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Dokumentenidentifikation DE10158408B4 15.07.2004
Titel Radscheibe eines Kraftfahrzeugrades
Anmelder Winkhardt, Wolfgang, 70565 Stuttgart, DE
Erfinder Rauscher, Rainer, 67259 Beindersheim, DE
DE-Anmeldedatum 29.11.2001
DE-Aktenzeichen 10158408
Offenlegungstag 18.06.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.07.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.07.2004
IPC-Hauptklasse B60B 19/10
IPC-Nebenklasse B60B 3/00   B60B 1/06   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Radscheibe eines Kraftfahrzeugs. Die Radscheibe weist einen zentrumsnahen Bereich und einen radial außenseitigen Bereich mit dazwischen angeordneten Verbindungsstegen und Öffnungen auf, wobei mittels der Öffnungen ein Luftaustausch von der Außenseite der Radscheibe auf die Innenseite der Radscheibe ermöglicht ist. Mittels des Luftaustausches soll eine Kühlung einer von der Radschüssel der Radfelge umfangsseitig umgriffenen Bremsscheibe möglich sein und darüber hinaus soll ein Festsetzen von Abrieb des Bremsbelags auf der Außenseite der Radscheibe oder der Felge verhindert werden.

Gemäß der DE 42 42 933 C1 wird das Problem der Bremsscheibenkühlung durch Ventilatorschaufeln gelöst, die an einer von der Radfelge getrennt ausgebildeten Scheibe mit Freilauf angebracht sind.

In der DE 42 42 138 A1 ist eine Lüfteranordnung an einer Radfelge für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei der an der Außenseite der Radfelge ein radial förderndes Lüfterrad im zentrumsnahen Bereich an der Außenseite der Radfelge Luft ansaugt und nach innen zur Bremsanlage hin drückt. Die Felge selbst weist dabei gerade oder schräge Durchbrechungen auf. Die Radzierblende ist dabei so ausgebildet, dass ein Ansaugen nur über den zentralen Bereich erfolgt.

Aus der DE 37 24 925 A1 ist eine Felge bekannt, welche über den Umfang verteilte Lufteintrittsöffnungen und Luftaustrittsöffnungen aufweist, wobei die Lufteintrittsöffnungen radial achsnäher als die Austrittsöffnungen sind. Um die Luftströmung anzusaugen und wieder abzugeben, weisen die Lufteintritts- und Luftaustrittsöffnungen gegensinnig ausgerichtete Schaufeln auf, wobei die Felge drehrichtungsabhängig am Kraftfahrzeug montiert werden muss.

In der DE 32 31 364 A1 ist eine auf einer feststehenden Radachse gehaltene Radkappe offenbart, welche zwei miteinander verbundene Segmente umfaßt, die zwischen sich mindestens einen Luftströmkanal mit einer schlitzförmigen Außenöffnung bilden, welche quer zur Anströmrichtung ausgerichtet ist. Durch den Fahrtwind soll an der Austrittstelle ein Unterdruck erzeugt werden, so dass Luft von der Radinnenseite zur Radaußenseite an der Bremse vorbei geführt wird. Die Felge weist hierzu Durchbrechungen auf, die einen Luftaustausch begünstigen.

Die WO 97 32 739 A1 betrifft eine Felge, bei der eine Luftströmung vom Radinneren an die Radaußenseite geführt wird, wozu in der Felge Führungskanäle vorgesehen sind, die in einem radial äußeren Bereich geöffnet sind. Die Luftführung selbst erfolgt ausschließlich über die radaußenseitig abgedeckten Kanäle.

Die Zuführung von Luft von der Radaußenseite zu der Radinnenseite wird demnach im Stand der Technik auf unterschiedliche Arten gelöst. Gleichwohl wird für die Strömungsführung stets mit zusätzlichen Anbauten an der Radschüssel gearbeitet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strömungsführung mit einfachen Mitteln bereitzustellen.

