DE102017222562A1

DE102017222562A1 - Fahrzeugrad

Info

Publication number: DE102017222562A1
Application number: DE102017222562.9A
Authority: DE
Inventors: David Pieronek
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-06-13
Also published as: WO2019115135A1; EP3723999A1; CN111479700A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad (10) mit einer Felge (2) aus Stahlblech zur Aufnahme eines Reifens und eine an die Felge (2) unlösbar angebundene Radschüssel (1) aus Stahlblech mit einem Anbindungsbereich (1.1) zur lösbaren Anbindung an einen Radträger, mit einem Designelement (3) aus Metall, welches mit der Radschüssel (1) und/oder der Felge (2) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbindbar oder verbunden ist, wobei das Designelement (3) im Vergleich zur Radschüssel (1) eine geringere Materialfestigkeit und eine um mindestens Faktor 2 geringere Materialdicke und/oder eine um mindestens Faktor 2 geringere Materialdichte aufweist, wobei das Designelement (3) den Anbindungsbereich (1.1) der Radschüssel (1) zumindest bereichsweise abdeckt.

Description

Fahrzeugrad
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad mit einer Felge aus Stahlblech zur Aufnahme eines Reifens und eine an die Felge unlösbar angebundene Radschüssel aus Stahlblech mit einem Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger, mit einem Designelement aus Metall, welches mit der Radschüssel und/oder der Felge kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbindbar oder verbunden ist.
Technischer Hintergrund
Fahrzeugräder bzw. Kraftfahrzeugräder sind Sicherheitsbauteile und müssen daher die hohen mechanischen und dynamischen Wechselbeanspruchungen im Fahrbetrieb dauerfest aufnehmen können. Konventionelle „Stahlräder“ in Blechbauweise bestehen aus einer Radschüssel (Radscheibe), welche die Verbindung zur Radnabe sicherstellt und einer Felge (Felgenband), welches den Reifen aufnimmt. Die Radkomponenten werden heutzutage ausnahmslos durch Kaltumformung im Mehrstufenverfahren (Tiefziehen, Drückwalzen, Profilieren) hergestellt. Neben der Betriebsfestigkeit, der Steifigkeit und dem Gewicht der Räder spielt das Design eine wesentliche Rolle und bestimmt maßgeblich die Kundenakzeptanz respektive Kaufentscheidung.
Aus dem Stand der Technik sind mehrteilige Kraftfahrzeugräder bekannt, insbesondere mit dem Fokus, ein Rad in eine Tragstruktur aufzuteilen und mit einem zusätzlichen Designelement aus Kunststoff optisch aufzuwerten. Beispielhaft seien hier die Offenlegungsschriften US 2010/0194181 A1 und US 2011/0163593 A1 für Radsysteme mit lösbarem Designelement genannt. Nachteilig bei dieser Konstruktionsart ist die Tatsache, dass die lösbaren und bekannten Befestigungssysteme zu einem signifikanten Mehrgewicht sowie NVH-Problemen der Räder führen können und das resultierende Design gegenüber „Aluminiumrädern“ stark verbesserungsfähig ist.
Aus der Offenlegungsschrift US 2001/0020514 A1 ist ein mehrteiliges Kraftfahrzeugrad bekannt, bei dem zwischen Radschüssel und Designelement eine Schaumstruktur eingebracht wird und damit eine unlösbare Verbindung der einzelnen Komponenten erfolgt. Diese Konstruktionsart hat den Nachteil, dass zwischen den beiden Schalen ein „gewisser“ Raum vorgesehen werden muss, damit die Schaumstruktur eingebracht werden kann, was wiederrum die Designfreiheiten deutlich einschränkt. Zudem ist der Herstellungsprozess durch das nachträgliche Schäumen aufwändig und kostenintensiv.
In der Offenlegungsschrift US 2006/0071539 A1 wird ein mehrteiliges Kraftfahrzeugrad vorgeschlagen, welches eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Radschüssel und Designelement aufweist. Nachteilig bei dieser Konstruktionsart ist, dass zur Verbindung der Elemente eine Schweißung im kritischen Beanspruchungsbereich der Radschüssel, im sogenannten Radanlagebereich, vorgesehen ist, welche die Sicherheit und Stabilität des Rades gefährden kann. Zudem wird die optische Wirkung nur teilweise verbessert.
Schließlich schlägt die Offenlegungsschrift DE 10 2013 107 394 A1 ein mehrteiliges Kraftfahrzeugrad vor, bei welchem das Designelement stoffschlüssig mit der Radschüssel und Felge verbunden wird und die Gesamtstruktur zusätzlich so ausgelegt ist, dass die Betriebslasten von der Designschale mit aufgenommen werden können. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Radschüssel und dem Designelement erfolgt im Gegensatz zur Offenlegungsschrift US 2006/0071539 A1 hierbei nicht im belastungskritischen Radanlagebereich. Diese Konstruktionsart führt allerdings dazu, dass das Designelement eine gewisse Materialfestigkeit und Materialdicke aufweisen muss, um die Betriebslasten sicher aufnehmen zu können. Dies wiederrum schränkt die mögliche Designflexibilität bei einem Kraftfahrzeugrad aus Stahlblech ein.
