-
Vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
-
Bei vorbekannten Fahrzeugrädern stellt sich das Problem, dass beispielsweise beim Bremsen des Fahrzeugs die Felge in Rotationsschwingungen um ihre Drehachse versetzt werden kann. Dies kann zu ungewollten Geräuschentwicklungen sowie zu entsprechenden Bauteilbelastungen führen.
-
DE 10 2014 009 074 A1 zeigt ein Fahrzeugrad, bei dem zur Optimierung des Rollgeräuschs, insbesondere zur definierten Einstellung und/oder Verschiebung wenigstens einer Resonanzfrequenz des Fahrzeugrads, an der Felge steifigkeitsverändernde Elemente angeordnet sind. Gezeigt ist ein Fahrzeugrad mit fünf Speichen und drei Versteifungselementen auf der Felge.
-
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Fahrzeugrad anzugeben, dass einen möglichst sicheren und geräuscharmen Betrieb eines Kraftfahrzeugs ermöglicht.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die abhängigen Ansprüche haben bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
-
Die Erfindung zeigt ein Fahrzeugrad. Das Fahrzeugrad wird insbesondere an einem Kraftfahrzeug verwendet. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeugrad zur Verwendung an einem PKW oder LKW ausgebildet. Das Fahrzeugrad umfasst eine Nabe. An dieser Nabe ist insbesondere ein Lochkreis ausgebildet, über den die Nabe mit dem entsprechenden Fahrzeug verbunden wird. Die Nabe erstreckt sich rund um eine Drehachse des Fahrzeugrades. Senkrecht zu dieser Drehachse ist eine Radialrichtung am Fahrzeugrad definiert. Radial außerhalb der Nabe befindet sich die Felge, welche zur Aufnahme eines Reifens ausgebildet ist. Die Felge ist über mehrere Speichen mit der Nabe verbunden.
-
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt und berücksichtigt, dass die zyklisch rotationssymmetrische Ausgestaltung der Speichen die Ausprägung der Schwingform der Felge, insbesondere des Felgenbettes, bestimmt. Besonders relevant ist dies beim Bremsen des Fahrzeugs.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugrad sind die Speichen bezüglich der Drehachse zyklisch rotationssymmetrisch mit einer Ordnung n>1 angeordnet. Diese „Ordnung“ der zyklischen Rotationssymmetrie kann auch als „Zähligkeit“ bezeichnet werden. Ausschlaggebend für die zyklische Rotationssymmetrie ist dabei die Gesamtheit aller Speichen und nicht die einzelne Speiche. Beispielsweise sind drei gleichverteilte Speichen zyklisch rotationssymmetrisch mit einer Ordnung von n = 3. Fünf gleichverteilte Speichen sind mit einer zyklischen Rotationssymmetrie der Ordnung n = 5 angeordnet. Fünfzehn gleichverteilte Speichen sind mit einer zyklischen Rotationssymmetrie der Ordnungen n = 3 und n = 5 angeordnet. Dabei können es einzelne Speichen oder Gruppen aus mehreren Speichen sein, die sich zyklisch rotationssymmetrisch wiederholen. Im Regelfall ergibt sich die Ordnung bzw. die Ordnungen aus der Primfaktorzerlegung der Anzahl der Speichen bzw. Speichengruppen. Insbesondere werden die Speichen als zyklisch rotationssymmetrisch erachtet, wenn die einzelne Speiche oder die Gruppe aus mehreren Speichen auf die nächstliegende Speiche bzw. nächstliegende Gruppe abgebildet werden kann, indem sie um einen festen Winkel y mit 0°<y<360° um die Drehachse gedreht wird; der Drehwinkel kann dabei nur durch Division von 360° durch n mit n>1 entstehen, wobei n eine natürliche Zahl ist.
-
In Abhängigkeit von der Ordnung der Speichensymmetrie ergibt sich insbesondere beim Bremsen des Fahrzeugs eine entsprechende Anregung der Felge. Die nicht zyklisch rotationssymmetrische Felge ist dabei sehr leicht anzuregen. Vorbekannte Felgen ohne Versteifungselemente ist nicht zyklisch rotationssymmetrisch, was einer Rotationssymmetrie erster Ordnung entspricht. Dadurch lassen sich solche Felgen sehr leicht durch die Schwingung der Speichen anregen.
-
Um die Schwingung der Felge zu reduzieren, umfasst die erfindungsgemäße Felge mehrere, entlang ihres Umfangs verteilte Versteifungselemente. Es sind mehr als n Versteifungselemente angeordnet. Die Versteifungselemente sind insbesondere entlang des Umfangs gleichverteilt und/oder voneinander beabstandet.
-
Vorzugsweise sind die Versteifungselemente so angeordnet, dass die Felge zyklisch rotationssymmetrisch mit einer Ordnung x ist. x ist dabei Grundsätzlich größer als 1, da ansonsten die Felge nicht zyklisch rotationssymmetrisch wäre. Im Rahmen der Erfindung wurde auch erkannt, dass die Anregung der Felge durch die schwingenden Speichen wesentlich geringer ist, wenn die Ordnung x der Felge größer ist als die Ordnung n der Speichen.
