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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugrad mit an der Innenseite
einer Radscheibe ausgebildeten Anlageflächen, die konzentrisch um eine Mittenöffnung des
Rads angeordnet sind.
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Üblicherweise
stützt
sich das Fahrzeugrad in seinem Befestigungszustand mit den Anlageflächen an
einer Radnabe, einer Bremstrommel oder einer Bremsscheibe ab, die
im folgenden verallgemeinert als "Radflansch" bezeichnet werden. Dazu sind im Bereich
des Lochkreises der Befestigungsöffnungen in
der Regel eine radial weiter innenliegende und eine radial weiter
außenliegende
Anlagefläche
vorgesehen. Bei allen bekannten Fahrzeugrädern dieser Bauart sind die
Anlageflächen
derart ausgebildet, dass im unverspannten Zustand die radial innenliegende
Anlagefläche
gegenüber
der radial außenliegenden
Anlagefläche
etwas zurücktritt.
Durch diesen Versatz, der üblicherweise
in der Größenordnung von
0,1 bis 0,2 mm liegt, wird bei der Montage zunächst eine definierte Anlage über die
radial außenliegende
Anlagefläche
erzielt. Die radial innenliegende Anlagefläche gelangt hingegen erst beim
Spannen der Radschrauben bzw. Radmuttern in Anlage gegen den Radflansch,
wobei der entsprechende Abschnitt der Radscheibe etwas einfedert.
Im montierten Zustand liegt folglich im Bereich der radial außenliegenden
Anlagefläche
eine stärkere
Verspannung vor, wodurch die im Betrieb auftretenden Seitenkräfte im wesentlichen über die
radial außenliegende
Anlagefläche übertragen
werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Fahrzeugrad der
eingangs genannten Art den Festsitz der Radschrauben zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Fahrzeugrad nach Patentanspruch 1 gelöst. Das
erfindungsgemäße Fahrzeugrad
weist an der Innenseite einer Radscheibe ausgebildete Anlageflächen auf,
die konzentrisch um eine Mittenöffnung
des Rads angeordnet sind. Von diesen Anlageflächen steht im Unterschied zum
Stand der Technik die radial am weitesten innenliegende Anlagefläche axial
am weitesten vor.
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Versuche
haben gezeigt, dass sich mit dieser überraschend einfachen Maßnahme,
die eine Abkehr von der im Stand der Technik vorhenschenden Konfiguration
bedeutet, ein besseres Radsitzverhalten erzielen lässt.
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Bei
der Montage des Rades gelangt entgegen der Standardbauweise nunmehr
zunächst
die radial innenliegende Anlagefläche in Kontakt mit den Radflansch.
Die Übertragung
der Seitenkräfte über das
Rad in die Bremsscheibe bzw. Bremstrommel sowie in die Radnabe erfolgt
nunmehr hauptsächlich über den
radial innenliegenden Bereich. Dieser Kraftfluss hat ein deutlich
besseres Radfestsitzverhalten zur Folge.
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Im
Vergleich zu herkömmlichen
Stahlstrukturrädern
lässt sich
durch das verbesserte Festsitzverhalten das Fahrzeugrad aus dünneren Blechen herstellen,
woraus ein Gewicht- und Kostenvorteil resultiert.
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Die
Anlageflächen
sind im Hinblick auf die Befestigung des Fahrzeugrads mittels Radschrauben
oder Muttern vorzugsweise so angeordnet, dass der entsprechende
Lochkreis der Befestigungsöffnungen
zwischen der innenliegenden Anlagefläche und der außenliegenden
Anlagefläche
verläuft.
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Um
zu vermeiden, dass sich das Rad während der Montage am Fahrzeug
durch das Anziehen der Radschrauben bzw. -muttern asymmetrisch verschiebt
oder die Radnabe durch eine einseitige Querkraft belastet wird,
ist gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass sich
Abschnitte der radial innenliegenden Anlagefläche über den Durchmesser des Lochkreises
der Befestigungsöffnungen
nach außen
hinaus erstrecken.
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Insbesondere
kann die innenliegende Anlagefläche
die Befestigungsöffnungen
jeweils in einem Winkelbereich von mehr als 180° umschließen. Hierdurch werden eine
gleichmäßige Abstützung erzielt und
Rundlaufabweichungen vermieden.
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In
diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, Flächenabschnitte
der außenliegenden Anlagefläche in Radialrichtung
jeweils außenseitig der
Befestigungsöffnungen
anzuordnen.
