DE2043912C3 - Flächenschlüssig gestanzter Bremshebel für Fahrradnaben mit Rücktritt-Bremseinrichtung - Google Patents

Description

B = γ + R' ■ sin (α + ft) + c ■ cos *
bestimmt ist, wobei in dieser Formel

sin«

sindjS
R'

ist.

der Stanzvorschub,

der minimale Abstand des Mittelpunktes

Mb der bandagenseitigen öffnung (7) von

der Oberkontur (K₀,9) des Hebels;

der minimale Abstand des Mittelpunktes

Mb der bandagenseitigen öffnung (7) von

der Unterkontur (Ku, 10) des Hebels;

der Abstand der Mittelpunkte der bandagenendigen öffnung Mb und nabenachsenendiger öffnung Ma; c+f

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bremshebel für Fahrradnaben mit Rücktritt-Bremseinrichtung zur Abstützung des Bremsmomentes des Hebelkonus der Fahrradnabe auf dem Fahrradrahmen mit einem nabenachsenseitigen, verbreiterten Kopfteil mit einem

Durchbruch zumindest zum Durchstecken der Nabenachse und einem bandagenseitigen Schwanzteil mit einer Öffnung für die Bandagenschraube, wobei der Flächenschwerpunkt des Kopfteils (I⁰S Bremshebels gegenüber der Längsachse des Schwanzteils versetzt und dadurch eine im wesentlichen konkave Oberkontur und eine im wesentlichen konvexe Unterkontur mit Übergangskonturen an Kopf- und Schwanzende gebildet ist.

Die bisher übliche Form eines Bremshebels für Fahrradriaben oder dergleichen mit Rücktritt-Bremseinrichtung wird durch Stanzen aus Bandmaterial hergestellt, wobei die Hebel rechtwinkelig quer aus dem Band ausgestanzt werden und dabei jeweils paarweise zentralsymmetrisch angeordnet sind. Bei jedem Stanz- ι j hub werden gleichzeitig vier Bremshebel ausgestanzt.

Diese bekannte Form eines Bremshebels ist demgegenüber für die Herstellung durch ein insgesamt günstigeres flächenschlüssiges Stanzen nicht geeignet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für flächenschlüssiges Stanzen geeigneten Bremshebel der eingangs genannten Art hinsichtlich seiner konturenmäßigen Ausgestaltung so auszubilden, daß er bei weitestgehender Werkstoffeinsparung unter Berücksichtigung der vorliegenden Gegebenheiten, wie Fahrradrahmen, Beschaffenheit, Materialfestigkeit und Bearbeitungsmöglichkeit, die gleiche oder sogar eine noch höhere Festigkeit hat

Es ist zwar schon ein Bremshebel bekanntgeworden, der auf der Ober- und der Unterseite teilweise einander ähnliche Konturen aufweist Diese Konturen des Bremshebels sind jedoch nicht durch Versetzen der einen gegenüber der anderen Kontur zu erhalten, d. h. ein solcher in seinen Konturen bekannter Hebel ist durch flächenschlüssiges Stanzen nicht herstellbar. Die bei der vorliegenden Erfindung erörterten Belange hinsichtlich der Festigkeit des Werkstückes sind bei dem bekannten Bremshebel in keiner Weise erwähnt (AT-PS 66 577).

Weiterhin sind bereits Verfahren zum kantenschlüssigen Stanzen von Kernblechen für elektrische Geräte bekannt (US-PS 13 39 990), bzw. auch für die Herstellung von Beschlagteilen, bei denen jedoch gleichfalls die Belange der Festigkeit des jeweiligen Werkstückes in keiner Weise behandelt worden sind (GB-PS 2633/ 1902). Insofern vermögen diese Entgegenhaltungen keinerlei Hinweis auf die erfindungsgemäße Lehre des Anmeldungsgegenstandes zu geben, nunmehr Bremshebel für Fahrradnaben nach dem Prinzip des flächenschlüssigen Stanzens herzustellen. w

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Bremshebel-Oberkontur und die -Unterkontur auf dem größten Teil ihrer Länge — wie aus anderem Zusammenhang bekannt — kongruent sind und parallel zueinander in einer zur durch das Bandagenschraubenloch verlaufenden, zur Unterkontur parallelen Längsachse des Schwanzteiles unter einem kleinen spitzen Verschiebewinkel geneigten Verschieberichtung verschoben sind, wobei die Bremshebelkontur am Kopfteil im wesentlichen vom Teil eines bo Kopfkreises mit einem Radius entsprechend der Hälfte des Abstandes der Oberkontur zur Unterkontur längs der Verschiebung in der genannten Verschieberichtung gebildet ist, mit daran tangential anschließenden, in Richtung Schwanzteil zueinander divergierend verlau- t,^r> fenden geraden Abschnitten, von welchen der eine, einen Teil der Unterkontur bildende gerade Abschnitt geknickt ist und sich in einem — in Einbaulage des Hebels gesehen — waagerechten Abschnitt zum bandagenseitigen Ende hin fortsetzt und daß sich an den anderen, einen Teil der Oberkontur darstellenden geraden Abschnitt ein Kreisabschnitt mit dem Radius des Kopfkreises und einem Mittelpunktabstand von diesem in Verschieberichtung entsprechend dem Kopfkreisdurchmesser, aber konvexer Ausbildung anschließt, wobei die Oberkontur einen an diesen Kreisabschnitt etwa tangential anschließenden Abschnitt aufweist und in Richtung zum bandagenseitigen Ende hin, unter einem spitzen Winkel zum waagrechten Teil der Unterkontur verlaufend, sich in einem zur Unterkontur parallelen Abschnitt fortsetzt, wobei ferner der bandagenseitige Endteil sich aus einer zum waagrechten Teil der Unterkontur im wesentlichen senkrechten und einer spitzwinkelig verlaufenden, nach oben gerichteten Endkante zusammensetzt

Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, Bremshebel für Fahrradnaben mit Rücktritt-Bremseinrichtung unter Berücksichtigung der Erfordernisse hinsichtlich Werkstoff-Festigkeit, Bearbeitungsmöglichkeit und Befestigung des Bremshebek am Fahrradrahmen bei optimaler Werkstoff-Ausnützung durch flächenschlüssiges Stanzen herzustellen.

Weiterbildungen des Grundgedankens der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird nachstehend anhand des Standes der Technik und einer Anzahl von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Bremshebel gemäß dem Stand der Technik im montierten Zustand mit Fahrradnabe und Teilansicht des Fahrradrahmens in der Seitenansicht,

F i g. 2 eine Ansicht des Bremshebels gemäß dem Stand der Technik nach F i g. 1,

Fig.3 eine schematische Darstellung der für den Bremshebel-Entwurf wichtigen Einflußgrößen,

F i g. 4 die Darstellung eines erfindungsgemäßen Bremshebels auf dem zum Stanzen des Hebels vorgesehenen Bandmaterial mit einer Erläuterung der für die Ermittlung der optimalen Breite des Bandes wesentlichen Einflußgrößen,

F i g. 5 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremshebels,

F i g. 6 die Ermittlung von zwei weiteren Bremshebelkonturen gemäß der Erfindung mit darauf bezogener schematischer Darstellung der auftretenden Materialspannungen für die verschiedenen Hebelformen,

F i g. 7 die beispielsweise Konstruktion einer weiteren Bremshebelkontur entsprechend der Erfindung,

Fig.8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Konstruktion einer Bremshebelkontur entsprechend der Darstellung nach F i g. 7, jedoch mit geringerer Materialstärke,

Fig.9 die Ausführung eines erfindungsgemäßen Bremshebels, bei dem die bandagenseitige öffnung durch einen schräg zum Ende hin offenen Schlitz gebildet wird,

F i g. 10 eine Ausführungsvariante des Bremshebels zu F i g. 9, jedoch mit geringerer Materialstärke,

F i g. 11 die Spannungsverteilung der Hebelformen gemäß den Fig. 9 und 10 im Vergleich zu einem Hebel gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 12 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgestalteten Bremshebels mit gegenüber den vorgenannten Ausfiihrungsformen verkleinertem Stanzhub, worunter der Materialvorschub zu verstehen ist,

Fig. 13 eine Bremshebelausführung entsprechend F i g. 12, jedoch mit geringerer Materialstärke,

Fig. 14 eine schematische Darstellung der längs des Bremshebels gemäß den Fig. 1 und 2 sowie 12 und 13 auftretenden Materialspannungen,

Fig. 15 die c findungsgemäße Bremshebelausführung mit kleinern Stanzhub und einer Ausbildung der bandagenseitigen öffnung als zum Ende hin offenen Schlitz,

Fig. 16 eine Ausführungsvariante gemäß Fig. 15, jedoch mit gegenüber dieser geringerer Stärke des Bremshebels,

Fig. 17 eine schematische Darstellung der Materialspannungen der Bremshebel gemäß den Fi g. 1, 15 und 16. r,

In F i g. 1 ist ein Bremshebel 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt Die Bremskraft einer Nabe 6 mit Rücktrittsbremseinrichtung soll über den Bremshebel 1 auf den Rahmen 4 eines Fahrrades übertragen werden. Zu diesem Zweck weist der Bremshebel nabenendig eine Bohrung zum Aufsetzen des Bremshebels auf die Nabenachse 2 auf. Die Übertragung der Bremskraft vom Hebelkonus 5 der Nabe 6 auf den Bremshebel 1 erfolgt durch eine drehfeste Verbindung zwischen diesen beiden Teilen. Mit dem Fahrradrahmen 4 ist der Bremshebel 1 über eine Bandage 3 verbunden, an der eine Schraube zur Fixierung des Bremshebels 1 vorgesehen ist.

