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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad, insbesondere ein Kraftfahrzeugrad,
mit einer Felge und einer Radschüssel, die mit der Felge über Verbindungsrippen
zum Erzeugen einer von der Radinnenseite zur Radaußenseite gerichteten Luftströmung
verbunden ist, wobei die Rippen als dünne Schaufeln ausgebildet sind und wobei der
äußere Teil der Radschüssel zur Bildung eines Strömungskanals weit in Richtung zur
Felge hochgezogen ist und radial schräg nach außen verläuft.
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Eine Felge der vorbeschriebenen Art ist durch die DE-Patentschrift
17 55 523 bekannt geworden. Bei dieser Felge dienen die geraden Rippen, welche die
Radschüssel mit der Felge verbinden, als Schaufeln nach Art eines Radialgebläses
und erzeugen einen Luftstrom, der zur Kühlung der im Radschüsselbereich angeordneten
Scheibenbremsen von innen nach außen durch den Strömungskanal hindurchströmt. Zwar
ergeben sich bei dem vorbeschriebenen Fahrzeugrad verbesserte Kühlströmungen im
Hinblick auf herkömmliche Räder, die die vorbeschriebenen schaufelartigen Rippen
nicht aufweisen, jedoch besitzt auch das o. g. Rad erhebliche Nachteile, welche
sich insbesondere bei sportlichen Hochgeschwindigkeitslimousinen bemerkbar machen.
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So finden z.B. bei dem vorgenannten Rad die besonderen Strömungsverhältnisse,
die sich bei einem mit großer Drehzahl drehenden Rad an der Radaußenseite aufbauen,
keine Berücksichtigung.
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Der Strömungskanal ist darüber hinaus unvorteilhaft gestaltet und
geführt, was dazu führt, daß bei Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen ein ungenügender
Luftdurchsatz erzielt wird und sich im Felgenaußenbereich Wirbel bilden, die sich
sowohl hinsichtlich der Erzeugung von Widerstandskräften als auch der Verschmutzung
der sichtbaren Radaußenseite durch Bremsbelagabrieb nachteilig auswirken. Bei einer
ungünstigen Anströmung der Fahrzeugräder, insbesondere der gelenkten Fahrzeugräder,
kann es sogar vorkommen, daß sich eine rückläufige Kühlluftströmung ausbildet.
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Ein weiterer Nachteil des bekannten Rades besteht darin, daß die Radschüssel
an ihrer Außenseite verhältnismäßig viele Ansatzpunkte zur Ausbildung von Luftwirbeln
und zur Ansammlung von Bremsbelagabrieb aufweist. Es ist ansich bekannt, daß Fahrzeugräder
der vorbeschriebenen Art verhältnismäßig teure Sonderausstattungsteile von Kraftfahrzeugen
sind. Es ist daher zweckmäßig, solche Fahrzeugräder vor Diebstahl zu sichern. Eine
entsprechende Sicherheitsvorrichtung weist das vorbeschriebene Fahrzeugrad ebenfalls
nicht auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugrad zu schaffen,
welches die vorbeschriebenen Nachteile nicht aufweist und bei welchem mit einfachen
konstruktiven Mitteln der Kühlluftdurchsatz erhöht und die Luftführung derart verbessert
werden, daß sich an der Radaußenseite eine wirbeifreie Abluftströmung ergibt so
daß der Fahrtwiderstand verringert und die Ablagerung von Bremsbelagabrieb auf der
Radaußenseite vermieden werden. Das Fahrzeugrad soll ferner einen verbesserten stilistischen
Eindruck vermitteln, leichter zu säubern und vor Diebstahl geschützt sein.
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Radschüssel als schalenförmiger
Vollkörper ausgebildet ist, dessen Rand bis zur Außenebene des Felgenhorns gezogen
ist und mit diesem einen seitlich von den Schaufeln begrenzten Kanalaustrittsquerschnitt
bildet, der kleiner als der auf einem kleineren Durchmesser liegende Eintrittsquerschnitt
ist, und daß die von der Radschüssel gebildete Kanalinnenwand eine gleichmäßige,
einer abgeflachten trigonometrischen Funktion angepaßten Krümmung aufweist, welche
sich dem Felgenhorn asymptotisch nähert und das Austrittsende des Kanals bis zum
Austrittsquerschnitt düsenförmig verengt.
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Die Schaufeln, die die Radschüssel mit der Felge verbinden, können
gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung eine Schrägeinstellung
aufweisen, wobei die Schaufeln in einem Winkel zur Radachse und/oder in einem Winkel
zwn Radradius
verlaufen und in sich selbst gekrümmt sein können.
