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Die Erfindung betrifft eine Felge für ein Fahrzeugrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeugrad, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Optimierung des Rollgeräuschs eines Fahrzeugrads, insbesondere eines Kraftfahrzeugrads, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 11.
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Die Optimierung von Fahrzeuggeräuschen ist ein wesentlicher Aspekt in der Fahrzeugentwicklung, insbesondere der Kraftfahrzeugentwicklung. Hierzu zählt auch die Optimierung des Rollgeräuschs eines Fahrzeugs, das vor allem durch das Abrollen der Fahrzeugräder auf der Fahrbahn entsteht. Dieses Rollgeräusch wird regelmäßig durch Resonanzen verstärkt, beispielsweise durch Reifentorusresonanzen, die sich auf Luftsäulenschwingungen im Hohlraum des Fahrzeugrads zurückführen lassen. Einer der in diesem Schwingsystem beteiligten Körper ist dabei üblicherweise auch die Felge des Fahrzeugrads. Da die Schwingungen der Felge zudem über Körperschall ins Innere des Fahrzeuges eingeleitet werden, wirken sich diese erheblich auf die Geräuschkulisse im Inneren des Fahrzeuges aus.
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Um das Rollgeräusch des Fahrzeuges, insbesondere im Inneren des Fahrzeuges, zu verringern, ist es beispielhaft aus der
DE 10 2010 052 919 A1 bekannt, an einer Felge eines Fahrzeugrads ein ringförmiges Dämpfungselement zur Dämpfung von im Betrieb des Kraftfahrzeuges entstehenden Schwingungen anzuordnen. Dieses Dämpfungselement ist am Außen- oder Innenumfang der Felge umlaufend angeordnet und umfasst zwei konzentrische Ringelemente, von denen ein erstes Ringelement eine radial innere Position und ein zweites Ringelement eine radial äußere Position an der Felge einnimmt. Das erste Ringelement dient dabei im Wesentlichen eine Befestigung des Dämpfungselements, während das zweite Ringelement der Bedämpfung der Schwingungen dient. In einer bevorzugten Ausführung ist das zweite Ringelement hier aus einem Elastomer-Vulkanisat mit darin einvulkanisierten Stahlseilen als Tilgermasse hergestellt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Felge für ein Fahrzeugrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeugrad, bereitzustellen, mittels der das Rollgeräusch eines Fahrzeuges auf einfache und effektive Weise optimiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß Anspruch 1 ist eine Felge für ein Fahrzeugrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeugrad vorgeschlagen. Erfindungsgemäß weist die Felge zur Optimierung des Rollgeräuschs des Fahrzeugrades, insbesondere zur definierten Einstellung und/oder Verschiebung wenigstens einer Resonanzfrequenz des Fahrzeugrads, wenigstens einen lokal begrenzten steifigkeitsveränderten Bereich auf, an und/oder in dem die Steifigkeit der Felge gegenüber einem unmittelbar angrenzenden Felgenbereich und/oder gegenüber einem Grund- oder Herstellzustand der Felge in diesem Bereich verändert ist.
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Auf diese Weise kann das Rollgeräusch des Fahrzeugrads besonders effektiv optimiert werden, da durch Erhöhung oder Verringerung der Felgen-Steifigkeit an dem wenigstens einen steifigkeitsveränderten Bereich beispielsweise eine Resonanzfrequenz des Fahrzeugrads, bei der die Schwingungen des Fahrzeugrads besonders hohe Amplituden erreichen, gezielt eingestellt und/oder verschoben werden kann. So kann beispielsweise bei einer häufig auftretenden und ein störendes Rollgeräusch bewirkenden Resonanzfrequenz des Fahrzeugrads die Resonanzfrequenz in einen höheren oder tieferen Frequenzbereich verschoben bzw. verlagert werden. Dieser Frequenzbereich kann beispielsweise so gewählt werden, dass das Fahrzeugrad während einer Fahrt mit dem Fahrzeug nicht in diesem Frequenzbereich angeregt wird und daher nicht mehr in die störende Resonanz gerät. Alternativ kann die Frequenz auch derart gewählt werden, dass sich trotz auftretender Resonanz kein störendes Rollgeräusch ergibt. Des Weiteren ist die erfindungsgemäße Veränderung der Felgen-Steifigkeit auch eine besonders einfache Möglichkeit, das Rollgeräusch des Fahrzeugs zu optimieren, da dies, wie im Folgenden noch erläutert wird, auf einfache Weise umgesetzt bzw. realisiert werden kann.
