DE102017106132A1

DE102017106132A1 - Leichtbau-Hybridrad für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017106132A1
Application number: DE102017106132.0A
Authority: DE
Inventors: Sven Bose; Henning Blumenthal
Original assignee: Otto Fuchs KG
Current assignee: Otto Fuchs KG
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2018-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leichtbau-Hybridrad 1 für ein Fahrzeug mit einer Felge 2, hergestellt aus einem ersten Material, und mit einer an die Felge 2 angeschlossenen Radscheibe 3, hergestellt aus einem zweiten Material, wobei die Felge 2 an ihrer Innenseite 12 erste Verbindungsstrukturelemente 13 und die Radscheibe 3 radial außenseitig einen sich in axialer Richtung erstreckenden Verbindungskranz 6 mit zweiten, mit den ersten Verbindungsstrukturelementen 13 zum Befestigen der Radscheibe 3 an der Felge 2 zusammenwirkenden Verbindungsstrukturelementen 14 aufweisen, welche ersten und zweiten Verbindungsstrukturelemente 13, 14 in axialer Richtung sowie in Rotationsrichtung des Rades 1 formschlüssig miteinander in Eingriff gestellt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leichtbau-Hybridrad für ein Fahrzeug mit einer Felge, hergestellt aus einem ersten Material, und mit einer an die Felge angeschlossenen Radscheibe, hergestellt aus einem zweiten Material.
Durch Verwendung von Leichtbau-Hybridrädern kann das Gesamtgewicht eines Fahrzeuges gegenüber herkömmlichen Rädern, auch gegenüber Leichtmetallrädern reduziert werden. Bei derartigen Leichtbau-Hybridrädern ist die Felge aus einem ersten Material und die Radscheibe aus einem zweitem Material hergestellt. Typischerweise ist die Felge bei einem solchen Rad aus einem CFK-Werkstoff (CFK: Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) hergestellt. Bei der Radscheibe handelt es sich üblicherweise um ein Metallbauteil, typischerweise ein Leichtmetallbauteil, entweder gegossen oder geschmiedet. Die Radscheibe trägt innenseitig die Radnabe mit ihren Radmutterbohrungen. Aufzunehmende Radlasten werden von der Felge in radialer Richtung in die Radscheibe eingeleitet. Die Radscheibe selbst kann nach Art einer Schüssel, typischerweise mit darin eingebrachten Belüftungsöffnungen oder durch Speichen bereitgestellt sein. Die Speichen können radial außenseitig durch einen Speichenkranz miteinander verbunden sein.
Moderne Felgen sind als Tiefbettfelgen ausgeführt. Dieses wird für einen Reifenwechsel benötigt. Aus WO 2015/106760A1 ist ein Leichtbau-Hybridrad bekannt geworden, bei dem die Radscheibe mittels Schrauben an der aus CFK gefertigten Felge befestigt ist. Zu diesem Zweck trägt die als Radstern ausgebildete Radscheibe an ihren radial äußeren Speichenenden jeweils einen sich in axialer Richtung erstreckenden Verbindungsfortsatz. Dieser ist ausgelegt, um an der fahrzeugseitig äußeren Schulter des Tiefbettabschnittes der Felge anzuliegen. Durch diese Schulter und unterhalb des äußeren Reifensitzes der Felge durchgreifende Schrauben, die mit ihrem Schraubenschafft in den Verbindungsfortsätzen festgesetzt sind, ist die Radscheibe an der Felge befestigt. Um aufgrund des Durchgreifens dieser Befestigungsschrauben die erforderliche Dichtigkeit des Felgenbettes zu gewährleisten, sind entsprechende Dichtungselemente vorzusehen.
Aus WO 2015/090276 A1 ist ein weiteres Leichtbau-Hybridrad offenbart, bei dem die Befestigung der Radscheibe an der CFK-Felge ohne das Felgenbett durchgreifende Befestigungsschrauben vorgesehen ist. Zu diesem Zweck wird während der Fertigung des Felgenbettes ein in radialer Richtung von der Felgeninnenseite abragendes Anschlusselement mit dem Felgenbett verbunden. Hierbei handelt es sich um einen in radialer Richtung nach innen ragenden Verbindungsring mit einem sich radial erstreckenden Befestigungssteg. An diesen wird der Speichenring der Radscheibe in herkömmlicher Weise durch Schrauben befestigt.
