DE3239481A1 - Als kunststoffgussteil ausgebildetes rad, insbesondere fuer zweiraeder und kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Dipl. Ing. K. Wektaumn, Dipl. Phys. Dr. K.
DIpI. Ing. f. A. Wbiikraaiin, DIpI. Cham/ß. Ηίώβί

Dr.-ing. H. liska
MShlstrefie 22, 8000 München 84

SAIAG S.p.A. Wa

Via Torino 140 ■ ·. :

CIrio (Turin)

Italien

Als Kunststoffgußteil ausgebildetes Rad, insbesondere für Zweiräder und Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein als Kunststoffgußteil ausgebildetes Rad mit .einer zentralen Nabe, mit Speichen, die sich von dieser Nabe radial nach, außen erstrecken, sowie mit einer Felge, die von den Speichen koaxial zur Nabe gehalten wird.

Bei der Herstellung von Straßenfahrzeugen, insoesondere von Motorrädern und Kraftwagen, stellt sich die Aufgabe, Räder zu schaffen, die einerseits sehr leicht und andererseits hinreichend widerstandsfähig gegen mechanische Beanspruchungen sein sollen.

Eine sehr vorteilhafte Lösung dieser Aufgabe stellen seit jeher Speichenräder dar, bei den.en die zentrale Nabe und die Radfelge durch eine Vielzahl von Speichen miteinander.verbunden sind, die sich von den beiden Enden der Nabe zur Felge erstrecken und eine dreieekförmige gekreuzte Verspannung bilden, die sehr leicht ist und hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchung, insbesondere gegen laterale Kräfte und am Umfang wirkende Kräfte besitzt.

Die Speichenstruktur ist jedoch kompliziert und schwierig herzustellen, da die Speichen einzeln mit der Nabe und der Felge verbunden werden müssen, und das Rad nach der Montage daraufhin geprüft werden muß, ob die notwendige Zentrierung und Auswuchtung gegeben sind.

Um diese Nachteile zu vermeiden, werden Speichenräder der beschriebenen Art immer häufiger durch Räder ersetzt, bei denen die Speichen aus Leichtmetall oder glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial bestehen und die üblicherweise als Gußteile hergestellt sind. Daraus ergibt sich eine erheb-• liehe Beschleunigung des Produktionsprozesses.

Um die Herstellung als Gußteil zu ermöglichen, sind bei solchen Rädern die Speichen, die sich von der Nabe radial nach außen erstrecken, koplanar in der Hauptebene des Rades angeordnet.

Wegen dieser koplanaren Anordnung läßt sich eine hinreichen-' de Widerstandsfähigkeit gegen laterale und am Umfang wirkende Beanspruchungen nur dadurch erreichen, daß die Speichen beträchtliche Abmessungen besitzen, wodurch jedoch der für Speichenräder typische Vorteil des geringen Gewichtes zumindes zum Teil verlorengeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein als Kunststoffgußteil ausgebildetes Rad der oben beschriebenen Art zu schaffen, welches- die charakteristische Leichtigkeit und die für traditionelle Speichenräder typische mechanische Festigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird durch ein Rad mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Aufgrund dieser Merkmale haben die Speichen bei einem Rad gemäß der Erfindung eine Struktur mit derselben charakteristischen Leichtigkeit und Festigkeit wie die dreickeckförmigen gekreuzten Verspannungen traditioneller Speicheniäder.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, auf die hiermit zur Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich verwiesen wird.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht eines' ersten Ausführungsbeispieles eines Rades gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäß Linie II-II von Fig. 1, Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäß Linie III-III von Fig. 1, Fig. 4 zeigt eine Aufsicht eines weiteres Ausführungsbeispieles eines Rades gemäß der Erfindung, Fig. 5 zeigt einen Schnitt gemäß Linie V-V von Fig. 4, Fig. 6 zeigt einen Schnitt gemäß Linie VI-VT von Fig. 4.

In Fig. 1 sind die Nabe und die Felge eines Kunststoffrades mit 1 bzw.- 2 bezeichnet.

Die Nabe 1 und die Felge 2 sind durch zwei Gruppen von Speichen 3a bzw. 3b miteinander verbunden, die zusammen mit der Nabe 1 und der Felge 2 eine einstückige Struktur .aus glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial darstellen.

Wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, verbinden die Speichen der ersten Speichenreihe 3a die Felge 2 mit einem Ende der zentralen Nabe 1, während die Speichen der zweiten Speichenreihe 3b die Felge 2 mit dem anderen Ende der Nabe 1 verbinden.