Der DE 199 22 264 A1 liegt zwar eine ähnliche Aufgabenstellung zugrunde wie der vorliegenden Erfindung. Die jeweiligen Lösungen dieser Aufgabe und die dabei angewandten Kühlprinzipien sind aber unterschiedlich. Bei dem bekannten Rad weist die sich gegen die Laufrichtung bewegende Radstrebe eine von außen nach innen verlaufend abgewinkelte Stirnfläche auf. Bei der dadurch bewirkten Luftverwirbelung wird von dem Prinzip der Flugzeug-Tragflächen Gebrauch gemacht. Dieses Prinzip unterscheidet sich von dem erfindungsgemäß benutzten Turbineneffekt, welcher dort den Luftaustausch bewirkt.

Mit der gemäß Anspruch 1 vorgeschlagenen Radscheibe lässt sich die vorgenannte Aufgabe lösen. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche bezug.

Die Radscheibe eines Kraftfahrzeugrades weist einen zentrumsnahen Bereich und einen radial außenseitigen Bereich mit dazwischen angeordneten Verbindungsstegen und Öffnungen auf, wobei mittels der Öffnungen ein Luftaustausch von der Außenseite der Radscheibe auf die Innenseite der Radscheibe ermöglicht ist. Die Verbindungsstege sind als Speichen ausgebildet, wobei die Speichen ein im Querschnitt dreieckiges Profil aufweisen. Die Spitze des Dreiecks ist zur Außenseite und die Basis des Dreiecks zur Innenseite ausgerichtet, wobei die Breite der Basis und somit der Speiche an der Innenseite höchstens der Höhe der Speiche in axialer Richtung entspricht. Die Speichen weisen zwei Flanken auf, welche sich jeweils von der Basis des Dreiecks zur Spitze erstrecken, so dass der Abstand der beiden Flanken zueinander von der Radaußenseite zur Radinnenseite hin zunimmt. Dabei ist die in Drehrichtung der Radscheibe gesehen vordere Flanke jeder Speiche mit einem Winkel &agr; steiler als die in Drehrichtung nachfolgende Flanke mit einem Winkel &bgr; ; &ggr; aufgestellt.

Durch die asymmetrische Gestaltung der Speichen wird ein Luftstrom von der Radaußenseite durch die Radscheibe hindurch zur Innenseite gefördert, der zur Kühlung der Bremsanlage dient.

Dadurch, dass die in Drehrichtung der Radscheibe gesehen vordere Flanke der Speiche mit einem Winkel &agr; steiler aufgestellt ist als die in Drehrichtung nachfolgende Flanke mit einem Winkel &bgr;; &ggr;, wird das geförderte Luftvolumen erhöht.

Vorteilhafterweise kann die steile Flanke einen Winkel von 3 bis 10 Grad und die flachere Flanke einen Winkel von 7 bis 45 Grad aufweisen, wobei jedoch stets der steile Winkel kleiner als der flache Winkel ist.

Gemäß einer Weiterbildung sind erste Speichen mit einer Winkelkombination steiler Winkel/flacher Winkel und zweite Speichen mit einer weiteren Winkelkombination steiler Winkel/flacher Winkel vorgesehen, wobei der flache Winkel der zweiten Speichen flacher ist derart, dass der flache Winkel der zweiten Speichen mindestens das 1,1-fache des flachen Winkels der ersten Speiche beträgt.

Durch die unterschiedlichen Winkel werden unterschiedliche Wirkungsbereiche bereitgestellt. Es ist möglich, über den Umfang verteilt mehrere Gruppen von jeweils einer ersten und einer zweiten Speiche vorzusehen, wobei die Gestaltung der Speichen in Drehrichtung einer Winkelkombination erste Speiche/zweite Speiche folgen.

Insbesondere können über den Umfang verteilt mehrere Gruppen von jeweils drei Speichen vorgesehen sein, wobei die Gestaltung der Speichen in Drehrichtung mit der Winkelkombination erste Speiche/erste Speiche/zweite Speiche erfolgt.

