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Zusammengesetztes Fahrzeugrad.
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Die Erfindung betrifft Fahrzeugräder, auf welche aufblasbare Reifen
aufmontiert werden können. Solche Räder werden gewöhnlich im Transportwesen in Personenwagen,
Lieferwagen, Lastkraftwagen u. dgl. verwendet.
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Bisher wurden Räder, die für Transportzwecke verwendet wurden, aus
Schmiedestahl geformt. Obwohl solche Stahlräder zufriedenstellend arbeiten, wurden
aus wirtschaftlichen und Einsparungsgründen mehrere Versuche unternommen, diese
Stahlräder durch Räder zu ersetzen, die aus Aluminium und dessen Legierungen geformt
sind. Bei der Verwendung von Aluminiumfahrzeugrädern läßt sich eine beträchtliche
Gewichtsverminderung gegenüber ähnlichen Rädern, die aus Stahl geformt werden, erzielen.
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Es besteht die Wahl zwischen zwei Möglichkeiten bei der Verwendung
von Aluminiumrädern als Ersatz für Stahlräder.
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Die Aluminiumräder können entweder durch Metallarbeitung oder im Gießverfahren
hergestellt werden. Unter der Bezeichnung HMetallbearbeitung" sind solche Arbeitsvorgänge
zu verstehen wie Strangpressen, Schmieden, Stanzen, Gesenkdrücken, Gesenkschmieden,
Voliprägen u. dgl..
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Gegossene Aluminiumräder haben insofern einen Vorteil, als die Räder
mit Stirnflächen von kompliziertem Stil geformt werden können, so daß bei der Verwendung
eines gegossenen Aluminiumrades keine zusätzliche Radkappe oder eine andere dekorative
Maßnahme aus ästhetischen Gründen erforderlich
ist. Dieses Merkmal
ist wünschenswert, da zusätzliche Radkappen verlorengehen oder gestohlen werden
können. Jedoch sind infolge der Porosität, der Ermüdbarkeit, der Formänderungsfestigkeit
und des Dehnungsverhaltens von Aluminiumgußrädern, die aus Aluminiumguß geformt
sind, obwohl sie wesentlich leichter als Stahirader sind, nicht so leicht als durch
das Auswechseln von Stahl mit Aluminium gehofft werden konnte.
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Metallbearbeitete Aluminiumräder können andererseits wesentlich leichter
geformt werden als sogar Alumintumgußräder. Dies ist bedingt durch die Überlegenheit
der physikalischen Eigenschaften für Bauteil, , die aus metallbearbeitetem Aluminium
geformt sind, gegenüber denjenigen, die aus Aluminiumguß geformt sind. Beispielsweise
hat eine stranggepreßte oder geschmiedete 6061-T6 Aluminiumlegierung eine Formänderungsfestigkeit
von etwa 26201 N/cm2 (38000 psi), während eine Aluminiumgußlegierung Nr. 356 eine
Formänderungsfestigkeit von etwa 11032 W/em2 bis 12411 N/cm2 (16000 psi bis 18000
psi) hat. Die Dehnung der stranggepreßten oder geschmiedeten Legierung hat einen
Mindestwert von 14 %, während die Gußlegierung eine Dehnung von etwa 2 bis 7 8 hat.
Daher wiegt ein 35,6 x 12,9 cm (14 " x 5,5 ") stranggepreßtes oder geschmiedetes
Aluminiumrad aus der 6061-T6-Legierung etwa 5,10 kg (etwa 11,25 lbs), während ein
gegossenes Aluminiumrad, das aus der Legierung Nr. 356 geformt ist und von äquivalenter
Festigkeit ist, etwa 7,26 kg (etwa 16 lbs) wiegt. Daher ist das stranggepreßte oder
geschmiedete Aluminiumrad um annähernd 30 % leichter als das äquivalente Aluminiumgußrad.
