DE4029884A1 - Rohrverbindungs- und verstaerkungselement - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein rohrförmiges Ver­ stärkungselement zwischen einem hohlen Rohrteil und einem anderen Teil und auch ein Verfahren zur Herstellung solcher Elemente. Die Erfindung eignet sich besonders zum Verstärken der Verbindung zwischen zwei hohlen rohrförmigen Teilen wie sie beispielsweise bei der Herstellung des Rahmens von Fahrrädern verwendet werden und wird daher vorzugs­ weise unter Hinblick auf diese Anwendung näher beschrieben. Es versteht sich aber von selbst, daß die Erfindung auch zu anderen Anwendungszwecken ebenso gut eingesetzt werden kann.

Die übliche Technik zum Verbinden von zwei hohlen rohr­ förmigen Teilen, wie sie beispielsweise bei der Konstruktion von Fahrradrahmen verwendet werden, besteht in der Be­ nutzung eines äußeren Schuhs, der eine Hülse aufweist, die mit der äußeren Oberfläche des einen in ihm eingeführten Rohrteiles verbunden ist und die mit einem peripheren Flansch ausgebildet ist, der mit der äußeren Oberfläche des anderen Rohrteiles verbunden werden kann. Dieser äußere Schuh kann durch Schweißen oder Hartlöten angebracht werden. Solche Rohrverbindungsteile weisen eine relativ hohe mechanische Festigkeit auf, aber sie sind sichtbar und können daher das äußere Erscheinungsbild eines Gegenstandes beeinträchtigen. Darüber hinaus sind sie teuer in der Herstellung.

In der DE-PS 94 366 wird ein Verfahren zum Verbinden der Rohrteile von Fahrradrahmen beschrieben. Dieses Verbindungs­ stück ist ein Investmentguß, der teuer herzustellen ist.

Im britischen Patent 4 21 687 werden Anschlußschuhe für Sitze für Fahrräder beschrieben, die übliche völlig symmetrische gezogenen Näpfe darstellen mit flachem Boden und mit oder ohne die möglichen Lappen, die durch Ein­ schneiden von Ausparungen in die Seitenwand solcher Näpfe erhalten werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Rohrverbindungs­ elemente zwischen hohlen Rohrteilen und einem anderen rohrförmigen Teil herzustellen, sowie entsprechende Her­ stellungsverfahren zu entwickeln, die demgegenüber Vorteile aufweisen. Aufgabe der Erfindung sind insbesondere solche Elemente und deren Herstellungsverfahren, die bei der Produktion von Fahrradrahmen einsetzbar sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Verbindungselemente zu entwickeln, die aus einem Rohling in einem Einmalverfahren mit doppelter Wirkung hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß werden Rohrverbindungs- und Verstärkungs­ elemente zwischen einem hohlen Rohrteil mit einem offenen Ende und einem anderen rohrförmigen Teil vorgeschlagen, die aus einem gestanzten Rohling bestehen und wobei die rohrförmigen Elemente aus einem axial mit vier Aussparungen versehenen zylindrischen Teil bestehen, der mit einer konkaven Endwand verbunden ist. Eine solche Konstruktion erleichtert die Herstellung solcher Verstärkungselemente in einem einzigen Schritt mit zwei verschiedenen Ausformungen durch beispielsweise Tiefziehen. Dadurch kann auch die Länge der Kanten des inneren Schuhs, wo dieser an den beiden Teilen befestigt ist, vergrößert werden, so daß sich Ver­ stärkungen des Lötmaterials bilden, wodurch die mechanische Festigkeit der Rohrverbindung verbessert wird.

