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Patent Searching and Data


Title:
WHEEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/045618
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a wheel (1), in particular a partially light-metal wheel and/or a light-metal wheel for motor vehicles, substantially comprising a rim (2) and a wheel spider (3), wherein the wheel spider (3) is made of a carbon-fiber-reinforced plastic. According to the invention, the wheel (1) has a clamping ring (4). The wheel spider (3) can be fastened to the rim (2) by means of the clamping ring (4).

Inventors:
MUELLER ROMAN (DE)
WELTE THORSTEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/069194
Publication Date:
April 04, 2013
Filing Date:
September 28, 2012
Export Citation:
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Assignee:
WASHI KOSAN KK (JP)
MUELLER ROMAN (DE)
WELTE THORSTEN (DE)
International Classes:
B60B5/02; B60B1/14; B60B21/06
Foreign References:
US1375372A1921-04-19
DE4123459C11992-11-05
US1578238A1926-03-23
DE202005004399U12005-06-09
US1528937A1925-03-10
US1818450A1931-08-11
Other References:
See also references of EP 2760681A1
Attorney, Agent or Firm:
HOLZWARTH-ROCHFORD, Andreas (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Rad (1), insbesondere Teilleichtmetallrad und/oder Leichtmetallrad für Kraftfahrzeuge, umfassend im Wesentlichen eine Felge (2) und einen Radstern (3),

dadurch gekennzeichnet, dass

der Radstern (3) ein Metall oder eine Metalllegierung und die Felge (2) einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff umfasst, das Rad (1) einen Klemmring (4) aufweist und der Radstern (3) mittels des Klemmrings (4) an der Felge (2) befestigbar ist.

Rad (1) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Felge (2) ein Felgeninnenbett (21) und ein Felgenaußenbett (22) aufweist, die jeweils in ein Felgeninnenhorn (23) bzw. ein Felgenaußenhom (24) übergehen, und der Radstern (3) in einer ersten umlaufenden Kontur (25) nach axial innen abgestützt ist, wobei die erste umlaufende Kontur (25) in dem Felgenaußenbett (22) oder in einem axial zu dem Felgenaußenbett (22) benachbarten Bereich der Felge (2) ausgebildet ist.

Rad (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Klemmring (4) im Wesentlichen einen V-förmigen oder einen U-förmigen Querschnitt aufweist.

Rad (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Klemmring (4) axial innen einen nach radial außen ausgebildeten Kragen (41) aufweist, der durch eine zweite umlaufende Kontur (26) der Felge (2) nach axial außen abgestützt ist.

Rad (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Felge (2) einen nach radial innen vorgewölbten umlaufenden Bauch (27) aufweist und dass mit Flanken (51) des Bauches (27) Konturen in der Felge (2) ausgebildet sind, insbesondere die erste umlaufende Kontur (25) und die zweite umlaufende Kontur (26).

6. Rad ( 1 ) nach Anspruch 5 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Flanken (51) bei vertikaler Ausrichtung des Rades (1) in einem Anbindungsbe- reich (52) gegenüber der Vertikalen einen Anbindungswinkel (δ) einschließen.

7. Rad (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Klemmring (4), insbesondere mittels Schrauben (5), mit der Felge (2) und / oder dem Radstern (3) verbindbar ist, insbesondere in den Radstern (3) verschraubbar ist, wobei in einem ungespannten Zustand des Klemmrings (4), wenn der Klemmring (4) mit der Felge (2) in Kontakt steht, in einem Ringbereich, in dem ggf. die Schrauben (5) angeordnet sind, ein erster Spalt (6) zwischen dem Klemmring (4) und der Felge (2) oder dem Radstern (3) ausgebildet ist, der in einem gespannten Zustand des Klemmrings (4), ggf. nach Anziehen der Schrauben (5), geschlossen ist.

8. Rad ( 1 ) nach Anspruch 7 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Radstern (3) eine Vielzahl an Speichen (31) aufweist, die sich ausgehend von einem Nabenbereich (32) in im Wesentlichen radialer Richtung (r) erstrecken und end- seitig in einem etwa einem Innendurchmesser der Felge (2) entsprechenden Außenring (33) münden.