In F i g. 2 ist der Bremshebel gemäß dem Stand der Technik, wie er in F i g. 1 erscheint, nochmals gesondert jo dargestellt. Die bandagenseitige öffnung 7 ist als Bohrung zur Aufnahme einer Schraube ausgebildet. Die nabenachsenendige Bohrung ist als Profilloch 8 ausgeführt zum drehfesten Aufsetzen auf einen entsprechenden Ansatz des Hebelkonus (Teil 5 in J5 F i g. 1), um dadurch die Bremskraft vom Hebelkonus auf den Bremshebel zu übertragen. Das Profilloch 8 ist so angebracht, daß sein Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt der Nabenachse zusammenfällt

Aus Fig.2 ist erkennbar, daß ein Bremshebel mit einer derartigen Außenkontur nicht im flächenschlüssigen Stanzen herstellbar ist. Vielmehr wurde die Stanzoperation dieser Bremshebel bisher so vorgenommen, daß die Hebel paarweise symmetrisch zu einem Symmetriepunkt aus dem Materialband herausgestanzt werden, wobei vorzugsweise das jeweilige Werkzeug zum Ausstanzen von vier Hebeln während eines Stanzhubes ausgelegt wurde. Die Hebel liegen dabei so zueinander, daß das nabenachsenseitige Ende mit dem Profilloch jeweils abwechselnd am rechten und linken Rand des MäterialbandeE 211 He*⁷**!! komm* wo^**' ^i** beiden sich längs erstreckenden Teile des Bremshebels etwa parallel zueinander angeordnet sind. Diese Gestaltung und Herstellung der Bremshebel ergab nach herkömmlicher Auffassung zwar eine recht gute MateriaJausnützung und rationelle Herstellung, kann aber, wie anschließend im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen der Erfindung gezeigt werden wird, noch ganz entscheidend verbessert werden.

In Fig.3 sind bestimmte Formbedingungen und Einflußgrößen für die Bremshebelgestaltung als flächenschlüssig gestanztes Teil zusammengestellt hinsichtlich ihrer geometrischen Verhältnisse und sollen nun anschließend erläutert werden. Fixiert durch die baulichen Abmessungen des Fahrradrahmens und durch die Größe der zu übertragenden Bremskräfte ist der Abstand des Mittelpunktes M* der Nabenachse zum Mittelpunkt Mb der Bandagenschraube. Dieser Abstand wird mit R' bezeichnet Beide Mittelpunkte können ebenfalls infolge der Rahmengestaltung nicht auf einer Waagrechten liegen, sondern es muß bei Einbaulage des Hebels zweckmäßigerweise der Mittelpunkt Mb unterhalb des Mittelpunktes Ma angeordnet sein. Für den waagrechten bandagenendigen Hebelteil sind noch zwei Einflußgrößen maßgebend für die Hebelgestaltung, nämlich einmal f als der minimale Abstand des Mittelpunktes der bandagenseitigen öffnung von der Oberkante des Hebels und c als der minimale Abstand des Mittelpunktes der bandagenseitigen öffnung von der Unterkante des Hebels. Diese Abstände werden durch stanztechnische und Festigkeits-Überlegungen fixiert und können eine bestimmte Größe nicht unterschreiten. Der Durchmesser s des Kopfkreises am Hebel (Mittelpunkt Ma) entspricht dem Stanzhub bzw, Materialvorschub und wird dadurch bestimmt, welche Mittel für die Übertragung des Drehmomentes vom Hebelkonus auf den Bremshebel gewählt werden. Mit R wird der Abstand der waagerechten unteren Hebelkante Ku vom Mittelpunkt Ma bezeichnet und mit ρ der Abstand der gedachten oberen Hebelkante, die nur oberhalb der bandagenseitigen Öffnung 7 mit der tatsächlichen Kante zusammenfällt, vom Mittelpunkt Ma bezeichnet. Diese gedachte Kante wird in der F i g. 3 Kogenannt. Durch eine Festlegung der Größen s,R',f,c, R und ρ wird die Bremshebelgestalt im wesentlichen festgelegt. Durch die Erfindung werden nun Möglichkeiten aufgezeigt, Materialverbrauch und Festigkeitsverhältnisse optimal zu gestalten.

In F i g. 4 sind die Überlegungen dargestellt, die zur Ermittlung der optimalen Bandbreite B führen. In dieser Figur wird der Bremshebel in seiner Lage auf dem zur Herstellung dienenden Bandmaterial dargestellt Man erkennt hieraus sehr klar die Bedeutung des Stanzhubes s für Materialverbrauch- und Bemessung, die wiederum von der Art der Verbindung zwischen Hebelkonus und Bremshebel abhängt. Die Bandbreite setzt sich nunmehr

zusammen im oberen Teil aus der Strecke ^ und im

unteren Teil anknüpfend an die Überlegungen in F i g. 3 aus der Strecke c · cos λ. λ ist dabei die Schrägstellung des waagerechten Hebelteiles (Oberkante Ko oder Unterkante Kt/) gegenüber der Stanzrichtung (parallel zu den beiderseitigen Bandbegrenzungen 19). Der Winkel β bezeichnet die Neigung der Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt Mb der bandagenseitigen öffnung und dem Mittelpunkt Ma des Kopfkreises bzw der nabenachsendigen Bohrung gegenüber dem gedachten waagrechten Hebelteil (K₀ bzw. K_u). Damit ergibi sich die mittlere Strecke des Bandes aus der Beziehung R' ■ sin (λ+ß). Um die Zahl der Einflußgrößen zu begrenzen, wurde im übrigen der Wert ρ als Funktion der Einflußgrößen c und / ausgedrückt Daraus ergibi sich dann

sin χ =

sin />' =

f + c

S + f R'

Die Größe ρ selbst wurde damit als f+c definiert Nachdem die Bestimmungsgrößen in der Gleichung füi die Bandbreite, die sich aus obigen Überlegungen als

B = -ψ + R' ■ sin (α + β) + c · cos*
ergibt konstruktiv festgelegt werden können, kann au:

dieser Formel die optimale Bandbreite für die Herstellung des Hebels im flächenschlüssigen Stanzen ermittelt werden.

