DE4036340A1 - Speichenrad - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Speichenrad mit einer Mehrzahl von Speichen, deren eines Ende an einem Flansch der Radnabe befestigt ist.

Um eine feste Verbindung zwischen der Felge und der Nabe eines Rades über eine Mehrzahl von Speichen herzustellen, ist eine relativ hohe Vorspannung der Speichen erforder­ lich. Diese sind somit im unbelasteten Zustand des Rades auf Zug beansprucht. Beim Einsatz derartiger Speichenräder an Fahrzeugen tritt im jeweils unteren Bereich des Rades eine Entlastung der Speichen auf. Je stärker das auf der Nabe lastende Gewicht ist, desto größer ist die Entlastung im unteren Radbereich und kann sogar bis zu einer Beanspru­ chung auf Druck führen. Aufgrund dieser ständigen Bela­ stungsänderungen sind an die Verbindung der Speichen mit der Nabe besondere Anforderungen zu stellen. Die Verbindung muß einerseits hohe Zugkräfte übertragen können, anderer­ seits darf auch bei völliger Entlastung oder bei Druckbean­ spruchung der Kraftschluß zwischen Nabe und Speiche nicht verloren gehen. Für die Speichenräder z. B. von Fahrrädern ist es gebräuchlich, die Speichen am nabenseitigen Ende mit einem relativ kleinen Biegeradius um 90° abzuwinkeln und mit einem Kopf zu versehen. Die Länge des abgewinkelten Endes der Speiche entspricht etwa der Dicke eines Nabenflansches. Die Nabe weist am Umfang der Flansche eine der Anzahl der Speichen entsprechende Zahl von axialen Bohrungen auf. Der Durchmesser dieser Bohrungen ist etwas größer als der Durchmesser der Speichen an deren nabenseitigen Ende. Im zusammengebauten Zustand sind die Speichen durch je eine Öffnung der Nabenflansche gefädelt, und der verbreiterte Kopf der Speichen liegt an einer Stirnseite der Flansche an. Das abgewinkelte Ende durchgreift die Öffnung, und die Abwinkelung der Speichen beginnt bereits innerhalb der Flanschbohrungen. Wird nun die Speiche auf Zug belastet, so wird diese Zugkraft vor allem von der Innenseite der Bie­ gung auf den Nabenflansch übertragen, da die Speiche außen neben dieser Stirnseite des Nabenflansches verläuft. Demge­ genüber wirkt durch den an der anderen Stirnseite des Na­ benflansches anliegenden Speichenkopf eine zusätzliche, entgegengesetzt gerichtete Kraft. Im Innenbereich der Bie­ gung tritt somit eine gegenüber dem restlichen Bereich der Speiche erhöhte Beanspruchung auf, was nicht selten zu ei­ nem Bruch der Speiche in diesem Bereich führt. Um die Bruchgefahr der Speichen im Bereich des abgewinkelten Endes zu vermindern, wird durch Stauchen der Querschnitt der Speichen in diesem Bereich vergrößert, was einen zusätzlichen Arbeitsschritt erfordert.

Infolge dieser Konstruktion von Speichen und Nabe müssen die Speichen einzeln von Hand montiert werden, was die Her­ stellung außerordentlich verteuert.