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Die Begrifflichkeit „Felge” umfasst hier ausdrücklich den gesamten Teil des Fahrzeugrads ohne Fahrzeugreifen, das heißt, dass durch diese Begrifflichkeit sowohl der den Fahrzeugreifen halternde Felgenring als auch die das Verbindungsstück zwischen Felgenring und Radnabe des Fahrzeuges ausbildende Radschüssel umfasst ist.
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In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Felge kann die Felge mehrere lokal begrenzte und/oder gleich ausgebildete steifigkeitsveränderte Bereiche aufweisen, die in Felgenumfangsrichtung gesehen voneinander beabstandet sind, insbesondere gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Auf diese Weise können die Resonanzschwingungen besonders einfach gezielt eingestellt und/oder verschoben werden, da diese regelmäßig durch radial auf die Felge wirkende Kräfte angeregt werden. Um zu verhindern, dass das Fahrzeugrad in eine störende Resonanz gerät, muss daher lediglich eine definierte Anzahl von steifigkeitsveränderten Bereichen definiert angeordnet werden. Die gleichmäßige Beabstandung der steifigkeitsveränderten Bereiche hat dabei zudem den Vorteil, dass keine unerwünschte Unwucht des Fahrzeugrads erzeugt wird.
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Weiter bevorzugt ist der wenigstens eine steifigkeitsveränderte Bereich, in Felgen-Querrichtung gesehen, in einem mittleren Felgenbereich eines Felgenrings der Felge und/oder an einem Felgenbett eines Felgenrings der Felge ausgebildet und/oder angeordnet. Dadurch kann, insbesondere bei einer radialen Anregung der Felge, eine effektive definierte Einstellung und/oder Verschiebung der wenigstens einen Resonanzfrequenz sichergestellt werden. Sofern die Felge als Tiefbett-Felge ausgebildet ist, kann der steifigkeitsveränderte Bereich dabei vorzugsweise an dem Tiefbett der Felge angeordnet und/oder ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist der wenigstens eine steifigkeitsveränderte Bereich an einer, im montierten Zustand eines Reifens, dem Reifen zugewandten Außenseite des Felgenrings, insbesondere eines Felgenbettes des Felgenrings, angeordnet und/oder ausgebildet. So wird aufgrund der flächigen und regelmäßig standardisierten Ausbildung des Felgenrings eine besonders einfache Anordnung und/oder Ausbildung des steifigkeitsveränderten Bereichs möglich. Zudem kann der steifigkeitsveränderte Bereich dadurch auch auf optisch vorteilhaft Weise äußerlich unsichtbar an dem Fahrzeugreifen angeordnet und/oder ausgebildet werden.
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Gemäß einer bevorzugten konkreten Ausführung ist der wenigstens eine steifigkeitsveränderte Bereich durch wenigstens ein an der Felge angeordnetes, insbesondere stoffschlüssig festgelegtes, Versteifungselement gebildet. Dadurch kann die Felge besonders einfach lokal begrenzt versteift werden, da lediglich das definierte Versteifungselement lokal an der Felge angeordnet werden muss. Die stoffschlüssige Festlegung hat dabei den Vorteil, dass das Versteifungselement besonders einfach an der Felge angeordnet werden kann und eine Bewegung bzw. ein Wackeln des Versteifungselements zuverlässig verhindert werden ist. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, das Versteifungselement kraft- und/oder formschlüssig, beispielsweise mittels Nietverbindungen, an der Felge festzulegen.
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Vorzugsweise kann das Versteifungselement flächig und/oder flickenartig bzw. im weitesten Sinne plattenförmig bzw. plattenartig ausgebildet sein, um das Versteifungselement besonders platzsparend und/oder optisch unauffällig auszubilden. Die flächige und/oder flickenartige Ausbildung des Versteifungselements ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es an der dem Reifen des Fahrzeugrads zugewandten Außenseite des Felgenrings angeordnet wird, da sich das Versteifungselement hier bei einer Montage des Reifens nicht bzw. kaum behindernd auswirkt. Weiter bevorzugt kann das Versteifungselement aus einem flexiblen Material ausgebildet sein, um die Anordnung des Versteifungselements zu vereinfachen. Bevorzugt kann das Material des Versteifungselements zudem dimensionsstabil ausgebildet sein, um eine zuverlässige Versteifung der Felge an dem wenigstens einen steifigkeitsveränderten Bereich sicherzustellen.
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Das Versteifungselement kann vorzugsweise aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff, hergestellt sein, um das Versteifungselement mit den gewünschten Eigenschaften, insbesondere äußerst steif und leicht, auszubilden.
