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Dokumentenidentifikation DE102004042096B4 31.08.2006
Titel Verfahren zur Herstellung eines Fahrradrahmenteils
Anmelder Giant Mfg. Co., Ltd., Tachia, Taichung, TW
Erfinder Chang, Owen, Tachia, Taichung, TW
Vertreter COHAUSZ & FLORACK, 40211 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 30.08.2004
DE-Aktenzeichen 102004042096
Offenlegungstag 02.03.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.08.2006
IPC-Hauptklasse B21D 53/86(2006.01)A, F, I, 20051109, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B21D 51/02(2006.01)A, L, I, 20051109, B, H, DE   B21D 26/02(2006.01)A, L, I, 20051109, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrradrahmenteils, umfassend den Schritt des Herstellens eines formbaren rohrförmigen Rohlings, der eine äußere Oberfläche hat und der aus einer Legierung hergestellt ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Al-Mg-Sc-Legierung, Al-Mg-Zr-Legierung und Al-Mg-Li-Zr-Legierung besteht. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der EP 0 743 124 B1 beschrieben.

Der Rahmen eines Fahrrads enthält eine Vielzahl von rohrförmigen Rahmenteilen, die wie in der EP 0 743 124 B1 beschrieben durch Schweißtechniken zusammengebaut werden. Diese verschweißten Bereiche an den Rahmenteilen haben jedoch eine nachteilige Auswirkung auf das Erscheinungsbild des Fahrrads. Ferner ist eine große Anzahl von Schweißvorgängen erforderlich, wenn die Rahmenteile montiert werden, was zu einer Steigerung der Herstellungskosten führt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrradrahmenteils zu schaffen, bei dem die vorstehend beschriebenen Nachteile nach dem Stand der Technik vermieden werden.

Gemäß vorliegender Erfindung wird die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das die folgenden Schritte enthält: Herstellen eines formbaren rohrförmigen Rohlings, der eine äußere Oberfläche hat und der aus einer Legierung hergestellt ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Al-Mg-Sc-Legierung, Al-Mg-Zr-Legierung und Al-Mg-Li-Zr-Legierung besteht; Platzieren des rohrförmigen Rohlings in einem Formwerkzeug, sodass der rohrförmige Rohling von einer Innenfläche des Formwerkzeugs umgeben ist; Erwärmen des rohrförmigen Rohlings auf eine Bearbeitungstemperatur im Bereich von 200 bis 500°C; und Einspritzen eines Hochdruckfluids in den rohrförmigen Rohling, um so die Expansion und dauerhafte Verformung des rohrförmigen Rohlings in dem Formwerkzeug in einem Ausmaß zuzulassen, dass die äußere Oberfläche des erweiterten Rohres an der Innenfläche des Formwerkzeugs anliegt und mit dieser formgleich ist.

In den Zeichnungen, die eine Ausführungsform der Erfindung darstellen, ist

1 ein Flussdiagramm, das die aufeinanderfolgenden Schritte der bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Fahrradrahmenteils gemäß dieser Erfindung zeigt;

2 eine schematische Ansicht, die aufeinanderfolgende Schritte der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung zur Herstellung einer Anordnung einer Querstange, eines Unterrohrs und eines Kopfrohrs eines Fahrradrahmens zeigt;

3 eine schematische Ansicht, die aufeinanderfolgende Schritte der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung zur Herstellung einer Sitzgabel des Fahrradrahmens zeigt;

4 eine schematische Ansicht, die aufeinanderfolgende Schritte der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung zur Herstellung einer Hinterradgabel des Fahrradrahmens zeigt;

5 eine schematische Ansicht einer Anordnung eines Sitzrohrs, der Hinterradgabel aus 4, der Sitzgabel aus 3 und der Anordnung aus 2;

6 eine schematische Ansicht, die aufeinanderfolgende Schritte der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung zur Herstellung eines Kopfrohrs des Fahrradrahmens zeigt;

7 eine schematische Ansicht, die aufeinanderfolgende Schritte der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung zur Herstellung eines Vierwegerohrs bzw. Vierfachkreuzstücks des Fahrradrahmens zeigt;

8 eine schematische Ansicht, die aufeinanderfolgende Schritte der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung zur Herstellung eines Fünfwegerohrs bzw. Fünffachkreuzstücks des Fahrradrahmens zeigt; und

9 eine schematische Ansicht, die den Zusammenbau eines Sitzrohrs, eines Unterrohrs, einer Querstange, des Kopfrohrs aus 6, des Vierfachkreuzstücks aus 7 und des Fünffachkreuzstücks aus 8 zeigt.

