DE102011116359A1

DE102011116359A1 - Leicht montierbares Speichenmodul für die Speichen eines Rades für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102011116359A1
Application number: DE102011116359A
Authority: DE
Inventors: Darren Luke; Franz Schwenk; Niels Loeb
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2013-04-25
Also published as: US9352613B2; US20130099555A1

Abstract

Offenbart ist ein Rad für ein Kraftfahrzeug, wobei das Rad aufweist: – mindestens eine Speiche, – ein auf der Speiche angeordnetes Schwalbenschwanzprofil, sowie – einem Speichenmodul mit Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereichen, welche dazu ausgestaltet sind, auf das Schwalbenschwanzprofil geschoben zu werden.

Description

Die Erfindung zieht sich auf ein Rad für ein Kraftfahrzeug, wobei das Rad Speichen und darauf anordbare Speichenmodule aufweist.
Die DE 101 43 567 B4 offenbart ein derartiges Rad mit einer Felge, einer Radnabe und mehreren Speichen, die die Felge mit der Radnabe verbinden, und mit an dem Rad befestigten Speichenmodulen, welche jeweils eine Speiche abdecken. Die Speichenmodule können Rasten aufweisen, die die Felge, die Nabe oder die Speichen hintergreifen.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Rad mit Speichen und ein darauf anordbares Speichenmodul zu schaffen, welches leicht montierbar ist und bei dem das Speichenmodul in axialer Richtung formschlüssig an der Speiche fixierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 11 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Vorgesehen ist demgemäß ein Rad für ein Kraftfahrzeug, wobei das Rad aufweist:

– mindestens eine Speiche,
– ein auf der Speichen angeordnetes Schwalbenschwanzprofil, sowie
– ein Speichenmodul mit Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereichen, welche dazu ausgestaltet sind, auf das Schwalbenschwanzprofil geschoben zu werden.