Außer diesen Bestimmungsgrößen für die Hebelkontur ist bei der Überlegung hinsichtlich minimalen Materialverbrauch noch die Hebelstärke zu berücksichtigen, die mit b bezeichnet wurde. Bei den Überlegungen hinsichtlich der Wahl der Einflußgrößen R', c, f, s und b sind folgende grundsätzlichen Gedanken in Betracht zu ziehen:

R' in seiner Größe zu verringern, was kleinere Bandbreite und damit Materialeinsparung mit sich bringen würde, ist abzulehnen, weil die Kräfte auf den Fahrradrahmen dann größer werden.

c und / zu verringern, wäre möglich, wird aber stanztechnisch hinsichtlich der notwendigen Restwandstärke begrenzt. Hier können etwas günstigere Verhältnisse geschaffen werden, wenn statt der bandagenseitigen Bohrung bzw. öffnung an dieser Stelle ein Schlitz vorgesehen wird. Ausführungsformen des Bremshebels mit Schlitz werden nachstehend anhand der F i g. 9 und 10 sowie 15 und 16 erläutert.

Die Verringerung von s wird begrenzt durch die Wahl geeigneter Verbindungsmittel zwischen Hebelkonus und Bremshebel zur Übertragung des Bremsmomentes.

Die Untergrenze der Bemessung der Materialstärke b ergibt sich aus der notwendigen Biege-, Knick- und Scherfestigkeit bei der Momentübertragung vom Hebelkonus auf den Rahmen.

In F i g. 5 ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Weil die Übertragung der Bremskraft vom Hebelkonus auf den Bremshebel auf verschiedene Weise und nicht nur durch ein Profilloch erfolgen kann, in welches eine Bandagenschraube eingreift, wurde auf diese Möglichkeit bei der F i g. 5 und bei den folgenden Erläuterungen zu Ausführungsbeispielen der Erfindung nicht weiter eingegangen. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß bei einem Übergang vom Profilloch gemäß Fig.2 zu einer Bohrung mit einem Innenrändel der nabenachsenendige Teil des Hebels sehr klein gehalten werden kann (Durchmesser des sog. Kqpfkreises), was über einen kleinen Stanzhub (Kopfkreisdurchmesser=Stanzhub) zu einer weiteren Materialeinsparung führen kann. Im einzelnen sind dann hier Materialeinsparung und Haltbarkeit bzw. Herstellkosten für die Rändelung bei dem Bremshebel gegeneinander abzuwägen.

Der Bremshebel gemäß Fig.5 ist durch flächenschlüssiges Stanzen herstellbar. Die Hebelkontur der Oberkante 9 wiederholt sich, allerdings in Längsrichtung versetzt, an der Unterkante 10. Die Kontur läuft zum Bandagenende des Hebels hin in eine waagrechte Gerade aus. Dieser Hebel kann auf einem Materialband, dessen seitliche Begrenzung parallel zur in Fig.5 eingezeichneten Stanzrichtung Sr verlaufen, entsprechend angeordnet werden. Die bandagenseitige Endkante des Bremshebels setzt sich aus einem im wesentlichen vertikalen Abschnitt 11 und einem zur Waagrechten spitzwinkelig verlaufenden, nach oben gerichteten Abschnitt 12 zusammen. Die entsprechende Anordnung des Abschnittes 12 parallel zur Stanzrichtung ist wesentlich, da auf diese Weise die der abgeschnittenen Ecke entsprechende Bandbreite und damit das entsprechende Material eingespart wird. Die Kontur des Hebels gemäß F i g. 5 setzt sich im einzelnen zusammen aus einem Umfangsteil des Kopfkreises 13, woran sich an der oberen Kante tangential ein im wesentlichen waagerechter Abschnitt 14 anschließt An der Unterkante geht der Kopfkreis 13 in einen geradlinigen Abschnitt 26 bzw. 16 bis zum Hebelende (bandagenseitig) über. An der Oberkante 9 geht der waagerechte Abschnitt 14 mit einem Knick in einen

^Λ> Bogen 17 über, der radiusmäßig in etwa dem Bogen 13 entspricht. An den Bogen 17 an der Oberkante schließt sich ein geradliniger Abschnitt 27 bzw. 18 an, der sich bis zum bandagenseitigen Hebelende erstreckt. Diese Bremshebelform ergibt gegenüber der Bremshebelform

