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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Speichenrad für schlauchlose Reifen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Speichenräder für Motorräder gibt es grundsätzlich in zwei verschiedenen Ausführungen, nämlich mit Schlauch oder schlauchlos. Nachteilig an „Schlauchrädern” ist das durch den Schlauch bedingte zusätzliche Gewicht sowie die Tatsache, dass bei einem Platzen des Schlauchs ein sehr plötzlicher Luftverlust auftreten kann.
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Bei schlauchlosen Speichenrädern unterscheidet man sogenannte „geschlossene Speichenräder” und „offene Speichenräder”. Bei offenen Speichenrädern durchsetzten die äußeren Speichenenden die Felge, was eine Abdichtung der in der Felge vorgesehenen „Speichenlöcher” erforderlich macht. Bei geschlossenen Speichenrädern sind die Speichen so an der Felgeninnenseite befestigt, dass im Bereich der Speichenenden keinerlei Verbindung zwischen der Felgeninnen- und der Felgenaußenseite, welche zusammen mit dem Reifen das Luftvolumen begrenzt, besteht.
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Die eingangs erwähnte
WO 2009081242 beschreibt ein schlauchloses, geschlossenes Speichenrad. Bei diesem Speichenrad sind an der Felgeninnenseite „Speichenhalter” in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet. Jeder Speichenhalter ist durch zwei in Querrichtung des Speichenrades voneinander beabstandete Halteaugen gebildet, die jeweils mit einem Loch versehen sind. In die beiden Halteaugen ist von der Seite her ein zylindrischer Haltebolzen eingeschoben. Jeder der Haltebolzen wiederum weist eine Gewindebohrung auf, in die ein äußeres, mit einem Außengewinde versehenes Ende einer Speiche eingeschraubt wird. Das Einschrauben des Speichenendes erfolgt nach dem Einschieben des Haltebolzens in die in den Halteaugen vorgesehenen Ausnehmungen. Die inneren Speichenenden sind mit einem Kopf versehen. Bei der fertigen Montage werden nacheinander die einzelnen Speichen durch in der Nabe vorgesehene Löcher geschoben und nach dem Einsetzen der Haltebolzen in die Haltebolzen eingeschraubt. Zum Festziehen der Speichen ist an den inneren Speichenenden jeweils ein Innenmehrkant vorgesehen. Beim Festziehen kann es aufgrund der Länge der Speichen zu einer beträchtlichen Torsion der Speichen kommen. Da die Speichenhalter in der Nähe angeordnet sind, weist das Speichenrad eine vergleichsweise geringe Biegesteifigkeit auf.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Speichenrad für schlauchlose Reifen zu schaffen, das eine hohe Biege- bzw. Torsionssteifigkeit aufweist, das einfach montierbar ist und das so konzipiert ist, dass beim Montieren der Speichen an den Speichen möglichst keine Zwangskräfte oder Biegemomente auftreten können.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Speichenrad für schlauchlose Reifen mit einer Nabe, die über mehrere Speichen mit einer Felge verbunden ist. Hierzu sind an einer Innenseite der Felge in Umfangsrichtung verteilt nach innen abstehende „Speichenhalter” vorgesehen, die jeweils eine „Ausnehmung” aufweisen. Die Speichen lassen sich begrifflich gliedern in „erste Speichen” und „zweite Speichen”. Innere Enden der ersten Speichen sind in einem Bereich links einer Radmittelebene mit der Nabe verbunden. Innere Enden der zweiten Speichen sind in einem Bereich rechts neben der Radmittelebene mit der Nabe verbunden.
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Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die in den Speichenhaltern vorgesehenen „Ausnehmungen” „geschlitzt” sind. „Geschlitzt” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Speichenhalter einen nach innen, d. h. zur Nabe hin, und zu mindestens einer Seite des Speichenhalters hin offenen Schlitz aufweisen. „Zur Seite hin offen” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Schlitz in mindestens einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Radmittelebene ist, offen ist.
