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DE102020205204A1 - Fahrzeugrad aus Stahl - Google Patents

Fahrzeugrad aus Stahl Download PDF

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Publication number
DE102020205204A1
DE102020205204A1 DE102020205204.2A DE102020205204A DE102020205204A1 DE 102020205204 A1 DE102020205204 A1 DE 102020205204A1 DE 102020205204 A DE102020205204 A DE 102020205204A DE 102020205204 A1 DE102020205204 A1 DE 102020205204A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wheel
design element
steel
wheel disc
connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102020205204.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Jörg Gorschlüter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority to DE102020205204.2A priority Critical patent/DE102020205204A1/de
Priority to CN202110428912.9A priority patent/CN113547875A/zh
Publication of DE102020205204A1 publication Critical patent/DE102020205204A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad (10) umfassend eine Radfelge (2) aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, zur Aufnahme eines Reifens mit einer an der Radfelge (1) unlösbar angebundenen Radschüssel (1) aus Stahl, insbesondre aus Stahlblech, und mindestens einem an der Radfelge (2) und/oder an der Radschüssel (1) angebundenen Designelement (3) aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, wobei die Radschüssel (1) und das Designelement (3) gemeinsame Öffnungen (1.1, 3.1) zur Aufnahme und/oder Durchführen von Befestigungsmitteln (7) aufweisen, wobei zwischen den gemeinsamen Öffnungen (1.1, 3.1) an der Radschüssel (1) und an dem Designelement (3) eine Verbindungsstruktur (4) angeordnet ist, welche einen Anbindungsbereich (6) zur lösbaren Anbindung an einen Radträger bereitstellen und die Radschüssel (1) und das Designelement (3) im Anbindungsbereich (6) auf Abstand halten. Die Öffnungen (3.1) des Designelements (3) und der Verbindungsstruktur (4) sind derart ausgebildet, dass sie ein Aufnehmen und/oder Durchführen der Befestigungsmittel (7) zur Anbindung an einen Radträger ermöglichen und die Anbindung nur über die Öffnungen (1.1) der Radschüssel (1) an einen Radträger erfolgt, wobei das Befestigungsmittel (7) mit der ihm zugeordneten Öffnung (1.1) der Radschüssel (1) unmittelbar in Kontakt steht.

