DE19608601B4

DE19608601B4 - Rad für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19608601B4
Application number: DE1996108601
Authority: DE
Inventors: Andreas Babbe
Original assignee: BTE FELGENTECHNIK GmbH
Current assignee: BTE FELGENTECHNIK GMBH, 23749 GRUBE, DE
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: DE19608601A1

Abstract

Rad für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer Schrauben (9) oder Muttern aufweisenden Vorrichtung (3) zur Befestigung einer Radschüssel (2) an einer Fahrzeugnabe, wobei die Vorrichtung (3) einen Befestigungskörper (4) mit radial abstehendem Flansch (6) und sich axial erstreckender Nabe (7) aufweist, der Flansch (6) axial gerichtete Durchbrechungen (8) für eine Schraubbefestigung mittels der Schrauben (9) an der Fahrzeugnabe aufweist, eine als Hutmutter mit axialer Durchbrechung (17) ausgebildete Zentralmutter (15) mit Innengewinde (23) zum Aufschrauben auf ein Außengewinde (24) an der Nabe (7) unter Einschluss der Radschüssel (2) vorgesehen ist, und zwischen der Radschüssel (2) und dem Flansch (6) des Befestigungskörpers (4) eine Einrichtung (26) zur Übertragung eines Drehmomentes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Radschüssel (2) aus Kunststoff besteht, dass die axiale Durchbrechung (17) als Einlass für Kühlluft ausgebildet ist, dass der Befestigungskörper (4) eine zentrale axial verlaufende Durchbrechung (13) für die Weiterleitung der Kühlluft aufweist, die an die Durchbrechung...

Description

Die Erfindung betrifft eine Rad für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer Schrauben oder Muttern aufweisenden Vorrichtung zur Befestigung einer Radschüssel an einer Fahrzeugnabe, wobei die Vorrichtung einen Befestigungskörper mit radial abstehendem Flansch und sich axial erstreckender Nabe aufweist, der Flansch axial gerichtete Durchbrechungen für eine Schraubbefestigung mittels der Schrauben an der Fahrzeugnabe aufweist, eine als Hutmutter mit axialer Durchbrechung ausgebildete Zentralmutter mit Innengewinde zum Aufschrauben auf ein Außengewinde an der Nabe unter Einschluss der Radschüssel vorgesehen ist, und zwischen der Radschüssel und dem Flansch des Befestigungskörpers eine Einrichtung zur Übertragung eines Drehmomentes vorgesehen ist.

Ein Rad für Kraftfahrzeuge besitzt bekanntermaßen eine Radschüssel aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, die als gepresstes oder gegossenes Teil ausgebildet ist. Zu dem Rad gehört weiterhin eine Vorrichtung zur Befestigung der Radschüssel an der Fahrzeugachse, wobei diese Vorrichtung in der Regel aus Schrauben besteht, die in entsprechende Gewindelöcher an der Fahrzeugachse eingreifen. Es ist aber auch bekannt, an der Fahrzeugachse Stehbolzen anzuordnen und die Befestigung der Radschüssel über Muttern durchzuführen. Üblich sind vier oder fünf über den Umfang verteilte Schrauben oder Muttern.

Solche Räder können neben der Radschüssel und der Vorrichtung zu ihrer Befestigung auch noch weitere Elemente, beispielsweise Radkappen, Abdeckscheiben o. dgl. aufweisen. Die aus Metall bestehende Radschüssel weist eine hinreichende Festigkeit und Stabilität auf. Benachbart zu der Radschüssel ist üblicherweise die Radbremse vorgesehen, die als Scheiben- oder Trommelbremse ausgebildet sein kann und am Achsgehäuse der Fahrzeugachse oder an einem Teil der Achsaufhängung befestigt ist. Bei Betätigung der Bremse entsteht bekanntlich Reibungswärme, welche nicht nur die Elemente der Radbremse erwärmt, sondern auch an andere benachbarte Teile übertragen wird. Die an die Radschüssel abgegebene Wärme beeinträchtigt die Festigkeit und Stabilität der Radschüssel nicht, zumal beim Fahren auch eine gewisse Kühlung der Elemente der Radbremse und der Radschüssel stattfindet. Diese Kühlung kann erschwert sein, wenn die Radschüssel der Einwirkung des Fahrtwindes nur begrenzt ausgesetzt ist, indem eine Radkappe aus Kunststoff o. dgl. Verwendung findet. Auch durch die Einbauenge im Bereich moderner Kraftfahrzeuge ist die Kühlung von Elementen der Radbremse vergleichsweise schlecht. Da die Räder zu den ungefederten Massen eines Kraftfahrzeuges gehören, ist man bestrebt, diese Massen durch Verwendung spezifisch leichter Metalle, insbesondere Aluminium, zu verringern.

