-
Auf dem Gebiet der Fahrradherstellung,
insbesondere bei Rennrädern
und Fahrrädern
für Ausflüge in raues
und gebirgiges Gelände,
sind Laufräder
bekannt, bei denen die Nabe mit der Felge durch eine Vielzahl von
Radspeichen verbunden ist, die verschiedene Formen und Dimensionen
haben und die verschiedenartig angeordnet sind.
-
Entlang der Felge solcher Laufräder ist
eine regelmäßige Verteilung
von Befestigungselementen an den Radspeichen, beispielsweise Nippel,
vorgesehen, die untereinander um einen vorgegebenen Winkel gleiche
winkelmäßige Abstände haben.
Bei herkömmlichen
Laufrädern
sind diese Nippel alternativ mit dem ersten oder dem zweiten Nabenflansch gekoppelt,
so dass sich die Radspeichen regelmäßig miteinander kreuzen.
-
Dennoch werden neuerdings Laufräder vorgesehen,
die einstückig
oder monolithisch durch ein Druckgussverfahren ausgebildet sind
und bei denen die Nabe und die Felge in einem einzigen Körper hergestellt
und mit Hilfe einer Verteilung von radialen Elementen miteinander
verbunden sind, beispielsweise durch Speichen oder Arme, die unterschiedliche
Profile und Querschnitte haben. Speichenräder und monolithische Laufräder haben
unterschiedliche Funktionscharakteristiken (Steifigkeit, mechanische Festigkeit,
Lebensdauer, Stromlinienform), die einen Einfluss auf die Wahl des
Benutzers je nach ihren Erfordernissen, Vorlieben und Notwendigkeiten
haben. Tatsächlich
können
Speichenräder
den großen
Vorteil eines geringen Gewichts bieten, sie können jedoch nicht die gleichen
Betriebseigenschaften wie monolithische Laufräder im Hinblick auf Steifigkeit, mechanische
Festigkeit und Stromlinienform bieten.
-
Die vorliegende Erfindung zielt darauf
ab, ein Rad bereitzustellen, insbesondere für Rennräder und Mountain Bikes, welches
es ermöglicht,
das typische mechanische und dynamische Verhalten von monolithischen
Laufrädern
in Kombination mit einem geringen Gewicht und Variabilität im Design
zu erhalten.
-
Dieses Ziel wird durch das Laufrad
nach den Ansprüchen
1 bis 3 und 6 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
ist in den Unteransprüchen charakterisiert.
-
Die vorliegende Erfindung stellt
ein vielseitiges Laufrad zur Verfügung, das für verschiedene Notwendigkeiten
und Designs bezüglich
mechanischer und Design-Merkmalen geeignet ist. Die vorliegende
Erfindung schafft auch ein Laufrad, welches einfach, verhältnismäßig einfach
in der Praxis zu liefern, sicher im Gebrauch, effektiv im Betrieb
und relativ preiswert ist.
-
Ein bevorzugtes, jedoch nicht exklusives Ausführungsbeispiel
eines Laufrades, insbesondere für
Rennräder
und Mountain Bikes, wird nun beschrieben, welches nur als nicht
einschränkendes Beispiel
in den beigefügten
Zeichnungen gezeigt ist, worin:
-
1 eine
Seitenansicht eines Laufrades gemäß der Erfindung ist;
-
2 ein
diagonaler Schnitt des Laufrades ist;
-
3 eine
detaillierte Seitenansicht des Laufrades ist;
-
4 eine
Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles
des Laufrades ist;
-
5, 6, 7 Seitenansichten von entsprechenden
Ausführungsbeispielen
des Laufrades sind, welches eine unterschiedliche Anzahl von radialen Elementen
hat;
-
8 eine
Seitenansicht eines ersten alternativen Ausführungsbeispieles des Laufrades
ist;
-
8a eine
Seitenansicht eines unterschiedlichen Ausführungsbeispieles des Laufrades von
-
8 ist;
-
9, 10, 11 Seitenansichten von unterschiedlichen
Ausführungsbeispielen
des Laufrades von 8 sind,
die unterschiedliche Anzahlen von radialen Elementen haben;
-
12 eine
Seitenansicht eines zweiten alternativen Ausführungsbeispiels des Laufrades
ist;
-
13 ein
weiteres Ausführungsbeispiel des
Laufrades von 12 ist;
-
14 eine
Seitenansicht eines dritten alternativen Ausführungsbeispieles des Laufrades
ist;
-
15, 16, 17 Seitenansichten von unterschiedlichen
Ausführungsbeispielen
des Laufrades von 14 sind,
die eine unterschiedliche Anzahl von radialen Elementen haben.