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Zudem
ist es möglich,
die außenliegende
Anlagefläche
in mehrere, untereinander unverbundene Teilflächen aufzuteilen. In einer
bevorzugten Ausgestaltung erstrecken sich die Teilflächen der
außenliegenden
Anlagefläche
sich jeweils bogensegmentartig um eine Befestigungsöffnung.
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Gemäß einer
weiteren, auf vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
innenliegende Anlagefläche
derart ausgebildet, dass deren Radialausdehnung zwischen den Befestigungsöffnungen
unter den Lochkreisdurchmesser absinkt. Die innenliegende Anlagefläche kann
dabei als durchgehende Ringfläche
ausgebildet sein. Es ist allerdings auch möglich, diese wie die außenliegende
Anlagefläche
aus mehreren, untereinander unverbundenen Teilflächen zu bilden.
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Reicht
die innenliegende Anlagefläche
unmittelbar an die außenliegende
Anlagefläche
heran, so wird im Stoßbereich
zwischen diesen vorzugsweise jeweils eine Nut ausgebildet. Dies
gewährleistet eine
planparallele Ausführung
der Anlageflächen
und damit eine gleichmäßige Anlage
an den Radflansch.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in:
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1 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe eines Fahrzeugrads
nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine
Schnittansicht im Bereich einer Befestigungsöffnung der Radscheibe aus 1,
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3 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem zweiten
Ausführungsbeispiel,
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4 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 3 in vergrößerter Darstellung,
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5 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem dritten
Ausführungsbeispiel,
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6 einen
Schnitt entlang der Linie B-B in 5 in vergrößerter Darstellung,
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7 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem vierten
Ausführungsbeispiel,
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8 einen
Schnitt entlang der Linie C-C in 8 in vergrößerter Darstellung,
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9 eine
erste Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels,
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10 eine
zweite Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels,
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11 eine
dritte Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels,
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12 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem fünften Ausführungsbeispiel,
und in
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13 eine
Teilansicht auf die Innenseite einer Radscheibe nach einem sechsten
Ausführungsbeispiel.
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Das
erste Ausführungsbeispiel
zeigt ein Fahrzeugrad, dessen Radscheibe 1 aus Stahlblech hergestellt
ist.
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An
der Radscheibe 1 sind mehrere Befestigungsöffnungen 2 vorgesehen, über die
das Fahrzeugrad am Fahrzeug montiert wird. Die Befestigungsöffnungen 2 sind
dabei gleichbeabstandet auf einem Lochkreis angeordnet, dessen Radius
r dem Abstand der Mitten der Befestigungsöffnungen 2 von der
Mitte M der Radscheibe 1 entspricht.
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Im
Bereich der Befestigungsöffnungen 2 ist jeweils
ein kreisförmiges
Versenk 3 ausgebildet, das an seiner vom Fahrzeuge wegweisenden
Außenseite eine
vorstehende Kalotte 4 für
eine Radschraube ausbildet. Das Versenk 3 weist bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
im wesentlichen die gleiche Wanddicke wie die restliche Radscheibe 1 auf.
Es ist jedoch auch möglich,
durch eine Materialstauchung zumindest im Bereich des Versenks 3 eine
erhöhte Wanddicke
vorzusehen.
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Weiterhin
weist die Radscheibe 1 eine Mittenöffnung 5 auf, über die
das Rad auf einer Nabe, einem Bremsscheibentopf oder einer Bremstrommel aufsitzt.
Der Rand 6 der Mittenöffnung 5 ist
zur Außenseite
der Radscheibe 1 hin umgebogen. Die Kante 7 des
umgebogenen Rands 6 liegt dabei etwas über dem Niveau der Außenkanten
der Kalotten 4.
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An
der Radscheibe 1 können
weiterhin mehrere Belüftungsöffnungen 8a vorgesehen
sein, die jeweils durch Speichen bzw. Speichenanordnungen 8b voneinander
getrennt sind. Die Anzahl der Speichenanordnungen 8b entspricht
der Anzahl der Befestigungsöffnungen 2,
wobei letztere jeweils im Wurzelbereich der Speichenanordnungen 8b angeordnet sind.
Dies ist für
den Kraftfluss im Fahrzeugrad besonders vorteilhaft. Jedoch kann
auch ein anderes Radscheibendesign zum Einsatz kommen, das sich von
dem Ausführungsbeispiel
im Hinblick auf die Belüftungsöffnungen 8a und
die Speichenanordnungen 8b unterscheidet.
