DE10058808A1 - Fahrzeugrad für Nutzfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad für Nutzfahrzeuge mit Steilschulterbreitfelge, insbesondere für Superbreitreifen mit Maulnennweitenbezeichnungen von > 11,75. Die Radschüssel 1 ist als Gußteil ausgeführt und weist einen Zylinderteil 3 auf, der einen Teil des Tiefbetts bildet und einen inneren Zylinderteilschenkel 3A und einen äußeren Zylinderteilschenkel 3B aufweist, an denen jeweils ein Felgenteil 11, 21 angeschweißt ist, das durch Auftrennen aus einer Breitbettfelge mit kleinerer Maulweite erhalten wurde. Das I-Profil der Radschüssel kann die Belastungskräfte aufnehmen. Die Herstellung von Fahrzeugrädern für Superbreitreifen ist mit den bestehenden Maschinenstraßen weitgehend möglich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad für Nutzfahrzeuge mit Steilschulterbreitfelge und einer an der Fahrzeugradnabe befe­ stigbaren Radschüssel.

Derzeit werden für die Antriebsachsen von Nutzfahrzeugen Fahr­ zeugräder mit Maulweitenbezeichnungen bis zu 9.00 bereitge­ stellt, die zugleich als Einzelrad an einer Nutzfahrzeug- Vorderachse verwendet werden können. Die Nutzfahrzeughersteller wollen jedoch ihre Fahrzeuge zunehmend auf der Antriebsachse aus Gewichts- Platz- und Kostengründen mit auf Einzelrädern mit Steilschulterbreitfelgen montierten Breitreifen ausrüsten, wor­ unter Steilschulterfelgen bzw. Breitreifen mit Maulweitenbe­ zeichnungen ab 11.75 verstanden werden sollen. Die Fahrzeugher­ steller und die Reifenindustrie haben auf Messen bereits Modelle von Superbreitreifen mit Maulweitenbezeichnungen bis 17.00 vor­ gestellt, die in naher Zukunft bei Nutzfahrzeugen eingesetzt werden könnten. Aufgabe der Fahrzeugradhersteller ist es nun, Fahrzeugräder anzubieten, die die Breitreifen, insbesondere die Superbreitreifen tragen können. Für die Fahrzeugräder sind hier­ bei höchste Anforderungen an Sicherheit und Gewichtsminimierung zu erfüllen, so daß sich die für kleinere Maulweitenbezeichnun­ gen eingeführten Fahrzeugrädergestaltungen und Fahrzeugräderher­ stellverfahren nur eingeschränkt für die Fahrzeugräder mit Breit- oder Superbreitfelgen verwenden lassen. Gleichzeitig ist für die Fahrzeugradhersteller absehbar, daß die vom Markt benö­ tigten Stückzahlen insbesondere in den Einführungsjahren der Su­ perbreitreifen gering sein werden.

Die Erfindung geht im Oberbegriff von einem aus der DE 31 03 679 A1 bekannten Fahrzeugrad aus. Das gattungsgemäße Fahrzeugrad weist eine aus dünnem Blech geformte Radschüssel mit mehreren Abstufungen auf dem radialen Radschüsselteil auf, wobei der Randlappen der Radschüssel zugleich einen Abschnitt des Flach­ betts der Felge bildet. An dem durch einen Umbiegeschritt erhal­ tenen Randlappen der Radschüssel der einen zylindrischen Teil des Felgenbetts bildet, sind zwei Felgenteile mittels Reib- oder Nahtschweißen angeschweißt. Nach der Entgegenhaltung sollen fer­ ner die Felgenteile erst nach dem Aufbringen des Reifens mit der Radschüssel verschweißt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeugrad für Nutzfahrzeuge mit Steilschulterbreitfelgen zu schaffen, das selbst bei kleinen Stückzahlen auf bestehenden Einrichtungen wirtschaftlich gefertigt werden kann.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird erfindungsgemäß bei ei­ nem Fahrzeugrad, deren Radschüssel einen radialen, die Radnaben­ anlagefläche umfassenden Scheibenteil und einen axialen, einen Abschnitt der Felge bildenden Zylinderteil aufweist, an dem aus Blech bzw. Band hergestellte Felgenteile angeschweißt sind, vor­ geschlagen, daß der Zylinderteil einstückig am Scheibenteil an­ geformt ist und sich ausgehend vom radialen Scheibenübergangsbe­ reich zu beiden Seiten des Scheibenteils bzw. Scheibenübergangs­ bereichs erstreckt und daß an jedem Zylinderteilschenkel des Zy­ linderteils ein die Steilschulter umfassender Felgenteil ange­ schweißt ist.

