrad, aber dies ist nicht beschränkend, und die Erfindung ist auf dieselbe Art auf ein Hinterrad anwendbar. Das Rad 1 umfasst in der klassischen Form eine Ringfelge 2, eine Zentralnabe 3 und Verbindungsspeichen 5 zwischen der Felge und der Nabe. Gewöhnlich weist die Nabe einen Nabenkörper 6 auf, auf welchem die Speichen befestigt sind, wobei der Nabenkörper rotationsbeweglich um einen Verbindungsarm mit dem Rahmen des Fahrrads (in der Zeichnung nicht gezeigt) ist.
Gemäß der gezeigten Ausführungsform sind die Speichen 5 aus einem Verbundmaterial hergestellt, insbesondere gebildet aus Fasern aus Carbon, Aramid oder Äquivalenten, welche in einer Matrix aus Epoxydharz, Polyester oder in jeder anderen geeigneten Art eingebettet sind. Vorzugsweise sind die Fasern unidirektionell ausgerichtete Fasern entsprechend der längsgerichteten Richtung, welche durch die Speiche festgelegt wird. Aber dies ist nicht beschränkend, insbesondere kann man gekreuzte Fasern verwenden.
Eine Speiche 5 ist in der 2 dargestellt, gesehen in einer Ebene, welche durch die Umdrehungsachse des Rades hindurchgeht. Die Speiche weist einen verjüngten Zugkörper 8 auf. Der Körper 8 ist der sichtbare Teil der Speiche, da die Speiche mit der Felge und der Nabe verbunden ist. Der Körper 8 ist ein Zugkörper, das bedeutet, er ist vorgesehen, um einem Zug zwischen der Felge und der Nabe unterworfen zu werden. Der Körper 8 weist einen Mittelabschnitt 8a und zwei Enden 8b und 8c auf.
Jenseits der Enden, ist der Körper durch Befestigungssegmente, jeweils 9 und 10, verlängert. Die Segmente liegen in Verlängerung mit dem Körper, d.h. sie sind dieselben Fasern, die das Verbundmaterial des Körpers und der Befestigungssegmente bilden. Zumindest eines der Befestigungssegmente, und die beiden Befestigungssegmente 9 und 10 in dem gezeigten Fall, sind vorgesehen zum jeweiligen Einbau in die Nabe und in die Felge. D.h., dass mit einmaliger Verbindung mit der Felge und der Nabe diese Segmente nicht mehr als solche sichtbar sind, sie sind durch die Felge und die Nabe dargestellt. Der Einbau wird anschließend detailliert beschrieben werden.
Der Übergang zwischen dem Körper 8 und den Segmenten 9, 10 findet sich in den 2 und 3 durch die Mischstriche 11 und 12. Die Übergangsbereiche 11 und 12 entsprechen der Grenze zwischen dem sichtbaren Bereich der Speiche und dem, was durch die Felge oder die Nabe versteckt wird, sobald die Speiche zusammengebaut ist, nämlich der Gehäusebereich E. In diesen Übergangsbereichen 11, 12 bilden die Befestigungssegmente 9 und 10 hier einen Bogen mit dem Körper 8 um eine Kontaktfläche bereitzustellen, welche auf die jeweilige Kontaktfläche der Nabe und der Felge trifft. Man kann in der 2 ebenfalls sehen, dass das Befestigungssegment 10 leicht gebogen ist. Dies hat ebenfalls das Zusammenpassen der gekrümmten Form mit der Felge im Querschnitt zum Ziel.
Der Körper 8 weist einen als ungefähr konstant definierten Querschnitt in seinem Mittelabschnitt 8a auf, und einen als ungefähr konstant definierten Umfang. Dieser Querschnitt kann mit einem Profil versehen sein, um der Speiche ein aerodynamisches Profil zu geben. Üblicherweise stellt der Speichenquerschnitt in einer Senkrechten zur axialen Ebene der 2 eine Breite 1 auf, die größer ist, als ihre Dicke e in der Ebene der 2 um gute aerodynamische Eigenschaften (siehe 5) aufzuweisen.
Auf Höhe der Befestigungssegmente 9, 10 kann der Querschnitt der Speiche abgeflacht sein, um die Kontaktfläche mit der Felge oder der Nabe zu vergrößern. Man kann ebenfalls in diesen Bereichen Einsätze hinzufügen um eine bessere Haftung, insbesondere mit der Felge, zu erreichen.
