Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeugrad mit einer Steilschulterfelge für schlauchlose Reifen und einer Radscheibe, die im Krümmungsbogen des Tiefbettbodens zur Seitenwand durch einen Stumpf-Stoß angeschweißt wird. Das Schweißen erfolgt nur von der Innenseite.

Durch die Verbindung an dieser Stelle entsteht die Möglichkeit den Materialeinsatz so zu verringern, dass das Radgewicht und die Kosten gegenüber der in der Regel gefertigten Teile erheblich reduziert werden können.

Bei Fahrzeugrädern ist bekannt, dass der Radscheibenrand an dem gekrümmten Übergang zwischen Tiefbettboden und Tiefbettseitenwand beidseitig angeschweißt werden kann. Eine solche Anbindung ist im Gebrauchsmuster DE 000007005756U beschrieben, wo der

Radscheibenrand in der Verlängerung des Felgenbodens mit einer Innen- und einer

Außenschweißnaht (K-Naht) angeschweißt wird. Damit soll erreicht werden, dass der Platz für die Unterbringung der Bremsorgane erweitert und ein gemeinsames Zentrieren von Radscheibe und Felge ermöglicht wird.

Bei Rädern mit außenliegendem Ventil ist die beschriebene Ausfuhrung der beidseitigen Schweißung nicht möglich, da die Platzverhältnisse zwischen Felgenschulter und Schüsselrand so beengt sind, dass ein Schweißbrenner für eine sichere Schweißung der Außennaht nicht untergebracht werden kann. Außerdem würde bei Vorhandensein einer Außennaht die

Unterbringung eines Ventils zwischen Felge und Radscheibe nicht mehr möglich sein.

Gegenwärtig werden als Standardräder für Nutzfahrzeuge meistens Steilschulterräder wie in Patent EP 0 701 911 Bl beschrieben, eingesetzt.

Das besondere Merkmal dieser Räder ist, dass das Ventil in dem Raum zwischen der

Felgenschulter und der Radscheibe untergebracht ist. Dies wurde durch die Einführung der Scheibenbremsen bei den Nutzfahrzeugen erforderlich. Da die Platzverhältnisse in diesem Bereich sehr begrenzt waren, wurde in der Felge ein Hump (Wulst) als Sicherheitselement eingebracht und der zylindrische Sitz an dem die Radscheibe angeschweißt wird, in Richtung Felgenmitte verlagert. Durch diese Veränderungen konnte ein gekrümmtes Ventil in dem geschützten Bereich zwischen der Felgenschulter und der Radscheibe untergebracht werden. Der Nachteil dieser Konstruktion ist, dass die Verbindungsschweißnaht in einem kritisch beanspruchten Bereich der Felge liegt. Um die geforderte Betriebsfestigkeit im Fahrbetrieb zu gewährleisten musste die Felgendicke wie auch die Radscheibendicke in einer verstärkten Ausführung gefertigt werden. Außerdem wurde die Höhe der Radscheibe, bedingt durch die Humpabmessungen und die erforderliche Überlappung von Felge und Scheibe, sehr hoch. Alle diese Merkmale führen dazu, dass das Gewicht solcher Räder deutlich höher ist als es ursprünglich vor der Einführung der Bremsscheiben und der damit verbundenen Verlagerung des Ventils war.

Unter Berücksichtigung des vorab geschilderten Standes der Technik wurde mit der

Erfindung ein gewichtsoptimiertes Steilschulterrad für Nutzfahrzeuge mit außenliegendem Ventil konzipiert mit dem Ziel Einsatzmaterial, Gewicht und Kosten zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch die neuartige Veränderung der Anbindung der Radscheibe an die Felge und der damit verbundenen Möglichkeiten der Modifikationen der Felge und der

Radscheibe gelöst.