Nach der erfindungsgemäßen Lösung handelt es sich beim Zylinder­ teil mithin nicht um einen umgebogenen Randteil oder Randlappen, der sich nur zu einer Seite des Scheibenteils erstreckt, sondern der Zylinderteil bietet zu beiden Seiten des Scheibenteils eine ausreichend kräftige, in Abhängigkeit von den Belastungskräften dimensionierbare Stütz- und Anschweißfläche für die Felgenteile. Um die relativ hohen Kräfte und Momente bei den Breitreifen bzw. Superbreitreifen abstützen zu können, kann die Radschüssel im Querschnitt ein Doppel-T-Profil (I-Profil) bzw. die Zylinder­ teilschenkel und der radiale Scheibenanschlußbereich im Querschnitt ein T-Profil aufweisen. In besonders bevorzugter Ausfüh­ rungsform werden die Felgenteile, die an den Zylinderteilschen­ keln der Radschüssel angeschweißt werden, durch Auftrennen einer vorgefertigten Steilschulterfelge, insbesondere Steilschulter­ breitfelge hergestellt; eine für die Ausführung der Erfindung besonders geeignete Steilschulterbreitfelge ist in der DE 299 18 476 offenbart. Die Ausgestaltung mit aufgetrennter Steilschul­ terbreitfelge bietet vor allem wirtschaftlich den Vorteil, daß die zur Herstellung der breiten bzw. superbreiten Fahrzeugräder verwendeten Felgenteile aus den bestehenden Produktionsstraßen für Steilschulterfelgen entnommen werden können. Es ist daher für die erfindungsgemäßen Fahrzeugräder nicht erforderlich, Rollmaschinen oder Werkzeuge für Felgen mit Maulweitenbezeich­ nungen größer z. B. 11.75 anzuschaffen. Stattdessen wird aus ei­ ner schmaleren Steilschulterfelge ein Fahrzeugrad mit Breitfelge hergestellt.

In bevorzugter Ausgestaltung ist die Radschüssel asymmetrisch zur Radnabenanlagefläche ausgebildet, wobei insbesondere die Zy­ linderteilschenkel bezogen auf den radialen Scheibenübergangsbe­ reich unterschiedliche Längen aufweisen können, so daß mit einer Radschüsselform Fahrzeugräder mit unterschiedlichen Einpreßtie­ fen gebildet werden können. Für die Variation der Einpreßtiefe kann einerseits das asymmetrische Doppel-T-Profil gedreht und andererseits die Trennung der Felge zu den beiden Felgenteilen entsprechend gelegt werden.

Um die Radschüssel mit den gewünschten Profilen kostengünstig und spannungsgerecht herstellen zu können, kann sie aus einem Gußteil bestehen, so daß Scheibenteil, Scheibenanschlußbereich und Zylinderteilschenkel in einem einzigen Urformschritt aus ei­ nem einheitlichen Material gefertigt werden. In Abhängigkeit von den aufzunehmenden Kräften kann die Radschüssel aus einem Stahl­ gußteil oder einem Gußeisenteil, insbesondere aus Sphäroguß, be­ stehen, während die Felgenteile vorzugsweise durch Umformen ei­ nes Stahlblechs hergestellt sind. Die Vorteile von Stahl- und Sphäroguß liegen insbesondere im hohen Dehnungsvermögen bei ver­ gleichsweise geringen Materialdicken, der hohen Schwingfestigkeit sowie der Schweißbarkeit. Alternativ könnte die Radschüssel aus einem Aluminiumgußteil und die Felgenteile aus umgeformten Aluminiumblechteilen bestehen. Im Hinblick auf die großen Maul­ weiten könnten sich auch Materialkombinationen einer Aluminium­ gußschüssel mit Stahlfelgenteilen oder einer Gußeisen- insbeson­ dere Sphäroguß-Radschüssel mit Felgenteilen aus Aluminium bzw. Aluminiumblechteilen anbieten.

Die erfindungsgemäße Radschüsselform mit dem Doppel-T-Profil kann alternativ auch durch Stauchdrücken einer Radscheibenvor­ form, insbesondere einer Stahlscheibenvorform, hergestellt sein.