Bei einem konventionellen Stahlrad ist die mögliche Styling-Attraktivität sowie Designflexibilität mit Bauweisen und Werkstoffen nach dem Stand der Technik daher stark eingeschränkt. Durch die festen Anschlussmaße im Bereich der Radnabe und Felge in Verbindung mit dem limitierten Package (Bremse) steht einem Stahl-Scheibenrad in einschaliger Bauweise nur ein minimaler Designraum zu Verfügung. Zudem sind die Entwicklungskosten sowie Werkzeuginvestitionen zur Realisierung unterschiedlicher Radschüssel-Designvarianten aus Stahlblech enorm, so dass unterschiedliche und individuelle Designs mit geringeren Stückzahlen nicht sinnvoll umsetzbar sind. Eine mögliche Lösung entsprechend dem Stand der Technik bietet die Verwendung einer zusätzlichen Abdeckkappe aus Kunststoff, um eine höhere Designflexibilität zu ermöglichen und dabei die Vorteile der Stahlräder (Kosten, Gewicht) beizubehalten. Allerdings sind am Markt verfügbare Abdeckkappen aus Kunststoff hinsichtlich der Sichtbarkeit der rückwärtigen Stahl-Radstruktur (Abdeckgrad) sowie der Ästhetik und Anmutung stark verbesserungsfähig. Im Vergleich zu den Produktionskosten der Stahlräder sind zudem die Kosten für Abdeckkappen aus Kunststoff nicht unerheblich. Weiterhin können aufgrund der lösbaren Anbindung zwischen Rad und Designelement NVH-Probleme (Noise Vibration Harshness) entstehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugrad, insbesondere für Personenfahrzeuge anzugeben, welches sich durch eine hohe Designflexibilität und optische Anmutung, geringes Gewicht sowie geringe Produktionskosten bei gleichzeitig hoher Betriebsfestigkeit und Sicherheit auszeichnet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Fahrzeugrad mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Designelement im Vergleich zur Radschüssel aus Stahl eine geringere Materialfestigkeit und eine um mindestens Faktor 2 geringere Materialdicke und/oder eine um mindestens Faktor 2 geringere Materialdichte aufweist, wobei das Designelement den Anbindungsbereich der Radschüssel zumindest bereichsweise abdeckt.
Das vorgeschlagene Fahrzeugrad, insbesondere für Personenfahrzeuge, umfasst eine Radschüssel und eine Felge jeweils aus Stahlblech, welche miteinander fest verbunden sind und die auftretenden Betriebslasten vollständig bzw. überwiegend aufnehmen. Ein zusätzliches Designelement aus Metall, welches nur die Optik und die Designvielfalt des Fahrzeugrades respektive Stahlrades sicherstellt und mit der Felge und/oder der Radschüssel kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbindbar oder verbunden ist, weist im Vergleich zur Radschüssel eine geringere Materialfestigkeit auf. Unter „Materialfestigkeit“ ist die Zugfestigkeit des Materials zu verstehen.
Das Designelement weist im Vergleich zur Radschüssel eine um mindestens Faktor 2, insbesondere mindestens Faktor 2.5, vorzugsweise mindestens Faktor 3 geringere Materialdicke auf. Stahlräder, je nach Ausführung und Radgröße (Zoll), weisen Radschüsseln mit Materialdicken von 3,0 bis 6,5 mm auf, um eine dauerhafte Betriebssicherheit zu gewährleisten. Da das Designelement im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik ( DE 10 2013 107 394 A1 ) bekannten Designelement nicht zur Aufnahme von Betriebslasten ausgelegt ist, sondern nur der Ästhetik dient, sind keine Mindestmaterialdicken erforderlich, so dass diese im Vergleich zur Radschüssel besonders „dünn“ ausgeführt sein können. Unter „dünn“ ist beispielsweise eine Materialdicke des Designelements zwischen 0,2 bis 3,0 mm, insbesondere 0,5 bis 2,0 mm, bevorzugt 0,4 bis 1,75 mm, weiter bevorzugt 0,5 bis 1,5 mm zu verstehen.