Die Speichen 5 können einzelne Speichen sein, wie diejenige, welche in 2 gezeigt ist. Die Speichen können ebenfalls durch zwei verwirklicht werden, d.h. zwei Speichen Stoß an Stoß, in der Fortsetzung einer an der anderen mit einem Bereich in dem Mittelabschnitt dieser Anordnung, welcher die Befestigungssegmente der Nabe der zwei Speichen bildet, derart, dass eine diametrale Anordnung der zwei Speichen gebildet wird. Dies ist dem Fachmann bekannt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Felge 2 und/oder der Körper der Nabe 6 ebenfalls aus einem Verbundmaterial hergestellt. Auf diese Art wird die Befestigung der Speiche an der Felge und/oder an der Nabe durch Einbau verwirklichbar, d.h. mittels eines Klebers oder mittels der einen und/oder der anderen der Matrizen, welche die Fasern umhüllen, die die Felge und/oder die Nabe bilden. Eine solche Befestigung durch Einbau unterdrückt naturgemäß jeden Freiheitsgrad auf Höhe der Verbindung.
Wie z.B. in der 4 gezeigt, ist die Felge ausgehend von einem Schaumkern 32 gebildet, der mit harzbeschichteten Faserlagen 13 und 14 umwickelt ist. Die Anzahl und die Verteilung der Lagen sind nicht beschränkend. Andere Konstruktionsweisen können ebenso passen, insbesondere könnte man anstatt eines Schaumkernes eine aufblasbare Blase verwenden, und die Formgebung der Felge in einer Gussform durchführen.
Die Felge weist im Querschnitt jede geeignete Form auf. Die gezeigte Felge ist zur Aufnahme eines Schlauchs vorgesehen, aber dies ist nicht beschränkend, und die Felge könnte mit einem Querschnitt einer Kastenform mit zwei Seitenflügeln vorliegen, die einen Empfangskanal für einen Luftreifen und ihre Luftkammer definieren, wie es in der Patentanmeldung EP1231077 beschrieben ist, welche in der Präambel zitiert ist, oder in jeder geeigneten anderen Form. Die Felge kann ebenso einen asymmetrischen Querschnitt aufweisen.
Der Einbau des Befestigungssegments 10 einer Speiche 5 auf der Felge kann durch oberflächliche Haftung des Befestigungssegments der Felgen auf der inneren Wand oder außerhalb der Felge umgesetzt sein, oder durch Einfügen des Befestigungssegments zwischen die Lagen der Felge im Moment ihrer Herstellung. Andere Verbindungstechnologien passen ebenso. Die Felge und die Speichen können getrennt erstellt und danach zusammen gebaut werden, oder der Zusammenbau kann auch mit der Herstellung des einen und/oder des anderen dieser Elemente umgesetzt werden, d.h. sie werden zusammen hergestellt.
Gemäß der gezeigten Ausführungsform wird das Befestigungssegment 10 als Sandwich zwischen zwei Lagen der Felge und so gegen die innere Wand der Felge aufgebracht. Die durch diese Aufbringung erzeugte Überdichte ist in der 4 aus freiem Willen übertrieben.
Auf dieselbe Art ist das Befestigungssegment 9 in den Körper der Nabe 6 eingebaut. Z.B., wie dies gezeigt ist, stellt der Körper der Nabe auf jeder seiner Enden einen radialen Absatz 16 da, und die Befestigungssegmente der Speichen bilden das Innere eines Sandwichs zwischen diesem Absatz 16 und einem Flansch 17, der gegen den radialen Absatz 16 angebracht ist. Der Einbau wird mit Hilfe von Klebstoff, oder auch der Matrix des Harzes des einen oder des anderen dieser Elemente umgesetzt.
Um die Ermüdungsfestigkeit der Speiche zu verbessern, ist ihr Querschnitt lokal auf Höhe der Befestigungssegmente 9, 10 verstärkt. Die lokale Verstärkung wird durch Hinzufügen von Verbundmaterial verwirklicht, und in diesem Falle durch Hinzufügen von Fasern, die lokal den Oberflächenbereich und die Widerstandsfähigkeit des Materials erhöhen. Die Verstärkung des Querschnitts wird zumindest im oder in Höhe des Übergangsbereichs 11, 12 zwischen dem Körper der Speiche und den Befestigungssegmenten verwirklicht. Diese Übergangsbereiche 11, 12 treffen einmal die fixierte Speiche, d.h. innerhalb und außerhalb der Felge oder des Kerns, oder sei es beide. Die Verstärkung der Speiche im Querschnitt bewirkt eine Erhöhung des Widerstandes der Speiche gegenüber dem Einbau in diesen Abschnitt oder die Spannungen werden gerade aufgrund des Einbaus erhöht und daher auch ihre Widerstandsfähigkeit insbesondere im Fall eines frontalen Stoßes.