ίο nach Fig.2 gemäß dem Stand der Technik eine Materialeinsparung von 34,85%. — Dabei sind die in den Figuren dargestellten Hebel maßstäblich und im Maßstab 1 :1 dargestellt—

In Fig.6 wird nun eine Möglichkeit erläutert, die

ι s günstigste Hebelform beim flächenschlüssigen Stanzen hinsichtlich der Hebelkontur durch Überlegungen über die auftretende Biegespannung zu finden. Ausgehend von der vertikalen Geraden durch den Mittelpunkt Mb der bandagenseitigen Bohrung bzw. öffnung 7 wird längs der waagerechten Geraden Ku über ihr die notwendige Hebelhöhe bei konstanter Biegespannung aufgetragen. Diese Kurve ist mit 20 bezeichnet. Gemäß den gewählten Verhältnissen wird zu dem Mittelpunkt Ms auch der Mittelpunkt Ma und damit der Kopfkreis 13 festgelegt. Der in Stanzrichtung benachbarte Kopfkreis wird dabei mit 13' bezeichnet. Geht man nun davon aus, einen für flächenschlüssiges Stanzen geeigneten Bremshebel zu entwerfen, so kann einmal die Kurve 20 zur Bestimmung der Oberkante des Bremshebels herangezogen werden, woraus sich dann eine Bremshebelform D ergibt (vgl. Tabelle am Ende der Beschreibung). Im unteren Teil der F i g. 6 werden nunmehr die auftretenden Biegespannungen σ in % vom Maximalwert aufgetragen. Daraus ist erkennbar, daß die zum

j5 Vergleich herangezogene Hebelform A (Konstruktion gemäß dem Stand der Technik F i g. 2) eine ungünstige Spannungsverteilung aufweist, daß aber auch die Form D diese ungünstige Spannungsverteilung, nur an einem anderen Punkt, zeigt Es ist nun möglich, eine weitere Bremshebelform zu finden, dadurch daß, ausgehend vom Kopfkreis 13' senkrecht nach unten, die sich aus der Kurve 20 ergebenden Biegespannungswerte aufgetragen werden (Kurve 21). Auf diese Weise kann man zu der Bremshebelform gemäß E gelangen. Auch diese Bremshebelform stellt jedoch kein Optimum dar, wie aus der entsprechenden Spannungsverteilung zu ersehen ist Hier ergibt sich eine Spannungsspitze in der Nähe der Spannungsspitze des Hebels aus F i g. 2.
In F i g. 7 wird nunmehr eine Möglichkeit erläutert,

so durch Vermittlung zwischen den Kurven 20 und 21 eine hinsichtlich der Spannungsverteilung viel günstigere Hebelform zu finden. Die Vermittlung erfolgt in der Weise, daß, ausgehend von der Kurve 20 und 21, Parallelen zur Stanzrichtung Sr gezogen werden (parallele Gerade 22), die die Kurve 21 in den Punkten 23 und die Kurve 20 in den Punkten 24 schneiden. Wird nunmehr die Strecke zwischen den Punkten 23 und 24 auf der jeweiligen Geraden 22 halbiert und von den dabei auftretenden Mittelpunkten 25 jeweils nach

^b0 beiden Seiten die Strecke ^ aufgetragen, so entstehen die

vermittelten Kurven 21' und 20'. Legt man nun die Hebelkontur als Tangente an diese Kurven fest so ergibt sich, wie aus F i g. 6 zu ersehen, eine sehr günstige b5 Spannungsverteilung, deren Maximalwerte nur bei 64% der Hebel nach den Formen A, D und E betragen. Gleichzeitig ist die Materialersparnis mit 34,85% gegenüber der Form A wesentlich günstiger.

Wie aus F i g. 6 zu ersehen ist, beträgt die Biegespannung der Hebelform F gemäß F i g. 7 nur etwa 64% der max. Biegespannung bei der Hebelform A gemäß Stand der Technik (F i g. 1 und 2). Da aber die Hebelform A hinsichtlich der Biegespannungen nicht überbelastet ist, kann eine Bremshebelform gesucht werden, die bei weiterer Materialersparnis etwa die gleichen Biegespannungen wie Hebelform A aufweist. Die gleichen Überlegungen, wie sie in F i g. 6 angestellt wurden, können nunmehr, um die Materialfestigkeit besser auszunutzen, mit einem Bremshebel durchgeführt werden, dessen Materialstärke b nur 3 mm statt 4 mm wie in den F i g. 6 und 7 beträgt. Dies führt dann über die entsprechenden Schritte zu einem Hebel gemäß F i g. 8, der ebenfalls durch Vermittlung der Kurven 20 und 21 entsteht. Durch einen Vergleich mit der F i g. 7 ergibt sich, daß dieser Hebel im Bereich der größten Biegespannungen eine größere Höhe aufweist. Die max. Biegespannung der Hebelform A (Stand der Technik) zugrunde gelegt und mit 100% bezeichnet, ergibt sich im Vergleich dazu für die in F i g. 8 dargestellte Hebelform / eine max. Biegespannung von etwa 85% und eine Materialersparnis von 51,14% gegenüber dem Materialaufwand gemäß dem Stand der Technik. Dabei ist trotzdem die Biegebelastung des Hebels noch um 15% geringer als die der Hebelform A.