Das Designelement ist insbesondere aus einem Stahlblech mit einer Zugfestigkeit kleiner 600 MPa und/oder einer Bruchdehnung A₈₀ > 10 % gefertigt. Mit reduzierter Zugfestigkeit, insbesondere kleiner 500 MPa, bevorzugt kleiner 400 MPa, besonders bevorzugt kleiner 300 MPa und/oder steigender Bruchdehnung, insbesondere A₈₀ > 15 %, bevorzugt A₈₀ > 20 %, besonders bevorzugt A₈₀ > 25 %, erhöht sich das Umformvermögen von Kaltumformstählen im Allgemeinen. Insbesondere im Zusammenhang mit einer geringen Materialdicke (Blechdicke) können ansprechende Designs in Stahl-Blechbauweise erzeugt werden. Insbesondere eine geringe Materialdicke ermöglicht scharfe Radienausprägungen bei der Formgebung des Stahlblechs, vorzugsweise durch Tiefziehen, welches sich ebenfalls vorteilhaft auf die Gestaltung ansprechender Designs aus Stahlblech auswirken kann. Vorzugsweise kommen Tiefziehstahlgüten mit hohem Umformvermögen zum Einsatz, insbesondere DD-, DC, DX-Güten, insbesondere nach DIN EN 10 111, 10 130. Bevorzugt ist das Designelement aus einem kaltgewalzten Stahl gefertigt. Insbesondere kann das Designelement aus Stahlblech zudem mit einem Korrosionsschutzüberzug versehen sein, insbesondere auf Zinkbasis, welcher elektrolytisch oder im Schmelztauchprozess aufgetragen werden/sein kann.
Alternativ oder zusätzlich zur geringen Materialdicke weist das Designelement im Vergleich zur Radschüssel eine um mindestens Faktor 2, insbesondere mindestens Faktor 2.5, vorzugsweise mindestens Faktor 3 geringere Materialdichte auf. Dies kann insbesondere bei der Verwendung von Leichtmetallen umgesetzt werden, so dass das Designelement aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung im Schmiede- oder Gussverfahren gefertigt sein kann. Der Gestaltungsfreiheit sind bei der Herstellung der Guss- oder Schmiedeteile keine Grenzen gesetzt, so dass individuelle Designelemente in beliebiger Form herstellbar sind. Aufgrund der im Vergleich zum Stahlblech geringeren Materialdichte können besonders massiv aussehende Designelemente verwirklicht und dabei das Gesamtgewicht des Fahrzeugrades auf einem niedrigen Niveau gehalten werden.
Das Designelement aus Leichtmetall kann lösbar mit der Radschüssel und/oder der Felgen verbunden werden, insbesondere durch eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung, vorzugsweise eine Schraubverbindung und/oder eine Klemmverbindung und/oder eine magnetische Verbindung. Besonders bevorzugt ist eine lösbare Verbindung zwischen Radschüssel und Designelement außerhalb des Anbindungsbereiches an einem Fahrzeug montierten Fahrzeugrades für den Nutzer nicht sichtbar ausgeführt.
Alternativ kann das Designelement aus Leichtmetall auch unlösbar mit der Radschüssel und/oder der Felge verbunden werden/sein, insbesondere durch eine stoffschlüssige Verbindung, vorzugsweise eine Klebeverbindung und damit auch einen strukturellen Beitrag zur Performance leisten.
Die Verbindung zwischen Designelement und der Felge erfolgt bevorzugt im Bereich des Felgenhorns respektive der Felgenschulter, da in diesem Bereich nur geringe Betriebsbelastungen auftreten und sich insbesondere auch ein thermischer Fügeprozess wie zum Beispiel beim Schweißen oder Löten unkritisch auf die zyklische Belastung auswirkt. Zudem kann durch eine Materialdoppelung im Bereich des Felgenhorns der Widerstand beim Bordsteinanprall bzw. - kontakt verbessert werden. Besonders bevorzugt erfolgt die Verbindung zwischen Felge und Designelement durch Kleben oder Bördeln respektive Falzen oder Klemmen oder durch eine magnetische Verbindung am Felgenhorn. Alternativ oder zusätzlich kann das Designelement auch mit der Radschüssel, bevorzugt im Anbindungsbereich verbindbar oder verbunden sein, insbesondere durch Stoffschluss (wie z. B. Kleben), Kraftschluss (wie z. B. Schrauben oder Radbolzen oder magnetische Verbindung) und/oder Formschluss (wie z. B. Klemmverbindung über die Schrauben/Radbolzen). Insbesondere kann die Verbindung zwischen Designelement und Felge und/oder Radschüssel sowohl am lackierten sowie unlackierten Bauteil bzw. am Zusammenbau (aus Radschüssel und Felge bestehend) erfolgen.
Das Designelement deckt im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik ( DE 10 2013 107 394 A1 ) bekannten Designelement zumindest bereichsweise den Anbindungsbereich der Radschüssel ab, um weitere Designmöglichkeiten auszuschöpfen, insbesondere den Bereich der Radschüssel in ihrer Radialerstreckung. Bevorzugt ist das Designelement aus einem Leichtmetall im Guss- oder Schmiedeverfahren gefertigt und der Bereich, der den Anbindungsgebereich der Radschüssel zumindest bereichsweise abdeckt, derart gestaltet, dass die Vorspannung der Radbolzen oder Schrauben zusätzlich erhöht werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die zumindest bereichsweise Abdeckung des Anbindungsbereichs der Radschüssel einen Beitrag zur Steifigkeit des Fahrzeugrades leisten. Weiterführend kann bei entsprechender Gestaltung auch die Aerodynamik der Fahrzeugräder im Fahrbetrieb verbessert und damit der Energiebedarf reduziert werden.