Die Zwischenbereiche 23, 24 zeigen einen progressiven Anstieg des Querschnitts zwischen dem Körper 8 und dem Befestigungssegment 9, 10.
Gemäß einer Ausführungsform bedeckt der Abschnitt des verstärkten Querschnittes den Übergangsbereich 11, 12, und erstreckt sich oberhalb dieses Bereiches über eine kurze Entfernung, d.h. in Richtung des Mittelabschnittes 8a des Körpers, d.h. außerhalb des Einbaubereichs E. Weiterhin ist die Variation des Querschnitts zwischen dem Mittelabschnitt des Körpers und dem Abschnitt mit verstärktem Querschnitt progressiv, d.h. dass der Querschnitt zunimmt und regelmäßig auf einem ersten Zwischenabschnitt 23, 24 variiert, der dem Abschnitt mit verstärktem Querschnitt vorausgeht.
Jenseits des Übergangsbereichs 11, 12, d.h. auf Höhe des Endes des Befestigungssegments 9, 10 gibt es vielfältige Konstruktionsmöglichkeiten. Die erste Möglichkeit ist, dass der Querschnitt konstant in Bezug auf die Oberfläche/Quantität des Materials bleibt, d. h., dass sich die Quantität des Verbundmaterials nicht ändert. Oder auch der Querschnitt wird verringert, um einen Querschnitt mit einer schwächeren Materialquantität zu erhalten, insbesondere die gleiche, wie die des Körpers der Speiche in ihrem Mittelabschnitt. In diesem Fall, wie schon gesagt, vorzugsweise, variiert und verringert sich der Querschnitt regelmäßig in einem zweiten Zwischenabschnitt 26.
Die Speiche, welche in den 2 und 3 gezeigt ist, weist Abschnitte mit verstärkten Querschnitten 21, 22 auf, die jeweils die Übergangsbereiche 11, 12 bedecken. Die Abschnitte der verstärkten Querschnitte erstrecken sich in Höhe der Übergangsbereiche bis zu dem Mittelabschnitt 8a des Körpers der Speiche, und verlängern sich durch die Zwischenabschnitte 23 und 24 mit progressivem Querschnitt.
Bezüglich des Befestigungssegments 10 mit der Felge, verlängert sich der Abschnitt des verstärkten Querschnitts 22 ebenso unterhalb des Übergangs 12, d.h. innerhalb des Einbaubereichs E, genau gesagt, weiterhin weist das Segment 10 einen Zwischenabschnitt 26 auf, wo der Querschnitt regelmäßig variiert und sich verringert.
Bezüglich des Befestigungssegments 9, erstreckt sich der Abschnitt des verstärkten Querschnitts 21 jenseits des Übergangs 11 und bedeckt die Breite des Segments 9, d.h. den gesamten Einbaubereich E.
Vorzugsweise, liegt der Anstieg des Querschnitts in den Abschnitten mit verstärktem Querschnitt zwischen 20 und 100%. Dies entspricht der Zunahme der Oberfläche des Materials oder der Anzahl der Fasern des Querschnitts in Bezug zu dem Mittelabschnitt 8a des Körpers der Speiche.
Eine Speiche wurde für ein Straßenrad konstruiert. In dem Zwischenabschnitt des Körpers weist der Querschnitt eine Oberfläche von 4 mm² auf, und in den Abschnitten mit verstärktem Querschnitt eine Oberfläche von 6 mm². Die Befestigungssegmente 9, 10 weisen eine obere Länge von 30 Millimetern auf.
An der Seite des Befestigungssegments an der Felge, erstreckt sich der Abschnitt mit verstärktem Querschnitt 22 auf eine Breite um etwa mindestens 5 Millimeter jenseits des Übergangs 12 zu dem Zwischenabschnitt des Körpers, d.h. in dem sichtbaren Teil des Körpers der Speiche oder außerhalb des Einbaubereichs, und der Zwischenabschnitt 24 des progressiven Querschnitts weist eine Länge von mindestens 2 Millimetern auf.
Zu der Felge, d.h. innerhalb des Einbaubereichs E der Speiche in der Felge erstreckt sich der Abschnitt des verstärkten Querschnitts über zumindest eine Länge von 2 Millimetern jenseits des Übergangs 12 entlang des Befestigungssegmentes 9, und der Zwischenabschnitt 23 weist eine Länge von mindestens 2 Millimetern auf.
