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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Es ist bereits hinlänglich bekannt, Fahrzeugräder für Kraftfahrzeuge pannensicher auszuführen. Hierzu weisen derartige Fahrzeugräder ein auf die Felge aufgesetztes Stützelement auf, das eine Weiterfahrt des mit einem derartigen Fahrzeugrad ausgestatteten Kraftfahrzeuges unter eingeschränkten Bedingungen auch dann ermöglicht, wenn die Luft aus dem Fahrzeugreifen entwichen ist. Das Stützelement kann dabei sowohl als einteiliges Stützelement ausgeführt sein oder aus mehreren, miteinander verbindbaren Elementen bestehen. Geeignete Werkstoffe hierfür sind beispielsweise Kunststoffe oder Aluminiumwerkstoffe. Um ein derartiges Stützelement auf der Felge des Fahrzeugrades montieren zu können, ist es insbesondere bei einteiligen Stützelementen von Vorteil, wenn die Felge aus zwei in Achsrichtung miteinander verbindbaren Felgenteilen zusammengesetzt ist und folglich aus einer Felgenschüssel und einem Verschlussring besteht. Die
DE 2 644 459 A1 , die
EP 1 782 967 A1 und die
EP 1 541 384 A1 offenbaren jeweils ein Fahrzeugrad mit einem Fahrzeugreifen, das eine derartige, zweiteilige Felge aufweist, die aus einer Felgenschüssel und einem mit der Felgenschüssel verbindbaren Verschlussring besteht. Zwischen der Felgenschüssel und dem Verschlussring ist jeweils eine Dichtung angeordnet, die nach der
DE 2 644 459 A1 ein O-Ring sein kann, der bei der Verbindung der Felgenschüssel mit dem Verschlussring in einem hierfür zwischen der Felgenschüssel und dem Verschlussring vorgesehenen Freiraum zusammengedrückt wird und dadurch eine Abdichtung erzeugt. Um die Abdichtung zwischen Felgenschüssel und Verschlussring darüber hinausgehend zu verbessern, ist in der
DE 2 644 459 A1 eine Verschränkung zwischen Felgenschüssel und Verschlussring offenbart, die auch den bereits erwähnten Freiraum zur Einlage der Dichtung aufweist. An der Felgenschüssel ist hierzu ein in Richtung Verschlussring hervorstehender und umlaufend ausgeführter Ring angeformt, der formschlüssig in eine im Verschlussring vorhandene Nut eingesetzt ist. Eine an dem Ring vorhandene Phase bildet dabei zwischen Felgenschüssel und Verschlussring den Freiraum zur Aufnahme der aus einem O-Ring bestehenden Dichtung. Aus der
US 2,566,663 geht darüber hinaus eine Lösung hervor, bei der die Felgenschüssel mit einem Außengewinde ausgestattet ist, auf das der Verschlussring mit einem hierzu korrespondierenden Innengewinde aufgeschraubt werden kann. Zwar wird durch ein derartiges Gewinde eine Art Labyrinthdichtung geschaffen. Diese ist jedoch nicht für jeden Einsatzzweck geeignet. Insbesondere weist ein Gewinde den Nachteil auf, dass durch mehrfaches Lösen und Verbinden infolge der damit einhergehenden Materialabtragung automatisch Undichtigkeiten entstehen. Eine ähnliche Lösung wird auch in der
DE 60 2004 009 951 T2 beschrieben. Hier wird zusätzlich im Bereich des Gewindes zwischen Felgenschüssel und Verschlussring eine Elastomerdichtung vorgesehen, die ausschließlich dazu dient, diesen Bereich gegen das Eindringen von Feuchtigkeit oder Verunreinigungen zu schützen. Bei auf das Fahrzeugrad einwirkenden, hohen Belastungen, wie sie beispielsweise bei einem Einsatz im Gelände auftreten können, ist jedoch bei montierten, aus einer Felgenschüssel und einem Verschlussring bestehenden Felgen immer wieder festzustellen, dass sich insbesondere im Bereich der Schraubenbolzen zur Verbindung von Felgenschüssel und Verschlussring ein vorzeitiger Verschleiß einstellt. Dieser resultiert aus einer Relativbewegung zwischen Felgenschüssel und Verschlussring, die im Schraubenbolzen eine Scherspannung erzeugt. Mit dem sich dadurch einstellenden Verschleiß wird die Laufleistung eines derartigen Fahrzeugrades erheblich reduziert. Neben den damit verbundenen Kosten bestehen auch Gefahren für Leben und Gesundheit der in dem Fahrzeug befindlichen Insassen. Ein derartiger Zustand muss natürlich unbedingt vermieden werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugrad bereitzustellen, das mit einer montierten, zweiteiligen Felge ausgestattet ist, die neben einem einfachen Aufbau eine verlängerte Lebensdauer gegenüber bekannten Lösungen aufweist und damit auch für den Einsatz unter hoher Belastung geeignet ist, wie sie beispielsweise bei der Verwendung des mit einem derartigen Fahrzeugrad ausgestatteten Fahrzeugs im Gelände auftritt.