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Konkret kann die Felge selbst als Stahlfelge und/oder als Leichtmetallfelge, insbesondere als Aluminiumfelge, ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass der steifigkeitsveränderte Bereich somit an herkömmlichen bzw. gängigen Felgen ausgebildet wird, die für viele Fahrzeuge verfügbar sind. Zudem kann der steifigkeitsveränderte Bereich an diesen aus Metall gefertigten Felgen besonders einfach ausgebildet werden.
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In einer alternativen und/oder zusätzlichen Ausführung zu dem Versteifungselement kann der wenigstens eine steifigkeitsveränderte Bereich durch eine Aufschweißung, insbesondere durch einen Schweißpunkt als punktförmige Aufschweißung und/oder durch eine Schweißnaht als linienförmige Aufschweißung, gebildet sein. Dadurch kann der wenigstens eine steifigkeitsveränderte Bereich mit besonders geringem Aufwand an der Felge ausgebildet werden. Das Aufschweißungsmaterial kann dabei als jedes geeignete Material ausgebildet sein, vorzugsweise aber ähnlich oder identisch mit dem Material der Felge sein.
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Konkret kann der wenigstens eine steifigkeitsveränderte Bereich dabei durch mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete und sich in Querrichtung über eine definierte Länge der Felge, insbesondere eines Felgenrings und/oder eines Felgenbettes, erstreckende punkt- und/oder linienförmige Aufschweißungen gebildet sein, um die Aufschweißungen auf einfache Weise lokal begrenzt auszubilden.
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In einer weiteren alternativen und/oder zusätzlichen Ausführung kann der wenigstens eine steifigkeitsveränderte Bereich durch einen gegenüber dem unmittelbar angrenzenden Felgenbereich und/oder gegenüber dem Grund- oder Herstellzustand der Felge in diesem Bereich gefügeveränderten Bereich, insbesondere durch einen durch thermische Behandlung gefügeveränderten Bereich, gebildet sein. Auf diese Weise wird der steifigkeitsveränderte Bereich besonders funktionssicher ausgebildet, da an der Felge beispielsweise kein zusätzliches Versteifungselement angeordnet werden muss, das sich eventuell lösen kann. Zudem wird bei einer derartigen Ausbildung des Steifigkeitsbereichs auch die Montage eines Reifens des Fahrzeugrads nicht behindert.
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Auch der wenigstens eine durch Gefügeveränderung steifigkeitsveränderte Bereich kann vorzugsweise durch mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete und sich in Querrichtung über eine definierte Länge der Felge, insbesondere eines Felgenrings und/oder eines Felgenbettes, erstreckende punkt- und/oder linienförmige Gefügeänderungen gebildet sein, um die Gefügeveränderungen auf einfache Weise lokal begrenzt auszubilden.
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Zur Lösung der bereits erläuterten Aufgabe wird ferner ein Verfahren zur Optimierung des Rollgeräuschs eines Fahrzeugrads, insbesondere eines Kraftfahrzeugrads vorgeschlagen, wobei das Fahrzeugrad eine Felge aufweist. Erfindungsgemäß wird die Steifigkeit der Felge an und/oder in wenigstens einem definiert vorgegebenen, lokal begrenzten Felgenbereich gegenüber einem unmittelbar angrenzenden Felgenbereich und/oder gegenüber einem Grund- oder Herstellzustand der Felge verändert, insbesondere derart verändert, dass wenigstens eine Resonanzfrequenz des Fahrzeugrads definiert eingestellt und/oder verschoben wird. Die sich aus dieser Verfahrensführung ergebenden Vorteile sind identisch mit den bereits gewürdigten Vorteilen der erfindungsgemäßen Felge, so dass diese hier nicht wiederholt werden.
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In einer bevorzugten Verfahrensführung wird zur Steifigkeitsänderung wenigstens ein Versteifungselement, vorzugsweise wenigstens ein flächiges und/oder flickenartiges und/oder aus einem dimensionsstabilen und/oder flexiblen Material hergestelltes Versteifungselement, an dem wenigstens einen definiert vorgegebenen, lokal begrenzten Felgenbereich angebracht, insbesondere stoffschlüssig festgelegt. Die Verwendung des wenigstens eines Versteifungselements ermöglicht, wie bereits erläutert, eine besonders einfache und zuverlässige Optimierung des Fahrzeugrad-Rollgeräuschs.