Auf Seiten des Befestigungssegments 9 an der Nabe liegt die Vergrößerung des Querschnitts des Abschnittes mit verstärktem Querschnitt in derselben Größenordnung. Der Abschnitt des verstärkten Querschnitts erstreckt sich über eine obere Länge von 5 Millimetern jenseits des Übergangs 11 in Richtung des Zwischenabschnitts des Körpers der Speiche, d.h. außerhalb des Einbaubereichs E, der Zwischenabschnitt 23, d.h. innerhalb des Einbaubereichs E mit einer Länge oberhalb von 2 Millimetern.
Vorzugsweise, wie die 5 und 6 zeigen, weist der Querschnitt der Speiche in dem Mittelabschnitt 8a eine im Allgemeinen abgeflachte Form in Form einer Ellipse auf, mit einer großen Ausdehnung oder Breite l, die in einer zur Umdrehungsachse des Rades senkrechten Ebene orientiert ist, und eine kleine Abmessung oder Dicke e ist in einer Ebene parallel zu dieser Achse orientiert. 6 zeigt den Querschnitt des Abschnittes mit verstärktem Querschnitt 22. Die Erhöhung des Querschnitts hat die Breite l nicht signifikant verändert, sie spielt sich hauptsächlich auf der Dicke e₁ ab, die größer ist als jenes e des vorherigen Abschnittes 8a.
Man hat mit einer so konstruierten Speiche gute Ergebnisse erzielt. Jedoch ist dieses nicht beschränkend, und die gegebenen Werte sind lediglich beispielhaft. Insbesondere die Variation des Querschnittes oder die Nicht-Variation des Querschnittes ist nicht beschränkend in Bezug auf die Befestigung der Speiche mit der Felge und der Nabe.
7 zeigt schematisch eine Herstellungsweise der Felge, die nun beschrieben werden wird.
Man geht von einer Lage 30 aus Verbundfasern 30a (z.B. aus Carbon oder Kevlar) aus, die unidirektional oder gekreuzt mit Harz (z.B. Epoxydharz) beschichtet sind, die man abschneidet um sie dann aufzurollen. Die Lage weist eine konstante Breite auf dem größten Teil ihrer Länge auf, und sie weist zwei laterale Ausdehnungen 31, 32 auf, die beim Aufrollen eine Überdicke bilden werden. Nach der Herstellung des Harzes, werden die Überdicken zu den Abschnitten mit verstärktem Querschnitt 21, 22 der Speiche. Diese Abschnitte 21, 22 sind nicht nur im Querschnitt verstärkt, sondern auch im Material (Carbonfasern oder Kevlarfasern z.B. mit guten mechanischen Eigenschaften).
Die Zwischenabschnitte werden durch schräges Zuschneiden 31a, 31b, 32a der Verlängerungen erhalten.
Andere Herstellungsverfahren passen ebenso. Z.B. während der Herstellung der Speiche kann man einen Einsatz vor-imprägnierter Fäden in Richtung jeder der Enden durchführen um diese Abschnitte nicht nur im Querschnitt, sondern auch im Material (Carbon/ Kevlarfasern) mit guten mechanischen Eigenschaften zu verstärken.
Auf diese Weise erlaubt die lokale Verstärkung des Querschnitts der Speiche in den Einbaubereichen eine Verbesserung des Widerstandes der Speiche in diesem Bereich unter Beibehaltung ihrer Leichtigkeit- und Aerodynamikeigenschaften.
Selbstverständlich ist diese Beschreibung nur beispielhaft, und man könnte andere Umsetzungen der Erfindung anpassen ohne dadurch ihren Rahmen zu verlassen.
Insbesondere wendet sich die Erfindung an eine Speiche aus Verbundmaterial, die nur ein Ende aufweist, welches in der Felge oder der Nabe eingebaut ist, wobei das andere Ende durch ein anderes Mittel befestigt ist. Dies kann z.B. der Fall sein, wenn die Felge oder der Körper der Nabe aus einer metallischen Legierung ist. Man kann ebenfalls ein Rad mit nur einem Teil der Speichenkonstruktion konstruieren, die wie soeben beschrieben hergestellt sind.