Dabei kann auch jeweils nach der zweite. Speiche mit dem flacheren Winkel ein größerer Zwischenraum als vor der Speiche vorgesehen sein. Insbesondere kann der Zwischenraum in Drehrichtung gesehen nach der zweiten Speiche mit dem flacheren Winkel 1,5 bis 2,5 mal so groß sein wie der Zwischenraum vor der zweiten Speiche oder zwischen den ersten Speichen.

Eine Grenze bei der Gestaltung der Abstände ist durch die erforderliche Kraftübertragung über die Radscheibe gegeben.

Bei allen Ausführungen können anstelle der dargestellten in radialer Richtung geradlinigen Speichen auch Speichen zur Anwendung gelangen, die zusätzlich zumindest abschnittsweise radial gekrümmt sind.

Es hat sich gezeigt, dass eine Radscheibe, bei der die ersten Speichen eine Winkelkombination von steiler Winkel von 3 bis 10 Grad, insbesondere 5°, und flacher Winkel von 7 bis 20 Grad, insbesondere 15 Grad, und die zweiten Speichen eine Winkelkombination von steiler Winkel von 3 bis 10 Grad, insbesondere 5°, und flacher Winkel von 10 bis 45 Grad, insbesondere 30 Grad, aufweisen, wobei die Winkel stets so gewählt sind, dass der steile Winkel der ersten und zweiten Speiche kleiner als der flache Winkel der ersten Speiche und dieser wiederum kleiner als der flache Winkel der zweiten Speiche ist, besonders vorteilhaft ist.

Die erfindungsgemäße Radscheibe wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 ein Kraftfahrzeugrad mit einer Radscheibe in Draufsicht,

2 das Rad gemäß 1 entlang der Linie AA,

3a, b eine Prinzipskizze über die Gestaltung abgewickelt in Drehrichtung,

4 eine Prinzipdarstellung eines Schnitts durch mehrere Speichen längs der Linie AA,

5 den Verlauf einer Gruppe von drei Speichen in drei Schnitten I, II und III.

In 1 ist ein Kraftfahrzeugrad 1 in Draufsicht dargestellt. Das Rad 1 umfasst eine innenliegende Radscheibe 2 , welche einen zentrumsnahen Bereich 3 und einen radial außenseitigen Bereich 4 mit einem dazwischen angeordneten Verbindungsbereich in Form von Speichen 5 und Öffnungen 6 aufweist.

Mittels der Öffnungen 6 ist ein Luftaustausch von der Außenseite 7 der Radscheibe 2 auf die Innenseite der Radscheibe ermöglicht.

Die Radscheibe und die Radfelge können einteilig sein, oder wie im Ausführungsbeispiel in 2 dargestellt, zweiteilig, so dass an der Radscheibe 2 ein Felgenring 8 festgeschraubt ist. Die Radscheibe 2 geht in eine Radschüssel 9 über. Die besonders ausgebildete Radscheibe 2 kann aber auch bei einer dreiteiligen Radfelge zur Anwendung gelangen.

In 2 ist weiterhin zu erkennen, dass durch die Öffnung 6 Luft von der Außenseite 7 zur Innenseite 10 gelangen kann. Im Bereich der Innenseite 10 ist im Anwendungsfall eine nicht gezeichnete Bremsanlage, in der Regel eine Scheibenbremse, angeordnet, die beim Betätigen Wärme erzeugt. Diese Wärme kann durch den von der Außenseite de Radscheibe 2 tretenden Luftstrom zumindest zum Teil abgeführt werden. Um auch voluminösen Bremsanlagen Raum zu geben, sind die Speichen 5; 35 zur Außenseite 7 hin konvex gekrümmt und schaffen somit einen zusätzlichen Bauraum 13.