Die Schwalbenschwanzprofile wirken mit den Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereichen nach Art einer Schwalbenschwanzverbindung zusammen. Die Speichenmodule sind somit in axialer Richtung formschlüssig gehalten. Das Speichenmodul kann individuell gestaltet werden, beispielsweise durch die Farbgebung und oder eingearbeitete Reliefs mit Logos und dergleichen. Die Speichenmodule können vom Endkunden selber beliebig ausgetauscht werden, ohne das Rad demontieren zu müssen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung gelangt in der Rastposition ein Außenbereich des Speichenmoduls in radial nach außen weisender Richtung an einem axial über die Speiche hinausragenden Kragen des Rades in Anlage.
Bei dem axial über die Speiche hinausragenden Kragen kann es sich um den Felgenbund für einen Reifen handeln. Bei einer Rotation des Rades wirken Zentrifugalkräfte in radialer Richtung auf die Speichenmodule. Dadurch, dass die Außenbereiche der Speichenmodule durch den hinausragenden Abschnitt des Rades in radialer Richtung gehalten werden, können die Speichenmodule nicht bedingt durch die Zentrifugalkraft nach außen aus der Rastposition bewegt werden. Die Speichenmodule sind somit radial formschlüssig gesichert.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung sind längs der Speiche mehrere Schwalbenschwanzprofile hintereinander angeordnet, wobei in der Speiche Einführlücken für das Einführen der Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereiche vorgesehen sind.
Dadurch kann eine stabile Verbindung zwischen einer Speiche und einem Speichenmodul geschaffen werden, mit der selbst bei abgebrochenen Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereichen noch eine formschlüssige Verbindung erzielt werden kann.
Dadurch muss das Speichenmodul nicht über die gesamte Länge der Speiche geschoben werden, sondern nur von Einführlücken, bis die Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereiche die Schwalbenschwanzprofile umgreifen.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung ist parallel zu den Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereichen länglicher Steg angeordnet, welcher sich aus dem Speichenmodul in Richtung der Speiche erstreckt und an der Speiche anliegt. Der Steg kann sich über die gesamte Länge einer Flanke des Speichenmoduls erstrecken.
Der Steg schließt das Speichenmodul nach außen hin ab, so dass die Schwalbenschwanzverbindung verborgen bleibt. Weiterhin kann durch den Steg verhindert werden, dass Verschmutzungen zwischen die Speiche und das Speichenmodul gelangen können.
Der Steg kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung das Speichenmodul unter Vorspannung halten.
Der oder die angrenzend an den Steg angeordnete Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereiche wird dadurch auf Zug belastet. Der gegenüberliegend von dem Steg angeordnete Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereich wird auf Druck belastet. Durch die Biegespannung kann die Klemmwirkung der Schwalbenschwanzverbindung verbessert werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Speiche eine Erhebung angeordnet, wobei an dem Speichenmodul eine Arretierrippe vorgesehen ist, welche das Speichenmodul in einer Rastposition arretiert.
Durch die mit der Erhebung zusammenwirkende Arretierungsrippe wird das Speichenmodul in der Rastposition gehalten. Das Speichenmodul wird also in axialer Richtung durch das Schwalbenschwanzprofil und in radialer Richtung durch die Erhebung gehalten.
Entsprechend einer Ausgestaltung sind die Erhebung und die Arretierungsrippe dergestalt angeordnet, dass die Speichenmodule in radial nach innen weisender Richtung arretiert ist.
Die Arretierung stellt eine lösbare Verbindung dar, die jedoch während der Fahrt und allgemein bei einer Rotation des Rades auf der Speiche verbleiben soll. Indem die lösbare Arretierung entgegen der Zentrifugalkraft öffnet, wird ein unbeabsichtigtes Ablösen der Speichenmodule beispielsweise bei schnellen Autobahnfahrten vermieden.
Entsprechend einer Ausgestaltung ist das Speichenmodul an einem Innenbereich in axialer Richtung umgebogen, wobei in der montierten Lage ein Endbereich an der Speiche anliegt und eine in axialer Richtung wirkende Vorspannung erzeugt.
Dadurch muss beim Arretieren des Speichenmoduls ein Widerstand überwunden werden, um das Speichenmodul elastisch zu verformen. Die elastische Vorspannung wirkt in der Richtung, in welche das Speichenmodul gezogen werden muss, um sie zu lösen. Daher ist vorzugsweise die elastische Vorspannung geringer als eine zum Lösen der Arretierung notwendige Lösekraft.
Entsprechend einer Ausgestaltung erweitert sich das Schwalbenschwanzprofil in einer Aufschieberichtung V-förmig. Dementsprechend verjüngt sich der Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereich in der Aufschieberichtung.
Dadurch kann zum ein bei der Befestigung zurückzulegender Aufschiebeweg reduziert werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schwalbenschwanzprofil aus Haltebereiche gebildet, welche Abrundungen aufweisen.
Durch die Abrundungen können bei mechanischer Beanspruchung des Rades örtliche Spannungsspitzen in der Speiche vermieden werden. Die sogenannte Kerbwirkung, welche bei mechanischer Beanspruchung an Übergängen mit geringen Radien auftretenden kann, kann an den Abrundungen nicht auftreten.
Für die Abdeckung einer Speiche eines Rades eignet sich ein Speichenmodul mit Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereichen, welche dazu ausgestattet sind, bei einer Verschiebung längs zu der Speiche ein an der Speiche angeordnetes Schwalbenschwanzprofil zu umgreifen. Das Speichenmodul kann in kurzer Zeit mit verhältnismäßig geringem Aufwand ausgetauscht werden, um individuelle optische Gestaltungen zu realisieren.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1: Aus einer perspektivischen Ansicht einen Teil eines Rades mit einer Speiche und einem Felgenbund, wobei auf der Speiche ein Speichenmodul anbringbar ist.