Claims

Radspeiche (5), die aus einem Verbundmaterial hergestellt ist, und einen verjüngten Zugkörper (8) umfasst, wobei der Zugkörper (8) einen Mittelabschnitt (8a) und zwei Enden (8b, 8c) aufweist; der Zugkörper (8) jenseits jedes Endes (8b, 8c) durch ein Befestigungssegment (9, 10) verlängert ist, wobei zumindest eines der Befestigungssegmente (9, 10) ein Befestigungssegment zum Befestigen durch Einbetten ist, das eingebettet keine Freiheitsgrade aufweist; der Zugkörper (8) und die Befestigungssegmente (9, 10) durch einen Übergangsbereich (11, 12) verbunden sind, und der Zugkörper (8) in seinem Mittelabschnitt (8a) einen Querschnitt und einen definierten Umfang aufweist, die Radspeiche (5) zumindest einen Abschnitt (21, 22) mit einem, in Bezug zu dem Querschnitt des Mittelabschnitts (8a), verstärkten Querschnitt aufweist, und der Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt zumindest den Übergangsbereich (11, 12) zwischen dem Zugkörper (8) und dem Befestigungssegment zum Befestigen durch Einbetten überdeckt, wobei eine Speichenbreite (1) in dem Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt gleich zu der Speichenbreite (1) in dem Mittelabschnitt (8a) des Zugkörpers (8) ist.
Radspeiche (5) nach Anspruch 1, wobei der Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt , in Bezug zu einer Oberfläche des Querschnitts des Mittelabschnittes (8a) des Zugkörpers (8), eine um 20 bis 100% vergrößerte Oberfläche des Querschnitts aufweist.
Radspeiche (5) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei sich der Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt zusätzlich über eine Länge von zumindest 5 Millimetern ab dem Übergangsbereich (11, 12) in Richtung des Mittelabschnittes (8a) des Zugkörpers (8) erstreckt.
Radspeiche (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich der Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt außerhalb und innerhalb eines Einbaubereichs (E) erstreckt.
Radspeiche (5) nach Anspruch 4, wobei sich der Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt auf zumindest 2 Millimeter außerhalb des Einbaubereichs (E) erstreckt.
Radspeiche (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Radspeiche (5) einen Zwischenabschnitt (23, 24) aufweist, der eine Variation des regulären Querschnitts zwischen dem Querschnitt in dem Mittelabschnitt (8a) des Zugkörpers (8) und dem Querschnitt im Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt aufweist.
Radspeiche (5) nach Anspruch 6, wobei sich der Zwischenabschnitt (23, 24) auf eine Länge von zumindest 2 Millimetern ab dem Übergangsbereich (11, 12) erstreckt.
Radspeiche (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich der Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt zusätzlich über die gesamte Länge des Befestigungssegments (9, 10) erstreckt.
Radspeiche (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich der Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt zusätzlich auf eine Länge des Befestigungssegments (9, 10) oberhalb von zwei Millimetern ab dem Übergangsbereich (11, 12) erstreckt.
Radspeiche (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Radspeiche (5) kontinuierlich durch eine andere Radspeiche (5) verlängert ist, derart, dass diese Anordnung einen Mittelabschnitt aufweist, welcher die Befestigungssegmente (9) der Nabe (6) der zwei Radspeichen (5) bildet.
Rad (1), umfassend eine Felge (2), eine Nabe (6) und zumindest eine Radspeiche (5) zwischen der Felge (2) und der Nabe (6), wobei die Radspeiche (5) aus einem Verbundmaterial hergestellt ist, und einen verjüngten Zugkörper (8) umfasst, wobei der Zugkörper (8) einen Mittelabschnitt (8a) und zwei Enden (8b, 8c) aufweist; der Zugkörper (8) jenseits jedes Endes (8b, 8c) durch ein Befestigungssegment (9, 10) verlängert ist, wobei zumindest eines der Befestigungssegmente (9, 10) ein Befestigungssegment zum Befestigen durch Einbetten ist, das eingebettet keine Freiheitsgrade aufweist, der Zugkörper (8) und die Befestigungssegmente (9, 10) durch einen Übergangsbereich (11, 12) verbunden sind, und der Zugkörper (8) in seinem Mittelabschnitt (8a) einen Querschnitt und einen definierten Umfang aufweist, die Radspeiche (5) zumindest einen Abschnitt (21, 22) mit einem, in Bezug zu dem Querschnitt des Mittelabschnitts (8a), verstärkten Querschnitt aufweist, und der Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt zumindest den Übergangsbereich (11, 12) zwischen dem Zugkörper (8) und dem Befestigungssegment zum Befestigen durch Einbetten überdeckt, wobei eine Speichenbreite (1) in dem Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt gleich zu der Speichenbreite (1) in dem Mittelabschnitt (8a) des Zugkörpers (8) ist.
Rad (1) nach Anspruch 11, wobei der Abschnitt (21, 22) mit dem verstärkten Querschnitt zumindest den Übergangsbereich (11, 12) zwischen dem sichtbaren Bereich und dem durch die Felge (2) oder die Nabe (6) verdeckten Bereich der Radspeiche (5) bedeckt.
Rad (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Felge (2) und/oder die Nabe (6) aus einem Verbundmaterial hergestellt sind.