DE19836239C2 - Fahrzeugrad - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad mit den Merkmalen des Oberbegriffs von
Patentanspruch 1.
Aus der DE 196 03 968 A1 ist ein Fahrzeugrad bestehend aus einer Felge und
einer damit verbundenen Radscheibe oder Radschüssel, die an einer Nabe,
Bremstrommel oder -scheibe mit mehreren über dem Umfang des
Schraubenlochkreises angeordneten Anschlußaugen für die Schraubenlöcher
der Radschrauben befestigbar ist, bekannt, wobei die Anschlußaugen ein
Versenk aufweisen, und der das Versenk umfassende Bereich nach außen
gestülpt ist und die Radscheibe oder Radschüssel über den Umfang verteilt
angeordnete, nach innen weisende Anlageflächen für die Nabe, Bremstrommel
oder -scheibe aufweist, die ringförmig das Mittenloch umgeben und unter
Ausnutzung der Elastizität des Materials der Radscheibe oder Radschüssel
beim Anziehen der Radschrauben an die Nabe, Bremstrommel oder -scheibe
anlegbar sind, wobei eine innere ringförmige Anlagefläche, deren radialer
Abstand zum Mittenloch kleiner ist als der radiale Abstand der Anschlußaugen
vom Mittenloch und eine äußere Anlagefläche gebildet ist, deren radialer
Abstand zum Mittenloch größer ist als der radiale Abstand der Anschlußaugen
vom Mittenloch, so daß der Lochkreis der Schraubenlöcher zwischen den
beiden ringförmigen Anlageflächen liegt und wobei die äußere Anlagefläche auf
einer Konusfläche liegt und sich vom radial äußersten Anlagekreis axial nach
außen zum Mittenloch hin erstreckt und die innere Anlagefläche unmittelbar am
Mittenloch gebildet ist und zwischen den beiden ringförmigen Anlageflächen
eine wulstartige, sich nach außen erstreckende Erhöhung vorgesehen ist.
Bei der Montage eines Fahrzeugrades, bestehend aus einer Felge und einer
damit verbundenen Radscheibe oder Radschüssel, an das Fahrzeug wird die
Radscheibe bzw. die Radschüssel mittels der Radschrauben kraftschlüssig mit
der Nabe, der Bremstrommel oder der Bremsscheibe verbunden.
Die Radschrauben werden mittels Drehmomentenschlüssel angezogen, um
eine definierte, ausreichend große Schraubenlängskraft zu erzeugen. Die
Größe der erforderlichen Schraubenlängskraft wird u. a. durch die Anzahl der
Schrauben, den Reibdurchmesser der Anlagenflächen, die Reibwerte zwischen
den Verbindungselementen und die zu übertragenden Antriebs- bzw.
Bremsmomente bestimmt.
Der erforderlichen Schraubenlängskraft wird ein Sicherheitszuschlag
überlagert, der die beim Abrollen des Rades auf die Schraube einwirkenden
Kräfte berücksichtigt.
Über die Schraubenlängskraft wird das Anschlußauge bzw. Versenk des Rades
mit der Nabe oder der Bremstrommel verspannt. Das Versenk hat dabei die
Aufgabe, der Schraubenlängskraft bis hin zu erhöhten Werten, wie sie durch
Mißbrauch, wie z. B. geölte Schrauben oder zu hohe Anzugsdrehmomente
entstehen, einen elastischen Widerstand entgegenzusetzen, da ein plastisches
Fließen zu einem Abfall der Schraubenlängskraft und damit letztendlich zu
einem Lockern der Radschrauben führen würde.
Bekannte Ausführungen von Anschlußaugen beziehen ihre Federsteifigkeit in
Richtung der Schraubenlängsachse aus einer Biegung des ringförmig um das
Versenk angeordneten Materials. Zur Erhöhung der Federsteifigkeit gegenüber
der aus der normalen Blechdicke sind konstruktive Versteifungen bekannt. Eine
der Möglichkeiten besteht darin, den axial einwärts liegenden Bereich des
Anschlußauges nach innen zu stülpen. Diese Form hat außerdem den Vorteil,
die Kontaktfläche zum Radbolzen gegenüber einfachen Ausstülpungen nach
außen zu vergrößern. Beispielhaft wird hierzu auf den Räderkatalog Ausgabe
1990/1991 der Mannesmann Kronprinz AG, Seite 28 untere Hälfte verwiesen.