Zum Anschließen der Radscheibe an die CFK-Felge werden hochwertige Befestigungsschrauben eingesetzt. Dieses ist erforderlich, da über diese die Radialkräfte und die Rotationskräfte von der Felge in die Radscheibe bzw. umgekehrt übertragen werden. Aufgrund der Anzahl der zum Befestigen der Radscheibe an der Felge notwendigen Schrauben tragen diese zum Gewicht des Rades bei. Bei dem Gegenstand der WO2015/106760 A1 werden zudem die nach der Verschraubung notwendigen Dichtungsmaßnahmen zum Abdichten des Felgenbettes als nachteilig angesehen. Diese zusätzlichen Dichtungsmaßnahmen sind über die Lebensdauer eines solchen Rades potentielle Stellen, an denen Undichtigkeiten auftreten können.
Ausgehend von dem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Leichtbau-Hybridrad vorzuschlagen, welches gegenüber den vorstehend beschriebenen nicht nur gewichtsoptimiert ist, sondern bei dem auch die Gefahr des Auftretens von Undichtigkeiten im Felgenbett vermieden ist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Leichtbau-Hybridrad, bei dem die Felge an ihrer Innenseite erste Verbindungsstrukturelemente und die Radscheibe radial außenseitig einen sich in axialer Richtung erstreckenden Verbindungskranz mit zweiten, mit den ersten Verbindungsstrukturelementen zum Befestigen der Radscheibe an der Felge zusammenwirkende Verbindungsstrukturelementen aufweisen, welche ersten und zweiten Verbindungsstrukturelemente in axialer Richtung sowie in Rotationsrichtung des Rades formschlüssig miteinander in Eingriff gestellt sind.
Bei diesem Leichtbau-Hybridrad ist die Radscheibe mit der Felge durch mehrere umfänglich verteilt angeordnete Verbindungen verbunden. Erreicht wird dieses dadurch, dass die Felge an ihrer Innenseite und die Radscheibe an ihrer radialen Außenseite mehrere, in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander angeordnete Verbindungsstrukturelemente aufweist. Diese Verbindungsstrukturelemente sind ausgebildet, damit diese zum Herstellen der gewünschten Verbindungen miteinander in Eingriff gestellt sind. Gemäß einer ersten Ausgestaltung sind die komplementären Verbindungsstrukturelemente derart ausgeführt, dass diese jeweils eine Rastverbindung miteinander eingehen. In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass diese nach Art einer Bajonettverriegelung ausgeführt sind, sodass jeweils zwei komplementäre Verbindungsstrukturelemente durch eine Steck-Dreh-Montagebewegung miteinander in Eingriff gestellt werden können. Im letzteren Fall wird ein Sicherungsring benötigt, der innenseitig bezüglich der Radscheibe und ihren Verbindungsstrukturelementen angeordnet ist und jeweils einen Riegel trägt, durch den eine Einführöffnung der Ausnehmung verschlossen ist, sodass der darin eingreifende Steg in Rotationsrichtung des Rades in beiden Richtungen formflüssig darin aufgenommen ist. Diese sind gemäß einer Ausführung der Erfindung, bei der die Verbindungsstrukturelemente zur Ausbildung jeweils eine Rastverbindung ausgelegt sind, als von der Innenseite der Felge abragende Raststege ausgeführt. Die Radscheibe verfügt über einen sich in radialer Richtung erstreckenden Verbindungskranz mit entsprechenden zweiten Verbindungsstrukturelementen. Diese wirken zum Ausbilden der Schnappverbindungen mit den ersten Verbindungsstrukturelementen der Felge zusammen, wenn die Radscheibe an der Felge befestigt ist. Für die Befestigung der Radscheibe an der Felge werden daher grundsätzlich keine zusätzlichen Verbinder, wie beispielsweise Schraubverbinder oder dergleichen benötigt. Durch das Vorsehen mehrere erster Verbindungsstrukturelemente innenseitig an der Felge und dementsprechend komplementär ausgeführten zweiten Verbindungsstrukturelementen an der Radscheibe sowie die Beabstandung der Verbindungsstrukturelemente in Umfangsrichtung ist durch die Schnappverbindungen die Radscheibe nicht nur in axialer Richtung, sondern auch in Rotationsrichtung des Rades formschlüssig an die Felge angeschlossen. Radialkräfte werden unmittelbar von der Felge in die Radscheibe eingeleitet. Gleiches gilt für die Übertragung eines Drehmoments von der Radscheibe in die Felge. Die Verbindungsstrukturelemente des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels können auch dem jeweils anderen Verbindungspartner zugeordnet sein.