-
Aus der Definition der zyklischen Rotationssymmetrie ergibt sich, dass die beiden Ordnungen n und x natürliche Zahlen größer 1 sind. Sowohl bei den Speichen als auch bei der Felge können sich mehrere Ordnungen ergeben. Im Regelfall handelt es sich dann um zwei Ordnungen, die sich aus der Primfaktorzerlegung der Anzahl der Speichen bzw. Speichengruppen oder der Anzahl der Versteifungselemente ergeben. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass n durch die größte Ordnung der zyklischen Rotationssymmetrie der Speichen definiert ist. Zusätzlich oder alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass x durch die kleinste Ordnung der zyklischen Rotationssymmetrie der Felge definiert ist.
-
Bei den Versteifungselementen handelt es sich vorzugsweise um entsprechend steife Teile der Felge, die lokale, entlang des Umfangs verteilte Steifigkeitsänderungen der Felge ermöglichen. Die Versteifungselemente sind vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff, insbesondere nicht gummielastisch. Insbesondere sind die Versteifungselemente auch nicht gummielastisch mit dem restlichen Teil der Felge, insbesondere dem Felgenbett, verbunden.
-
Besonders bevorzugt sind die Versteifungselemente integrale Bestandteile der Felge. Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Felge samt der Versteifungselemente urgeformt ist. Alternativ ist es z.B. auch möglich, die Versteifungselemente stoffschlüssig mit dem restlichen Bestandteil der Felge zu fügen, beispielsweise anzuschweißen oder anzukleben.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Ordnung n der zyklischen Rotationssymmetrie der Speichen und/oder die Ordnung x der zyklischen Rotationssymmetrie der Felge ungerade ist.
-
Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass sich die Schwingungen von Speichen und Felge nicht oder erst bei möglichst hohen Schwingungs-Ordnungen überlagern. Hierzu gilt vorzugsweise k · n ≠ I · x mit k = { 1; 2; 3 } und I = { 1; 2; 3 }. Der Faktor k ist somit vorzugsweise 1, 2 oder 3. Der Faktor I ist ebenfalls vorzugsweise 1, 2 oder 3.
-
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass n und/oder x eine Primzahl ist. Vorzugsweise ist n>2, also zumindest die Primzahl 3. Zusätzlich oder alternativ ist x>2, also vorzugsweise zumindest die Primzahl 3. Dabei wird, wie einleitend beschrieben, stets darauf geachtet, dass die Anzahl der Versteifungselemente größer als n ist, insbesondere x>n ist.
-
In besonders bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass n = 3, 5, 7, 11 oder 13 ist. Unter der Berücksichtigung, dass die Anzahl der Versteifungselemente größer als n ist, ist vorzugsweise zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass x = 3, 5, 7, 11 oder 13 ist.
-
Das Fahrzeugrad weist vorzugsweise n Speichen auf, die über den Umfang gleichverteilt sind. Alternativ ist vorgesehen, dass das Fahrzeugrad n Speichengruppen aufweist, die über den Umfang gleichverteilt sind. Eine Speichengruppe charakterisiert sich dadurch, dass sie zumindest zwei einzelne Speichen umfasst.
-
Die Felge weist vorzugsweise ein vorderes und ein hinteres Felgenhorn auf. Zwischen diesen beiden Felgenhörnern erstreckt sich das Felgenbett. Vorzugsweise befinden sich die Versteifungselemente in diesem Felgenbett. Insbesondere sind die Versteifungselemente so ausgebildet, dass sie sich vom Felgenbett radial nach außen erstrecken. In diesem Bereich ist ausreichend Bauraum vorhanden, um die Versteifungselemente in entsprechender Größe auszugestalten.
-
Insbesondere wird darauf geachtet, dass die Versteifungselemente zwischen dem vorderen und hinteren Hump sind, so dass sie bei der Montage des Reifens nicht stören.
-
Besonders bevorzugt weist das Felgenbett ein Tiefbett auf. In bevorzugter Ausgestaltung befinden sich die Versteifungselemente zwar in dem Felgenbett, aber außerhalb des Tiefbetts; vorzugsweise zwischen Tiefbett und hinterem Hump.
-
Vorzugsweise wird die Versteifung der Felge im Bereich der Versteifungselemente dadurch erreicht, dass die Versteifungselemente, gemessen in Radialrichtung, entsprechend dick ausgestaltet sind. Bezüglich der hier betrachteten Schwingung hat eine Verdoppelung der Dicke des Materials im Felgenbett eine Verachtfachung der Steifigkeit zur Folge. Demgemäß ist bevorzugt vorgesehen, dass die Felge an den Versteifungselementen eine erste Dicke aufweist und unmittelbar neben den Versteifungselementen eine zweite Dicke aufweist. Bevorzugt beträgt die erste Dicke zumindest 125%, weiter vorzugsweise zumindest 150%, besonders vorzugsweise zumindest 200%, der zweiten Dicke.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem der vorab beschriebene Fahrzeugrädern.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeugrad mit zugehörigem Schnitt I-I gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 das erfindungsgemäße Fahrzeugrad mit zugehörigem Schnitt II-II gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 3 das erfindungsgemäße Fahrzeugrad mit zugehörigem Schnitt III-III gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
-
Im Folgenden wird anhand der 1 bis 3 ein Fahrzeugrad 1 in drei verschiedenen Ausführungsformen beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das Fahrzeugrad ist zur Verwendung an einem Kraftfahrzeug ausgebildet.