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Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sich anschließenden Unteransprüche.
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Ein Fahrzeugrad mit einem Fahrzeugreifen und einer Felge, die zumindest aus einer Felgenschüssel und einem mit der Felgenschüssel verbindbaren Verschlussring besteht, wobei zwischen der Felgenschüssel und dem Verschlussring eine Dichtung angeordnet ist, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass die Felgenschüssel eine Ringschulter und der Verschlussring korrespondierend und äquidistant zu der Ringschulter eine Ringfläche aufweist, zwischen denen ein Gummiring aufgenommen ist.
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Die Anordnung eines Gummiringes in der erfindungsgemäßen Weise bewirkt eine Reduzierung der aus Relativbewegungen zwischen Felgenschüssel und Verschlussring herrührenden Scherspannungen auf die zur Verbindung von Felgenschüssel und Verschlussring zum Einsatz kommenden Schraubenbolzen. Auf Grund der dämpfenden Eigenschaften des Gummiringes wird folglich eine zu hohe Belastung der Schraubenbolzen auch beim Einsatz des mit einem derartigen Fahrzeugrad ausgestatteten Fahrzeugs in schwerem Gelände vermieden. Der Gummiring weist hierbei folglich keine Dichtungsfunktion auf. Für die Abdichtung zwischen Felgenschüssel und Verschlussring dient beispielsweise die bereits erwähnte Dichtung, die zusätzlich zum Gummiring vorhanden ist. Die Einfügung eines Gummiringes in eine aus Ringschulter und Ringfläche gebildete Nut ist eine verhältnismäßig einfache und damit kostengünstig umsetzbare Lösung, die auch nachträglich in bereits bestehende Systeme integriert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass das unterschiedliche Temperaturverhalten, also die temperaturabhängige Volumenzunahme des Werkstoffs der Fahrzeugfelge sowie des Gummiringes in sinnfälliger Weise genutzt werden kann, um die Belastungen der Schraubenbolzen zu verringern.
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Eine erste Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Gummiring mittels einer Passung beziehungsweise einer Klemmung zwischen der Ringfläche und der Ringschulter fixiert ist. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln ein fester Sitz des Gummiringes erreicht, was den Vorteil mit sich bringt, dass dieser sich nicht selbsttätig lösen kann. Zudem kann der Gummiring in Umfangsrichtung des Fahrzeugrades betrachtet keine Relativbewegung zu der Ringschulter beziehungsweise der Ringfläche ausführen, so dass weder ein unnötiger Verschleiß des Gummiringes noch eine unerwünschte Erwärmung eintritt.
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Darüber hinaus wird eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin gesehen, dass der Gummiring ein Hartgummiring mit einem polygonalen Querschnitt ist. Es ist nachvollziehbar, dass ein in einem Fahrzeugrad eingesetzter Gummiring mit dem erfindungsgemäßen Zweck nur eine begrenzte Nachgiebigkeit aufweisen darf. Aus diesem Grund kommt bevorzugt der bereits erwähnte Hartgummiring zum Einsatz. Ein polygonaler Querschnitt des Gummiringes hat den Vorteil dass dieser sich optimal und passgenau in die durch Ringschulter und Ringfläche gebildete Nut einpassen lässt. Unter der Formulierung "polygonaler Querschnitt" ist im Wortsinne eine vieleckige Geometrie zu verstehen, die auch darin bestehen kann, dass ein im Querschnitt rechteckiger oder quadratischer Gummiring zum Einsatz kommt, dessen Kanten eine Abflachung aufweisen.
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Der als Hartgummiring ausgeführte Gummiring weist bevorzugt eine Shorehärte D im Bereich von 60 bis 90 nach DIN 53505 auf. Mit derartigen Gummiringen wurden bislang optimale Ergebnisse für den hier vorliegenden Einsatzzweck erreicht.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeugrad weist eine extrem breite Anwendungspalette auf. So ist es beispielsweise auch möglich, das Fahrzeugrad für militärische Zwecke einzusetzen, wobei ein besonderer Schutz des Fahrzeugrades gewährleistet sein muss, weil dieses beispielsweise beschusssicher auszuführen ist. Diese Sicherheit und eine Diebstahlsicherung lassen sich erreichen, wenn die zur Verbindung von Felgenschüssel und Verschlussring zum Einsatz kommenden Schraubenköpfe der verwendeten Schraubenbolzen durch Schutzkappen oder durch einen einteilig ausgeführten Schutzring abgedeckt sind. Neben einer optisch ansprechenden Gestaltung lässt sich auf diese Weise auch eine Verbesserung des Designs des Fahrzeugrades erreichen.