Nach einer bevorzugten, weiter unten beschriebenen Aus­ führungsform der Erfindung hat das eine Rohrstück eine gebogene Außenfläche und die Endwand des inneren Ver­ stärkungsteiles hat eine äußere gebogene Oberfläche, die der gebogenen äußeren Oberfläche des anderen Teilstückes entspricht. Das im Innern angebrachte Verbindungsstück wird mit dem hohlen Rohrstück und dem anderen Teil durch Hartlöten verbunden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das hohle Rohrstück mit dem anderen Teil wie beispielsweise einem anderen hohlen Rohr, wie beispielsweise bei der Her­ stellung von Fahrradrahmen mit einem schiefen Winkel ver­ bunden. In diesem Fall wird das offene Ende des hohlen Rohrstückes, das das Verstärkungselement aufnehmen soll, vorher schief entsprechend dem schiefen Winkel geschnitten und die Endwand des Verstärkungsteiles wird einstückig mit der Seitenwand zum gleichen schiefen Winkel geformt.

Rohrverbindungselemente entsprechend der Erfindung zeigen einen sehr hohen Grad von mechanischer Festigkeit aufgrund der vergrößerten Kontaktfläche zwischen dem Element und den beiden zu verbindenden Teilen. Darüber hinaus ist das Ver­ bindungsstück im Innern angebracht, es ist also vor den Blicken verdeckt und der so hergestellte Artikel hat ein sauberes, glattes Aussehen.

Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Herstellen von Rohrverstärkungselementen vorgeschlagen, wobei ein gestanzter flacher Rohling mit einem Ziehstempel zur Herstellung der gewünschten Konfiguration bearbeitet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verstärkungs­ element gleichzeitig so mit dem hohlen Rohrstück und mit dem anderen Teil durch Hartlöten verbunden, nachdem das Element in das offenen Ende des hohlen Rohrstückes einge­ setzt worden ist. Nach einer zweiten Ausführungsform wird die Seitenwand des Elementes erst mit dem hohlen Rohrstück durch Hartlöten verbunden, nachem das Element in das offene Ende des hohlen Rohrstückes eingesetzt wurde. Dann wird das hohle Rohrstück mit dem anderen zu verbindenen Teil­ stück durch Hartlöten der Endwand des Verstärkungselementes an dem anderen Teil verbunden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt in Draufsicht die Verstärkungselemente ent­ sprechend den Fig. 3 und 4 in der ursprünglichen flachen Ausführung mit den sektoriellen Aussparungen.

Fig. 2 zeigt das Verstärkungselement aus Fig. 1 nach dem Ziehvorgang aber vor der Einsetzung in das offene Ende eines Rohrteiles.

Fig. 3 zeigt in Seitenansicht, und zwar teilweise im Quer­ schnitt eine Verbindung von Rohrteilen unter Ver­ wendung der erfindungsgemäßen Verstärkungselemente. Fig. 4 zeigt in Draufsicht die Rohrverbindungen entsprechend Fig. 3.

Das erfindungsgemäße Verbindungselement ist besonders geeignet zum Verbinden von zwei Rohrteilen 2 und 4 bei­ spielsweise wie es bei der Herstellung von Fahrradrahmen notwendig ist. Wie in Fig. 3 dargestellt wird ein Rohr­ teil 2 mit seinem offenen Ende mit der Außenfläche eines Rohrteiles 4 in einem schiefen Winkel verbunden.

Erfindungsgemäß wird das Rohrteil 2 mit dem Rohrteil 4 durch Einsatz eines weiteren Teiles, das im folgenden Ver­ stärkungselement genannt und allgemein als 10 bezeichnet wird verbunden, und zwar im Gegensatz zu den bei der Her­ stellung von Fahrradrahmen und ähnlichen Artikeln sonst üblichen äußeren Schuhen.

Bei der mit Hilfe des Verbindungselementes 10 bewirkten Rohrverbindung ist diese innen am offenen Ende des Rohr­ stückes 2 angebracht. Es weist eine Seitenwand 12 mit der gleichen Konfiguration und verbunden mit der inneren Fläche des offenen Endes des Rohrstückes 2 und eine Endwand 14 auf, die einstückig geformt ist mit der Seitenwand 12 und sich über diese hinaus erstreckt. Endwand 14 ist im wesentlichen bündig mit dem offenen Ende des Rohrstückes 2 und ist mit der äußeren Fläche des Rohrstückes 4 ver­ bunden.

