DE19533612A1 - Fahrzeugrad mit einer Felge - Google Patents
Fahrzeugrad mit einer FelgeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad mit einer Felge gemäß dem Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1.
Es sind bereits Fahrzeugräder aus Aluminium- oder Magnesiumlegierung bekannt, die
beispielsweise für den Renneinsatz als auch zur ganz normalen Straßenfahrzeug-
Anwendung vorgesehen sind. Der Trend bei derartigen Fahrzeugrädern liegt darin,
daß die Reifenhöhe mehr und mehr abnimmt, d. h. daß der Abstand zwischen der Lauf
fläche des Luftreifens und dem Felgenhorn geringer wird. Dies hat zur Folge, daß die
dämpfende Wirkung zwischen der Lauffläche des Luftreifens und den am inneren und
äußeren Felgenhorn anliegenden Wülsten geringer wird, wodurch das äußere und in
nere Felgenhorn eine höhere Steifigkeit aufweisen müssen, um die darauf wirkenden
Kräfte sicher aufnehmen zu können. Zu den äußeren auf den Luftreifen wirkenden
Kräften kommen translatorische als auch rotatorische Beschleunigungskräfte des Ra
des hinzu. Zur Aufnahme dieser Kräfte und zur Erhöhung der Stabilität und Steifigkeit
ist an dem inneren Felgenabschnitt eine massivwandige Ausbildung vorgesehen. Ein
äußerer Felgenabschnitt ist zu einem wesentlichen Teil durch einen an der Felge an
geordneten Radstern gestützt und bedarf deshalb anwendungsspezifisch keiner oder
nur einer geringen massivwandigen Ausbildung.
Derartige Fahrzeugräder weisen ein hohes Gewicht auf, das sich insbesondere bei der
Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeuges nachteilig auswirkt. Darüber hinaus
ist insbesondere im Rennsport erstrebenswert, eine größtmögliche Gewichtsreduzie
rung bei absoluter Zuverlässigkeit des Fahrzeugrades zu schaffen, damit hohe Be
schleunigungswerte des Kraftfahrzeuges erzielt werden können.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeugrad zu schaffen,
bei dem eine Gewichtsreduzierung ermöglicht ist, wobei die Zuverlässigkeit und Steifig
keit eines Kraftfahrzeugrades erhalten und sogar verbessert werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des An
spruchs 1 gelöst. Durch die Anordnung eines Versteifungskörpers kann erreicht wer
den, daß eine hohe Steifigkeit einer Felge aufrechterhalten wird, wobei gleichzeitig ei
ne erhebliche Gewichtsreduzierung insbesondere im inneren Felgenbereich gegeben
ist. Der Versteifungskörper kann das Felgenhorn abstützen und zumindest in radialer
Richtung versteifen, so daß die Felge über den gesamten Querschnitt im wesentlichen
gleich stark ausgebildet sein kann. Durch die Massenreduzierung können die translato
risch und rotatorisch wirkende Kräfte bei der Beschleunigung eines Rades verringert
werden, wodurch auch eine höhere Laufruhe des Fahrzeugrades gegeben sein kann.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist durch die Anbringung eines Ver
steifungskörpers an einem inneren Felgenabschnitt gegeben. Insbesondere in diesem
Bereich wurde bisher eine Materialansammlung zur Erhöhung der Steifigkeit vorgese
hen. Im äußeren Felgenabschnitt treten derartige Probleme im allgemeinen nicht auf,
da in diesem Felgenabschnitt ein Radstern angreift, wodurch der äußere Felgenab
schnitt getragen und gestützt sein kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der
Versteifungskörper zumindest scheibenförmig ausgebildet ist und an dem inneren Fel
genhorn anbringbar ist. Dadurch können von diesem Versteifungskörper, der vorzugs
weise rundumlaufend ist, die auf das Felgenhorn radial wirkenden Kräfte aufgenommen
werden. Die von dem Versteifungskörper radial nach außen auf das innere Felgenhorn
wirkenden Stützkräfte bewirken, daß im wesentlichen Kraftverhältnisse geschaffen sein
können, wie sie bei dem äußeren Felgenabschnitt vorherrschen, der durch den Rad
stern abgestützt ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß
der Versteifungskörper im wesentlichen einen L-förmigen Querschnitt aufweist und im
montierten Zustand zu dem inneren Felgenabschnitt ein Kastenprofil bildet. Durch die
se Anordnung können die Vorteile eines Kräfteprofils auf ein Fahrzeugrad übertragen
werden, die darin liegen, daß eine Steifigkeit bei einer geringen Masse im Bereich des
inneren Felgenabschnittes erzielt werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindungsform ist vorgesehen,
daß der Versteifungskörper aus einem hochfesten Fasergewebe ausgebildet ist. Dabei
ist vorzugsweise der Werkstoff Kohlekevlar vorgesehen, das hohe Festigkeitseigen
schaften bei geringer Masse aufweist. Dadurch kann eine erhebliche Gewichtsreduzie
rung gegenüber einer im allgemeinen aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung
ausgebildeten Felge mit einer an dem inneren Felgenabschnitt angeordneten
Massenansammlung gegeben sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß
der Versteifungskörper aus artgleichem Material wie die Felge ausgebildet ist. Dadurch
werden ebenfalls die Vorteile erzielt, wonach eine hohe Steifigkeit bei geringer Masse
an dem inneren Felgenabschnitt vorliegen kann.