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Neben den genannten Vorteilen einer Schutzkappe beziehungsweise eines Schutzringes geht ein weiterführender Gedanke der Erfindung dahin, die Schutzkappen oder den Schutzring gleichermaßen zur Fixierung des Gummiringes zu nutzen. Einfach ausgedrückt wird der Schutzring beziehungsweise wird die Schutzkappe derartig ausgeführt, dass ein Abschnitt des Schutzringes beziehungsweise der Schutzkappe eine radiale Überschneidung mit dem Gummiring aufweist und ihn auf diese Weise fixiert. Hieraus ergibt sich eine erhebliche Montagevereinfachung des Gummiringes sowie eine zuverlässige Verliersicherung.
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Um den festen Sitz des Gummiringes in der zwischen Ringschulter und Ringfläche gebildeten Nut darüber hinaus gehend zu verbessern, kann ferner eine stoffschlüssige Verbindung des Gummiringes in der diesen aufnehmenden Nut geschaffen werden. Dabei ist beispielsweise an die Einlagerung des Gummiringes in einen ursprünglich flüssigen oder zähflüssigen und aushärtenden Elastomerwerkstoff gedacht. Ebenso kann für die Fixierung des Gummiringes jedoch auch eine Klebeverbindung zum Einsatz kommen. Bei dem aushärtenden Elastomerwerkstoff kann beispielsweise eine Gummilösung Verwendung finden.
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Zur Vermeidung des Eindringens von Feuchtigkeit beziehungsweise Verunreinigungen in den Bereich zwischen Felgenschüssel und Verschlussring ist in diesem Teil des Fahrzeugrades eine an sich bekannte Dichtung vorgesehen, wie dies zuvor bereits erwähnt wurde. Bei der Montage, also der Verbindung von Felgenschüssel und Verschlussring kann es vorkommen, dass diese Dichtung zu stark verformt wird und möglicherweise eine unerwünschte Beschädigung erfährt. Um dies zu vermeiden, geht ein weiterführender Vorschlag nach der Erfindung dahin, zwischen der Felgenschüssel und dem Verschlussring wenigstens einen Abstandshalter in eine hierfür vorhandene Ausnehmung einzusetzen. Ein derartiger Abstandshalter wahrt folglich eine gewisse Distanz zwischen dem mit der Felgenschüssel verschraubten Verschlussring, ohne dabei die Dichtung in ihrer Wirkung einzuschränken.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante eines derartigen Abstandhalters wird ferner vorgeschlagen, dass der Abstandshalter als ein entlang einer Radiuslinie der Felge umlaufender, bei der Montage der Felge verformbarer Draht mit ursprünglich sphäroidem, also einer Kreisform angenähertem Querschnitt ausgeführt ist. Bevorzugt wird dabei davon ausgegangen, dass dieser Draht plastisch oder elastisch verformbar ist.
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Als Werkstoff für den aus einem Draht gefertigten Abstandshalter weist insbesondere Aluminium besondere Vorteile auf. Dieser Werkstoff verfügt sowohl über eine gewisse Elastizität, als auch über eine plastische Verformbarkeit, ohne bei dieser Verformung zerstört zu werden. Darüber hinaus lässt sich der Abstandshalter aus Aluminiumdraht kostengünstig ausführen. Ein derartiger Aluminiumdraht ist einfach zu montieren und wahrt dennoch den zuvor genannten Abstand zwischen Verschlussring und Felgenschüssel zur Optimierung der Dichtungswirkung.
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Je nach Felgengröße des Fahrzeugrades kann es darüber hinaus von Vorteil sein, wenn zwischen der Felgenschüssel und dem Verschlussring mehrere Abstandshalter vorhanden sind. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Spannungen bei der Montage der Felge, das heißt während der Verbindung von Felgenschüssel und Verschlussring vermeiden.
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Eine besonders wirksame, vorteilhafte und langlebige Dichtung zwischen Felgenschüssel und Verschlussring ist erreichbar, wenn die Dichtung aus mindestens zwei, einen radialen Abstand zueinander aufweisenden Dichtungsringen besteht, die über einen Steg miteinander verbunden sind. Mit dieser Dichtung wird ein vollständig neues Dichtungssystem zur Verfügung gestellt, bei dem durch die Verbindung von Dichtringen mit dazwischen angeordneten Stegen ein kommunizierendes Volumen geschaffen wird. Durch die über einen Steg miteinander verbundenen Dichtungsringe ist zudem eine Art Labyrinthdichtung gegeben, die in der Lage ist, das aus zwei Teilen zusammengesetzte Fahrzeugrad optimal abzudichten. Ein derartig ausgestattetes Fahrzeugrad ist in der Lage, auch höchsten Beanspruchungen, bis hin zu einer Ultra-Hochlast, wie sie beispielsweise bei Fahrten im Gelände auftreten können, gerecht zu werden, ohne dabei Undichtigkeiten aufzuweisen oder auszubilden.