Der Verbindungskranz der Radscheibe erstreckt sich in axialer Richtung des Rades und bildet einen ringförmigen Fortsatz der Radscheibe. Typischerweise ist der Verbindungskranz ausgelegt, damit die zum Erstellen der Schnappverbindungen notwendige Elastizität aus dem Verbindungskranz mit seinen zweiten Verbindungsstrukturelementen resultiert. Zu diesem Zweck kann der Verbindungskranz in Umfangsrichtung segmentiert sein. Typischerweise wird man diese Segmentierung des Verbindungskranzes der Radscheibe so vorsehen, dass in jedem Segment zumindest ein zweites Verbindungsstrukturelement angeordnet ist. Möglich ist auch eine Ausgestaltung, bei der zwei benachbarte Segmente gemeinsam ein zweites Verbindungsstrukturelement bereitstellen.
Handelt es sich bei den Verbindungsstrukturelementen der Felge um innenseitig von der Felge abragende Raststege, sind als der Radscheibe zugeordnete zweite Verbindungsstrukturelemente Rastausnehmungen mit komplementärer Geoemtrie vorgesehen. Diese können als Vertiefung in die radial nach außen weisende Fläche des Verbindungskranzes oder auch als Durchbrüche konzipiert sein. Die Rastausnehmungen sind bezüglich ihrer Geometrie ausgelegt, damit in diese ein Raststeg der Felge eingreifen kann. Insofern ist die Geometrie der als Rastausnehmungen bei diesem Ausführungsbeispiel dienenden zweiten Verbindungsstrukturelemente komplementär zu der Formgebung der als Raststege ausgeführten ersten Verbindungsstrukturelemente der Felge ausgeführt.
Bei einer Ausführung eines solchen Leichtbau-Hybridrades, bei dem in Umfangsrichtung mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Raststege vorgesehen sind, sind diese an ihren in Rotationsrichtung weisenden Enden vorzugsweise gerundet ausgeführt. Hierdurch ist eine Drehmomentübertragung von der Radscheibe in die Felge und umgekehrt durch Vermeiden von auf die Rastausnehmungsbegrenzungen wirkenden Kerbkräfte verbessert. Der Verbindungskranz der Radscheibe befindet sich typischerweise an der zum Fahrzeug weisenden Seite der Radscheibe. Besonders geeignet für das erfindungsgemäße Radscheibe-Felge-Verbindungskonzept sind Tiefbettfelgen, deren Felgenbett von dem fahrzeugseitigen Felgenrand zum Felgenbetttiefsten hin geneigt ist und somit die Tiefe des Felgenbettes in diese Richtung sukzessive zunimmt. Die in radialer Richtung nach innen weisende Seite der Felge ist bei einer solchen Felgenauslegung in Richtung zu der von dem Fahrzeug abgewandten Seite konisch verjüngt. Diese an sich bekannte Tiefbettfelgenauslegung ist für die beschriebene Radstern-Felge-Verbindungstechnologie zweckmäßig, da dann die Radscheibe mit ihrem zur fahrzeugseitigen Seite der Felge weisenden Verbindungskranz von der Fahrzeugseite in die Felge eingesetzt und in axialer Richtung in ihre vorgesehene Position gebracht werden kann, in der die ersten und zweiten Verbindungsstrukturelemente in Eingriff gestellt sind. Aufgrund der Konizität der Felge wird die Radscheibe automatisch bei diesem Vorgang zentriert. Die schnappende Ineingriffstellung der komplementären Verbindungsstrukturelemente gibt eine haptische Rückmeldung, wann die bestimmungsgemäße Positionierung zwischen Radscheibe und Felge erreicht ist. Zur Erleichterung der Montage kann die Radscheibe gekühlt, beispielsweise bis auf -40C° gekühlt, in die Felge eingesetzt werden.
