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Die Erfindung betrifft ein Rad eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die
EP 1 980 419 A1 verwiesen.
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An Räder von Fahrzeugen, insbesondere an solchen von Personenkraftwagen, werden die unterschiedlichsten Anforderungen gestellt. Neben einer ausreichenden Festigkeit bei geringem Gewicht, sollen die Räder einem guten Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeuges förderlich sein und sich durch ein gefälliges optisches Erscheinungsbild auszeichnen. Dazu zählt auch die Tatsache, dass der sichtbare Außenbereich der Räder nur in geringem Maße durch den Abrieb der an der Innenseite (also dem Fahrzeug zugewandten Seite) der Räder vorgesehenen Radbremse verschmutzt wird. Um insbesondere letzteres zu gewährleisten, ist es bekannt, die Freiräume zwischen sämtlichen Speichen eines Rads mittels eines einzigen scheibenförmigen Abdeckelements, welches an der Innenseite des Rades vorgesehen ist, gegenüber der zusammen mit dem Rad rotierenden Bremsscheibe der Radbremse abzudecken. Daneben sind auch Abdeckelemente bekannt, welche die Speichenzwischenräume einzeln abdeckenden.
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Aus der
EP 1 980 419 A1 ist beispielsweise ein Rad eines Fahrzeuges bekannt, bei welchem Dekorelemente bzw. Abdeckelemente zwischen den Speichen des Rads angeordnet sind. Die Dekorelemente sind dabei mit einer Nabe des Rades und einer Felge des Rades über beispielsweise Schraubverbindungen verbunden.
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Neben den genannten aerodynamischen Anforderungen ist es außerdem wünschenswert die Räder eines Fahrzeuges im Sinne des Leichtbaus und der damit verbundenen Kraftstoffeinsparung ein möglichst gewichtsreduziertes Rad bereitzustellen. Dabei ist es erstrebenswert die Speichen des Rades möglichst dünn bzw. materialarm auszubilden. Jedoch aus Festigkeits- und Steifigkeitsgründen und aus akustischen Gründen sind die Möglichkeiten der Materialeinsparung an den Speichen begrenzt. Ein Zielkonflikt zwischen akustischer Abstimmung und Steifigkeit sowie Festigkeit und dem Leichtbaugedanke gemeinsam mit einem aerodynamisch verbesserten Rad entsteht.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Rad eines Fahrzeuges aufzuzeigen, welches den oben genannten Zielkonflikt löst und welches sowohl den akustischen, den aerodynamischen Anforderungen sowie den Anforderungen hinsichtlich dem Gewicht, als auch hinsichtlich Festigkeit und Steifigkeit gerecht wird.
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Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch ein Rad eines Fahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Es wird ein Rad eines Fahrzeuges, insbesondere eines zweispurigen Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, welches eine Felge, einen Nabenabschnitt, sowie zumindest zwei den Nabenabschnitt mit der Felge verbindende Speichen umfasst.
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Dabei ist es vorgesehen, dass mindestens zwei einander benachbarte Speichen durch mindestens einen in einem Speichenzwischenraum angeordneten und von der Felge und dem Nabenabschnitt losgelösten sowie zumindest annähernd in Umfangsrichtung des Rades verlaufenden Steg miteinander verbunden sind.
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Der Steg ist, wie bereits erwähnt, von der Felge und auch vom Nabenabschnitt räumlich losgelöst d.h., dass der Steg lediglich die Speichen miteinander verbindet und nicht als Erweiterung bzw. als Vorsprung der Felge oder des Nabenabschnitts ausgebildet ist. Dies hat zum Vorteil, dass das Rad an sich, also weder der Felgenabschnitt, noch der Nabenabschnitt und je nach Ausbildung auch nicht die Speichen, verändert werden müssen und ein herkömmliches Rad, im Sinne einer Baukastenlösung und im Sinne einer verringerten Variantenvielfalt, für die genannte Erfindung Verwendung finden kann.
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Ein erfindungsgemäßer Steg (auch als Brücke bezeichnet) zwischen zumindest zwei Speichen, bevorzugt zwischen jeder im Rad angeordneten und benachbarten Speiche, ermöglicht eine akustische Dämpfung bzw. Entkoppelung. Dabei wird insbesondere der einem Fachmann bekannte Effekt des Schrummknarzens angesprochen. Dabei wirken die Speichen bei bestimmten Bremsanregungen, insbesondere beim Lösen der Bremse aus dem Stillstand, ähnlich wie eine Stimmgabel, wobei die Speichen derart Schwingen, dass ein für den Fahrer hörbares und unangenehmen Geräusch entsteht. Der erfindungsgemäße Steg zwischen den Speichen ermöglicht eine Dämpfung dieser Schwingung, sodass das genannte Schrummknarzen vermindert bzw. ausgelöscht wird.
