DE19957255C2 - Rad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rad, insbesondere ein Leichtmetall­ rad für Kraftfahrzeuge gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Räder erfreuen sich speziell in der Ausführung als Leichtmetallräder sehr großer Beliebtheit, da sich neben einem gesteigerten ästhetischen Gesamterscheinungsbild des Kraft­ fahrzeugs weitere technische Vorteile erzielen lassen.

Ganz allgemein geht die Tendenz dahin, das Gewicht des Rades soweit wie möglich zu reduzieren. Dies ist ein weiterer Grund für die zunehmende Verbreitung der Leichtmetallräder. Die Ge­ wichtsersparnis gegenüber herkömmlichen Stahlrädern fällt je­ doch häufig nicht sehr hoch aus, da die verwendeten Leicht­ metalllegierungen meist nicht die Festigkeit von Stahl auf­ weisen. Solche Räder müssen deshalb mit größeren Wanddicken ausgeführt werden, wodurch der Gewichtsvorteil zum Teil wieder verloren geht.

Es ist auch schon bekannt, in mechanisch besonders stark be­ anspruchten Bereichen des Rads, also im Bereich des Felgenin­ nen- und des Felgenaußenhorns Hohlkammern zu bilden. Bei­ spielsweise wird hierbei auf die DE 11 57 099 B, US 2 992 045, DE 197 54 959 A1, DE 196 34 535 C1, DE 196 34 214 A1, DE 196 01 778 A1 und WO 97/31792 A1 verwiesen.

Diese Hohlkammern sind vergleichbar mit ganz allgemein aus dem Leichtbau bekannten geschlossenen Hohlkammer-Profilabschnit­ ten, die eine erhebliche Steigerung der Festigkeit erlauben. Im Bereich des Felgeninnenbetts und/oder des Felgenaußenbetts Profilsegmente sind jeweils in Umfangrichtung Hohlkammern vorhanden. In der Regel sind die Hohlkammern in Umfangsrich­ tung durchgehend ausgebildet, so dass sich eine optimal über den Umfang gleichmäßig verteilte Steifigkeitserhöhung ein­ stellt. Im Bereich des Felgeninnenhorns wird die Erhöhung der Biegesteifigkeit dazu ausgenutzt, das sogenannte Impactverhalten zu verbessern. Im Bereich des Felgenaußenhorns steht der Aspekt der Gewichtsreduzierung im Vordergrund. Obwohl sich derartige Räder prinzipiell bewährt haben, konnten sie sich insbesondere wegen der hohen fertigungsbedingten Kosten noch nicht auf breiter Front durchsetzen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, ein Rad, insbesondere ein Leichtmetallrad für Kraftfahrzeuge, derart weiterzuentwickeln, dass es die geschilderten Nachteile nicht mehr aufweist. Insbesondere sollte ein Rad geschaffen werden, das unter Beibehaltung der vorstehend beschriebenen Eigenschaften kostengünstig herstellbar ist.

Gelöst wird dieses Problem durch ein Rad mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.

Die Erfindung basiert auf der Idee, zum Aufbau der Hohlkammern Profilsegmente zu verwenden, die auf der Radfelge im Bereich des Felgeninnenbetts bzw. des Felgenaußenbetts angebracht und mit der Radfelge zu einem geschlossenen Hohlprofil verbunden sind.

Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich dann, wenn die Profilsegmente als Schalen, insbesondere als Halbschalen, ausgebildet sind. Diese lassen sich auf einfache Art und Weise vorfertigen und in der Regel am Außenumfang der Radfelge auf­ setzen. Die einzelnen Segmente können durch an sich bekannte und bewährte Verbindungstechniken, wie beispielsweise Schwei­ ßen, Kleben oder Bördeln miteinander verbunden werden. Ebenso erfolgt die Verbindung zur Radfelge hin, so dass sich ein geschlossenes Hohlkammerprofil erstellen läßt.

Ein besonders gewichtssparender Aufbau ergibt sich dann, wenn die dem Felgenaußenbett zugeordnete Hohlkammer mit Hohlkam­ merspeichen kombiniert wird. Auf diese Weise läßt sich eine Hohlkammerstruktur realisieren, die ausgezeichnete Steifig­ keitswerte bei gleichzeitig minimalem Gewicht ermöglicht.

Die geometrische Gestaltung der Profilsegmente kann an sich so gewählt werden, dass im Hinblick auf die angestrebte Biegesteifigkeit optimale Ergebnisse erzielen lassen. In der Regel stellt jedoch zumindest ein Abschnitt der jeweiligen Profil­ segmente das Felgenbett, also das Felgeninnenbett oder das Felgenaußenbett, dar, so dass insoweit in jenen Bereichen die Geometrie als Sitz oder Auflagefläche für den Reifen vorgege­ ben ist.