In den weiteren Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung sind weitere
vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben. Es
zeigt
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugrades im Bereich
der Felge mit einem erfindungsgemäßen Versteifungskörper,
Fig. 2 eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verstei
fungskörpers mit L-förmigem Querschnitt,
Fig. 3 eine alternative Ausführungsform zu Fig. 2 und
Fig. 4 eine weitere alternative Ausführungsform zu Fig. 2 und Fig. 3
In Fig. 1 ist ein Teil eines Kraftfahrzeugrades 11 im Querschnitt dargestellt. Das Kraft
fahrzeugrad 11 weist eine Felge 12 mit einem Felgenbett 13 auf, welches durch ein äu
ßeres Felgenhorn 14 und ein inneres Felgenhorn 16 begrenzt ist. Zwischen dem äuße
ren Felgenhorn 14 und dem Felgenbett 13 ist an einer Felgenschulter 17 ein Radstern
18 angeordnet, der einstückig mit der Felge 12 verbunden ist. Alternativ kann ein zwei
teiliges Rad vorgesehen sein, bei dem der Radstern 18 über eine Schraubverbindung
zu der Felge 12 festlegbar ist. Des weiteren kann ein dreiteiliges oder mehrteiliges
Kraftfahrzeugrad vorgesehen sein, bei dem beispielsweise eine zweite Felge 12 und
der Radstern 18 zu dem Felgenbett 13 über eine lösbare Verbindung angeordnet sind.
Das Kraftfahrzeugrad 11 ist insbesondere für den Einsatz im Rennsport, wie beispiels
weise für die Formel 1, die Deutsche Tourenwagen-Meisterschaft oder auch die Super-
Tourenwagen-Meisterschaft vorgesehen und aus einer Aluminium- oder Magnesiumle
gierung hergestellt. Derartige Kraftfahrzeugräder 11 können jedoch auch im Straßen
verkehr für Personenkraftwagen eingesetzt werden.
Die Felge 12 weist auf der im Ausführungsbeispiel dargestellten rechten Seite einen in
neren Felgenabschnitt 19 auf, der von einem Felgenbett 13 über eine Felgenschulter
21 in das innere Felgenhorn 16 übergeht. An einer zur Rotationsachse weisenden In
nenseite 22 des Felgenabschnittes 19 ist ein Versteifungskörper 23 an dem inneren
Felgenabschnitt 19 vorgesehen. Dieser liegt mit einer Anlagefläche 24 zumindest ab
schnittsweise an einer zur Innenseite 22 weisenden inneren Felgenhornwand 26 an.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Anlagefläche 24 des Versteifungskörpers 23
sich von einem äußeren Randbereich 27 des inneren Felgenhorns 16 entlang der Fel
genhornwand 26 bis zu einem Absatz 28 erstreckt, der an der Felgenschulter 21 radial
nach innen vorspringt. Der Versteifungskörper 23 ist als Ring mit einem im wesentli
chen an eine Tropfenform angenäherten Querschnitt ausgebildet.