Metallische Designelemente gehen zwar zu Lasten einer geringfügigen Gewichtszunahme am Fahrzeugrad, sind aber insbesondere im Vergleich zu bekannten Kunststoffabdeckteilen, die insbesondere eine Beschichtung aufweisen können, um dem Betrachter eine Anmutung vorzutäuschen, es handele sich um ein Metallteil, unter normalen Betriebsbedingungen im Wesentlichen unkaputtbar. Besonders bevorzugt ist das Designelement insbesondere um seine Drehachse nicht rotationssymmetrisch ausgeführt und/oder führt durch seine Gestaltung zu einer aerodynamischen Verbesserung des Fahrzeugrades.
Unter einer Radschüssel ist die konventionell bekannte Ausführung in Form einer Schüssel mit Öffnungen im Anbindungsbereich für Nabe und Befestigungsmitteln (Bolzen, Schrauben etc.) und sogenannten Belüftungslöchern aber auch vorzugsweise in Form von Speichen (Strukturrad, High-Vent-Wheel, vgl. EP 1 262 333 B1 ) oder anderen denkbaren Ausführungsformen zu verstehen. In der Regel besteht die Radschüssel aus warmgewalztem Stahlblech mit einer Materialfestigkeit bzw. Zugfestigkeit zwischen 400 und 800 MPa, zum Beispiel aus einem Dualphasen-Stahl DP 600. Besonders bevorzugt ist die Radschüssel speichenförmig ausgeführt und weist mindestens drei Speichen, insbesondere mindestens vier Speichen, vorzugsweise mindestens fünf Speichen auf.
Besonders bevorzugt deckt das Designelement die Felge im Bereich des Felgenhorns und/oder der Felgenschulter zumindest abschnittsweise ab. Das Felgenhorn und/oder die Felgenschulter der Felge ist entweder vollständig oder nur abschnittsweise durch das Designelement abgedeckt. Dadurch sind weitere Designmöglichkeiten möglich, insbesondere für eine Grundstruktur mit variierendem Außenbereich des Designelements.
Gemäß einer Ausführung weist das Designelement mehrere Abschnitte auf, welche über einen außen, zumindest abschnittsweise umlaufenden Ring einstückig verbunden sind und radial von außen nach innen verlaufen, wobei Bereiche der Abschnitte, insbesondere innenliegende Bereiche der Abschnitte, zumindest bereichsweise den Anbindungsbereich der Radschüssel abdecken. Der außen, zumindest abschnittsweise umlaufende Ring kann vollständig umlaufend ausgebildet sein oder insbesondere unterbrochen sein, um weitere Designmöglichkeiten zu erzeugen. Besonders bevorzugt deckt der außen umlaufende Ring die Felge im Bereich des Felgenhorns und/oder der Felgenschulter zumindest abschnittsweise ab.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung sind die jeweiligen Abschnitte des Designelements aus jeweils mindestens zwei radial von außen nach innen verlaufenden Stegen gebildet und begrenzt. Insbesondere sind die beiden Stege im Innenbereich des Designelements einstückig miteinander verbunden, wobei sie eine Dreiecksform aufweisen, wobei die einzelnen Abschnitte untereinander nicht verbunden sind. Im innenliegenden Bereich der Abschnitte, insbesondere im Innenbereich des Designelements können in den Abschnitten Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungsmittel vorgesehen sein. Zwischen den Abschnitt bildendenden Stegen kann ein Mittelsteg vorgesehen sein. Zwischen den Abschnitten sind Freiräume vorgesehen. Alternativ können die Abschnitte untereinander verbunden sein und das Designelement ist derart ausgebildet, dass es sowohl den Anbindungsbereich als auch den Nabenbereich der Radschüssel abdeckt, wobei Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungsmittel vorgesehen sind.
Gemäß einer alternativen Ausführung verlaufen die jeweiligen Abschnitte speichenförmig von außen nach innen. Die Abschnitte können eine Verprägung in ihrer Längserstreckung aufweisen. Die Abschnitte können einstückig über den Innenbereich des Designelements untereinander verbunden sein, welcher zumindest bereichsweise den Anbindungsbereich der Radschüssel abdeckt und Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungsmittel aufweist. Besonders bevorzugt ist im Bereich der Radnabe kein Material vorhanden. Das Designelement kann eine Zentralöffnung aufweisen.