9. Rad (1) nach den Ansprüchen 7 und 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schrauben (5) in radial äußere Bereiche der Speichen (31) verschraubbar sind, insbesondere in verstärkte Mündungsbereiche (34) der Speichen (31) zu dem Außenring (33).

10. Rad (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Radstern (3) radial außen und der Felge (2) zugewandt Erhebungen (28) und / oder Vertiefungen (29) und die Felge (3) entsprechend viele dem Radstern (2) entsprechende Vertiefungen (38) und / oder entsprechende Erhebungen aufweisen.

Rad (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Klemmring (4) nach radial innen gewölbt ausgebildet ist, sodass der Klemmring (4) die Felge (2) nur axial innen mit einem Kragen (41) berührt, wobei vorzugsweise der Klemmring (4) die Felge (2) axial außen, wenn überhaupt, mit einem Dichtring (42) umlaufend berührt.

Rad (1) nach einem der vorangehenden Ansprüchen,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Klemmring (4), insbesondere der Kragen (41), außerhalb der Flanke (51), des An- bindungsbereichs (52) und/oder außerhalb der zweiten umlaufenden Kontur (26), insbesondere in die radiale Richtung (r), von der Felge (2) durch einen zweiten Spalt (56), vorzugsweise im axial äußeren Bereich, beabstandet ist und/oder der Radstern (3), insbesondere der Außenring (33), außerhalb der Flanke (51), des Anbindungsbe- reichs (52) und/oder außerhalb der ersten umlaufenden Kontur (25), vorzugsweise in die radiale Richtung (r), von der Felge (2) durch einen dritten Spalt (58), insbesondere im axial inneren Bereich, beabstandet ist.

Rad (1) nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

der zweite Spalt (56) und/oder der dritte Spalt (58) so bemessen ist bzw. sind, dass bei einer Expansion des Klemmrings (4), insbesondere des Kragens (41), und/oder des Radsterns (3), insbesondere des Außenrings (33), in die radiale Richtung (r), insbesondere einer Expansion aufgrund einer thermischen Expansion bei einer vorgegebenen ersten Temperatur, ein direkter Kontakt des Klemmrings (4), insbesondere des Kragens (41), und/oder des Radsterns (3), insbesondere des Außenrings (33), mit der Felge (2) im Bereich außerhalb der Flanke (51), des Anbindungsbereichs (52), der ers- ten umlaufenden Kontur (25) und/oder der zweiten umlaufenden Kontur (26) unterbleibt.

14. Rad (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Anbindungswinkel (δ) so gewählt ist, dass bei einer thermischen Kompression des Klemmrings (4), insbesondere des Kragens (41), und/oder des Radsterns (3), insbesondere des Außenrings (33), in die radiale Richtung (r) und/oder die axiale Richtung, insbesondere aufgrund einer thermischen Kompression bei einer vorgegebenen zweiten Temperatur, der Klemmring (4), insbesondere der Kragen (41), und/oder der Radstern (3), insbesondere der Außenring (33), auf der Flanke (51), der ersten umlaufenden Kontur (25), der zweiten umlaufenden Kontur (26), insbesondere im Anbin- dungsbereich (52), unter einer Vorspannung aufliegt, wobei die Vorspannung vorzugsweise unterhalb einer vorgegebenen Maximalspannung und/oder oberhalb einer vorgegebenen Minimalspannung liegt, insbesondere über einen gesamten Temperaturbereich zwischen der zweiten Temperatur und der ersten Temperatur.

15. Rad (1) nach einem der Ansprüche 13 oder 14,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Temperatur ungefähr 120° C und/oder die zweite Temperatur ungefähr -40° C beträgt.

Description:
Rad

Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Rad, insbesondere ein Leichtmetallrad für Kraftfahrzeuge. Das Rad besteht im Wesentlichen aus einer Felge und einem Radstern. Unter Leichtmetallrädern im Sinne der Erfindung werden solche Räder verstanden, die zumindest bereichsweise ein Leichtmetall umfassen, darüber hinaus aber auch andere Materialien, auch nicht metallische Materialien, umfassen können, also auch Teilleichtmetallräder.

