DE2944013A1

DE2944013A1 - Kraftfahrzeugrad, insbesondere leichtmetallrad

Info

Publication number: DE2944013A1
Application number: DE19792944013
Authority: DE
Inventors: Erich 5974 Herscheid Stahlschmidt
Original assignee: Stahlschmidt & Maiworm
Current assignee: Stahlschmidt & Maiworm
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1979-10-31
Publication date: 1981-05-07
Also published as: DE2944013C2; JPS5679001A

Description

Kraftfahrzeugrad, insbesondere Leichtmetallrad
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeugrad, und zwar insbesondere auf ein Leichtmetall-(Aluminium-)Rad.
Es ist bekannt, die Räder von Kraftfahrzeugen aus Leichtmetall zu fertigen, um das Gewicht des Rades möglichst gering zu halten. Ein geringes Radgewicht garantiert eine besonders gute Bodenhaftung, da das Rad den Unebenheiten in der Straße selbst bei höchsten Geschwindigkeiten einwandfrei folgen kann.
Für die Fertigung derartiger Leichtmetallräder sind verschiedene Herstellverfahren bekannt. Hierbei kommt dem Gießen von Leichtmetallrädern eine besondere Bedeutung zu, da hierdurch selbst große Stückzahlen mit einem verkünftigen Aufwand hergestellt werden können.
Es ist aber auch bekannt, derartige Leichtmetallräder zu schmieden. Dabei können noch geringere Materialquerschnitte bei gleicher Festigkeit eingehalten werden, was sich günstig auf das Gewicht auswirkt. Umgekehrt ist das Schmieden aber verhältnismäßig kostenintensiv, so daß ein breiterer Einsatz an den hohen Kosten scheitert.
Für Spezialzwecke hat man auch schon zweiteilige Räder aufgebaut, wobei Felgenring und Radschüssel getrennt gefertigt wurden. Die beiden Teile wurden entweder über entsprechende an beiden Teilen vorhandenen Vorsprüngen verschraubt oder aber, soweit Felgenring und Radschüssel aus identischem Material bestanden, miteinander verschweißt.
Die Fertigung aus zwei Teilen über eine Verschraubung hat den Nachteil, daß der Aufbau verhältnismäßig kompliziert ist, so daß er nur für Sonderanfertigungen geeignet ist und nicht für eine Serienfertigung für Kraftfahrzeugräder in Frage kommt. Darüber hinaus bedeuten die Verbindungsteile einen zusätzlichen Materialaufwand, welcher sich auch wieder durch ein zusätzliches Gewicht bemerkbar macht. Diese Teile müssen nämlich relativ stabil sein, da ja an diesen Stellen verhältnismäßig große Kräfte von Radschüssel auf Felgenring und umgekehrt übertragen werden müssen.
Die Anwendung einer Schweißverbindung setzte bislang identisches Material für Radschüssel und Felgenring voraus, wobei zusätzlich zu berücksichtigen ist, daß durch die Schweißverbindung selbst eine Schwächung des Felgenringes im Bereich der Schweißnaht auftritt, die wiederum eine bestimmte Uberdimensionierung des Felgenringes selbst, zumindest im Bereich der Schweißnaht, notwendig macht.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Kraftfahrzeugrad anzu-.
geben, das in einfacher Weise aus zwei Teilen gefertigt werden kann, wobei die Fertigung von Felgenring und von Radschüssel auf verschiedene Weise erfolgen kann und bei welchem eine minimale Materialdicke entsprechend der gewünschten Belastung mit einem minimalen Querschnitt gewählt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Rad mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Das Kraftfahrzeugrad nach der Erfindung ist demgemäß zweiteilig aufgebaut, wobei der Radschüsselaußenring und der Felgeninnenring im Berührungsbereich uneben mit miteinander korrespondierenden Zylinder- bzw. Kegelstumpfflächen versehen sind und der Felgenring im Pressitz auf die Radschüssel aufgezogen wird. Zusätzlich wird dann die Naht von Felgenring und Rad schüssel zumindest stellenweise, beispielsweise über Punktschweißung, miteinander dauerhaft verbunden. Auf diese Weise gelingt es, ein Leichtmetallrad zu fertigen, das bei gleicher Größe und Festigkeit bis zu 30 % weniger Gewicht aufweist als ein gegossenes Rad.
Ein derartiges Rad kann dabei gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens in vorteilhafter Weise dadurch hergestellt werden, daß der Felgenring aus einem Aluminiumblech tiefgezogen wird, wobei die Stärke des Aluminiumringes gerade so gewählt ist, daß die für ein Kraftfahrzeugrad benötigte Steifigkeit im Bereich des Felgenringes erreicht ist. Der so tiefgezogene Felgenring wird an der Innenfläche, welche der Radschüssel zugewandt ist uneben, d.h. mit mindestens einer Erhöhung oder Vertiefung ausgerüstet.
Die entsprechend hergestellte Radschüssel, die in diesem Fall beispielsweise auch gegossen sein kann, trägt an ihrem äußeren Umfang eine komplementäre Form und ist im Durchmesser so gehalten, daß Erhöhungen im Felgenring den gleichen Durchmesser haben wie Vertiefungen im Aussenring der Radschüssel bzw. Vertiefungen im Felgeninnenring den gleichen Durchmesser aufweisen wie Uberhöhungen am Radschüsselaußenring.
