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Technisches Feld
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad, umfassend einen Scheibenteil, welcher um eine Achse herum angeordnet ist, einen Felgenteil, an welchem ein Reifen angebracht ist, und eine Mehrzahl von Speichenteilen, welche den Felgenteil mit dem Scheibenteil verbinden, sowie ein Fahrzeug, welches mit derartigen Rädern ausgestattet ist.
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Technischer Hintergrund
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Ein Automobilrad, wie beispielsweise ein Legierungsrad, umfasst typischerweise einen Scheibenteil, welcher um eine Achse herum angeordnet ist, einen Felgenteil, an welchem ein Reifen angebracht ist, und eine Mehrzahl von Speicherteilen, welche den Felgenteil mit dem Scheibenteil verbinden. Die
JP2016-37061 A offenbart ein Fahrzeugrad, welches eine Erleichterungsausnehmung aufweist, welche an einer axial äußeren Seite von jedem Speichenteil zum Reduzieren des Gewichts des Rads gebildet ist, sowie ein Scheiben-Verstärkungselement, welches an der axial äußeren Seite des Scheibenteils und der Speichenteile angebracht ist. Hierdurch wird das Gesamtgewicht des Rads reduziert, und das äußerliche Erscheinungsbild des Rads wird verbessert.
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Jedoch benötigt das in der
JP2016-37061A offenbarte Fahrzeugrad einen relativ komplexen Herstellungsprozess, da ein Verstärkungselement an der axial äußeren Fläche des Scheibenteils und den Speichenteilen angebracht werden muss, und dies erfordert einen relativ komplexen Arbeitsablauf.
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In Anbetracht eines derartigen Problems des Stands der Technik ist es eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugrad bereitzustellen, welches leichtgewichtig ist und mit einer benötigten mechanischen Festigkeit versehen ist.
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Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeugrad bereitzustellen, welches mit einer Mehrzahl von Speichenteilen bereitgestellt ist und einfach herzustellen ist.
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Die vorliegende Erfindung löst eine derartige Aufgab, indem ein Fahrzeugrad (1) bereitgestellt wird, umfassend: einen Scheibenteil (2), welcher durch eine kreisförmige Scheibe gebildet ist, welche dazu eingerichtet ist, an einer Nabe (7) eines Fahrzeugs angebracht zu werden, um koaxial mit einer Achse des Fahrzeugs zu sein; einen ringförmigen Felgenteil (3), welcher dazu eingerichtet ist, mit einem Reifen bestückt zu werden; und eine Mehrzahl von Speichenteilen (4), welche den Scheibenteil mit dem Felgenteil verbinden, wobei jeder Speichenteil ein radial inneres Ende aufweist, welches sich radial nach innen über einen äußeren Umfang des Scheibenteils hinaus erstreckt und sich axial nach außen wölbt, und wobei eine Erleichterungsausnehmung (13) an einer axial inneren Seite von jedem Speichenteil und einem benachbarten Teil des Scheibenteils in einer durchgehenden Weise gebildet ist.
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Indem die Erleichterungsausnehmung in der inneren Seite von jedem Speichenteil bereitgestellt ist, um sich so von dem Speichenteil weg zu einem benachbarten Teil des Scheibenteils zu erstrecken, kann eine Belastungskonzentration verhindert werden, so dass die mechanische Festigkeit und Steifigkeit des Fahrzeugrads optimiert werden kann und das Gewicht des Fahrzeugrads minimiert werden kann. Da die notwendige Festigkeit für das Fahrzeugrad sichergestellt werden kann, ohne dass ein Verstärkungselement oder ähnliches daran befestigt werden müsste, kann die Herstellungseffizienz verbessert werden.
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Vorzugsweise weist ein radial innerer Endteil einer axial äußeren Fläche von jedem Speichenteil eine Verbindungsfläche (12) auf, welche axial progressiv nach innen in Richtung eines radial inneren Teils davon ausgenommen ist und mit einer axial äußeren Fläche des Scheibenteils verbunden ist, und die Erleichterungsausnehmung erstreckt sich radial über einen Bereich, welcher einen Teil entsprechend einer Gesamtheit der Verbindungsfläche enthält.