Aus der WO 95/05291 ist ein Rad für Fahrzeuge der eingangs beschriebenen Art bekannt. Das Rad umfasst auch eine Vorrichtung zur Befestigung einer Radschüssel an einer Fahrzeugnabe, die mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Schrauben besitzt. Diese Vorrichtung weist einen Befestigungskörper mit einem radial abstehenden Flansch und einer sich axial erstreckenden Nabe auf. Der Flansch trägt die axial gerichteten Durchbrechungen für den Durchtritt der Schrauben, die in Gewindelöcher an der Fahrzeugnabe eingreifen. Für die Befestigung der Radschüssel an dem Befestigungskörper ist eine Zentralmutter vorgesehen, die als Hutmutter ausgebildet ist und eine axiale Durchbrechung für den Durchtritt einer Sicherungsschraube aufweist. Die Durchbrechung der Zentralmutter wird durch die Sicherungsschraube und eine aufgesetzte Scheibe abgedeckt. Der Befestigungskörper weist zentral in einer Trennwand ein axial durchgehendes Gewindeloch auf, in welches die Sicherungsschraube eingreift. Die Zentralmutter besitzt ein Innengewinde zum Aufschrauben auf ein Außengewinde an der Nabe des Befestigungskörpers, wobei dabei die Radschüssel eingeschlossen wird. Zwischen der Radschüssel und dem Flansch des Befestigungskörpers ist eine Einrichtung zur Übertragung eines Drehmoments vorgesehen. Die Radschüssel besteht aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung, so dass bei einem solchen Rad das Problem der Wärmeabfuhr nicht auftritt.

Die DE 30 47 837 A1 bezieht sich auf ein Fahrzeugrad mit einer Radschüssel aus synthetischem Kunststoff, insbesondere aus mit Glasfasern verstärktem Kunststoff. Dabei ist der Radschüssel eine Scheibe aus Stahl zugeordnet, die auf ihrer der Fahrzeugnabe zugekehrten Seite Vorsprünge oder radiale Stege aufweist. Die Befestigungseinrichtung besteht aus Schrauben, die sowohl die Radschüssel wie auch die Scheibe durchsetzen und in die Fahrzeugnabe eingreifen. Die aus Kunststoff bestehende Radschüssel besitzt zentrisch eine Durchbrechung, durch die hindurch Kühlluft von der Außenseite des Rades angesaugt werden kann. Der Antrieb der Kühlluft erfolgt durch radiale Stege in Verbindung mit dem sich drehenden Rad. Die Scheibe aus Stahl deckt nur einen Teil der aus Kunststoff bestehenden Radschüssel ab.

Aus der DE 30 25 757 A1 , der DE 23 60 739 A und der AT 349 336 B sind Befestigungsvorrichtungen für Räder von Fahrzeugen bekannt, deren an der Fahrzeugnabe ausgebildete oder mit dieser verbundenen Befestigungseinrichtungen für das Rad mit Durchlässen für die Kühlluft versehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rad der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, das bei niedrigem spezifischen Gewicht in Verbindung mit Kraftfahrzeugen sinnvoll eingesetzt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Rad der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, dass die Radschüssel aus Kunststoff besteht, dass die axiale Durchbrechung als Einlass für Kühlluft ausgebildet ist, dass der Befestigungskörper eine zentrale axial verlaufende Durchbrechung für die Weiterleitung der Kühlluft aufweist, die an die Durchbrechung der Zentralmutter Anschluss hat, und dass im Flansch des Befestigungskörpers radiale Durchlässe als Antriebskanäle für die Kühlluft vorgesehen sind.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, eine Radschüssel aus Kunststoff zu verwenden. Es kann insbesondere ein faserverstärkter Kunststoff eingesetzt werden. Damit wird ein Werkstoff verwendet, dessen spezifisches Gewicht sich von demjenigen von Metallen erheblich unterscheidet. Ein solcher Kunststoff hat jedoch den Nachteil, dass er die Wärme schlecht leitet, also gleichsam einen Isolierkörper darstellt. Bei erheblicher Wärmeeinwirkung beeinträchtigt dies die Festigkeit der Radschüssel. Um diesem Nachteil abzuhelfen bzw. entgegenzuwirken, ist eine besondere Vorrichtung zur Befestigung der Radschüssel aus Kunststoff vorgesehen. Es wird ein Befestigungskörper eingesetzt, der aus Metall, insbesondere aus Aluminium, besteht. Der Befestigungskörper weist einen radial abstehenden Flansch zur Befestigung an der Fahrzeugachse auf. Eine sich axial erstreckende Nabe dient der Aufnahme der Radschüssel aus Kunststoff. Die Befestigung der Radschüssel an dem Befestigungskörper erfolgt über eine Zentralmutter. Diese Zentralmutter in Verbindung mit der Nabe des Befestigungskörpers bietet den Vorteil, die Radschüssel aus Kunststoff verlässlicher zu halten und zu fixieren, als dies bei direkt eingreifenden Schrauben oder Muttern der Fall wäre. Mit der Zentralmutter wird eine relativ große Fläche für die Befestigung der Radschüssel geschaffen. Andererseits lässt sich somit die Radschüssel an dem Befestigungskörper nur durch einen einzigen Schraubvorgang montieren bzw. demontieren. Es ist eine Einrichtung zur Übertragung eines Drehmomentes in Verbindung mit der Zentralmutter vorgesehen, so dass die Schrauben oder Muttern für die Befestigung des Flansches des Befestigungskörpers nicht direkt mit der Radschüssel in Verbindung stehen. Eine solche Ausbildung des Rades lässt es zu, über den Befestigungskörper die Elemente der Radbremse zu belüften, also einen Kühlluftstrom zu erzeugen, mit dem die Elemente der Radbremse gekühlt werden, so dass die Wärmeabgabe dieser Elemente an die Radschüssel soweit vermindert wird, dass eine Beeinträchtigung ihrer Festigkeit in nennenswertem Umfange nicht mehr zu erwarten ist.

Die Zentralmutter ist als Hutmutter mit mindestens einer axialen Durchbrechung ausgebildet. Eine solche Hutmutter erbringt neben ihrer dekorativen Funktion auch technische Vorteile.

Der Befestigungskörper weist eine zentrale axial verlaufende Durchbrechung auf, die an die Durchbrechung in der Zentralmutter Anschluss hat, wobei im Flansch des Befestigungskörpers radiale Durchlässe für Kühlluft vorgesehen sind. Damit wird der Befestigungskörper als Antriebselement für einen Kühlluftstrom ausgebildet. Die Kühlluft strömt außen an der Zentralmutter ein, durchsetzt den Befestigungskörper und wird über die radialen Durchlässe nach innen strömend zur Auswirkung gebracht, so dass auch die Elemente der Radbremse von dem Kühlluftstrom erfasst werden. Damit werden die Oberflächentemperaturen der Elemente der Radbremse herabgesetzt, so dass auch die Wärmeübertragung an die Radschüssel aus Kunststoff erheblich reduziert ist. Negative Auswirkungen auf die Festigkeit der Radschüssel werden damit vermieden. Die radialen Durchlässe sind als Antriebskanäle für die Kühlluft ausgebildet. Beispielsweise ist es möglich, dass die radialen Durchlässe in radialer Richtung diffusorartig erweiterte Querschnitte aufweisen. Die radialen Durchlässe können auch in Form einer Verrippung vorgesehen sein.

Zwischen Zentralmutter und Radschüssel kann ein Druckring vorgesehen sein. Dieser Druckring dient dazu, die von der Zentralmutter ausgeübte Anpresskraft gleichmäßig auf die aus Kunststoff bestehende Radschüssel zu übertragen. Die Größe der Kontaktfläche zwischen Druckring und Radschüssel kann damit bestimmt werden.

Die Nabe des Befestigungskörpers kann eine konische Ansatzfläche zum Eingriff in eine zentrale Durchbrechung in der Radschüssel aufweisen. Damit wird neben einer die Anlage unterstützenden Fläche auch eine Zentrierwirkung zwischen dem Befestigungskörper und der Radschüssel erreicht.

Die Zentralmutter, der Druckring und die Radschüssel aus Kunststoff können konische Zentrier- und Abstützflächen aufweisen. Auch dies trägt zur Vergrößerung der Kontaktflächen und der Zentrierung bei.

Die Radschüssel aus Kunststoff kann Ausnehmungen für die Unterbringung der Schrauben oder Muttern der Schraubbefestigung des Befestigungskörpers an der Fahrzeugachse aufweisen. Ein direkter Kontakt zwischen den Schrauben oder Muttern der Schraubbefestigung und der Radschüssel aus Kunststoff wird damit vermieden.

Die Einrichtung zur Übertragung eines Drehmomentes lässt sich auf verschiedene Weise verwirklichen. Sie kann einen am Flansch des Befestigungskörpers achsfern angeordneten Nocken, Passstift o. dgl. aufweisen, der in eine zugeordnete Vertiefung in der Radschüssel eingreift.

Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch den Mittelbereich eines Rades für ein Kraftfahrzeug mit einer Befestigungsvorrichtung,
2 eine Ansicht auf den Befestigungskörper in Richtung II in 1 und
3 eine Ansicht auf die Zentralmutter in Richtung III in 1.
Die in 1 teilweise verdeutlichte Rad 1 besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einer Radschüssel 2 aus Kunststoff und einer Vorrichtung 3 zur Befestigung der Radschüssel 2 an einer nicht dargestellten Fahrzeugnabe einer Fahrzeugachse. Es versteht sich, dass die Radschüssel 2 in an sich bekannter Formgebung gestaltet ist, wie dies auch bei Radschüsseln aus Stahl oder Aluminium der Fall ist. Die Radschüssel 2 dient in bekannter Weise der Aufnahme des Reifens.
Die Vorrichtung 3 zur Befestigung der Radschüssel 2 an der Fahrzeugnabe weist einen Befestigungskörper 4 aus Metall, insbesondere Aluminium, auf. Der Befestigungskörper 4 stellt ein Zwischenglied zwischen der Radschüssel 2 und der Fahrzeugnabe dar. Der Befestigungskörper 4 besitzt einen sich im wesentlichen radial zur Radachse 5 erstreckenden Flansch 6 und eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Nabe 7. Der Flansch 6 weist axial geführte Durchbrechungen 8 für die Befestigung des Befestigungskörpers 4 an der Fahrzeugnabe auf. Üblicherweise sind vier oder fünf Durchbrechungen 8 über den Umfang verteilt angeordnet. Zur Befestigung werden Schrauben 9 oder Muttern eingesetzt. Die Radschüssel 2 weist ebenfalls in entsprechender Verteilung über den Umfang Ausnehmungen 10 für die Unterbringung der Schrauben 9 auf. Die Nabe 7 weist auf ihrer Außenseite eine konische Ansatzfläche 11 auf, der eine entsprechend konische Ansatzfläche 12 an der Radschüssel 2 zugeordnet ist. Es findet hier eine Zentrierung der Radschüssel 2 relativ zum Befestigungskörper 4 der Vorrichtung 3 statt. Der Befestigungskörper 4 ist hohl ausgebildet und weist eine sich axial erstreckende Durchbrechung 13 auf. Auch die Radschüssel 2 besitzt in ihrem Zentrum eine Durchbrechung 14.
Die Vorrichtung 3 zur Befestigung der Radschüssel 2 an der Fahrzeugnabe umfasst weiterhin eine Zentralmutter 15 und einen Druckring 16. Die Zentralmutter 15 besitzt eine axiale Durchbrechung 17 und eine Öffnung 18 sowie auf der dem Druckring 16 zugekehrten Seite eine konische Zentrierfläche 19. Der Zentrierfläche 19 ist eine Zentrierfläche 20 an dem Druckring 16 zugeordnet. Auch auf der anderen Seite des Druckrings 16 befindet sich eine Zentrierfläche 21, die einer Zentrierfläche 22 an der Radschüssel 2 zugeordnet ist. Es versteht sich, dass die als Hutmutter ausgebildete Zentralmutter 15 mit einem Innengewinde 23 und der Befestigungskörper 4 im Bereich der Zentralmutter 15 mit einem entsprechenden Außengewinde 24 versehen sind. Die so gebildete Gewindeverbindung 23, 24 kann mit einer Sicherungsschraube 25 gesichert werden.
Es ist weiterhin eine Einrichtung 26 zur Übertragung eines Drehmomentes vorgesehen. Zu diesem Zweck ist an dem Flansch 6 des Befestigungskörpers ein Nocken 27 und an der Radschüssel 2 eine entsprechende Vertiefung 28 gebildet. Auch eine Passstiftverbindung o. dgl. ist hier möglich. Die Einrichtung 26 zur Übertragung eines Drehmomentes ist nur an einer Stelle des Umfanges vorgesehen.
Auf der Innenseite, also der Fahrzeugseite zugekehrt, besitzt der Flansch 6 des Befestigungskörpers 4 eine Mehrzahl von radialen Durchlässen 29, die, wie 2 erkennen lässt, jeweils einen sich nach außen erweiternden diffusorartigen Querschnitt 30 aufweisen können. Es ist auch möglich, die radialen Durchlässe 29 als radiale Bohrungen in dem Flansch 6 unterzubringen. Wichtig ist, dass die radialen Durchlässe 29 eine Förderwirkung auf die Kühlluft ausüben, wenn sich die Einheit aus Radschüssel 2 und Vorrichtung 3 dreht, also das Fahrzeug gefahren wird. Da ein üblicherweise an der Fahrzeugnabe vorgesehener Flansch die radialen Durchlässe 28 nach innen abdeckt, wird insoweit ein Kühlluftkanal gebildet, der an den Öffnungen 18 der Zentralmutter 15 beginnt, sich über die Durchbrechungen 17 und 13 fortsetzt und über die radialen Durchlässe 29 umgelenkt wird. Die dadurch geförderte und radial nach außen strömende Kühlluft erfasst auch die Elemente der Radbremse, so dass diese hierdurch gekühlt werden. Damit wird die Oberflächentemperatur im Bereich dieser Elemente der Radbremse gesenkt und die Wärmeübertragung an die Radschüssel 2 erheblich reduziert.
3 zeigt eine Ansicht der Zentralmutter 15 von außen. Die Zentralmutter 15 weist eine Sechskantfläche 31 für den Ansatz eines Verdrehwerkzeuges auf. Im mittleren Bereich sind Stege 32 vorgesehen, zwischen denen die Öffnungen 18 gebildet sind. Es versteht sich, dass hier auch eine andere Ausbildung vorgesehen sein könnte. Es muss lediglich dafür Sorge getragen werden, dass die Kühlluft in die Zentralmutter 15 einströmen kann.

Claims

Rad für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer Schrauben (9) oder Muttern aufweisenden Vorrichtung (3) zur Befestigung einer Radschüssel (2) an einer Fahrzeugnabe, wobei die Vorrichtung (3) einen Befestigungskörper (4) mit radial abstehendem Flansch (6) und sich axial erstreckender Nabe (7) aufweist, der Flansch (6) axial gerichtete Durchbrechungen (8) für eine Schraubbefestigung mittels der Schrauben (9) an der Fahrzeugnabe aufweist, eine als Hutmutter mit axialer Durchbrechung (17) ausgebildete Zentralmutter (15) mit Innengewinde (23) zum Aufschrauben auf ein Außengewinde (24) an der Nabe (7) unter Einschluss der Radschüssel (2) vorgesehen ist, und zwischen der Radschüssel (2) und dem Flansch (6) des Befestigungskörpers (4) eine Einrichtung (26) zur Übertragung eines Drehmomentes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Radschüssel (2) aus Kunststoff besteht, dass die axiale Durchbrechung (17) als Einlass für Kühlluft ausgebildet ist, dass der Befestigungskörper (4) eine zentrale axial verlaufende Durchbrechung (13) für die Weiterleitung der Kühlluft aufweist, die an die Durchbrechung (17) der Zentralmutter (15) Anschluss hat, und dass im Flansch (6) des Befestigungskörpers (4) radiale Durchlässe (29) als Antriebskanäle für die Kühlluft vorgesehen sind.
Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zentralmutter (15) und Radschüssel (2) ein Druckring (16) vorgesehen ist.
Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (7) des Befestigungskörpers (4) eine konische Ansatzfläche (11) zum Eingriff in eine zentrale Durchbrechung (14) in der Radschüssel (2) aufweist.
Rad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralmutter (15), der Druckring (16) und die Radschüssel (2) aus Kunststoff konische Zentrier- und Abstützflächen (11, 12, 19, 20, 21, 22) aufweisen.
Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Durchlässe (29) in radialer Richtung diffusorartig erweiterte Querschnitte aufweisen.
Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radschüssel (2) aus Kunststoff Ausnehmungen (10) für die Unterbringung der Schrauben (9) oder Muttern der Schraubbefestigung des Befestigungskörpers (4) an der Fahrzeugachse aufweist.
Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (26) zur Übertragung eines Drehmomentes einen am Flansch (6) des Befestigungskörpers (4) achsfern angeordneten Nocken, Passstift o. dgl. (27) aufweist, der in eine zugeordnete Vertiefung (28) in der Radschüssel (2) eingreift.