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Die Erfindung betrifft eine Radfelge aus Faserverbundmaterial und findet insbesondere für Kraftfahrzeuge, vorzugsweise PKWs, Anwendung.
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Aus der Druckschrift
DE 101 20 203 C2 ist ein Rad, insbesondere für ein Zweirad bekannt. Dieses besteht aus einer Felge, einer Nabe und speichenförmigen Verbindungsstreben zwischen diesen. Das Rad ist vertikal geteilt und besteht somit aus zwei Hälften, wobei jede das halbe Profil der Nabe, der Felge und der Verbindungsstreben beinhaltet. Im Bereich der Verbindungsebene der Felge und der Nabe sind diese Geometrien so ausgebildet, dass sie sich teilweise überlappen. Die Teile des Rads sind vorzugsweise aus Aluminium, Magnesium oder Legierungen dieser Werkstoffe ausgebildet, jedoch können auch carbonfaserverstärkte Werkstoffe zum Einsatz kommen. Die Verbindungsbereiche der Halbschalen greifen teilweise ineinander und weisen vorzugsweise eine zylindrische Geometrie auf. Die Verbindung der Halbschalen erfolgt unter anderem durch eine Nut-Federverbindung, Klebeverbindung, Schraubverbindung, Nietverbindung oder eine Schrumpfverbindung. Die Verbindung kann formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig ausgebildet sein. Zusätzlich wird ein Dichtmittel im Bereich der verbunden Halbschalen angewandt.
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In der Druckschrift
DE 20 2010 000 722 U1 wird eine mehrteilige Zweiradfelge offenbart. Diese besteht aus zwei Felgenbetten und einem Radkranz, wobei der Radkranz die Radlagerung beinhaltet. Die drei Teile der Zweiradfelge werden radial miteinander verbunden. Dies erfolgt durch Schrauben oder alternativ unlösbar durch Nieten. In den Verbindungsebenen des Felgenbetts und des Radkranzes kann eine Flachdichtung angeordnet sein. Dies ermöglicht den Einsatz von schlauchlosen Reifen. Die verwendeten Materialien zur Herstellung des Rads können unter anderem Faserverbundwerkstoffe oder Aramidfasern sein.
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In der Druckschrift
DE 10 2006 062 538 A1 ist eine Radfelge beschrieben. Diese besteht ebenfalls aus drei Teilen, zwei Felgenbetten und einem Felgenstern. Die Felgenbetten weisen eine umlaufende Außenfläche zur Aufnahme eines Reifens auf. Der Stern und die Betten werden über Schrauben verbunden. Gemäß der Druckschrift ist der Felgenstern aus Edelstahl gefertigt.
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Die Druckschrift
US 6 425 641 B1 offenbart ein mehrteiliges Speichenrad. Dabei kann die Felge aus zwei oder auch drei Teilen bestehen. Bei der zweiteiligen Ausführung weisen die Teile Felgenhörner zur Aufnahme des Reifens auf. Bei der dreiteiligen Ausführung ist das dritte Teil zwischen den Teilen mit Felgenhorn angeordnet. Somit ist es möglich, unter Verwendung identischer Außenteile, die Felgenbreite an die Reifenbreite anzupassen. Zwischen den Verbindungsebenen der Teile können Dichtungen angeordnet sein, so dass schlauchlose Reifen zum Einsatz kommen können. Die in Richtung der Nabe zeigende Kontur der Teile ist so ausgebildet, dass sie zur Aufnahme von Speichen geeignet ist. Das Rad ist vorzugsweise aus Verbundmaterial hergestellt.
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Leichtgewichtige Fahrzeugräder mit Karbonfasereinsätzen werden in der Druckschrift
DE 10 2012 213 050 A1 vorgestellt. Dabei werden in metallischen Fahrzeugrädern Hohlräume geschaffen, die mit karbonfaserverstärkten Einlegern ausgefüllt werden. Nachteilig ist, dass Faserverbunde auf Basis von Karbonfasern eine andere Wärmedehnung aufweisen als metallische Werkstoffe. Dies bedeutet, dass es in der Grenzschicht zwischen beiden Strukturen zu Spannungsänderungen kommt, welche die Verbindung zusätzlich belastet und unter Umständen zerstört. Dieser Erscheinung wird entgegengewirkt in dem das metallische Material vor dem Einbringen der Karbonstruktur auf Betriebstemperatur gebracht wird. Die beschriebene Felge weist daher einen komplizierten Aufbau und Verfahren zu deren Herstellung auf.