2: In einer Schnittdarstellung einen Querschnitt einer Speiche mit einem darauf angeordneten Speichenmodul.
3: In einer Schnittdarstellung einen Längsschnitt einer Speiche mit einem darauf angeordneten Speichenmodul.
4: Aus einer perspektivischen Ansicht einen Teil eines Rades mit einer Speiche und einem Felgenbund, wobei auf der Speiche ein Speichenmodul mit V-förmig gestalteten Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereichen anbringbar ist.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt einen Teil eines Rades mit einer Speiche 1 und einem darauf anordbaren Speichenmodul 2. Die Speiche 1 verbindet eine nicht dargestellte Radnabe mit einem Felgenbund 3. Vorzugsweise besteht die Speiche 1 aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium. Die Abdeckung 2 kann aus Kunststoff gebildet sein und lackiert sein. Die Speiche 1 ist gegenüber der Radialen r leicht geneigt. Auf der Speiche 1 sind Schwalbenschwanzprofile 4 vorgesehen. Die Schwalbenschwanzprofile 4 sind durch voneinander weg weisende Haltebereiche 5 gebildet.
Die in 1 dargestellte Speiche 1 weist zwei Schwalbenschwanzprofile 4 auf. Angrenzend an beide Schwalbenschwanzprofile 4 sind Einführlücken 6 angeordnet, in welche an dem Speichenmodul 2 angeordnete Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereiche 7 in axialer Richtung a einsteckbar sind. Das Speichenmodul 2 kann nach dem Einstecken entsprechend der Ausrichtung der Speiche 1 nach außen in im Wesentlichen radialer Richtung (Aufschieberichtung L) entlang der Speiche 1 geschoben werden, bis die Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereiche 7 in Eingriff mit den Haltebereichen 5 der Schwalbenschwanzprofile gelangen.
2 zeigt eine Speiche 1 mit einem darauf montierten Speichenmodul 2 in einer geschnittenen Ansicht. Man erkennt, dass die Haltebereiche 5 des Schwalbenschwanzprofils eine Abrundung 8 aufweisen. Die Speichen 1 übertragen im Betrieb die Radlast auf die nicht dargestellte Radnabe. Dementsprechend wirken in der Speiche 1 verhältnismäßig hohe Druck- und Zugspannungen. An scharfen Übergängen bzw. kleinen Radien können hohe Spannungen zu hohen örtlichen Belastungen führen (Kerbwirkung). Durch die Abrundung 8 kann die Kerbwirkung vermieden werden. An den Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereichen 7 sind in die Haltebereiche 5 eingreifende Haltenasen 9 angeordnet, welche vorzugsweise ebenfalls abgerundet ausgestaltet sind. Vorzugsweise korrespondiert die geometrische Ausgestaltung der Haltenasen 9 im montierten Zustand, unter Berücksichtigung einer Verformung durch elastische Vorspannung so zu den Haltebereichen 5, dass sich eine möglichst große Berührungsfläche zwischen den Haltenasen 9 und den Haltebereichen 5 ausbildet. Dadurch entsteht bei der Montage Reibung zwischen den Haltenasen 9 und den Haltebereichen 5, was mit einer haptisch hochwertigen Anmutung einhergeht.
In der 2 ist links an dem Speichenmodul 2 ein Steg 10 angeordnet, welches sich in Längsrichtung der Speiche erstreckt. Das Steg 10 schließt das Speichenmodul 2 nach außen hin ab. Das Steg 10 liegt darüber hinaus im montierten Zustand unter leichter Vorspannung auf der Speiche 1 an. Es wirkt also eine Kraft F1 auf das Speichenmodul 2, welche das Speichenmodul geringfügig elastisch verformt. Die Vorspannung wird bei der Monatage durch leichtes Andrücken erzeugt und sorgt für einen spielfreien und damit klapperfreien Sitz des Speichenmoduls 2.
In 3 ist die Speiche 1 mit dem darauf angeordneten Speichenmodul 2 in einem Längsschnitt dargestellt. Rechts, also in radialer Richtung r, liegt das Speichenmodul 2 mit einem Außenbereich 14 an einem Kragen 11 bündig an. Der Kragen 11 ist an einem Felgenbund 3 ausgebildet und steht in axialer Richtung a leicht hervor. Während der Fahrt rotiert das Rad und auf das Speichenmodul 2 wirkt eine Zentrifugalkraft radial nach außen. An dem Kragen 11 kann sich das Speichenmodul 2 abstützen.
Weiterhin zeigt 3 eine mögliche Arretierung des Speichenmoduls 2 auf der Speiche 1. Die Speiche 2 weist eine Erhebung 12 auf, über die bei der Montage eine Arretierungsrippe 13 geschoben wird. Die Arretierungsrippe 13 überwindet die Erhebung 12 und rastet rechts von der Erhebung ein, so dass das Speichenmodul 2 im wesentlichen spielfrei in einer Rastposition R gehalten ist.
In einem Innenbereich 15 ist das Speichenmodul 2 in axialer Richtung a nach innen umgebogen. In der dargestellten, montierten Lage liegt ein Endbereich 16 an der Speiche an und erzeugt eine in radialer Richtung r wirkende Vorspannung. Es wirkt also eine Kraft F2 auf das Speichenmodul 2. Ausgeglichen wird die Kraft F2 durch eine an der Arretierungsrippe 13 herrschende Kraft F3. Dadurch ist das Speichenmodul in radialer Richtung r spielfrei gehalten. Die Kräfte F2 und F3 sind axial versetzt. Die Kraft F2 ist nur so groß, dass das Speichenmodul 2 geringfügig verformt wird. Die Vorspannung muss bei der Montage überwunden werden, beispielsweise indem der Innenbereich 15 mit dem Handballen kraftbeaufschlagt wird.
4 zeigt eine Speiche 1 mit V-förmig gestalteten Schwalbenschanzprofilen 4 und korrespondierend hierzu gestalteten Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereichen 7. Die Haltebereiche 5 sind in Aufschieberichtung L weniger tief ausgeführt. Dementsprechend greifen die Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereiche 7 in Aufschieberichtung L weniger tief in die Haltebereiche 5 ein. Durch diese V-förmige Ausgestaltung der Schwalbenschwanzprofile 4 kann ein für das Anbringen des Speichenmoduls 2 notwendiger Aufschiebeweg reduziert werden.
Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Speiche
2: Speichenmodul
3: Felgenbund
4: Schwalbenschwanzprofil
5: Haltebereich Eninführlücken
7: Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereiche
8: Abrundung
9: Haltenase
10: Steg
11: Kragen
12: Erhebung
13: Arretierungsrippe
14: Außenbereich
15: Innenbereich
16: Endbereich
a: axiale Richtung
F1: Kraft
F2: Kraft
F3: Kraft
L: Aufschieberichtung
r: radiale Richtung
R: Rastposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10143567 B4 [0002]