Gemäß einer Ausführung ist das Designelement im Anbindungsbereich der Radschüssel an die Radschüssel kraftschlüssig anbindbar und/oder fixierbar. Dadurch, dass das erfindungsgemäße Designelement zumindest bereichsweise den Anbindungsbereich der Radschüssel abdeckt und am Designelement Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, welche zu den Öffnungen der Radschüssel korrespondieren, vorgesehen sind, kann das Designelement kraftschlüssig, insbesondere durch die Befestigungsmittel, an die Radschüssel angebunden und/oder fixiert werden. Ist das Designelement beispielsweise nur durch die Befestigungsmittel kraftschlüssig und dadurch lösbar an die Radschüssel angebunden und/oder fixiert, können durch Austausch des Designelements beliebe ästhetische Ausführungsformen an ein und demselben Fahrzeugrad ausgeführt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Designelement zumindest abschnittsweise stoffschlüssig an die Radschüssel anbindbar oder angebunden sein. Durch eine zumindest abschnittsweise stoffschlüssige Verbindung können je nach Ausgestaltung des Designelements Bereiche der Radschüssel oder die Radschüssel vollständig abgedeckt und somit ein Eindringen von Schmutz und Spritzwasser im Betriebszustand im Wesentlichen verhindert werden. Da das Designelement nicht direkt zur Aufnahme von Betriebslasten ausgelegt ist, wird bevorzugt eine Verbindung zwischen Designelement und Radschüssel durch Kleben hergestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführung ist die Radschüssel in Form von Speichen ausgebildet und die Abschnitte des Designelements decken zumindest bereichsweise die Speichen ab. Die Abdeckung kann vollständig erfolgen oder aber Bereiche der Speichen bleiben sichtbar, wodurch dem Fahrzeugrad einen gewissen 3D-Effekt verliehen werden kann. Insbesondere durch unterschiedliche Farbgebung des Designelements und/oder der Radschüssel respektive der Speichen können weitere Stylingmöglichkeiten erschlossen werden.
Das erfindungsgemäße Fahrzeugrad lässt sich durch ein Verfahren herstellen, bei dem zunächst eine durch Kalt- und/oder Warmumformung gefertigte Radschüssel aus Stahlblech, eine durch Kalt- und/oder Warmumformung gefertigte Felge aus Stahlblech und ein aus Metall gefertigtes Designelement, vorzugsweise aus Stahlblech oder aus Leichtmetall, bereitgestellt werden, die Radschüssel und die Felge anschließend durch einen Kraft- und Stoffschluss, vorzugsweise durch eine Pressverbindung und eine Schweißverbindung, unlösbar miteinander verbunden werden und abschließend das Designelement kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit der Felge und/oder der Radschüssel verbunden wird.
Alternativ lässt sich das erfindungsgemäße Fahrzeugrad durch ein Verfahren herstellen, bei dem zunächst eine durch Kalt- und/oder Warmumformung gefertigte Radschüssel aus Stahlblech, eine durch Kalt- und/oder Warmumformung gefertigte Felge aus Stahlblech und ein aus Metall gefertigtes Designelement, vorzugsweise aus Stahlblech oder aus Leichtmetall, bereitgestellt werden, anschließend das Designelement und die Radschüssel kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden und abschließend die mit dem Designelement verbundene Radschüssel kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Felge verbunden wird.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen:

1 ein Fahrzeugrad nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einer Explosionsdarstellung und
2a-c Fahrzeugräder nach einer zweiten, dritten und vierten Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In 1 ist in einer Explosionsdarstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugrades (10) für Personenfahrzeuge gezeigt. Das Fahrzeugrad (10) umfasst eine Felge (2) aus Stahlblech zur Aufnahme eines nicht dargestellten Reifens und eine an die Felge (2) unlösbar angebundene Radschüssel (1) aus Stahlblech mit einem Anbindungsbereich (1.1) zur lösbaren Anbindung an einen nicht dargestellten Radträger. Die Radschüssel (1) ist vorzugsweise in Form von Speichen (1.3) ausgebildet. Andere Ausführungsformen sind ebenfalls denkbar. Des Weiteren umfasst das Fahrzeugrad (10) ein Designelement (3) aus Metall, welches kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit der Felge (2) verbindbar ist. Erfindungsgemäß weist das Designelement (3) im Vergleich zur Radschüssel (1) eine um mindestens Faktor 2 geringere Materialdicke auf, da das Designelement (3) nicht zur Aufnahme von Betriebslasten ausgelegt ist, sondern nur der Ästhetik dient. Besonders bevorzugt ist eine Materialdicke des Designelements (3) zwischen 0,5 bis 1,5 mm vorgesehen, wobei das Designelement (3) besonders bevorzugt aus einem Stahlblech mit einer Zugfestigkeit kleiner 600 MPa gefertigt ist und vorzugsweise mit einem Korrosionsschutzüberzug versehen ist. Die Materialfestigkeit des Designelements (3) ist geringer als die der Radschüssel (1).