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Somit kann der Querschnitt des Kreuzungsteils zwischen dem Speichenteil und dem Scheibenteil dazu gebracht werden, sich von einer Position zu einer anderen derart graduell zu ändern, dass eine Belastungskonzentration minimiert werden kann. Folglich kann das Gewicht des Fahrzeugrads minimiert werden.
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Vorzugsweise ist jeder Speichenteil mit einer im Wesentlichen konstanten Umfangsbreite und einer im Wesentlichen konstanten axialen Dicke über einen Bereich bereitgestellt, welcher einem Teil davon entspricht, welcher nicht mit dem Scheibenteil oder dem Felgenteil in einer Seitenansicht überlappt, und die Erleichterungsausnehmung weist eine Umfangsbreite auf, welche progressiv zunimmt und/oder weist eine axiale Tiefe auf, welche progressiv in Richtung eines radial äußeren Teils davon zunimmt.
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Jeder Speichenteil kann in einem radial äußeren Teil davon (die Seite des Felgenteils) dünner hergestellt sein als in einem radial inneren Teil davon (die Seite des Scheibenteils), ohne dass die mechanische Gesamtfestigkeit reduziert wird. Somit kann durch Erhöhen des Volumens der Erleichterungsausnehmung in Richtung einer radial äußeren Seite davon die Gewichtsreduktion maximiert werden, ohne dass die mechanische Festigkeit verschlechtert wird, und ein wünschenswertes attraktives äußeres Erscheinungsbild kann erzielt werden.
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Vorzugsweise steht ein radial äußerer Endteil von jedem Speichenteil axial weiter nach außen vor als ein axial äußerer Rand (3a) des Felgenteils und erstreckt sich radial weiter nach außen als ein innerer Umfang (3b) des Felgenteils in einem Kreuzungsteil zwischen dem Speichenteil und dem Felgenteil.
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Da der radial äußere Endteil von jedem Speichenteil axial weiter nach außen vorsteht als der Felgenteil, kann die Steifigkeit des Speichenteils erhöht werden.
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Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Fahrzeug bereit, welches das Fahrzeugrad wie oben definiert an die Nabe gesichert umfasst, sowie eine kreisförmige Bremsscheibe (14) koaxial mit der Achse und axial weiter innen als der Scheibenteil positioniert, wobei ein äußerer Durchmesser des Scheibenteils im Wesentlichen identisch zu einem äußeren Durchmesser der Bremsscheibe ist.
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Gemäß dieser Anordnung ist die Bremsscheibe günstig von einer externen Draufsicht verborgen, so dass sich das äußere Erscheinungsbild des Fahrzeugs, insbesondere das äußere Erscheinungsbild des Rads davon, verbessert. Ebenfalls kann der durch die Abnutzung der Bremsscheibe und/oder des Bremsbelags erzeugte Staub daran gehindert werden, sich axial nach außen zu verbreiten, so dass das Anhaften von solchem Staub an die axial äußere Fläche des Fahrzeugrads minimiert werden kann.
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Somit stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeugrad mit einer Mehrzahl von Speichenteilen bereit, welches eine benötigte mechanische Festigkeit aufweist, leichtgewichtig ist und leicht herzustellen ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugrads gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine Seitenansicht des Fahrzeugrads von einer axial inneren Seite betrachtet;
- 3A ist eine Seitenansicht des Fahrzeugrads von einer axial äußeren Seite betrachtet;
- 3B ist eine Querschnittsansicht des Fahrzeugrads genommen entlang der Linie B-B aus 3A; und
- 4 ist eine fragmentarische Schnittansicht des Fahrzeugrads genommen entlang der Linie IV-IV aus 3A.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en)
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
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Wie in den 1 bis 4 gezeigt, umfasst das Fahrzeugrad 1 einen kreisförmigen scheibenförmigen Scheibenteil 2, welcher koaxial mit einer Achse des Fahrzeugs ist, welche sich in der lateralen Richtung erstreckt, einen Felgenteil 3, an welchen ein (in den Zeichnungen nicht gezeigter) Reifen angebracht ist, und eine Mehrzahl (10 in der illustrierten Ausführungsform) von Speichenteilen 4, welche den Scheibenteil 2 und den Felgenteil 3 miteinander verbinden. Das Fahrzeugrad 1 ist durch Gießen oder Schmieden einer metallischen Legierung, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung und einer Magnesiumlegierung, gebildet.
