DE102015201838A1 - Alloy wheel for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Leichtmetallrad für ein Kraftfahrzeug mit einer über Radspeichen (4) mit einem Radflansch (3) verbundenen Radfelge (2). Wenigstens eine Radspeiche (6) weist eine höhere Masse auf als wenigstens eine der übrigen Radspeichen (7).The invention relates to a light metal wheel for a motor vehicle with a wheel rim (2) connected via wheel spokes (4) to a wheel flange (3). At least one wheel spoke (6) has a higher mass than at least one of the remaining wheel spokes (7).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leichtmetallrad für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a light metal wheel for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
Derartige aus Leichtmetalllegierungen, zum Beispiel Aluminium- oder Magnesiumlegierungen, gegossene Leichtmetallräder sind in vielen Ausgestaltungen bekannt. Sie umfassen eine den Reifen aufnehmende Radfelge und mehrere die Radfelge mit einem Radflansch verbindende Radspeichen. Der Radflansch dient der Befestigung des Rads über Radbolzen mit der Nabe des Kraftfahrzeugs. Die Leichtmetallräder werden bei ihrem Einsatz durch an- und abschwellende dynamische Biege- und Torsionskräfte belastet. Die Querschnitte der Radspeichen müssen entsprechend diesen Belastungen dimensioniert werden. Daneben spielen die Erzielung eines geringen Gewichts, die Einhaltung gewünschter NVH-Eigenschaften (Noise, Vibration, Harshness) und nicht zuletzt die Schaffung eines ansprechenden Aussehens bei derartigen Leichtmetallrädern ebenfalls wesentliche Rollen. Such light alloy wheels cast from light metal alloys, for example aluminum or magnesium alloys, are known in many designs. They include a wheel rim receiving the tire and a plurality of wheel spokes connecting the wheel rim to a wheel flange. The wheel flange serves to fasten the wheel via wheel bolts to the hub of the motor vehicle. The alloy wheels are loaded in their use by increasing and decreasing dynamic bending and torsional forces. The cross sections of the wheel spokes must be dimensioned according to these loads. In addition, the achievement of low weight, compliance with desired NVH properties (noise, vibration, harshness) and last but not least the creation of an appealing appearance in such light-alloy wheels also essential roles.
So wird gewöhnlich ein Leichtmetallrad mit einer hohen Anzahl an Radspeichen visuell als ansprechender Empfunden als ein Rad mit einer geringen Anzahl an Radspeichen. Eine hohe Anzahl an Radspeichen führt jedoch im Vergleich zu einem Leichtmetallrad mit demselben Gewicht und weniger Radspeichen zu einer Absenkung der Eigenfrequenz des Leichtmetallrads und damit zu ungünstigeren NVH-Eigenschaften. Beispielsweise weist ein Leichtmetallrad mit zehn Radspeichen eine niedrigere Eigenfrequenz auf als ein Leichtmetallrad mit lediglich fünf Radspeichen bei gleichem Gewicht. Eine niedrigere Eigenfrequenz des Leichtmetallrads verursacht jedoch die Erzeugung lauterer, von den Insassen des Kraftfahrzeugs wahrgenommener Geräusche, was unerwünscht ist. Dementsprechend wird zur Erzielung guter NVH-Eigenschaften eine möglichst hohe Eigenfrequenz des Leichtmetallrads angestrebt. Zudem sind bei Leichtmetallrädern mit einer hohen Anzahl an Radspeichen die Querschnitte der Radspeichen gewöhnlich relativ klein, was zu einer Beeinträchtigung der Radsteifigkeit führt.Thus, a light-alloy wheel having a large number of wheel spokes usually becomes visually appealing as a wheel having a small number of wheel spokes. However, a high number of wheel spokes, compared to a light metal wheel with the same weight and fewer wheel spokes, leads to a lowering of the natural frequency of the light metal wheel and thus to less favorable NVH properties. For example, a light metal wheel with ten wheel spokes on a lower natural frequency than a light metal wheel with only five wheel spokes at the same weight. However, a lower natural frequency of the light metal wheel causes the generation of louder, perceived by the occupants of the motor vehicle noise, which is undesirable. Accordingly, to achieve good NVH properties the highest possible natural frequency of the light metal wheel is sought. In addition, in light-alloy wheels having a large number of wheel spokes, the cross-sections of the wheel spokes are usually relatively small, resulting in deterioration of the wheel rigidity.
Zur Erhöhung der Eigenfrequenz eines Rads mit einer Radfelge und mehreren, die Radfelge mit einem Radflansch verbindenden Radspeichen schlägt die
Dasselbe Ziel verfolgend offenbart die
Die
Weitere gewichtsreduzierende Maßnahmen an jeder Radspeiche eines Leichtmetallrads beschreiben die
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Leichtmetallrad für ein Kraftfahrzeug mit geringem Gewicht anzugeben, das trotz einer hohen Anzahl an Radspeichen eine hinreichend hohe Steifigkeit und gute NVH-Eigenschaften aufweist. Against this background, the present invention has the object to provide a light-alloy wheel for a motor vehicle with low weight, which despite a high number of wheel spokes has a sufficiently high rigidity and good NVH properties.