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Alternativ und/oder zusätzlich wird zur Steifigkeitsänderung wenigstens eine, vorzugsweise punkt- und/oder linienförmige, Aufschweißung an dem wenigstens einen definiert vorgegebenen, lokal begrenzten Felgenbereich vorgesehen. Dadurch kann der wenigstens eine steifigkeitsveränderte Bereich mit besonders geringem Aufwand an der Felge ausgebildet werden.
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Weiter alternativ und/oder zusätzlich wird zur Steifigkeitsänderung wenigstens eine, vorzugsweise punkt- und/oder linienförmige, Gefügeänderung, insbesondere eine durch thermische Behandlung bewirkte Gefügeänderung, an dem wenigstens einen definiert vorgegebenen, lokal begrenzten Felgenbereich vorgesehen. Auf diese Weise wird der steifigkeitsveränderte Bereich, wie auch bereits erläutert, besonders funktionssicher ausgebildet.
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Vorzugsweise wird der wenigstens eine durch Gefügeveränderung und/oder durch Aufschweißung steifigkeitsveränderte Bereich durch mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete und sich in Querrichtung über eine definierte Länge der Felge, insbesondere eines Felgenrings und/oder eines Felgenbettes, erstreckende punkt- und/oder linienförmige Gefügeänderungen und/oder Aufschweißungen gebildet, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass mehrere lokal begrenzte und/oder gleich ausgebildete steifigkeitsveränderte Bereiche in Felgenumfangsrichtung gesehen voneinander beabstandet, insbesondere gleichmäßig voneinander beabstandet, an der Felge ausgebildet und/oder angeordnet werden.
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Ferner behält sich die Anmelderin vor, auf ein Fahrzeug, insbesondere auf ein Kraftfahrzeug, gerichtete Ansprüche zu formulieren, das wenigstens ein Fahrzeugrad mit einer erfindungsgemäßen Felge aufweist.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen, einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnung lediglich beispielhaft näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in einer Perspektivdarstellung eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Felge;
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2 eine Draufsicht auf die Felge;
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3 eine Ansicht, anhand der die Anordnung von Versteifungselementen der Felge erläutert wird;
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4 in einer Ansicht gemäß 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Felge;
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5 eine Ansicht, anhand der die Anordnung von Wärmebehandlungsbereichen der zweiten Ausführungsform der Felge erläutert wird;
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6 einen Schnitt durch einen Felgenring der Felge; und
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7 beispielhaft ein Fahrzeug mit mehreren Fahrzeugrädern, deren Felgen entsprechend der 1 bis 5 ausgebildet sein können.
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In 1 ist eine Felge 1 für ein Kraftfahrzeugrad 16 (7) gezeigt. Die Felge 1 weist, in Radialrichtung gesehen, außen einen Felgenring 3 und eine sich, in Radialrichtung gesehen, innen an den Felgenring 3 anschließende, materialeinheitlich und einstückig mit dem Felgenring 3 verbundene Radschüssel 5 auf. Mittels des Felgenrings 3 der Felge 1 kann in bekannter Weise ein Reifen 17 (7) des Kraftfahrzeugrads 16 gehaltert werden. Die Radschüssel 5 der Felge 1 bildet in bekannter Weise das Verbindungsstück zwischen dem Felgenring 3 und einer Radnabe eines Kraftfahrzeuges 18 (7) aus. Die in 1 gezeigte Felge 1 ist hier beispielhaft aus Aluminium hergestellt. Ebenso kann die Felge aber auch aus jeglichem anderen geeigneten Material, beispielsweise auch aus Stahl oder aus einem anderen Leichtmetall als Aluminium, hergestellt sein.
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Zur Verdeutlichung des Aufbaus des in den Figuren gezeigten Felgenrings 3 ist in 6 weiter ein Teilschnitt durch den Felgenring 3 gezeigt. Daraus geht hervor, dass der Felgenring 3 hier als Tiefbett-Felgenring ausgebildet ist. Das Felgenbett 10 des Felgenrings 3 weist hier daher, in Felgen-Querrichtung y gesehen, mittig ein Tiefbett 13 und sich seitlich außen an das Tiefbett 13 anschließende Felgenschultern 14 auf. In Felgen-Querrichtung y gesehen, weiter außen schließen Felgenhörner 15 an das Felgenbett 10 an.