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Entsprechend einem weiterführenden Gedanken hierzu, sind die Dichtungsringe mit einer kreisrunden oder ovalen Querschnittsgeometrie ausgestattet, wobei der Steg bevorzugt als ein Flachprofil ausgebildet ist. Diese Ausführungsvariante bietet den entscheidenden Vorteil, dass bei der Montage der Felge nicht mehrere, einzelne Dichtungsringe eingesetzt werden müssen, um eine Abdichtung zu erreichen. Die Verbindung über einen Steg hat auch den Vorzug einer begrenzten elastischen Verformbarkeit der gesamten Dichtung in radialer Richtung, so dass hierdurch zum Beispiel Bauteiltoleranzen ausgeglichen werden können.
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Weiterhin ist eine Verbesserung der Abdichtung des Bereiches zwischen Felgenschüssel und Verschlussring darin zu sehen, dass zwischen der Felgenschüssel und dem Verschlussring ein die Dichtung aufnehmender Dichtungssitz vorhanden ist, in den ein die Dichtung zumindest teilweise integrierender, ursprünglich zähflüssiger oder flüssiger Elastomerwerkstoff oder Klebstoff eingebracht ist. Mit anderen Worten wird beim Einsetzen der Dichtung zwischen Verschlussring und Felgenschüssel zumindest im Bereich der Stege ein derartiger Elastomerwerkstoff eingespritzt beziehungsweise aufgebracht, der nach dem Verbinden des Verschlussringes mit der Felgenschüssel, ohne seine elastischen Eigenschaften zu verlieren, aushärtet und damit eine zusätzlich optimierte Dichtung der gesamten Felge ermöglicht. Von diesem Lösungsvorschlag ist auch ein Einkleben der durch einen Steg verbundenen Dichtringe in den Dichtungssitz mit umfasst. Bei dem Elastomerwerkstoff kann es sich beispielsweise um eine Gummilösung handeln. Eine derartige Abdichtung der Felge genügt auch höchsten Anforderungen und führt, verglichen mit bekannten Lösungen, zu einer wesentlich verlängerten Lebensdauer des gesamten Fahrzeugrades.
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Um eine darüber hinaus gehende Verbesserung der Abdichtung zwischen Felgenschüssel und Verschlussring zu erreichen, geht eine alternative oder ergänzende Weiterbildung der Erfindung dahin, zwischen der Felgenschüssel und dem Verschlussring eine Verschränkung vorzusehen. Hierunter wird eine labyrinthartige Verbindung verstanden, was bedeutet, dass die Felgenschüssel und der Verschlussring ineinandergreifend ausgeführt sind. So kann beispielsweise an dem Verschlussring eine ringförmige Ausformung vorgesehen werden, die in eine komplementäre Nut der Felgenschüssel eingreift, wenn die beiden Felgenteile miteinander verbunden sind, oder umgekehrt. Selbstverständlich fallen unter diesen Lösungsgedanken auch weitere komplementär gestaltete Geometrien, die bei der Verbindung von Felgenschüssel und Verschlussring labyrinthartig ineinander greifen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung geht darüber hinaus dahin, auf die Felge des Fahrzeugrades ein Stützelement lösbar und damit austauschbar aufzusetzen. Die lösbare Verbindung zwischen Stützelement und Felge hat den wesentlichen Vorzug, dass das Stützelement den jeweils gegebenen Bedingungen angepasst werden kann. Mit anderen Worten ist das Stützelement in Abhängigkeit von der zu erwartenden Belastung des Fahrzeugrades austauschbar. Zudem kann ein einteiliges Stützelement Verwendung finden, was zusätzliche Vorteile mit sich bringt. Wird die Felge zudem als eine Steilschulterfelge ausgelegt, so gewährleistet dies einen optimalen Sitz des darauf montierten Fahrzeugreifens.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Felge ein Flachbett aufweist und aus einer hochfesten Aluminiumlegierung, aus einer Titanium-Legierung oder aus Stahl besteht. Die Ausführung der Felge mit einem Flachbett hat den wesentlichen Vorzug, dass sowohl der Fahrzeugreifen, als auch ein einzusetzendes Stützelement problemlos montiert werden können. Sowohl der Fahrzeugreifen, als auch das Stützelement können bei dieser Felgengestaltung in Richtung der Fahrzeugradachse auf die Felge aufgeschoben werden. Nach der Verschraubung der Felgenschüssel mit dem Verschlussring ist das Fahrzeugrad bereits fertig montiert und einsatzbereit. Die Montage des Fahrzeugrades ist folglich mit weniger Werkzeugen möglich, als dies bisher der Fall war. So werden beispielsweise keine Reifenheber mehr benötigt. Anwendbar ist diese Lösung sowohl für Fahrzeugreifen