Gemäß einer bevorzugten Variante sind die Profilsegmente im Bereich des Felgeninnenbetts und die Profilsegmente im Bereich des Felgenaußenbetts deckungsgleich ausgebildet. Sie können somit als sogenannte Gleichteile bevorratet werden und erlau­ ben den wahlweisen Einsatz im Innen- wie im Außenbereich.

Schließlich ist es auch möglich, die Profilsegmente durch einen spanlosen Verformungsvorgang aus einem an der Radfelge angeformten, insbesondere integral angegossenen Ringsteg zu bilden. Hierfür eignen sich sogenannte Knetwerkstoffe, die kalt umformbar sind, oder Gusslegierungen, die warm umgeformt werden können.

Die Erfindung wird näher anhand der in den Figuren dargestell­ ten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Rad im Halbschnitt, erste Variante;

Fig. 2 Rad im Halbschnitt, zweite Variante;

Fig. 3 Rad im Halbschnitt, dritte Variante;

Fig. 4 Rad im Halbschnitt, vierte Variante;

Fig. 5 Rad im Halbschnitt, fünfte Variante;

Fig. 6 Rad im Halbschnitt, sechste Variante;

Fig. 7 Rad im Halbschnitt, siebente Variante;

Fig. 8 Rad in einer Ansicht von vorne.

Der grundsätzliche Aufbau eines Rads 1 ist für sämtliche Aus­ führungsvarianten in Übereinstimmung. Es ist in an sich be­ kannter Weise aus einer Radfelge 10 und einem Radstern 20 aufgebaut.

Die Radfelge 10 weist ein Felgeninnenbett 16 und ein Felgenau­ ßenbett 14 auf. Diese gehen axial auswärts jeweils in ein Felgeninnenhorn 18 und ein Felgenaußenhorn 12 über. Zwischen dem Felgeninnenhorn 18 und dem Felgenaußenhorn 12 wird ein hier nicht dargestellter Reifen gehalten, der auf dem Felge­ ninnenbett 16 und dem Felgenaußenbett 14 sitzt und seitlich am Felgeninnenhorn 18 und Felgenaußenhorn 12 anliegt.

Die Radfelge 10 geht in einen Radstern 20 über, der eine Viel­ zahl von Speichen 22 aufweist. Die Speichen 22 sind aus Grün­ den der Gewichtsersparnis als Hohlspeichen ausgeführt und weisen jeweils einen Speichenhohlraum 24 auf. Insoweit stimmen sämtliche Ausführungsvarianten überein.

Die in den Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten Ausführungsformen weisen Profilsegmente 31, 32, 33 auf, die in unterschiedlicher Ausprägung im Bereich des Felgenaußenbetts 14 angebracht sind. Sie besitzen jeweils die Form von Halbschalen, so dass jeweils zwei Profilsegmente 31, 32, 33 von außen auf das Rad 1 im Bereich des Felgenaußenbetts 14 aufgesetzt und sowohl mitein­ ander als auch mit dem Rad 1 fest verbunden werden. In ra­ dialer Richtung innerhalb ist auf diese Weise ein Hohlraum 41, 42, 43 gebildet, der in Umfangsrichtung durchgehend gestaltet ist. Im Bereich der Speichen 22 besteht eine kommunizierende Verbindung zu den Speichenhohlräumen 24, wodurch eine äußerst stabile und zugleich steife Hohlkammerkonstruktion entsteht. Diese sorgt für ein gegenüber den bisher bekannten Konstruk­ tionen erheblich verbessertes Impact-Verhalten, das besonders wichtig im Hinblick auf unbeabsichtigte Bordsteinkontakte und das Durchfahren von Schlaglöchern ist. Zugleich ist diese Konstruktion sehr leicht, wodurch sich das Gesamtgewicht des Rades 1 erheblich reduziert.

Bei der Variante gemäß Fig. 1 ist das Profilsegment 31 im Wesentlichen L-förmig ausgestaltet und stützt sich einenends axial am Felgenaußenhorn 12 und anderenends radial im Bereich der auslaufenden Speichen 22 ab.

Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 2 schmiegt sich das Profilsegment 32 längs eines größeren Querschnittabschnitts an das Felgenaußenhorn 12 vollflächig an. Auf diese Weise ist eine optimale Abstützung desjenigen Bereichs des Profilseg­ ments 32 gewährleistet, das als Reifensitz dient.

Die Variante gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 2 hauptsächlich dadurch, dass das Profilsegment 33 weit über die Mittelachse des Rades 1 hinausgeführt ist. Auf diese Weise wird eine starke Erhöhung der Biegesteifigkeit erzielt.

Die Ausführungsvarianten gemäß den Fig. 4 bis Fig. 6 weisen ein mit der Ausführungsvariante gemäß Fig. 1 übereinstimmendes Profilsegment 31 auf. Zusätzlich sind im Bereich des Felgenin­ nenbetts 16 Profilsegmente 34, 35, 36 vorgesehen, die jeweils eine weitere Hohlkammer 44, 45, 46 bilden. Wiederum sind die Profilsegmente 34, 35, 36 als Halbschalen ausgeführt, die sowohl untereinander als auch mit dem Rad 1 fest verbunden sind. Sie erhöhen dadurch die Biegesteifigkeit im Bereich des Felgeninnenhorns 18, wodurch das Impact-Verhalten auch in diesem Bereich entscheidend verbessert wird. Besonders wichtig ist dies hier im Hinblick auf das Durchfahren von Schlaglö­ chern.