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Neben den akustischen Vorteilen bietet der genannte Steg ebenfalls Steifigkeits- und Festigkeitsvorteile. So kann der die Speichen verbindende Steg gleichzeitig ein Versteifungselement der Speichen darstellen. Im Sinne der Gewichtsreduktion ist es dann möglich, den Steg als Versteifungselement möglichst gewichtsarm auszubilden und gleichzeitig die Speichen dünner und damit materialärmer- und gewichtssparender auszubilden.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind der Steg und die zumindest zwei Speichen, die der Steg verbindet, als ein gemeinsames Bauteil hergestellt. Beispielsweise können der Steg und die Speichen bzw. das gesamte Rad gemeinsam in einem Gieß- oder Schmiedeprozess hergestellt sein. Ebenfalls denkbar ist, dass das Rad bzw. die Speichen und der Steg aus den Vollen gefräst sind. Eine Ausführung des Steges als gemeinsames Bauteil mit den Speichen hat insbesondere den Vorteil, dass kein nachträglicher Fügeprozess notwendig ist.
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Alternativ dazu kann der Steg auch als separates Bauteil mit den Speichen in einem Fügeverfahren bzw. Fügeprozess nachträglich verbunden werden. So kann der Steg kraftschlüssig, also beispielsweise mittels einer Verschraubung und/oder formschlüssig, also beispielsweise mittels Clipverbindungen und/oder stoffschlüssig, also beispielsweise mittels einer Verklebung oder Verschweißung mit den benachbarten Speichen verbunden sein. Eine derartige lösbare Verbindung des Steges mit den Speichen hat wiederum den Vorteil, dass der Steg jederzeit demontiert werden kann.
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Der Steg als Verbindung der benachbarten Speichen ist dabei insbesondere an der Seite der Speichen mit diesen verbunden, welche dem Fahrzeug zugewandt ist.
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Es ist weiterhin besonders bevorzugt, dass sich die jeweils benachbarten Speichen über den Steg gegeneinander abstützen und der Steg damit als Versteifungselement und/oder als Dämpfungselement bezüglich akustischer Schwingungen eignet. Dadurch kann, je nach Ausführungsform des Steges selbst, eine gezielte Radsteifigkeit sowie eine Bruchlast eingestellt werden. Im Normalbetrieb des Fahrzeuges wirkt ein derartiges Rad stabilisierend, während beispielsweise in einem sogenannten „Small-Overlap-Crashfall“, bei welchem es sich um einen Frontalaufprall mit einer Überdeckung der Fahrzeugfront mit dem Hindernis von ca. 25% handelt, ein mit einem solchen Steg versteiftes Rad als gezielte Sollbruchstelle im Crashfall wirken kann. Denn je geringer die Überdeckung in einem Crashfall ist, desto direkter werden die Kräfte vom Rad in den Fahrgastraum eingeleitet.
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Das erfindungsgemäße Rad umfasst in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung zumindest ein Abdeckelement. Das Abdeckelement ist dabei ein in zumindest einem Speichenzwischenraum zwischen den Speichen angeordnetes bzw. den Speichenzwischenraum zumindest teilweise überdeckendes und überwiegend flächiges Element. Das Abdeckelement kann dabei den gesamten Speichenzwischenraum oder nur Teile dieses, beispielsweise nur ein (vom Radmittelpunkt aus betrachtet) äußeres Kreis-Ring-Segment des Speichenzwischenraums abdecken. Aus aerodynamischer Sicht ist dabei insbesondere sinnvoll eine Fläche des Speichenzwischenraums abzudecken, welche vom Radmittelpunkt weiter beabstandet ist, da insbesondere in den äußeren Bereichen des Rades die höchsten Verluste bezüglich des Luftwiderstandes entstehen. Durch eine derartige Abdeckung ist es möglich den Luftwiderstand und damit den Energie-Verbrauch des Fahrzeuges zu reduzieren.
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Es ist jedoch ebenso möglich, dass das Abdeckelement derart ausgebildet ist, dass es den gesamten Speichenzwischenraum abdeckt.