Das Anschweißen der Radscheibe an die Felge basiert darauf, dass die Radscheibe nicht wie bisher üblich im Überlappungsbereich mit der Felge mittels einer Kehlnaht angeschweißt wird, sondern per Stumpfstoß im Krümmungsbereich zwischen Tiefbettwand und Tiefbettboden. Dieser Bereich hat bei Steilschulterrädern den größten Widerstandsmoment, so dass Räder mit einer Verbindung an dieser Stelle im Fahrbetrieb den geringsten Wechselspannungen unterliegen und somit eine beträchtlich höhere Dauerfestigkeit erhalten.

Im Unterschied zu DE 000007005756U erfolgt die Schweißung bei der Erfindung nicht beidseitig, sondern nur von der Innenseite durch einen HV-Stoß. Um solch eine Schweißung sicher durchzuführen und das flüssige Schmelzgut während des Schweißens auf der Rückseite (Außenrand der Radscheibe) nicht austreten zu lassen, ist es erforderlich eine

Schweißbadsicherung anzuordnen. Dieses wird in der Form gelöst, dass in dem Bereich des Stumpfstoßes in der Felge eine Rille mit einem geringfügig größeren Außendurchmesser als der Durchmesser des Schüsselrandes durch Drehen, Walzen oder Prägen eingebracht wird. Beim zusammenfügen der Teile entsteht ein kleiner Versatz der Schüssel zur Felge in Richtung Felgenmitte. Dieser Versatz ermöglicht, dass während des Schweißens das flüssige Schweißgut nicht am Außenrand der Schüssel austreten kann und der Wurzeleinbrand sicher in der

Tiefbettflanke eingebracht wird. Das Anschweißen der Radscheibe im Krümmungsbereich zwischen Tiefbettwand und

Tiefbettboden erlaubt folgende vorteilhafte Gestaltungsmöglichkeiten des Rades, die der Zielerreichung dienen:

a) Die Felgenschulter wird mittels der Seitenwand direkt mit dem Tiefbett verbunden, wodurch reifenseitig erheblich mehr Platz für die Unterbringung des Ventilkopfes gewonnen wird.

b) Für die Unterbringung des Ventils in den Raum zwischen Felgenschulter und der Radscheibe ist kein„Hump" mehr erforderlich.

c) Die Seitenwand zwischen der Schulter und dem Tiefbett kann gegenüber der

Senkrechten steiler ausgeführt werden, so dass ein gerades Ventilrohr angeordnet werden kann.

d) Durch das Entfallen des„Humps" wird die Verbindungswand in Richtung Außenseite der Felge verschoben, wodurch die Tiefbettbreite vergrößert wird.

e) Da durch den Stumpfstoß die Felge/Schüssel-Überlappung entfallt und die

Seitenwand in Richtung Außenseite der Felge verlagert wird, entsteht eine erheblich niedrigere Schüsselhöhe.

f) Durch das Anschweißen der Schüssel im Bereich des größten Widerstandesmoments der Felge können die Einsatzmaterialstärken der Felge und der Schüssel reduziert werden.

In der Summe führen die genannten Punkte zu einer Materialeinsparung und Gewichtsminderung des Radgewichtes um mehr als 15% sowie zu einer Reduzierung der Kosten.

Der Vorteil des geraden Ventilrohrs liegt in den niedrigeren Kosten für das Ventil und der günstigeren Möglichkeiten der automatisierten Montage.

Fahrzeugräder, die ein Sicherheitselement gegen Abrutschen des Reifenfußes beim Fahren mit zu niedrigem Reifendruck haben müssen, können selbstverständlich mit dieser Methode ebenfalls hergestellt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben:

Figur 1 zeigt eine geschnitten dargestellte Ansicht eines erfindungsgemäßen

Fahrzeugrades ohne Sicherheitselement

Figur 2 zeigt Detail„A" vor dem Zusammenfügen der Felge und Radscheibe Figur 3 zeigt Detail„A" nach dem Zusammenfügen der Felge und Radscheibe

(HV-Naht)

Figur 4 zeigt Detail„A" nach dem Zusammenfügen und dem Schweißen der Felge und Radscheibe mittels HV Naht. Figur 5 zeigt Detail ,A" mit einer alternativen Schweißbadsicherung Figur 6 zeigt Detail ,A" mit einer Schweißnahtvorbereitung für einen Stumpf-Stoß mit V-Naht.