Nach Fertigung dieser beiden Teile wird der Felgenring relativ zur Radschüssel stark erhitzt, vorzugsweise auf eine Temperatur, die 2000 bis 3000 C über der der Rad- schüssel liegt und auf die Radschüssel aufgezogen und durch Abkühlen aufgeschrumpft. Schon hierdurch wird ein sehr guter Pressitz erreicht, der für die Ubertragung der normalen Kräfte, die bei einem Kraftfahrzeugrad sowohl radial als auch axial auftreten, voll ausreicht.
Zusätzlich zu dem Aufschrumpfen wird aber, um ein einwandfreies Leichtmetallrad zu erhalten, Felgenring und Radschüssel miteinander verschweißt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß über den Umfang der einander zugewandten Stirnflächen von Felgenring und Radschüssel eine Raunaht aus einzelnen Punktschweißungen angebracht wird, die dann die zusätzliche Festigkeit auch für höchste Beanspruchung garantiert.
Vorteilhafte Weiterbildungen und zusätzliche Maßnahmen sind Gegenstand der Unteransprüche.
So kann es sich beispielsweise, insbesondere bei Radtypen, die sehr hohe Brems- oder Beschleunigungsmomente übertragen müssen, empfehlen, über den Umfang verteilt zwischen Felgenring und Radschüssel Mitnahmekörper, z.B.
Kugeln mit einzupressen, die dann Jegliche Drehbewegung von Radschüssel auf Felgenring und umgekehrt sicher mitübertragen.
Für geringere Kraftübertragungen genügt es Jedoch in praktisch allen Fällen gemäß dem Patentanspruch 3 beim Aufschrumpfen von Felgenring auf die Radschüssel in den Verbindungsbereich ein Karborundpulver einzufügen, das die Reibung ausreichend erhöht.
Weitere Merkmale und deren Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung.
In dieser Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Teilschnittdarstellung eines Felgenringes mit Radschüssel, Fig. 2 einen Schnitt in der Darstellung nach Fig. 1 längs der Linie II-II, Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform in Teilschnittdarstellung und Fig. 4 eine weitere mögliche Ausgestaltung des Verbindungsbereiches zwischen Radschüssel und Felgenring.
In den Figuren ist mit 1 jeweils der Felgenring bezeichnet, der beispielsweise im Tiefziehverfahren aus Aluminiumblech gefertigt sein kann. Die Stärke des Aluminiumbleches ist hierbei optimal bemessen, d.h. das Blech ist gerade so dick wie es die Festigkeit des entsprechenden Rades erfordert. Dieser Felgenring 1 wird, wie vorstehend beschrieben, auf eine Radschüssel aufgeschrumpft.
Im Verbindungsbereich zwischen dem Außenring der Radschüssel 2 und at- Innenfläche des Felgenringes 1 sind hierbei Unebenheiten, die nch dem Aufschrumpfen garantieren, daß eine seitliche Verschiebung des Felgenringes 1 relativ zur Radschüssel 2 unmöglich wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist hierbei auf dem Außenring der Radschüssel ein einziger, entsprechend breiter Steg 3 angeordnet, der in eine entsprechende Nut im Felgenring 1 eingreift.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind Radschüssel 3 und Felgenring 1 ineinander verzahnt. Die Fig. 4 zeigt, daß auch eine stufenförmige Verzahnung mit Vorteil im Rahmen der Erfindung möglich ist.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß auch beliebige andere Ineinandergreifungen möglich sind, sofern sie nur geeignet sind, Axialkräfte, die ein Verschieben zwischen Felgenring und Radschüssel verursachen könnten, zu verhindern.
Es sei auch darauf hingewiesen, daß die Darstellung aus Anschaulichkeitsgründen stark vergrößert gewählt ist.
Die Gesamttiefe der Verzahnung beträgt jeweils je nach der angewandten Aufschrumpftemperatur 0,7 bis 1,5 mm.
Diese Werte genügen aber, um die Axialkräfte voll aufzunehmen und von einem Teil auf den anderen zu übertragen.
Zusätzlich zu der Aufschrumpfung, die, wie schon dargelegt, einen ausreichend guten Sitz garantiert, sind noch ein oder mehrere Schweißverbindungen vorgesehen, und zwar entweder gleichmäßig als Ring über den gesamten Umfang oder aber auch in Form einzelner punktweiser Verbindungen. Die Schweißverbindung kann beispielsweise, wie in den Fig. 1, 3 und 4 durch gestrichelte Linien 4 angezeigt, im unmittelbaren Umfangsbereich vorgenommen werden. Hierbei empfiehlt es sich, wie beispielsweise aus Fig. 3 oder 4 zu ersehen, die Schweißverbindung, die durch aufeinanderfolgendes Punktschweißen über den ganzen Umfang laufen kann, an den Stellen vorzusehen, an denen die Radfelge den größten Querschnitt hat, da hierdurch sich eine mögliche Schwächung des Materials, selbst wenn sie auftreten sollte, sich nicht nachteilig auswirken kann.
Es ist aber auch möglich, die Schweißverbindung am Innenrand, wie durch den Kreis 5 in Fig. 1 angezeigt, anzubringen. Die Fig. 2 zeigt noch, daß es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft sein kann, über den Umfang verteilte Drehsicherungskörper 6 beispielsweise in Form von einzelnen Kugeln einzudrücken, da hierdurch die Übertragung der Radialkräfte zusätzlich verbessert wird.
Im Rahmen der Erfindung sind die verschiedendsten Ausgestaltungen möglich. Insbesondere die Form der Radschüssel und deren Anlage im Umfangsbereich an dem Felgenring kann in verschiedendster Abwandlung erfolgen. Im Rahmen der Erfindung sind auch verschiedene Formen des Felgenringes unmittelbar einsetzbar.
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Claims