Solche Räder sind im Stand der Technik als mehrteilige Räder bekannt. Eigenschaftsunterschiede verwendeter Materialien stellen der Fachwelt Aufgaben und geben weiterhin Raum für Verbesserungen. Insbesondere ist die Verbindung der mehreren Teile aus verschiedenem Material immer wieder zu verbessern.

Diese Probleme werden erfindungsgemäß gelöst durch ein Rad mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 in Kombination mit den oberbegrifflichen Merkmalen.

Der Radstern besteht erfindungsgemäß aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung, ins- besondere aus einem Leichtmetall wie Magnesium oder Aluminium. Die Felge besteht aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff, insbesondere mit thermoplastischer oder duromerer Matrix. Der Radstern ist mittels eines Klemmrings an der Felge befestigbar.

Mittels eines solchen Klemmrings lässt sich eine definierte zur Aufnahme einer Betriebslast ausreichende Vorspannung zwischen den zu verbindenden Komponenten erreichen. Dies erweist sich als vorteilhaft beim Kompensieren von unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffs und des Metalls der unterschiedlichen Komponenten. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Klemmrings führt zu hoher Festigkeit der Verbindung von Felge und Radstern. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Felge ein Felgeninnenbett und ein Fel- genaußenbett auf, die jeweils in ein Felgeninnenhorn bzw. ein Felgenaußenhorn übergehen. Der Radstern ist in einer ersten umlaufenden Kontur nach axial innen abgestützt, wobei die erste umlaufende Kontur in dem Felgenaußenbett oder in einem axial zu dem Felgenaußenbett benachbarten Bereich der Felge ausgebildet ist.

Der Klemmring kann an den Kontaktflächen in radialer Richtung gleiten. Die Konturen vorteilhafter Ausführungsformen sind derart in ihren Schrägen und Klemmlängen abgestimmt, dass dabei weder bei Abkühlung noch bei Erwärmung eine signifikante Änderung der Vorspannkraft auftritt und dass eine Zentrierung über die Schrägen erfolgen kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Klemmring einen V-förmigen oder einen U-förmigen Querschnitt auf. Besonders vorteilhaft weist der Klemmring axial in- nen einen nach radial außen ausgebildeten Kragen auf. Der Kragen ist in einer zweiten umlaufenden Kontur der Felge nach axial außen abgestützt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Felge einen nach radial innen vorgewölbten, umlaufenden Bauch auf. Die Flanken des Bauches sind Konturen der Felge, insbesondere die erste umlaufende Kontur und die zweite umlaufende Kontur.

Besonders vorteilhaft schließen die Flanken bei vertikaler Ausrichtung des Rades gegenüber der Vertikalen einen Anbindungswinkel ein, wobei die Flanken insbesondere in einem An- bindungsbereich mit einer entsprechend umlaufenden Fläche ausgebildet sind.

Unter Belastung - vor allem bei Kurvenfahrt und somit durch eine Seitenkraft - muss eine Vorspannung des Klemmrings so groß sein, dass der Klemmring sicher mit der Felge und dem Radstern verbunden bleibt. Die erfindungsgemäß ausgebildete Felge nimmt den Klemmring mit dem vorgeschlagenen Bauch und seinen Flanken derart auf, dass in allen Fahrsituati- onen des Fahrzeugs ein Abheben des Klemmrings von dem Radstern oder von der Felge vermieden ist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Klemmring mittels Befestigungselementen mit der Felge oder dem Radstern verbindbar, insbesondere mittels Schrauben in den Radstern verschraubbar. Die Funktion des Klemmrings wäre nicht genutzt, wenn der Klemmring sowohl mit der Felge als auch mit dem Radstern verschraubt wäre. Allerdings kann auch ein Verschrauben des Klemmrings aus ästhetischen Gründen ohne Rücksicht auf die Funktion durchaus attraktiv sein.

In einem ungespannten Zustand des Klemmrings, wenn der noch nicht verschraubte Klemmring mit der Felge in Kontakt steht, ist in einem Ringbereich, in dem die Befestigungselemen- te angeordnet sind, ein erster Spalt zwischen dem Klemmring und der Felge oder dem Radstern ausgebildet. Der erste Spalt ist - einen gespannten Zustand des Klemmrings erreichend - mittels Anziehen der Befestigungselemente schließbar.