Figur 7 zeigt eine geschnitten dargestellte Ansicht eines erfindungsgemäßen

Fahrzeugrades mit Sicherheitselementen

Figur 8 zeigt ein Rad gemäß EP 0701911 Bl

Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Fahrzeugrad, im Wesentlichen maßstabsgerecht, mit einer Felge (1) und einer daran angeschweißten Radscheibe (2). Die Felge hat ein Felgentiefbett (4), eine äußere und eine innere gegenüber der Horizontalen vorzugsweise unter einem Winkel von 15° +/- 1° geneigte Felgenschulter (3a u. 3b), eine jeweils zwischen den Schultern (3a u.3b) und dem Tiefbett (4) angeordnete Verbindungswand (8a und 8b).

An der äußeren Verbindungswand (8a) befindet sich ein Ventilloch (7) zum Einsetzen eines Ventils (12) in den geschützten Bereich zwischen der Felgenschulter(3a) und der Radscheibe(2). Der Winkel der Verbindungswand (8a) kann so gewählt werden, dass statt eines gekrümmten ein gerades Ventilrohr (12) eingesetzt werden kann. Für Zwillingsräder muss der Winkel des Ventilrohres unter ca. 10° gegenüber der Waagerechten angeordnet sein, damit die für das Innenrad übliche (nicht gezeigte) Ventilverlängerung in das gegenüberliegende Belüftungsloch des Außenrades hineinragt und von wo aus die Reifendruckwartung vorgenommen wird.

Die Radscheibe (2) ist in der Verlängerung des Tiefbettbodens (4) an dem Krümmungsbogen (6) zur Seitenwand (8a) per Stumpfstoß mittels der Innennaht (11) angeschweißt. Sie hat mindestens eine dem Ventil (12) gegenüberliegende Öffnung (10).

Figur 2 zeigt Detail ,,A"(Fig.l) vor dem Zusammenfügen der Felge und Radscheibe.

Bei dem Anmeldungsgegenstand erfolgt die Verbindung durch einen Stumpfstoß und einer Schweißung der Innennaht. Um solch eine Schweißung sicher durchzuführen und das flüssige Schmelzgut auf der Rückseite (Außenrand der Radscheibe (9)) nicht austreten zu lassen, ist es erforderlich eine Schweißbadsicherung anzuordnen.

Dieses wird bei dem Anmeldungsgegenstand damit erreicht, indem eine kleine 1-2 mm tiefe Einkerbung (18) durch Drehen, Walzen oder Pressen in dem Krümmungsbogen (6) eingebracht wird. Der Durchmesser dieser Einkerbung entspricht dem Außenranddurchmesser(+0,2mm) der Radscheibe (9).

Figur 3 zeigt Detail„A" (Fig.l) nach dem Zusammenfugen der Felge und Radscheibe. Hier kann man deutlich erkennen, dass der Radscheibenrand (9) in der Kerbe (18) der Felge sitzt und beim Schweißen das flüssige Schweißgut nicht auf der Außenseite des Schüsselrandes austreten kann.

Figur 4 zeigt Detail„A" (Fig.l) nach dem Zusammenfügen und dem Schweißen der Felge und Radscheibe.

Hier kann man gut erkennen, dass nach dem Zusammenfügen des Radscheibenrandes (9) und der Felge (4) eine Schweißung (11) sehr sicher ausgeführt werden kann. Der Wurzeleinbrand (13) entsteht in der Tiefbettkrümmung (6), der Schüsselrand (9) sowie die Felge werden voll von der Schweißnaht erfasst. Das flüssige Schweißgut kann während des Schweißens nicht nach Außen entweichen.