Deshalb ist auch schon vorgeschlagen worden, anstatt axi­ aler Bohrungen im Nabenflansch zur Umfangsseite der Naben­ flansche hin offene Nuten vorzusehen, welche an ihrem Grund breiter sind als im Bereich der umfangsseitigen Öffnung. In diese Öffnungen können Speichen eingehängt werden, welche an ihrem nabenseitigen Ende eine kopfartige Verbreiterung aufweisen, bei denen aber eine Abwinklung nicht mehr erfor­ derlich ist. Bei einer derartigen Verbindung tritt jedoch das Problem auf, daß bei einer völligen Entlastung der Speiche deren seitlicher Halt im Flansch nicht mehr gewähr­ leistet ist. Es sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um bei einer entlasteten Speiche deren Formschluss zum Naben­ flansch sicherzustellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spei­ chenrad der oben bezeichneten Art zu schaffen, bei dem durch eine günstige Gestaltung der Befestigung der Speichen an den Nabenflanschen ein Bruch der Speichen in diesem Be­ reich ausgeschlossen wird sowie bei Druckbeanspruchung die formschlüssige Verbindung zwischen Speichen und Nabe ge­ währleistet bleibt und ein maschinelles Einspeichen ermög­ licht wird.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß zwei Speichen an ihrem inneren Ende unter Bildung einer Öse oder U-förmi­ gen Schleife zu einer Einheit verbunden sind und der Flansch einen Kranz von etwa achsparallel angeordneten Bol­ zen aufweist und um jeden Bolzen eine Ose oder Schleife ge­ führt ist. Die Herstellung derartiger Speichen ist höchst unkompliziert, da am nabenseitigen Ende weder eine Erhöhung des Querschnitts noch eine kopfartige Verbreiterung anzu­ formen ist. Da jeweils zwei Speichen an ein und demselben Bolzen angreifen, können die Bolzen einen relativ großen Radius aufweisen, wodurch sich für die Ösen oder Schleifen ebenfalls ein relativ großer Biegeradius ergibt. Dies hat den Vorteil, daß auch im Befestigungsbereich der Speichen an der Nabe in den Speichen keine erhöhten Kräfte auftre­ ten. Die Bruchgefahr ist somit erheblich reduziert. Da zwei derart verbundene Speichen in den meisten Fällen einen re­ lativ großen Zwischenwinkel einschließen, befindet sich von einem Speichenpaar immer mindestens eine Speiche im Zugbe­ reich. Dies führt zu einem permanenten Festklemmen der Öse oder U-förmigen Schleife auf der Nabe. Somit ist ständig der nötige Formschluß der Speichen gegenüber der Nabe ge­ währleistet. Ein Speichenpaar kann auf einfache Weise durch Biegen der Öse oder U-förmigen Schleife vorgefertigt wer­ den. Bei der Montage des Speichenrades werden die Speichen lediglich mit ihrer Öse oder U-förmigen Schleife an den Bolzen eingehängt. Dieser unkomplizierte Vorgang ist ohne weiteres maschinell ausführbar. Die Möglichkeit zur maschi­ nellen Einspeichung eines Rades bietet erhebliche wirt­ schaftliche Vorteile.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß sich die beiden Spei­ chen eines Speichenpaares zwischen der Öse und ihrem äuße­ ren Ende überkreuzen. Bei dieser Ausführungsform, bei der zwischen zwei Speichen eines Speichenpaares ein Öffnungs­ winkel vorhanden ist, wird der Bolzen am Nabenflansch um einen Winkel von 360° umschlungen, wobei die Öse dem Bol­ zenschaft auf mehr als 180° formschlüssig anliegt. Diese Konstruktion sichert eine besonders feste Verbindung zwi­ schen Speichen und Nabe. Im Kreuzungspunkt drücken die bei­ den Speichen aufgrund ihrer Zugspannung gegeneinander, da sie nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen können. Wird eine der beiden Speichen entlastet, wandert die andere auf­ grund ihrer Zugspannung zur Ebene kürzester Verbindung zwi­ schen Felge und Nabe und damit im Kreuzungspunkt auf die andere Speiche zu. Auf diese Weise erhöht sich die nötige Länge der entlasteten Speiche. Somit wird einer völligen Entlastung einer Speiche entgegengewirkt.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich da­ durch aus, daß die beiden Speichen eines Speichenpaares von der Schleife aus etwa parallel oder divergierend verlaufen. Diese Ausführungsform hat den Vorzug, daß beide Speichen eines Speichenpaares in ein und derselben Ebene verlaufen. Die Schleife ist dabei nicht geschlossen, so daß der Bolzen nur teilweise umschlungen wird. Die Schleife bildet jedoch, von jeder Speiche aus gesehen, einen hakenförmigen Ab­ schluß, welcher durch die jeweils andere Speiche des Paares gegen ein Abrutschen von dem Bolzen gesichert ist. Bei der Ausformung mit divergierend verlaufenden Speichen ist immer mindestens eine Speiche mit Zugspannung beaufschlagt. Somit ist ein ständiger Reibungsschluß eines Teils der Schleife mit dem Bolzen gewährleistet. Aus diesem Grund ist eine weitere Maßnahme zur Sicherung der formschlüssigen Verbin­ dung zwischen Speichen und Nabe überflüssig. Bei der Aus­ führungsform mit etwa parallel verlaufenden Speichen eines Speichenpaares werden diese zwar gleichzeitig entlastet. Da insbesondere bei Fahrrädern die Speichen in der Mitte des Felgenquerschnitts angreifen, an der Nabe jedoch an dem stirnseitigen Flansch befestigt sind, verlaufen die Spei­ chen entlang der Mantelfläche eines sehr stumpfen Kegels. Wenn die Bolzenlänge ausreichend bemessen ist, kann auch die Schleife eines beidseitig völlig entlasteten Speichen­ paares nicht von den Bolzen abrutschen, da sich bei auf dem Bolzen nach außen rutschender Schleife der Abstand zwischen Bolzen und Felge erhöht.

Eine günstige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Bolzen einen zylindrischen Schaft und einen quer­ schnittlich erweiterten Kopf aufweisen. Der verbreiterte Bolzenkopf bildet einen äußeren Anschlag für die Öse zweier sich überkreuzender Speichen. Neben einer zusätzlichen Si­ cherung der Ösen vor einem Abrutschen von dem Bolzen wäh­ rend des Betriebs ist diese Ausgestaltung vor allem beim Einspeichen des Rades vorteilhaft, wo das Abrutschen noch nicht mit der Felge verbundener Speichen verhindert wird.

Die gleiche Wirkung erzielt eine andere Ausführungsform, bei der die Bolzen an ihrem Schaft eine Einkehlung aufwei­ sen. Auch hier besteht keine Gefahr des Abrutschens einer Doppelspeiche vom Bolzen bei der Montage und im Gebrauch.

Eine besonders zur Aufnahme der U-förmigen Schleife einer Doppelspeiche geeignete Ausführungsform eines Nabenflan­ sches zeichnet sich dadurch aus, daß die Stirnseite des Flansches der Form der Schleife entsprechende vertiefte Rinnen aufweist und die von den Rinnen umgebenen Bolzen in der Ebene der Stirnfläche enden und die Rinnen durch eine an der Nabe befestigte Ringscheibe abgedeckt sind. Eine derartige Ausgestaltung erleichtert das Einspeichen bei Verwendung von Doppelspeichen mit einer U-förmigen Schleife. Diese werden maschinell in den mit Rinnen verse­ henen Flansch eingelegt und sind nach Befestigung der Ab­ deckscheibe vor einem Herausfallen gesichert.

Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, daß der Umschlingungswinkel der U-förmigen Schleife wenigstens 180° beträgt und die U-Schenkel über eine der Biegung der Schleife entgegengerichtete Biegung in die Speichen überge­ hen. Diese Ausführungsform führt zu einer günstigen form­ schlüssigen Verbindung zwischen der U-förmigen Schleife der Doppelspeichen und dem Nabenflansch. Die Hakenform der Ver­ bindung ist ausgeprägt. Bei der Entlastung einer Speiche im Druckbereich kann wegen der der Schleife entgegengerichte­ ten Biegung dieses U-Schenkels und wegen der mit dem Spei­ chendurchmesser etwa übereinstimmenden Breite der vertief­ ten Rinne kein Verschieben der Schleife in der Rinne auf­ treten. Darüberhinaus ist die Form des Flansches vom Öff­ nungswinkel der Speichen unabhängig, so daß die Lagerhal­ tung wesentlich vereinfacht wird. Dies ist vor allem des­ halb wichtig, weil bei Fahrrädern zur Gewichtsersparnis das nicht angetriebene Vorderrad mit parallel verlaufenden Speichen versehen sein kann, wogegen die Speichen am ange­ triebenen Hinterrad einen Öffnungswinkel einschließen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zei­ gen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Nabe mit Speichen;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 bei einer ersten Ausführungsform;