Der Absatz 28 kann in axialer Richtung zu der Felge 12 gesehen weiter links oder
rechts angeordnet sein, so daß beispielsweise im letzteren Fall eine im wesentlichen
geradlinig verlaufende Felgenhornwand 26 vorgesehen ist, die unmittelbar in den Ab
satz 28 übergeht. Der Versteifungskörper 23 kann als Ring mit rechteckförmigem Quer
schnitt ausgebildet sein und eine einfache Geometrie aufweisen. Der Anlagefläche 24
gegenüberliegend ist eine Stirnfläche 29 vorgesehen, die plan ausgebildet ist und mit
dem äußeren Randbereich 27 des inneren Felgenhorns 16 fluchtet. Die Stirnfläche 29
kann ebenso konkav oder konvex, wie auch mit einer Schrägfläche oder Abstufungen
ausgebildet sein.
Der Versteifungskörper 23 ist aus einem Fasergewebe hergestellt, das eine geringe
Dichte und hohe Festigkeitseigenschaften aufweist. Vorteilhafterweise ist der Verstei
fungskörper 22 aus einem Verbund mit Kohlefasern bzw. Kohlekevlarfasern hergestellt.
Der aus dem Fasergewebe bestehende Versteifungskörper 23 ist über eine Klebever
bindung an dem inneren Felgenabschnitt 19 festgelegt. Alternativ kann vorgesehen
sein, daß der Versteifungskörper 23 eingepreßt oder über eine Rast- oder Schnappver
bindung zu dem inneren Felgenabschnitt 19 anordenbar ist. Dabei kann beispielsweise
vorgesehen sein, daß der Versteifungskörper 23 zumindest eine Hinterschneidung auf
weist, die den Absatz 28 hintergreifen kann und der entsprechend angepaßt ist.
Als alternative Materialien für die Ausbildung des Versteifungskörpers 23 kann eine
Aluminium- oder Magnesiumlegierung vorgesehen sein. Bei der Verwendung derartiger
Materialien ist eine Schweißverbindung zum festen Anbringen des Versteifungskörpers
23 an dem inneren Felgenabschnitt 19 vorgesehen. Dies erfolgt bevorzugt durch Elek
tronenstrahlschweißen oder Reibschweißen. Darüber hinaus sind weitere bekannte
Schweißverfahren möglich.
In Fig. 1 ist strichliniert die Ausbildung des aus dem Stand der Technik bekannten in
neren Felgenabschnitts 19′ dargestellt. Durch die Ausgestaltung und Anordnung des
erfindungsgemäßen Versteifungskörpers 23 ist ermöglicht, daß die Materialanhäufung
im Bereich des inneren Felgenabschnitts 19 stark reduziert werden kann, wobei gleich
zeitig die Steifigkeit erhalten bzw. durch die ringförmige Ausbildung des Versteifungs
körpers 23 erhöht werden kann. Der Versteifungskörper kann die radial auf den Felge
nabschnitt wirkenden Kräfte gleichmäßig aufnehmen, da in der radialen Richtung das
höchste Widerstandsmoment des erfindungsgemäß ausgebildeten Versteifungskörpers
23 geht. Dies hat des weiteren den Vorteil, daß eine Lunkerbildung bei beispielsweise
gegossenen Leichtmetallrädern vermieden werden kann, die insbesondere bei Material
anhäufungen auftreten können.
In Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform des Versteifungskörpers 23 zu Fig. 1 dar
gestellt. Der Versteifungskörper 23 weist einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt
auf, wobei ein kurzer Schenkel im wesentlichen die Form des in Fig. 1 beschriebenen
Versteifungskörpers aufweist. Ein sich rechtwinklig daran anschließender im wesentli
chen parallel zur Rotationsachse verlaufender und auf das äußere Felgenhorn 13 ge
richteter langer Schenkel 51 liegt im Übergangsbereich zwischen der Felgenschulter
21 und dem Felgenbett 13 an einem umlaufenden Punkt 31 an. Der L-förmige Verstei
fungskörper 23 verläuft im wesentlichen parallel zu der Felgenschulter 21 und dem in
neren Felgenhorn 16, wobei vorteilhafterweise zwischen dem L-förmigen Versteifungs
körper 23 und dem inneren Felgenabschnitt 19 ein Hohlraum 32 vorgesehen ist.