Alternativ und hier nicht dargestellt kann das Designelement auch aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung im Schmiede- oder Gussverfahren gefertigt sein kann, wobei dadurch das Designelement im Vergleich zur Radschüssel eine um mindestens Faktor 2, insbesondere mindestens Faktor 2.5, vorzugsweise mindestens Faktor 3 geringere Materialdichte aufweisen kann. Auch die Materialfestigkeit des Designelements (3) aus Leichtmetall ist geringer als die der Radschüssel (1) aus Stahlblech.
Das Designelement (3) weist mehrere Abschnitte (3.1) auf, welche über einen außen zumindest abschnittsweise, umlaufenden Ring (3.2) einstückig verbunden sind und radial von außen nach innen verlaufen, wobei Bereiche (3.3) der Abschnitte (3.1), insbesondere innenliegende Bereiche (3.3) der Abschnitte (3.1), zumindest bereichsweise den Anbindungsbereich (1.1) der Radschüssel (1) abdecken. Die jeweiligen Abschnitte (3.1) des Designelements (3) sind jeweils aus mindestens zwei radial von außen nach innen verlaufenden Stege (3.11) gebildet. Insbesondere sind die beiden Stege (3.11) im Innenbereich (3.3) des Designelements (3) einstückig miteinander verbunden, wobei sie eine Dreiecksform aufweisen (1, 2b, 2c). Die einzelnen Abschnitte (3.1) sind untereinander nicht verbunden. Im innenliegenden Bereich (3.3) der Abschnitte (3.1), insbesondere im Innenbereich (3.3) des Designelements (3.1) sind in den Abschnitten (3.1) Öffnungen (3.4) zur Aufnahme von nicht dargestellten Befestigungsmittel vorgesehen (1, 2a, 2b). Zwischen den Stegen (3.11) sind Aussparungen (3.5) und zwischen den Abschnitten Freiräume (3.6) vorgesehen, welche die dreidimensionale Anmutung des Designelements (3) verbessern und gleichzeitig das Gewicht des Designelements (3) durch Weglassen von Material reduziert werden kann. Um den Nabenbereich (1.2) auch abzudecken, kann ein zusätzliches Abdeckteil (4) aus Metall oder Nichtmetall vorgesehen sein, welches insbesondere zwischen den Abschnitten (3.1) im Innenbereich (3.3) des Designelements (3) formschlüssig eingesteckt respektive aufgenommen werden kann.
Die in den 2a) bis 2c) gezeigten weiteren Ausführungsformen erfindungsgemäßer Fahrzeugräder sind in Draufsicht dargestellt. Das Designelement (3) ist zumindest abschnittsweise vorzugsweise stoffschlüssig an die Felge (2) angebunden und/oder im Anbindungsbereich (1.1) der Radschüssel (1) fixiert. Die kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen Designelement (3) und Felge (2) erfolgt bevorzugt im Bereich des Felgenhorns respektive der Felgenschulter.
In 2a) ist dargestellt, dass die Abschnitte (3.1), welche über einen außen, zumindest abschnittsweise umlaufenden Ring (3.2) einstückig verbunden sind und radial von außen nach innen verlaufen, untereinander verbunden sind und das Designelement (3) derart ausgebildet ist, dass es sowohl den Anbindungsbereich (1.1) als auch den Nabenbereich (1.2) der Radschüssel (1) abdeckt, wobei Öffnungen (3.4) zur Aufnahme von nicht dargestellten Befestigungsmittel vorgesehen sind. Neben dem Kraft-, Form- und/oder Stoffschluss mit der Felge (2) kann das Designelement (3) zumindest über die nicht dargestellten Befestigungsmittel im montierten Zustand zusätzlich kraftschlüssig an die Radschüssel (1), insbesondere im Anbindungsbereich (1.1, 3.3) angebunden und/oder fixiert sein. Des Weiteren kann das Designelement (3) zumindest abschnittsweise, vorzugsweise mittels Kleben an die Radschüssel (1) angebunden sein. Zwischen den Stegen (3.11) sind Aussparungen (3.5) und zwischen den Abschnitten Freiräume (3.6) vorgesehen. Die Abschnitte (3.1) des Designelements (3) decken zumindest bereichsweise die Speichen (1.3) der Radschüssel (1) ab und Bereiche der Speichen (1.3), insbesondere durch die Aussparungen (3.5), sind dadurch sichtbar. Der zumindest abschnittsweise umlaufende Ring (3.2) des Designelements kann bei diesem Ausführungsbeispiel entweder vollständig entfallen oder beispielsweise zwischen den jeweiligen Abschnitten (3.1) oder zwischen den beiden Stegen (3.11) der jeweiligen Abschnitte (3.1) unterbrochen sein (nicht dargestellt), um Abschnitte der Felge (2), insbesondere des Felgenhorns respektive der Felgenschulter zu sehen bzw. erkennen zu lassen. Vorzugsweise ist dieses Designelement (3) ein Schmiede- oder Gussteil aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung.