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Der Scheibenteil 2 ist mit einem Mittelloch 5 bereitgestellt, welches zentral dahindurch geführt ist, sowie mit fünf Befestigungslöchern 6, welche konzentrisch um das Mittelloch 5 in einem regelmäßigen Abstand angeordnet sind. Ein Schaftteil einer Nabe 7 (3B) des Fahrzeugs ist in das Mittelloch 5 eingepasst, und Gewindestifte, welche von einer axial äußeren Fläche der Nabe 7 vorstehen, sind durch die jeweiligen Befestigungslöcher 6 hindurchgeführt. Radmuttern (nicht in den Zeichnungen gezeigt) werden auf die von den Befestigungslöchern 6 vorstehenden Gewindestifte geschraubt, um das Fahrzeugrad 1 an die Nabe 7 in einer an sich bekannten Weise zu sichern. Wie in 2 gezeigt, sind rechteckige Erleichterungsausnehmungen 8 zur Gewichtsreduktion an der axial inneren Seite des Scheibenteils 2 derart gebildet, dass sich sich mit den Befestigungslöchern im Wesentlichen entlang eines konzentrischen Kreises abwechseln.
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Der ringförmige Felgenteil 3 ist mit einem außen liegenden Flansch 3a bereitgestellt, welcher einen äußeren Umfang des Felgenteils 3 an der außen liegenden Seite (axial äußeren Seite) definiert, wobei sich ein Trommelteil 11 in der axial inneren Richtung von dem außen liegenden Flansch 3a in einer koaxialen Weise erstreckt, und wobei ein innen liegender Flansch 3c einen äußeren Umfang des Felgenteils 3 an der innen liegenden Seite (axial inneren Seite) definiert. Ein außen liegender Wulstsitz 9 ist an der unmittelbar innen liegenden Seite des außen liegenden Flanschs 3a definiert, und ein innen liegender Wulstsitz 10 ist in der unmittelbar außen liegenden Seite des innen liegenden Flanschs 3c definiert. Diese Wulstsitze 9 und 10 tragen die entsprechenden Wülste des Reifens (nicht in den Zeichnungen gezeigt), welcher an das Fahrzeugrad 1 gepasst ist. Der außen liegende Wulstsitz 9 weist eine größere Wandstärke als der Trommelteil 11 auf, so dass die von dem Abrollen der Räder auf der Straßenoberfläche erzeugten Vibrationen kontrolliert werden können. Wie in 3B gezeigt, fallen der äußere Umfang des außen liegenden Flanschs 3a und der äußere Umfang des innen liegenden Flanschs 3c miteinander in einer Seitenansicht zusammen und definieren den äußeren Umfang des Felgenteils 3.
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Die Speichenteile 4 erstrecken sich von dem Scheibenteil 2 radial nach außen und sind mit dem Felgenteil 3 an jeweiligen äußeren Enden der Speichenteile 4 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Speichenteile 4 linear und radial bei einem Winkelintervall von 30 Grad. In einer alternativen Ausführungsform sind die Speichenteile 4 von einer größeren oder kleineren Anzahl als 10. Ebenfalls kann jeder Speichenteil 4 leicht in Richtung einer tangentialen Richtung gekippt sein anstatt sich streng radial zu erstrecken.
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Jeder Speichenteil 4 ist radial verlängert und weist eine im Wesentlichen ebene obere Fläche (axial äußere Fläche) auf, welche im Wesentlichen orthogonal zu der axialen Richtung ist, sowie eine Seitenfläche, welche sich schräg in die axial innere Richtung erstreckt oder in der axial inneren Richtung von dem äußeren Umfang der ebenen oberen Fläche auseinanderläuft. Daher ist die Umfangsbreite von jedem Speichenteil 4 an der axial inneren Seite davon größer als an der axial äußeren Seite davon. Die Umfangsbreite von jedem Speichenteil 4 ist im Wesentlichen entlang der Länge davon oder entlang der radialen Richtung konstant.
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Der radial innere Endteil von jedem Speichenteil 4 wölbt sich nach außen oder in die außen liegende Richtung bezüglich des Scheibenteil 2 aus und erstreckt sich radial nach innen über den äußeren Umfangsrand 2a des Scheibenteils 2 hinaus. Die axial äußere Fläche des radial inneren Endes des Speichenteils 4 ist in der axial inneren Richtung in Richtung der radial inneren Seite geneigt oder gekrümmt, so dass eine schräge oder gekrümmte Verbindungsfläche 12 die ebene axial äußere Fläche des Speichenteils 4 mit der axial äußeren Fläche des Scheibenteils 2 glatt verbindet.