Titel: Kraftfahrzeugrad, insbesondere Leichtmetallrad Patent an sprüche 1.)Kraftfahrzeugrad, insbesondere Leichtmetall-(Alumim-)Rad bestehend aus Felgenring und Radschüssel, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Radschüsselaußenring und Felgeninnenring im Berühungsbereich uneben und mit miteinander korrespondierenden Zylinder- bzw. KegelstumDfflächen ausgerüstet sind, daß der Felgenring im Pressitz auf die Radschüssel aufgezogen, vorzugsweise aufgeschrumpft ist und daß Felgenring und Radschüssel zusätzlich zumindest stellenweise (punktweise) miteinander verschweißt sind.
2. Rad nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß zur Verdrehungssicherung der Radschüssel relativ zum Felgenring Mitnahmekörper, z.B.

Kugeln, über den Umfang verteilt zwischen Felgenring und Radschüssel eingefügt sind.
3. Rad nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß zwischen Felgenring und Radschüssei ein Carborundpulver eingefügt ist.
4. Rad nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die gegebenenfalls zu einer fortlaufenden Naht sich ergänzenden Schweißpunkte im Bereich des Pressitzes zwischen Felgenring und Radschüssel angeordnet sind.
5. Rad nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Berührungskante zwischen Felgenring und Radschüssel an der Innenseite des Rades verschweißt ist.
6. Verfahren zum Herstellen eines Rades nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem aus Aluminiumblech hergestellten, vorzugsweise tiefgezogenen Felgenring und einer gegossenen oder geschmiedeten Radschüssel, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Felgenring zum Aufsetzen auf die Radschüssel erhitzt, dann aufgesetzt und abgekühlt wird und daß anschließend die beiden Bauteile miteinander zumindest stellenweise verschweißt werden.
7. Verfahren hach Anspruch 6, da du r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Felgenring bei einem Temperaturunterschied zur Radschüssel von 200 - 3000 aufgesetzt und damit aufgeschrumpft wird.