Bei einem solchen Leichtbau-Hybridrad können die ersten Verbindungsstrukturelemente an quasi beliebiger Position in Bezug auf die axiale Erstreckung der radial nach innen weisenden Seite der Felge angeordnet sein. Zur Befestigung der Radscheibe an der Felge ist man daher nicht auf bestimmte strukturelle Elemente der Felge, wie beispielsweise eine das Tiefbetttiefste in axialer Richtung außenseitig begrenzende Schulter angewiesen. Daher können grundsätzlich Felgen, bei denen sich die ersten Verbindungsstrukturelemente in axialer Richtung der Felge gesehen an unterschiedlichen Positionen befinden, mit ein und derselben Radscheibe zur Ausbildung eines Leichtbau-Hybridrades verbunden werden.
Raststege als erste Verbindungsstrukturelemente der Felge lassen sich bei einer Auslegung der Felge in CFK-Bauweise ohne Weiteres in der CFK-Form erstellen. Die Raststege, die typischerweise eine Höhe von nur wenigen Millimetern aufweisen, können durch Metalleinlagen verstärkt oder ausgebildet sein. Die Felge eines solchen Leichtbau-Hybridrades kann auch aus anderen Materialien als CFK, beispielsweise eine hierfür geeignete Leichtmetalllegierung hergestellt sein.
Zur Unterstützung einer solchen Montage der Radscheibe an der Felge kann auf die radiale Innenseite der Felge und/oder die radiale Außenseite des Verbindungskranzes der Radscheibe ein Kleber aufgebracht sein. Dieser dient im nicht ausgehärteten Zustand zum Verringern der Reibung zwischen der radialen Außenseite des Verbindungskranzes und der radialen Innenseite der Felge. Im ausgehärteten Zustand stellt dieser Kleber eine wirksame galvanische Trennung zwischen den Bauteilen - Felge und Radscheibe - dar, um elektrochemische Korrosionsvorgänge zu vermeiden. Gleiches ist mit einer Dichtungsmasse möglich. Der Kleber dient auch als Übertragungselement für Scherkräfte.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

1: eine Längsschnittdarstellung durch ein Leichtbau-Hybridrad mit einer Felge und einer Radscheibe vor einem Zusammenbau,
2: eine Draufsicht auf die Radscheibe der 1,
3: die Felge und die Radscheibe beim Zusammenbau zur Ausbildung eines Leichtbau-Hybridrades,
4: das aus der Felge und der Radscheibe zusammengesetzte Leichtbau-Hybridrad und
5: eine Draufsicht auf eine Radscheibe gemäß einer weiteren Ausgestaltung.

Ein Leichtbau-Hybridrad 1 ist aus einer Felge 2 und einer Radscheibe 3 zusammengesetzt. Die Radscheibe 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels ist durch Speichen gekennzeichnet, die die Nabe 4 mit einem Speichenkranz 5 verbinden. Die Radscheibe 3 kann aufgrund der Speichenausbildung auch als Radstern angesprochen werden. Die Radscheibe 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels ist aus einer für diese Zwecke an sich bekannten Aluminiumlegierung hergestellt. Die Radscheibe 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels ist ein Schmiedeteil, an das ein Verbindungskranz 6 an den Speichenkranz 5 angeformt ist.
Die Felge 2 ist als Tiefbettfelge ausgeführt und aus einem CFK-Material hergestellt. Zur Ausbildung des Tiefbettes ist benachbart zu dem Außenhorn 7 das Tiefbetttiefste 8 durch eine Schulter 9 begrenzt. An das Tiefbetttiefste 8 schließt sich in Richtung zu dem Innenhorn 10 ein gegenüber der Horizontalen geneigter und damit konischer Felgenbettabschnitt 11 an. In diesem geneigten Felgenbettabschnitt 11 sind an die radiale Innenseite 12 der Felge 2 mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Raststege 13 mit Abstand zueinander angeordnet. Die Raststege 13 sind in Umfangsrichtung in einer Reihe angeordnet. Die Raststege 13 ragen von der Innenseite 12 der Felge 2 ab, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um 2,5mm bis 3mm. Die in Rotationsrichtung des Rades 1 weisenden Enden der Raststege 13 sind gerundet ausgeführt. Ihre zur Fahrzeugseite der Felge 2 weisende Kante ist durch eine Fase gebrochen. Die Raststege 13 bilden erste Verbindungsstrukturelemente von Schnappverbindungen, mit denen die Radscheibe 3 an der Felge 2 befestigt wird.
