DE2513156C3 - Radfelge aus formbarem Werkstoff für ein luftbereiftes Fahrzeugrad - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radfelge mit den Gattungsmerkmalen des Hauptanspruches.

Radfelgen aus einem formbaren, d.h. gießfähigen Werkstoff, z. B. Leichtmetall-Legierungen oder Kunststoff, besitzen gegenüber den üblichen Stahlfelgen den Vorzug eines wesentlich geringeren Gewichtes, sie weisen jedoch eine kleinere Festigkeit auf. Unter der Einwirkung des Reifendruckes, des Fahrzeuggewichtes und der im Fahrbetrieb auftretenden Beanspruchungen neigen diese Felgen zu einer Aufspreizung und Erweiterung des Felgenmaules, was u. a. auf die vom Luftreifen auf die Felgenhörner einwirkenden seitlichen Druckkräfte zurückzuführen ist. Diese Spreizung des Felgenmaules führt zu hohen Beanspruchungen des nur einen niedrigen Elastizitätsmodul aufweisenden Felgenwerkstoffes.

Zur Versteifung von Fahrzeugrädern und Radfelgen aus einem formbaren Werkstoff werden Bewehrungseinlagen in diesen Werkstoff fest eingebettet. Bei einer derartigen bekannten Radfelge der eingangs genannten Art (DEOS 22 15 966) ist eine aus Gründen einer guten Haftung beidseitig mit Ansätzen versehene Versteifungseinlage mittig in den Felgenwerkstoff fest eingebettet und erstreckt sich über die gesamte Felgenbreite. Diese aus einem Band oder Streifen mit Durchbrechungen und seitlichen Ansätzen gebildete Bewehrungeinlage verläuft hinsichtlich der auf die Felgenabschnitte einwirkenden Zug- oder Druckbeanspruchungen zumindest annähernd in der neutralen Phase und stellt somit lediglich ein formsteifes Verstärkungselement ohne Berücksichtigung der unter schiedlichen Wirkungen von Zugspannungen und Druckkräften auf den Felgenwerkstoff dar.

Bei einem anderen bekannten Fahrzeugrad aus Kunststoff (DE-OS 21 50 265) sind Verstärkungseinlagen aus Metall oder Kunststoff, die gegebenenfalls

ι S durch ein Netz aus Glasfasern miteinander verbunden sind, in den äußeren Teilen von Versteifungsrippen der Radschüssel zwischen dem Befestigungsflansch und dem Felgenbett angeordnet Diese im Betrieb zeitweise besonders hochbeanspruchten Stellen des Rades wer den durch die in ihrer Dichte und Stärke den auftretenden Spannungen angepaßten Einlagen versteift Zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen Dauerbelastung sind in der nicht durch Einlagen verstärkten Felge, insbesondere im Felgenboden und in den Felgenseitenteilen, kurze Fasern in die Kunststoffmasse eingebettet.

Bei einer anderen bekannten Leichtmetallfelge (US-PS 35 28 706) ist zur Versteifung in einem Felgenhorn ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Versteifungsring mit seitlichen Verankerungsnoppen eingebettet

In eingehenden Untersuchungen wurde von den Erfindern festgestellt, daß die Spreizung des Felgenmaules durch auf die Felgenhörner einwirkende seitliche Druckkräfte in den Bogenstücken zwischen jeweils zwei ',m Radialschnitt geraden Felgenabschnitten Zug- und Druckspannungskonzentrationen hervorruft, wobei die Zugspannungen im Bereich der konkaven Innenwände dieser Bogenstücke und die Druckkräfte im Bereich der konvexen Außenwände mit größer werdendem Abstand von der neutralen Phase zunehmen. Da die Werkstoffe für derartige Felgen relativ hohe Druckfestigkeit aufweisen und lediglich die Zugfestigkeit gegenüber Stahlfelgen wesentlich gerin gcr ist, stellen die eigentlichen kritischen Zonen die konkav gebogenen Innenwände der Bogenstücke dar. Diese kritischen Wirkungen und damit die Gefahr von Rißbildungen und Brüchen steigt naturgemäß mit kleiner werdenden Krümmungsradien.