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In den Druckschriften
DE 10 2013 217 919 A1 und
EP 2 848 426 A1 wird eine Radnabe, insbesondere für Flugzeuge, beschrieben. Dabei handelt es sich um ein dreiteiliges Bauteil. Dieses besteht aus einer Felge und zwei Felgenhörnern. Die Einzelteile bestehen aus faserverstärktem Kunststoff und sind lösbar miteinander verbunden. Des Weiteren ist ausgeführt, dass mindestens eines der Felgenhörner auf die Felge axial aufgeschoben wird und durch ein Verschlusselement gegen Verschiebung gesichert ist. Die Lagesicherung der Teile zueinander kann form- oder kraftschlüssig erfolgen.
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Die Druckschrift
WO 96 08 383 A1 beschreibt ein unter Druck gefügtes Rad. Auch dieses besteht aus zwei Halbschalen, die im Bereich der Nabe und der Felge eine kammförmige Geometrie aufweisen. Diese greift ineinander und durch Aufbringen einer Druckkraft erfolgt der Fügevorgang. Dabei können die Kammstrukturen so ausgebildet sein, dass sie neben der kraftschlüssigen Verbindung auch eine formschlüssige realisieren. Weiterhin ist ausgeführt, dass sich zwischen beiden Halbschalen, im Bereich der Felge, eine Dichtung befinden kann, so dass auch schlauchlose Reifen Anwendung finden können.
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In den Druckschriften
DE 10 2006 051 867 A1 und
WO 2008 052 878 A2 ist ein Rad, welches aus faserverstärktem Kunststoff gewickelt ist und ein Verfahren zu dessen Herstellung, beschrieben. Es besteht aus einem Felgenstern und einem Felgenbett. Der Felgenstern als auch das Felgenbett sind aus Kunstharz getränkten Kohlefasern gewickelt und stoffschlüssig verbunden. Dabei ist der Felgenstern mehrteilig, vorzugsweise aus drei dreieckigen Strukturen mit abgerundeten Ecken, aufgebaut. Die Kohlefasern werden gemäß den Druckschriften trocken gewickelt und im Anschluss in einer geschlossenen Form unter Druck mit Kunstharz getränkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radfelge aus Verbundmaterial zu entwickeln, welche einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist und eine Adaptierbarkeit auf alle Fahrzeugklassen und Typen gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Schutzanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die aus einem Faserverbundmaterial gefertigte Radfelge ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei die Radfelge einen Felgenstern und ein Felgenbett aufweist. Die Radfelge ist wenigstens zweiteilig ausgebildet derart, dass das Felgenbett aus einem ersten ringförmigen Element mit einem ersten umlaufenden Felgenhorn und einem koaxial angeordneten zweiten ringförmigen Element mit einem zweiten umlaufenden Felgenhorn zur Aufnahme eines Reifens ausgebildet ist, wobei das erste oder zweite ringförmige Element einteilig mit dem Felgenstern ausgebildet ist und wobei das erste und zweite ringförmige Element an ihrer, dem ersten und zweiten Felgenhorn abgewandten Stirnseite lösbar miteinander verbunden sind.
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Die dem Felgenhorn abgewandte Stirnseite des ersten ringförmigen Elements ist in Form eines nach außen weisenden ersten Flansches ausgebildet. Die dem Felgenhorn abgewandte Stirnseite des zweiten ringförmigen Elements in Form eines nach außen weisenden zweiten Flansches ausgebildet. Der erste und zweite Flansch ist miteinander verschraubt. Dies hat den Vorteil, dass sich die radiale Verschraubung innerhalb des später aufgezogenen Rades befindet.
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Zwischen dem ersten und zweiten Flansch und somit zwischen dem ersten und zweiten ringförmigen Element kann eine Dichtung (bevorzugt flüssig) vorgesehen werden. Es ist jedoch auch möglich, eine Gummidichtung, die im Bereich der Verschraubungen Durchbrüche aufweist, zu verwenden, beispielsweise eine geschnittene sehr dünne Gummidichtung.