Die Radscheibe 3 weist die zur Ausbildung der Schnappverbindungen notwendigen komplementären Verbindungsstrukturelemente auf. Bei diesen handelt es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um Rastausnehmungen 14, deren Geometrie komplementär zu der Geometrie der Raststege 13 ausgelegt ist. Die Rastausnehmungen 14 sind in die radiale Außenseite des Verbindungskranzes 6 eingebracht. Die Rastausnehmungen 14 stellen bezüglich des Verbindungskranzes 6 keine Durchbrechungen dar, auch wenn dieses grundsätzlich möglich wäre. Der Verbindungskranz 6 ist, wie aus 3 ersichtlich, in einzelnen Segmente 15 geteilt. Die Segmente 15 sind in Umfangsrichtung gesehen durch Zwischensegmentabschnitte 16 getrennt. Diese Zwischensegmentabschnitte 16 erstrecken sich ausgehend von dem Verbindungskranz 6 bis in einen gekrümmten Anbindungsabschnitt 17, mit dem der Verbindungskranz 6 mit dem Speichenkranz 5 verbunden ist bzw. diesen zumindest teilweise bildet. Die Segmentierung des Verbindungskranzes 6 dient zum Bereitstellen der für die Erstellung der Schnappverbindungen notwendigen Elastizität in radialer Richtung.
Als zusätzliches Bauteil verfügt das Leichtbau-Hybridrad 1 über einen Sicherungsring 18 aus einem geeigneten Metallwerkstoff, beispielsweise einer Aluminiumlegierung oder auch aus Edelstahl. Selbstverständlich kann der Sicherungsring auch aus einem anderen Material, beispielsweise einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt sein. Der Sicherungsring 18 dient zur Sicherung der Schnappverbindungen, um ein Lösen bei Überlastsituationen zu verhindern. Der Sicherungsring 18 ist ein eigenständiges Bauteil und wird auf die radiale Innenseite des Verbindungskranzes 6 aufgesetzt, wenn die Radscheibe 3 an der Felge 2 montiert ist.
Zum Montieren der Radscheibe 3 an der Felge 2 wird diese von der Seite des Innenhorns 10 in die Felge eingeschoben (siehe 3). Die Radscheibe 3 ist zu diesem Zweck zuvor auf -35C° bis -40C° gekühlt worden. Die damit einhergehende Schrumpfung begünstigt den Montagevorgang. Um den Vorgang der Montage weiter zu unterstützen, ist die Innenseite der Felge 2 und/oder die Außenseite des Verbindungskranzes 6 mit einem Gleitmittel beschichtet. Hierbei handelt es sich zweckmäßiger Weise um ein Dichtungsmittel oder auch um einen Kleber. Die Radscheibe 3 wird durch die durch die Raststege 13 gebildete Engstelle der Felge hindurchgeführt, was aufgrund der Segmentierung des Verbindungskranzes 6 und der radialen Nachgiebigkeit der Segmente 15 möglich ist. Die angefasten Kanten der Raststege 13 stellen hierbei eine Stellfläche dar und vereinfachen den Vorgang, dass die Segmente 15 über den notwendigen Betrag in radialer Richtung nach innen elastisch verstellt werden, damit der Anbindungsabschnitt 17 auf die Außenhornseite der Anordnung der Raststege 13 gelangt. Ist die Radscheibe 3 mit ihrem Verbindungskranz 6 weit genug in die Felge 2 eingeschoben, sodass die Raststege 13 in radialer Richtung mit den Rastausnehmungen 14 fluchten, stellen sich die Segmente 15 des Verbindungskranzes 6 zurück, wodurch die Schnappverbindungen, und zwar jeweils zwischen einem Raststeg 13 und einer Rastausnehmung 14 geschlossen sind. Die Radscheibe 3 ist sodann in axialer Richtung des Rades 1 und in Rotationsrichtung formschlüssig an die Felge 2 angeschlossen.