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Metallbearbeitete Aluminiumräder haben jedoch einen Nachteil vom stilistischen
Gesichtspunkt aus Ähnlich wie die Räder aus geschmiedetem Stahl können metallbearbeitete
Aluminiumräder
nicht mit komplizierten stilisierten Flächen geformt werden, die bei Aluminiumgußrädern
leicht geformt werden können. Daher wurden ähnlich wie bei den Rädern aus geschmiedetem
Stahl Räder aus metallbearbeitetem Aluminium bisher so ausgebildet, daß sie eine
Nabenkappe oder eine andere stilisierende Fläche aufnehmen können, wobei, wie bereits
erwähnt, die Gefahr des Verlustes oder Diebstahls besteht.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Entwicklung eines integralen Aluminiumrades
mit den Festigkeitseigenschaften eines metallbearbeiteten Aluminiumrades und mit
den Stilisierungsvorteilen eines Aluminiumgußrades zu formen unter voller Ausnutzung
der Gewichtsverminderungseigenschaften von Aluminium gegenüber Stahl.
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Mit Hilfe der Erfindung kann ein solches zusammengesetztes Aluminiumrad
hergestellt werden. Das erfindungsgemäße zusammengesetzte Aluminiumrad besitzt ein
Aluminiumbasisrad, auf welches ein aufblasbarer Reifen aufmontiert werden kann,
und einen Aluminiumgußeinsatz, der bleibend und integral in das Basisrad eingebaut
ist, um eine zusammengesetzte integrale Bauform zu bilden, wobei der Aluminiumgußeinsatz
keine axiale Bewegung ausführen kann, nachdem er in das Aluminiumbasisrad eingebaut
ist. Der Aluminiumgußeinsatz erleichtert nicht nur das Stilisieren der Fläche des
zusammengesetzten Rades, sondern trägt auch zur baulichen Festigkeit des zusammengesetzten
Rades bei, wodurch eine beträchtliche Gewichtsverminderung an der Felge des Aluminiumbasisrades
ermöglicht wird.
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Im Folgenden wird die Struktur des erfindungsgemäßen integralen zusammengesetzten
Aluminiumrades in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und
zwar zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht im Aufriß der Stirnfläche
eines typischen integralen zusammengesetzten Aluminiumrades; Fig. 2 eine Ansicht
im Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht
eines Teils von Fig. 2, aus welcher die Anordnung des Aluminiumbasisrades und des
Aluminiumgußeinsatzes vor ihrer Vereinigung zur Bildung der integralen zusammengesetzten
Struktur ersichtlich ist und Fig, 4 den gleichen Teil von Fig in vergrößertem Maßstab,
, mit der Darstellung der integralen Sicherung des Aluminiumgußeinsatzes im Aluminiumbasisrad
zur Bildung der zusammengesetzten Bauform Fig. 1 zeigt die Stirnfläche eines typischen
zusammengesetzten Aluminiumrades gemäß der Erfindung. Das zusammengesetzte Rad 1
besitzt ein Aluminiumbasisrad 2 und einen Aluminiumgußeinsatz 3, der bleibend in
dieses zur Bildung einer integralen zusammengesetzten Struktur eingebaut ist.
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Das Aluminiumbasisrad 2 wird vorzugsweise durch Schmieden oder Strangpressen
geformt0 Das Aluminiumbasisrad 2 kann jedoch durch irgendeines der vorerwähnten
Metallbearbeitungsverfahren geformt werden. Die in Fig. 1 gezeigte Stirnseitenausbildung
ist nur eine der zahllosen verschiedenen Stirnseitenausbildungen, welche durch die
Anwendung der Erfindung erhalten werden können. In der Tat ist eines der Hauptmerkmale
des erfindungsgemäßen zusammengesetzten Aluminiumrades der Umstand daß der Aluminiumgußeinsatz
3 so stilisiert werden kann, daß fast jede vom Stilformer gewünschte Stirnseitenausbildung
bei Verwendung des gleichen
Aluminiumbasisrades erhalten werden
kann. Natürlich können auch verschiedene Aluminiumbasisradausbildungen verwendet
werden, je nachdem sie für die verschiedenen Fahrzeuge oder aus anderen baulichen
Gründen erforderlich sind. Die in Fig. 1 dargestellte besondere Stirnseitenausbildung
stellt daher keinen Teil der Erfindung dar.
