WO2016165896A1 - Scheibenrad mit leichtlaufeigenschaft - Google Patents

Scheibenrad mit leichtlaufeigenschaft Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a disc wheel with a wheel disc and with a rim ring for pneumatic tires
  • a brake rotor is arranged coaxially to a centrally disposed Rad ⁇ rotation axis and cooperates with at least one Radbrems- actuator.
  • Cost-effective, known axle system with low-friction wheels are adapted from components of conventional mass production of known brake systems that despite the available, increased rolling radius, the conventional Radbrems configuration is used with a relatively small effective Bremsenschmesser.
  • the conventional one-piece brake rotors comprising pot and friction ring made of cast material are also used here.
  • From DE 10 2011 079 AI is a slightly built in composite vehicle wheel in hub-spoke rim base configuration mainly made of light metal material, the wheel body is integrally formed. The wheel center has spaces integrated into the spokes, as well as additional space between the spokes. The clearances between the spokes are hermetically sealed with all-round and bearing wall plates, so that there is little contamination with an improved drag coefficient.
  • the wall panels are made of fiber-reinforced synthetic material with fabric structure and adhered to the Rad ⁇ body durably to transfer the forces. Furthermore, there is also an interesting visual appearance while avoiding contact corrosion. It is an object of the present invention to provide a further developed, built vehicle wheel assembly with increased involvement of brake components. The object is achieved in a generic vehicle together with the characterizing features of claim 1. Particularly advantageous is the improved value and Roh ⁇ material cycle and the material-compatible recyclability, because of a mandatory bonded composite construction distance is taken. Further features and details of the invention will become apparent from dependent claims together with the description with reference to the drawings as follows. In the drawing shows:
  • Fig. 1 is a conventional vehicle wheel system with
  • Fig. 2 - 8g details of a disc wheel according to the invention with smooth running properties.
  • the invention relates to a lightly constructed disc wheel 1 to ⁇ a central hub 10 with radially outwardly anmon ⁇ tiertem rim ring 9, spokes 34 and these bounding open spaces and a central flange 33 as an interface to a hub.
  • the wheel dish 10 serves as a central support for rim ring 9 and brake rotor 11.
  • the rim ring 9 is made possible with a particularly large dynamic rolling radius 2.
  • With simultaneous width optimization 3 from the rim ring 9 results in a low rolling resistance 4. This allows Effizi ⁇ enzsteig réelle (consumption reduction, range extension) from the motor vehicle with improved efficiency of the brake system.
  • the present system allows under technical exploitation of the extended larger dynamic Abrollradius 2 an optimization of the vehicle by means of increasing the effective Bremsengurmesser 6 by the brake rotor 11 radially outside and wheel house side so from axially inside rotatably and separately exchangeable is mounted on the wheel dish 10.
  • the rim ring 11 is in turn separately from axially out ⁇ interchangeable and rotatably mounted on the wheel 11.
  • the lateral ventilation channels 23 release to avoid overheating of the brake rotor 11.
  • the diaphragm elements 13 are made of plastic and evenly detachably clipped to the wheel disc 10 such that the lateral ventilation channel 23 aerates the brake rotor 11.
  • Each diaphragm element 13 can be provided with a plurality of axially projecting cams 35, projections, latching elements or the like. feature.
  • the wheel 10 has to axially directed recesses 36 for form ⁇ conclusive recording of these cams 35.
  • the cams 35 are axially inserted into the recesses 36, a releasable attachment of the aperture elements 13 is possible.
  • the cams 35 and depressions 36 are arranged in relation to fastening means arranged offset from the brake rotor 11 on the circumference.
  • a centrally mounted to the rotational axis Ax detachably mounted on the wheel ⁇ bowl 10 panel 37 engages over the mounting flange ⁇ 33 and the wheel mounting elements.
  • a fixed spoiler 32 may be arranged to separate an inner region of the rim ring so to speak channel-shaped. This measure also protects against falling rocks.
  • the brake rotor 11 is made of a wear-optimized light metal material ⁇ leads.
  • the brake pad 15 of the Radbremsaktuator 5 is illustrated individually and does not form a fixed part of the wheel body.
  • the fastening elements 12 consist of the following individual components: rim-ring screw 16, rim-ring bushing 17 (preferably pressed into the rim ring 9) and a centering bushing 18 which is pressed into the wheel-rim.