Bevor die vorliegende Erfindung detaillierter beschrieben wird, sei angemerkt, dass die gleichen Bezugszeichen in der gesamten Beschreibung gleiche Elemente bezeichnet.

1 zeigt die bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines rohrförmigen Gegenstands, wie z.B. eines Fahrradrahmenteils, gemäß dieser Erfindung.

Das Verfahren enthält die Schritte: Herstellen eines formbaren rohrförmigen Rohlings, der eine äußere Oberfläche hat und der aus einer Legierung hergestellt ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Al-Mg-Sc-Legierung, Al-Mg-Zr-Legierung und Al-Mg-Li-Zr-Legierung besteht; Platzieren des rohrförmigen Rohlings in einem Formwerkzeug, sodass der rohrförmige Rohling von einer Innenfläche des Formwerkzeugs umgeben ist; Erwärmen des rohrförmigen Rohlings auf eine Bearbeitungstemperatur im Bereich von 200 bis 500°C, um so die Formbarkeit des rohrförmigen Rohlings zu erhöhen; und Einspritzen eines Hochdruckfluids in den rohrförmigen Rohling, um so die Expansion und dauerhafte Verformung des rohrförmigen Rohlings in dem Formwerkzeug in einem Ausmaß zuzulassen, dass die äußere Oberfläche des erweiterten Rohres an der Innenfläche des Formwerkzeugs anliegt und mit dieser formgleich ist.

Der rohrförmige Rohling wird auf die Bearbeitungstemperatur erwärmt, um so die Ausdehnung und Verformung des rohrförmigen Rohlings in dem Formwerkzeug während es Einspritzens des Hochdruckfluids zu erleichtern. Der rohrförmige Rohling kann durch das Formwerkzeug auf die Bearbeitungstemperatur erwärmt werden, welches auf eine Temperatur über der Bearbeitungstemperatur des rohrförmigen Rohlings erwärmt wird, oder durch eine Heizeinrichtung, bevor er in dem Formwerkzeug platziert wird. Es sei angemerkt, dass der rohrförmige Rohling auch durch das Hochdruckfluid erwärmt werden kann, das vor dem Einspritzen in den rohrförmigen Rohling auf die Bearbeitungstemperatur erwärmt wird.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in den folgenden Beispielen im Detail beschrieben, die zeigen, wie verschiedene Rahmenteile eines Fahrradrahmens nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geformt werden.

2 zeigt die aufeinanderfolgenden Schritte, wie eine Anordnung 1 eines Kopfrohrs 15, einer Querstange 13 und eines Unterrohrs 14 des Fahrradrahmens aus einem rohrförmigen Rohling 10 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren geformt wird. Das Kopfrohr 15 verbindet die Querstange 13 und das Unterrohr 14 miteinander.

Gemäß dem Verfahren wird die Anordnung 1 mit den folgenden Schritten gebildet: (a) Herstellen des formbaren rohrförmigen Rohlings 10 mit einer äußeren Oberfläche 12; (b) Biegen des rohrförmigen Rohlings 10; (c) Platzieren des gebogenen rohrförmigen Rohlings 10 in einem Formhohlraum 21 in einem Formwerkzeug 2 in der Weise, dass der gebogene rohrförmige Rohling 10 von einer Innenfläche 20 des Formwerkzeugs 2 umgeben ist; und (d) Einspritzen eines Hochdruckfluids in den gebogenen rohrförmigen Rohling 10 unter Verwendung einer Einspritzeinrichtung 100, um so die Ausdehnung und dauerhafte Verformung des gebogenen rohrförmigen Rohlings 10 in dem Formwerkzeug 2 in einem Ausmaß zu erlauben, dass die äußere Oberfläche 12 des erweiterten Rohres 10 an der Innenfläche 20 des Formwerkzeugs 2 anliegt und dessen Form annimmt. In diesem Beispiel wird ein Vorsprung, d.h. das Kopfrohr 15, an dem Biegungsbereich des gebogenen rohrförmigen Rohlings 10 als Resultat der Ausdehnung des rohrförmigen Rohlings 10 in eine Ausnehmung 22 in der Innenfläche 20 des Formwerkzeugs 2 während des Einspritzens des Hochdruckfluids in den gebogenen rohrförmigen Rohling 10 geformt. Es sei angemerkt, dass der rohrförmige Rohling 10 auf eine Temperatur im Bereich von 200 bis 500°C vor der Ausdehnung des rohrförmigen Rohlings 10 erwärmt wird, um so die Ausdehnung des rohrförmigen Rohlings 10 zu erleichtern und um den rohrförmigen Rohling 10 zu einem Teil zu formen, das eine gewünschte Form und eine gleichmäßige Oberfläche sowie einen gleichmäßigen Querschnitt hat.