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Durch die Verschraubung der beiden Elemente im Bereich ihrer radial nach außen weisenden Flansche sind entgegen den üblichen und bekannten Verfahren zur Verschraubung von mehrteiligen Räder die Schrauben im fahrfertigen Zustand komplett vom montierten Reifen verdeckt. Dies ist nicht nur ein Design- beziehungsweise Ästhetikelement, sondern schließt zudem zu 100% aus, dass die Radialverschraubung durch Witterungs- oder Säureeinwirkung belastet beziehungsweise geschwächt wird. Des Weiteren entfällt eine aufwändige Reinigung der einzelnen Schrauben und deren Umfeld.
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Der Felgenstern weist ein zentrales Sternelement mit ausschließlich einer Klemmfläche und einem Felgenflansch für die Montage an einem Kraftfahrzeug und wenigstens drei sich in Richtung des Felgenhorns erstreckende Speichenelemente auf. Die Anzahl der Speichenelemente ist in Abhängigkeit des Designs wählbar.
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An die, an dem Sternelement ausgebildeten Speichenelemente, schließt sich je ein Schaumkern an, der die Speiche bis in den Bereich des Felgenrings verlängert, wobei die Schaumkerne formschlüssig in das Sternelement eingreifen. Dabei weist das Speichenelement eine erste Kontur und der Schaumkern eine korrespondierende zweite Kontur auf.
Das Sternelement ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt.
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Das Sternelement und die daran anschließenden Schaumkerne sind von einem Faserverbundmaterial umhüllt derart, dass sie in ihrer Kombination den Felgenstern bilden. Des Weiteren bildet das Faserverbundmaterial das, an den Felgenstern anschließende ringförmige Element mit einem Felgenhorn, wobei der Bereich der Klemmfläche des Sternelements und des Felgenflansches ausgespart ist. Daraus ergibt sich ein einteiliger Aufbau des Felgensterns mit dem ringförmigen Element.
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Auch das nicht den Felgenstern aufweisende ringförmige Element besteht aus einem Faserverbundmaterial.
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Die Lagen des Faserverbundmaterials sind entsprechend ihrer Festigkeit und der Zugrichtung angeordnet.
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Vorteilhafter Weise besteht das Faserverbundmaterial aus Carbon, Aramid, Glasfaser oder einer Kombination der vorgenannten Materialien.
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Der strukturelle Aufbau der Radfelge setzt sich aus mehreren Komponenten und unterschiedlichen Materialien zusammen. Der Aufbau geschieht „stapelweise“, angefangen bei der äußeren Sichtfläche. Die ersten Lagen sind vorzugsweise Carbon-Gewebe und werden in das Werkzeug eingelegt und Ihren Festigkeiten beziehungsweise der Zugrichtung entsprechen angeordnet. Es wird nach Vorgaben vorbereitet, wie und in welcher Menge einzelne Zuschnitte des Gewebes einzusetzen sind.
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Die Fasergelege und/oder Fasergewebe werden dabei in unterschiedlicher Orientierung Zugeschnitten und gemäß des vorher erstellten Lageplans entsprechend in das Werkzeug eingelegt. Zwischen den unteren und oberen Zuschnitten im Bereich des späteren Felgensterns wird im Bereich jeder Strebe des Sterns radial von innen nach außen gerichtet ein Kern aus Hartschaum als Einlegeteil eingelegt. Darüber werden weitere Lagen aus Fasergelege bzw. Fasergewebe positioniert.
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Das radial innenliegende zentrische Sternelement wird ebenfalls als Einlegeteil in das Werkzeug eingesetzt. Dieses metallische Sternelement ist das zentrale Element der Radfelge. Das Aufsetzten des Sternelementes auf einen speziellen Zentrierdorn des Werkzeuges gewährleistet den späteren Rundlauf der fertigen Radfelge. Angeschlossen an das metallische Sternelement werden die Schaumkerne aus Hartschaum als Einlegeteile zwischen den drapierten Lagen des Fasermaterials angeordnet. Diese Schaumkerne greifen in eine, von dem Sternelement im Bereich der Speichenelemente vorgegebene Kontur, und werden an das Sternelement angeschlossen. Die Kombination aus Sternelement und Schaumkernen stellt grob das endgültige Design dar.
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Des Weiteren ermöglichen sie einen weiteren Lagenaufbau, ohne dass das gesamte Gelege des Faserverbundmaterials kollabiert. Sternelement und Schaumkerne werden nun sorgfältig vom Faserverbundmaterial, insbesondere von dem Carbon-Gewebe eingehüllt. Die Schaumkerne sind später nicht mehr zu sehen. Das Sternelement stellt einen Hartpunkt der Radfelge dar.