In 2b) ist das Ausführungsbeispiel aus 1 im zusammengebauten Zustand ohne Abdeckteil (4) dargestellt. Im Innenbereich (3.3) der Abschnitte (3.1) des Designelements (3.1) sind in den Abschnitten (3.1) Öffnungen (3.4) zur Aufnahme von nicht dargestellten Befestigungsmittel vorgesehen. Dadurch kann neben dem Kraft-, Form- und/oder Stoffschluss mit der Felge (2) kann das Designelement (3) zumindest über die nicht dargestellten Befestigungsmittel im montierten Zustand zusätzlich kraftschlüssig an die Radschüssel (1), insbesondere im Anbindungsbereich (1.1, 3.3) angebunden und/oder fixiert sein. Des Weiteren kann das Designelement (3) zumindest abschnittsweise, vorzugsweise mittels Kleben an die Radschüssel (1) angebunden sein. Zwischen den Stegen (3.11) sind Aussparungen (3.5) und zwischen den Abschnitten Freiräume (3.6) vorgesehen. Die Abschnitte (3.1) des Designelements (3) decken zumindest bereichsweise die Speichen (1.3) der Radschüssel (1) ab und Bereiche der Speichen (1.3), insbesondere durch die Aussparungen (3.5), sind dadurch sichtbar. Der zumindest abschnittsweise umlaufende Ring (3.2) des Designelements kann bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise zwischen den beiden Stegen (3.11) der jeweiligen Abschnitte (3.1) unterbrochen sein (nicht dargestellt), um Abschnitte der Felge (2), insbesondere des Felgenhorns respektive der Felgenschulter zu sehen bzw. erkennen zu lassen.
In 2c) ist dargestellt, dass die Abschnitte (3.1) des Designelements (3) zumindest bereichsweise im Anbindungsbereich (1.1) der Radschüssel (1) und nicht im Bereich der Aufnahme der Befestigungsmittel angeordnet sind, so dass das Designelement (3) nicht kraftschlüssig sondern bevorzugt zumindest abschnittsweise stoffschlüssig an die Radschüssel (1) und kraft-, form- und/oder stoffschlüssig an die Felge (2) angebunden ist. Zwischen den die jeweiligen Abschnitte (3.1) bildendenden Stege (3.11) ist jeweils ein Mittelsteg (3.12) vorgesehen. Zwischen den Stegen (3.11, 3.12) sind Aussparungen (3.5) und zwischen den Abschnitten Freiräume (3.6) vorgesehen. Die Abschnitte (3.1) des Designelements (3) decken zumindest bereichsweise die Speichen (1.3) der Radschüssel (1) ab und Bereiche der Speichen (1.3), insbesondere durch die Aussparungen (3.5), sind dadurch sichtbar. Vorzugsweise ist dieses Designelement (3) ein Schmiede- oder Gussteil aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung.
Alle Designvarianten weisen eine identische Radschüssel (1) und Felge (2) auf, vgl. beispielsweise 2a) bis 2c). Das unterschiedliche Design wird lediglich durch das Designelement (3) erzeugt und gibt dem Fahrzeugrad einen gewissen 3D Effekt. Durch die geringe Materialdicke des Designelementes bei der Verwendung eines Stahlblechs oder einer geringeren Materialdichte des Designelements bei der Verwendung eines Leichtmetalls kann das Mehrgewicht des Fahrzeugrades gering gehalten werden. Insbesondere ist die Amterialfestigkeit des Designelements (3) geringer als die der Radschüssel (1). Die mittige Variante (2b) weist beispielsweise im Anbindungsbereich (Verschraubungsbereich) die Möglichkeit auf, über Radbolzen/Schrauben eine zusätzliche Anbindung an die Radschüssel zu schaffen. Ebenfalls ist es denkbar, das Designelement in ihrem Außenbereich bzw. den außen umlaufenden Ring des Designelementes, welcher die Felge weitestgehend abdeckt, zu unterbrechen und dadurch weitere Designmöglichkeiten zu erzeugen. Wird beispielsweise das Designelement aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung im Gussverfahren hergestellt, können innerhalb der Matrix der jeweiligen Legierung bereichsweise Magnete integriert, beispielsweise durch Kleben, und/oder umgossen werden, mit denen eine lösbare, magnetische Verbindung zur Felge und/oder Radschüssel erzeugt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2010/0194181 A1 [0002]
US 2011/0163593 A1 [0002]
US 2001/0020514 A1 [0003]
US 2006/0071539 A1 [0004, 0005]
DE 102013107394 A1 [0005, 0011, 0017]
EP 1262333 B1 [0019]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 10 111, 10 130 [0012]

Claims

Fahrzeugrad (10) mit einer Felge (2) aus Stahlblech zur Aufnahme eines Reifens und eine an die Felge (2) unlösbar angebundene Radschüssel (1) aus Stahlblech mit einem Anbindungsbereich (1.1) zur lösbaren Anbindung an einen Radträger, mit einem Designelement (3) aus Metall, welches mit der Radschüssel (1) und/oder der Felge (2) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbindbar oder verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Designelement (3) im Vergleich zur Radschüssel (1) eine geringere Materialfestigkeit und eine um mindestens Faktor 2 geringere Materialdicke und/oder eine um mindestens Faktor 2 geringere Materialdichte aufweist, wobei das Designelement (3) den Anbindungsbereich (1.1) der Radschüssel (1) zumindest bereichsweise abdeckt.
Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Designelement (3) die Felge (2) im Bereich des Felgenhorns und/oder der Felgenschulter der Felge (2) zumindest abschnittsweise abdeckt.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Designelement (3) aus einem Stahlblech mit einer Zugfestigkeit kleiner 600 MPa und/oder einer Bruchdehnung A₈₀ > 10 % gefertigt ist.
Fahrzeugrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Designelement (3) einen Korrosionsschutzüberzug aufweist, insbesondere auf Zinkbasis.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Designelement (3) aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung im Schmiede- oder Gussverfahren gefertigt ist.
Fahrzeugrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Designelement (3) lösbar mit der Radschüssel (1) und/oder Felge (2) verbunden ist, insbesondere durch eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung, vorzugsweise eine Schraubverbindung und/oder Klemmverbindung und/oder magnetische Verbindung.
Fahrzeugrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Designelement (3) unlösbar mit der Radschüssel (1) und/oder Felge (2) verbunden ist, insbesondere durch eine stoffschlüssige Verbindung, vorzugsweise eine Klebeverbindung.
Fahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Designelement (3) mehrere Abschnitte (3.1) aufweist, welche über einen außen, zumindest abschnittsweise umlaufenden Ring (3.2) einstückig verbunden sind und radial von außen nach innen verlaufen, wobei Bereiche (3.3) der Abschnitte (3.1), insbesondere innenliegende Bereiche (3.3) der Abschnitte (3.1), zumindest bereichsweise den Anbindungsbereich (1.1) der Radschüssel (1) abdecken.
Fahrzeugrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Abschnitte (3.1) des Designelements (3) aus jeweils mindestens zwei radial von außen nach innen verlaufenden Stege (3.11) gebildet und begrenzt sind.
Fahrzeugrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stege (3.11) im Innenbereich (3.3) des Designelements (3) einstückig miteinander verbunden sind, wobei sie eine Dreiecksform aufweisen.
Fahrzeugrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im innenliegenden Bereich (3.3) der Abschnitte (3.1), insbesondere im Innenbereich (3.3) des Designelements (3) in den Abschnitten (3.1) Öffnungen (3.4) zur Aufnahme von Befestigungsmittel vorgesehen sind.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (3.1) untereinander verbunden sind und insbesondere das Designelement (3) derart ausgebildet ist, dass es sowohl den Anbindungsbereich (1.1) der Radschüssel (1) als auch den Nabenbereich (1.2) abdeckt, wobei Öffnungen (3.4) zur Aufnahme von Befestigungsmittel vorgesehen sind.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Abschnitte (3.1) des Designelements (3) speichenförmig von außen nach innen verlaufen.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (3.1) einstückig über den Innenbereich (3.3) des Designelements (3) untereinander verbunden sind, insbesondere welcher zumindest bereichsweise den Anbindungsbereich (1.1) der Radschüssel (1) abdeckt und Öffnungen (3.4) zur Aufnahme von Befestigungsmittel aufweist.
Fahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Designelement (3) im Anbindungsbereich (1.1) der Radschüssel (1) an die Radschüssel (1) kraftschlüssig anbindbar oder angebunden und/oder fixierbar oder fixiert ist.
Fahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Designelement (3) zumindest abschnittsweise stoffschlüssig an die Radschüssel (1) anbindbar oder angebunden ist.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Radschüssel (1) in Form von Speichen (1.3) ausgebildet ist und die Abschnitte (3.1) des Designelements (3) zumindest bereichsweise die Speichen (1.3) abdecken, wobei insbesondere Bereiche der Speichen sichtbar sind.
Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugrades nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei zunächst eine durch Kalt- und/oder Warmumformung gefertigte Radschüssel aus Stahlblech, eine durch Kalt- und/oder Warmumformung gefertigte Felge aus Stahlblech und ein aus Metall gefertigtes Designelement bereitgestellt werden, die Radschüssel und die Felge anschließend durch einen Kraft- und Stoffschluss miteinander verbunden werden und abschließend das Designelement kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit der Felge und/oder der Radschüssel verbunden wird.
Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugrades nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei zunächst eine durch Kalt- und/oder Warmumformung gefertigte Radschüssel aus Stahlblech, eine durch Kalt- und/oder Warmumformung gefertigte Felge aus Stahlblech und ein aus Metall gefertigtes Designelement bereitgestellt werden, anschließend das Designelement und die Radschüssel kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden und abschließend die mit dem Designelement verbundene Radschüssel kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Felge verbunden wird.