Claims

Rad für ein Kraftfahrzeug, wobei das Rad aufweist: – mindestens eine Speiche (1), – ein auf der Speiche (1) angeordnetes Schwalbenschwanzprofil (4), sowie – einem Speichenmodul (2) mit Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereichen (7), welche dazu ausgestaltet sind, auf das Schwalbenschwanzprofil (4) geschoben zu werden.
Rad nach Anspruch 2, wobei in einer Rastposition (R) ein Außenbereich (14) des Speichenmoduls (2) in radial nach außen weisender Richtung (r) an einem axial über die Speiche (1) hinausragenden Kragen (11) des Rades in Anlage gelangt.
Rad nach Anspruch 1, wobei längs der Speiche (1) mehrere Schwalbenschwanzprofile (4) hintereinander angeordnet sind und wobei in der Speiche (1) Einführlücken (6) für das Einführen der Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereiche (7) vorgesehen sind.
Rad nach Anspruch 1, wobei sich parallel zu den Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereichen (7) ein länglicher Steg (10) aus dem Speichenmodul in Richtung der Speiche (1) erstreckt, wobei der Steg (10) im montierten Zustand an der Speiche (1) anliegt.
Rad nach Anspruch 4, wobei der Steg (10) das Speichenmodul (2) unter Vorspannung hält.
Rad nach Anspruch 1, wobei an der Speiche (1) eine Erhebung (12) angeordnet ist und wobei an dem Speichenmodul (2) eine Arretierrippe (13) vorgesehen ist, welche das Speichenmodul (2) in einer Rastposition (R) arretiert.
Rad nach Anspruch 7, wobei die Erhebung (12) und die Arretierungsrippe (13) dergestalt angeordnet sind, dass das Speichenmodul (2) in radial nach innen weisender Richtung (r) arretiert ist.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Speichenmodul (2) an einem Innenbereich (15) in axialer Richtung (a) umgebogen ist, und wobei in der montierten Lage ein Endbereich (16) an der Speiche (1) anliegt und eine in radialer Richtung (r) wirkende Vorspannung erzeugt.
Rad nach Anspruch 1, wobei das Schwalbenschwanzprofil (4) sich in einer Aufschieberichtung (L) V-förmig erweitert und wobei die Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereiche (7) sich in Aufschieberichtung (L) verjüngen.
Rad nach Anspruch 1, wobei das Schwalbenschwanzprofil (4) aus Haltebereichen (5) gebildet ist, wobei die Haltebereiche (5) Abrundungen (8) aufweisen.
Speichenmodul (2) mit Schwalbenschwanz-Umgreifungsbereichen (7), welche dazu ausgestaltet sind, bei einer Verschiebung längs zu einer Speiche (1) eines Rades ein an der Speiche (1) angeordnetes Schwalbenschwanzprofil (4) zu umgreifen.