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Die Radfelge weist im Bereich des Sternelements eine axiale Anlagefläche auf, die nicht von Fasermaterial bedeckt ist und ist direkt oder über ein Adapterelement mit dem Kraftfahrzeug verbindbar. Vorteilhafter Weise wird die Radfelge mit einem Zentralverschluss an einer Radnabe montiert.
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Das Sternelement ist später nur noch an der Passfläche für den Zentralverschluss mit der zugehörigen Mutter und am Felgenflansch zu erkennen, denn auch an diesen Positionen ist kein Fasermaterial vorhanden. Das „Herausragen“ des metallischen Sternelements aus dem Faserverbundmaterial ist beabsichtigt, da eine Klemmung des Rades direkt auf Carbon hier keine sinnvollen Ergebnisse beziehungsweise Festigkeiten liefern würde.
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Um die Stoßkante von Carbon und Metall auf der Sichtseite abzudecken, wird als Abschluss ein metallischer Ring in die dafür vorgesehen Nut eingeklebt. Der Abschlussring dient in erster Linie der Optik und sorgt für einen sauberen und durchdachten Gesamteindruck. Des Weiteren befinden sich auf dem Abschlussring wichtige Informationen zum Rad beziehungsweise dessen korrekte Befestigung in Form von Anzugsmomente, Gewinderichtung, Felgentyp, Herstellerlogo etc. sowohl Typografisch als auch mit Piktogrammen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Reifendruck-Sensor in die Radfelge integriert. Des Weiteren kann ein RFID-Chip in die Felge integriert sein.
Dies schafft die Möglichkeit, zum einen den gesamten Produktionsablauf zu verfolgen und zum anderen sämtliche Daten darauf abzulegen die für den Hersteller und im Nachgang für den Kunden von Interesse sind. Dazu zählen das Herstellungsdatum, der Erbauer des einzelnen Rades, die Seriennummer, der Garantiezeitraum, die Größe, das Gewicht, der Geschwindigkeitsindex, Freigaben, Zulassungsnummern und andere Informationen.
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Die Montage mittels eines Zentralverschlusses bietet gegenüber einer Verschraubung mit vier oder fünf Radschrauben zusätzliche Vorteile. Die Radfelge kann mittels eines Zentralverschluss-Adapters an jedes Kraftfahrzeug angepasst werden.
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Die Anbindung per Zentralverschluss-Adapter erfolgt mittels eines Bauteils, welches als unverwechselbare Verbindung zwischen der Radfelge und dem Kraftfahrzeug dient. Der Adapter wird als Drehteil z.B. aus einem Leichtmetall hergestellt. Dieses Drehteil (der Adapter) erhält Durchgangsbohrungen, die exakt auf das jeweilige Fahrzeug abgestimmt sind. Dies bedeutet, nicht nur alle gängigen und bekannten Lochkreise sind spontan und individuell realisierbar, sondern selbst die am Markt weniger verbreiteten Maße können hergestellt werden, sodass die Radfelge auch hier Anwendung findet. Somit ist es möglich, dass ein gekauftes Rad nicht nur auf ein einziges Kraftfahrzeug beziehungsweise einen Lochkreis beschränkt ist. Bei einem eventuellen Fahrzeugwechsel kann das Rad übernommen werden. Es wird lediglich ein neuer Zentralverschluss-Adapter benötigt, wodurch deutlich weniger Kosten im Gegensatz zu einem neuen Komplettradsatz verursacht werden.
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Vorteilhafter Weise können die Felgenhälften in Form des ersten und zweiten ringförmigen Elements nach der Endmontage mit einem Siegel über die verbindenden Flanschflächen des ersten und zweiten Flansches eine ordnungsgemäße Montage garantieren. Ein weiterer Vorteil besteht dabei darin, dass das Siegel im Nachhinein davon zeugt, das die Felge nicht von dritten manipuliert wurde.
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Die Radfelge beziehungsweise das erste und zweite ringförmige Element werden im RTM-Verfahren hergestellt, insbesondere mit einer Vorrichtung und einem Verfahren nach
EP 2 588 297 B1 . Dabei weist die Vorrichtung eine Injektionseinheit und ein mit einem Formenhohlraum versehenes schließbares Werkzeug auf. In den Formenhohlraum werden die Lagen aus Fasermaterial drapiert und die Einlegeteile wie vorgesehen eingelegt. Nach dem Schließen des Werkzeuges wird mittels der Injektionseinheit, die an das Werkzeug gekoppelt ist, ein Injektionsharz aus einem Harz-Härtergemisch in das Werkzeug eingebracht, welches das Fasermaterial durchdringt. Nach dem Aushärten des Harz-Härtergemisches wird das Werkzeug geöffnet und das erste Element bzw. das zweite Element kann jeweils aus seinem Werkzeug entnommen werden.