Die Ausbildung des Verstärkungselementes 10 und ein Verfahren zur Herstellung desselben durch beispielsweise Tiefziehen sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Wenn das Verbindungs­ element 10 durch ein Tiefziehverfahren hergestellt wird, wird ein flacher Rohling 10′ mit der entsprechenden Kon­ figuration aus einem flachen Metallstück wie in Fig. 1 dargestellt, ausgestanzt. Der flache Rohling 10′ wird dann in einem Einmalverfahren doppelter Ausformungen geformt und gezogen unter Verwendung eines Stempels, um beispielsweise die in Fig. 2 dargestellte Konfiguration zu erhalten.

Der flache Rohling aus Fig. 1 weist beispielsweise einen zentralen Teil 14′ auf, der in der in Fig. 2 dargestellten gezogenen Form die Endwand 14 des Elementes bildet. Rohling 10′ weist eine mit gleichmäßigen Winkeln versehene konkave Oberfläche auf, die vier mit Aussparungen versehene zylinder­ artige Sektionen hat, wie sich aus Fig. 2 ergibt. Der Rohling 10′ weist ferner eine zentrale Öffnung 18 im Teil­ bereich 14′ und gegebenenfalls eine weitere Öffnung 20 durch jeden der Lappen 12a′, 12b′, 12c′, 12d′ auf. Die Öffnung 18 erscheint in der gezogenen Form des Elementes, wie in Fig. 2 dargestellt, in der Mitte der Endwand 14, während die Öffnungen 20 in den Lappen 12a′, 12b′, 12c′, 12d′, die die Seitenwand des Elementes bilden, erscheinen. Die zentrale Öffnung 18 hat vorzugsweise eine nicht runde, bei­ spielsweise eine längliche Konfiguration, da sie zum Fixieren des Ziehwerkzeuges benutzt werden kann, wenn das Element im Ziehverfahren geformt wird. Die gegebenenfalls vorgesehenen Öffnungen 20 durch die Lappen 12a′, 12b′, 12c′, 12d′ werden als runde Öffnungen dargestellt, aber auch sie können nicht rund sein. Bei der fertigen Montage dienen sie zur Entlastung bzw. Lastverteilung.

Während des Ziehprozesses werden die Lappen 12a′, 12b′, 12c′, 12d′ aus der Ebene des Zentralteiles 14′ weggebogen, so daß sich vier ausgesparte zylindrische Sektionen bilden.

Nachdem das Verstärkungselement 10, wie dargestellt in Fig. 2 in der beschriebenen Weise hergestellt wurde, wird es in das offene Ende des Rohrteiles 2 eingesetzt, wobei die End­ wand 14 im wesentlichen bündig mit dem offenen Ende des Rohrteiles ist und sich darüber hinaus erstreckt. Rohrteil 2 mit dem inneren Vorsprung 10 wird dann fest gegen die äußere Fläche des Rohrteiles 4 plaziert und die ganze An­ ordnung wird dann in an sich bekannter Weise hart verlötet.

Gegebenenfalls kann das Verlöten auch in einem Zweischritt­ verfahren erfolgen, wobei zuerst das Element 10 mit dem Rohrteil 2 und dann mit der äußeren Fläche des Rohrteiles 4 verlötet wird.

Der Rohling 10′ ist so dimensoniert, daß, wie sich aus Fig. 2 ergibt, die äußeren Flächen der Lappen 12a′, 12b′, 12c′, 12d′, die die Seitenwand 12 bilden, fest an die innere Fläche des Rohrteiles 2 anschließen, so daß dieses Element sicher an seinem Platz bis zur abschließenden Verlötungsoperation gehalten wird.