Der Klemmring ist demnach vorgespannt, wenn es zu Belastungen aus Fahrsituationen des Fahrzeugs kommt. Durch die Vorspannung ergeben sich eine Stauchung eines Felgenbettes und eine Dehnung des Klemmringes. Eine Verformung des Radsterns kann wegen dessen Gestaltung vernachlässigt werden, vgl. Ausführungsbeispiel.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Radstern eine Vielzahl an Speichen auf, die sich ausgehend von einem Nabenbereich in im Wesentlichen radialer Richtung erstrecken. Endseitig münden die Speichen in einem etwa einem Innendurchmesser der Felge entsprechenden Außenring.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Schrauben in radial äußere Bereiche der Speichen verschraubbar, insbesondere in dem Außenring zugewandte, verstärkte

Mündungsbereiche der Speichen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen der Radstern radial außen und der Felge zugewandt Erhebungen und / oder Vertiefungen und die Felge entsprechend viele dem Radstern entsprechende Vertiefungen und / oder entsprechende Erhebungen auf. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Klemmring nach radial innen gewölbt ausgebildet. Der Klemmring berührt die Felge in Folge nur axial innen mit einem Kragen, wobei vorzugsweise der Klemmring die Felge axial außen, wenn überhaupt, mit einem Dichtring umlaufend berührt.

Besonders bevorzugt ist ferner, dass der Klemmring, insbesondere der Kragen außerhalb der Flanke, des Anbindungsbereichs und/oder außerhalb der zweiten umlaufenden Kontur, insbesondere in die radiale Richtung, von der Felge durch einen zweiten Spalt, vorzugsweise im axial äußeren Bereich beabstandet ist und/oder der Radstern, insbesondere der Außenring, außerhalb der Flanke, des Anbindungsbereichs und/oder außerhalb der ersten umlaufenden Kontur, vorzugsweise in die radiale Richtung, von der Felge durch einen dritten Spalt, insbesondere im axial inneren Bereich, beabstandet ist.

Dabei wird insbesondere vorgeschlagen, dass der zweite Spalt und/oder der dritte Spalt so bemessen ist bzw. sind, dass bei einer Expansion des Klemmrings, insbesondere des Kragens, und/oder des Radsterns, insbesondere des Außenrings, in die radiale Richtung, insbesondere einer Expansion aufgrund einer thermischen Expansion bei einer vorgegebenen ersten Temperatur, ein direkter Kontakt des Klemmrings, insbesondere des Kragens, und/oder des Radsterns, insbesondere des Außenrings, mit der Felge im Bereich außerhalb der Flanke, des An- bindungsbereichs, der ersten umlaufenden Kontur und/oder der zweiten umlaufenden Kontur unterbleibt.

Auch kann ein erfindungsgemäßes Rad dadurch gekennzeichnet sein, dass der Anbindungs- winkel so gewählt ist, dass bei einer thermischen Kompression des Klemmrings, insbesondere des Kragens, und/oder des Radsterns, insbesondere des Außenrings, in die radiale Richtung und/oder die axiale Richtung, insbesondere aufgrund einer thermischen Kompression bei einer vorgegebenen zweiten Temperatur, der Klemmring, insbesondere der Kragen, und/oder der Radstern, insbesondere der Außenring, auf der Flanke, der ersten umlaufenden Kontur, der zweiten umlaufenden Kontur, insbesondere im Anbindungsbereich, unter einer Vorspan- nung aufliegt, wobei die Vorspannung vorzugsweise unterhalb einer vorgegebenen Maximalspannung und/oder oberhalb einer vorgegebenen Minimalspannung liegt, insbesondere über einen gesamten Temperaturbereich zwischen der zweiten Temperatur und der ersten Temperatur.

Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die erste Temperatur ungefähr 120° C und/oder die zweite Temperatur ungefähr -40° C beträgt.

Die Erfindung wird nachstehend näher anhand des in den Figuren dargestellten Ausfuhrungsbeispiels erläutert. Es ist ein klassisches Speichendesign mit Y-förmig verlaufenden Speichenstegen gewählt, um die Erfindung zu erläutern. Erfindungsgemäß können alternativ sämtliche Arten von Radsternen oder äquivalenten Radelementen Einsatz finden können.

Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf ein Rad, das axial geschnitten wurde,

Fig. 2 einen weiteren Axialschnitt durch eine Explosionsdarstellung des Rades,

Fig. 3 den Axialschnitt aus Fig. 2 durch das zusammengebaute Rad

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht als Explosionsdarstellung des Rades und

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Axialschnittes, wobei ein Bereich um einen erfindungsgemäßen Klemmring in einem ungespannten Zustand ausgebrochen ist,

Fig. 6 eine Hilfszeichnung zur Berechnung eines Anbindungswinkels und

Fig. 7 die vergrößerte Darstellung aus Fig. 5, wobei der Klemmring in einem gespannten Zustand gezeigt ist.

In den Figuren 1 bis 5 und 7 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rades 1 dargestellt, vorliegend ein Leichtmetallrad für Kraftfahrzeuge mit einem Radstern 3 aus Me- tall und einer Felge 2 aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Der Radstern 3 ist mittels eines Klemmrings 4 an der Felge 2 befestigt. Dabei wird die Felge 2 nicht verletzt, da der Klemmring 4 nur auf der Felge 2 aufsitzt und den Radstern 3 gegen die Felge 2 zieht. Mittels des Klemmrings 4 wird eine Vorspannkraft auf die zu verbindenden Komponenten aufge- bracht. Auch der Radstern 3 sitzt demnach nur auf der Felge 2 auf. Es findet vorteilhafterweise keine Verschraubung in die Felge 2 statt.

Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der besseren Übersicht wegen sind nicht alle Bezugszeichen in allen Figuren eingetragen.

Die Felge 2 weist ein Felgeninnenbett 21 und ein Felgenaußenbett 22 auf. Der als Felgenin- nenbett bezeichnete Bereich wird oft auch als Felgeninnenschulter und der als Felgenaußenbett 22 bezeichnete Bereich wird oft auch als Felgenaußenschulter bezeichnet. An diese können sich zur Felgenmitte Sicherheitselemente anschließen, die ein Abrutschen des Reifens in den mittleren Bereich der Felge verhindern sollen. Sowohl das Felgeninnenbett 21 wie auch das Felgenaußenbett 22 gehen in ein Felgeninnenhorn 23 bzw. ein Felgenaußenhorn 24 über. Unter axial innen im Sinne der vorliegenden Erfindung ist also die einer Fahrzeugmittellängsachse zugewandte Richtung zu verstehen, während unter axial außen also die der Fahrzeug- mittellängssachse abgewandte Seite zu verstehen ist. Somit ist in der Felge 2 mindestens eine erste umlaufende Kontur 25 ausgebildet, in die der Radstern 3 mit einer radial äußeren und axial inneren Kontaktkontur einsetzbar ist. Der Radstern 3 ist damit in der Felge 2 nach axial innen abgestützt aufgenommen.

Der Radstern 3 weist eine Vielzahl an Speichen 31 auf, die sich ausgehend von einem Naben- bereich 32 in im Wesentlichen radialer Richtung r erstrecken. Die Speichen 31 münden radial außen in einem etwa einem Innendurchmesser der Felge 2 entsprechenden Außenring 33. Die Kontaktkontur des Radsterns 3 zur Felge 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels des Außenrings 33 ausgebildet. Der Außenring 33 weist außer der umlaufenden Kontaktkontur umlaufend Erhebungen 28 auf. Die Erhebungen 28 sind der Felge 2 zugewandt und der Felge 2 entsprechend ausgebildet. Die Erhebungen 28 sind über den Umfang verteilt auf dem Außenring 33 angeordnet. Außerdem weist der Außenring 33 eine Vertiefung 29 auf, die eine entsprechende Erhebung der Felge 2 aufzunehmen bestimmt ist. Die Erhebungen 28 und die Vertiefung 29 dienen als Verdrehsicherung zur Aufnahme von Brems- und Antriebsmoment. Die Erhebungen 28 greifen in Vertiefungen 38, die gemäß Fig. 2 in der Felge 2 ausgebildet sind, ein.