mit und ohne einen Schlauch. Die Herstellung der Felge aus einer hochfesten Aluminiumlegierung ist dann zu bevorzugen, wenn das Fahrzeuggewicht eine entscheidende Rolle spielt. Aluminium ist ein sehr leichter Werkstoff und spart daher Gewicht ein, was sich auch positiv auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt. Ein weiterer Vorzug der Verwendung von Aluminium besteht insbesondere bei Militärfahrzeugen darin, dass das Aluminium eine energieabsorbierende Eigenschaft aufweist und damit bei einem eventuellen Beschuss des Fahrzeugrades eine Schrappnellbildung verhindert. Eine derartige Schrappnellbildung tritt auf, wenn ein Geschoss auf einen Untergrund mit höherer Festigkeit auftrifft und dabei zerplatzt. Dies kann bei herkömmlichen Fahrzeugrädern zu einer vollständigen Zerstörung des Fahrzeugrades führen. Zudem besteht die Gefahr, dass Geschossteile in das Innere des Fahrzeugs eindringen, was es unbedingt zu verhindern gilt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen dabei keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung. Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
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Es zeigt:
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1: einen teilweisen Querschnitt durch ein montiertes Fahrzeugrad in einer ersten Ausführungsvariante,
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2: ausschnittsweise einen Teil der Felge aus 1,
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3: der Felgenausschnitt aus 2 in einer Explosivdarstellung,
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4: ausschnittsweise einen Teil einer Felge in einer zweiten Ausführungsvariante,
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5: ausschnittsweise einen Felgenausschnitt in einer dritten Ausführungsvariante in einer Explosivdarstellung,
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6: einen vergrößerten Ausschnitt des Bereiches um den Gummiring,
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7: beispielhaft eine erste Ausführungsvariante eines Gummiringes,
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8: beispielhaft eine zweite Ausführungsvariante eines Gummiringes und
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9: eine ausschnittsweise und vergrößerte Darstellung einer Dichtung zwischen der Felgenschüssel und dem Verschlussring.
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Der in der 1 gezeigte Querschnitt durch ein montiertes Fahrzeugrad 1 lässt erkennen, dass dieses aus einer insgesamt mit 3 bezeichneten Felge besteht, die einen Fahrzeugreifen 2 aufnimmt. Zur Fixierung des Fahrzeugreifens 2 auf der Felge 3 dienen dabei seitlich die Felge 3 begrenzende Schultern 27, die auch als „Felegenhorn“ bezeichnet werden. Die Befüllung des Fahrzeugreifens 2 mit Druckluft kann über eine in der 1 lediglich andeutungsweise dargestellte Ventilbohrung 26 erfolgen, in die ein geeignetes Ventil einsetzbar ist. Die Felge 3 weist ferner ein Flachbett 25 auf, so dass ein Stützelement 24 innerhalb des Fahrzeugreifens 2 auf die Felge 3 aufgesetzt werden kann. Das Stützelement 24 ist hierbei einteilig ausgeführt und dient dazu, das mit einem derartigen Fahrzeugrad 1 ausgestattete Kraftfahrzeug unter eingeschränkten Bedingungen weiter fahren zu können, selbst wenn die im Fahrzeugreifen 2 ursprünglich vorhandene Luft aus dem Fahrzeugreifen 2 entwichen ist. Dieser Zustand wird allgemein auch als „Run-Flat-Einsatz“ bezeichnet. Wie aus der 1 ferner ersichtlich wird, besteht die Felge 3 aus zwei miteinander verbundenen Felgenteilen, nämlich einer Felgenschüssel 4 und einem Verschlussring 5. Die Felgenschüssel 4 und der Verschlussring 5 sind über mehrere, entlang des Umfanges der Felge 3 verteilt angeordnete Schraubenbolzen 11 miteinander verbunden. Diese Schraubenbolzen 11 verfügen in an sich bekannter Weise über einen Schraubenkopf 10. Die Schraubenköpfe 10 sind bei dieser Ausführung mit einem Schutzring 12 abgedeckt, der vorliegend als Diebstahlsicherung dient. In radialer Richtung betrachtet sind oberhalb des dargestellten Schraubenbolzens 11 Belüftungsbohrungen 28 in die Felge 3 eingebracht, wobei die Belüftungsbohrungen 28 der Felgenschüssel 4 und des Verschlussringes 5 miteinander fluchten, also koaxial zueinander verlaufen. In radialer Richtung betrachtet ist ferner unterhalb des Schraubenbolzens 