-
In allen Ausführungsbeispielen umfasst das Fahrzeugrad 1 eine zentrale Nabe 2 mit einem Lochkreis 7 zum Befestigen des Fahrzeugrades 1 am Kraftfahrzeug. Durch die Nabe 2 erstreckt sich eine Drehachse 5. Senkrecht zur Drehachse 5 ist eine Radialrichtung 6 definiert.
-
Des Weiteren umfasst das Fahrzeugrad 1 eine Felge 4, die über mehrere Speichen 3 mit der Nabe verbunden ist.
-
Wie die Schnittansichten in den einzelnen Ausführungsbeispielen zeigen, weist die Felge 4 vordere und hintere Felgenhörner 8 auf, zwischen denen sich ein Felgenbett 10 erstreckt. Die beiden Felgenhörner 8 gehen jeweils in eine Felgenschulter 9 innerhalb des Felgenbetts 10 über. Axial innerhalb der jeweiligen Felgenschulter 9 befindet sich zumindest ein Hump 12. Der vordere Hump 12 geht in ein Tiefbett 11 über.
-
Die Felge 4 umfasst in allen Ausführungsbeispielen mehrere Versteifungselemente 13. Diese Versteifungselemente 13 sind entlang des Umfangs gleichverteilt. Die Versteifungselemente 13 befinden sich in den gezeigten Ausführungsbeispielen im Felgenbett 10, insbesondere zwischen Tiefbett 11 und hinterem Hump 12. Dabei erstrecken sich die Versteifungselemente 13 aus dem Felgenbett 10 radial nach außen.
-
Die Schnittdarstellungen in den einzelnen Ausführungsbeispielen zeigen, dass die Felge 4 im Bereich der Versteifungselemente 13 eine erste Dicke 14 in Radialrichtung 6 aufweist. Unmittelbar neben den Versteifungselementen 13 weist die Felge 4 eine zweite Dicke 15 auf, die wesentlich kleiner ist als die erste Dicke 14.
-
In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Versteifungselemente 13 zusammen mit der restlichen Felge 4 urgeformt, insbesondere gegossen.
-
Im Ausführungsbeispiel nach 1 weist das Fahrzeugrad 1 fünf gleichverteilte Speichen 3 auf. Dadurch ergibt sich eine zyklische Rotationssymmetrie der Speichen 3 mit der Ordnung n = 5. Die Felge 4 weist gemäß 1 sechs Versteifungselemente 13 auf, die entlang des Umfangs gleichverteilt sind. Dadurch ist die Anzahl der Versteifungselemente 13 größer als n.
-
Alternativ können in 1 auch z.B. sieben Versteifungselemente 13 verwendet werden, so dass die Felge 4 zyklisch rotationssymmetrisch mit der Ordnung x = 7 ist. Dabei ist die zyklisch rotationssymmetrische Ordnung der Felge 4 mit x = 7 größer als die zyklisch rotationssymmetrische Ordnung der Speichen 3.
-
2 zeigt das Fahrzeugrad 1 mit fünfzehn Speichen 3. Aus diesen fünfzehn Speichen 3 ergeben sich die beiden zyklischen Rotationssymmetrien mit Ordnung n = 3 und n = 5. In 2 eingezeichnet ist die Einteilung der Speichen 3 in fünf Speichengruppen entsprechend der Ordnung n = 5.
-
Ferner zeigt 2 die Verwendung von sechs Versteifungselementen 13, so dass die Felge 4 zyklisch rotationssymmetrisch mit den Ordnungen x = 2 und x = 6 ist. Hierbei ist zumindest eine der Ordnungen, nämlich die Ordnung x = 6 größer als jede der Ordnungen der Speichen 3.
-
3 zeigt in Übereinstimmung mit 2 die Anordnung von fünfzehn gleichverteilten Speichen 3, wobei im Gegensatz zu 2 sieben Versteifungselemente 13 angewendet werden. Aus den sieben Versteifungselementen 13 ergibt sich die zyklische Rotationssymmetrie der Felge 4 in der Ordnung x = 7. Die Ordnung x = 7 ist größer als beide Ordnungen n = 3 und n = 5 der Speichen 3.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Nabe
- 3
- Speichen
- 4
- Felge
- 5
- Drehachse
- 6
- Radialrichtung
- 7
- Lochkreis
- 8
- Felgenhörner
- 9
- Felgenschultern
- 10
- Felgenbett
- 11
- Tiefbett
- 12
- Hump
- 13
- Versteifungselemente
- 14
- erste Dicke
- 15
- zweite Dicke
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014009074 A1 [0003]