-
Unter spezieller Bezugnahme auf die
vorstehend genannten Figuren zeichnet das Bezugszeichen 1 im
allgemeinen ein Laufrad, insbesondere für Rennräder und Mountain Bikes, entsprechend
der Erfindung.
-
Das Laufrad umfasst eine Nabe 2 und
eine Felge 3, die koaxial zueinander sind und durch eine Vielzahl
von radialen Elementen 4 miteinander verbunden sind. Wie
in 2 gezeigt ist, hat
die Nabe 2 zwei gegenüberliegende
Enden, wo ein erster scheibenförmiger
Flansch 5 und ein zweiter scheibenförmiger Flansch 6 respektive
vorgesehen sind. Die radialen Elemente 4 greifen an den
scheibenförmigen Flanschen 5, 6 an.
-
Entsprechend der Erfindung sind die
radialen Elemente 4 in eine erste Verteilung 7 auf
einer Seite des Laufrades und eine zweite Verteilung 8 auf der
anderen Seite des Laufrades gruppiert. Die erste Verteilung 7 und
die zweite Verteilung 8 sind derart angeordnet, dass sie respektive
den ersten und den zweiten Flansch 5, 6 der Nabe 2 mit
der Felge 3 verbinden. Jedes der radialen Elemente 4 der
ersten Verteilung 7 besteht aus einer ersten Radspeiche 9 und
einer zweiten Radspeiche 10, die jeweils proximale Endabschnitte 9a, 10a,
die an dem ersten Flansch 5 der Nabe 2 angreifen,
und entsprechende distale Anschlussabschnitte 9b, 10b haben,
die an entsprechenden Paaren von nebeneinander liegenden Befestigungssitzen 14, 14' der Felge 3 gekoppelt sind.
-
Jedes der radialen Elemente 4 der
zweiten Verteilung 8 besteht aus einer ersten Radspeiche 9' und einer zweiten
Radspeiche 10',
die jeweils proximale Endabschnitte 9a', 10a', die an dem zweiten Flansch 6 der
Nabe 2 angreifen, und entsprechende distale Endabschnitte 9b', 10b' haben, die
an entsprechenden Paaren von nebeneinander liegenden Befestigungssitzen 14' der Nabe 3 angreifen.
-
Die Speichen von einem radialen Element 4 sind
definitionsgemäß Speichen,
die an einem und dem selben Flansch 5 oder 6 befestigt
sind. Mit anderen Worten, wenn eine Speiche, beispielsweise die Speiche 9,
eines radialen Elementes 4 mit dem Flansch 5 verbunden
ist, kann die andere Speiche 10 dieses radialen Elements
nicht von dem anderen Flansch 6 ausgehen.
-
Jede der Radspeichen 9, 9', 10, 10' hat an ihren
Endabschnitten 9a, 9a', 10a, 10a' einen Kopf 11, die
in entsprechende Löcher
eingreifen, die in dem ersten und dem zweiten Flansch 5, 6 der
Nabe 2 vorgesehen sind. Vorzugsweise sind diese Köpfe 11 alternierend
mit der inneren und der äußeren Oberfläche der
Flansche 5, 6 zwecks einer besseren Ausbalancierung
des Laufrades verbunden.