Der Sicherungsring 18 hat allein eine Sicherungsfunktion, um zu verhindern, dass bei Überlastsituationen der durch die vorbeschriebenen Verbindungsstrukturelemente 13, 14 gebildete Formschluss zwischen Felge 2 und Radscheibe 3 aufgehebelt werden könnte. Der Sicherungsring 18 ist mittels klein dimensionierten Schrauben, die in die Raststege 13 eingreifen, an der radialen Innenseite des Verbindungskranzes 9 angeordnet. Die Ausschnittsvergrößerung der 5 verdeutlicht die Zusammenbauanordnung von Felge 2 und Radscheibe 3 im Bereich der miteinander in Eingriff gestellten Verbindungsstrukturelemente 13, 14 zusammen mit dem innenseitig angeordneten Sicherungsring 18.
In einem in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Segmentierung des Verbindungskranzes bis in die Belüftungsöffnungen 19 der Radscheibe 3.
Durch die Dichtungsmasse oder den Kleber, durch welches Mittel der Einsetzvorgang unterstützt ist, ist zugleich eine wirksame galvanische Trennung zwischen der Radscheibe 3 und der Felge 2 herbeigeführt. Zudem können durch eine solche Masse Mikro-Relativ-Bewegungen ausgeglichen werden. Zugleich dient die durch diese Masse ausgebildete Schicht einer Schwingungsentkoppelung, aber auch der Übertragung von Schubkräften zwischen Felge 2 und Radscheibe 3.
5 zeigt die Draufsicht auf eine Radscheibe 3.1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Soweit nachstehend nicht anders erläutert, ist die Radscheibe 3.1 ebenso aufgebaut wie die Radscheibe 3 der vorangegangenen Figuren. Die Verbindungsstrukturelemente der Radscheibe 3.1 sind als Ausnehmungen 20 ausgeführt, die jeweils eine Einführöffnung 21 aufweisen. Diese als Negativstrukturen ausgebildeten Verbindungsstrukturelemente dienen zur Aufnahme von an der Innenseite der komplementären Felge angeformten Stegen. Wie aus 5 ersichtlich, entspricht die Erstreckung der Einführöffnung 21 in Rotationsrichtung der Radscheibe 3.1 der Erstreckung der Ausnehmung 20, in ihrem zu der Einführöffnung 21 benachbarten Abschnitt. Die komplementären und an der Innenseite der Felge angeformten Stege passen in den bezüglich der Einführöffnung 21 hinterschnittenen Bereich der Ausnehmung 20 ein. Die Radscheibe 3.1 kann somit mit ihren Verbindungsstrukturelementen mit den komplementären Verbindungsstrukturelementen der Felge durch eine Drück-Dreh-Montagebewegung und somit nach Art einer Bajonettverriegelung verbunden werden. Der hinterschnittene Abschnitt der Ausnehmung 20 durchgreift den Verbindungskranz 6.1 nicht. Im Bereich des Einführabschnittes 21 ist der Verbindungskranz 6.1 durchbrochen. Zur Verriegelung der in die Ausnehmungen 20 jeweils eingreifenden Stege der Felge dient jeweils ein in radialer Richtung nach außen abragender Riegel eines Sicherungsringes, der an der radialen Innenseite des Verbindungskranzes 6.1 angeordnet ist. Diese greifen in radialer Richtung in die als Durchbrechung ausgeführten Einführabschnitte 21 ein und füllen diesen Ausschnitt zumindest im Bereich der Ausnehmung 20. Diese Riegel des Sicherungsringes sind verantwortlich für den Formschluss zwischen den in eine Ausnehmung 20 eingreifenden Steg der Felge in der entgegen der Montage-Dreh-Bewegung gerichteten Rotationsbewegung der Radscheibe 3.1. Es ist vorteilhaft, wenn der Riegel an seinen beiden in Rotationsrichtung weisenden Seiten und dementsprechend auch die entsprechenden Ränder der Ausnehmung 20 des Verbindungskranzes 6.1 und entsprechend auch der komplementäre Steg hinterschnitten, beispielsweise schwalbenschwanzförmig hinterschnitten sind. Dieses verbessert den Kraftschluss zwischen dem Sicherungsring und dem Verbindungskranz 6.1 und damit der Radscheibe 3.1.
Bei einer Ausgestaltung der Radscheibe 3.1 und der komplementären Felge mit ihren Verbindungsstrukturelementen braucht die Radscheibe 3.1 nicht segmentiert zu sein. Daher ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Radscheibe 3.1 im Unterschied zur Radscheibe 3 nicht segmentiert.