Nachteil der bisherigen Ausführungen des Anschlußauges ist eine deutliche
Abhängigkeit der Steifigkeit des Anschlußauges von der Blechdicke und der
Materialfestigkeit des Ausgangsmaterials.
Aus der US-A-3,664,708 ist ein Rad bekannt, welches aus einer profilierten
Felge und einer damit im Tiefbettbereich über Schweißen verbundenen
Radschüssel besteht. Zur Vermeidung eines Anrisses des Anschlußauges bei
zu starkem Anziehen der Radschrauben, wird vorgeschlagen, eine
krempenartig ausgebildete Buchse im Anschlußauge anzuordnen. Der
krempenartig ausgebildete Bereich der Buchse liegt auf der Nabe bzw.
Bremstrommel zugewandten Seite und muß vor der Montage des Rades durch
das Anschlußauge gesteckt werden. Nach dem Aufstecken des Rades wird
durch das Anziehen der Radmutter ein Kegel des vorderen Bereiches der
Buchse angeformt. Dieser Kegel kommt am Randbereich des Anschlußauges
zur Anlage, aber erst dann, wenn die Stirnseite des krempenartigen Bereiches
der Buchse auf der Nabe bzw. Bremstrommel aufliegt. Nachteilig bei dieser
Konstruktion ist, daß gesondert Buchsen hergestellt werden müssen, die bei
der Montage des Rades leicht aus dem Anschlußauge herausfallen können,
solange der die Buchse fixierende Kegel nicht gebildet ist. Weiterhin ist diese
Anordnung nur für Räder mit an der Nabe bzw. Bremstrommel oder
Bremsscheibe angeordneten Stehbolzen geeignet, da bei der ansonsten
üblichen Radschraubenbefestigung die Buchsen bei der Montage leicht
herunterfallen können. Van weiterem Nachteil ist, daß die Buchse immer nur für
einen Radtyp passend ist, so daß bei hundert verschiedenen Radtypen hundert
verschiedene Buchsen hergestellt und lagermäßig vorgehalten werden müssen.
Außerdem kann es zu Verwechslungen kommen, so daß die falsche Buchse
eingesetzt wird. Von weiterem Nachteil ist, daß durch die zweiteilige Anordnung
mindestens zwei Setzspalte erhalten bleiben. Dies ist sehr ungünstig für die
Stabilität der Schraubenlängskraft. Darüber hinaus wird bei der Montage die
Biegefeder schon stark belastet, da mittels der Radmutter der Kegel der
Buchse angeformt wird.
Bei Rädern, die den modernen Leichtbauanforderungen genügen, ist der
Radspiegel erheblich stärker beansprucht, was in Verbindung mit hohen
Motormomenten und hohen Radlasten zu größeren elastischen Verformungen
und dadurch zu Problemen im Anschraubbereich der Radschüssel führen kann.
Durch Versenke mit zu geringer Federsteifigkeit kann es zu Plastifizierungen
des Materials und damit zu einem Abfall der Schraubenvorspannung kommen.
In der Praxis durchgesetzt haben sich Anlagebedingungen, die zwei schmale,
ringförmige Bereiche als Anlageflächen aufweisen, die beidseitig des
Lochkreises vorgesehen sind und auf einer gemeinsamen Konusfläche liegen,
die sich vom radial äußersten Anlagekreis axial nach außen zum Mittenloch hin
erstreckt, wodurch sich die erforderliche Federwirkung des Radspiegels ergibt.