Zweckmäßigerweise geht der Scheibenübergangsbereich mit einer Materialverdickung in den Zylinderteil über, so daß dieser bela­ stungskritische Bereich die statischen und dynamischen Kräfte sicher aufnehmen kann. Aufgrund der Materialverdickung können dann die Belüftungslöcher im Scheibenübergangsbereich derart ausgebildet werden, daß sie an den Zylinderteil angrenzen. Diese Maßnahme verschafft eine hohe Gestaltungsfreiheit für das Design bzw. Styling der Fahrzeugräder, insbesondere für die Anbringung und die Größenvariationen der Lüftungslöcher. Der Scheibenteil der Radschüssel kann eben ausgebildet werden oder auch zum Aus­ gleich der für die Zwillingsmontage ausgelegten Schraubenlängen einen um die Bolzenlöcher herum partiell verdickten Flansch auf­ weisen.

Die Schweißung zwischen den Felgenteilen und den Zylinderteil­ schenkeln kann insbesondere mittels Reibschweißen, mittels Lichtbogenschweißen oder geeigneter Strahlschweißverfahren wie insbesondere Laser- und Elektronenstrahlschweißen erfolgen, wo­ bei vorzugsweise beim Lichtbogenschweißen und Strahlschweißen die Schweißverbindung durch einen Preßsitz der Felgenteile auf den Zylinderteilschenkeln entlastet ist. Die Schweißnähte können hierbei sowohl reifenseitig als auch nabenseitig angebracht wer­ den.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugrads;

Fig. 2 eine Schnittansicht des Fahrzeugrades entlang Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht ähnlich zu Fig. 2 durch ein Fahrzeugrad mit Einpreßtiefe 0 und einer Reib­ schweißverbindung zwischen Radschüssel und Felgen­ teilen; und

Fig. 4 den Übergangsbereich zwischen radialem Scheiben­ teil und den Zylinderteilschenkeln im Detail.

Fig. 5 ein Fahrzeugrad ähnlich zu Fig. 2 im Schnitt mit partieller Flankenverdickung der Bolzenlöcher.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Fahrzeugrad 10 ist für Super­ breitreifen mit Maulweitenbezeichnungen von < 11.75, insbesondere 17.00 bestimmt und ist dreiteilig aufgebaut mit einer Radschüs­ sel 1, an der ein inneres Felgenteil 11 und ein äußeres Felgen­ teil 21 angeschweißt sind. Die Radschüssel 1 besteht hierbei aus einem Gußteil aus Sphäroguß, mithin einer Gußeisenlegierung mit Ausbildung des Graphits in kugeliger (sphärolitischer) Form, die einen sich radial und in einer Ebene erstreckenden Scheibenteil 2 und einen sich rechtwinklig hierzu, d. h. parallel zur Radachse A erstreckenden Zylinderteil 3 umfaßt. Der rundumlaufende Zylin­ derteil 3 erstreckt sich mit einem inneren Zylinderteilschenkel 3A und einem äußeren Zylinderteilschenkel 3B beiderseits des ihn stützenden und versteifenden Scheibenteils 2, so daß die Rad­ schüssel 2 insgesamt einen Querschnitt mit Doppel-T-Profil hat. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der äußere Zylinderteil­ schenkel 3B länger als der innere Zylinderteilschenkel 3A, wobei sich die Bezeichnungen "außen" und "innen" auf die Relativlage zu einem nicht dargestellten Fahrzeug beziehen, an dessen Radna­ be das Fahrzeugrad 10 befestigt wird. Für die Befestigung weist die Radschüssel 1 zentrisch im Scheibenteil 2 ein Mittenloch 4 auf, um das radial verteilt zehn Bolzenlöcher 5 angeordnet sind. Die in Fig. 2 rechte Scheibenseite 2' des Scheibenteils 2 bildet die Radnabenanlagefläche.

Der sich geradlinig und radial erstreckende Scheibenteil 2 geht über einen Scheibenübergangsbereich 6 in den sich quer erstrec­ kenden Zylinderteil 3 über, wobei der Scheibenübergangsbereich als sich radial nach außen und asymptotisch erweiternde Materi­ alverdickung ausgeführt ist. Der Scheibenübergangsbereich 6 ist hier von Lüftungslöchern 7 unterbrochen, die sich bis an den ra­ dial inneren Umfangsrand 3' des Zylinderteils 3 heran erstrec­ ken. Die Lüftungslöcher 7 sind vorzugsweise jeweils versetzt zu den Bolzenlöchern 5 angeordnet, so daß auf einer Radiallinie entweder ein Lüftungsloch 7 oder ein Bolzenloch 6 angeordnet ist. Da der Scheibenübergangsbereich 6 einen größeren Material­ querschnitt als der Zylinderteil 3 und der Scheibenteil 2 auf­ weist, ist trotz der Lüftungslöcher 7 eine knicksichere Anbin­ dung zwischen Felge und Radschüssel gewährleistet. Bei einer Ausführung als Gußteil können die Bolzenlöcher 5, das Mittelloch 4 und die Lüftungslöcher 7 bereits beim Herstellen der Radschüs­ sel 1 vorgesehen werden.