Die Größe der einzelnen Schaufel ist derart bemessen, daß der äußere Schaufelrand
bis in den Austrittsquerschnitt des Strömungskanals gezogen ist und in der Schaufelebene
abgerundet ist, während der innere Schaufelrand parabelförmig schräg nach außen
hochgezogen ist. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung des Strömungskanals wird
eine im Verhältnis zu herkömmlichen Fahrzeugrädern wesentlich verbesserte Kühlluftströmung
erreicht, da der Strömungskanal einerseits von glattflächigen, wenig gekrümmten
Wandungen begrenzt ist, die darüber hinaus wegen der gekrümmten und schräg angestellten
Schaufelform noch den Vorteil besitzen, daß sie die Luft im Kanalaustrittsbereich
in der gleichen Richtung wie der Fahrtwind an der Radaußenseite beschleunigen.
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Interessant sind hierbei die Verhältnisse im oberen Radbereich, in
welchem sich ein betrachteter Punkt mit der doppelten Geschwindigkeit wie die Radachse
bewegt, während dieser Punkt sich im unteren Radbereich nahezu in Ruhe befindet.
Durch die Anstellung und Krümmung der Schaufeln überlagern sich die Geschwindigkeiten
im Austrittsquerschnitt, so daß austretende Bremsbelagabriebteilchen nach oben und
außen weggerissen werden und sich nicht auf der Radaußenseite anlagern können. Die
Bewegung der Schmutzteilchen wird dadurch noch begünstigt, daß sich der Kanal düsenförmig
verengt, so daß die Luftströmung eine Beschleunigung erfährt.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeugrad ist ferner dadurch gekennzeichnet,
daß die Radschüssel in vorteilhafter Weise eine zur Radachsbohrung konzentrische
Ausnehmung aufweist, in welcher die Radbolzen in Senkbohrungen aufgenommen sind.
Diese Ausnehmung kann mit einer in die Ausnehmung formschlüssig einsetzbaren Achskappe
verschließbar sein, welche die Radbolzen verdeckt und die Radschüsselmulde bündig
verschließt. Die aus dem Strömungskanal austretenden Schmutzteilchen finden daher
an der Fahrzeugradaußenseite keine Angriffspunkte, so daß das glattflächige funktionelle
Fahrzeugrad stets einen sauberen Eindruck macht.
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Schließlich weist die Radschüssel des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades
noch einen Schließzylinder auf, mit welchem die Achskappe in der Radschüssel festlegbar
ist, so daß die Radbolzen von außen nicht zugänglich sind. Dadurch wird ein Diebstahl
des Fahrzeugrades verhindert. Auf der freiliegenden Radschüsselaussenfläche befindet
sich ferner ein Richtungspfeil, welcher den Raddrehsinn kennzeichnet. Dies ist in
sofern wichtig, als die Krümmung der Schaufeln zu beachten ist, welche dem Fahrtwind
nicht entgegenwirken dürfen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand
der Zeichnung. Darin zeigen: Fig. 1 eine schematische perspektivische Teilschnittdarstellung
des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades; Fig. 2 einen Radialschnitt durch das erfindungsgemäße
Fahrzeugrad; Fig. 3 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fahr zeugrades und
Fig. 4 ein schematisches Geschwindigkeitsdiagramm.
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Das in der Fig. 1 gezeigte Fahrzeugrad 1 gemäß der Erfingung besteht
im wesentlichen aus einer Felge 2, einer Radschüssel 3 und Verbindungsrippen 4,
welche die Radschüssel 3 mit der Felge 2 verbinden. Die Verbindungsrippen 4 halten
die Felge 2 und die Radschüssel 3 auf Abstand, so daß zwischen der Felge und der
Radschüssel ein Kanal 5 gebildet wird, durch welchen eine von der Radinnenseite
zur Radaußenseite erfolgende Luftströmung erzielt wird. Zu diesem Zweck sind die
Verbindungsrippen 4 als Schaufeln nach Art eines Radialgebläses ausgebildet, und
der äußere Rand 6 der Radschüssel 3 ist weit in Richtung zur Felge 2 nach oben gezogen
und verläuft radial schräg nach außen.
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Aus der Fig. 2 ist deutlich zu entnehmen, daß die Radschüssel 3 als
schalenförmiger Vollkörper ausgebildet ist, dessen Rand 6
bis zur
Außenebene 7 des Felgenhorns 8 gezogen ist. Es ist ferner zu erkennen, daß der Austrittsquerschnitt
9 des Kanals 5, der seitlich von zwei Verbindungsrippen oder Schaufeln 4 begrenzt
wird (siehe auch Fig. 1), kleineriSahs der auf einem kleineren Durchmesser liegende
Eintrittsquerschnitt 1o des Kanals 5. Dadurch ergibt sich im Kanalaustrittsbereich
eine düsenförmige Verengung 11, so daß die von innen nach außen gerichtete Luftströmung
beschleunigt wird.
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Die von der Radschüssel gebildete Kanalinnenwand 12 besitzt eine gleichmäßige
Krümmung, welche einz abgeflachten trigonometrischen Funktion angepaßt ist, und
nähert sich asymptotisch dem Felgenhorn 8. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise
eine in Richtung des Pfeiles 13 verlaufende Luftströmung erzielt, die von der Außenfläche
der Radschüssel 3 weggelenkt ist, so daß in vorteilhafter Weise vermieden wird,
daß sich Bremskörperabriebteilchen auf der Radschüssel absetzen und diese verschmutzen
können.