Durch eine zu schmale Ausführung dieser Kontaktflächen (Anlageflächen)
zwischen Radschüssel und Nabe bzw. Bremstrommel oder Bremsscheibe kann
es aufgrund zu hoher Flächenpressung zu Einarbeitungen und damit ebenfalls
zu einem Abfall der Schraubenvorspannung kommen, was zu einem
vorzeitigen Versagen des Bauteils durch Anrisse im Anlagebereich führen
kann.
Die optimale Gestaltung solcher Räder muß daher neben einer ausgeglichenen
Gesamtformsteifigkeit auch die Anlagebedingungen und die Form der
Befestigungsversenke einschließen.
Aus der DE 26 35 983 ist ein einstückiges Fahrzeugrad bekannt, bei dem am
Spiegel der Radschüssel eine äußere und eine innere ringförmige Anlagefläche
gebildet sind, die die Schraubenlöcher in einem größeren und einem kleineren
Durchmesser umgeben, wobei der Bereich der Spiegelfläche zwischen den
Anlageflächen zurückliegt.
Aus der DE 30 03 475 A1 ist die Befestigung eines Rades mit glattschultrigem
Radspiegel mittels Radbolzen, Muttern und Unterlegering bekannt. Der
Unterlegering weist zur Erzielung einer erforderlichen Federwirkung zwei
ringförmige Anlageflächen auf. Die äußere Anlagefläche liegt auf einer
Konusfläche und erstreckt sich vom radial äußersten Anlagekreis axial nach
außen zum Mittenloch hin, während die innere Anlagefläche unmittelbar am
Mittenloch gebildet ist. Die Mittenlochkante hat, von der Anlagefläche der
Radscheibe aus gesehen, einen zur Erzeugung der Federwirkung
erforderlichen Abstand. Die gedachte Verlängerung der konischen
Anlagefläche läuft axial außerhalb der der Radscheibe benachbarten
Mittenlochkante aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Fahrzeugrad mit Versenk
an den Anschlußaugen die Anlageflächen im Hinblick auf geringste
Einarbeitungen zu optimieren, ohne die Federwirkung zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
Die weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes geht aus den Merkmalen
der Unteransprüche hervor.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anlageflächen führt dazu, daß die
Momentenabstützung wesentlich gegenüber der beim Stand der Technik
abweicht. Während - wie oben dargelegt - es bisher zu einer Plastifizierung des
Materials kommen konnte, also der Anteil der plastischen Verformung mit
zunehmender Schraubenlängskraft stieg und der elastische Anteil abnahm,
bleibt bei der erfindungsgemäßen Optimierung der Anlageflächen der Anteil der
plastischen Verformung sehr gering und auch bei steigender
Schraubenlängskraft nahezu unverändert.
Da aber die plastische Verformung nahezu keinen Anteil an der
Gesamtverformung hat, bleibt die Schraubenvorspannung aufgrund der
bleibenden Elastizität des Materials erhalten und dies führt zu einer völlig
signifikanten Lebensdauersteigerung eines auf diese Weise konstruierten
Fahrzeugrades.
Es hat sich gezeigt, daß diese Steigerung der Lebensdauer im Bereich des 10-
fachen liegen kann.
Die Erfindung wird nachstehend an einem in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel im Vergleich mit einem herkömmlichen Fahrzeugrad
erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine mehr schematische Teilansicht eines erfindungsgemäßen, an einer
Nabe, Bremstrommel oder -scheibe anliegenden, kraftschlüssig
befestigten Fahrzeugrades im Schnitt (Radschrauben nicht dargestellt),
Fig. 2 eine Teilansicht auf die Innenseite des Fahrzeugrades gemäß Fig. 1 mit
markierten Anlageflächen,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereiches "X" in Fig. 1, jedoch im
Zustand vor der kraftschlüssigen Befestigung und
Fig. 4-6 den Fig. 1-3 entsprechenden Darstellungen eines herkömmlichen
Fahrzeugrades
In den Figuren ist die Felge mit 1, die Radschüssel mit 2, das Mittenloch mit 3
bezeichnet. Auf einem Schraubenlochkreis befinden sich die Anschlußaugen 5.
Angedeutet ist in den Figuren die Nabe Bremstrommel oder -scheibe 4.
