DE4128391A1

DE4128391A1 - Vorrichtung fuer leichtmetallrad

Info

Publication number: DE4128391A1
Application number: DE4128391A
Authority: DE
Inventors: Ewald Frick
Original assignee: BBS Kraftfahrzeugtechnik AG
Current assignee: BBS Kraftfahrzeugtechnik AG
Priority date: 1991-08-28
Filing date: 1991-08-28
Publication date: 1993-03-04
Also published as: FR2680730A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bisher wurde die Radscheibe durch eine Vielzahl von speziellen Schrauben/Muttern- Verbindungen miteinander verbunden, wobei der Schraubenkopf zur Sichtseite des Rads hin angeordnet war und die Mutter auf der abgewandten Seite angezogen wurde.

Dies hatte eine Reihe von Nachteilen:

a) Beim Anziehen der Schraube wird die Lackschicht verletzt.
b) Die Schraube muß gesichert werden und zwar wegen der Wärmeentwicklung der Bremsen durch ein wärmebeständiges Mittel.
c) Werden zum Beispiel aus Reparaturgründen oder aus Gründen des Ausschusses die Muttern wieder gelöst und dann wieder angezogen, dann spätestens wird auch die Lackschicht oder irgendeine andere Schutzschicht unter dem Schrauben kopf verletzt.
d) Die vorstehenden Schraubenköpfe verwirbeln die Luft und tragen so zum Luft widerstand bei.
e) Durch die Luftverwirbelung entstehen Geräusche.
f) Die Schrauben und Muttern sind aus Stahl, müssen aber oberflächenbehandelt werden wie zum Beispiel schwarzvernickelt werden. Da sie Kanten haben, gibt es Stellen, wo die schwarze Vernicklung oder dergleichen Schutzschicht bevor zugt abgetragen wird, was technische und ästhetische Probleme mit sich bringt.
g) Aus Gründen der beschränkten Farbgebung bleiben für Stahlschrauben und Stahlmuttern an Farben im wesentlichen schwarz übrig.
h) Stahl steht im Verhältnis zum Leichtmetall des Kraftfahrzeugrads in der Spannungsreihe relativ weit auseinander.
i) Es kann Mißbrauch getrieben werden indem von unbefugter Seite Muttern gelöst werden. Nur bei einer ganz bestimmten Vorspannung wird die Radscheibe sicher mit dem Felgenring verbunden.
j) Die Reinigung auf der Sichtseite des Rads ist wegen der relativ scharfkantigen Schraubenköpfe schwierig.
k) Stahl hat zwar eine hohe spezifische Festigkeit, aber auch ein hohes Gewicht. Dies bedeutet, daß die rotatorisch und translatorisch beschleunigten Massen vergleichsweise groß sind.
l) Die Massen bedeuten aber auch von vorne herein bei einer gegebenen Ferti gungsgenauigkeit eine Unwucht.
m) Beim Entsorgen sollten die Schrauben/Muttern entfernt werden, damit sie nicht beim Wiedereinschmelzen des Leichtmetalls in die Schmelze gelangen.
n) Es gibt für die Verwendung bei Leichtmetall-Kraftfahrzeugrädern nur ganz bestimmte, wenige Sorten von Schraubenköpfen, die verwendet werden können. Deshalb ist der Formgestalter in seiner ästhetischen Variationsbreite einge schränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zumindest teilweise zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird dies durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ersichtlichen Merkmale gelöst.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 Die Draufsicht auf ein Leichtmetallrad in maßstäblicher Darstellung,

Fig. 2 einen abgebrochenen Schnitt links der Linie 2-2 aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Darstellung aus dem Bereich 3 von Fig. 2, im Maßstab 1:1,

Fig. 4 die Seitenansicht eines Flachkopfniets im noch nicht verarbeiteten Zustand im Maßstab 1:1,

Fig. 5 eine Ansicht gemäß Fig. 5 eines ebenfalls verwendbaren Niets, im Maßstab 1 : 1.

Fig. 6 die Seitenansicht einer Spannhülse, im Maßstab 1 : 1.

Fig. 7 die Seitenansicht eines Senkkopfniets im Maßstab 1 : 1.

Fig. 8 eine perspektivische Teilansicht eines Rads eines dritten Ausführungs beispiels.