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Bei Verwendung eines Zentralverschlusses können die Fasern derart angeordnet werden, dass der Zentralverschluss keine Fasern durchdringt, wodurch eine durchgehende Faser erreicht wird. Des Weiteren kann eine Thermobeschichtung als Teil des Aufbauprozesses integriert sein.
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Die Verwendung eines Faserverbundmaterials für eine mehrteilige Radfelge wird zum einen als Werkstoff der Zukunft angesehen, wobei mittels des Leichtbaus die Effizienz und die Performance gesteigert werden kann.
Bei Verwendung einer Zentralverschlussaufnahme entstehen zudem keine komplizierten Geometrien durch Mehrfach-Stresspunkte. Es kann ein werkstoffgerechter Aufbau gewährleistet werden.
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Die Mehrteiligkeit der Radfelge dient einer optimalen Angebotspalette und optimiert die Lagerhaltung. Des Weiteren können Kosten bei mehrteiligen Radfelgen gesenkt werden, da für ein neues Design statt des Komplettradkaufs nur ein neuer Felgenstern mit integriertem ringförmigen Element erworben werden muss.
Der mehrteilige Aufbau dient auch der Kostensenkung im Schadensfall, z.B. im Falle eines Bordsteinschadens kann statt einem Komplettrad lediglich der Felgenstern mit integriertem ringförmigen Element ausgetauscht werden.
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Die Gewichtsersparnis des Felgensatzes bewirkt neben der Steigerung der Performance auch eine Senkung des Verbrauchs. Zudem werden die Reifenbelastung und der Reifenabrieb reduziert. Die Reduktion des Gewichts beträgt ungefähr 7 kg gegenüber einer vergleichbaren Radfelge aus Aluminium, wodurch sich eine Gewichtsreduktion von 28 kg bei vier Radfelgen realisieren lässt. Insbesondere im Hinblick auf die E-Mobility können durch diese Gewichtsreduktion größere Reichweiten erzielt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert, ohne auf diese beschränkt zu sein. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Radfelge in einer dreidimensionalen Ansicht,
- 2 eine rückseitige dreidimensionale Ansicht der Radfelge,
- 3 eine Vorderansicht der Radfelge,
- 4 eine Schnittdarstellung gemäß 3,
- 5 ein erstes ringförmiges Element mit Felgenstern,
- 6 ein zweites ringförmiges Element,
- 7 ein Sternelement in dreidimensionaler Ansicht,
- 8 eine Seitenansicht des Sternelements gemäß 7,
- 9 eine Seitenansicht des Sternelements mit Schaumkern,
- 10 eine Rückansicht des Sternelements gemäß 9,
- 11 einen Zentralverschlussadapter in dreidimensionaler Darstellung,
- 12 die einzelnen Elemente zur Montage an einem Kraftfahrzeug,
- 13 die Elemente gemäß 12 in einer rückseitigen Ansicht.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Radfelge aus einem Faserverbundmaterial in einer zweiteiligen Ausführung dargestellt. Die Rückansicht der Radfelge gemäß 1 ist in 2 dargestellt.
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Die Radfelge R ist in Form einer mehrteiligen Radfelge R aus einem Faserverbundmaterial ausgebildet, wobei die Radfelge R ein erstes ringförmiges Element 1 und ein zweites koaxial angeordnetes ringförmiges Element 2 aufweist. Das erste ringförmige Element 1 ist derart ausgestaltet, dass es einteilig mit einem Felgenstern S verbunden ist beziehungsweise diesen aufweist.
Das erste ringförmige Element 1 weist ein erstes sich radial erstreckendes Felgenhorn 1.1 auf, das zweite ringförmige Element 2 weist ein zweites sich radial erstreckendes Felgenhorn 2.1 auf, wobei zwischen dem ersten und zweiten Felgenhorn 1.1, 2.1 ein nicht dargestellter Reifen montierbar ist.