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In
jedem Fall weist jedoch die Radscheibe 1 an ihrer Innenseite
mehrere Anlageflächen
auf, über die
sich das Fahrzeugrad im montierten Zustand an einer planen Gegenfläche einer
Radnabe, eines Bremsscheibentopf oder einer Bremstrommel abstützt. Diese
Anlageflächen
sind konzentrisch um die Mittenöffnung 5 herum
angeordnet.
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Im
Unterschied zu der bei Fahrzeugrädern gebräuchlichen
Bauweise steht von den Anlageflächen
die radial am weitesten innenliegende Anlagefläche 9 axial am weitesten
vor, so dass diese bei der Montage des Fahrzeugrads am Fahrzeug
als erstes in Anlage mit der planen Gegenfläche gelangt.
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Wie 1 zeigt,
liegt diese radial innenliegende Anlagefläche 9 weitestgehend
innerhalb des Lochkreises der Befestigungsöffnungen 2.
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Vorzugsweise
wird die radial innenliegende Anlagefläche 9 als plane Fläche ausgeführt.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst
die radial innenliegende Anlagefläche 9 einen ringförmigen Flächenabschnitt 10,
der bezogen auf die Radmitte M radial innerhalb der Befestigungsöffnungen 2 verläuft. Dieser
ringförmige
Flächenabschnitt 10 kann
bis unmittelbar an die Mittenöffnung 5 heranreichen.
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Wie 1 weiter
zeigt, grenzt die radial innenliegende Anlagefläche 9 unmittelbar
an die Versenke 3 der Befestigungsöffnungen 2 an, so
dass diese radial innenseitig bogensegmentförmig von der Anlagefläche 9 umschlossen
werden.
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Im
Bereich der Befestigungsöffnungen 2 weist
die innenliegende Anlagefläche 9 zudem
Flächenabschnitte 11 auf,
die sich in Radialrichtung über den
Lochkreis der Befestigungsöffnungen 2 hinauserstrecken.
Durch diese Flächenabschnitte 11 wird beim Spannen
der Radschrauben ein Verrutschen in der Haupterstreckungsebene der
Radscheibe 2 vermieden, da ein Verkippen des Rads verhindert
wird. Dies ermöglicht
eine weitestgehend querkraftfreie Montage des Fahrzeugrads.
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Insbesondere
bei einer vollflächigen
Ausbildung der innenliegenden Anlagefläche 9 kann im Bereich
der Befestigungsöffnungen 2 jeweils
ein Umschließungswinkel
größer als
180° erzielt
werden.
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Zwischen
den Befestigungsöffnungen 2 sinkt die
radial innenliegende Anlagefläche 9 unter
den Lochkreisdurchmesser ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Außenkanten 12 der Anlageflächen 9 zwischen
den Flächenabschnitten 11 zur
Radmitte M hin weich einwärts
gekrümmt.
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Es
ist jedoch auch möglich,
die innenliegende Anlagefläche 9 in
mehrere, untereinander unverbundene Teilflächen aufzuteilen. So können beispielsweise
die außerhalb
des Lochkreisdurchmessers befindlichen Flächenabschnitte 11 von
weiter innenliegenden Abschnitten getrennt sein. Überdies
ist eine Segmentierung der innenliegenden Anlagefläche 9 in
Umfangsrichtung denkbar.
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Die
Radscheibe weist weiterhin eine außerhalb des Lochkreisdurchmessers
vorgesehene, außenliegende
Anlagefläche 13 auf.
Diese außenliegende
Anlagefläche 13 ist
gegenüber
der innenliegenden Anlagefläche 9 zurückgesetzt,
so dass diese bei der Montage erst im Verlauf des Verspannens und
nach einer elastischen Verformung der Radscheibe 1 im Bereich
der innenliegenden Anlagefläche 9 in
Anlage gegen die plane Gegenfläche
gelangt. In 2 ist dieser Versatz, der in
der Größenordnung
von etwa 0,1 bis 0,8 mm, bevorzugt bei etwa 0,5 mm liegt, durch
das Spaltmaß s
angedeutet.
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Vorzugsweise
wird auch die radial außenliegende
Anlagefläche 13 als
plane Fläche
ausgeführt.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist die außenliegende
Anlagefläche 13 in
mehrere, untereinander unverbundene Teilflächen aufgeteilt. Wie 1 zeigt,
sind sämtliche
Teilflächen
der Anlagefläche 13 gleichartig
ausgebildet. Sie verlaufen jeweils radial außenseitig und in etwa bogensegmentartig um
die jeweilige Befestigungsöffnung 2.