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Das Abdeckelement ist bevorzugt aus einem Kunststoff-Material oder einem Metall-Kunststoff-Schichtaufbau ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Abdeckelement an dem Steg befestigt ist. Der Steg dient damit neben der Versteifung und Akustikoptimierung (also als Versteifungselement bzw. als Dämpfungselement) auch als Befestigungselement für zumindest ein Abdeckelement. Das oder die Abdeckelemente können beispielsweise kraftschlüssig, also zum Beispiel in Form von Verschraubungen bzw. formschlüssig, beispielsweise als Clipverbindungen oder auch stoffschlüssig, also beispielsweise als Verschweißung oder Verklebung, mit dem Steg verbunden bzw. an diesem befestigt sein. Ebenso sind Bolzen- oder Stiftverbindungen denkbar.
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Ist beispielsweise der Steg, wie in einer Ausführung bereits erläutert, lösbar mit den Speichen verbunden, so können der Steg als auch das Abdeckelement beliebig von dem Rad abgenommen bzw. demontiert werden. Bei Beschädigung des Steges oder des Abdeckelements ist dadurch ein einfaches Auswechseln auf einfache Weise möglich.
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Der Steg umfasst dabei bevorzugt zumindest eine Aufnahmeeinrichtung, beispielsweise eine Durchgangbohrung oder einen Clip oder ähnliches, zur Aufnahme des Abdeckelements bzw. mehrerer Abdeckelemente.
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Ebenfalls ist es bevorzugt, dass das Abdeckelement selbst eine Aufnahme bzw. Verbindungsmöglichkeit, beispielsweise einen Clip oder ein geformtes Loch aufweist, um an den Steg befestigt zu werden bzw. diesen Aufzunehmen.
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Das Abdeckelement muss dabei nicht zwangsweise ausschließlich durch die Verbindung mit dem Steg am Rad gehalten sein. Beispielsweise ist es möglich das Abdeckelement gegebenenfalls noch an anderen Stellen an den Speichen bzw. der Felge bzw. dem Nabenabschnitt abzustützen bzw. an diesen zu befestigen.
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Es ist in einer weiteren möglichen Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass der Steg einen versteifenden bzw. einen die zumindest zwei benachbarten Speichen gegeneinander abstützenden und sich über den gesamten Umfang an der dem Fahrzeug zugewandten Seite der Speichen erstreckenden Federring darstellt. Der Federring ist dabei bevorzugt derart an die Speichen angebunden, dass er die jeweils benachbarten Speichen gegeneinander abstützt und somit versteifend und/oder besonders bevorzugt schwingungsdämpfend wirkt.
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Es ist dann weiterhin möglich das Abdeckelement mittels des Federrings an dem Rad zu befestigen. So kann das Abdeckelement dann beispielsweise kraftschlüssig bzw. formschlüssig mit dem Federring verbunden bzw. im Zuge eines Montageverfahrens verbunden werden.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
- 1 zeigt dabei schemenhaft eine beispielhafte Ausführung eines Teils eines erfindungsgemäßen Rads in einer dreidimensionalen Ansicht von außen auf das Rad.
- 2 zeigt ebenfalls eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Rades in einer Ansicht von Innen auf das Rad.
- In 3 ist beispielhaft ein erfindungsgemäßes Rad in einer dreidimensionalen Ansicht aufgezeigt, welches zumindest teilweise mit Abdeckelementen ausgebildet ist.
- In 4 ist eine Schnittansicht durch einen Steg und ein daran befestigtes Abdeckelement in einer dreidimensionalen Ansicht aufgezeigt.
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1 zeigt einen Ausschnitt eines Fahrzeugrads, welches eine Felge 1, einen Nabenabschnitt 2 und drei den Nabenabschnitt 2 mit der Felge 1 verbindende Speichen 3 aufweist. Das Fahrzeugrad ist dabei von der Vorderansicht bzw. der Seite aufgezeigt, welche im eingebauten Zustand in einer Seitenansicht des Fahrzeuges von außen zu sehen ist. Dabei verbindet ein Steg 4 die jeweils einander benachbarten Speichen 3. Der Steg 4 verläuft zumindest annähernd in Umfangsrichtung des Rades bzw. ist in Richtung einer Kreistangente (eines bestimmten Durchmessers) des Rades verlaufend. Außerdem ist der Steg 4 von der Felge 1 losgelöst, d.h. nicht direkt mit der Felge 1, sondern lediglich mit den Speichen 3 verbunden.