Die dem Felgenhorn 1.1 abgewandte Stirnseite des ersten ringförmigen Elements 1 in Form eines nach außen weisenden ersten Flansches 1.2, die dem Felgenhorn abgewandte Stirnseite des zweiten ringförmigen Elements ist in Form eines nach außen weisenden zweiten Flansches 2.2 ausgebildet. Der erste und zweite Flansch ist miteinander umfangsseitig radial verschraubt, wobei dies vorzugsweise mittels einer Schrauben-Mutter Verbindung 3 erfolgt.
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Der Felgenstern S ist einteilig mit dem ersten ringförmigen Element 1 ausgebildet und weist gemäß den Figuren fünf Speichen 1.3 auf. Es können jedoch auch mehr oder weniger Speichen in Abhängigkeit des gewünschten Designs genutzt werden. Des Weiteren ist in dem ersten ringförmigen Element 1 eine Bohrung für das Ventil V angeordnet.
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Die Radfelge R gemäß den Ausführungsbeispielen weist einen Zentralverschluss auf. Die Radfelge R wird mittels eines Adapters A an einer Radnabe eines Kraftfahrzeugs montiert und an dem Adapter über einen Zentralverschluss Z fixiert. Weitere Informationen zu der Radfelge R können auf einem, den Zentralverschluss Z umschließenden Ring I aufgedruckt sein.
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In 3 ist eine Frontalansicht der erfindungsgemäßen Radfelge R in einem 5-Speichen-Design dargestellt. Die Radfelge R weist einen Zentralverschluss Z zur Montage an einer Radnabe beziehungsweise an einem Adapter auf.
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Eine Schnittdarstellung der Radfelge entlang der Schnittachse B - B gemäß 3 ist in 4 dargestellt.
Die Radfelge R ist zweiteilig ausgebildet derart, dass das Felgenbett aus dem ersten ringförmigen Element 1 mit dem ersten umlaufenden Felgenhorn 1.1 und dem koaxial angeordneten zweiten ringförmigen Element 2 mit dem zweiten umlaufenden Felgenhorn 2.1 zur Aufnahme eines Reifens ausgebildet ist. Das erste ringförmige Element 1 ist einteilig mit dem Felgenstern S ausgebildet. Erfindungsgemäß ist das erste und zweite ringförmige Element 1, 2 an ihrer, dem ersten und zweiten Felgenhorn 1.1, 2.1 abgewandten Stirnseite lösbar miteinander verbunden, wobei gemäß dem Ausführungsbeispiel der erste und zweite Flansch 1.2, 2.2 des ersten und zweiten ringförmigen Elements 1, 2 miteinander radial über eine Schraubverbindung 3 mit einer Schraube und Mutter zum gegenhalten verschraubt ist.
Der Felgenstern S weist ein zentrales Sternelement 4 mit wenigstens einer Klemmfläche 4.1 und einem Felgenflansch 4.2 für die Montage an einem Kraftfahrzeug. Das Sternelement 4 ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. An den Felgenstern S anschließend und als Stützstruktur der Speiche ist in jeder Speiche ein Schaumkern 5 angeordnet, der sich radial nach außen in Richtung des Felgenbettes erstreckt. Der Schaumkern 5 ist von dem Faserverbundmaterial F umhüllt und nach der Fertigstellung der Radfelge R nicht mehr sichtbar. Das Sternelement ist ebenfalls von dem Faserverbundmaterial F umhüllt, wobei die Klemmfläche 4.1 und der Felgenflansch 4.2 ausgespart sind.
Das „herausragen“ des metallischen Sternelements 4 im Bereich des Klemmbereichs 4.1 und des Felgenflansch 4.2 ist beabsichtigt, da eine Klemmung des Rades direkt auf Carbon keine sinnvollen Ergebnisse beziehungsweise Festigkeiten liefern würde.
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In den 5 bis 13 sind die Einzelteile der Radfelge R und deren Kombinationen dargestellt.
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5 zeigt das erste ringförmige Element 1 mit daran ausgebildetem Felgenstern, wobei lediglich der von dem Verbundfasermaterial beziehungsweise von dem Carbonfasermaterial gebildete Teil dargestellt ist. Das Verbundfasermaterial bildet das ringförmige Element 1 sowie die darin angeordneten Speichen 1.3. Sowohl das erste Felgenhorn 1.1 als auch der Felgenflansch 1.2 sind aus dem Faserverbundmaterial gebildet. Im Zentrum ist eine große Aussparung, in der das hier nicht dargestellte Sternelement angeordnet ist.