Die Beschreibung der Erfindung lässt deutlich werden, dass mit dem beschriebenen Leichtbau-Hybridrad-Konzept nicht nur die Montage vereinfacht ist, sondern dass zur Kraftübertragung keine zusätzlichen Verbinder benötigt werden, die das Gewicht des Rades erhöhen würden. Herauszustellen ist bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel, dass weiteres Gewicht dadurch eingespart wird, dass die Raststege der Felge 2 zugeordnet sind, die, da aus CFK gefertigt, ein geringeres spezifisches Gewicht aufweist als die Aluminiumlegierung, aus der die Radscheibe 3 gefertigt ist. Somit ist zum Ausbilden der komplementären Verbindungsstrukturelemente demjenigen mit dem größeren Massenanteil dasjenige Teil zugeordnet, welches das geringere spezifische Gewicht hat. Als komplementäres Verbindungsstrukturelement dienen bei diesem Ausführungsbeispiel die Rastausnehmungen, sodass das Metallteil des Leichtbau-Hybridrades entsprechend leichter ist.
Aufgrund der vorbeschriebenen Auslegung der Radscheibe mit ihrem in axialer Richtung sich erstreckenden Verbindungskranz und der Möglichkeit, die ersten Verbindungsstrukturelemente der Felge in axialer Richtung der Felge an unterschiedlichen Positionen anordnen zu können, lässt sich mit diesem Konzept ohne Weiteres auch ein Leichtbau-Hybridrad erstellen, bei dem die Radscheibe bündig mit dem Außenrand des Außenhorns abschließt.
Durchaus möglich ist auch das Vorsehen einer zweiten Radscheibe von der Außenseite der in den Beispielen beschriebenen Radscheibe. Diese kann mit demselben Konzept an der Felge befestigt sein, wie dieses vorstehend zu den Radscheiben 3, 3.1 beschrieben ist. Die beiden Radscheiben können im Bereich ihrer Nabe durch die zur Befestigung des Rades eingesetzten Radschrauben/Radmuttern miteinander verbunden sein.
In den in den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Felgenbettabschnitt, in dem die felgenseitigen Verbindungsstrukturelemente angeordnet sind, gegenüber einer Horizontalen geneigt. Es versteht sich, dass sich das erfindungsgemäß Konzept auch umsetzen lässt, wenn dieser Felgenbettabschnitt nicht geneigt ist.
Der Anbindungsabschnitt der Radscheibe ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gekrümmt ausgeführt. Es versteht sich, dass dieser auch gradlinig ausgeführt sein kann.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Möglichkeiten, im Rahmen der geltenden Ansprüche die Erfindung umzusetzen, ohne dass dieses im Rahmen dieser Ausführungen im einzelne dargelegt werden müsste.
Bezugszeichenliste

1: Leichtbau-Hybridrad
2: Felge
3,3.1: Radscheibe
4: Nabe
5: Speichenkranz
6,6.1: Verbindungskranz
7: Außenhorn
8: Tiefbetttiefstes
9: Schulter
10: Innenhorn
11: Geneigter Felgenbettabschnitt
12: Innenseite
13: Raststeg
14: Rastausnehmung
15: Segment
16: Zwischensegmentabschnitt
17: Anbindungsabschnitt
18: Sicherungsring
19: Belüftungsöffnung
20: Ausnehmung
21: Einführöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/106760 A1 [0003, 0005]
WO 2015/090276 A1 [0004]

Claims

Leichtbau-Hybridrad für ein Fahrzeug mit einer Felge (2), hergestellt aus einem ersten Material, und mit einer an die Felge angeschlossenen Radscheibe (3), hergestellt aus einem zweiten Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Felge (2) an ihrer Innenseite (12) erste Verbindungsstrukturelemente (13) und die Radscheibe (3) radial außenseitig einen sich in axialer Richtung erstreckenden Verbindungskranz (6) mit zweiten, mit den ersten Verbindungsstrukturelementen (13) zum Befestigen der Radscheibe (3) an der Felge (2) zusammenwirkende Verbindungsstrukturelementen (14) aufweisen, welche ersten und zweiten Verbindungsstrukturelemente (13, 14) in axialer Richtung sowie in Rotationsrichtung des Rades (1) formschlüssig miteinander in Eingriff gestellt sind.