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Wie insbesondere aus 3 hervorgeht, weist die Felge 1 mehrere, hier beispielhaft drei, Versteifungselemente 7 auf. Jedes der Versteifungselemente 7 ist an einem definiert lokal begrenzt an der Felge 1 vorgegebenen Bereich derart festgelegt, dass die Felge 1 dort einen steifigkeitsveränderten Bereich 6 ausbildet. Durch diese definierten lokalen Versteifungen der Felge 1 wird zumindest eine definierte Resonanzfrequenz des Fahrzeugrads derart eingestellt und/oder verschoben, dass das Rollgeräusch des Fahrzeugrads optimiert ist. Die Versteifungselemente 7 sind hier beispielhaft als sogenannte „CFK-Patches” ausgeführt. Das heißt, dass die Versteifungselemente 7 hier aus einem mit Kohlefasern verstärkten Kunststoffmaterial hergestellt und flickenartig ausgebildet sind. Selbstverständlich können die Versteifungselemente 7 auch aus jedem anderen zweckmäßigen Material hergestellt sein, hier beispielsweise auch aus Aluminium, um die Versteifungselemente 7 materialeinheitlich und/oder einstückig, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung, an der Felge 1 festzulegen. Die hier gezeigten „CFK-Patches” sind vorzugsweise stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Klebeverbindung, an der Felge 1 festgelegt.
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Aus den 2 und 3 geht die Anordnung der Versteifungselemente 7 an der Felge 1 genauer hervor. Gemäß 2 sind die Versteifungselemente 7 an einer Außenseite 9 des Felgenbetts 10 des Felgenrings 3, hier beispielsweise an dem Tiefbett 13, angeordnet bzw. festgelegt. Wie weiter in 3 gezeigt ist, sind die Versteifungselemente 7 zudem, in Felgen-Umfangsrichtung gesehen, gleichmäßig voneinander beabstandet an der Felge 1 angeordnet.
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In den 4 und 5 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Felge 1 gezeigt. Die Felge 1 weist hier zur Ausbildung der steifigkeitsveränderten Bereiche 6 keine Versteifungselemente 7 auf. Vielmehr weist die Felge 1 hier zur Ausbildung der steifigkeitsveränderten Bereiche 6 Aufschweißungen auf, mittels denen die Steifigkeit der Felge 1 in diesen Bereichen 6 gegenüber einem Grund- und/oder Herstellzustand der Felge 1 erhöht ist. Konkret weist die Felge 1, hier lediglich beispielhaft, an jedem der Steifigkeitsbereiche 6 jeweils mehrere sich in Felgen-Querrichtung y erstreckende, in Felgen-Umfangsrichtung voneinander beabstandete, in 4 mit gestrichelten Linien angedeutete Reihen von Schweißnähten 11 auf, die hier durch eine durchgehende Schweißnaht oder aber auch, wie dargestellt, durch mehrere voneinander beabstandete linienförmige Schweißnähte gebildet sein können. Die Schweißnähte 11 sind an dem Felgenring 3 der Felge 1 ausgebildet und erstrecken sich hier beispielhaft über das gesamte Tiefbett 10 bis in die Felgenschultern 14 des Felgenrings 3. Alternativ zu den Schweißnähten 11 könnten die durchgehenden oder einzelnen linienförmigen Aufschweißungen auch mittels mehrerer beabstandeter Schweißpunkte ausgebildet werden.
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Alternativ zu der Ausbildung mittels Aufschweißungen können die in den 4 und 5 gezeigten steifigkeitsveränderten Bereiche 6 auch durch lokale Gefügeänderungen des Felgenmaterials ausgebildet werden. Diese Gefügeänderungen können dabei beispielsweise durch eine thermische Behandlung der Felge gebildet werden. Mittels der Gefügeänderungen kann die Steifigkeit an oder in den einzelnen Bereichen definiert erhöht oder aber auch definiert verringert werden, je nach dem welche Veränderung der Steifigkeit hier zweckmäßig bzw. gewünscht ist. Auch hier kann beispielsweise ein Muster ausgebildet werden, wie es in Verbindung mit 4 bereits erläutert worden ist, das heißt es können pro steifigkeitsveränderten Bereich 6 mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Reihen von gefügeveränderten Berteichen ausgebildet sein, wobei die Reihen selbst als durchgehende Linie oder durch einzelne beabstandete Linien oder Punkte gebildet sind.
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Ebenso können in den steifigkeitsveränderten Bereichen 6 mehrere in Querrichtung beabstandete Reihen von Aufschweißungen oder Gefügeänderungen vorgesehen sein, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Auch hier können Reihen als durchgehende Linien oder durch voneinander beabstandete Linien oder Punkte ausgebildet sein. Grundsätzlich könnten auch andere Muster vorgesehen sein, beispielsweise regelmäßige Punktmuster oder durch diagonal verlaufende parallele Linien gebildete Muster, um nur einige weitere Beispiele zu nennen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010052919 A1 [0003]