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Ein derartiger nach innen zur Nabe und zu mindestens einer Seite hin offener Schlitz ermöglicht eine sehr einfache Speichenmontage. Bei der Speichenmontage kann nämlich ein Endabschnitt einer Speiche von der offenen Seite des Schlitzes her einfach in die Ausnehmung eingeführt werden.
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Um das äußere Ende der Speiche an dem Speichenhalter zu halten kann am äußeren Speichenende eine Verdickung vorgesehen sein, die nach dem seitlichen Einführen des Endabschnitts der Speiche in den Schlitz in der Ausnehmung des Speichenhalters, d. h. unmittelbar am Speichenhalter, eingehängt wird.
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Alternativ dazu kann ein „bolzenartiges Zwischenelement” vorgesehen sein, das eine Ausnehmung zur Aufnahme eines äußeren Endabschnitts einer Speiche bzw. der dort vorgesehenen Verdickung aufweist und das zusammen mit der daran „eingehängten” Speiche in die Ausnehmung des Speichenhalters eingeführt wird. Bei einem Speichenrad, bei dem die äußeren Speichenenden über Zwischenelemente mit den Speichenhaltern verbunden sind, wird also bei der Speichenmontage zunächst die Speiche mit ihrem inneren Speichenende durch die in dem Zwischenelement vorgesehene Ausnehmung gesteckt. Das Zwischenelement wird also auf die Speiche „aufgefädelt”. Anschließend wird das Zwischenelement mit der durch die Ausnehmung hindurch gesteckten Speiche von der Seite her in die Ausnehmung des Speichenhalters eingeführt bzw. geschoben, was problemlos möglich ist, da, wie bereits erläutert, jeder der Speichenhalter mit einem nach innen zur Nabe und zu einer Seite des Speichenhalters hin offenen Schlitz versehen ist.
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Bei einem Speichenrad gemäß der Erfindung sind die äußeren Enden der Speichen somit ausschließlich „formschlüssig” mit der Felge bzw. der den an der Felgeninnenseite vorgesehenen Speichenhaltern verbunden. „Formschlüssig” bedeutet in diesem Zusammenhang in Abgrenzung zu der eingangs genannten
WO 2009081242 „gewindelos”.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Speichen über ihre gesamte Länge gerade. Sie weisen also keine Kröpfung, Biegung o. ä. auf. Gerade Speichen sind kostengünstiger als gekröpfte oder gebogene Speichen und weisen einen optimalen Kraftfluss (ohne nennenswerte Biegemomente) auf, was das Risiko von Speichenbrüchen verringert. Eine Voraussetzung für die Verwendung gerader Speichen ist der in den Speichenhaltern vorgesehene und entsprechend angeordnete Schlitz.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Speichen „gekreuzt” angeordnet, was dem Speichenrad eine hohe Biege- bzw. Torsionssteifigkeit verleiht. „Gekreuzt” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die äußeren Enden der ersten Speichen (deren innere Enden in einem Bereich links der Radmittelebene mit der Nabe verbunden sind), von Speichenhaltern gehalten werden, die sich in einem Bereich rechts der Radmittelebene befinden. Analog werden die äußeren Enden der zweiten Speichen (deren innere Enden in einem Bereich rechts der Radmittelebene mit der Nabe verbunden sind) von Speichenhaltern gehalten, die in einem Bereich links der Radmittelebene in der Innenseite der Felge angeordnet sind.
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Die Speichenhalter können paarweise (links und rechts) entlang des Innenumfangs der Felge angeordnet sein. „Paarweise” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass an einer Umfangsposition der Felge, an der sich Speichenhalter befinden, rechts neben der Radmittelebene ein einer ersten Speiche zugeordneter Speichenhalter angeordnet ist und dass an der selben Umfangsposition, jedoch links der Radmittelebene, ein einer zweiten Speiche zugeordneter Speichenhalter angeordnet ist.