Die Speichen -beider Speichenreihen 3a und 3b sind paarweise angeordnet. Jedes dieser Speichenpaare umfaßt Speichen, die sich in einer im wesentlichen tangential zur Nabe 1 verlaufenden Richtung erstrecken und von einem gemeinsamen Bereich der Nabe 1 ausgehen.

Die radial inneren Enden der Speichen jedes der genannten Paare sind durch bogenförmige Teile miteinander verbunden. Diese bogenförmigen Teile sind für die Speichenreihe 3a mit 4a und für die Speichenreihe 3b mit 4b bezeichnet.

Aufgrund dieser bogenförmigen Teile ¹Ia bzw. 4b, die mit der zentralen Nabe 1 verbunden sind, bildet jedes Speichenpaar, das von einem gemeinsamen Bereich der Nabe 1 ausgeht, ein bogenförmiges Element.

Die Speichenpaare der ersten Speichenreihe 3a sind gegenüber den Speiche npaaren der zweiten Speichenreihe 3b winkelversetzt, so daß die Speichen beider Speichenreihen 3a und 3b in wechselnder Folge mit der Felge 2 verbunden sind. Die beschriebene Struktur ist im wesentlichen frei von Hinterschneidungszonen und kann deshalb unter Verwendung zweier komplementärer Halbformen, die praktisch miteinander identisch sind, als Gußteil hergestellt werden. Das Gießen des Kunststoffmaterials, vorzugsweise eines Polyamids, wird üblicherweise in Spritztechnik .ausgeführt, wobei im Bereich der Nabe begonnen wird.· Dadurch erreicht man eine radiale Ausbreitung des gießfähigen Kunststoffmaterials in die beiden miteinander verbundenen Halbformen. Die Bildung von Fehlern und Schwachzonen, die während des Betriebes einen Radbruch verursachen könnten, wird somit weitgehend ausgeschaltet.

In der Nabe 1 wird ein axialer zentralter Hohlraum 1a ausgebildet, der zur Aufnahme der (nicht dargestellten) Radachse und der Drehlagerteile dient.

Die'Nabe 1 besitzt neben dem axialen zentralen Hohlraum 1a weitere axiale Hohlräume, die in ihrer Gesamtheit mit 1b bezeichnet sind und die Zusatzeinrichtungen wie z.B. Bremsen und Schaltgetriebe beherbergen können.

Bei der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform, die sich insbesondere für die Verwendung an Zweirädern eignet, umfassen die beiden Speichenreihen 3a und 3b jeweils drei Speichenpaare in Form von Lamellen mit rechteckigem Querschnitt (Fig. 3).

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Jede dieser Lamellen liegt in einer Ebene, die gegenüber der Hauptebene des. Rades' um einen Winkel A in der Größenordnung von 80 geneigt ist. '

Die-Neigungsebenen der Speichen jedes Speichenpaares sind vorzugsweise konvergent.

Die Anzahl der Speichen beträgt zwölf. Diese Zahl gewährleistet die erforderliche mechanische Festigkeit und Leichtigkeit.

Die geneigte Anordnung der Speichen gewährleistet sowohl konstruktive Festigkeit als auch ärodynamische Effizienz.

Der Neigungswinkel von etwa 80 .stellt einen grien Kompromiß zwischen diesen beiden Erfordernissen dar.

Jedes der bogenförmigen Elemente, die jeweils von zwei durch eines der bogenförmigen Teile 4a bzw. ^b miteinander verbundenen Speichen gebildet sind, ist seinerseits mit den entsprechenden benachbarten bogenförmigen Elemente über Verstärkungssegmente 5abzw. 5b verbunden. Di.ese ragen von der inneren Kante der Felge 2.

Die Anordnung ist so getroffen, daß die Speichen jeder der genannten Reihen 3a bzw. 3b derart miteinander verbunden sind, daß sie eine kontinuierliche Streifenstruktur besitzen, die in der dargestellten Ausführungsform eine aus drei Keulen bestehende Konfiguration, aufweist.

Die Felge 2 ist in zwölf 'aufeinanderfolgende Te:Ie unterteilt. Die Hälfte dieser Teile ist mit den erwähnten· Verstärkungssegmenten 5a bzw. 5b versehen. Eines der Teile der Felge 2, an dem sich kein Verstärkungselement befindet, ist mit einer Öffnung 6 für den Durchtritt eines (nicht dargestellten) auf dem Rad zu montierenden Luftventils versehen.

Fig. 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel des Rades gemäß der Erfindung, das sich insbesondere für die Verwendung an Kraftfahrzeugen eignet.