  • rim-ring screw 16 rim-ring bushing 17 (preferably pressed into the rim ring 9)
  • a centering bushing 18 which is pressed into the wheel-rim.
  • the brake housing of the Radbremsaktuator 5 is designed as innenumtypede version, which is not further deepened here.
  • the innenumgriffe placement of the brake housing eliminates the radially outer
  • an extremely stiff housing structure is realized in a lightweight construction mounted directly on axially attached to the wheel 10 mounting cams 24 and by means of the axially directed arranged fastening The heat dissipation from the brake rotor 11 through the contact point 25 is carried out directly on the attached to the wheel 10 mounting cam 24.
  • the brake rotor is pressed by a spring element 26 of the fasteners 12 to the contact point 25 without play over the entire temperature range of the brake rotor 11 an optimal heat dissipation from the brake rotor 11 is ensured in the wheel 10.
  • the transmission from the braking torque to the wheel disc 10 takes place via the flattened interface 28 on both sides of the connecting bolt 27 of the fastening element 12. This makes it possible that the brake rotor 11 can expand radially when heated, but it still takes a safe
  • the symmetrical structure of the brake rotor 11 eliminates any tendency to shielding (delay) due to heating.
  • the attachment of the brake rotor 11, as shown in detail at 29, can be provided on the inside 30 of the brake rotor 11, so that a cost-effective, outside embracing brake actuator 5 is applicable.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein gebautes Scheibenrad (1) für Kraftfahrzeuge umfassend eine zentrale Radschüssel (10) mit Befestigungsflansch (33) zur Anordnung an einer Radnabe, umfassend Speichen (34) am Befestigungsflansch (33) die einen radial außen fixierten Felgenring (22) sternförmig mit dem Befestigungsflansch (33) verbinden, umfassend Freiräume zwischen den Speichen sowie mit einem Bremsrotor (11) der koaxial zu einerzentralen Drehachse Ax vorgesehen ist, und dessen Außenumfang an der Radschüssel (10) fixiert ist, aber im Übrigen frei nach radial innen Richtung Achse Ax orientiert ist. Zur Verbesserung ist vorgesehen, dass zwischen den Rippen mehrere Blendenelemente (13) lösbar an der Radschüssel (10) fixiert sind, und dass die Radschüssel (10) sowie wenigstens ein Blendenelement (13) wenigstens einen lateralen Belüftungskanal (23) zur Bremsenkühlung begrenzen.

Description

Beschreibung
Scheibenrad mit Leichtlaufeigenschaft Die Erfindung betrifft ein Scheibenrad mit einer Radschüssel und mit einem Felgenring für Luftreifen einschließlich eines Bremsrotors der koaxial zu einer zentral angeordneten Rad¬ drehachse angeordnet ist und mit wenigstens einem Radbrems- aktuator kooperiert.
Kostengünstige, bekannte Achssystem mit Leichtlaufrädern sind aus Komponenten konventioneller Großserienfertigung bekannter Bremsanlagen so adaptiert, dass trotz des zur Verfügung stehenden, vergrößerten Abrollradius die konventionelle Rad- bremskonfiguration mit einem relativ kleinen wirksamen Bremsenhalbmesser eingesetzt wird. In der Regel kommen hierbei auch die konventionellen einstückigen Bremsrotoren umfassend Topf und Reibring aus Gusswerkstoff zum Einsatz. Aus der DE 10 2011 079 AI geht ein leicht im Verbund gebautes Fahrzeugrad in Nabe-Speiche-Felgenbett-Konfiguration vorwiegend aus Leichtmetallwerkstoff hervor, wobei der Radkörper einstückig ausgebildet ist. Im Radkörper sind in Speichen integrierte Freiräume, sowie zwischen den Speichen platzierte, zusätzliche Freiräume vorgesehen. Die Freiräume zwischen den Speichen sind mit allseitig aufliegenden und tragenden Wandscheiben hermetisch, flächig, verschlossen so dass sich eine geringe Verschmutzung bei verbessertem Luftwiderstandsbeiwert ergibt. Die Wandscheiben sind aus faserverstärktem Kunst- Stoffmaterial mit Gewebestruktur ausgeführt und auf den Rad¬ körper dauerhaltbar aufgeklebt, um die Kräfte zu übertragen. Des Weiteren ergibt sich nebenbei ein interessantes optisches Erscheinungsbild unter Vermeidung von Kontaktkorrosion. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weiterentwickelte, gebaute Fahrzeugradanordnung unter verstärktem Einbezug von Bremsenkomponenten vorzulegen. Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Fahrzeugrad zusammen mit den kennzeichnenden Merkmalen vom Patentanspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhaft ist der verbesserte Wert- und Roh¬ stoffkreislauf und die werkstoffgerechte Recyclierbarkeit , weil von einer zwingend verklebten Verbundbauweise Abstand genommen ist. Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen zusammen mit der Beschreibung anhand der Zeichnung wie folgt hervor. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein konventionelles Fahrzeugradsystem mit
Radbremsaktuatorik nur zur Erläuterung, und
Fig. 2 - 8g Einzelheiten eines erfindungsgemäßen Scheibenrads mit Leichtlaufeigenschaften . Die Erfindung betrifft ein leicht gebautes Scheibenrad 1 um¬ fassend eine zentrale Radschüssel 10 mit radial außen anmon¬ tiertem Felgenring 9, Speichen 34 und diese begrenzende offene Freiräume sowie einen zentralen Flansch 33 als Schnittstelle zu einer Radnabe. Die Radschüssel 10 dient als zentraler Träger für Felgenring 9 und Bremsrotor 11. Dabei wird der Felgenring 9 mit einem besonders großen dynamischen Abrollradius 2 ermöglicht. Bei gleichzeitiger Breitenoptimierung 3 vom Felgenring 9 ergibt sich ein geringer Rollwiderstand 4. Dies ermöglicht Effizi¬ enzsteigerung (Verbrauchsabsenkung, Reichweitenverlängerung) vom Kraftfahrzeug bei verbesserter Wirksamkeit der Bremsanlage. Denn das vorliegende System ermöglicht unter technischer Ausnutzung des erweiterten größeren dynamischen Abrollradius 2 eine Optimierung des Fahrzeugrads mittels Vergrößerung des wirksamen Bremsenhalbmesser 6 indem der Bremsrotor 11 radial außen sowie radhausseitig also von axial innen drehfest sowie gesondert austauschbar an der Radschüssel 10 montiert ist. Der Felgenring 11 ist seinerseits gesondert von axial außen aus¬ tauschbar sowie drehfest an der Radschüssel 11 montiert.
Zur Abdeckung der gewichterleichternden Freiräume in der Radschüssel 10 dienen segmentförmige, zwischen den Speichen 34 arrangierte Blendenelemente 13, die laterale Belüftungskanäle 23 freigeben, um Überhitzung vom Bremsrotor 11 zu vermeiden. Vorzugsweise sind die Blendenelemente 13 aus Kunststoff eben ausgebildet und lösbar an der Radschüssel 10 so angeklipst, dass der laterale Belüftungskanal 23 den Bremsrotor 11 belüftet. Jedes Blendenelement 13 kann über mehrere, axial vorstehende, Nocken 35, Vorsprünge, Rastelemente o.ä. verfügen. Die Radschüssel 10 verfügt dazu über axial gerichtete Vertiefungen 36 zur form¬ schlüssigen Aufnahme dieser Nocken 35. Indem die Nocken 35 axial in die Vertiefungen 36 eingeführt werden, wird eine lösbare Befestigung der Blendenelemente 13 ermöglicht. Bevorzugt sind die Nocken 35 und Vertiefungen 36 in Relation zu Befesti- gungsmitteln vom Bremsrotor 11 am Umfang versetzt arrangiert angeordnet. Eine zentral zur Drehachse Ax lösbar an der Rad¬ schüssel 10 montierte Blende 37 übergreift den Befestigungs¬ flansch 33 sowie die Radbefestigungselemente. Zur weiteren Verbesserung der Aerodynamik sowie Luftführung kann axial innen, also radhausseitig, am Chassis ein fest stehender Spoiler 32 angeordnet sein, um einen Innenbereich vom Felgenring gewissermaßen kanalförmig abzutrennen. Diese Maßnahme schützt ebenfalls gegen Steinschlag. Vorzugsweise ist der Bremsrotor 11 aus einem verschleißoptimierten Leichtmetallwerkstoff ausge¬ führt .
