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Rad für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung betrifft ein einstückig aus einer Leichtmetallegierung
gegossenes oder geschmiedetes Rad für Kraftfahrzeuge, mit einer Felge und einer
Radschüssel, an die eine Nabe angeformt ist, die mit einer zentralen Achsbohrung
und einer Vielzahl von in gleichem Winkelabstand voneinander um diese herumgruppierten
Radbolzenbohrungen ausgestattet ist.
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Zur Fertigung von Kfz-Rädern aus einer Leichtmetallegierung werden
üblicherweise Al-Mg-Si-Legierungen verwendet. Solche Räder sind in einer Vielzahl
von Ausführungsformen seit langem in Gebrauch.
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Derartige Metallegierungen sind teuer, weshalb es darauf ankommt,
den Materialaufwand für eine vorgegebene Form des aus Felge und Radschüssel bestehenden
Radkörpers so klein wie möglich zu halten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen
Weg anzugeben, wie sich der Materialaufwand zur Herstellung von eingangs beschriebenen
Rädern erheblich reduzieren läßt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Radschüssel
zwischen Radbolzenbohrungen und Felge mit die Sch wandung verstärkenden und sich
radial nach außen sektorförmit
verbreiternden Wandbereichen ausgestattet
ist.
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Die Ausstattung der Radschüssel mit diese verstärkenden, sektorförmigen
Wandbereichen ermöglicht es, die Schüssclwand zwischen den erwähnten Wandbereichen
optimal zu verdünnen, da sich die erforderlichen Festigkeitswerte ausschließlich
durch die verstärkten Wandbereiche erzielen lassen. Die sich nach außen sektorförmig
verbreiternden Wandbereiche leiten hierbei die während der Fahrt eines Kraftfahrzeuges
am Rad wirksam werdenden Quer-Längs- und Biegekräfte, über den Felgenumfang verteilt,
in die Radfelge ein, wobei die Anordnung verstärkter Wandbereiche ein gleichmäßiges
Einleiten der in die Radfelge zu übertragenden Kräfte ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion gestattet es ferner, sofern die
verstärkenden Wandbereiche an der Rückseite der Radschüssel vorgesehen sind, eine
Gestaltung ihrer Sichtseite ausschließlich nach geschmacklichen Gesichtspunkten.
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Eine weitere Möglichkeit,teueren Werkstoff einzusparen bietet sich
im Rahmen der Erfindung noch dadurch, daß die sektorförmigen Wandbereiche mit Vertiefungen
ausgestattet werden können, ohne dadurch die erforderliche Radfestiglteit zu beeinträchtigen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, insbesondere
die gleiche Grundfläche aufweisende Vertiefungen anzuordnen, die zusammen mit den
übrigen Teilen der sektorförmigen Wandbereiche mehrerc, sich von den Radbolzenbollrungen
strahlenförmig zur Felge erstreckende Verstärkungsrippe bilden.
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Hierbei ergibt sich eine besonders tD-unstige Konstruktion, wenn je
Radbolzenbohrung drei Verstärkungsrippen vorgesehen sind, deren Anordnung so getroffen
ist, daß die Längsachse der mittleren Verstärkungsrippe sich im wesentlichen in
einer durch die Achsen der Achsbohrung und der zugeordneten Radbolzenbohrung definierten
Ebene befindet.
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Um bei dieser Anordnung von Versteifungsrippen ein gleichmäßiges Einleiten
der wirksamen Kräfte sowohl in den die Radbolzenbohrungen aufweisenden Schüsselbereich
als auch in die Felge zu erzielen sind, in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung, die felgenseitigen Anschlußpunkte der Verstärkungsrippen im gleichen
Winkelabstand voneinander vorgesehen.
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Die Umgestaltung der sektorförmigen Wandbereiche in Verstärkungsrippen
und Vertiefungen ermöglicht den werden gravierenden Vorteil, im Übergangsbereich
von Felge und Radschüssel letztere vorzugsweise zwischen allen zueinander benachbarten
Verstärkungsrippen zu durchbrechen. Damit ist es möglich, die Radschüssel in diesem
Übergangsbereich mit fensterartigen länglichen Öffnungen auszustatten, die nicht
nur hinsichtlich eines gelungenen Stylings nützlich, sondern in technischer Hinsicht,
insbesondere zur Belüftung einer Bremse, auch notwendig sein können. Zugleich läßt
sich weiter Werkstoff einsparen.
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Bei einer Ausstattung der Radschüssel mit derartigen Öffnungen läßt
sich diese in vorteilhafter Weise mit einem Werkstoffaufwand, der lediglich ein
Bruchteil dessen beträgt, der durch die Anordnung der Öffnungen einzusparen ist,
zusätzlich versteifen, weun an die Radschiissel konzentrisch ein Versteifuntrsrillg
angeformt wird, an welchen sich in radialer Richtung nach außen die Öffnungen anschließen.