Zudem können
die Teilflächen
jeweils bis an das zugehörige
Versenk 3 heranreichen.
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Weiterhin
ist im Stoßbereich
zwischen der innenliegenden Anlagefläche 9 und der außenliegenden
Anlagefläche 13 jeweils
eine Nut 14 ausgebildet. Hierdurch werden die Anlageflächen 9 und 13 untereinander
entkoppelt. Dies erlaubt zum einen eine planparallele Ausführung der
Anlageflächen
und vermeidet Bauteilsspannungen bei der Montage, da eine gleichmäßige Anlage
an die Gegenfläche
erzielt wird.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
ist in den 3 und 4 dargestellt.
Die innen- und außenliegenden
Anlageflächen 9 und 13 sind
jeweils paarweise als Bogensegmente 15. ausgeführt, von
denen jeweils zwei um eine Befestigungsöffnung 2 herum angeordnet
sind. Dieser Bogensegmente 15 können beispielsweise jeweils
konzentrisch zu der zugehörigen
Befestigungsöffnungen
ausgebildet sein. Wie insbesondere 4 entnommen
werden kann besteht zwischen den beiden Anlageflächen 9 und 13 eines
jeden Bogensegments 15 ein axialer Versatz s, so dass die
radial weiter innenliegenden Abschnitte der Bogensegmente 15 bei
der Montage als erstes in Anlage an eine plane Gegenfläche gelangen.
Die Anlageflächen 9 und 13 eines
Bogensegments 15 sind durch eine vorzugsweise geprägte Nut 14 entkoppelt. Diese
Nuten sind vorzugsweise radial etwas außerhalb des Lochkreisdurchmessers
angeordnet.
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Anstelle
eines stufenförmigen
Versatzes, wir in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt
ist, können
die axial unterschiedlich weit vorstehenden Anlageflächen 9 und 13 in
eine Schrägefläche 16 integriert
werden, wie dies beispielhaft anhand des dritten Ausführungsbeispiels
in den 5 und 6 dargestellt ist. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
besitzen die Anlageflächen
wiederum die Form von Bogensegmente 15, von denen jeweils
zwei um eine Befestigungsöffnung 2 herum
angeordnet sind. Im Unterschied zu den zweiten Ausführungsbeispiel
fallen die Anlageflächen
jedoch in Radialrichtung um einen Anstellwinkel α zu einer planen Gegenfläche ab.
Dabei steht der radial am weitesten innenliegende Bereich als innenliegende
Anlagefläche 9 axial
weiter vor, als der radial am weitesten außenliegende Bereich 13.
Auch in diesem Fall kommt somit bei der Montage zunächst ein
radial innerhalb des Lochkreisdurchmessers befindlicher Bereich
der Radscheibe in Anlage gegen eine plane Gegenfläche, der
sich elastisch verformt, bevor außerhalb des Lochkreisdurchmessers
befindliche Bereiche der Radscheibe gegen die Gegenfläche verspannt
werden.
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Die 7 und 8 zeigen
ein viertes Ausführungsbeispiel
für eine
erfindungsgemäße Radscheibe 1.
Die Anlageflächen 9 und 13 sind
in diesem Fall als zu der Mitte M der Radscheibe 1 konzentrische
Kreisbogensegmente 17 und 18 ausgebildet. Die
axial um den Versatz s weiter vorstehende, radial innenliegende
Anlagefläche 9 und
das zugehörige Kreisbogensegment 17 liegen
innerhalb des Lochkreisdurchmessers, wohingegen die radial weiter
außenliegende
Anlagefläche 13 beziehungsweise
das zugehörige
Kreisbogensegment 18 außerhalb des Lochkreisdurchmessers
liegen. Die Anlageflächen 9 und 13 sind
jeweils durch die Befestigungsöffnungen 2 unterbrochen,
so dass die Kreisbogensegmente 17 und 18 jeweils
von einer Befestigungsöffnung 2 zur nächsten Befestigungsöffnung 2 verlaufen.
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Die
Anordnung der Kreisbogensegmente 17 und 18 kann
wie in den 9 bis 11 dargestellt, modifiziert
werden. So ist es beispielsweise möglich, dass die Kreisbogensegemente 17 und 18 in
Radialrichtung jeweils eine Befestigungsöffnung 2 einschließen, wie
dies in 9 gezeigt ist. Die dort gezeigten
Kreisbogensegemente 17 und 18 können alternativ
auch untereinander verbunden werden.