Diese Aufgabe wird durch ein Leichtmetallrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.This object is achieved by a light metal wheel with the features of claim 1. Further particularly advantageous embodiments of the invention disclose the subclaims.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich. It should be noted that the features listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful manner and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.
Erfindungsgemäß umfasst ein Leichtmetallrad für ein Kraftfahrzeug eine über Radspeichen mit dem Radflansch verbundene Radfelge, wobei wenigstens eine Radspeiche eine höhere Masse aufweist als wenigstens eine der übrigen Radspeichen. Mit anderen Worten weisen bei dem erfindungsgemäßen Leichtmetallrad nicht alle Radspeichen dieselbe Masse auf, so dass auch wenigstens eine Radspeiche vorhanden ist, die eine geringere Masse aufweist als die übrigen Radspeichen. Hierdurch werden die Eigenfrequenz und die Steifigkeit des Leichtmetallrads erhöht. Die Eigenfrequenz des erfindungsgemäßen Leichtmetallrads erhöht sich, da der Einfluss der in ihrer Masse verringerten wenigstens einen Radspeiche auf die Eigenfrequenz des Leichtmetallrads verringert wird und sich das erfindungsgemäße Leichtmetallrad bezüglich seiner NVH-Eigenschaften so darstellt, als wäre es mit einer geringeren Anzahl an Radspeichen ausgestattet, nämlich lediglich den Radspeichen mit höherer Masse. Durch die höhere Masse der wenigstens einen Radspeiche vergrößert sich gleichzeitig deren Steifigkeit, wodurch auch das erfindungsgemäße Leichtmetallrad insgesamt an Steifigkeit gewinnt.According to the invention, a light metal wheel for a motor vehicle comprises a wheel rim connected to the wheel flange via wheel spokes, wherein at least one wheel spoke has a higher mass than at least one of the remaining wheel spokes. In other words, in the light-alloy wheel according to the invention not all wheel spokes have the same mass, so that at least one wheel spoke is present which has a lower mass than the other wheel spokes. As a result, the natural frequency and the rigidity of the alloy wheel are increased. The natural frequency of the light-alloy wheel according to the invention increases because the influence of the reduced mass in at least one wheel spoke is reduced to the natural frequency of the light-alloy wheel and the light-alloy wheel according to the invention with respect to its NVH properties as if it was equipped with a smaller number of wheel spokes, namely only the wheel spokes with higher mass. Due to the higher mass of the at least one wheel spoke at the same time increases their rigidity, whereby the alloy wheel according to the invention overall gains in rigidity.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die höhere Masse der wenigstens einen Radspeiche durch eine Massenreduzierung der wenigstens einen übrigen Radspeiche wenigstens teilweise kompensiert. Hierbei ist zu verstehen, dass in vorteilhafter Weise die Gesamtmasse des erfindungsgemäßen Leichtmetallrads gegenüber einem herkömmlichen Leichtmetallrad, bei dem alle Radspeichen dieselbe Masse aufweisen, im Wesentlichen gleich bleibt. Mit anderen Worten kann die Masse, die den Radspeichen mit höherer Masse zugeschlagen wird, im Wesentlichen oder wenigstens teilweise den Radspeichen mit geringerer Masse entnommen werden, so dass sich das Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Leichtmetallrads von einem herkömmlichen Leichtmetallrad nicht oder nur geringfügig unterscheidet.According to an advantageous embodiment of the invention, the higher mass of at least one wheel spoke by a mass reduction of at least partially compensated for at least one remaining wheel spoke. It should be understood that advantageously the total mass of the light metal wheel according to the invention compared to a conventional light metal wheel, in which all wheel spokes have the same mass, remains substantially the same. In other words, the mass that is added to the wheel spokes with higher mass, substantially or at least partially the wheel spokes are taken with a lower mass, so that the total weight of the light metal wheel according to the invention from a conventional light-alloy not or only slightly different.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine geradzahlige Anzahl an Radspeichen vorgesehen, wobei eine erste Hälfte der Radspeichen eine höhere Masse aufweist als die übrige, zweite Hälfte der Radspeichen. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl der bezüglich der NVH-Eigenschaften des Leichtmetallrads im Wesentlichen wirksamen Radspeichen halbieren. Mit anderen Worten weist das Leichtmetallrad NVH-Eigenschaften auf, die im Wesentlichen einem Leichtmetallrad mit der halben Anzahl an Radspeichen entsprechen, nämlich lediglich denjenigen mit höherer Masse, wodurch sich folglich die Eigenfrequenz des Leichtmetallrads vergrößern lässt.According to a further advantageous embodiment of the invention, an even number of wheel spokes is provided, wherein a first half of the wheel spokes has a higher mass than the remaining, second half of the wheel spokes. In this way, the number of wheel spokes that are substantially effective with respect to the NVH properties of the light-alloy wheel can be halved. In other words, the light-alloy wheel has NVH characteristics that substantially correspond to a light metal wheel having half the number of wheel spokes, namely, only those with higher mass, thus increasing the natural frequency of the alloy wheel.