Die Felge 2 weist nach radial innen und axial innen hin eine zweite umlaufende Kontur 26 auf. Dieser zweiten umlaufenden Kontur 26 entsprechend ausgebildet ist der Klemmring 4. Um sich gegen die zweite umlaufende Kontur 26 nach axial außen abstützen zu können weist der Klemmring 4 einen nach radial außen ausgebildeten Kragen 41 auf.

Die erste umlaufende Kontur 25 und die zweite umlaufende Kontur 26 sind Flanken 51 eines nach radial innen aus der Felge 2 vorgewölbten umlaufenden Bauches 27. Dieser Bereich 27 wird oft im Allgemeinen auch als Tiefbett der Felge 2 bezeichnet.

Der Klemmring 4 ist mittels Schrauben 5 in den Radstern 3 verschraubt (Fig. 1, Fig. 3) bzw. verschraubbar (Fig. 2, Fig. 4). Dazu sind in radial äußeren Bereichen der Speichen 31, in verstärkten Mündungsbereichen 34 der Speichen 31 zu dem Außenring 33 hin, Innengewinde ausgeführt. Alternativ kommt auch statt der Verschraubung eine Vernietung bzw. ein Verstiften in Frage. Außerdem kann statt der punktweisen Befestigung des Klemmrings 4 mit dem Radstern 3 auch eine Verklebung als Befestigungsmittel gewählt werden, wobei lösbare Verbindungen bevorzugt werden. Der Klemmring 4 ist etwa dem Bauch 27 entsprechend bauchig ausgeführt, wobei der

Klemmring 4 den Bauch 27 radial innen beinahe vollständig umspannt. In einem axial äußeren Bereich ist nach radial außen ausgerichtet ein Dichtring 42 in den Klemmring 4 eingelassen, der radial außen gegen den Bauch 27 anliegt. Die axial äußere Flanke des Bauches 27 wird nicht durch den Klemmring 4 umspannt. In dem axial äußeren Bereich erstreckt sich der Klemmring über den Umfang verteilt mit Laschen nach radial innen. In den Laschen sind

Durchtrittsöffnungen ausgeführt, durch die die Schrauben 5 führbar sind. Besonders vorteilhaft versinken die Köpfe der Schrauben 5 in den Durchtrittsöffnungen der Laschen. In den Figuren 5 und 7 ist eine Verspannung von Felge 2 und Stern 3 mittels Klemmring 4 durch die Schrauben 5 vergrößert dargestellt. Die Verspannung wird über die geometrischen Formen der Bauteile und einen ersten Spalt 6 zwischen Klemmring und Stern (im ungespann- ten Zustand, Fig. 5) und einer Klemmlänge definiert, wobei die Klemmlänge durch eine Bauchbreite 53 des Bauches 27 vorgegeben ist. Mittels der Schraube 5 kann der erste Spalt 6 geschlossen werden (Fig. 7), woraus eine Vorspannung des Klemmrings 4 resultiert.

Durch die Vorspannung ergibt sich eine Stauchung des in dem Ausführungsbeispiel gewähl- ten CFK-Bettes der Felge 2 und eine Dehnung des Klemmrings 4. Eine Verformung des Sterns 3 kann auf Grund dessen Gestaltung vernachlässigt werden.

Um eine optimale Vorspannkraft in das System zu bringen berücksichtigt in dem Ausführungsbeispiel der erste Spalt 6 zwischen Klemmring 4 und Stern 3 Fertigungstoleranzen. Um den Einfluss von Fertigungstoleranzen so gering wie möglich zu halten, muss das System möglichst nachgiebig sein. Dies macht das Klemmsystem auch unempfindlich gegenüber einem Setzen. Im gespannten Zustand und unter Belastung - vor allem bei Kurvenfahrt und somit durch eine Seitenkraft - muss die Vorspannung der Schrauben auf den Klemmring so groß sein, dass der erste Spalt 6 geschlossen bleibt. Ein Abheben zwischen Klemmring 4 und Stern 3 ist nicht zulässig.

Infolge verschiedener Betriebstemperaturen in einem Bereich zwischen -40°C und +120°C kommt es auf Grund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der einzelnen Bauteile zu unterschiedlichem Ausdehnungsverhalten. Dies hat direkten Einfluss auf die Ver- Spannung der Bauteile. Dabei dehnen sich die Bauteile radial und axial aus, bzw. ziehen sich zusammen. Entscheidend für die Vorspannung ist dabei die Ausdehnungskomponente in axialer Richtung.