Wie aus Fig. 2 unmittelbar ersichtlich wird, bildet der Zylin­ derteil 3 einen Abschnitt des Felgenbetts. Die beiden an den Zy­ linderteilschenkeln 3A bzw. 3B durch Lichtbogennahtschweißen an­ geschlossenen Felgenteile 11 bzw. 21 wurden durch Auftrennen ei­ ner Breitbettfelge mit einer Nennmaulweitenbezeichnung von z. B. 11.75 erhalten. Die Felgenteile 11, 21 wurden vor dem Auftrennen vollständig mit Tiefbettabschnitten 12, 22, innerer 15°-Steil­ schulter 13 und innerem Felgenhorn 14 bzw. äußerer 15°-Steil­ schulter 23 und äußerem Felgenhorn 24 ausgebildet. Zwischen dem Tiefbettabschnitt 22 und der äußeren Steilschulter 23 ist zu­ sätzlich ein Hump 25 als Sicherheitselement vorgesehen. Zur Her­ stellung der Felgenteile 11, 21 wurde eine bestehende Ferti­ gungsstraße eingesetzt. Die Lage der Trennung zwischen den Felgenteilen 11, 21 erfolgt in Abhängigkeit von einer vorgegebenen bzw. gewünschten Einpreßtiefe ET. Im gezeigten Ausführungsbei­ spiel ist der innere Tiefbettabschnitt 12, der mit Preßsitz und Schweißung 8 am inneren, kurzen Zylinderteilschenkel 3A ange­ schlossen ist, kürzer als der äußere Tiefbettabschnitt 22, so daß das Fahrzeugrad 10 eine negative Einpreßtiefe hat. Der Ver­ satz zwischen den Felgenteilen 11, 12, der sich nach der Länge des Zylinderteils 3 richtet, bestimmt maßgeblich die Einpreßtie­ fe des Fahrzeugrades 10, während die Breite des Zylinderteils 3 die Maulweite des Fahrzeugrads 10 bestimmt.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform mit Einpreßtiefe ET von 0. Gleiche Teile sind mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen. Wie ein Vergleich der Fig. 2 und 3 zeigt, hat die Rad­ schüssel 101 im wesentlichen dieselbe Querschnittsform wie die Radschüssel 1 aus Fig. 2. Die Radnabenanlagefläche 102' des Scheibenteils 102, die auf der dem Fahrzeug zugewandten Seite liegt, wird hier vom längeren inneren Zylinderteilschenkel 103A übergriffen, während der äußere Zylinderteilschenkel 103B der Kürzere ist. Die Einbaulage der Radschüssel 101 ist mithin um 180° gedreht zu der Einbaulage der Radschüssel 1 aus Fig. 2.

Um eine Einpreßtiefe von 0 zu erzielen, ist ferner die Trennung zwischen den Felgenteilen 121, 111 im wesentlichen mittig des Tiefbettes gelegt, so daß die Tiefbettabschnitte 112, 122 annä­ hernd gleiche Längen aufweisen. Die unterschiedlichen Längen der Zylinderteilschenkel 103A, 103B gleichen nur den am äußeren Fel­ genteil 121 zusätzlich vorhandenen Hump 125 aus.

In weiterer Abweichung ist die Schweißverbindung als Reib­ schweißverbindung 108 zwischen Zylinderteilschenkel 103B und Tiefbettabschnitt 122 bzw. 103A und 112 ausgeführt. Es versteht sich, daß ggf. die Vorarbeiten zur Vorbereitung der Schweißver­ bindung entsprechend angepaßt durchgeführt werden.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeu­ grad 200. Die Felgenteile 11, 21 sind identisch wie beim Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 2 ausgebildet und daher mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Radschüssel 201 unterscheidet sich von der Radschüssel 1 aus Fig. 2 durch die partiellen Flanken- bzw. Flanschverdickungen 209 an den Bolzenlöchern 205. Der Flanschteil 202 ist zwar an Radnabenanlagefläche 202' eben, auf der gegenüberliegenden Radschüsselaußenseite 201' hingegen mit kranzförmigen Flanschverdickungen 209 versehen, so daß u. a. die bei Zwillingsradanordnungen vorhandenen Bolzenschrauben weiter­ verwendet werden können. Die Einpreßtiefe ET ändert sich durch die Flanschverdickungen 209 nicht.