3 zeigt die aufeinanderfolgenden Schritte, in welchen eine Sitzgabel 3 des Fahrradrahmens aus einem geraden rohrförmigen Rohling 30 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geformt wird. Die Sitzgabel 3 ist V-förmig und enthält zwei Schenkel 31, 32 und einen die Schenkel 31, 32 verbindenden Verbindungsteil 33. Der Vorgang zum Formen der Sitzgabel 3 ist ähnlich dem der in 2 gezeigten Anordnung 1.

4 zeigt die aufeinanderfolgenden Schritte, in welchen eine Hinterradgabel 4 des Fahrradrahmens aus einem geraden rohrförmigen Rohling 40 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geformt wird. Die Hinterradgabel 4 ist V-förmig und enthält zwei Arme 41, 42 und einen die Arme 41, 42 verbindenden Verbindungsteil 43. Der Vorgang zum Formen der Hinterradgabel 4 ist ähnlich dem der in 3 gezeigten Sitzgabel 3.

5 zeigt einen Rahmenteil des Fahrradrahmens, der durch Zusammenbauen der in 4 gezeigten Hinterradgabel 4, der in 3 gezeigten Sitzgabel 3, der in 2 gezeigten Anordnung 1, eines Sitzrohrs 51 und eines Fünffachkreuzstücks 52 mittels Schweißtechniken gebildet wird. Die Anzahl der miteinander zu verschweißenden Teile zum Bilden des in 5 gezeigten Rahmenteils ist im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich geringer.

6 zeigt die aufeinanderfolgenden Schritte, in welchen ein Kopfrohr 6 des Fahrradrahmens aus einem geraden rohrförmigen Rohling 60 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geformt wird. Das Kopfrohr 60 enthält einen Kopfkörper 62 und zwei Verzweigungen 63, 64, die von dem Kopfkörper 62 abzweigen. Der Vorgang zum Formen des Kopfrohrs 6 ist ähnlich demjenigen der in 1 gezeigten Anordnung 1 mit der Ausnahme, dass für dieses Beispiel kein Biegevorgang erforderlich ist. Zur Formung des Kopfrohrs 6 ist der Formhohlraum 21 in dem Formwerkzeug 2 so konfiguriert, dass er einen Hauptbereich 23 zum Aufnehmen des rohrförmigen Rohlings 60 und zwei Verzweigungsbereiche 24 hat, die von dem Hauptbereich 23 ausgehen, um so die Ausdehnung des rohrförmigen Rohlings 60 in die Verzweigungsbereiche 24 zur Formung der Verzweigungen 63, 64 zu ermöglichen.

7 zeigt die aufeinanderfolgenden Schritte, in welchen ein Vierfachkreuzstück 7 des Fahrradrahmens aus einem geraden rohrförmigen Rohling 70 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geformt wird. Das Vierfachkreuzstück 7 enthält einen geraden Teil 72 und zwei Verzweigungen 73, 74, die sich von dem geraden Teil 72 verzweigen. Der gerade Teil 72 hat zwei Endabschnitte, die jeweils eine weitere Verzweigung bilden, sodass das Vierfachkreuzstück 7 vier Anschlussenden hat, die zum Verbinden von bis zu vier Teilen des Fahrradrahmens verwendet werden können. Der Vorgang zum Formen des Vierfachkreuzstücks 7 ist ähnlich dem des in 6 gezeigten Kopfrohrs 6.

8 zeigt die aufeinanderfolgenden Schritte, in welchen ein Fünffachkreuzstück 8 des Fahrradrahmens aus einem geraden rohrförmigen Rohling 80 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geformt wird. Das Fünffachkreuzstück 8 enthält einen Mittelteil 81 und fünf Verzweigungen 82 (von welchen in 8 nur vier sichtbar sind), die von dem Mittelteil 81 ausgehen. Der Vorgang zum Formen des Fünffachkreuzstücks 8 ist ähnlich dem des in 7 gezeigten Vierfachkreuzstücks 7, mit der Ausnahme, dass der rohrförmige Rohling 80 gebogen wird, bevor er in dem Formwerkzeug 2 platziert wird.