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In diesem konkreten Beispiel bildet der Steg 4 bzw. die Stege 4 mit den Speichen 3 ein gemeinsames Bauteil, welches in einem gemeinsamen Herstellungsprozess, insbesondere einem Gieß- oder Schmiedeverfahren, gefertigt wurde. Eine hierzu detaillierte Darstellung zeigt 2, in welcher ein gesamtes Rad in einer Hinteransicht bzw. von der Seite aufgezeigt ist, welche im eingebauten Zustand des Rades in Richtung Fahrzeug zeigt. Dabei ist insbesondere das gemeinsame Bauteil, welches sowohl die Speichen 3, als auch diese verbindende Stege 4 umfasst, zu erkennen.
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Die Stege 4 (aus 1 und 2) sind dabei jeweils so angeordnet, dass sie die jeweils benachbarten Speichen 3 gegeneinander abstützen und so als Versteifungselement und auch als Schwingungsdämpfer dienen. Je nach Anforderungen hinsichtlich Festigkeit und Schwingungsdämpfung kann der Steg 4, wie in 1 zu erkennen entweder flächiger und an dessen Randbereichen 4.1 mit mehr Material ausgebildet sein oder schlankere Randbereiche 4.2 umfassen und dadurch gewichtsreduzierter ausgebildet sein.
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Es ist weiterhin vorgesehen, dass mindestens ein Speichenzwischenraum 5 zumindest teilweise von einem überwiegend flächigen Abdeckelement 6 abgedeckt ist. Ein solches Abdeckelement 6 ist in 1 und 2 angedeutet, jedoch in 3 genauer zu erkennen. 3 zeigt das gesamte Rad aus 1 in einer dreidimensionalen Ansicht. Das Abdeckelement 6 bzw. die Abdeckelemente 6 zwischen den Speichen 3, also in den Speichenzwischenräumen 5, dienen insbesondere der aerodynamischen Optimierung und damit der Reduzierung von Luftwiderständen und des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeuges.
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Die Abdeckelemente 6 sind an den Stegen 4 durch Schraubverbindungen 7 befestigt. Somit dienen die Stege 4 neben einer Versteifung und Schwingungsdämpfung auch als Befestigungselemente für die Abdeckelemente 6. Dabei kann das Abdeckelement 6 mit einer oder mehreren Schraubverbindungen 7, je nach erforderlicher Festigkeit der Verbindung an den Steg 4 angebunden sein. Im verbundenen Zustand deckt das Abdeckelement 6 dabei den Steg 4 derart ab, dass der Steg 4 im eingebauten Zustandes des Rades von einer (äußeren) Seitenansicht auf das Fahrzeug nicht mehr zu erkennen ist.
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Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Abdeckelemente nicht mit der Felge 1, den Speichen 3 oder dem Nabenabschnitt 2 in Berührung kommen müssen und somit keine Kräfte über das Abdeckelement 6 abgeleitet oder aufgenommen werden und das Abdeckelement 6 durch ein gewisses Spiel geringeren Belastungen ausgesetzt ist. So kann das Abdeckelement 6 aus einem leichten, gewichtarmen Material, wie beispielsweise einem Kunststoff oder einem Metall-Kunststoff-Schichtverbund ausgebildet sein.
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4 zeigt eine Detail-Schnittansicht S (vgl. 3) durch die Felge 1, wobei insbesondere die Anbindung bzw. die Verbindung des Abdeckelements 6 mit dem Steg 4 aufgezeigt ist. Dabei ist in dem Steg 4 eine Aufnahme 4.3 bzw. eine Durchgangsborhung zum Durchführen eines Befestigungselements bspw. einer Schraube 7 vorgesehen, während das Abdeckelement eine Buchse 6.1 umfasst, um die Schraube 7 aufzunehmen. Die Buchse 6.1 ist dabei bereits im Herstellungsprozess, beispielsweise in einem Spritzgussprozess an dem Abdeckelement 6 angebunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Felge
- 2
- Nabenabschnitt
- 3
- Speiche
- 4
- Steg
- 4.1
- Randbereich des Stegs
- 4.2
- Randbereich des Stegs
- 4.3
- Aufnahme
- 5
- Speichenzwischenraum
- 6
- Abdeckelement
- 6.1
- Buchse
- 7
- Schraubverbindung
- S
- Schnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1980419 A1 [0001, 0003]