Fig. 5 zeigt Detail„A" für eine alternative Schweißbadsicherung

Alternativ kann als Schweißbadsicherung auch eine am Schüsselrand (9) angebrachte ca. 2 mm breite Fase (17) dienen die einen Winkel (15) hat, der dem Winkel der Tangente (16) der Tiefbettkrümmung im Berührungspunkt entspricht. Durch das tangentiale Anlegen des

Schüsselrandes (9) zum Kr immungsbogen (6) entsteht ebenfalls ein Versatz des Schüsselrandes zur Felge, so dass beim Schweißen der Wurzeleinbrand (13) in der Tiefbettkrümmung (6) entsteht und das flüssige Schweißgut nicht am Außenrand der Schüssel (9) austreten kann.

Fig. 6 zeigt Detail„A" mit einer Schweißnahtvorbereitung für einen Stumpfstoß mittels V-Naht (21) welche alternativ zur HV-Naht ebenfalls möglich ist. In diesem Fall ist der Schüsselrand mit einer Fase (22) und einem dem Bedarf entsprechenden Winkel (21) zu versehen.

Fig. 7 zeigt eine geschnitten dargestellte Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugrades mit Sicherheitselementen.

Ein 8 bis 10 mm breites Ledge (5 a und 5b), dessen Durchmesser der zylindrischen Fläche genau dem genormten kleinsten Durchmesser der Schulter (3a u. 3b) entspricht, verhindert das

Abrutschen des Reifenfußes beim Fahren mit zu niedrigem Reifendruck.

Selbstverständlich können bei dieser Methode auch Felgen mit Hump mit der Radscheibe verbunden werden.

Fig. 8 zeigt ein Rad gemäß EP 0701911 Bl

Diese Konstruktion gilt als Stand der Technik für ein aktuelles Standartsteilschulterrad mit außenliegendem Ventil und ist geeignet die Neuerungen des Anmeldegegenstandes (Fig.l) zu verdeutlichen. - Um das erfindungsgemäße Anschweißen der Radscheibe in der Verlängerung des Tiefbettbodens (4/Fig.l) der Felge durchzufuhren muss der zylindrische Übergangsteil (22/Fig.8) zwischen der Schulter und der Tiefbettwand entfallen, d.h. die Felgenschulter (3a Figl) wird direkt mit dem Tiefbettboden (4) mittels der Wand (8a /Fig.l) verbunden. Dadurch werden reifenseitig die Platzverhältnisse so verbessert, dass für den Ventilkopf (20) genügend Platz entsteht und für die Unterbringung des Ventils (12) in den Raum zwischen Felgenschulter (3a) und der Radscheibe (2) kein„Hump" (20/Fig.8) mehr erforderlich ist.

Die Seitenwand (8a) kann gegenüber der Senkrechten steiler als in Fig. 8 ausgeführt werden, so dass ein gerades Ventilrohr (12) angeordnet werden kann.

Durch das Entfallen des„Humps" (20/Fig.8) wird die Verbindungswand (8a) in Richtung Außenseite der Felge verschoben, wodurch die Tiefbettbreite vergrößert wird.

Da durch den Stumpfstoß die Felgen/Schüssel-Überlappung (Fig.8) entfallt und die Seitenwand (8a) in Richtung Außenseite der Felge verlagert wird, entsteht eine erheblich niedrigere

Schüsselhöhe (2/Figl).

Durch das Anschweißen der Schüssel im Bereich des größten Widerstandsmoments der Felge können die Einsatzmaterialstärken der Felge und der Schüssel reduziert werden.

Die Dicke für das Einsatzmaterial der Felge kann wegen der günstigeren

Belastungsbedingungen, die durch die neue Lage der Schweißnaht gegeben sind, verringert werden.

Geschätzter Gewichtsvorteil der Felge 10%.

Durch die Modifikation der Felge und der neuen Lage der Schweißnaht wird die

Radscheibenhöhe um 30-40 mm verringert. Die Einsatzmaterialdicke für die Schüssel kann um ca. 0,2-0,3 mm reduziert werden.

Geschätzte Gewichtsminderung der Radscheibe 20%.