-
Die radialen Elemente 4 der
ersten Verteilung 7 und die radialen Elemente 4 der
zweiten Verteilung 8 sind vorzugsweise untereinander unter
gleichen Winkelabständen
mit einem ersten vorgegebenen Winkel α angeordnet. In den 1, 2, 3 haben sowohl
die erste als auch die zweite Verteilung 7, 8 beispielsweise 6 radiale
Elemente 4, was bedeutet, dass der erste vorgegebene Winkel α gleich 60° ist.
-
Die radialen Elemente 4 der
ersten Verteilung 7 sind in bezug auf die radialen Elemente 4 der zweiten
Verteilung 8 um einen zweiten vorgegebenen Winkel β versetzt;
vorzugsweise ist dieser zweite vorgegebene Winkel β halb so
groß wie
der erste vorgegebene Winkel α,
so dass die Befestigungssitze der ersten und der zweiten Verteilung 7, 8 an
der Felge nicht regelmäßig entlang
der Innenseite der Felge abwechseln. Der zweite vorgegebene Winkel β kann je
nach Bedarf auch andere Werte annehmen.
-
Die entsprechenden Befestigungssitze 14, 14' sind wechselweise
alternierend entlang der Felge angeordnet. Der wechselseitige Abstand
zwischen den Sitzen 14 oder 14' von einem radialen Element 4 können unterschiedliche
Werte annehmen wie in bezug auf die Ausführungsbeispiele weiter unten
erläutert
wird. Die Paare der Sitze 14 oder 14' sind wechselseitig
unter gleichen Winkelabständen
entlang der Felge 3 um eine zweiten vorgegebenen Winkel β angeordnet.
Die Befestigungssitze 14, 14' können Nippel aufweisen, die
fest mit der Innenseite der Felge 3 gekoppelt sind und
radial zu der Radachse hin vorstehen, um die radialen Elemente oder
Radspeichen 9, 10; 9', 10' respektiv der ersten und zweiten
Verteilung 7, 8 respektive mit dem ersten und
dem zweiten Flansch 5, 6 der Nabe 2 zu
verbinden. Jeder Nippel kann ein Innengewinde haben, in dem die
mit einem Gewinde versehenen Endabschnitte 9b, 9b', 10b, 10b' der Speichen 9, 9', 10, 10' eingreifen.
-
Die Anordnung der ersten und zweiten
Verteilung 7, 8 der radialen Elemente 4 ist
dafür bestimmt,
das dynamische Verhalten der Arme eines monolithischen Laufrades
zu simulieren. Der Abstand zwischen den Sitzen eines Paares von
Speichen und der Abstand zwischen den Sitzen unterschiedlicher Paare
von Speichen kann variiert werden, um unterschiedliche Designeffekte
oder Effekte des Aussehens zu erreichen, während die mechanische Stabilität des Laufrades
erhalten bleibt. Die Verteilung 7, 8 der Speichen 9, 9', 10, 10' auf beiden
Seiten des Laufrades sind mit der Felge durch Nippelpaare mit den
Sitzen 14 verbunden, die sich wechselseitig abwechseln,
wodurch das dynamische Verhalten eines monolithischen Laufrades
bei dem Laufrad gemäß der Erfindung
erhalten wird im Sinne von Starrheit und mechanischer Festigkeit;
gleichzeitig hat das Laufrad ein geringes Gewicht.
-
Im Betrieb simuliert das Verhalten
der radialen Elemente 4, die Paare von Speichen 9, 10 aufweisen,
funktionell die Eigenschaft der Speichen, die üblicher Weise in monolithischen
Laufrädern
vorgesehen sind, solange die Kräfte,
die von den Speichen auf die Felge ausgeübt werden, in den Verteilungen der
radialen Elemente (eine auf je einer Seite des Laufrades) und zwischen
den zwei Verteilungen der radialen Elemente (von einer Seite zur
anderen) ausbalanciert sind. Des weiteren werden die radialen Elemente,
die die selben Charakteristiken wie die in monolithischen Laufrädern erhältlichen
bewirken, durch ein ökonomisches
Verfahren erhalten und benötigen
eine geringere Materialmenge.