11 eine Bohrung 29 für einen Radbolzen vorhanden, über den die Felge 3 auf der Achse des Kraftfahrzeuges montiert werden kann. Die in 1 gezeigte Felge 3 weist ferner zwischen der Felgenschüssel 4 und dem Verschlussring 5 zwei ringförmig ausgebildete und einen radialen Abstand zueinander aufweisende Abstandshalter 13 und 14 aus Aluminiumdraht auf, die insgesamt Bestandteil eines komplexen Dichtungssystems zwischen der Felgenschüssel 4 und dem Verschlussring 5 sind. Darüber hinaus ist in einen in der 1 nicht näher bezeichneten Dichtungssitz 22 eine Dichtung 6 eingesetzt, auf deren Aufbau im Zusammenhang mit der Beschreibung der 9 noch näher eingegangen wird. Als Besonderheit der Ausführung eines Fahrzeugrades 1, wie es der Darstellung in 1 entspricht, ist anzusehen, dass die Felgenschüssel 4 im Bereich der Bohrung 29 für den Radbolzen eine Ringschulter 7 aufweist, die zusammen mit einer an dem Verschlussring 5 ausgebildeten und mit der Ringschulter 7 korrespondierenden Ringfläche 8 eine Nut ausbildet, wenn die Felgenschüssel 4 und der Verschlussring 5 miteinander verbunden sind. In diese Nut ist ein Gummiring 9 eingesetzt, der vorliegend als Hartgummiring mit quadratischem Querschnitt ausgebildet ist. Der Gummiring 9 hat dabei die Funktion, die bei sehr hohen Belastungen auf das Fahrzeugrad 1 wirkenden und die Schraubenbolzen 11 extrem belastenden Scherspannungen abzufangen und aufgrund seiner Elastizität zu begrenzen, so dass dadurch ein vorzeitiger Verschleiß oder die Zerstörung der Schraubenbolzen 11 sowie letztlich auch der montierten Felge 3 vermieden werden kann. Derartig extreme Belastungen, die zu Scherspannungen am Schraubenbolzen 11 führen können, treten insbesondere bei dem eingangs bereits beschriebenen Run-Flat-Betrieb des Fahrzeugrades 1 auf, also wenn die ursprünglich in dem Fahrzeugreifen 2 enthaltene Luft aus diesem entwichen ist und die Weiterfahrt lediglich auf dem auf der Felge 3 aufgesetzten Stützelement 24 erfolgt. Darüber hinaus besteht eine weitere Besonderheit dieser Felge 3 darin, dass der die Schraubenköpfe 10 abdeckende Schutzring 12 den Gummiring 9 mit einem Teilabschnitt überdeckt, so dass dadurch eine Fixierung des Gummiringes 9 in der zwischen der Ringschulter 7 und der Ringfläche 8 gebildeten Nut gegeben ist.
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Aus der 2 geht ausschnittsweise ein Teil einer Felge 3 in einer ersten Ausführungsvariante hervor, wie sie bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung der 1 erläutert wurde. Die Felge 3 besteht hierbei aus der Felgenschüssel 4 und dem mit der Felgenschüssel 4 verbundenen Verschlussring 5. Zur Verbindung zwischen Felgenschüssel 4 und Verschlussring 5 dienen mehrere entlang des Umfanges der Felge 3 verteilt angeordnete Schraubenbolzen 11, die jeweils über einen Schraubenkopf 10 verfügen, der seinerseits durch einen Schutzring 12 abgedeckt ist. Die Felgenschüssel 4 ist hierbei als ein Flachbett 25 ausgeführt und weist seitlich jeweils Schultern 27 auf, die eine Fixierung des Fahrzeugreifens 2 ermöglichen. Innerhalb der Felgenschüssel ist zudem eine Ventilbohrung 26 vorhanden, die zur Aufnahme eines geeigneten Ventils dient. Wie bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung der 1 ausgeführt wurde, verfügt die Felge 3 über Belüftungsbohrungen 28, die in der Felgenschüssel 4 und in dem Verschlussring 5 koaxial zueinander angeordnet sind. Derartige Belüftungsbohrungen 28 bringen darüber hinaus den Vorteil mit sich, dass eine Gewichtsreduzierung der gesamten Felge 3 gegeben ist. Der Verschlussring 5 weist an seinem radial inneren Umfang eine Ringfläche 8 auf, an der der Gummiring 9 zur Anlage kommt. Zusammen mit der an der Felgenschüssel 4 ausgebildeten Ringschulter 7 entsteht eine Nut zur Aufnahme des Gummiringes 9. Die Ringschulter 7 der Felgenschüssel 4 ist hierbei Bestandteil eines im Querschnitt verstärkten Abschnittes der Felgenschüssel 4. Zwischen den zur Verbindung von Felgenschüssel 4 und Verschlussring 5 dienenden Schraubenbolzen 11 und dem Gummiring 9 ist ferner ein Abstandshalter 14 eingesetzt, der zusammen mit einem weiteren Abstandshalter 13 in der Nähe des Flachbettes 25 dafür sorgt, dass die zwischen der Felgenschüssel 4 und dem Verschlussring 5 zur Abdichtung eingesetzte Dichtung 6 nicht in einem Maße komprimiert wird, die eine Beschädigung der Dichtung 6 zur Folge hätte.