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Das zweite ringförmige Element 2 ist ebenfalls aus einem Faserverbundmaterial gefertigt. Entsprechend 5 ist auch in 6 das zweite Felgenhorn 1.1 und der zweite Flansch 1.2 einteilig mit dem ringförmigen zweiten Element 2 ausgebildet.
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Die Verschraubung der zwei Elemente 1, 2 erfolgt über Schrauben, wobei der erste und zweite Flansch radiale zueinander koaxial liegende Durchgangsbohrungen 3.1 aufweist. Vorteilhafter Weise ist in dem Flansch 2.2 des ringförmigen Elements 2 eine Aussparung 2.3 für ein nicht dargestelltes Ventil beziehungsweise für den sich daran erstreckenden Reifendrucksensor vorgesehen.
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In einer alternativen Ausgestaltung könnte der Felgenstern an dem zweiten ringförmigen Element 2 ausgebildet sein, sodass das erste ringförmige Element davorgesetzt wird.
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Das Sternelement 4 ist als Einzelteil in 7 und in einer Seitenansicht in 8 dargestellt. Es weist eine zentrale Bohrung für einen Zentralverschluss mit einer diese umschließende Klemmfläche 4.1 auf, wobei sich die Klemmfläche 4.1 in Richtung des Felgenflansches 4.2 konisch verjüngt. Das Sternelement 4 weist wenigstens drei, im dargestellten Ausführungsbeispiel fünf ausgebildete Speichenelemente 4.3 auf, die sich in Form von Doppelstegen von der zentralen Bohrung in Richtung des nicht dargestellten ringförmigen Elements 1 erstrecken. Zwischen zwei, zu einem Doppelsteg ausgebildeten Speichenelementen 4.3 ist eine Aussparung 4.4 angeordnet, in die der Schaumkern eingreift.
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Eine Anordnung des Sternelements 4 mit daran sich erstreckenden Schaumkernen 5 und einem Adapter A mit zugehörigem Verschluss V ist in den 9 und 10 dargestellt. Das Sternelement 4 weist fünf ausgebildete Speichenelemente 4.3 auf, die sich in Form von Doppelstegen von dem Verschluss in Richtung des nicht dargestellten ringförmigen Elements 1 erstrecken. Zwischen zwei, zu einem Doppelsteg ausgebildeten Speichenelementen 4.3 ist eine Aussparung 4.4 angeordnet, in die der Schaumkern 5 mit einer korrespondierenden Kontur 5.1 eingreift.
Jeder einzelne Schaumkern 5 weist an seinem von dem Zentralverschluss Z abgewandten Ende eine Kontur 5.2 auf, die einen Übergang der Speiche in das ringförmige Element zumindest vorformt, sodass ein gleichmäßiger Übergang des Faserverbundmaterials im Bereich der Speiche zu dem Felgenbett erfolgt. Das Sternelement 4 bildet mit den Schaumelementen 5 und dem um diese beiden Elemente angeordneten Faserverbundmaterial den Felgenstern S.
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11 zeigt einen Adapter A für die Montage einer Radfelge mit einer Zentralverschlussaufnahme an einer Radnabe mit einer 5-Loch Aufnahme. Der Adapter A weist eine zentrale Führung A1 für die Aufnahme der Radfelge mit Zentralverschluss auf, wobei die Führung A1 ein Gewinde für die Zentralverschlussmutter aufweist.
Des Weiteren weist der Adapter A koaxial zu der Führung angeordnete Bohrungen auf, wobei die Montage an der Radnabe mittels Radschrauben in fünf dafür vorgesehenen Bohrungen A2 erfolgt. Die Bohrungen A2 sind entsprechend den Radschrauben vorzugsweise kegelförmig ausgebildet und weisen eine Tiefe auf, dass die Radschrauben vollständig in dem Adapter A versenkbar sind. Der Lochkreis der Bohrungen A2 des Adapters entspricht dabei dem Lochkreis der Radnabe des Kraftfahrzeuges.
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Zwischen den Bohrungen A2 der Radschrauben sind zudem Bohrungen A3 für das Einlegen von Bolzen B vorgesehen, die ein Verdrehen der Radfelge auf dem Adapter ausschließen. Des Weiteren ist an der Stirnseite der Führung A1 des Adapters eine umlaufende Phase A4 für eine einfachere Montage der Radfelge vorgesehen.