-
Wie in 1 gezeigt
ist, sind die ersten und zweiten Radspeichen 9, 10 von
jedem radialen Element 4 mit ihren Befestigungssitzen so
gekoppelt, dass sie einander kreuzen, und sie sind wechselseitig
miteinander an Kreuzungspunkten 13 in Kontakt.
-
In dem Ausführungsbeispiel der 1, 2, 3, welches
ein Laufrad mit sechs radialen Elementen 4 für jede Verteilung 7, 8 zeigt,
sind beispielsweise zwölf
Löcher 12 entlang dem
Umfang von jedem Flansch 5, 6 angeordnet und sie
haben wechselweise den gleichen Winkelabstand. Die Radspeichen 9, 10 eines
radialen Elements 4 sind in Löchern 12 verankert,
die um fünf
Löcher
voneinander entfernt liegen, wie in 3 zu
sehen ist. Von den Sitzen eines Paares von Speichen 9, 10 eines
radialen Elements 4 ist der Sitz der Speiche 9 in
der Felge in Laufrichtung des Laufrades hinter dem Sitz der Speiche 10 in der
Felge, und das Verankerungsloch der Speiche 9 in dem Flansch
der Nabe ist in Laufrichtung R des Laufrades vor dem Verankerungsloch
der Speiche 10 in dem Flansch der Nabe. Daher kreuzen sich
die Speichen 9, 10 auf ihrem Weg von den Flanschen 5 zu
der Felge 2. Bei Laufrädern
mit einer höheren
Anzahl von radialen Elementen sind die Speichen 9, 10 allgemein
in Löchern 12 so
angeordnet, dass die erste Speiche 9 von jedem ungeraden
Element 4 (erstes, drittes, fünftes) sich mit der zweiten
Speiche 10 des ungeraden Elementes kreuzt, welches unmittelbar
vorangeht; auf dieselbe Weise kreuzt sich die erste Speiche 9 von
jedem Element 4 (zweites, viertes, sechstes) mit der zweiten
Speiche 10 von jedem geraden Element, welches unmittelbar
vorangeht.
-
4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem der Abstand zwischen den Sitzen von einem Paar von Speichen 9, 10,
die ein radiales Element 4 bilden, verhältnismäßig groß, was dem Laufrad ein deutlich
unterschiedliches Aussehen verleiht. Das Laufrad hat wiederum sechs
radiale Elemente 4 für jede
Verteilung 7, 8 und zwölf Löcher 12 sind beispielsweise
entlang dem Umfang von jedem Flansch 5, 6 angeordnet
und haben untereinander gleiche Winkelabstände. Die Radspeichen 9, 10 eines
radialen Elementes 4 sind in Löchern 12 verankert,
die um drei Löcher
voneinander entfernt liegen, wie in 4 zu
ersehen ist. Von den Sitzen für
ein Paar von Speichen 9, 10 eines radialen Elementes 4 ist
der Sitz der Speiche 9 in der Felge in Laufrichtung R des
Laufrades hinter dem Sitz der Speiche 10 in der Felge,
und das Verankerungsloch der Speiche 9 in dem Flansch der
Nabe ist in Laufrichtung R des Laufrades vor dem Verankerungsloch
der Speiche 10 in dem Flansch der Nabe. Daher kreuzen sich
die Speichen 9, 10 auf ihrem Weg von den Flanschen 5, 6 zu
der Felge 2.
-
Die 5, 6, 7 zeigen weitere Ausführungsbeispiele des Laufrades
gemäß der Erfindung.
Diese Ausführungsbeispiele
haben unterschiedliche Anzahlen von radialen Elementen 4 für jede Verteilung 7, 8.
Das Ausführungsbeispiel
von 5 hat drei radiale
Elemente (winkelmäßig gleichförmig unter
Abstand voneinander um einen ersten Winkel a von 120° angeordnet)
für jede
Verteilung; das Ausführungsbeispiel
von 6 ist mit vier radialen
Elementen versehen, die um einen rechten Winkel voneinander in jeder
Verteilung beabstandet sind. In dem Ausführungsbeispiel von 7 hat das Laufrad fünf radiale
Elemente für
jede Verteilung.