Aufgabe der Erfindung ist es, die nachteiligen Wirkungen dieser hohen Zugspannungs-Konzentrationen bei Radfelgen mit den Gattungsmerkmalen des Hauptanspruches durch eine spezifische Anordnung der Bewehrungseinlagen zu beseitigen bzw. zumindest zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Durch die Anordnung der aus besonders hochfesten Werkstoffen bestehenden flexiblen Bewehrungselemen te in dem Bereich der konkaven Innenwand der Bogenstücke werden die in diesen Bereichen konzentrierten Zugspannungen von den Bewehrungseinlagen aufgenommen und dadurch die vergleichsweise druckfesten verformbaren Werkstoffe entlastet. Zur Erzielung einer festen Verankerung der Bewehrungselemente im formbaren Werkstoff sind die einzelnen Elemente über die Bogenstücke bis in die anschließenden geradlinigen Felgenabschnitte verlängert.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bewehrungseinlagen erhalten die Radfelgen eine gegenüber bekannten Radfelgen mit innen scharfkantig abgewinkelten Bogenstücken und mittig im Werkstoff angeordneter Versteifungseinlage wesentlich größere Festigkeit insbesondere gegen Risse und Matcrialbrüche im Bereich dieser Bogenstflcke.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Eine weitere Verbesserung der Haftung zwischen den Bewehrungseinlagen und dem formbaren Werkstoff kann einmal durch die Verwendung von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Versteifungsringen und Umschlagen der Versteifungselemente um diese Ringe sowie zum anderen durch eine chemische, physikalische oder mechanische Haftbehandlung der Bewehrungseinlagen erreicht werden. Als Material für die flexiblen zugfesten Bewehrungseinlagen sind hochvergütete Stahldrähte, Glas- oder Kohlenstoffasern in Form von Garnen, Strängen, Vliesen oder Seilen besonders geeignet. Aufgrund der außerordentlich großen Anzahl derartiger Fahrzeugräder und der dichten Anordnung der Bewehrungselemente ergibt sich insbesondere bei Verwendung von wertvollen zugfesten Materialien, wie hochvergüteten Stahldrähten oder Kohlenstoffasern, ein vorzugsweise wirtschaftlicher Vorteil, wenn die Bewehrungselemente auf dem jeweils kürzesten Weg von einem zum anderen Felgenrand geführt sind, was Materialeinsparung bedeutet.

Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigt:

F i g. 1 einen Radialschnitt durch eine Radfelge aus einem formbaren Werkstoff mit mehreren in diesen eingebetteten flexiblen Bewehrungseinlagen,

Fig.2 einen Radialschnitt durch eine einstückige Radfelge mit einer einzigen von einem zum anderen Felgenhorn durchgehenden Bewehrungseinlage,

F i g. 3 einen Radialschnitt durch eine mehrteilige Flachbettfelge mit einer einzigen durchgehenden Bewehrungseinlage im Flachbett,

Fig.4 eine schematische Draufsicht auf einen Abschnitt der Bewehrungseinlage der Radfelge nach F i g. 2 mit drahtförmigen, zur Radialebene geringfügig geneigten Bewehrungselementen.

Die F i g. 1 dargestellte einstückige Radfelge 10 hat beiderseits eines Tiefbettes 11 je eine Schulter 12 für die Wülste eines nicht dargestellten Luftreifens. Jede Schulter 12 ist nach außen durch ein Horn 13 verlängert. Die Radfelge ist einstückig mit einer Radscheibe 14 verbunden. Die einzelnen Feigenteile, d. h. das Tiefbett 11, die Schultern 12 und die Hörner 13, sind durch Bogenstücke 15, 16 miteinander verbunden. Auch das Tiefbett selbst weist noch eine Abrundung 17 auf. Bewehrungseinlagen 19 aus zugfesten flexiblen Elementen sind längs und im Bereich der konkaven Innenwand 18 jedes Bogenstückes in etwa in Radialebenen quer zur Umfangsrichtung angeordnet Zur festen Verankerung der Bewehrungselemente in dem Felgenwerkstoff sind sie in die geradlinigen oder nur wenig gekrümmten Felgenabschnitte verlängert Die Bewehrungselemente der Bogenstücke 15 zwischen den Schultern 12 und den Hörnern 13 sind einerseits in die Schultern 12 hinein verlängert und andererseits jeweils um einen im Hörnende angeordneten Verstärkungsring 9 herumgeschlagen, der ebenfalls zur Verankerung dient Der Verstärkungsring 9 gibt darüber hinaus den Hörnern eine zusätzliche Festigkeit gegenüber Stoßen.