In der Schnittdarstellung von 2 wird auch deutlich, dass sich die Öffnung 6 nicht an jeder Stelle gleich tief in den zentralen Bereich 3 erstreckt. Dies wird später weiter erläutert.

Zur Befestigung der Radscheibe 2 an einer nicht dargestellten Nabe einer Fahrzeugachse sind im zentrumsnahen Bereich 3 mehrere Aufnahmen 11 für nicht dargestellte Befestigungsmittel vorgesehen. Die Radscheibe dreht sich während der Fahrt um eine Mittelachse 12 in einer durch den Pfeil 12 dargestellten Richtung.

Die Durchströmung der Radscheibe wird durch besonders ausgebildete Speichen 5 bewerkstelligt. Eine in 3a im Querschnitt dargestellte erste Speiche 5 weist hierfür ein dreieckiges Profil auf, wobei die Spitze des Dreiecks zur Außenseite 7 und die Basis des Dreiecks zur Innenseite 10 ausgerichtet ist. Die Speiche 5 weist zwei Flanken 31 , 32 auf, welche sich jeweils von der Basis des Dreiecks zur Spitze erstrecken, so dass der Abstand der beiden Flanken 31 , 32 zueinander von der Außenseite 7 zur Innenseite 10 hin zunimmt.

Die Speichen 5 weisen im Querschnitt eine durch die Spitze des Dreiecks gehende Mittelachse 30 auf, die parallel zur Mittelachse 12 der Radscheibe verläuft. Die Flanken 3i , 32 verlaufen zu beiden Seiten der Mittelachse 30 unter einem Winkel &agr; , &bgr; . Dabei ist der Öffnungswinkel &agr; der Flanke 31 von dein Öffnungswinkel &bgr; der anderen Flanke 32 unterschiedlich. Die in Drehrichtung der Radscheibe gesehen vordere Flanke 31 der Speichen 5 mit dem Winke &agr; ist steiler aufgestellt als die in Drehrichtung nachfolgende Flanke 32 mit einem Winkel &bgr;.

Die steile Flanke 31 kann einen Winkel &agr; von 3 bis 10 Grad, insbesondere wie im Ausführungsbeispiel 5° und die flachere Flanke 32 einen Winkel &bgr; von 7 bis 45 Grad, insbesondere wie im Ausführungsbeispiel 15 Grad aufweisen.

In 3b ist eine zweite Speiche 35 dargestellt, die im Querschnitt ebenfalls eine durch die Spitze des Dreiecks gehende Mittelachse 30 aufweist, die parallel zur Mittelachse 12 der Radscheibe verläuft. Die Flanken 36 , 37 verlaufen zu beiden Seiten der Mittelachse 30 unter einem Winkel &agr; , &ggr;. Dabei ist der Öffnungswinkel &agr; der Flanke 36 von dem Öffnungswinkel &ggr; der anderen Flanke 37 unterschiedlich. Die in Drehrichtung der Radscheibe gesehen vordere Flanke 36 der Speiche 5 mit dem Winkel &agr; ist steiler aufgestellt als die in Drehrichtung nachfolgende Flanke 37 mit dem Winkel &ggr;.

Die steile Flanke 36 kann einen Winkel &agr; von 3 bis 10 Grad, insbesondere wie im Ausführungsbeispiel 5° und die flachere Flanke 37 einen Winkel von 7 bis 45 Grad, insbesondere wie im Ausführungsbeispiel 30 Grad aufweisen.

In 4 ist ein Teilschnitt durch die Radscheibe gezeigt, bei dem ersichtlich wird, dass die ersten Speichen 5 mit einer Winkelkombination steiler Winkel / flacher Winkel &agr;, &bgr; vorgesehen sind und dass die zweite Speiche 35 mit einer weiteren Winkelkombination steiler Winkel / flacher Winkel &agr;, &ggr; vorgesehen ist. Der flache Winkel &ggr; der zweiten Speiche 35 ist flacher als der flache Winkel &bgr; der ersten Speichen 5, wobei der flache Winkel &ggr; der zweiten Speiche 35 mindestens das 1,1-fache des flachen Winkels &bgr; der ersten Speiche 5 beträgt.