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Die inneren Enden der Speichen können über Speichennippel mit der Nabe verbunden sein. Die Speichennippel können in zugeordnete Durchgangslöcher, die in der Nabe vorgesehen sind, formschlüssig eingesetzt sein. Die Speichennippel weisen jeweils ein Innengewinde auf, in das ein mit einem Außengewinde versehenes Ende einer Speiche eingeschraubt ist. Aufgrund der gekreuzten Anordnung der Speichen und der dadurch bedingten Schrägstellung der Speichen kreuzen „gedachte Verlängerungen” der Speichen die Nabe „sekantenartig” (in Abgrenzung zu machen Speichenrädern des Standes der Technik, bei denen die Speichen nahezu tangential bezüglich der Nabe angeordnet sind). Bei dem erfindungsgemäßen Konzept können die Speichennippel so angeordnet werden, dass sie von schräg seitlich der Nabe aus zugänglich, d. h. anziehbar sind.
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Zum Anziehen der Speichennippel können diese mit einem Innenmehrkant oder auch, sofern sie hinreichend weit aus den in der Nabe vorgesehenen Durchgangsnippellöchern herausstehen, mit einem Außenmehrkant oder einer anderen „Profilierung” versehen sein. Bei diesem Konzept werden die Speichen beim Anziehen der Speichennippel im Unterschied zu der eingangs erwähnten
WO 2009081242 A1 kaum bzw. nur unwesentlich tordiert.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die Zwischenelemente (Haltebolzen) durch die die Speichen hindurch gesteckt sind, entlang ihrer gesamten Länge von den Speichenhaltern gehalten. Dies ist ebenfalls ein weiterer Unterschied gegenüber der eingangs erwähnten
WO 2009081242 , da bei dem dort beschriebenen Speichenrad lediglich die Enden der Haltebolzen von Halteaugen gehalten werden, nicht aber die Haltebolzen über ihre gesamte Länge.
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Die Zwischenelemente bzw. Haltebolzen können aus einem Leichtmetall hergestellt sein, wodurch sich das Gewicht und das Trägheitsmoment des Speichenrades verringert.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die in den Speichenhaltern vorgesehenen Ausnehmungen und die darin eingesetzten Zwischenelemente bzw. Haltebolzen kreiszylindrisch ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Zwischenelemente bzw. Haltebolzen zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen zumindest geringfügig um ihre jeweilige Zylinderachse relativ zu der zugeordneten Ausnehmung des Speichenhalters schwenkbar sind. Dadurch werden Zwangsbiegemomente um die Zylinderachse der Zwischenelemente von vornherein ausgeschlossen.
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Die Zwischenelemente bzw. Haltebolzen können mit einer zur Form der an den äußeren Speichenenden vorgesehenen Verdickungen komplementären „Sitzmulde” versehen sein. Nach dem „Hindurchfädeln” einer Speiche durch die in dem Zwischenelement bzw. Haltebolzen vorgesehene Ausnehmung liegt die am äußeren Speichenende vorgesehene Verdickung auf der Sitzmulde auf (vergleichbar mit einem Kugelgleitlager). Die am äußeren Speichenende vorgesehene Verdickung kann z. B. kugelförmig bzw. kugelkarlottenförmig, tonnenartig bzw. kreiszylindrisch, elliptisch, linsenkopfartig o. ä. ausgebildet sein.
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Vorzugsweise sind die Sitzmulde, die am äußeren Speichenende vorgesehene Verdickung und die in dem zugeordneten Zwischenelement vorgesehene Ausnehmung bzw. Schlitzung so aufeinander abgestimmt, dass die Speiche zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen zumindest geringfügig schwenkbar ist. Vorzugsweise ist nicht nur der oben bereits erwähnte Schwenkfreiheitsgrad um die Zylinderachse des Zwischenelements bzw. Haltebolzen vorgesehen, sondern mindestens ein weiterer Schwenkfreiheitsgrad um eine Achse, die quer zur Zylinderachse des Zwischenelements ist.
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Zusammenfassend werden mit der Erfindung insbesondere folgende Vorteile erreicht:
- – Ein Speichenrad gemäß der Erfindung weist eine hohe Quersteifigkeit bei geringem Gewicht auf.
- – Es können gerade Speichen verwendet werden.
- – Eine maschinelle Montage, insbesondere ein maschinelles Anziehen der an der Nabe vorgesehenen Speichennippel ist möglich.