Leichtbau-Hybridrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Verbindungsstrukturelemente (13, 14) ausgelegt sind, damit diese nach Art von Schnappverbindungen miteinander in Eingriff stellbar sind.
Leichtbau-Hybridrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstrukturelemente (20) durch eine Steck-DrehBewegung miteinander in Eingriff stellbar sind und zur Verriegelung ein Sicherungsring vorgesehen ist.
Leichtbau-Hybridrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Felge (2) als Verbindungsstrukturelemente mehrere, in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander angeordnete, von der Innenseite (12) abragende Stege (13) und der Verbindungskranz (6, 6.1) der Radscheibe (3, 3.1) als zweite Verbindungsstrukturelemente zu den Stegen (13) komplementäre Ausnehmungen (14, 20) aufweisen.
Leichtbau-Hybridrad nach Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege als Raststege (13) und dementsprechend auch die Ausnehmungen als Rastausnehmungen (14) an ihren in Rotationsrichtung weisenden Abschlüssen gerundet ausgeführt sind.
Leichtbau-Hybridrad nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Stege aus einer Wechselfolge von in Rotationsrichtung längeren und kürzeren Stegen gebildet ist.
Leichtbau-Hybridrad nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Felge (2) ein CFK-Bauteil ist und die Stege (13) durch integrierte Metalleinsätze gebildet oder verstärkt sind.
Leichtbau-Hybridrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die felgenseitigen Verbindungsstrukturelemente (13) radinnenseitig bezüglich der Tiefbetttiefsten (8) angeordnet sind.
Leichtbau-Hybridrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die felgenseitigen Verbindungsstrukturelemente (13) in einem in Richtung zum Tiefbetttiefsten (8) hin gegenüber einer Horizontalen geneigten Felgenbettabschnitt (11) angeordnet sind.
Leichtbau-Hybridrad nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der zum Innenhorn (10) der Felge (2) weisenden Seite die Raststege (13) zur Ausbildung einer Stellfläche eine Fase aufweisen.
Leichtbau-Hybridrad nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskranz (6) der Radscheibe (3) in Umfangsrichtung in mehrere Segmente (15) unterteilt ist, wobei in jedem Segment (15) zumindest eine Rastausnehmung (14) angeordnet ist, welche Segmente (15) voneinander getrennt sind.
Leichtbau-Hybridrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskranz (6) durch einen gekrümmten Anbindungsabschnitt (17) an die übrigen Bestandteile der Radscheibe (3) angeschlossen ist und die Zwischensegmentabschnitte (16) der segmentierten Ausbildung des Verbindungskranzes (6) sich bis in den gekrümmten Anbindungsschnitt (17) hinein erstrecken.
Leichtbau-Hybridrad nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (20) gewinkelt ausgeführt sind und eine Einsetzöffnung (21) zum Einbringen der Stege in die Ausnehmungen (20) aufweisen, sodass die Verbindungsstrukturelemente (20) von Radscheibe (3.1) und Felge nach Art einer Bajonettverriegelung miteinander in Eingriff stellbar sind.
Leichtbau-Hybridrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring einen in jede Einsetzöffnung (21) einpassenden und diesen ausfüllenden Riegel trägt.
Leichtbau-Hybridrad nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die in Rotationsrichtung weisenden Seiten des Riegels und dementsprechend der Ausnehmung (20) sowie des Steges schwalbenschwanzförmig hinterschnitten sind.
Leichtbau-Hybridrad nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Radscheibe (3, 3.1) aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
Leichtbau-Hybridrad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbindungskranz und der Felge eine galvanische Trennschicht angeordnet ist.
Leichtbau-Hybridrad nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanische Trennschicht ein Kleber ist.
Leichtbau-Hybridrad nach einem der Ansprüche 2, 5 bis 12 und 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass radial innenseitig an dem Verbindungskranz (6) der Radscheibe (3) ein Sicherungsring (18) angeordnet ist.
Leichtbau-Hybridrad nach Anspruch 19 in seinem Rückbezug auf einen der Ansprüche 2, 5 bis 12 und 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (18) mit in den Raststegen (13) festgesetzten, diese jedoch nicht durchgreifenden Schrauben an der Felge (2) befestigt ist.