Der Bremsbelag 15 der Radbremsaktuator 5 ist einzeln verdeutlicht und bildet keinen fixen Bestandteil des Radkörpers 8. Die Befestigungselemente 12 bestehen aus den nachfolgenden Einzelkomponenten: Felgenringschraube 16, Felgenringbuchse 17 (bevorzugt in den Felgenring 9eingepresst ) und eine Zent- rierbuchse 18 welche in die Radschüssel eingepresst ist. Bei der axialen Montage 19 des Felgenrings 9 an der Radschüssel 10 wird über die angebrachten zentrischen Schnittstellen 20 der Felgenring 9 auf der Radschüssel 10 zentriert. Die rotatorische Zentrierung und die Drehmomentenübertragung zwischen Felgenring 9 und Radschüssel 10 erfolgt über die durch die Felgenringbuchse 17 und die Zentrierbuchse 18 gebildete Schnittstelle 21, wobei die Zentrierbuchse 18 bei Montage 19 in die Felgenringbuchse 17 eintaucht . Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird durch Anordnung vom Bremsrotor 11 am maximal möglichen Innendurchmesser 22 des Felgenringes 9 eine erhebliche Vergrößerung des wirksamen Bremsenhalbmessers 6 ermöglicht. Dieser vergrößerte Hebelarm ermöglicht es, bei gleicher Wirksamkeit und bei sonst gleicher hydraulischer Abstimmung einen Bremskolbendurchmesser zu reduzieren, was das Bauteilgewicht verringert. Also kann eine „kleinere" Radbremsaktuator 5 zum Einsatz kommen was eine Kosten- und Gewichtsreduzierung zur Folge hat. Vorzugsweise wird das Bremsgehäuse der Radbremsaktuator 5 als innenumgreifende Version ausgeführt, was hier nicht weiter vertieft ist. Durch die innenumgriffene Platzierung vom Bremsgehäuse entfällt die radial äußere Gehäuseanordnung. Weil bei maximal wirksamem Bremsenhalbmesser 6 im Innenraum vom Felgenring 9 keine Einschränkung in Bezug auf die Höhe des Gehäuses der Radbremsaktuator 5 besteht, wird eine extrem steife Gehäusestruktur in Leichtbauweise realisiert. Die radial äußere drehfeste Anbindung vom Bremsrotor 11 an den Radschüssel 10 erfolgt bevorzugt direkt über axial gerichtet an der Radschüssel 10 angebrachten Befestigungsnocken 24 und mittels der axial gerichtet angeordneten Befesti- gungselemente 12. Dabei erfolgt die Wärmableitung vom Bremsrotor 11 durch die Kontaktstelle 25 direkt über die an der Radschüssel 10 angebrachten Befestigungsnocken 24. Der Bremsrotor wird mittels eines Federelementes 26 des Befestigungselemente 12 an die Kontaktstelle 25 spielfrei über dem ganzen Temperaturbereich der Bremsrotor 11 angedrückt, wodurch eine optimale Wärmeabfuhr vom Bremsrotor 11 in die Radschüssel 10 gewährleistet ist. Die Übertragung vom Bremsmoment auf die Radschüssel 10 erfolgt über die beidseitig abgeflachte Schnittstelle 28 der Verbindungs- bolzen 27 des Befestigungselementes 12. Hierdurch ist es zwar ermöglicht, dass sich der Bremsrotor 11 bei Erwärmung radial ausdehnen kann, aber es erfolgt dennoch eine sichere
Momentenübertragung auf die Radschüssel 10. Durch den symmetrischen Aufbau vom Bremsrotor 11 entfällt jegliche Neigung zu Schirmung (Verzug) infolge Erwärmung.
Zur Adaption kann die Befestigung vom Bremsrotor 11, wie in der Einzelheit bei 29 dargestellt, auf der Innenseite 30 vom Bremsrotor 11 vorgesehen werden, so dass ein kostengünstiger, außen umgreifender Bremsaktuator 5 anwendbar ist.