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Jeder Speichenteil 4 und der benachbarte Teil des Scheibenteils 2 definieren gemeinsam eine im Wesentlichen glatte durchgehende Fläche, welche sich in der radialen Richtung an der axial inneren Seite davon erstreckt, und eine Erleichterungsausnehmung 13 ist an einer axial inneren Seite des Speichenteils 4 und einem benachbarten Teil des Scheibenteils 2 in einer durchgehenden Weise (in der Weise einer Nut, welche sich zentral durch den Speichenteil 4 und in den benachbarten Teil des Scheibenteils 2 erstreckt) gebildet. Daher kann eine Belastungskonzentration verhindert werden, so dass die mechanische Festigkeit und die Steifigkeit des Fahrzeugsrads 1 optimiert werden kann und das Gewicht davon minimiert werden kann.
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Wie in 2 gezeigt ist, weist die Erleichterungsausnehmung 13 ein rechteckiges äußeres Profil in einer Seitenansicht auf und ist zentral hinsichtlich des entsprechenden Speichenteils 4 gebildet. Der radial innere Rand der Erleichterungsausnehmung 13 ist radial nach innen von dem radial inneren Rand der Verbindungsfläche 12 platziert (und/oder leicht radial nach innen von dem äußeren Umfangsrand 2a des Scheibenteils 2). Der radial äußere Rand der Erleichterungsausnehmung 13 ist radial weiter außen von dem radial äußeren Rand der Verbindungsfläche 12 platziert (und/oder leicht radial nach innen von dem inneren Umfangsrand 3b des Felgenteils 3). Daher erstreckt sich jede Erleichterungsausnehmung 13 radial über einen Bereich, welcher einen Teil entsprechend einer Gesamtheit der Verbindungsfläche 12 enthält.
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Es kann festgehalten werden, dass die Verbindungsfläche 12 einen axialen Versatz (oder eine Stufe) zwischen der axial äußeren Fläche des Scheibenteils 2 und der axial äußeren Fläche von jedem Speichenteil 4 erzeugt. Es ist daher notwendig, eine Belastungskonzentration aufgrund einer abrupten Änderung in dem Querschnitt zu vermeiden, der durch das Vorliegen dieses Versatzes (dieser Stufe) erzeugt wird. In der illustrierten Ausführungsform kann, da sich die Erleichterungsausnehmung 13 radial über einen Bereich erstreckt, welcher einen Teil enthält, welcher einer Gesamtheit der Verbindungsfläche 12 entspricht, die Änderung in dem Querschnitt über diesen Versatz (diese Stufe) hochgradig graduell gemacht werden. Daher kann eine Belastungskonzentration verhindert werden, und das Gewicht des Fahrzeugrads 1 kann minimiert werden.
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Ferner ist jeder Speichenteil 4 mit einer im Wesentlichen konstanten Umfangsbreite und einer im Wesentlichen konstanten axialen Dicke über einen Bereich bereitgestellt, welcher einem Teil davon entspricht, welcher nicht mit dem Scheibenteil 2 oder dem Felgenteil 3 in einer Seitenansicht überlappt. Die Erleichterungsausnehmung 13 kann eine Umfangsbreite aufweisen, welche in Richtung eines radial äußeren Teils davon progressiv zunimmt, um so eine trapeziodale Form in einer Seitenansicht zu definieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Erleichterungsausnehmung 13 eine axiale Tiefe aufweisen, welche in Richtung eines radial äußeren Teils davon progressiv zunimmt. Wie durch einen Fachmann erkannt werden kann, kann jeder Speichenteil 4 in einem radial äußeren Teil davon (die Seite des Felgenteils 3) dünner hergestellt sein als in einem radial inneren Teil davon (die Seite des Scheibenteils 2), ohne dass die mechanische Gesamtfestigkeit reduziert wird. Daher kann durch Erhöhen des Volumens der Erleichterungsausnehmung 13 in Richtung einer radial äußeren Seite davon die Gewichtsreduktion maximiert werden, ohne dass die mechanische Festigkeit verschlechtert wird, und ein wünschenswertes attraktives äußeres Erscheinungsbild der Speichenteile 4 kann gleichzeitig erzielt werden.