Zur Erzielung eines symmetrischen Aufbaus sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Radspeichen mit höherer Masse dieselbe Masse aufweisen und die Radspeichen mit geringerer Masse dieselbe Masse aufweisen.To achieve a symmetrical structure, a further advantageous embodiment of the invention provides that the wheel spokes with higher mass have the same mass and the wheel spokes with a smaller mass have the same mass.
Weiterhin bevorzugt sind die Radspeichen mit höherer Masse und die Radspeichen mit geringerer Masse gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in Umfangsrichtung des Radflansches abwechselnd angeordnet. Auf diese Weise sind die im Wesentlichen die dynamischen Lasten aufnehmenden Radspeichen mit höherer Masse gleichmäßig um das Leichtmetallrad verteilt.Further preferably, the wheel spokes are arranged with a higher mass and the wheel spokes with a lower mass alternately according to a further advantageous embodiment of the invention in the circumferential direction of the wheel flange. In this way, the substantially higher dynamic mass receiving wheel spokes are evenly distributed around the alloy wheel.
Für ein ansprechendes Aussehen des Leichtmetallrads sind gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung alle Radspeichen auf einer im montierten Zustand am Kraftfahrzeug sichtbaren Außenseite identisch ausgestaltet. Mit anderen Worten lässt sich auf der sichtbaren Außenseite des Leichtmetallrads nicht erkennen, welche Radspeiche eine höhere Masse und welche Radspeiche eine geringere Masse aufweist, so dass der optische Gesamteindruck des Leichtmetallrads nicht beeinträchtigt wird. Wenn überhaupt, dann lassen sich die in ihrer Masse unterschiedlich ausgestalteten Radspeichen allenfalls auf der dem Kraftfahrzeug in einem montierten Zustand zugewandten Innenseite des Leichtmetallrads identifizieren, weil sie beispielsweise unterschiedliche Materialdicken, Wandstärken, Querschnitte und dergleichen aufweisen.For a pleasing appearance of the light metal wheel all wheel spokes are configured identically on a visible in the assembled state on the motor vehicle outside according to a further advantageous embodiment of the invention. In other words, it can not be seen on the visible outer side of the light-alloy wheel, which wheel spoke has a higher mass and which wheel spoke has a lower mass, so that the overall visual impression of the light-alloy wheel is not impaired. If at all, then the differently designed in their mass wheel spokes at best on the motor vehicle in an assembled state facing inside of the light-alloy wheel identify because they have, for example, different material thicknesses, wall thicknesses, cross-sections and the like.
In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, equivalent parts are always provided with the same reference numerals with respect to their function, so that these are usually described only once.
Eine hinsichtlich der NVH-Eigenschaften bereits leicht verbesserte Eigenfrequenz weist das in
Eine noch weitere Verbesserung der Eigenfrequenz wird erzielt, wenn die Massenverteilung der Radspeichen
Obwohl die Radspeichen
Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Leichtmetallräder sind nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.The above-described light metal wheels according to the present invention are not limited to the embodiments disclosed herein, but also include similar other embodiments.
In bevorzugter Ausführung wird das erfindungsgemäße Leichtmetallrad an einem Kraftfahrzeug verwendet.In a preferred embodiment, the light-alloy wheel according to the invention is used on a motor vehicle.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Leichtmetallrad nach Stand der Technik Alloy wheel according to the prior art
- 22
- Radfelge wheel rim
- 33
- Radflansch wheel flange
- 44
- Radspeichen wheel spokes
- 55
- Leichtmetallrad alloy wheels
- 66
- Radspeiche mit hoher Masse Wheel spoke with high mass
- 77
- Radspeiche mit geringer Masse Wheel spoke with low mass
- 88th
- Leichtmetallrad alloy wheels
- 99
- Leichtmetallrad alloy wheels
- 1010
- Leichtmetallrad alloy wheels
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- JP 2006347477 A [0004] JP 2006347477 A [0004]
- JP 2006347476 A [0005] JP 2006347476 A [0005]
- CN 102795050 A [0006] CN 102795050 A [0006]
- JP 2003306001 A [0007] JP 2003306001 A [0007]
- JP 2012-040903 A [0007] JP 2012-040903 A [0007]
Claims (6)
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