Bei einem Leichtmetallrad 11 für Personenkraftwagen ist der Felgenring 12 aus Aluminium und die Radscheibe 13 aus Aluminium oder Magnesium. Es sind hier die gegenüber einem Stahlrad ersichtlichen wesentlich größeren Wandstärken vorhanden. Die Radscheibe 12 hat eine Vielzahl von Speichen 14, 16, 17. Dabei liegen die Enden 18, 19 der Speichen 14, 16 winkelmäßig näher beieinander als die Enden 19, 21 der Speichen 16, 17. Die Radscheibe 17 geht außen in einen geschlossenen Außenflansch 22 über. Dieser hat eine gemäß Fig. 2 nach links in Richtung "außen" gerichtete kreisförmige Nut 23. Ihr Boden 24 steht exakt senkrecht zur geometrischen Längs achse 26, die senkrecht zur Zeichnungsebene von Fig. 1 steht. In winkelmäßig genau regelmäßigen Abständen sind im Außenflansch 22 den Boden 24 durchquerende Durch gangslöcher 27 vorgesehen, die exakt parallel zur geometrischen Längsachse 26 ver laufen. Im Bereich der Durchgangslöcher 27 steht die Rückfläche 28 des Außen flansches 22 ebenfalls exakt senkrecht zur geometrischen Längsachse 26. In die Nut 23 hinein paßt ein Innenflansch 29 des Felgenrings 12. Seine Rückfläche 31 steht wie der ihn kontaktierende Boden 24 exakt senkrecht zur geometrischen Längsachse 26. Deckungsgleich mit den Durchgangslöchern 27 sind im Innenflansch 29 Durch gangslöcher 32 vorgesehen. Wo diese zur Sichtseite, das heißt, in Fig. 2 nach links hin münden, ist eine Einsenkung 33 vorgesehen, deren Boden ebenfalls exakt parallel zur geometrischen Längsachse 26 steht. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, befinden sich die Durchgangslöcher 27, 32 nicht am Ende der Speichen 18, 19, 21, dort wo diese mit sanften Radien in den Außenflansch 22 übergehen. Vielmehr liegen diese Durch gangslöcher - im Uhrzeigersinn gesehen - hinsichtlich der Speiche 18 nacheilend, hinsichtlich der Speiche 19 voreilend und hinsichtlich der Speiche 21 nacheilend. Dieser Rapport ist überall zu sehen.

Als Spannmittel wird hier ein Niet 33 oder 34 verwendet, wie er in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, sowie eine Spannhülse 36 gemäß Fig. 6. Jeder Niet hat einen Flach kopf 37, einen kreiszylindrischen Schaft 38, der in den Durchgangslöchern 27, 32 mit geringem Spiel sitzt. In ihren Endbereichen weisen beide Niete 33, 34 eine Viel zahl von Rillen 39 auf, die sich rundum kontinuierlich erstrecken und auf die dann bei der Montage die Spannhülse 36 geschoben wird und dort radial verpreßt wird, so daß sich die Rillen 39 an der Innenwand der Spannhülse 36 einpressen und so eine formschlüssige Verbindung entsteht. Im montierten Zustand steht die Kopfunterseite 41 senkrecht zur geometrischen Längsachse 26 und ebenso steht die linke Stirnfläche 42 der Spannhülse 36.

Die Vorrichtung nach der Fig. 4 hat rechts von den Rillen 39 eine Einschnürung 43 und rechts davon folgt koaxial ein Zugschaft 44, der rechts ebenfalls Rillen 46 auf weist. Bei der Montage steckt man den Niet 33 durch die Durchgangslöcher 27, 32, schiebt die aus einer Aluminiumlegierung bestehende Spannhülse 36 mit wenig Spiel auf die Rillen 39, zieht mit einem Spezialwerkzeug axial an den Rillen 46, ver klemmt die Spannhülse 36 wenn die genügend hohe Zugkraft erreicht ist und reißt dann bei Erhöhung der Zugkraft den Zugschaft 44 ab. Die Einschnürung 43 verhindert zuverlässig, daß ein bestimmter Zugkraftwert überschritten wird. Hier ist der Zug schaft 44 Abfall. Wie man sieht, ist diese Verbindung keine echte Nietverbindung, denn ein Niet überträgt ja normalerweise keine Zugkraft. Hier hat man jedoch eine reine Zugkraft und zwar eine so große, wie man sie definiert sonst nur mit einer Muttern/Schrauben-Verbindung erzeugen kann.

Für höhere Stückzahlen eignet sich besser der Niet 34. Bei der Montage preßt man den Außenflansch 22 und den Innenflansch 29 mit hoher Kraft zusammen. Ist diese erreicht, verpreßt man die Spannhülse 36.