-
In 8 ist
ein erstes alternatives Ausführungsbeispiel
des Laufrades gezeigt, bei dem das Laufrad mit sechs radialen Elementen 4 in
jeder Verteilung 7, 8 ausgestattet ist, und bei
der die erste und die zweite Speiche 9, 10 von
jedem Element leicht in Richtung auf die Sitze 14 hin konvergieren.
Das Laufrad hat wiederum sechs radiale Elemente 9 für jede Verteilung 7, 8,
und zwölf
Löcher 12 sind
beispielsweise entlang dem Umfang von jedem Flansch 5, 6 angeordnet
und haben untereinander den gleichen Winkelabstand. Die Radspeichen 9, 10 eines
radialen Elementes 4 sind in Löchern 12 verankert,
die fünf
Löcher
auseinander liegen, wie in 8 gezeigt ist.
Von den Sitzen 14 von einem Paar von Speichen 9, 10 eines
radialen Elementes 4 ist der Sitz der Speiche 9 in
der Felge wie in der Laufrichtung R des Laufrades hinter dem Sitz
der Speiche 10 in der Felge in dem Flansch der Nabe ist
in Laufrichtung R des Laufrades ebenfalls hinter dem Verankerungsloch
der Speiche 10 in dem Flansch der Nabe. Daher kreuzen sich
die Speichen 9, 10 nicht auf ihrem Weg von den Flanschen 5, 6 zu
der Felge.
-
In dem Ausführungsbeispiel von 8a sind die erste und die
zweite Speiche 9, 10 eines radialen Elementes 4 leicht
divergierend angeordnet. Das Laufrad hat wieder sechs radiale Elemente 4 für jede Verteilung 7, 8,
und zwölf
Löcher 12 sind
entlang dem Umfang von jedem Flansch 5, 6 vorgesehen
und sie haben wechselweise den gleichen Winkelabstand. Die Radspeichen 9, 10 eines
radialen Elementes 4 sind in Löchern 12 verankert,
die um fünf
Löcher
voneinander entfernt liegen, wie in 8a zu
sehen ist. Von den Sitzen 14 von einem Paar von Speiche 9, 10 eines
radialen Elements 4 ist der Sitz der Speiche 9 in
der Felge in Laufrichtung R des Laufrades hinter dem Sitz der Speiche 10 in
der Felge, und das Verankerungsloch der Speiche 9 in dem
Flansch der Nabe ist in Laufrichtung R des Laufrades hinter dem
Verankerungsloch der Speiche 10 in dem Flansch der Nabe.
Daher kreuzen sich die Speichen 4, 10 eines radialen
Elementes 4 nicht auf ihrem Weg von dem Flansch 5, 6 zu
der Felge. Aufgrund der Spreizung oder der auseinanderlaufenden
Anordnung der Speichen 9, 10 eines radialen Elementes 4 ist
jedoch das Aussehen des Laufrades in Seitenansicht ähnlich wie das
Aussehen des Laufrades von 1.
-
Die 9, 10, 11 zeigen weitere Ausführungsbeispiele
des Laufrades von 8 und
in diesen Ausführungsbeispielen
ist das Laufrad mit drei (9),
vier (10) und fünf (11) radialen Elementen respektive
für jede
Verteilung 7, 8 ausgestattet.
-
12 zeigt
ein zweites, alternatives Ausführungsbeispiel
des Laufrades mit sechs radialen Elementen 4 für jede Verteilung 7, 8 und
mit leicht konvergenten Speichen 9, 10. Das Laufrad
ist mit einer Nabe ausgestattet, die Flansche 5, 6 mit
einem größeren Durchmesser
hat. Die Speichen sind in den Löchern 12 so
eingesetzt, dass für
jede Verteilung 7, 8 der radialen Elemente 4 eine
einfache Überkreuz-Anordnung
der ersten Speiche 9 von jedem Element nah bei den Flanschen 5, 6 mit
der zweiten Speiche 10 des unmittelbar daneben liegenden
Elementes erhalten wird. Die Zahl der radialen Elemente, die in
dem Laufrad von 12 vorgesehen
sind, kann variiert werden.