- – Da die Zwischenelemente auf ihrer gesamten Länge in den Ausnehmungen der Speichenhalter aufliegen, ergeben sich vergleichsweise geringe Flächenpressungen.
- – Aufgrund der aufeinander geometrisch abgestimmten Form der Verdickung und der Sitzmulde ergibt sich auch zwischen der Verdickung und der Sitzmulde des Zwischenelements eine vergleichsweise geringe Flächenpressung, was das Speichenrad besonders geländetauglich macht (da im Gelände sehr hohe Spannungsspitzen in den Speichen auftreten können).
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Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Speichenrad gemäß der Erfindung in Seitenansicht;
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2 das Speichenrad der 1 in perspektivischer Darstellung;
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3 einen Speichenhalter und eine Speiche gemäß der Erfindung in vergrößerter Darstellung;
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4a, 4b ein Ausführungsbeispiel einer Speiche mit kugelförmigem äußeren Speichenende;
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5a, 5b ein Ausführungsbeispiel einer Speiche mit tonnenförmigem äußeren Speichenende;
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6 ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein äußeres Speichenende unmittelbar in eine Ausnehmung eines Speichenhalters eingesetzt ist;
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7a, 7b ein Ausführungsbeispiel einer Speiche mit kugelkarlottenförmigem bzw. linsenkopfartigem Speichenende, das in ein Zwischenelement eingeschoben ist;
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8a, 8b ein Ausführungsbeispiel, bei dem das äußere Speichenende tonnenförmig bzw. kreiszylindrisch (vgl. 5a, 5b) ausgebildet ist.
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Die 1, 2 zeigen ein schlauchloses Speichenrad 1 für schlauchlose Reifen. Das Speichenrad 1 weist eine Nabe 2 und eine Felge 3 auf. Die Nabe 2 ist über eine Vielzahl von Speichen 4, 5, mit der Felge 3 verbunden.
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Bei den Speichen 4, 5 können erste Speichen 4 und zweite Speichen 5 (vgl. 2) unterschieden werden. Unter ersten Speichen 4 werden Speichen verstanden, deren innere Enden 4a in einem Bereich links einer Radmittelebene mit der Nabe 2 verbunden sind. Unter zweiten Speichen 5 werden Speichen verstanden, deren innere Enden 5a in einem Bereich rechts der Radmittelebene mit der Nabe 2 verbunden sind.
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An einer Felgeninnenseite sind in Umfangsrichtung der Felge 3 verteilt nach innen abstehende linke bzw. rechte Speichenhalter 6 bzw. 7 angeordnet. Wie aus 2 ersichtlich ist, sind die Speichenhalter 6, 7 in Umfangsrichtung der Felge 3 jeweils paarweise angeordnet. „Paarweise” angeordnet bedeutet in diesem Zusammenhang, dass an einer Umfangsposition, an der sich Speichenhalter, z. B. die Speichenhalter 6 und 7 befinden, rechts der Radmittelebene ein einer ersten Speiche zugeordneter Speichenhalter und an der selben Umfangsposition, jedoch links der Radmittelebene, ein einer zweiten Speiche zugeordneter Speichenhalter angeordnet ist.
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Die Speichenhalter stehen, wie z. B. aus 1 oder 2 ersichtlich ist, etwas radial nach innen von der Felgeninnenseite ab. Sie weisen jeweils eine Ausnehmung 8 auf, die hier im Wesentlichen zylindrisch ist.
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Wie z. B. aus den 3 bis 5 ersichtlich ist, ist die Ausnehmung 8 geschlitzt. „Geschlitzt” bedeutet, dass sie nach innen, d. h. in Richtung zur Nabe 2 hin und zu mindestens einer Seite des Speichenhalters 6, 7 hin offen ist, so dass bei der Speichenmontage ein Endabschnitt 9 einer Speiche 4, 5 von der offenen Seite des Schlitzes her in die Ausnehmung 8 des Speichenhalters 6, 7 einführbar ist.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, weist die Speiche 4, 5 an ihrem äußeren Ende 9 eine Verdickung 10 auf. Beim Ausführungsbeispiel der 3 ist die Verdickung 10 so gestaltet, dass sie unmittelbar in die Ausnehmung 8 eingeführt bzw. in der Ausnehmung 8 eingehängt werden kann.