In der Fig.9 (Hebelform K) wurde ein Hebel konzipiert, bei dem die Hebelendhöhen / und c (minimale Abstände der Oberkante 9 bzw. Unterkante 10 vom Mittelpunkt Mb der bandagenseitigen öffnung) so reduziert wurden, daß bei etwa gleichbleibender Biegebelastung wie beim Hebel in Fig.8 (max. Biegespannung also etwa 85% der Biegespannung im Hebel Form A) eine möglichst große Materialersparnis erreicht wird. Die Bandbreite B ist bei diesem Ausführungsbeispiel 65 mm, der Stanzhub 33 und die Hebelendhöhe (f+c) 11,5 mm. Bei der gewählten Hebelstärke von ft=4 mm ergibt sich eine Materialersparnis von 41%.

In der Fig. 10 ist eine Hebelform dargestellt, bei der von einer Hebelstärke b=3 mm ausgegangen wird. Dabei muß dann, auch wenn Biegespannungen bis zur gleichen Größe wie bei Hebelform A zugelassen werden, die Hebelendhöhe infolge der geringeren Materialstärke etwas vergrößert werden, so daß sich für f+c hier 12,75 mm ergeben. Infolge der sich mit der Größe von /+ c ändernden Winkel <x und β ergibt sich eine Bandbreite von 67,5 mm in diesem Fall. Trotzdem kann durch Verringerung der Materialstärke und bessere Ausnutzung hinsichtlich der Biegebelastung eine max. Materialersparnis von 54,8% gegenüber der Hebelform A erzieh werden bei gleicher max. Biegebelastung.

In beiden Fällen der Hebelformen nach F i g. 9 und Fig. 10 ist die bandagenseitige öffnung nicht mehr als Bohrung bzw. öffnung 7, sondern als Schlitz 7' ausgebildet Dies ist die Voraussetzung für die Verringerung der Hebelendhöhe, um keine im Stanzvorgang nicht mehr herstellbaren Wandstärken zu erhalten.

In der F i g. 11 ist die Verteilung der Spannung σ* der Hebelformen gemäß Fig.9 und 10 im Vergleich zum Stand der Technik dargestellt Aus dieser Spannungsverteilung ist ersichtlich, daß eine relativ gute Materialausnutzung vorliegt

In den Fig. 12 bis 14 sind Hebelformen und Spannungsverteilung bei Bremshebeln gemäß der Erfindung dargestellt wobei von einem kleineren Kopfkreis 13 mit nur 29 mm ausgegangen wird. Bei diesen Hebeln ist allerdings abweichend von den F i g. 9 und 10 wieder eine Bohrung als bandagenseitige öffnung 7 vorgesehen. Dadurch kann ein bestimmtes Mindestmaß für die Hebelendhöhe f+c nicht unterschritten werden. Die Größe f+c wurde hier mit 13,5 mm angenommen. Dabei ergibt sich dann aus der Bemessungsgleichung für die Bandbreite eine solche von ß=74mm und bei der in Fig. 12 verwendeten

ίο Materialstärke von ft=4mm eine Materialersparnis von 41,8%.

Mit sonst gleichen Größen, lediglich mit der geringeren Materialstärke von i=3 mm, wurde die Betrachtung bei dem Bremshebel gemäß Fig. 13 vorgenommen. Dabei ergibt sich eine etwas abgeänderte Bremshebelform gegenüber Fig. 12 (Bremshebelform M), die eine spannungsmäßig bessere Ausnutzung (aus Fig. 14 ersichtlich) und eine größere Materialersparnis, nämlich 56,5%, ergibt. Die Bremshebelform nach F i g. 13 wird mit Form JVbezeichnet

In den Fi g. 15 bis 17 sind dann noch Bremshebelformen und die dazugehörigen Spannungsverteilungen dargestellt, wobei versucht wurde, wie in den F i g. 9 und 10 die Hebelendhöhe zu reduzieren.

In der F i g. 17 ergibt sich für eine Hebelendhöhe /+ c von 11,5 mm eine optimale Bandbreite B von 66,5 mm, wobei der Kopfkreisdurchmesser und damit der Stanzhub s wie bei den vorhergehenden F i g. 12 und 13 29 mm betragen soll. Die Hebelform O in Fig. 15 mit der Materialstärke b=4 mm ergibt eine Materialersparnis von 47,85%, wobei, wie aus Fig. 17 ersichtlich, die max. Biegespannung bei 94,5% der Hebelform A liegt.

Bei dem in Fig. 16 dargestellten Hebel wurde von einer Hebelendhöhe f+c von 13mm ausgegangen.

Diese Vergrößerung ergibt sich aus der Verringerung der Materialstärke b auf 3 mm wegen der Bedingung, daß die max. auftretenden Biegespannungen in der jetzigen Hebelform A (Stand der Technik) nicht überschritten werden sollen. Daraus ergibt sich eine optimale Bandbreite von ß=70mm und eine Materialersparnis von 58,8%. Aus der Fig. 17 ist ersichtlich, daß mit dieser Hebelform P eine gute Spannungsverteilung mit max. Materialausnutzung erzielt wird. Die Spannungen, die maximal in der Hebelform A auftreten, werden dabei nicht überschritten.