Für das CFK-Bett kann ein sehr niedriger bis nicht vorhandener Wärmeausdehnungskoeffi- zienten angenommen werden. Es werden vereinfachend nur die Ausdehnung des Sterns 3 und

Klemmrings 4 betrachtet. In Fig. 6 ist eine Überlegung verdeutlicht, aus der sich ergibt, dass die Bauchbreite 53 von einem Anbindungswinkel δ abhängt, weshalb dieser möglichst klein ausfallen sollte. Der Anbindungswinkel δ ist gemäß Fig. 7 der Winkel zwischen einer Vertikalen und dem Verlauf der Flanke 51 bzw. der Konturen 25, 26 in einem Anbindungsbereich 52 bei einer vertikalen Ausrichtung des Rades 1. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung schlägt ein Kompromiss vor, denn je größer der Anbindungswinkel δ ist, desto flexib- 1er ist das Verspannsystem und somit seine Unempfmdlichkeit gegen Setzen.

Die axiale Ausdehnung unter Temperatur bewirkt einen Vorspannkraftverlust. Da sich im Wesentlichen nur der Stern 3 und der Klemmring 4, nicht jedoch das Felgenbett, axial ausdehnt findet eine Entlastung statt. Bei kalten Temperaturen wird dagegen eine Vorspannkraft- zunähme zu verzeichnen sein. Je größer eine aus der Wahl der Bauchbreite 53 resultierende Klemmlänge desto höher ist der Vorspannkraftabfall unter steigender Temperatur.

Vorteilhaft werden die Bauteile des Verspannsystems so gestaltet, dass sich axiale und radiale Verspannstrecken wenigstens annähernd entsprechen. Dies gelingt bei einer vorteilhaften er- fmdungsgemäßen Ausfuhrungsform durch optimale Wahl des Anbindungswinkels δ, der Klemmlänge 53 und des Klemmradius 54. Hierdurch ist das Klemmsystem gegenüber Temperaturschwankungen in Bezug auf die Vorspannkraft stabil.

Diese Stabilität der Vorspannkraft auch bei unterschiedlichen Temperaturen wird insbesonde- re erfindungsgemäß auf folgende Weise erreicht.

Kommt es zu einer Erwärmung des Rades 1, so führt diese Erwärmung im wesentlichen zu keiner Formveränderung der Felge 2. Hingegen kommt es auf Grund des Wärmeausdehnungskoeffizienten des Radsterns 3, beziehungsweise des Außenrings 33, und des Klemm- rings 4, beispielsweise des Kragens 41, zu einer Ausdehnung bzw. Expansion des Radsterns 3 und des Klemmrings 4 sowohl in die radiale Richtung r als auch in eine axiale Richtung.

Wie insbesondere der Figur 7 zu entnehmen ist, ist sowohl der Radstern 3 als auch der Klemmring 4 außerhalb des Anbindungsbereichs 52 beziehungsweise der Flanken 51 durch einen zweiten Spalt 56 beziehungsweise einen dritten Spalt 58 in radialer Richtung von dem

Bauch 27 beabstandet. Auf Grund der thermischen radialen Ausdehnung bzw. Expansion des Klemmrings 4 beziehungsweise des Radsterns 3 bei höheren Temperaturen kommt es zwar zu einer Reduzierung der Spaltgröße des zweiten Spalts 56 und des dritten Spalts 58, jedoch wird ein direkter Kontakt mit dem Bauch 27 in radiale Richtung vermieden.

Die thermische Expansion des Radsterns 3 und des Klemmrings 4 führt jedoch gleichzeitig auch zu einer Vergrößerung der axialen Ausdehnung derselben. Auf Grund der Ausbildung des Anbindungswinkels δ im Bereich des Anbindungsbereiches 52 wird jedoch durch eine gleichzeitige radiale und axiale Expansion der jeweilige Berührungspunkt des Radsterns 3 beziehungsweise des Klemmrings 4 mit der Felge 2 im Bereich der Flanken 51 radial nach außen wandern. Jedoch wird die Vorspannungskraft auf den Anbindungsbereich 52 des Bau- ches 27 in diesem Bereich aufgrund der Neigung δ im wesentlichen gleich bleiben.