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Die 3 veranschaulicht eine Explosivdarstellung der im Zusammenhang mit der Beschreibung der 2 bereits erläuterten Ausführungsvariante der Felge 3. Wie hieraus insbesondere ersichtlich wird, verfügen die Felgenschüssel 4 und der Verschlussring 5 an ihren einander zugewandten Seiten über je eine Hälfte einer Ausnehmung 15, in die der Abstandshalter 13 eingesetzt werden kann. In der Nähe der Bohrung 29 für einen Radbolzen ist zudem in den beiden Felgenteilen je eine Hälfte einer weiteren Ausnehmung 16 eingebracht, die der Aufnahme des Abstandshalters 14 dient. Darüber hinaus macht die 3 deutlich, dass zwischen den Ausnehmungen 15 und 16 für die Abstandshalter 13 und 14 ein Dichtungssitz 22 vorhanden ist, in den die aus drei Dichtungsringen 17, 18, 19 bestehende Dichtung 6 eingesetzt wird. Der Verschlussring 5 verfügt ferner über eine Bohrung 31, durch die der Schraubenbolzen 11 hindurchgeführt werden kann, bis er in ein in der Felgenschüssel 4 vorhandenes Gewinde 30 eingreift, um dadurch die Verbindung zwischen der Felgenschüssel 4 und dem Verschlussring 5 herzustellen. Wie aus der 3 ferner deutlich wird, bildet die Ringfläche 8 des Verschlussringes 5 den radial inneren oder unteren Abschluss des Verschlussringes 5.
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Die 4 zeigt ausschnittsweise einen Teil einer Felge 3 in einer zweiten Ausführungsvariante. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Felge 3 besteht die Besonderheit hierbei darin, dass an der Felgenschüssel 4 ein widerhakenartiger Flansch ausgebildet ist, der die Ringschulter 7 aufweist. Dieser speziell ausgebildete Teil der Felge 3 befindet sich radial innen, also in der Darstellung der 4 unterhalb der Bohrung 29 für den Radbolzen.
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Aus der 5 geht ausschnittsweise ein Felgenausschnitt in einer dritten Ausführungsvariante und in einer Explosivdarstellung hervor. Die Besonderheit hierbei besteht darin, dass zwischen der Felgenschüssel 4 und dem Verschlussring 5 eine Verschränkung 32 vorhanden ist. Wie aus der Darstellung in 5 deutlich wird, handelt es sich hierbei um eine labyrinthartige Verbindung von Felgenschüssel 4 und Verschlussring 5. Dies bedeutet im vorliegenden Fall, dass im Bereich des Flachbettes 25 an dem Verschlussring 5 eine ringförmige Ausformung ausgebildet ist, die in eine korrespondierende Nut oder Ausformung der Felgenschüssel 4 eingreift, wenn die beiden Felgenteile 4, 5 miteinander verbunden sind. Durch diese labyrinthartige Verbindung wird eine Verbesserung der Abdichtung der Felge 3 erreicht und folglich ihre Lebensdauer verlängert. Auch bei dieser Ausführungsvariante ist die Ringschulter 7 an einem aus der Felgenschüssel 4 herausgebildeten Flansch ausgebildet. Die Bohrung 29 für den Radbolzen wurde hierbei allerdings unterhalb der Ringschulter 7, das heißt, radial innen, vorgesehen.
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Der vergrößerte Ausschnitt in 6 veranschaulicht die Anordnung des Gummiringes 9 zwischen der Ringfläche 8 und der Ringschulter 7, deren radialer Abstand zueinander die den Gummiring 9 aufnehmenden Nut bildet. Von Bedeutung ist hierbei die Erkenntnis, dass die Breite „c“ des Gummiringes 9 kleiner oder maximal gleich der Breite „a“ der Ringfläche 8 beziehungsweise der Breite „b“ der Ringschulter 7 ist, wobei der Gummiring 9 an den Oberflächen der Ringfläche 8 und der Ringschulter 7 anliegt. Es gilt hierbei: b ≥ a > c.