Die in den F i g. 9 und 10,12 und 13 sowie 15 und 16 dargestellten Bremshebelformen sind, soweit die eingezeichneten Kurven 20 und 21 die Oberkante 9 bzw. die Unterkante 10 tangieren, nach der Methode, die in F i g. 6 erläutert wurde, konstruiert Sofern diese Kurven von Ober- bzw. Unterkante weiter abliegen, sind die Kanten durch Vermiiüung, wie in den Fig.7 und 8 erläutert festgelegt

Die Hebelform C nach F i g. 5, F nach "P i g. 7, / nach Fig.8, Knach Fig.9, L nach Fig. 10, M nach Fig. 12, N nach Fig. 13und Onach Fig. 15 sind im wesentlichen ähnlich. Die Kontur dieser Bremshebel ist also am Nabenachsenende im wesentlichen von dem Teil des Kopfkreisumfanges mit einem Radius entsprechend dem halben Stanzhub gebildet Daran tangential anschließend sind an der Oberkante 9 und an der Unterkante 10 gerade Abschnitte 26 (an der Unterkante 10) und 14 (an der Oberkante 9), die zueinander divergieren. Längs der Oberkante 9 schließt sich dann

b5 mit einem Knick der Teil eines Kreisabschnittes 17 an,

der den gleichen Radius, nämlich ij wie der Kopfkreis 13 aufweist Die Unterkante 10 setzt sich anschließend an

den Abschnitt 26 mit einem Knick in einem waagerechten Abschnitt 16 zum Bandagenende hin fort. An der Oberkante 9 schließt sich an den Kreisbogen 17 etwa tangential und in einem spitzen Winkel zur Waagerechten verlaufend ein Abschnitt 27 an, der dann mit einem Knick in den waagerechten bis zum Hebelende verlaufenden Abschnitt 18 anschließt. Der bandagenseitige Abschluß des Hebels weist einen im wesentlichen vertikalen Abschnitt 11 auf und einen spitzwinkelig zur Waagerechten verlaufenden Abschnitt 12, der jeweils zur Verringerung der Bandbreite vorgesehen ist. Oberkante 9 und Unterkante 10 sind kongruent in einem bestimmten Abschnitt, jedoch in Längsrichtung des Hebels zueinander versetzt ausgebildet. So entspricht dem Abschnitt 18 an der Oberkante der Abschnitt 16 an der Unterkante, wobei nur wegen des Versatzes in Längsrichtung der Abschnitt 16 langer als der Abschnitt 18 ist. Es entspricht weiter der Abschnitt 27 an der Oberkante dem Abschnitt 26 an der Unterkante, wobei hier die Winkel gegenüber der Waagerechten, aber auch die Länge gleich sind. Es entspricht weiterhin der Kreisbogen 17 dem Kopfkreisbogen 13 an der

Unterkante. Dadurch wird die Herstellung dieser Hebel im flächenschlüssigen Stanzverfahren ermöglicht

Bei der Hebelform P ist im Interesse einer extrem günstigen Gestaltung hinsichtlich Materialeinsparung anschließend an den Abschnitt 27 der Oberkante und den Abschnitt 26 der Unterkante (siehe F i g. 16) jeweils oben ein Abschnitt 28 und unten ein Abschnitt 29 vorgesehen, der mit der Waagerechten einen geringeren Winkel einschließt wie die Abschnitte 26 und 27 und mit einem weiteren Knick dann in die Waagerechten 18 bzw. 16 übergeht. Wegen des Erfordernisses der Herstellbarkeit des Hebels im flächenschlüssigen Stanzverfahren sind die Abschnitte 28 und 29 zueinander parallel und gleich lang. Ihre Anfangs- und Endpunkte liegen, wie auch die Anfangs- und Endpunkte der übrigen gleich langen Abschnitte (26 und 27) auf zur Stanzrichtung Sr parallel liegenden Geraden. Im übrigen ist auch der Abschnitt 12 parallel zur Stanzrichtung Sr angeordnet

Eine Gegenüberstellung der verschiedenen diskutierten Hebelformen ist im übrigen der folgenden Tabelle zu entnehmen:

Hebelform

Dargestellt in Fig.

Volumen

(enr")

Materialersparnis (bez. auf A)

llebelstärke Hebelende

Loch

(mm)