Der L-förmige Versteifungskörper 23 stützt sich einerseits an dem Bund 31 und ande
rerseits an dem äußeren Randbereich 27 des Felgenhorns 16 ab. Bei der Verwendung
von Kohlefaser zur Ausbildung des Versteifungskörpers 23 kann vorgesehen sein, daß
dieser unmittelbar an der Innenseite 22 des inneren Felgenabschnitts 19 anliegt. Bei
der Verwendung einer Aluminiumlegierung oder Magnesiumlegierung für die Ausbil
dung des Versteifungskörpers 23 kann bei einem aus Aluminium- oder Magnesiumle
gierung hergestellten Kraftfahrzeugrad 11 dennoch eine Gewichtsreduzierung erzielt
werden, da der Versteifungseffekt durch den eingesetzten Versteifungskörper 23 auf
tritt und dadurch die Materialanhäufung verringert werden kann.
Der Bund 31 ist vorteilhafterweise im Übergangsbereich zwischen den Felgen 13 und
der Felgenschulter 21 vorgesehen. Diesem gegenüberliegend auf einer zum Luftreifen
weisenden Seite 33 eine Wölbung 34 vorgesehen ist, die zu einer Fixierung einer
Wulst des Luftreifens in axialer Richtung dient. Dadurch kann eine Mindestwandstärke
der Felge 12 für deren Stabilität aufrechterhalten werden.
In Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform eines im wesentlichen L-förmigen Verstei
fungskörpers 23 zur Fig. 2 dargestellt. Der L-förmige Versteifungskörper 23 ist gegen
über der Ausführungsform zur Fig. 2 größer ausgebildet, so daß der L-förmige Verstei
fungskörper 23 mit dem inneren Felgenabschnitt 19 ein Kastenprofil bildet. Dadurch
können die Vorteile ausgenutzt werden, die ein Kastenprofil hat, nämlich eine hohe
Steifigkeit bei relativ geringer Masse. Der lange Schenkel 51 des Versteifungskörpers 23
ist in diesem Ausführungsbeispiel gegenüber dem in Fig. 2 länger ausgebildet und
hinter einer Wölbung 34 zu dem Felgenbett 13 angeordnet.
Der Versteifungskörper 23 ist als Magnesiumprofil ausgebildet, das mit der Felge 12
verschweißt ist. Der lange Schenkel 51 ist über eine rundumlaufende V-Naht 38 ver
schweißt. Der kurze Schenkel 52 des Versteifungskörpers 23 ist für den äußeren
Randbereich 27 des inneren Felgenhorns 16 mit einer Kehlnaht 39 verschweißt.
Der zwischen dem inneren Felgenabschnitt 19 und dem L-förmigen Versteifungskörper
23 gebildete Hohlraum 32 kann unausgefüllt oder beispielsweise mit einem Schaum
material oder dergleichen ausgeschäumt sein.
Der Versteifungskörper 23 kann ebenso aus Kohlefasern hergestellt sein, wobei hier
für die Ausbildung der Verbindungsstelle an dem äußeren Ende des langen Schenkels
51 und dem Felgenbett 13 in der Form angepaßt wird, so daß eine größere Verbin
dungsfläche für eine Klebstelle geschaffen ist.
In Fig. 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform zur Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt.
Im Unterschied dazu ist der kurze Schenkel des Versteifungskörpers 23 im Querschnitt
gesehen schmal ausgebildet und weist an dessen äußeren Randbereich 36 eine dem
Randbereich 27 des inneren Felgenhorns 16 entsprechenden Verlauf auf. Der lange
Schenkel 51 des L-förmigen Versteifungskörpers 23 ist darüber hinaus derart abgeän
dert, daß ein im wesentlichen rechteckförmiger bzw. fast quadratischer Hohlraum 32
ausgebildet ist. Der äußere Endbereich 37 des langen Schenkels 51 ist in etwa
S-förmig ausgebildet, so daß dieser mit seiner Stirnseite in dem Bund 31 zum Anliegen
kommt und eine flächige Verbindungsstelle schafft.
Der Versteifungskörper 23 kann auch bei dieser Ausführungsform alternativ aus einer
Aluminium- oder Magnesiumlegierung als auch aus Kohlefasern hergestellt sein. Die
Befestigung des Versteifungskörpers 23 erfolgt analog zu dem beschriebenen
Verfahren.