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Weiterhin
ist es möglich,
einen Teil der Kreisbogensegmente 17 bzw. 18 in
Umfangsrichtung zwischen den Befestigungsöffnungen 2 und einen
anderen Teil der Kreisbogensegmente 18 bzw. 17 radial innerhalb
oder außerhalb
der Befestigungsöffnungen 2 anzuordnen,
wie dies in den 10 und 11 dargestellt
ist. In sämtlichen
Fällen
bleibt der in 8 dargestellte Versatz s zwischen
der radial innenliegenden Anlageflächen 9 und der radial
außenliegenden
Anlagefläche 13 gewährleistet.
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Ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
ist in 12 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
umschließen
die Anlageflächen
jeweils vollständig
eine Befestigungsöffnung 2.
Dabei kann ein Teilabschnitt 19 auf den Mittelpunkt der
Befestigungsöffnung 2 und ein
weiterer Teilabschnitt 20 auf den Mittelpunkt M der Radscheibe 1 beziehungsweise
der Mittenöffnung 5 derselben
zentriert sein. Bei dem in 12 gezeigten
Ausführungsbeispiel
umschließt
der außenliegende
Teilabschnitt 19 die Befestigungsöffnung in einem Winkelbereich
von etwa 230° bis
300° ein.
Prinzipiell ist es möglich,
auch hier einen stufenförmigen
Versatz s zwischen einem radial weiter innenliegenden Anlagebereich 9 und
einem radial weiter außenliegenden
Anlagebereich 13 vorzusehen und beide Anlagebereiche gegebenenfalls
durch eine Nut zu trennen. Es ist jedoch auch möglich, wie in dem Ausführungsbeispiel
dargestellt, entlang der Schnittlinie B-B eine nach außen abfallende
Schrägfläche analog 6 vorzusehen.
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Bei
dem in 13 dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel
sind wiederum eine radial weiter innenliegende Anlagefläche 9 und
eine radial weiter außenliegende
Anlagefläche 13 zu
einer Schrägfläche 16 miteinander
verbunden. Letzterer umfasst zwei zu dem Mittelpunkt M der Radscheibe 1 konzentrischer
Teilabschnitte 21 und 22, die in Umfangsrichtung
zwischen benachbarten Befestigungsöffnungen 2 verlaufen.
Diese Teilabschnitte 21 und 22 sind an ihren Enden
durch Bogensegmente 23 und 24 verbunden, die bogenförmig um
die jeweils nächstliegende
Befestigungsöffnung 2 verlaufen.
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Die
vorstehend beschriebenen Fahrzeugräder ermöglichen aufgrund der axial
weiter vorstehenden inneren Anlagefläche einen verbesserten Kraftfluss
bei der Übertragung
von Seitenkräften
und ermöglichen
dadurch ein besseres Radfestsitzverhalten bzw. einen verbesserten
Festsitz der Radschrauben. Hierdurch lassen sich Stahlstrukturräder zumindest
im Bereich der Radscheibe mit geringeren Blechdicken realisieren,
woraus ein Gewichts- und Kostenvorteil resultiert.
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Die
Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Sie ist
jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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- 1
- Radscheibe
- 2
- Befestigungsöffnung
- 3
- Versenk
- 4
- Kalotte
- 5
- Mittenöffnung
- 6
- Rand
- 7
- Kante
- 8a
- Belüftungsöffnung
- 8b
- Speichenanordnung
- 9
- radial
innenliegende Anlagefläche
- 10
- ringförmiger Flächenabschnitt
- 11
- über den
Lochkreis hinausragender Flächenabschnitt
- 12
- Außenkante
- 13
- radial
außenliegende
Anlagefläche
- 14
- Nut
- 15
- Bogensegment
- 16
- Schrägfläche
- 17
- Kreisbogensegment
innerhalb des Lochkreisdurchmessers
- 18
- Kreisbogensegment
außerhalb
des Lochkreisdurchmessers
- 19
- Teilabschnitt
- 20
- Teilabschnitt
- 21
- Teilabschnitt
- 22
- Teilabschnitt
- 23
- Bogensegment
- 24
- Bogensegment
- M
- Radmitte
- r
- Lochkreisradius
- s
- Versatz
- α
- Anstellwinkel