Schlitz

1 u. 2

9
10
12
13
15
16

14,79 9,636 9,636 7,227 8,58 6,68 8,60 6,43 7,70 6,09

34,85

34,85

51,14

41

54,8

41,8

56,5

47,8

58,8

X
X
X
X

X
X

X
X

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Bremshebel für Fahrradnabe mit Rücktritt-Bremseinrichtung zur Abstützung des Bremsmomentes des Hebelkonus der Fahrradnabe auf dem Fahrradrahmen mit einem nabenachsenseitigen, verbreiterten Kopfteil mit einem Durchbruch zumindest zum Durchstecken der Nabenachse und einem bandagenseitigen Schwanzteil mit einer Öffnung für die Bandagenschraube, wobei der Flächenschwerpunkt des Kopfteils des Bremshebels gegenüber der Längsachse des Schwanzteils versetzt und dadurch eine im wesentlichen konkave Oberkontur und eine im wesentlichen konvexe Unterkontur mit Obergangskonturen an Kopf- und Schwänzende gebildet ist, dadurch gekennaeichnet, daß die Bremshebel-Oberkontur (Oberkante 9) und die -Unterkontur (Unterkante 10) auf dem größten Teil ihrer Länge - wie aus anderem Zusammenhang bekannt — kongruent sind und parallel zueinander in einer zur durch das Bandagenschraubenloch (öffnung 7) verlaufenden, zur Unterkontur (Unterkante 10) parallelen Längsachse des Schwanzteils unter einem kleinen spitzen 2^ri Verschiebewinkel (α) geneigten Verschieberichtung verschoben sind, wobei die Bremshebelkontur am Kopfteil im wesentlichen vom Teil eines Kopfkreises (13) mit einem Radius entsprechend der Hälfte des Abstandes der Oberkontur (Oberkante 9) zur jo Unterkontur (Unterkante 10) längs der Verschiebung in der genannten Verschieberichtung gebildet ist, mit daran tangential anschließenden, in Richtung Schwanzteil zueinander divergierend verlaufenden geraden Abschnitten (14, 26), von welchen der eine, einen Teil der Unterkontur (Unterkante 10) bildende gerade Abschnitt geknickt ist und sich in einem — in Einbaulage des Bremshebels gesehen - waagrechten Abschnitt (16) zum bandagenseitigen Ende hin fortsetzt und daß sich an den anderen, einen Teil der Oberkontur (Oberkante 9) darstellenden geraden Abschnitt (27) ein Kreisabschnitt (17) mit dem Radius des Kopfkreises (13) und einem Mittelpunktabstand von diesem in Verschieberichtung entsprechend dem Kopfkreisdurchmesser (s), aber kpnvexer 4 ^r> Ausbildung anschließt, wobei die Oberkontur (Oberkante 9) einen an' diesen Kreisabschnitt (17) etwa tangential anschließenden Abschnitt (27) aufweist und in Richtung zum bandagenseitigen Ende hin, unter einem spitzen Winkel zum waagerechten Teil ><> (16) der Unterkontur (Unterkante 10) verlaufend, sich in einem zur Unterkontur (Unterkante 10) parallelen Abschnitt (18) fortsetzt, wobei ferner der bandagenseitige Endteil sich aus einer zum waagerechten Teil (16) der Unterkontur (Unterkante 10) π im wesentlichen senkrechten und einer spitzwinkelig verlaufenden, nach oben gerichteten Endkante (12) zusammensetzt.

2. Bremshebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem Mittelpunkt (Mb) der wi bandagenseitigen Öffnung (7) des Bremshebels (1) ausgehende, zu dem dieser öffnung benachbarten, in sich gestreckten Teil (16) der Hebel-Unterkontur (Hebelkante Ku, Unterkante 10) parallele, waagrechte Linie gegenüber dem Mittelpunkt (Ma) des nabenachsenseitigen Durchbruches um die Summe aus minimalem Abstand (c) des Mittelpunktes (Mb) von der Hebel-Unterkontur (Hebelkante Kn, Unterkante 10) und doppeltem minimalem Abstand (f) von der Hebel-Oberkontur (Hebelkante Ko, Oberkante 9) zur Unterkontur (Hebelksnte Ku, Unterkante 10) des Bremshebels hin versetzt ist

3. Bremshebel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkontur (Hebelkante Ko, Oberkante 9) und die Unterkontur (Hebelkante Ku, Unterkante 10) bandagenseitig im wesentlichen aus geradlinigen Teilen bestehen.

4. Bremshebel nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkontur (Hebelkante K_a Oberkante 9) und die Unterkontur (Hebelkante Ku, Unterkante 10) im Bereich der bandagenseitigen Bohrung (öffnung 7) je einen zwei geradlinige Abschnitte voneinander trennenden Knick aufweisen.

5. Bremshebel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die bandagenseitige öffnung (7) als von der spitzwinkelig zum waagerechten Abschnitt (16) der Unterkontur (Hebelkante Ku Unterkante i0) liegenden Endkante (Abschnitt 12) ausgehender Schlitz (7') mit halbrund ausgebildetem Schlitzgrund ausgeführt ist

6. Bremshebel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß angrenzend an die spitzwinkelig zur Waagrechten liegenden Abschnitte (26 und 27) an der Unterkontur (Hebelkante Ku, Unterkante 10) und an der Oberkontur (Hebelkante Ko, Oberkante 9) flachere, ebenfalls spitzwinkelig zur Waagrechten verlaufende Abschnitte (28 und 29) vorgesehen sind, die zum bandagenseitigen Ende hin in die Waagrechte (Abschnitte 18 und 16) übergehen.

7. Bremshebel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung durch flächenschlüssiges Stanzen die optimale Bandbreite (B)gemä& der Beziehung