Dies zeigt, daß das Verbindungselement einen hohen Grad an mechanischer Festigkeit wegen der vergrößerten Kontaktfläche durch das Verbindungselement 10 mit den beiden Rohrteilen 2 und 4 aufweist. Da das Verbindungselement 10 von außen nicht sichtbar ist, hat die Rohrverbindung ein sauberes, glattes Aussehen. Ein wichtiger Vorteil liegt aber auch in der Verwendung der vier gebogenen, in der Richtung festge­ legten Aussparungen. Dadurch wird das Ziehen des Rohlings die Form eines inneren Schuhs, wie in Beispiel 2 dargestellt, durch ein Einmalverfahren mit zwei Ausformungen erleichtert.

Die Herstellung des Verstärkungselementes 10 ist anhand eines Tiefziehprozesses beschrieben worden, aber es ver­ steht sich von selbst, daß es auch durch andere Verfahren, beispielsweise durch Mehrschritt-Tiefziehverfahren oder In­ vestmentguß hergestellt werden kann. Das Verbindungselement kann natürlich auch bei anderen Anwendungen als bei der Her­ stellung von Fahrradrahmen eigesetzt werden. Andere An­ wendungsmöglichkeiten, Herstellungsverfahren und Abänderungen ergeben sich für den Fachmann aufgrund seiner vorhandenen Kenntnisse.

Claims (11)

1. Im Innern angebrachtes Rohrverbindungs- und -verstärkungs­ element zwischen zwei Rohrstücken, gekennzeichnet durch einen axial mit vier Aussparungen versehenen zylindrischen Teil (10) der ein Stück mit einer konkaven Endwand (14) ist.

2. Rohrverbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Element aus einem flachen gestanzten Rohling (10) durch ein Einschrittziehverfahren herge­ stellt worden ist.

3. Rohrverbindungselement nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rohling (10) vier abgeteilte Ein­ sparungen (16a, 16b, 16c, 16d), von denen zwei in symme­ trischer Form entlang der Längsachse und zwei entlang der Querachse vorliegen, aufweist.

4. Rohrverbindungselement nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohling vier Lappen (12a, 12b, 12c, 12d), von denen zwei symmetrisch entlang der Längsachse und zwei entlang der Querachse vorliegen, aufweist.

5. Rohrverbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Element mit den Rohrteilen durch Hart­ löten verbunden ist.

6. Rohrverbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Endwand (14) eine zentrale Öffnung (18) aufweist.

7. Rohrverbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohling eine zentrale nicht runde Halte- und Fixierungsöffnung für das Werkzeug (18) aufweist.

8. Rohrverbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohling (10) Entlastungsöffnungen (20) an den Spitzen der Teilbereiche der entstehenden Lappen (12a, 12b, 12c, 12d) aufweist.

9. Hartgelötetes Rohverbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (16a, 16b, 16c, 16d) an den Schnittpunkten Entlastungsöffnungen ausweisen.

10. Rohrverbindungselmente nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling zur Ausbildung ver­ schiedener gewinkelter Verstärkungselemente und Rohr­ durchmesser für die Verwendung bei der Herstellung von Fahrradrahmen ausgebildet ist.

11. Verfahren zum Herstellen von Rohrverbindungselementen nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) ein flacher Rohling aus einer Metallplatte in der benötigten Konfiguration ausgestanzt wird, der ein Zentralteil aufweist, der mit einer zentralen Fixie­ rungsöffnung für das Werkzeug versehen ist, und von dem sich vier Ohren oder Lappen, die durch die Aus­ sparung gebildet werden, mit abgerundeten Spitzen erstrecken und eine zentrale, nicht runde Fixierungs­ öffnung für das Werkzeug und an den Spitzen der Lappen Entlastungsöffnungen aufweisen,
• b) dieser Rohling der in das Formungsgerät eingelegt und mit einem Stempel bearbeitet wird, mit dem in einem einzigen Verfahrensschritt zwei Formungen durchgeführt werden, wobei in der ersten Formung eine konkave Oberfläche hergestellt und in der zweiten Formung der mit Aussparungen versehene Zylinder gezogen wird,
• c) das Verstärkungselement vom Ziehstempel abgenommen wird.