Über den Umfang der Radscheibe gesehen sind fünf Gruppen von jeweils drei Speichen 5, 5, 35 vorgesehen sind, wobei die Gestaltung der Speichen 5, 5, 35 in Drehrichtung mit der Winkelkombination &agr;/&bgr; , &agr;/&bgr; , &agr;/&ggr; erfolgt.

Selbstverständlich ist es möglich, dass über den Umfang mehrere Gruppen von jeweils zwei Speichen vorgesehen sind, wobei dann die Gestaltung der Speichen in Drehrichtung einer Winkelkombination &agr;/&bgr; , &agr;/&ggr; folgen.

Jeweils nach der Speiche 35 mit dem flacheren Winkel &ggr; ist ein größerer Zwischenraum D als vor der Speiche 35 vorgesehen. Der Zwischenraum D in Drehrichtung gesehen nach der Speiche 35 mit dem flacheren Winkel &ggr; kann vorteilhafterweise 1,5 bis 2,5 mal so groß sein wie der Zwischenraum d zwischen den in Drehrichtung gesehen Speichen 5 , 35 mit der Winkelkombination &agr;/&bgr; – &agr;/&ggr;.

Die ersten Speichen 5 können vorteilhafterweise eine Winkelkombination von &agr; von 3 bis 10 Grad, insbesondere 5° und &bgr; von 7 bis 20 Grad, insbesondere 15 Grad und die zweiten Speichen 35 eine Winkelkombination &agr; von 3 bis 10 Grad, insbesondere 5° und &ggr; von 10 bis 45 Grad, insbesondere 30 Grad aufweisen, wobei die Winkel stets so gewählt sind, dass &agr; < &bgr; < &ggr; ist.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Erläuterungen erkennt man in 1 ohne weiteres, dass die Öffnung zwischen den Speichen 5 , 35 , welche durch die flache Flanke der Speiche 35 und die steile Flanke der Speiche 5 begrenzt wird, zu dem zentralen Bereich 3 hin durch einen Anschnitt 14 begrenzt wird, der im Vergleich zu den Begrenzungen der Öffnungen zwischen den beiden Speichen 5 mit gleicher Ausgestaltung der Flanken auf der Außenseite 7 wesentlich näher an der Mittelachse 12 zu liegen kommt.

Die Breite der Speichen 5 , 35 an der der Innenseite zugewandten Basis ist so bemessen, dass sie höchstens der Höhe der Speichen in axialer Richtung, also parallel zur Mittelachse 12 , entspricht.

In 5 ist der Verlauf einer Gruppe von drei Speichen in drei radial zueinander beabstandeten Schnitten I, II und III dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die beiden Speichen 5 eine geringere Breite aufweisen als die Speiche 35 , wobei der Winkel der Flanken stets gleich bleibt.

Darüber hinaus ist festzustellen, dass die Drehrichtung dieser Radscheibe 50, dargestellt durch den Pfeil 51 , der Drehrichtung der Radscheibe 2 aus den vorhergehenden Figuren gegensinnig ist. Die steilen und flachen Flanken liegen in Draufsicht daher genau an der jeweils anderen Seite der Speichen.

Die Flanken der Speichen können auch einen sich mit radialem Abstand zum zentralen Bereich verändernden Öffnungswinkel aufweisen, wobei jedoch der steile Winkel stets kleiner als der kleinste flache Winkel bleibt.

Bei der Verwendung der Radscheibe in einem Radsatz für ein zweispuriges Fahrzeug sind die Speichen der Radscheiben der ersten Spur gegensinnig zu den Speichen der Radscheiben der zweiten Spur ausgebildet. Jeweils zwei Räder sind dann entsprechend der vorgeschriebenen Drehrichtung auf der entsprechenden Seite des Fahrzeugs zu montieren, um den angestrebten Erfolg der Belüftung der Bremsscheibe möglichst vollständig zu erzielen.