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Der radial äußere Endteil von jedem Speichenteil 4 erstreckt sich radial nach außen deutlich über den inneren Umfangsrand 3b des Felgenteils 3 hinaus und zu einem Punkt benachbart zu dem äußeren Umfang des außen liegenden Flanschs 3a. Der radial äußere Endteil des Speichenteils 4 überlappt mit dem außen liegenden Wulstsitz 9 in einer Seitenansicht und steht in der axial äußeren Richtung über die axial äußere Fläche des außen liegenden Flanschs 3a hinaus vor. Da sich daher jeder Speichenteil 4 radial über einen großen Teil des Felgenteils 3 erstreckt, kann die Steifigkeit des radial äußeren Teils des Fahrzeugrads 1 verbessert werden.
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Das Fahrzeug ist ebenfalls mit einer Bremsscheibe 14 bereitgestellt, welche fest an der Nabe 7 angebracht ist, um so rotatorisch schnell mit dem Fahrzeugrad 1 zu sein, für jedes der Räder davon. Die Bremsscheibe 14 ist in einer Seitenansicht von kreisförmiger Form und koaxial mit dem Fahrzeugrad 1 positioniert und axial zwischen dem außen liegenden Wulstsitz 9 und dem innen liegenden Wulstsitz 10. Der äußere Durchmesser des Scheibenteils 2 ist im Wesentlichen gleich zu dem äußeren Durchmesser der Bremsscheibe 14. Aus diesem Grund ist die Bremsscheibe 14 durch den Scheibenteil 2 von einer externen Ansicht verborgen, so dass das äußere Erscheinungsbild des Fahrzeugrads 1 verbessert werden kann. Ebenfalls wird der Staub oder das Pulver, welcher/welches durch die Reibung zwischen der Bremsscheibe 14 und dem entsprechenden Bremsbelag (nicht in den Zeichnungen gezeigt) erzeugt wird, daran gehindert, sich in der axial äußeren Richtung zu verteilen, so dass verhindert wird, dass die axial äußere Fläche des Fahrzeugrads 1 mit einem solchen Staub oder Pulver verschmutzt wird.
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Wie oben beschrieben, kann das Gewicht des Fahrzeugrads 1 durch Bereitstellen der Erleichterungsausnehmungen 13 reduziert werden, jedoch können die mechanische Festigkeit und Steifigkeit des Fahrzeugrads 1 sichergestellt werden, was den Strukturen geschuldet ist, welche jeden Speichenteil 4 mit dem Scheibenteil 2 und dem Felgenteil 3 verbinden, sowie der geeignet gewählten Form und Positionierung von jeder Erleichterungsausnehmung 13, ohne dass eine zusätzliche Verstärkungsanordnung benötigt wird.
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Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich einer spezifischen Ausführungsform beschrieben worden, kann jedoch in unterschiedlicher Weise modifiziert werden, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise können die Anzahlen der Speichenteile und der Befestigungslöcher geändert werden, es ist jedoch bevorzugt, dass die Speichenteile und die Befestigungslöcher in einer rotationssymmetrischen Weise angeordnet sind. Ebenfalls können die Erleichterungsausnehmungen 8 und 13 Durchgangslöcher anstelle von Ausnehmungen mit einem Boden sein.
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Bereitgestellt ist ein Fahrzeugrad, welches eine Mehrzahl von Speichenteilen aufweist, welches eine benötigte mechanische Festigkeit aufweist, leichtgewichtig ist und leicht herzustellen ist. Das Fahrzeugrad (1) umfasst einen Scheibenteil (2), einen ringförmigen Felgenteil (3) und eine Mehrzahl von Speichenteilen (4), welche den Scheibenteil mit dem Felgenteil verbinden. Jeder Speichenteil weist ein radial inneres Ende auf, welches sich radial nach innen über einen äußeren Umfang des Scheibenteils hinaus erstreckt und sich axial nach außen wölbt, und wobei eine Erleichterungsausnehmung (13) an einer axial inneren Seite von jedem Speichenteil und einem benachbarten Teil des Scheibenteils in einer durchgehenden Weise gebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016037061 A [0002, 0003]