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Dabei bildet der Versteifungsring die Umfangskante der Radschüssel,
von der sich die Öffnungen voneinander trennende und die Radschüssel mit der Felge
verbindende radiale Verbindungsstege wegerstrecken.
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In diesem Falle schaffen, was für die angestrebte Versteifung der
Radschüssel von bedeutender Wichtigkeit ist, die Verstärkungsrippen die kürzeste
Verbindung von den Radbolzenbohrungen 18 zu den Anschlußpunkten der radialen Verbindungsstege
48, ohne daß sich die Verstärkungsrippen miteinander vernetzen. Dies ist insbesondere
auch für das Gießen und die Gestaltung der Gießform von Vorteil.
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In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß aus Leichtmetalllegierung
gegossene Räder für Kraftfahrzeuge bekannt sind, bei denen sich zwischen Radnabe
und Felge Verbindungsstege erstrecken. Anstelle einer Radschüssel ist hierbei lediglich
eine Flanschnabe vorgesehen, wobei zwischen deren Umfang und der Felge fensterartige
Ausnehmungen angeordnet sind.
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Um den zu übertragenden Kräften standzuhalten, müssen die Stege im
Querschnitt Y-formig und verhältnismäßig klobig ausgebildet sein, weshalb zu ihrer
Herstellung eine entsprechend große Werkstoffmenge erforderlich ist (DE-OS 18 02
298).
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind in der sich anschließenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugrades
und/oder in den Ansprüchen erläutert. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 eine Stirnansicht
des Fahrzeugrades, von hinten gesehen, Figur 2 einen Schnitt des Fahrzeugrades entlang
der Linie Il-Il der Figur 1, wobei die in Fig. 1 angedeuteten Öffnungen zwischen
Radschüssel und Felge real dargestellt sind.
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Das gezeigte, aus einer Leichtmetallegierung beispielsweise irn Gicßverfahren
hergestellte Fahrzeugrad ist mit einer beispielsweise ein Tiefbett aufweisenden
Felge 10 und einer Radschüssel 12 ausgestattet, an deren Innenseite eine Nabe 14
angeformt ist.
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Die Nabe 14 ist mit einer zentralen Achsbohrung 16 ausgestattet, der
auf einem zu ihr konzentrischen Kreis in gleicJlelll Winkel abstand voneinander
beispielsweise fünf, die Nabe in axialer Richtung durchdringende Radbolzenbohrungen
18 zugeordnet sind. Uni den Materialaufwand für die Nabe so
klein
wie möglich zu halten, sind zwischen den Radbolzenbohrungen 18 in die Nabe Vertiefungen
20 eingeformt.
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Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist die Radschüssel an ihrer vorderen
Stirnfläche schwach sphärisch konvex gekrümmt. Figur 2 zeigt außerdem, daß die Schüsselwandung
22 besonders dünn ausgebildet ist. Um dennoch die am Fahrzeugrad wirksam werdenden
Längs-Quer-Biegekräfte durch die Radschüssel 12 aufnehmen zu können, ist diese an
ihrer Innenseite mit an dieser angeformten Verstärkungsrippen ausgestattet, die
den Radbolzenbohrungen 18 gruppenweise zugeordnet sind. Jede Gruppe umfaßt vorzugsweise
drei Verstärkungsrippen 24, 26, 28, die in Richtung der ihnen zugeordneten Radbolzenbohrung
18 miteinander konvergieren.
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Hierbei ist jede Rippengruppe der entsprechenden Radbolzenbohrung
18 derart zugeordnet, daß die Längsachse der mittleren Verstärkungsrippe 26 sich
in einer Ebene 30 befindet, die definiert ist durch die Zentren der Achsbohrung
16 und der der Rippengruppe zugeordneten Radbolzenbohrung 18, während die zu dieser
Verstärkungsrippe benachbarten Verstärkungsrippen 24, 28 mit der mittleren~Verstärkungsrippe
26 jeweils einen Winkel von vorzugsweise ungefähr 35° einschließen.
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Aus der Zuordnung der Verstärkungsrippen einer Rippengruppe zur zugehörigen
Radbolzenbohrung 18 resultiert der Vorteil, daß die an der Nabe 14 und an der Felge
liegenden Verbindungspunkte der Verstärkungsrippen den kürzesten Abstand zueinander
haben und dadurch aus dem Antrieb in Umfangsrichtung sowie aus dem Fahrzeuggewicht
in Achsrichtung des Fahrzeugrades resultierende Biegemomente am günstigsten aufgenommen
und die Kraftübertragung zwischen Radschüssel und Felge ebenso vorteilhaft gestaltet
werden
können. Des weiteren ergeben sich aus dieser Rippenan ordnung
in herstellungstechnischer Hinsicht besondere Vorteile.