Anspruch[de]
  1. Radscheibe eines Kraftfahrzeugrades, aufweisend einen zentrumsnahen Bereich und einen radial außenseitigen Bereich mit dazwischen angeordneten Verbindungsstegen und Öffnungen, wobei mittels der Öffnungen ein Luftaustausch von der Außenseite der Radscheibe auf die Innenseite der Radscheibe ermöglicht ist, und wobei die Verbindungsstege als Speichen ausgebildet ausgebildet sind, die ein im Querschnitt dreieckiges Profil aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze des Dreiecks zur Radaußenseite und die Basis des Dreiecks zur Radinnenseite ausgerichtet ist, wobei die Breite der Basis und somit der Speiche an der Innenseite höchstens der Höhe der Speiche (5; 35) in axialer Richtung entspricht und dass die Speichen (5; 35) zwei Flanken (31, 32; 36, 37) aufweisen, welche sich jeweils von der Basis des Dreiecks zur Spitze erstrecken, so dass der Abstand der beiden Flanken zueinander von der Radaußenseite zur Radinnenseite hin zunimmt, wobei die in Drehrichtung der Radscheibe gesehen vordere Flanke (31; 36) jeder Speiche mit einem Winkel &agr; steiler als die in Drehrichtung nachfolgende Flanke (32; 37) mit einem Winkel &bgr;; &ggr; aufgestellt ist.
  2. Radscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die steile Flanke einen Winkel &agr; von 3 bis 10 Grad aufweist und die flachere Flanke einen Winkel &bgr;; &ggr; von 7 bis 45 Grad, wobei jedoch stets &agr; < &bgr; < &ggr; ist.
  3. Radscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass erste Speichen mit einer Winkelkombination steiler Winkel/flacher Winkel &agr;; vorgesehen sind und dass zweite Speichen mit einer weiteren Winkelkombination steiler Winkel/flacher Winkel &agr;; &ggr; vorgesehen sind, wobei der flache Winkel &ggr; der zweiten Speichen flacher ist, derart, dass der flache Winkel &ggr; der zweiten Speichen mindestens das 1,1-fache des flachen Winkels &bgr; der ersten Speiche beträgt.
  4. Radscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang verteilt mehrere Gruppen von jeweils zwei Speichen vorgesehen sind, wobei die Gestaltung der Speichen in Drehrichtung einer Winkelkombination &agr;/&bgr;, &agr;/&ggr; folgen.
  5. Radscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang verteilt mehrere Gruppen von jeweils drei Speichen vorgesehen sind, wobei die Gestaltung der Speichen in Drehrichtung mit der Winkelkombination &agr;/&bgr;, &agr;/&bgr;, &agr;/&ggr; erfolgt.
  6. Radscheibe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nach der Speiche mit dem flacheren Winkel &ggr; ein größerer Zwischenraum (D) als vor der Speiche ist.
  7. Radscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (D) in Drehrichtung gesehen nach der Speiche mit dem flacheren Winkel &ggr; 1,5 bis 2,5 mal so groß ist wie der Zwischenraum (d) zwischen den Speichen mit in Drehrichtung gesehen der Winkelkombination &agr;/&bgr; – &agr;/&ggr;.
  8. Radscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen zusätzlich zumindest abschnittsweise radial gekrümmt sind.
  9. Radscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, das die ersten Speichen eine Winkelkombination von oi von 3 bis 10 Grad, insbesondere 5° und &bgr; von 7 bis 20 Grad, insbesondere 15 Grad und die zweiten Speichen eine Winkelkombination d von 3 bis 10 Grad, insbesondere 5° und &ggr; von 10 bis 45 Grad, insbesondere 30 Grad aufweisen, wobei die Winkel stets so gewählt sind, dass &agr; < &bgr; < &ggr; ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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