Eine Nabe 11 ist mit einer zentralen Öffnung 1Ta für die (nicht dargestellte) Radachse versehen.

Eine Felge 12 ist mit der Nabe 11 über zwei Speichenreihen 13a, 13b verbunden, die zusammen mit der Nabe 11 und der-Felge 12 eine einstückige Konstruktion aus glasfaserverstärktem Kunststoff bilden.

Die Speichen der ersten Speichenreihe 13a (Fig. 5) ve'rbinden-ein'Ende der Nabe 11 mit der entsprechenden Außenkante ' der Felge 12.

Die Speichen der zweiten Speichenreihe 13b verbinden das andere Ende der Nabe 11 mit der entsprechenden Außenkante der Felge 12.

Jede Gruppe 13a und 13b umfaßt jeweils drei Paare von Speichen.

Jedes dieser Paare besteht aus Speichen, die sich in einer im wesentlichen zur Nabe 11 tangentialen Richtung von einem gemeinsamen Bereich der Nabe 11 erstrecken.

Die .A^nordnung ist so getroffen, daß jede Speiche jedes Paares zu einer benachbarten Speiche eines benachbarten Paares parallel verläuft. ·

Die Speichenpaare der ersten Gruppe 13aund der zweiten Gruppe 13b sind gegeneinander winkelversetzt, so daß die Speichen beider Gruppen mit der Felge 12 in wechselnder Folge verbunden sind.

Die Speichen 13a und 13b besitzen die Form von Lamellen mit

ORiGfNAL

rechteckigem - Querschnitt (Fig. 6) ind liegen jeweils.in einer Ebene, die gegenüber der Hauotebene des Rades um einen Winkel B in der Größenordnung von 80 geneigt ist.

BAD ORIGINAL

Claims (7)

1. Patentansprüche

   M. Kunststoffrad mit einer zentralen Nabe, mit radial von oer Nabe ausgehenden Speichen sowie mit einer von den Speichen koaxial zu der zentralen Nabe gehaltenen Felge, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die Speichen in zwei Gruppen (3a, 3b; 13a, 13b) angeordnet sind, . ·

   - daß die erste dieser Gruppen (3a; 13a) Speichen umfaßt, welche die Felge (2; 12) mit einem Ende der Nabe (1; 11) verbinden, und die zweite Gruppe (3b; 13b) Speichen umfaßt, die die Felge (2; 12.) mit dem anderen Ende der Nabe (1 ; 11) verbinden, .

   - daß die Speichen jeder-Gruppe paarweise angeordnet sind, wobei jedes Paar Speichen umfaßt, die sich in einer zur Nabe (1; 11) im wesentlichen tangentialen Richtung von einem gemeinsamen Bereich der Nabe (1; 11) erstrecken,

   - und daß die Speichenpaare der beiden Gruppen (3a, 3b; 13a, 13b) gegeneinander winkelversetzt sind, derart daß die Speichen der ersten Gruppe (3a; 13a) und die Speichen der zweiten Gruppe (3b; 13b) in wechselnder Folge mit der Felge (2; 12) verbunden sind.
2. 2. Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichen (3a, 3b; 13a, 13b) die Form von Lamellen mit rechteckigem Querschnitt besitzen und jeweils in einer Ebene liegen, die gegenüber der Hauptebene des Rades geneigt ist.
3. 3- Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichen (3, 3b; 13a, 13b) jeweils in einer Ebene liegen, die gegenüber der Hauptebene des Rades um einen Winkel in der Größenordnung von 80° geneigt ist.
4. 4. Rad nach Anspruch 2 oder 3, d a d u .r c h gekennzeichnet, daß die Neigungsebenen der Speichen jedes Paares konvergieren.
5. 5. Rad nach Anspruch 1 oder. 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Nabe (1) verbundene bogenförmige Teile
   (4a, 4b) vorgesehen sind, deren jeder die radial inneren
   Enden der Speichen eines Paares miteinander verbindet, derart daß dieses Speichenpaar ein bogenförmiges Element darstellt. . .
6. 6. Rad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Verstärkungssegmente (5a, 5b) für die Felge (2) vorgesehen sind, deren jedes eines der bogenförmigen Elemente mit dem ihm benachbarten bogenförmigen Element verbindet, derart
   daß die Speichen jeder Gruppe (3a, 3b) miteinander verbunden sind und eine kontinuierliche Streifenstruktur bilden.
7. 7. Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r ch gekennzeichent, daß jede der Gruppen (3a, 3b; 13a, 13b) jeweils drei Speichenpaare beinhaltet.