Umgekehrt führt eine Schrumpfung bzw. Kompression des Radsterns 3 und des Klemmrings 4 auf Grund einer thermischen Schrumpfung bzw. Kompression durch eine Temperaturreduzierung dazu, dass auf Grund der radialen Kompression die Spaltgröße des zweiten Spalts 56 und des dritten Spalts 58 zunehmen. Dies bewirkt, dass der Berührungspunkt zwischen dem Radstern 3, insbesondere dem Außenring 33, beziehungsweise dem Klemmring 4, insbesondere dem Kragen 41, mit den Flanken 51 im Anbindungsbereich 52 nach radial innen wandert. Auf Grund der Ausbildung des Anbindungswinkels δ und Anbindungsbereich 52 wird jedoch eine Vorspannung im wesentlichen dadurch beibehalten, dass durch die Wanderung des Berührungspunktes nach radial innen gerade die thermische Kompression des Radsterns 3 beziehungsweise des Klemmrings 4 in die axiale Richtung ausgeglichen wird.

So wird sichergestellt, dass bei der thermischen Kompression eine Maximalspannung nicht überschritten wird und bei einer thermischen Expansion eine Minimalspannung nicht unter- schritten wird.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist, wie bereits zuvor erläutert, im Bereich des zweiten Spalts 56 der Dichtring 42 angeordnet. Mittels des Dichtrings 42 wird jedoch im wesentlichen keine Kraft in radiale Richtung auf die Felge 2, insbesondere im Bereich des Bauches 27, aufgebaut. Durch die Elastizität des Dichtrings 42 wird lediglich sichergestellt, dass der Dichtring 42 in Kontakt mit dem Bauch 27 verbleibt und so ein Eindringen von Fremdkörpern, wie Schmutz oder Wasser, in den Bereich des zweiten Spalts 56 und/oder des dritten Spalts 58 vermieden wird, ohne dass der Dichtring 42 einer Reduzierung des Spalts 56 einen Widerstand entgegensetzt.

Wie schließlich Figur 7 zu entnehmen ist, überspannt der Klemmring 4 im Vergleich zu dem Radstern 3 einen größeren axialen Bereich des Bauches 27. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass die thermische Expansion beziehungsweise thermische Kompression des Radsterns 3 beziehungsweise des Klemmrings 4 so kompensiert wird, dass eine im wesentlichen konstante Vorspannung bestehenbleibt. Hieraus ergibt sich jedoch gleichzeitig, dass der Klemmring 4 im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Rädern auf der axial inneren Seite des Rades 1 und nicht auf der axial äußeren Seite angeordnet ist, um einen ausreichenden Freiraum für entsprechende Bremseinrichtungen innerhalb des Rades 1 bereitzustellen. Gleichzeitig resultiert hieraus auch eine optisch vorteilhafte Ausgestaltung des Rades 1 bei einer Aufsicht von axial außen. So ist in diesem Bereich gerade der Radstern 3 angeordnet. Dieser weist jedoch auf der axial äußeren Seite keine Öffnung oder Verschraubung auf, da diese auf der axial inneren Seite, auf der er mittels der Schrauben 5 mit dem Klemmring 4 verbunden ist, angeordnet sind.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen und in den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.

Bezugszeichenliste

1 Rad

2 Felge

3 Radstern

4 Klemmring

5 Schraube

6 erster Spalt 21 Felgeninnenbett

22 Felgenaußenbett

23 Felgeninnenhorn

24 Felgenaußenhorn

25 erste umlaufende Kontur 26 zweite umlaufende Kontur

27 Bauch

28 Erhebung

29 Vertiefung 31 Speiche

32 Nabenbereich

33 Außenring

34 Mündungsbereich 38 Vertiefung

41 Kragen

42 Dichtring

51 Flanke

52 Anbindungsbereich

53 Bauchbreite

54 Klemmradius 56 zweiter Spalt 58 dritter Spalt r radiale Richtung δ Anbindungswinkel




 
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