Nochmals zusammenfassend einige Meilensteine und Komponenten:
1. Felgenring 9
2. Radschüssel 10
3. Bremsrotor 11 mit großem wirksamen Bremsenhalbmesser 6
4. Befestigungselemente 12 zwischen Bremsrotor 11 und Rad¬ schüssel 11
5. Axial äußere Blendenelemente 13 sowie axial innerer Spoiler 32 (chassisfest) zur Optimierung des Luftwiderstandsbeiwertes
6. Befestigungselemente 14 zur Verschraubung und Zentrierung zwischen Felgenring 9 und Radschüssel 10 Die neuartige Radbauweise ermöglicht des Weiteren ein neuar¬ tiges, günstiges sowie erleichtertes Umrüstkonzept im Service sowie auch in der Logistik betreffend Sommer oder Winterbereifung. Demzufolge wird begleitend zu dem neuartigen Fahr- zeugradkonzept vorgeschlagen, dass die erfindungsgemäße Rad¬ schüssel 10 weitgehend dauerhaft an der Nabe vom Fahrzeug verbleibt, wohingegen lediglich der lösbar montierte Felgenring 9 mit seiner Bereifung jeweils getauscht wird.
Bezugszeichenliste
1 Scheibenrad
2 Abrollradius
3 Breite
4 Rollwiderstand
5 Radbremsaktuator
6 Bremsenhalbmesser
7 Bremsscheibe
8 Radkörper
9 Felgenring
10 Radschüssel (Stern mit Speichen und Flanschabschnitt)
11 Bremsrotor
12 Befestigungselement
13 Blendenelement
14 Befestigungselement
15 Bremsbelag
16 Felgenringschraube
17 Felgenringbuchse
18 Zentrierbuchse
19 Montage
20 Schnittstelle
21 Schnittstelle
22 Innendurchmesser
23 Belüftungskanal
24 (Befestigungs ) nocken
25 Kontaktstelle
26 Federelement
27 Verbindungsbolzen
28 Schnittstelle
29 Einzelheit
30 Innenseite
31 Aufnahme
32 Spoiler Q
33 Befestigungsflansch
34 Speiche
35 Nocken
36 Vertiefung
37 Blende
Ax Axialrichtung
R Radialrichtung

Claims

Scheibenrad (1) für Kraftfahrzeuge umfassend eine zentrale Radschüssel (10) mit Befestigungsflansch (33) zur Anordnung an einer Radnabe, umfassend Speichen (34) am Befesti¬ gungsflansch (33) die einen radial außen fixierten Felgenring (9) sternförmig mit dem Befestigungsflansch (33) verbinden, umfassend Freiräume zwischen den Speichen (34) sowie mit einem Bremsrotor (11) der koaxial zu einer zentralen Drehachse Ax vorgesehen ist, und dessen Außenumfang an der Radschüssel (10) fixiert ist, aber im Übrigen frei nach radial innen orientiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Speichen (34) mehrere Blendenelemente (13) lösbar an der Radschüssel (10) fixiert sind, und dass die Radschüssel (10) sowie wenigstens ein Blendenelement (13) wenigstens einen lateralen Belüf¬ tungskanal (23) begrenzen.
Scheibenrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenelemente (13) homogen aus ebenem Kunststoff ausgebildet sowie lösbar an der Radschüssel (10) fixiert, insbesondere kraftschlüssig angeordnet, sind.
Scheibenrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Blendenelement (13) mehrere, axial vorstehende, Nocken (35), Vorsprünge, Rastelemente o.a. aufweist.
Scheibenrad (1) Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Radschüssel (10) mehrere, axial gerichtet angeordnete Vertiefungen (36) zur Aufnahme der Nocken (35) , Vorsprünge o.a. aufweist, und wobei die Nocken (35), Vorsprünge o.a. formschlüssig in die Vertiefungen (36) eingreifen. Scheibenrad (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nocken (35), Vorsprung o.a. wenigstens eine federelastisch vorgespannte Klammer aufweist, welche elastisch in oder an der Vertiefung (36) an oder in der Radschüssel (10) angreift.
Scheibenrad (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (35) an den Blendenelementen (13) und die Vertiefungen (36) an der Radschüssel (10) jeweils paarweise zueinander ausgerichtet sind, und in Relation zu Befestigungsmitteln vom Bremsrotor (11) am Umfang versetzt platziert angeordnet sind.
Scheibenrad (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radschüssel (10) eine koaxial zur Achse Ax arrangierte sowie lösbare fixierte Blende (37) aufweist, welche den Befestigungs¬ flansch (33) übergreift.
Scheibenrad (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrzeug radhausseitig ein Spoiler (32) fixiert ist, welcher nach radial außen in Richtung Felgenring (9) orientiert ist, um den Bremsenbereich im Felgenring (9) zu separieren.
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