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Das radial innere Ende 11 der Speiche 4, 5 ist in einen Speichennippel 12 eingeschraubt. Der Speichennippel 12 wiederrum ist in eine zugeordnete, in der Nabe 2 vorgesehene Ausnehmung bzw. ein Durchgangsloch eingesetzt.
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Der Speichennippel 12 weist einen Innenmehrkant 13 auf, mittels dessen der Speichennippel und somit die Speiche bei der Montage angezogen werden kann.
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Alternativ zu dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem das äußere Speichenende 9 mit der Verdickung 10 unmittelbar in den Speichenhalter 6, 7 eingehängt wird, kann auch mit einem Zwischenelement 14 gearbeitet werden, was z. B. in den 4, 5 dargestellt ist.
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Das Zwischenelement 14 weist eine im Wesentlichen kreiszylindrische Form mit einer „Sitzmulde 14a” und einer das Zwischenelement durchsetzenden Ausnehmung 14b auf. Bei der Speichenmontage wird zunächst das Zwischenelement 14 vom unteren Speichenende 11 her auf die Speiche 4, 5 „aufgefädelt” und nach oben geschoben, bis die Verdickung 10 auf der Sitzmulde 14a des Zwischenelements 14 aufsitzt.
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Anschließend wird das Zwischenelement 14 und die durch die Ausnehmung 14b hindurch gesteckte Speiche 4, 5 von einer Seite der Felge 3 her in die Ausnehmung 8 des Speichenhalters 6, 7 eingeführt, was in 4b durch einen Pfeil 15 angedeutet ist.
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Bei dem in den 4a, 4b gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Verdickung 10 eine kugelförmige oder kugelkarlottenförmige Form auf. Die Sitzmulde 14a ist hierzu komplementär gestaltet.
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Wie aus den 4 und 5 ersichtlich ist, kann das Zwischenelement 14 zumindest in gewissem Umfang um eine Längsachse des Zwischenelements 14 relativ zu dem Speichenhalter 6, 7 verschwenkt werden, wodurch Biegemomente um die Längsachse des Zwischenelements 14 von vorne herein ausgeschlossen werden. Aufgrund der kugelförmigen bzw. kugelkarlottenförmigen Gestalt der Verdickung 10 und der hierzu komplementär geformten Sitzmulde 14a kann die Speiche 4, 5 zusätzlich in Richtungen quer zu der Längsrichtung des Zwischenelements 14 in gewissem Umfang verschwenkt werden, so dass auch Biegemomente um solche Achsen vermieden werden.
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Beim Ausführungsbeispiel der 5a, 5b ist die Verdickung hammer- oder tonnenförmig gestaltet. Wie aus 5a ersichtlich ist, ist eine Längsachse 16 dieser Verdickung 10 im Wesentlichen quer zur Längsachse 17 des Zwischenelements 14. Aufgrund des Schwenkfreiheitsgrades des Zwischenelements 14 um dessen Längsachse 17 relativ zu dem Speichenhalter 6, 7 und dem zusätzlichen Schwenkfreiheitsgrad der Speiche 4, 5 um die Längsachse 16 relativ zu dem Zwischenelement 14 werden Zwangsmomente jeglicher Art, die bei der Montage der Speiche 4, 5 entstehen könnten, vermieden.
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6 zeigt die in 3 gezeigte Speiche 4, 5 in eingebautem Zustand. Es ist ersichtlich, dass die Verdickung 10 unmittelbar in die Ausnehmung 8 des Speichenhalters 6, 7 eingesetzt ist (d. h. ohne Zwischenelement).
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Die 7a, 7b zeigen die Einbausituation bei dem Ausführungsbeispiel der 4a, 4b.
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Die 8a, 8b zeigen die Einbausituation des in den 5a, 5b gezeigten Ausführungsbeispiels.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009081242 A1 [0002, 0018]
- WO 2009081242 [0005, 0013, 0019]