Eine weitere alternative Ausgestaltung der Erfindung kann darin vorgesehen sein, daß
die aus Kohlefasern bestehende Gewebeschicht auf die Innenseite 22 des inneren Fel
genabschnitts 19 schichtweise aufgetragen wird. Dabei kann zur Bildung eines Hohl
körpers ebenfalls vorgesehen sein, daß ein sehr dünn ausgebildeter L-förmiger Körper
analog des Versteifungskörpers an dem inneren Felgenabschnitt 19 vorfixiert wird, der
dann durch das Gewebe ummantelt wird, wobei dieser Verbund den Versteifungskörper
23 bildet.
Claims (20)
1. Kraftfahrzeugrad mit einer Felge (12), mit einem Felgenbett (13) mit einem das
Felgenbett begrenzenden äußeren und inneren Felgenhorn (14, 16)
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest an einem Felgenhorn (14, 16) ein daran anbringbarer Verstei
fungskörper vorgesehen ist, der sich zumindest teilweise an einem äußeren Rand
bereich (27) des Felgenhorns (14, 16) abstützt.
2. Kraftfahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstei
fungskörper (23) zumindest an dem inneren Felgenhorn (16) vorgesehen ist.
3. Kraftfahrzeugrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver
steifungskörper (23) zumindest eine an eine Felgenhornwand (26) abschnittswei
se angrenzende Anlagefläche (24) aufweist.
4. Kraftfahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Versteifungskörper (23) auf einer zur Rotationsachse weisen
den Innenseite (22) der Felge (12) anbringbar ist.
5. Kraftfahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Versteifungskörper (23) rotationssymmetrisch zur Rotationsach
se der Felge (12) ausgebildet ist.
6. Kraftfahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Versteifungskörper (23) einen im wesentlichen tropfenförmigen
Querschnitt aufweist.
7. Kraftfahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Versteifungskörper (23) einen im wesentlichen rechteckförmigen Quer
schnitt aufweist.
8. Kraftfahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Versteifungskörper (23) von dem äußeren Randbereich (27) des Fel
genhorns (14, 16) aus zumindest teilweise auf das Felgenbett (13) gerichtet
erstreckt.
9. Kraftfahrzeugrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstei
fungskörper (23) im wesentlichen einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
10. Kraftfahrzeugrad nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß im montierten Zustand der L-förmige Versteifungskörper (23) mit einem inne
ren Felgenabschnitt (19) ein Kastenprofil bildet.
11. Kraftfahrzeugrad nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß an einem inneren Felgenabschnitt (19) ein umlaufender Bund (31) vorgese
hen ist, an dem ein stirnseitiger Bereich des langen Schenkels (51) des Verstei
fungskörpers (23) anliegt.
12. Kraftfahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Versteifungskörper (23) aus einem hochfesten und
gewichtsarmen Gewebe, vorzugsweise aus Kohle, Kohlefasern oder Kohlekevlar
fasern, hergestellt ist.
13. Kraftfahrzeugrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus dem
Gewebe hergestellter Versteifungskörper (23) an dem inneren Felgenabschnitt mit
einer Klebeverbindung festklebbar ist.
14. Kraftfahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Versteifungskörper (23) aus einer Magnesiumlegierung hergestellt ist.
15. Kraftfahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Versteifungskörper (23) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
16. Kraftfahrzeugrad nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeich
net, daß der Versteifungskörper (23) aus artgleichem Material wie die Felge (12)
herstellbar ist.
17. Kraftfahrzeugrad nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Versteifungskörper (23) stoppschlüssig, vorzugsweise über eine
Schweißverbindung, mit der Felge (12) verbindbar ist.
18. Kraftfahrzeugrad nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Versteifungskörper (23) kraft- und/oder formschlüssig an der Felge an
bringbar ist.
19. Kraftfahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Versteifungskörper (23) mit einer Rastverbindung zu der Felge
(12) festlegbar ist.
20. Kraftfahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Lagen von einem Fasergewebe, vorzugsweise Kohlefasern oder
Kohlekevlarfasern, zur Bildung eines Versteifungskörpers (23) an der Felge (12),
vorzugsweise an dem inneren Felgenabschnitt (19) anbringbar sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995133612 DE19533612A1 (de) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | Fahrzeugrad mit einer Felge |
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DE1995133612 DE19533612A1 (de) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | Fahrzeugrad mit einer Felge |
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ID=7771863
Family Applications (1)
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DE1995133612 Withdrawn DE19533612A1 (de) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | Fahrzeugrad mit einer Felge |
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