Sieht man die geeigneten Einsenkungen am sichtseitigen Ende des sichtseitigen Durchgangslochs vor, dann kann man einen Senkkopfniet 47 gemäß Fig. 7 verwenden, aber auch einen solchen Typ, der den Zugschaft nicht aufweist.

Gemäß Fig. 8 überdeckt hier der Außenflansch 48 der gegossenen und/oder geschmiedeten Radscheibe 49 den dahinter liegenden, so nicht sichtbaren Innen flansch des Felgenrings 51. Außen auf dem Außenflansch sind flache Erhebungen 52 vorgesehen, die einstückig mit dem Außenflansch 48 gefertigt werden und insoweit flache Kreispyramidenstümpfe darstellen, die außen in eine schmale, vorstehende, auf einem Kreis verlaufende Rippe 53 übergehen. Auf diesen Erhebungen 52 liegt die Kopfunterseite 42 auf.

Die Anordnung der Nieten 33, 34 ist die gleiche, wie in Fig. 1 ausgezogen gezeich net. Es können jedoch auch in beiden Fällen die Nietköpfe dort mittig zu den Speichen 18, 19, 21 angeordnet sein, wo in Fig. 1 die gestrichelten Kreise 54 vor gesehen sind.

Zwanzig Stahlschrauben samt Mutter wiegen 260 g. Zwanzig Titanniete samt Aluminiumhülse wiegen 180 g. Man spart also rund 100 g. Dies ist im Hinblick auf überhaupt mögliche Einsparmöglichkeiten sehr viel und außerdem ist zu berücksichtigen, daß die Niete bzw. Schrauben beim Rad sehr weit außen sitzen und deshalb dort viel Einfluß in den aus der Physik bekannten Richtung haben.

Claims

1. Vorrichtung für Leichtmetall-Kraftfahrzeugräder, insbesondere für Personen kraftwagen,
mit einer Radscheibe, die sich im wesentlichen senkrecht zur geometrischen Drehachse erstreckt,
mit einem kreisförmigen Umfangsflansch an der Radscheibe,
mit einer Vielzahl von ersten Durchgangsbohrungen im Umfangsflansch, die sich exakt parallel zur Drehachse erstrecken,
mit einem zur Drehachse koaxialen Felgenring,
mit einem vom Felgenring ausgehenden Innenflansch, der parallel zum Umfangs flansch an diesem anliegt und eine Vielzahl von zweiten Durchgangsbohrungen aufweist, die sich mit den ersten Durchgangsbohrungen decken,
mit einer Vielzahl von Spannmittel, deren Schaft die ersten und zweiten Durch gangsbohrungen durchqueren, deren Kopf auf der Vorderseite einer der Flansche aufliegt und dessen Formschlußhülse auf der Rückseite einer der Flansche anliegt,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale

a) Kopf und Schaft sind aus einer Titanlegierung.
b) In dem über den inneren Flansch hinausstehenden Bereich hat der Schaft eine Vielzahl von schmalen Nuten.
c) Auf die Nuten ist eine geschlossene, kreiszylindrische Hülse aus einer Aluminiumlegierung aufgepreßt.
d) Die Zugkraft im Schaft preßt die Flansche mit dem Betriebsdruck zusammen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf ein Flachkopf ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf ein Senk kopf ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Titanlegierung vom Typ TiAl6V4 ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 20 ± 5 Schrauben je Rad vorhanden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachkopf auf einem durchgehend flachen, ebenen Flansch aufsitzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachkopf zu einem Teil seiner Höhe in einer passenden Ansenkung des Flansches sitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachkopf auf einer wenig größeren Erhöhung des Flansches aufsitzt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannmittel vom Typ "GP Tension Pull Type" und "GP Tension Type Collar" der Firma Huck ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannmittel vom Typ "GP Shear Pull Type" und "GP Shear Type Collar" der Firma Huck ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannmittel insoweit vom Typ "GP(1) 8TC-V08" ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannmittel insoweit vom Typ "GP(1) 8TC-V10" ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannmittel insoweit vom Typ "GP(1) 8TC-V12" ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannmittel insoweit vom Typ "2TC-C" der Größe 0,8; 10; 12 ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannmittel analog den Ansprüchen 11 bis 14 ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen solche des Umfangsflansches sind, und der Umfangsflansch von der Sichtseite her vor dem Innenflansch liegt.