9 zeigt einen Rahmenteil des Fahrradrahmens, der durch Zusammenbauen des in 6 gezeigten Kopfrohrs 6, des in 7 gezeigten Vierfachkreuzstücks 7, des in 8 gezeigten Fünffachkreuzstücks 8, einer Querstange 91, eines Unterrohrs 92, eines Sitzrohrs 93, einer Sitzgabel 94 und einer Hinterradgabel 95 mittels Schweißtechniken gebildet wird. Die Anzahl der zum Bilden des in 9 gezeigten Rahmenteils zu verschweißenden Teile ist im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich geringer.

Da der rohrförmige Gegenstand, wie z.B. das Kopfrohr 6, das Vierfachkreuzstück 7, das Fünffachkreuzstück 8, das Sitzrohr 3, die Hinterradgabel 4 und die Anordnung 1 aus Kopfrohr, Unterrohr und Querstange gemäß dieser Erfindung durch Ausdehnung eines Rohres in einem Formwerkzeug geformt wird, kann die Anzahl der Schweißvorgänge zum Bilden des Fahrradrahmens beträchtlich vermindert werden, wodurch die bei dem Stand der Technik vorhandenen, vorstehend genannten Nachteile beseitigt werden. Da ferner die Formbarkeit des rohrförmigen Rohlings beträchtlich erhöht wird, nachdem der rohrförmige Rohling vor der Ausdehnung in dem Formwerkzeug auf die Bearbeitungstemperatur erwärmt wird, wird die Formung des Rahmenteils erleichtert und eine gewünschte Form und eine gleichmäßige Oberfläche sowie ein gleichmäßiger Querschnitt des Rahmenteils können erzielt werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung eines Fahrradrahmenteils, gekennzeichnet durch die Schritte:

    Herstellen eines formbaren rohrförmigen Rohlings (10), der eine äußere Oberfläche (12) hat und der aus einer Legierung hergestellt ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Al-Mg-Sc-Legierung, Al-Mg-Zr-Legierung und Al-Mg-Li-Zr-Legierung besteht;

    Platzieren des rohrförmigen Rohlings (10) in einem Formwerkzeug (2), sodass der rohrförmige Rohling (10) von einer Innenfläche (20) des Formwerkzeugs (2) umgeben ist;

    Erwärmen des rohrförmigen Rohlings (10) auf eine Bearbeitungstemperatur im Bereich von 200 bis 500°C; und

    Einspritzen eines Hochdruckfluids in den rohrförmigen Rohling (10), um so die Expansion und dauerhafte Verformung des rohrförmigen Rohlings (10) in dem Formwerkzeug (2) in einem Ausmaß zuzulassen, dass die äußere Oberfläche (12) des erweiterten Rohres (10) an der Innenfläche (20) des Formwerkzeugs (2) anliegt und mit dieser formgleich ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (2) auf eine Temperatur über der Bearbeitungstemperatur erwärmt wird, um so den rohrförmigen Rohling (10) vor dem Einspritzen des Hochdruckfluids in den rohrförmigen Rohling (10) auf die Bearbeitungstemperatur zu erwärmen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Rohling (10) auf eine Temperatur im Bereich von 200 bis 500°C erwärmt wird, bevor er in dem Formwerkzeug (2) platziert wird.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Fahrradrahmenteils, gekennzeichnet durch die Schritte:

    Herstellen eines formbaren rohrförmigen Rohlings (10), der eine äußere Oberfläche (12) hat und der aus einer Legierung hergestellt ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Al-Mg-Sc-Legierung, Al-Mg-Zr-Legierung und Al-Mg-Li-Zr-Legierung besteht;

    Platzieren des rohrförmigen Rohlings (10) in einem Formwerkzeug (2), sodass der rohrförmige Rohling (10) von einer Innenfläche (20) des Formwerkzeugs (2) umgeben ist;

    Erwärmen eines Hochdruckfluids auf eine Temperatur im Bereich von 200 bis 500°C; und

    Einspritzen des erwärmten Hochdruckfluids in den rohrförmigen Rohling (10), um so die Expansion und dauerhafte Verformung des rohrförmigen Rohlings (10) in dem Formwerkzeug (2) in einem Ausmaß zuzulassen, dass die äußere Oberfläche (12) des erweiterten Rohres (10) an der Innenfläche (20) des Formwerkzeugs (2) anliegt und mit dieser formgleich ist.
Es folgen 9 Blatt Zeichnungen






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