Wie sich aus den Fig. 2 und 5 ergibt, ist der Schraubenlochkreis zwischen
ringförmigen Anlageflächen 6' und 7' bzw. 6 und 7 angeordnet.
Mit diesen Anlageflächen liegt die Radschüssel 2 - nach dem Anziehen der
Schrauben - an der Nabe oder Bremsscheibe an.
Die Vergrößerung des Ausschnittes der Radschüssel 2 in Fig. 6 zeigt, daß die
äußere Anlagefläche 7 des herkömmlichen Fahrzeugrades auf einer
Konusfläche liegt und sich vom radial äußersten Anlagekreis 7a axial nach
außen zum Mittenloch 3 hin erstreckt. Die gedachte Verlängerung der
konischen Anlagefläche 7 läuft an A aus, wobei A an der Nabe, Bremstrommel
oder -scheibe 4 benachbarten Mittenlochkanten 3' gelegen ist.
Die innere Anlagefläche 6 liegt auf einer Zylinderfläche. Von der Anlagefläche
der Nabe, Bremstrommel oder -scheibe 4 aus gesehen, hat diese innere
Anlagefläche 6 den üblichen, zur Erzeugung der Federwirkung des Radspiegels
erforderlichen Abstand. Dieser Abstand beträgt zwischen 0.1 und 0,5 mm.
Wie sich aus der Fig. 5 ergibt, ist die übliche radiale Breite der äußeren
Anlagefläche 7 gleich oder kleiner als die der inneren Anlagefläche 6.
Das erfindungsgemäße Rad hat eine äußere Anlagefläche 7' auf einer
Konusfläche mit einem größeren Winkel als die des herkömmlichen
Fahrzeugrades. Die gedachte Verlängerung der konischen Anlagefläche 7' läuft
an B aus. Der Abstand zwischen A und B ist höher als 2 mm und vorzugsweise
zwischen 2 und 3 mm. Die erfindungsgemäße innere Anlagefläche 6' ist
unmittelbar am Mittenloch 3 gebildet.
Sie hat eine radiale Breite zwischen 1 und 5 mm und vorzugsweise zwischen 2
und 3 mm. Diese innere Anlagefläche ist im Bereich der Anschlußaugen nicht
unterbrochen.
Die innere ringförmige Anlagefläche 6' kann als ein unmittelbar an das
Mittenloch 3 angrenzende Vorsprung ausgebildet sein, der einen
halbkreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt hat (nicht dargestellt).
Die Verbindung 9 zwischen der inneren Anlagefläche 6' und der wulstartigen
Erhöhung 8 ist auf einer konischen Fläche gebildet. Die Schräge der äußeren
ringförmigen Anlagefläche 7" weist einen spitzeren Winkel als die Schräge der
konischen Fläche der Verbindung 9 zwischen der inneren Anlagefläche 6' und
der wulstartigen Erhöhung 8 auf, jeweils bezogen auf die Anlagefläche der
Nabe, Bremstrommel oder -scheibe.
Wie sich aus den Fig. 2 und 5 ergibt, hat das erfindungsgemäße Rad eine
größere äußere Anlagefläche und eine kleinere innere Anlagefläche als die des
herkömmlichen Fahrzeugrades.
In den Fig. 3 und 6 sind unterhalb der jeweiligen Anlageflächen der
Radschüssel 2 die jeweiligen Anpreßkräfte qualitativ in einfachen Diagrammen
gezeigt (d. h. P über F). Das erfindungsgemäße Rad weist maximale
Anpreßkräfte auf, die kleiner als die des herkömmlichen Fahrzeugrades sind.
Das erfindungsgemäße Rad hat den Vorteil, daß die Anpreßkräfte besser
zwischen äußeren und inneren Anlageflächen aufgeteilt sind mit einer gleich
großen oder größeren Stützweite.