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Fig. 2 - 4 zeigen den Zusammenbau des Aluminiumbasisrades 2 und des
Aluminiumgußeinsatzes 3 zur Bildung der integralen zusammengesetzten Radbauform
1. Fig. 2 ist eine Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten zusammengesetzten
Aluminiumrades. Das Aluminiumbasisrad 2 besitzt einen Felgenteil mit einem Radbett
12 und einem Naben- oder Stegteil 10, der benachbart dem Radbett 12 angeordnet ist.
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Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist der Aluminiumgußeinsatz 3 in dem Aluminiumbasisrad
2 mittels übergreifender Sicherungsmittel 4 und 6 gesichert, die als Teile des Aluminiumbasisrades
2 geformt sind, so daß das Aluminiumbasisrad 2 zumindest teilweise die Lippen des
Aluminiumgußeinsatze s 3 umgibt und den Aluminiumgußeinsatz 3 an seiner Stelle sichert.
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Der Aluminiumgußeinsatz 3 ist mit zwei Flanschen 14 und 16 ausgebildet,
welche nach dem Einbau durch die Sicherungsmittel 4 und 6 in das Basisrad 2 den
Aluminiumgußeinsatz 3 in seiner Stellung so sichern, daß eine axiale Bewegung desselben
verhindert ist.
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Fig.3 zeigt die Anordnung des Aluminiumgußeinsatzes 3 und des Aluminiumbasisrades
2 vor der Sicherung des Aluminiumgußeinsatzes 3 in seiner Stellung. Das Aluminiumbasisrad
2 ist mit Knollen oder Wulsten 5 und 7 an der Fläche des Steges oder der Nabe 10
geformt. DieKnollen oder Wulste 5 und 7 können durch eine Anzahl voneinander in
Abstand befindlichen Knollen um das Aluminiumbasisrad 2 herum gebildet
werden.
Gegebenenfalls können die Sicherungsmittel kreisförmige Wulste sein, welche um das
Aluminiumbasisrad 2 entweder kontinuierlich oder als diskontinuierliche voneinander
in Abstand befindliche Elemente herumlaufen.
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Ferner ist das Aluminiumbasisrad 2 mit Flächen 8 und 9 geformt, welche
das Einschieben in das Aluminiumbasisrad 2 ermöglichen, wobei die Flansche 14 und
16 am Aluminiumgußeinsatz3so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie mit den Flächen
8 und 9 und den Knollen oder Wulsten 5 und 7 zusammenwirken, um dadurch den Aluminiumgußeinsatz
3 in seiner Stellung so zu sichern, daß eine axiale Bewegung desselben unmöglich
ist Die integrale zusammengesetzte Radbauform 1 ist nun zum Formen bereit.
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Wie sich am besten aus Fig. 4 ergibt, wurden die Knollen oder Wulste
5 und 7 am Aluminiumbasisrad 2 zur Bildung von Sicherungen 4 und 6 verformt, welche
die Flansche 14 und 16 des Aluminiumgußeinsatzes 3 umgeben und diesen im Aluminiumbasisrad
ohne axiale Bewegung des Aluminiumgußeinsatzes 3 halten, um die integrale zusammengesetzte
Radbauform 1 zu bilden. Dieser Sicherungsvorgang kann in verschiedener Weise ausgeführt
werden. Das bevorzugte Verfahren zur Durchführung dieses Vorgangs ist das an sich
bekannte Gesenkschmieden. Bei einem solchen Vorgang werden das Aluminiumbasisrad
2 und der Aluminiumgußeinsatz 3 fest in ihrer Stellung gehalten, beispielsweise
in einer Halteform, während eine Druckplatte gegen die Stirnfläche des Aluminiumbasisrades
2 angedrückt wird und die Knollen oder Wulste 5 und 7 in Sicherungsformen 4 und
6 verformen, um den Aluminiumgußeinsatz 3 fest in seiner Lage zu halten und das
integrale zusammengesetzte Rad 1 zu bilden Dies ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit
zum Formen des Gebildes 1. Andere Aluminiumbearbeitungsmaßnahmen, beispielsweise
Rollenbördelung oder -drücken, können ebenfalls angewendet werden. Die Art
und
Weise, in welcher der Sicherungsvorgang durchgeführt wird, haben keine Wirkung auf
die Endgestaltung.