-
Das Laufrad von 12 hat sechs radiale Elemente 4 für jede Verteilung 7, 8,
und die zwölf
Löcher 12 sind
entlang dem Umfang von jedem Flansch 5, 6 angeordnet
und haben wechselseitig den gleichen Winkelabstand. Die Radspeichen 9, 10 eines radialen
Elementes 4 sind in Löchern 12 verankert, die
drei Löcher
auseinander liegen, wie in 12 zu sehen
ist. Von den Sitzen 14 von einem Paar von Speichen 9, 10 eines
radialen Elementes 4 ist der Sitz der Speiche 4 in
der Felge in Laufrichtung R des Laufrades hinter dem Sitz der Speiche 10 in
der Felge, und das Verankerungsloch der Speiche 9 in dem Flansch
der Nabe ist in Laufrichtung R des Laufrades ebenfalls hinter dem
Verankerungsloch der Speiche 10 in dem Flansch der Nabe.
Daher kreuzen sich die Speichen 9, 10 von einem
radialen Element 4 nicht auf ihrem Weg von den Flanschen 5, 6 zu
der Felge 2.
-
Das Ausführungsbeispiel von 13 zeigt, wie oben erwähnt wurde,
dass der zweite vorgegebene Winkel β einen anderen Wert als die
Hälfte
des ersten vorgegebenen Winkels a haben kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der zweite vorgegebene Winkel β kleiner als die Hälfte des
ersten vorgegebenen Winkels α.
-
In den Ausführungsbeispielen, die in den 8, 13 gezeigt sind, können die ersten und zweiten
Speichen 9, 10 von jedem radialen Element 4 im wesentlichen
parallel sein und in ihrer Position durch Verankerungssitze 14 (Nippel)
erhalten werden, die nicht mehr in Paaren angeordnet sind, sondern
im wesentlichen winkelmäßig gleichförmig voneinander beabstandet
sind, während
nach wie vor der gleiche technische Effekt erreicht wird.
-
14 zeigt
ein drittes, alternatives Ausführungsbeispiel
des Laufrades, bei dem jedes radiale Element 4 jeder Verteilung 7, 8 eine
im wesentlichen Y-förmige
Anordnung zeigt, wo ein Ende 15, 15' in die Flansche 5 oder 6 (beispielsweise
mit einem Kopf 11) eingreift und zwei Abschnitte 16, 16' mit Gewinde-Endabschnitten
in den entsprechenden Sitzen 14, 14' eingreifen. Die 15, 16, 17 zeigen jeweils Ausführungsbeispiele
des Laufrades von 14 mit
drei, vier und fünf
radialen Elementen für
jede Verteilung. Das dritte alternative Ausführungsbeispiel des oben beschriebenen
Laufrades (14, 15, 16, 17)
hat ein erheblich geringeres Gewicht im Vergleich zu den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen und
dennoch eine hohe Steifigkeit.
-
Die so ausgeführte Erfindung kann zahlreiche
Modifikationen und Veränderungen
innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung erfahren. So ist zu beachten,
dass die Speichen 9, 10 in den oben beschriebenen
Ausführungsbeispielen
in die gewünschte
Form, Abmessungen und Geometrien haben können. In der Praxis können die
in dem Rad verwendeten Materialien und die Formen und Abmessungen
nach den Erfordernissen variiert werden. In dem oben beschriebenen
Ausführungsbeispielen können einzelne
Merkmale, die im Zusammenhang mit speziellen Ausführungsbeispielen
offenbart wurden, mit Merkmalen ausgetauscht werden, die in anderen
Ausführungsbeispielen
vorhanden sind.