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Wie eingangs bereits ausgeführt wurde, wird erfindungsgemäß der die Schraubenköpfe 10 der Schraubenbolzen 11 abdeckende Schutzring 12 auch dazu verwendet, den Gummiring 9 in seiner Lage innerhalb der zwischen der Ringfläche 8 und der Ringschulter 7 gebildeten Nut zu positionieren und zu fixieren. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel liegt der Schutzring 12 hierzu mit einem Teil seines Umfanges an dem Gummiring 9 an. Der Bereich dieser Überdeckung „f“ lässt sich wie folgt definieren: 0,5·c ≥ f ≥ 0,95·c.
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Durch die Einfügung eines Gummiringes 9 in die erwähnte Nut kann dieser nur in geringem Maße seitlich, das heißt, achsparallel zur Radachse des Fahrzeugrades 1 ausweichen, wenn er verformt wird. Aus diesem Umstand resultiert die Schutzwirkung für die Schraubenbolzen 11 zur Verbindung von Felgenschüssel 4 und Verschlussring 5.
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In der 7 ist beispielhaft eine erste Ausführungsvariante des Querschnitts eines Gummiringes 9 gezeigt. Dieser weist vorliegend eine annähernd quadratische Querschnittsgeometrie auf, wobei die Übergangsbereiche der Kanten abgerundet und folglich mit einem Radius „r“ versehen sind. Hierzu lassen sich bei symmetrischer Auslegung folgende Verhältnisse definieren: 0,05·c ≤ r ≤ 0,22·c 0,05·e ≤ r ≤ 0,20·e.
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Eine weitere Auslegungsmöglichkeit eines Gummiringes 9 geht aus der Darstellung in 8 hervor. Grundlegend verfügt auch dieser Gummiring 9 über einen annähernd quadratischen Querschnitt. Allerdings wurden hierbei die Kantenabschnitte abgeschrägt, so dass sich eine polygonale und im konkreten Fall eine achteckige Querschnittsgeometrie ergibt. Für die dargestellte Ausführungsvariante lassen sich bei symmetrischer Auslegung folgende Verhältnisse angeben: 0,05·c ≤ g ≤ 0,22·c 0,05·e ≤ h ≤ 0,20·e g ≥ h.
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Wie die 9 veranschaulicht, besteht die Dichtung 6 aus drei Dichtungsringen 17, 18, 19, die jeweils über einen Steg 20, 21 miteinander verbunden sind. Genauer gesagt ist der Dichtring 17 über den Steg 20 mit dem Dichtring 18 und der Dichtring 18 über den Steg 21 mit dem Dichtring 19 verbunden. Die Dichtringe 17, 18, 19 weisen jeweils einen kreisrunden Querschnitt auf, während die Stege 20, 21 als Flachprofile ausgeführt sind. Die Dichtung 6 ist insgesamt in einem Dichtungssitz 22 aufgenommen, der im Bereich der Stege 20, 21 Abmessungen aufweist, die größer sind, als der Querschnitt der Stege 20, 21. Dies hat zur Folge, dass die Dichtung 6 in einen Elastomerwerkstoff 23 eingebettet werden kann, der die Dichtwirkung zusätzlich verbessert. Dieser Elastomerwerkstoff 23 wird vor dem Einsetzen der Dichtung 6 in den Dichtungssitz 22 eingebracht und weist eine aushärtende, ursprünglich flüssige oder zähflüssige Konsistenz auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugrad
- 2
- Fahrzeugreifen
- 3
- Felge
- 4
- Felgenschüssel
- 5
- Verschlussring
- 6
- Dichtung
- 7
- Ringschulter
- 8
- Ringfläche
- 9
- Gummiring
- 10
- Schraubenkopf
- 11
- Schraubenbolzen
- 12
- Schutzring
- 13
- Abstandshalter
- 14
- Abstandshalter
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Dichtungsring
- 18
- Dichtungsring
- 19
- Dichtungsring
- 20
- Steg
- 21
- Steg
- 22
- Dichtungssitz
- 23
- Elastomerwerkstoff
- 24
- Stützelement
- 25
- Flachbett
- 26
- Ventilbohrung
- 27
- Schulter (Felgenhorn)
- 28
- Belüftungsbohrung
- 29
- Bohrung für Radbolzen
- 30
- Gewinde für Schraubenbolzen
- 31
- Bohrung für Schraubenbolzen
- 32
- Verschränkung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2644459 A1 [0002, 0002, 0002]
- EP 1782967 A1 [0002]
- EP 1541384 A1 [0002]
- US 2566663 [0002]
- DE 602004009951 T2 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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