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In den 12 und 13 ist die Anbindung des Sternelements 4 an eine nicht dargestellte Radnabe über einen Adapter A dargestellt. Das Sternelement 4, welches das Zentrum und den Klemmbereich der Radfelge bildet, wird mittels parallel angeordneter Bolzen B gegen Verdrehen auf dem Adapter A gesichert. Dafür sind rückseitig fünf Bohrungen 4.5 in dem Sternelement 4 vorgesehen, in die die Bolzen B eingreifen.
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An das, an dem Adapter A auf der Führung A1 angeordnete Sternelement 4 wird der Ring I mit den Informationen bezüglich des Herstellers, der Abmessungen und anderweitiger Daten koaxial angeordnet. Im Folgenden wird das Sternelement 4 im Bereich der Klemmfläche 4.1 mittels des Zentralverschlusses Z geklemmt und an dem Adapter A fixiert.
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Für eine saubere Optik wird in den Zentralverschluss Z ein Deckel D eingesetzt, der die zentrale Bohrung verschließt und das Eindringen von Schmutz verhindert.
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Zur Fixierung am Fahrzeug wird erst der Adapter A mit passendem Lochkreis am Fahrzeug montiert (Radbolzen separat erhältlich bzw. original Bolzen) und dann die gesamte Felge auf den Adapter A aufgesetzt und mittels Mutter Z befestigt.
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Zusammenfassend werden mit der erfindungsgemäßen Radfelge führende Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik erzielt:
- • wegweisender Werkstoff der Zukunft,
- • Leichtbau = Effizienz = Performance-Steigerung,
- • keine komplizierten Geometrien durch Mehrfach-Stresspunkte (siehe herkömmliche Vier-, Fünf-/ Sechslochbohrung),
- • Centerlock für Motorsport-Charakter,
- • Centerlock für aufgeräumte Optik,
- • Centerlock für Werkstoffgerechten Aufbau,
- • Mehrteiligkeit für optimale Angebotspalette,
- • Mehrteiligkeit für optimale Lagerhaltung,
- • Mehrteiligkeit für Kostensenkung (statt Komplettradkauf nur neuer Stern),
- • Mehrteiligkeit für Kostensenkung im Schadenfall (z.B. bei Bordsteinschaden statt Komplettradkauf nur neuer Stern),
- • Gewichtsersparnis = Verbrauchssenkung = weniger Reifenbelastung/-abrieb (7kg leichter als vergleichbares Alurad),
- • Agilität und Spurtreue insbesondere bei Kurvenfahren wird deutlich verbessert (deutliche Sicherheits-Reserven),
- • CFK als Werkstoff gilt im Allgemeinen als hochwertig und leistungsfähig,
- • passiver Diebstahlschutz, da Centerlock noch Exotisch und Exklusiv ist (am Schwarzmarkt nahezu nicht vorhanden),
- • mit Hinblick auf E-Mobility bessere Reichweite durch Gewichtsreduktion um 28kg bei vier Rädern.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Erstes ringförmiges Element
- 1.
- Erstes Felgenhorn
- 2.
- Erster Flansch
- 3.
- Speiche
- 2.
- Zweites ringförmiges Element
- 2.1.
- Zweites Felgenhorn
- 2.2.
- Zweiter Flansch
- 3.
- Schraubverbindung
- 4.
- Sternelement
- 4.1.
- Klemmfläche
- 4.2.
- Felgenflansch
- 4.3.
- Speichenelement
- 4.4.
- Aussparung
- 4.5.
- Bohrung
- 5.
- Schaumkern
- 5.1.
- Kontur
- 5.2.
- Kontur
- A
- Adapter
- A1
- Führung
- A2
- Bohrung
- A3
- Bohrung
- A4
- Phase
- B
- Bolzen
- D
- Deckel
- I
- Ring
- R
- Radfelge
- S
- Felgenstern
- V
- Ventil
- Z
- Zentralverschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10120203 C2 [0002]
- DE 202010000722 U1 [0003]
- DE 102006062538 A1 [0004]
- US 6425641 B1 [0005]
- DE 102012213050 A1 [0006]
- DE 102013217919 A1 [0007]
- EP 2848426 A1 [0007]
- WO 9608383 A1 [0008]
- DE 102006051867 A1 [0009]
- WO 2008052878 A2 [0009]
- EP 2588297 B1 [0034]