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Die Verstärkungsrippen besitzen vorzugsweise rechteckförmigen Querschnitt
und weisen zueinander parallele Längskanten 32, 34 auf. Diese Gestaltung der Verstärkungsrippen
und die räumliche gegenseitige Zuordnung der Rippengruppen führt dazu, daß sich
zwischen benachbarten Rippengruppen jeweils eine ungefähr rechteckförmige Vertiefung
36 befindet, die sich von der Nabe 14 der Radschüssel bis zum inneren Felgenumfang
erstreckt. Die zwischen den einzelnen Verstärkungsrippen vorhandenen Vertiefungen
38 besitzen demgegenüber Dreiecksform. Diese Ausgestaltung ist in gießtechnischer
Hinsicht eine der Bestmöglichsten. Zur Erzielung eines optimalen Kraftflusses zwischen
Nabe 14 und Felge 10 bilden die zu einer Rippengruppe gehörenden Verstärkungsrippen
mit ihrem nach innen, d.h. in Richtung der Radbolzenbohrung 18 weisenden Ende gemeinsam
ein diese Bohrung aufnehmendes Radbefestigungsauge 39 und gehen in gleichem Winkelabstand
voneinander strahlenförmig in den Felgenumi über.
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Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, verringert sich die Höhe der Verstärkungsrippen
vorzugsweise in radialer Richtung nach außen, wodurch eine weitere Werkstoffeinsparung
möglich ist.
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Wie in Figur 1 strichpunktiert angedeutet und aus Figur 2 ersichtlich
ist, bietet die beschriebene Anordnung der Vorstärkungsrippen die Möglichkeit, zwischen
diesen beispielsweise im Bereich des Felgenumfanges in der Wandung der1adschüssel
fensterartige Öffnungen 4o vorzusehen, falls dies aus Gestaltungs und/oder technischen
Gründen
für nützlich betrachtet wird. Ebenso gut können entsprechende
Öffnungen auch im Boden der Vertiefungen 36 und 38 vorgesehen bzw. solche Öffnungen
durch die Kanten der Verstärkungsrippen definiert sein.
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Die beschriebene Radkonstruktion gewährleistet bei einem Minimalaufwand
einer hochwertigen Leichtmetallegierung größte Stabilität aufgrund der gewählten
Anordnung der Verstärkungsrippen, die bei entsprechender Dimensionierung ihres Querschnittes
in der Lage sind, wirksam werdenden Biegemomenten und anderen Spannungsresultanten
ein bei weitem ausreichendes Widerstandsmoment entgegenzusetzen.
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Bei der gezeigten Radkonstruktion handelt es sich um eine bevorzugte
Ausführungsform. Anstelle der gruppenweisen Zuordnung von drei Verstärkungsrippen
24, 26, 28 zu einer der vorhandenen Radbolzenbohrungen 18 kann die Verstärkung,
wie eingangs bereits erläutert worden ist, auch durch entsprechende, sich nach außen
rerbreiternde sektorförmige verdickte Wandbereiche 42 gebildet sein, die dann seitlich
durch die beiden strichpunktierten Begrenzungslinien 44 und 46 begrenzt wären. In
diesem Falle könnte die Dicke der Schüsselwandung an diesen Wandbereichen im Vergleich
zur Höhe der Verstärkungsrippen wesentlich reduziert werden.
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Bei einer Ausstattung der Radschüssel mit Verstärkungsrippen kann
es günstig sein, diese, bevorzugt an ihrer Innenseite, noch mit einem an ihr angeformten
Versteifungsring 48 zu versehen. Dies empfiehlt sich insbesondere, wenn die Radschüssel
mit fensterartigen Öffnungen 40 ausgestattet werden soll. Ein solcher Versteifungsring
gewährleistet eine gleichmäßige Beanspruchung von zwischen Felge und Radschüssel
vorhandenen Verbindungsstegen 48 und trägt in solchem Maße zur Versteifung des Rades
bei, daß es Inöglicl
ist, den Querschnitt der Verstärkungsrippen
noch weiter zu verkleinern. Die Verstärkungsrippen 24, 26, 28 stellen hierbei die
kürzeste Verbindung von den Radbolzenbohrungen 18 zu den Verbindungsstegen 48 her,was
für die Kraftübertragung wesentlich ist. Schließlich sei bemerkt, daß die Radschüssel
auch dann als mit einer Nabe ausgestattet betrachtet wird, wenn zwischen den die
Radbolzenbohrungen 18 aufweisenden Radbefestigungsaugen keine äußere ringförmige
Verbindung derselben miteinander besteht.