Wie weiter oben dargelegt können die Radschüsseln vorzugsweise als Gußteile aus Sphäroguß oder Stahlguß, ggf. auch aus Aluguß bestehen. Die T-förmige Ausgestaltung zwischen dem Zylinderteil und dem Scheibenteil kann auch mittels Stauchdrücken einer ebe­ nen Stahlschüssel erzielt werden. Für den Fachmann ist ersicht­ lich, daß sich mit dem erfindungsgemäßen Aufbau von Fahrzeugrä­ dern annähernd beliebige Maulweitenbezeichnungen für Räder mit Steilschulterbreitfelge erzielen lassen, ohne daß für die Her­ stellung der Felge bzw. Felgenteile neue Werkzeuge angeschafft werden müssen, da die Maulweite des Fahrzeugrades durch die Län­ ge des Zylinderteils und den Abstand der Felgenteile voneinander bestimmt bzw. festgelegt werden kann.

Claims (13)

1. Fahrzeugrad für Nutzfahrzeuge mit Steilschulterbreitfelge und einer an der Fahrzeugradnabe befestigbaren Radschüssel, die einen radialen, die Radnabenanlagefläche umfassenden Scheibenteil und einen axialen, einen Abschnitt der Felge bildenden Zylinderteil aufweist, an dem aus Blech herge­ stellte Felgenteile angeschweißt sind, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zylinderteil (3; 103) einstückig am Scheiben­ teil (2; 102) angeformt ist und sich ausgehend vom radialen Scheibenübergangsbereich (6; 106) zu beiden Seiten des Scheibenteils (2; 102) bzw. Scheibenübergangsbereich (6; 106) erstreckt und an jedem Zylinderteilschenkel (3A, 3B; 103A, 103B) ein die Steilschulter (13, 23; 113, 123) umfas­ sender Felgenteil (11, 21; 111, 121) angeschweißt ist.

2. Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschüssel (1; 101) im Querschnitt ein I-Profil hat und/oder die Zylinderteilschenkel (3A, 3B; 103A, 103B) und der radiale Scheibenanschlußbereich (7; 107) im Querschnitt ein T-Profil bilden.

3. Fahrzeugrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Felgenteile (11, 21; 111, 121) durch Auftrennen ei­ ner vorgefertigten Steilschulterfelge, insbesondere Steil­ schulterbreitbettfelge, hergestellt sind.

4. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Radschüssel (1; 101) asymmetrisch zur Radnabenanlagefläche (2'; 102') ausgebildet ist und insbe­ sondere die Zylinderteilschenkel (3A, 3B; 103A, 103B) bezo­ gen auf den radialen Scheibenübergangsbereich (6; 106) un­ terschiedliche Längen aufweisen.

5. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Radschüssel (1; 101) mit Scheibenteil (2, 102), Scheibenübergangsbereich (6; 106) und Zylinderteilschenkeln (3A, 3B; 103A, 103B) aus einem Gußteil be­ steht.

6. Fahrzeugrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschüssel aus einem Stahlgußteil oder Gußeisenteil, insbe­ sondere aus Sphäroguß, besteht und vorzugsweise die Felgen­ teile durch Umformen eines Stahlblechs hergestellt sind.

7. Fahrzeugrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschüssel aus einem Aluminiumgußteil und die Felgenteile aus umgeformten Aluminiumblechteilen bestehen.

8. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zylinderteilschenkel durch Stauchdrüc­ ken einer Radscheibenvorform, insbesondere einer Stahlschei­ benvorform, hergestellt sind.

9. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Scheibenübergangsbereich (6; 106) mit einer Materialverdickung in den Zylinderteil (3; 103) über­ geht und vorzugsweise die Belüftungslöcher (7; 107) im Scheibenübergangsbereich (6; 106) ausgebildet sind und an den Zylinderteil (3) angrenzen.

10. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Scheibenteil (2; 102) eben ausgebildet ist.

11. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Scheibenteil (202) partielle Flanken­ verdickungen (209) im Bereich der Bolzenlöcher (205), vor­ zugsweise an der der Nabenanlagefläche (202') gegenüberlie­ genden Radschüsselaußenseite (201') aufweist.

12. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Felgenteile (111, 121) mit den Zylin­ derteilschenkeln (103A, 103B) durch Reibschweißen verbunden sind.

13. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Felgenteile (11; 21) durch Lichtbogen­ schweißen oder Strahlschweißen mit den Zylinderteilschenkeln (3A, 3B) verbunden sind und vorzugsweise die Schweißverbin­ dung durch einen Preßsitz der Felgenteile (11, 21) auf den Zylinderschenkeln (3A, 3B) entlastet ist.