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Das Aluminiumbasisrad 2 kann durch einen StrangpreBvorgang geformt
werden, wie in der US-Patentschrift 3 263 315 beschrieben. Eine typische Legierung
für Aluminlunräder, die zum Formen des Aluminiumbasisrades 2 nach der Erfindung
verwendet werden kann, ist die Legierung 6061-T6. Natürlich können auch andere ähnliche
Legierungen verwendet werden. In ähnlicher Weise kann jede der vorerwähnten Metallbearbeitungsmaßnahmen
zum Formen des Aluminiumbasisrades 2 verwendet werden.
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Der Aluminiumgußeinsatz 3 kann aus der Gußlegierung 356 geformt werden,
die gewöhnlich für gegossene Kraftfahrzeugräder verwendet wird, oder aus aNderen
ähnlichen Gußlegierungen. Der Aluminiumgußeinsatz 3 kann durch Sandguß, Dauerformguß,
Niederdruckguß oder Preßguß geformt werden.
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Wenn der Aluminiumgußeinsatz 3 in seiner Stellung gesichert worden
ist, ist das Ergebnis die zusammengesetzte Radeinheit 1. Wegen dieses integralen
Aufbaues 1 wird durch den Aluminiumgußeinsatz 3 ein zusätzliches dekoratives Aussehen
für das zusammengesetzte Rad 1 erzielt und es trägt der Aluminiumgußeinsatz 3 auch
zur baulichen Festigkeit des zusammengesetzten Rades 1 bei.
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Bei der Ausbildung von Aluminiumrädern befinden sich bis zu 70 % des
Gewichtes des Rades im Felgenbereich. Wenn das erfindungsgemäße zusammengesetzte
Rad 1 verwendet wird, verlagert der Aluminiumgußeinsatz 3 einen Teil der Massenkräfte
und andere Spannungskräfte, die bisher in der Hauptsache von der Felge aufgenommen
werden mußten, auf die mittige Nabe 10 des zusammengesetzten Rades 1. Dies ermöglicht
es,
den Felgenbereich leichter auszubilden, als es bisher geschehen konnte. Gewichtsverminderungen
im Felgenbereich bis zu 20 % gegenüber den früheren Aluminiumrädern lassen sich
durch die Verwendung des erfindungsgemäßen zusammengesetzten Rades 1 erzielen Eine
zusätzliche Funktion, die von dem Aluminiumgußeinsatz 3 ausgeführt wird, ist eine
Wärmeübertragungsfunktion. Während der Fahrt eines Fahrzeuges wird eine starke Wärmestauung
in den Reifen erhalten. Wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit von Aluminium wird ein
großer Teil der Wärme in diesem Reifen auf das Rad übertragen. Bei den frUherenAl
uminiumrädern wurde der größte Teil dieser Wärme im Felgenbereich zurückgehalten,
was bei fortdauernder Wärmestauung zu Reifenschäden führen kann0 Bei der Verwendung
des erfindungsgemäßen zusammengesetzten Rades 1 wirkt der Aluminium gußeinsatz 3
als zusätzlicher Wärmeaustauscher, der einen Teil der Wärme in der Felge über den
ganzen Aluminiumgußeinsatz 3 leitet und damit an die Luft ableitet, wodurch die
Temperatur der Felge herabgesetzt und dazu beigetragen wird, Reifenschäden zu verhindern.
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L e e r s e i t e