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Die Fig. 2 läßt gleichzeitig die Form der Schaufeln 4 erkennen.
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Der äußere Schaufelrand 14 ist bis in den Austrittsquerschnitt 9 des
Strömungskanals 5 vorgezogen und in der Schaufelebene abgerundet, so daß die Luftströmung
in dem gesamten Kanal 5 bis zum Austrittsquerschnitt geführt ist. Der innere Schaufeirand
15 ist parabelförmig schräg nach außen hochgezogen, was bei gleichzeitiger Material-
und Gewichtseinsparung einen günstigen Kräftefluß ermöglicht.
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Anhand der Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Schaufeln 4 sowohl eine
Schräganstellung in Bezug auf die Radachse 16 als auch in Bezug auf die entsprechende
Radiale 17 aufweisen und ferner in sich gekrümmt sind. Durch diese Maßnahmen wird
der Luftdurchsatz der für die Kühlung der Bremsanlagen benötigten Luft durch das
Fahrzeugrad wesentlich erhöht und die Strömungsführung verbesser.
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Die Fig. 4 zeigt in schematischer Weise die Geschwindigkeitsverhältnisse,
die bei dem auf der Straße 18 rollenden Fahrzeugrad 1 auftreten. Betrachtet man
einen Punkt P am oberen Rand des Rades 1, so besitzt dieser die doppelte Geschwindigkeit
2v wie die Achse 16, welche die gleiche Geschwindigkeit v wie das Fahrzeug besitzt.
Dagegen befindet sich ein in der Straßenebene betrachteter Punkt auf dem Rad in
Ruhe. Da durch die Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaufeln 4 die sich im Austrittsquerschnitt
9 des Kanals 5 befindlichen Luftteilchen bereits die Geschwindigkeit v' besitzen,
ergibt sich eine Geschwindigkeitsaddition, so daß im oberen Bereich des Rades im
Austrittsquerschnitt 9 des Kanals 5 eine Teilchengeschwindigkeit von v' + 2v erzielt
wird. Die Schaufeln 4 arbeiten daher im Sinne des vorbeistreichenden Fahrtwindes,
was eine Verbesserung des Luftdurchsatzes zur Folge hat und ferner dazu führt, daß
Wirbel im Bereich des Austrittsquerschnittes 9 vermieden werden. Damit wird aber
auch gleichzeitig erreicht, daß eine Verschmutzung der Radschüssel 3 nicht auftritt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades
ist anhand der Fig. 1 und 2 zu erkennen. Die Radschüssel 3 besitzt eine Ausnehmung
19, welche zur Achsbohrung 20 konzentrisch angeordnet ist und in welcher Radbolzenbohrungen
21 vorgesehen sind, in denen die Radbolzen 22 versenkt aufgenommen werden. Die Ausnehmung
19 ist von einer Achskappe 23 verschlossen, welche sich derart in die Radschüsselmulde
einpaßt, daß eine gleichmäßige muldenförmige Fläche gebildet wird, an welcher kein
Staub oder Schmutz haften bleiben kann.
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Um das erfindungsgemäße Rad vor Diebstahl zu schützen, ist ein Schließzylinder
24 vorgesehen (Fig. 1) mit welchem die Achskappe 23 in der Ausnehmung 19 verriegelt
werden kann. Schließlich ist auf der Außenfläche der Radschüssel 3 noch ein Richtungspfeil
vorgesehen, welcher die Montagerichtung des Rades angibt, damit verhindert wird,
daß die Schaufeln eine der
Fahrtwindrichtung entgegengesetzt gerichtete
Strömung erzeugen.
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Bei der Ronstruktion des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades ordnet sich
die stilistische Ausgestaltung der funktionellen Ausgestaltung unter, d. h. daß
das Fahrzeugrad als rotierender Körper angesehen wird, der neben seiner bekannten
Aufgabe, als Rad zu dienen, noch zur wirksamen Kühlung der Bremsen beiträgt, in-dem
die günstige Kanalgestaltung und Schaufelform und Anordnung einen verstärkten Luftdurchsatz
sowie eine gezielte Strömungsrichtung bewirken. Die Schaufeln dienen nicht wie bei
vielen herkömmlichen Fahrzeugrädern zur Erzielung eines ansprechenden ästhetischen
Lochbildes oder als "Speichen", sondern haben die oben beschriebene Funktion. Durch
die glattflächige Radschüsselmulde und den verhältnismäßig kleinen Austrittsquerschnitt
wird allerdings zusätzlich der ästhetische Eindruck des durch die günstige Luftführung
stets sauberen Rades verbessert. Da die Kanalwände vorteilhaft schwarz gehalten
sind, bewirkt eine Anlagerung von Bremskörperabrieb keine nachteilige Beeinflussung
des Gesamtbildes des Fahrzeugrades.