Fig. 4 denselben Querschnitt bei einer anderen Ausfüh­ rungsform,

Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Seitenansicht, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform und

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5.

Fig. 1 zeigt eine Nabe 1, an deren Enden je ein Naben­ flansch 2 befestigt ist. Jeder Nabenflansch 2 weist eine innere Stirnfläche 3, eine äußere Stirnseite 4 und einen Umfangsrand 5 auf. Bei der in den Fig. 1 bis 4 darge­ stellten ersten Ausführungsform befinden sich an den Außen­ seiten 4 der Flansche 2 gleichmäßig über den Umfang ver­ teilte, achsparallele Bolzen 6. Diese dienen der Befesti­ gung je einer Doppelspeiche 7. Jede Doppelspeiche 7 besteht aus zwei miteinander verbundenen Speichen 8, welche einen Zwischenwinkel 9 miteinander einschließen. Die beiden Spei­ chen 8 sind bei dieser Ausführungsform über eine Öse 10 miteinander verbunden. Die Öse 10 liegt der Mantelfläche 11 eines Bolzens 6 formschlüssig an. Die Doppelspeiche 7 weist in gewissem Umfang elastische Eigenschaften auf. Dadurch läßt sich der Öffnungswinkel 9 durch Zusammenpressen der Einzelspeichen 8 entsprechend der Pfeilrichtung 12 verrin­ gern. Bei dieser Verformung vergrößert sich gleichzeitig der lichte Durchmesser der Öse 10, welche in diesem Zustand mühelos auf einen Bolzen 6 geschoben werden kann, wie dies der Pfeil 13 andeutet. Nach Loslassen der Schenkel der Doppelspeiche 7 federn diese auseinander, wodurch sich die lichte Öffnung der Öse 10 verringert und die Öse 10 an die Mantelfläche 11 des Bolzens 6 gepreßt wird. Da im normalen Zustand beide Speichen 8 einer Doppelspeiche 7 sich unter Zugspannung befinden, wird die Öse 10 um die Mantelfläche 11 eines Bolzens 6 regelrecht zugezogen. Aufgrund der Haftreibung der dem Bolzen 6 auf mehr als 180° formschlüssig anliegenden Öse 10 wird diese auch von einer Speiche 8 zugezogen, wenn die andere Speiche 8 derselben Doppelspeiche 7 gerade entlastet ist. Aufgrund des natürlichen Öffnungswinkels 9, welcher im allgemeinen, zumindest aber bei angetriebenen Rädern, vorhanden ist, kann sich nur eine der beiden Speichen 8 einer Doppelspeiche 7 gleichzeitig im entlasteten Zustand befinden. Somit ist eine ständige feste Verbindung der Öse 10 mit dem Bolzen 6 gewährleistet.

Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, kann der Öffnungswinkel 9, welchen die Speichen 8 einer Doppelspeiche 7 miteinander einschließen, unterschiedlich groß sein und den besonderen Anforderungen angepaßt werden. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch ein möglichst großer Öffnungswinkel 9 zu bevor­ zugen, weil dann zum einen die Öse 10 der Mantelfläche 11 des Bolzens 6 in einem möglichst großen Bereich anliegt und andererseits sichergestellt ist, daß immer nur eine der beiden Speichen 8 eines Speichenpaares 7 entlastet sein kann.

Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer ersten Ausfüh­ rungsform eines Bolzens 6. Dieser weist einen zylindrischen Schaft 14 und einen querschnittlich erweiterten Kopf 15 auf. Um die Öse 10 einer Doppelspeiche 7 am Schaft 14 eines Bolzens 6 einzuhängen, ist eine relativ große Verformung 12 nötig, um die Öse 10 über den querschnittlich erweiterten Kopf schieben zu können. Aufgrund der Klemmkraft der Dop­ pelspeiche 7 ist ein unerwünschtes Herabrutschen der Öse 10 vom Schaft 14 eines Bolzens 6 ausgeschlossen. Diese Tatsa­ che ist vor allem beim maschinellen Einspeichen wichtig.

Eine zweite Ausführungsform eines Bolzens 6 zeigt die Fig. 4. Dessen Mantelfläche 11 weist eine Einkehlung 16 auf. Diese Ausgestaltung dient demselben Zweck wie die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigen die Fig. 5 und 6. Hier sind die Bolzen 6 an der Außenseite 4 des Nabenflansches 2 durch U-förmige, in die Stirnseite 4 ein­ gearbeitete, rinnenförmige Vertiefungen 17 gebildet. Die Breite und Tiefe der Rinnen 17 entspricht etwa dem Durch­ messer einer Doppelspeiche 7. Jede dieser U-förmig ausgear­ beiteten Rinnen 17 dient zur Aufnahme des nabenseitigen En­ des einer Doppelspeiche 7. Hierbei überkreuzen sich die beiden Speichen 8 einer Doppelspeiche 7 nicht, sondern for­ men eine nicht geschlossene, U-förmige Schleife 18. Die beiden Speichen 8 einer Doppelspeiche 7 nach dieser zweiten Ausführungsform können entweder parallel zueinander verlau­ fen oder auch einen Öffnungswinkel 9 miteinander ein­ schließen. In diesem letzteren Fall schließt sich an den U- förmigen Teil der Schleife 18 je eine entgegengesetzt ge­ richtete Biegung 19 an.

Fig. 6 zeigt eine rinnenförmige Vertiefung 17 im Quer­ schnitt. Zur Sicherung der Doppelspeiche 7 vor einem Her­ ausrutschen aus der Vertiefung 17 ist an der äußeren Stirn­ fläche 4 des Nabenflansches 2 eine ringförmige Abdeck­ scheibe 20 vorgesehen.

Claims (7)

1. Speichenrad mit einer Mehrzahl von Speichen, deren eines Ende an einem Flansch der Radnabe befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Speichen (8) an ihrem inneren Ende unter Bildung einer Öse (10) oder U-förmigen Schleife (18) zu einer Einheit (7) verbun­ den sind und der Flansch (2) einen Kranz von etwa achsparallel angeordneten Bolzen (6) aufweist und um jeden Bolzen eine Öse (10) oder Schleife (18) ge­ führt ist.

2. Speichenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Speichen (8) eines Speichenpaares (7) zwischen der Öse (10) und ihrem äußeren Ende überkreuzen.

3. Speichenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Speichen (8) eines Speichenpaares (7) von der Schleife (18) aus etwa parallel oder diver­ gierend verlaufen.

4. Speichenrad nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (6) einen zylindrischen Schaft (14) und einen querschnittlich erweiterten Kopf (15) aufweisen.

5. Speichenrad nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (16) an ih­ rem Schaft eine Einkehlung (16) aufweisen.

6. Speichenrad nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (4) des Flansches (2) der Form der Schleife (18) entspre­ chende vertiefte Rinnen (17) aufweist und die von den Rinnen (17) umgebenen Bolzen (6) in der Ebene der Stirnfläche (4) enden und die Rinnen (17) durch eine an der Nabe (1) befestigte Ringscheibe (20) abgedeckt sind.

7. Speichenrad nach mindestens einem der Ansprüche 1, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschlin­ gungswinkel der U-förmigen Schleife (18) wenigstens 180° beträgt und die U-Schenkel über eine der Biegung der Schleife (18) entgegengerichtete Biegung (19) in die Speichen (8) übergehen.