In der in Fig.2 im Querschnitt und in Fig.4 in radialer Draufsicht dargestellten Radfelge 20 dienen die Verstärkungsringe 29 als Stützen bei der Herstellung einer Bewehrungseinlage 21. Diese Ringe liegen konzentrisch zur Drehachse der Felgen. Wie dargestellt, besteht die von einem zum anderen Horn 13 ununterbrochen durchgehende Bewehrungseinlage 21 aus zwei Fäden oder Drähten 22, 23, die in entgegengesetztem Sinn um die auf Abstand gehaltenen Ringe herumgeschlagen sind und sich im Bereich der konkaven Innenwand jedes Bogenstückes in annähernd radialen Ebenen erstrecken.

Die Tiefbettfelge 30 nach F i g. 3 besitzt ein lösbares Horn 31 und ein festes Horn 32. Zur Befestigung des lösbaren Homes 31 ist das flache Felgenbett 23 zu einem verdickten Abschnitt 34 verlängert, der eine Nut 35 zur Aufnahme eines Verschlußringes 36 für das bewegliche Horn 31 enthält. Die drahtförmige Bewehrungseinlage 37 ist durch Umschlagen um zwei Ringe 38 und 39 verankert, von denen der eine am Ende des festen Homes 32 und der andere in dem verstärkten Endteil des Abschnittes 34 angeordnet ist. Die Bewehrungseinlage 37 verläuft tangential zur Verschlußnut 35 im Bereich der konkaven Innenwände der Bogenstücke zwischen dem verdickten Abschnitt 34 und dem Bett 33 sowie zwischen dem Bett 33 und dem festen Horn 32. Das lösbare Horn 31 enthält ebenfalls zwei in den Hornrändern verlaufende Ringe 30 und 41. Eine Bewehrungseinlage 42 des Homes ist durch Umschlagen um die beiden Ringe verankert und erstreckt sich ebenfalls im Bereich der konkaven Innenwand des Homes 31.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Radfelge aus formbarem, einen relativ niedrigen Elastizitätsmodul aufweisendem Werkstoff, insbesondere Leichtmetall oder Kunststoff, für ein luftbereiftes Fahrzeugrad, deren im Radialschnitt geradlinige Felgenabschnitte durch Bogenstücke miteinander verbunden sind und die zumindest im Bereich der Bogenstücke eine in den formbaren Werkstoff fest eingebettete Bewehrungseinlage aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungseinlage (19; 21; 37) von in etwa in Radialebenen quer zur Umfangsrichtung verlaufenden zugffcsten, flexiblen Elementen (22,23) gebildet ist und zumindest in dem am stärksten gekrümmten Bogenstück im Bereich der konkaven Innenwand (18) angeordnet und in mindestens einen der sich anschließenden geraden Felgenabschnitte (12) verlängert ist

2. Radfelge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Bogenstück je eine gesonderte Bewehrungseinlage (19) im Bereich der konkaven Innenwand (18) zugeordnet ist

3. Radfelge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zugfesten Bewehrungselemente (22,23) jeweils über die gesamte Breite der Felge (10; 20) erstrecken.

4. Radfelge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungeinlage (19; 21; 37, 42) in unmittelbarer Nähe der Innenwand (18) des Bogenstückes entweder parallel oder tangential verläuft

5. Radfelge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen biegesteifen Ring (9; 29; 38; 39, 40, 41), um den die Bewehrungselemente (22, 23) durch Umschlagen verankert sind.

6. Radfelge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Felgenhorn (13; 31, 32) mindestens ein biegesteifer Ring (9; 29; 38, 40, 41) angeordnet ist.