In der Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 sind die Profilsegmen­ te 34 radial außenliegend auf das Rad 1 aufgesetzt und bilden zusammen mit dem Felgeninnenhorn 18 das Felgeninnenbett 16. Die Profilsegmente 34 stützen in radialer Richtung den Reifen unmittelbar ab.

Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 5 ist das Profilsegment 35 radial innenliegend vorgesehen und dient damit ausschließ­ lich der Steifigkeitserhöhung. Der Reifensitz ist weiterhin unmittelbar an der Radfelge 10 geformt.

Fig. 6 zeigt eine Variante, bei der das Profilsegment 36 de­ ckungsgleich zum Profilsegment 31 ausgeführt ist. Diese Va­ riante ermöglicht eine Gleichteilekonzeption, da die Profil­ segmente 31, 36 wahlweise im Bereich des Felgeninnenbetts 16 oder des Felgenaußenbetts 14 verwendet werden kann.

Fig. 7 zeigt eine weitere Variante, bei der im Bereich des Felgeninnenbetts 16 ein Profilsegment 34 in Übereinstimmung mit demjenigen aus Fig. 4 verwendet wird. Die Besonderheit liegt nun darin, dass bei der Formgebung des Rades 1 ein (strichliert dargestellter) Rohling verwendet wird, der im Bereich des Felgenaußenbetts 14 einen Ringsteg 30 aufweist, der in einem Kalt- oder Warmumformvorgang zu einem Profilseg­ ment 37 geformt und zur Anlage an das Felgenaußenhorn 12 ge­ bracht wird. Auf diese Weise wird das Profilsegment 37 inte­ gral mit dem Rad 1 gebildet, ohne dass es zusätzlicher Bautei­ le zur Realisierung der Erfindung bedürfte. Obwohl hier nicht dargestellt, ist auch eine entsprechende Vorgehensweise im Be­ reich des Felgeninnenbetts 16 möglich.

Obwohl sich das erfindungsgemäße Konzept grundsätzlich für Räder auch aus Stahl eignet, findet es bevorzugt bei Leicht­ metallrädern Anwendung. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn als Ausgangsmaterialien für das Rad Werkstoffe gemäß der Norm EN 1706 verwendet werden und zwar die Legierun­ gen EN AC-ALSi12Mg oder EN AC-ALSi7Mg. Als Materialien für die Profilsegmente eignen sich Werkstoffe der Norm EN 573-3, näm­ lich EN AW-AlMg3 oder EN AW-AlSi1MgMn. Bei den beiden letzt­ genannten Werkstoffen handelt es sich um sogenannte Knetwerk­ stoffe, die kalt umformbar sind. Darüber hinaus ist es selbstverständlich möglich, das Rad und die Profilsegmente aus einem übereinstimmenden Werkstoff zu fertigen.

Claims (7)

1. Rad, insbesondere Leichtmetallrad für Kraftfahrzeuge, be­ stehend im Wesentlichen aus einem Radstern (20) und einer Radfelge (10), wobei die Radfelge (10) ein Felgeninnenbett (16) und ein Felgenaußenbett (14), die jeweils in ein Felge­ ninnenhorn (18) und ein Felgenaußenhorn (12) übergehen sowie wenigstens eine in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise durchgehende Hohlkammer (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Profilseg­ mente (31, 32, 33, 34, 35, 36, 37) an der Radfelge (10) im Bereich des Felgeninnenbetts (16) und/oder des Felgenaußen­ betts (14) angebracht sind, die mit der Radfelge (10) gemein­ sam, die wenigstens eine Hohlkammer (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47) bilden.

2. Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Felgenaußenbett zugeordnete Hohlkammer (41, 42, 43, 47) mit Speichenhohlräumen (24) verbunden ist.

3. Rad nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profil­ segmente (31, 32, 33, 34, 35, 36, 37) zumindest teilweise das Felgeninnenbett (16) und/oder das Felgenaußenbett (14) bilden.

4. Rad nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profil­ segmente (31, 32, 33, 34, 35, 36) als Schalen, vorzugsweise als Halbschalen, ausgebildet sind.

5. Rad nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profil­ segmente (31, 32, 33, 34, 35, 36) jeweils durch Schweißen, Kleben oder Bördeln miteinander verbunden sind.

6. Rad nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profil­ segmente (31) im Bereich des Felgeninnenbetts (16) und die Profilsegmente (36) im Bereich des Felgenaußenbetts (14) de­ ckungsgleich ausgebildet sind.

7. Rad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profil­ segmente (37) durch spanlose Verformung eines Ringstegs (30) gebildet sind.