Claims (9)
1. Fahrzeugrad bestehend aus einer Felge (1) und einer damit
verbundenen Radscheibe oder Radschüssel (2), die an einer Nabe,
Bremstrommel oder -scheibe (4) mit mehreren über dem Umfang des
Schraubenlochkreises angeordneten Anschlußaugen (5) für die
Schraubenlöcher der Radschrauben befestigbar ist, wobei die Anschlußaugen
ein Versenk aufweisen, und der das Versenk umfassende Bereich nach außen
gestülpt ist und die Radscheibe oder Radschüssel über den Umfang verteilt
angeordnete, nach innen weisende Anlageflächen für die Nabe, Bremstrommel
oder -scheibe aufweist, die ringförmig das Mittenloch (3) umgeben und unter
Ausnutzung der Elastizität des Materials der Radscheibe oder Radschüssel
beim Anziehen der Radschrauben an die Nabe, Bremstrommel oder -scheibe
anlegbar sind, wobei eine innere ringförmige Anlagefläche (6'), deren radialer
Abstand zum Mittenloch kleiner ist als der radiale Abstand der Anschlußaugen
vom Mittenloch und eine äußere Anlagefläche (7') gebildet ist, deren radialer
Abstand zum Mittenloch (3) größer ist als der radiale Abstand der
Anschlußaugen vom Mittenloch (3), so daß der Lochkreis der Schraubenlöcher
zwischen den beiden ringförmigen Anlageflächen (6', 7') liegt und wobei die
äußere Anlagefläche auf einer Konusfläche liegt und sich vom radial äußersten
Anlagekreis (7') axial nach außen zum Mittenloch (3) hin erstreckt und die
innere Anlagefläche (6') unmittelbar am Mittenloch (3) gebildet ist und zwischen
den beiden ringförmigen Anlageflächen (6', 7') eine wulstartige, sich nach außen
erstreckende Erhöhung vorgesehen ist und von der Anlagefläche der Nabe,
Bremstrommel oder -scheibe aus gesehen, die Mittenlochkante (3') den
üblichen, zur Erzeugung der Federwirkung des Radspiegels erforderlichen
Abstand hat,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gedachte Verlängerung der konischen äußeren Anlagefläche (7') axial
außerhalb der der Nabe, Bremstrommel oder -scheibe (4) benachbarten
Mittenlochkante (3') ausläuft, wobei der Winkel der konischen Anlagefläche (7')
derart bemessen ist, dass sich eine größere äußere und eine kleinere innere
Anlagefläche bei großer Stützweite sowie verkleinerter maximaler Anpresskraft
ergibt.
2. Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen B und der der Nabe, Bremstrommel oder -scheibe
(4) benachbarten Mittenlochkante (3') höher als 2 mm ist.
3. Fahrzeugrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen B und der der Nabe, Bremstrommel oder -scheibe
(4) benachbarten Mittenlochkante (3') zwischen 2 und 3 mm ist.
4. Fahrzeugrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die radiale Breite der inneren Anlagefläche (6') zwischen 1 und 5 mm ist.
5. Fahrzeugrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die radiale Breite der inneren Anlagefläche (6') zwischen 2 und 3 mm ist.
6. Fahrzeugrad nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindung (9) zwischen der inneren Anlagefläche (6') und der
wulstartigen Erhöhung (8) auf einer konischen Fläche gebildet ist.
7. Fahrzeugrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schräge der äußeren ringförmigen Anlagefläche (7") einen spitzeren
Winkel als die Schräge der konischen Fläche der Verbindung (9) zwischen der
inneren Anlagefläche (6') und der wulstartigen Erhöhung (8) aufweist, jeweils
bezogen auf die Anlagefläche der Nabe, Bremstrommel oder -scheibe (4).
8. Fahrzeugrad nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die innere ringförmige Anlagefläche (6') nur durch einen unmittelbar an das
Mittenloch (3) angrenzenden axialen Vorsprung gebildet ist, der einen
halbkreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweist.
9. Fahrzeugrad nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die innere ringförmige Anlagefläche (6') im Bereich der Anschlußaugen
nicht unterbrochen ist.
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Owner name: BAUER, ADOLF, DR.-ING., 71397 LEUTENBACH, DE DUNIN |
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R082 | Change of representative |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |