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Dokumentenidentifikation DE10042989C2 18.07.2002
Titel Fahrzeugrad in Leichtbauweise
Anmelder ThyssenKrupp Stahl AG, 47166 Duisburg, DE
Erfinder Eyl, Günter, 45481 Mülheim, DE;
Keuschen, Wolfgang, 46149 Oberhausen, DE
Vertreter COHAUSZ & FLORACK, 40472 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 01.09.2000
DE-Aktenzeichen 10042989
Offenlegungstag 28.03.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.07.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.07.2002
IPC-Hauptklasse B60B 23/00

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad in Leichtbauweise mit einer Felge und einer Schüssel jeweils aus kaltverformtem höher- bis hochfestem Stahlblech, bei dem die Felge und die Schüssel im Überlappstoß stoffschlüssig gefügt sind.

Fahrzeugräder dieser Art sind seit Jahrzehnten bekannt und finden bis heute in der Praxis in großem Umfang Verwendung (REIMPEL, Jörnsen: Fahrwerktechnik: Reifen und Räder, 1. Aufl. Würzburg: Vogel (Vogel-Fachbuch: Technik: Kraftfahrzeugwesen), 1986, S. 121-122. ISBN: 3-8023-0737- 2). Bei diesen Rädern ist die stoffschlüssige Fügeverbindung eine Schweißverbindung. In der Praxis haben sich solche Räder bewährt. Sie erfüllen über ein ganzes Fahrzeugleben hinaus zuverlässig ihre Funktion.

Um über die Zuverlässigkeit eines neu entwickelten Rades eine Aussage machen zu können, wendet man Testverfahren an, die die betriebliche Belastung simulieren. Um in angemessener Zeit verwertbare Testergebnisse zu erhalten, werden bei den verschiedenartigen Belastungen häufig höhere Kräfte eingesetzt. Wenn mit einem Fahrzeugrad die bei diesen Tests vorgegebenen Sollwerte, zum Beispiel Lastspielwechsel von über 1 Million auf einem Rollprüfstand, erreicht werden, ohne Schäden zu zeigen, dann gilt ein solches Rad als praxistauglich.

Im Fahrzeugbau ist es üblich, alle Fahrzeugkomponenten hinsichtlich der Möglichkeiten des Leichtbaus zu untersuchen. Das gilt auch für die Fahrzeugräder, zumal es sich bei Fahrzeugrädern um ungefederte Massen handelt.

Im Zuge dieser Entwicklung hat man die Materialdicke von Felge und Radschüssel vermindert und dafür die Zugfestigkeit dieser Radteile erhöht. Obgleich nach wie vor starke Bestrebungen für eine weitere Gewichtsreduzierung bestehen, sind bei Rädern aus Stahl in den letzten Jahren keine wesentlichen Fortschritte erzielt worden, weil die bei Rädern bis heute bewährte Schweißverbindung von Felge und Schüssel eine weitere Reduzierung der Blechdicke nicht erlaubte.

Neben diesen Fahrzeugrädern aus Stahlblech gibt es auch schon seit langem Fahrzeugräder aus Leichtmetall, also Fahrzeugräder, bei denen die Leichtbauweise über das Material "Leichtmetall" realisiert worden ist.

Bei einem bekannten Leichtmetallbandrad (DE 195 34 522 A1) ist das Fahrzeugrad aus mehreren Blechformteilen zusammengesetzt, und zwar aus einer zweiteiligen Radschüssel und einer einteiligen Felge, die mit der Radschüssel stoffschlüssig verbunden ist. Die beiden Blechformteile der Radschüssel werden einerseits durch formschlüssigen Preßsitz und zum anderen durch Klebstoff oder eine Lötverbindung zusammengehalten. Als stoffschlüssige Verbindung für die bezüglich der Belastung kritische Stelle zwischen Radfelge und Radschüssel ist die schon seit Jahrzehnten bei Stahlblechrädern bewährte Schweißverbindung vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugrad der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei gleichem Gewicht höher belastbar oder bei gleicher Belastbarkeit im Gewicht leichter ist.

Diese Aufgabe wird bei dem Rad der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die stoffschlüssige Fügeverbindung eine MIG-Lötverbindung ist.

Tests mit dem erfindungsgemäßen Rad haben gezeigt, daß das Rad bei 10 Millionen Lastspielwechseln auf dem Rollprüfstand keine erkennbaren Fehler aufwies. Herkömmliche Fahrzeugräder mit Schweißfügeverbindungen halten dagegen nur 1 bis 2 Millionen Lastspielwechsel aus. Das bedeutet, daß im Vergleich zu herkömmlichen Rädern noch ein erhebliches Potential zur Gewichtsreduzierung und/oder für die Erhöhung der Dauerbelastbarkeit besteht.

MIG-Lötverbindungen als Ersatz für MIG- Schweißverbindungen sind seit längerem zum Fügen verzinkter Stähle auf verschiedenen Gebieten, darunter auch im Automobilbau, bekannt (Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e. V., "Lichtbogenlöten", Entwurf Merkblatt DVS 948, April 2000). In diesen Fällen wird die MIG-Lötverbindung einer MIG-Schweißverbindung vorgezogen, weil beim MIG-Löten weniger Wärme als beim MIG-Schweißen in die Fügepartner eingebracht wird, weshalb weniger Zink am Fügeort verdampft wird, so daß der Korrosionsschutz im wesentlichen erhalten bleibt. Auch wenn das MIG-Löten wegen seiner besonderen Vorteile bei zinkbeschichteten Stahlblechen seine wohl häufigste Anwendung findet, kann es auch an unbeschichteten Stahlblechen eingesetzt werden.

Für das MIG-Löten eignen sich alle üblichen Verfahrenstechniken, darunter insbesondere das Kurzlichtbogen- oder Impulslichtbogenlöten. Die Verfahren werden unter Schutzgas, insbesondere Argon, durchgeführt.

In an sich bekannter Weise kann als Lot eine Legierung auf Cu- oder Ni-B-Si-Basis eingesetzt werden.

Vorzugsweise hat die Felge eine Materialdicke von 1,5- 3,5 mm und eine Zugfestigkeit von ca. 500-900 N/mm2, während die Schüssel eine Materialdicke von 2,5-4,0 mm und eine Zugfestigkeit von ca. 500-900 N/mm2 hat.

In der Zeichnung ist ein Fahrzeugrad im Halbschnitt gezeigt, das mit einem luftgefüllten Reifen bestückt werden kann. Das Rad besteht aus einer Felge 1, und zwar einer Tiefbettfelge, und einer Schüssel 2. Sowohl die Felge 1 als auch die Schüssel 2 sind aus ebenen hochfesten Stahlblechen durch Kaltverformung hergestellt. Wegen der unterschiedlichen Belastungen eignet sich für die Felge 1 ein dünneres Blech als für die Schüssel 2. Auch können die Bleche unterschiedliche Zugfestigkeiten aufweisen.

Der äußere Rand der Schüssel 2 ist nicht durchlaufend, sondern über den Umfang verteilt an einigen Stellen bogenförmig ausgespart. Die Schüssel 2 ist in die Felge 1 hineingepreßt, so daß sie mit ihren zwischen den Aussparungen gebildeten Stegen überlappend an der Felge 1 anliegt. In den überlappten Bereichen sind die Felge 1 und die Schüssel 2 durch eine MIG-Lötverbindung miteinander verbunden. Als Zusatzwerkstoff für das MIG- Löten ist eine Legierung auf Cu- oder Ni-B-Si-Basis eingesetzt. Die Zugfestigkeit des Lötwerkstoffes sollte bei 300-600 N/mm2 liegen.


Anspruch[de]
  1. 1. Fahrzeugrad in Leichtbauweise mit einer Felge (1) und einer Schüssel (2) jeweils aus kaltverformtem höher- bis hochfestem Stahlblech, bei dem die Felge (1) und die Schüssel (2) im Überlappstoß stoffschlüssig gefügt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die stoffschlüssige Fügeverbindung eine MIG-Lötverbindung ist.
  2. 2. Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Lötlot eine Legierung auf Cu- oder Ni-B-Si- Basis ist.
  3. 3. Fahrzeugrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge (1) eine Materialdicke von 1,5-3,5 mm und eine Festigkeit von 500-900 N/mm2 hat.
  4. 4. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüssel (2) eine Materialdicke von 2,5-4,0 mm und eine Festigkeit von 500-900 N/mm2 hat.






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