Description

  • Technisches Gebiet (Technical Field)
  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad umfassend eine Radfelge aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, zur Aufnahme eines Reifens mit einer an der Radfelge unlösbar angebundenen Radschüssel aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, und mindestens einem an der Radfelge und/oder an der Radschüssel angebundenen Designelement aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, wobei die Radschüssel und das Designelement gemeinsame Öffnungen zur Aufnahme und/oder Durchführung von Befestigungsmittel aufweisen, wobei zwischen den Öffnungen an der Radschüssel und an dem Designelement eine Verbindungsstruktur angeordnet ist, welche einen Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger bereitstellen und die Radschüssel und das Designelement im Anbindungsbereich auf Abstand halten.
  • Technischer Hintergrund (Background Art)
  • Gattungsgemäße Fahrzeugräder sind beispielhaft aus der DE 102 43 467 A1 bekannt. Ein weiteres Beispiel ist aus dem Sonderheft ATZ extra „The project: ThyssenKrupp Incar plus“ auf Seite 129 von Oktober 2014 bekannt. Hinsichtlich des Standes der Technik besteht Optimierungsbedarf insbesondere mit Blick auf die Bereitstellung von Stahl-Fahrzeugrädern mit einer voluminösen Anmutung, speziell im Bereich der Anbindung an einen Radträger, vergleichbar zu gegossenen Aluminium-Fahrzeugrädern.
  • Zusammenfassung der Erfindung (Summary of Invention)
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrzeugrad aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, bereitzustellen, welches nicht nur einer ansprechenden Optik genügt, sondern auch eine mit im Vergleich zu Aluminium-Fahrzeugrädern voluminöse Anmutung aufweist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Fahrzeugrad mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Öffnungen des Designelements und die Verbindungsstruktur derart ausgebildet sind, dass sie ein Aufnehmen und/oder Durchführen der Befestigungsmittel, insbesondere von Radbolzen, Radmuttern oder Radschrauben, zur Anbindung an einen Radträger ermöglichen und die Anbindung nur über die Öffnungen der Radschüssel, den sogenannten Bolzenlöchern, an einen Radträger erfolgt, wobei das Befestigungsmittel mit der ihm zugeordneten Öffnung der Radschüssel unmittelbar in Kontakt steht. Die Öffnungen in der Radschüssel, die sogenannten Bolzenlöcher, weisen bevorzugt eine Ansenkung (Phase, kegelförmig, kugelförmig, etc.) auf und sind in einer hochgestellten Form ausgeführt, um eine ausreichende Elastizität und Vorspannung zu ermöglichen. Geeignete Befestigungsmittel sind in der DIN 74361 genormt. Die Verbindungsstruktur kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein, beispielsweise in Form von Hülsen oder einer hülsenartigen und/oder sternenförmigen Struktur. Die Hülsen respektive die hülsenartige und/oder sternenförmige Struktur kann vorzugsweise als ein zusammenhängendes Kunststoffteil ausgeführt sein, welches optional einen außenlaufenden Ring umfasst. Der optionale Ring kann eine Verbindung zwischen Radschüssel und Designelement bilden, um den Bereich der Befestigungsmittel beispielsweise vollständig gegenüber Feuchtigkeit und Schmutz abzudecken. Zudem kann auch ein Kontakt der Befestigungsmittel mit der Verbindungsstruktur vorgesehen sein, um eine verbesserte Abdichtfunktion oder Schutz vor Schmutzansammlung zu erreichen.
  • Der Erfinder hat festgestellt, dass durch die Ausbildung respektive Ausgestaltung der Öffnungen des Designelements und der Verbindungsstruktur ein Aufnehmen und/oder Durchführen der Befestigungsmittel, insbesondere zur form- und/oder kraftschlüssigen Anbindung an einen Radträger bis zu den Öffnungen der Radschüssel ermöglicht wird, wodurch die Anbindung im Wesentlichen nur über die Öffnungen der Radschüssel an einen Radträger erfolgt, wobei das Befestigungsmittel mit der ihm zugeordneten Öffnung der Radschüssel unmittelbar in Kontakt steht, wodurch die Sichtbarkeit der Befestigungsmittel nur bedingt oder tieferliegend wahrgenommen wird, so dass neben der Optik auch eine voluminöse Anmutung des an einem Radträger lösbar angebundenen Fahrzeugrads aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, möglich ist. Die Gestaltung des Designelements kann dadurch mit maximaler Designfreiheit und minimalen Limitierungen hinsichtlich der Öffnungen zur Durchführung der Befestigungsmittel erfolgen.
  • Die Radschüssel kann individuell mit der Radfelge unlösbar verbunden sein, entweder klassisch im Tiefbett der Radfelge oder im Bereich der Felgenschulter oder des Felgenhorns als sog. Semi- oder alternativ auch als Full-Face-Variante. Das Designelement, welches im montierten Zustand des Fahrzeugrads an einem Radträger auf der sichtbaren Seite angeordnet ist, kann je nach Ausführung des Fahrzeugrades entweder nur mit der Radfelge, nur mit der Radschüssel oder sowohl mit der Radschüssel wie auch mit der Radfelge verbunden sein. Die Anbindung des Designelements an die Radschüssel erfolgt zumindest mittelbar über die jeweilige zwischen den gemeinsamen Öffnungen angeordnete Verbindungsstruktur. Die Radschüssel ist im montierten Zustand auf der Rückseite des Fahrzeugrads angeordnet.
  • Als Stahl für die Radfelge kann jeder geeignete Stahl verwendet werden. Insbesondere können bereits konventionell eingesetzte Stähle verwendet werden, vorzugsweise mit einer Zugfestigkeit Rm von mindestens 400 MPa, bevorzugt die Güte S 420 MC oder S 460 MC. Auch die Verwendung einer drückgewalzten und/oder gehärteten, insbesondere pressgehärteten Radfelge ist möglich.
  • Die Radschüssel muss nicht zwangsläufig schüsselförmig mit umlaufendem Ring bzw. Flansch (Schüssellappen) ausgeführt sein, wobei eine sternförmige Ausführung mit oder ohne umlaufenden Ring bzw. Flansch ebenfalls möglich ist. Ein Radstern kann somit ebenfalls als Radschüssel im Sinne der Erfindung verstanden werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch der Zeichnung können mit einem oder mehreren anderen Merkmalen daraus zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere andere Merkmale verknüpft werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrads und je nach Ausführung des Fahrzeugrads kann das Designelement aus mehreren Teilen bestehen. Zur Aufwertung der Optik und/oder zur Erhöhung der Designfreiheit und -möglichkeit kann, wenn die gewünschte Ausführung nicht aus einem einteiligen bzw. einstückigen Designelement aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, herstellbar ist, aus mehreren Teilen bestehen respektive zusammengesetzt sein, wobei einzelne Teile zunächst entsprechend der gewünschten Ausführung geformt werden und vor der Anbindung an die Radschüssel und/oder Radfelge zu einem Designelement verbunden werden. Alternativ können die einzelnen Teile zunächst entsprechend der gewünschten Ausführung geformt werden und die einzelnen Teile mit der Radschüssel und/oder Radfelge verbunden werden, um nach der Anbindung ein Designelement aus mehreren Teilen zu bilden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrads ist die Dicke, insbesondere die Blechdicke des Designelements kleiner im Vergleich zur Dicke, insbesondere zur Blechdicke der Radschüssel ausgeführt. Da das Designelement im Wesentlichen nur die Optik des Fahrzeugrads prägt und für die Tragfähigkeit und Funktionsweise des Fahrzeugrads im Wesentlichen unerheblich ist, sind Stähle mit geringer Dicke, insbesondere Blechdicke hinsichtlich minimaler Radiengestaltung für das Design und Gewicht des Fahrzeugrads vorteilhaft.
  • Vorzugsweise erfolgt die Übertragung der mechanischen Beanspruchungen und Kräfte zwischen Radträger und Reifen im Wesentlichen ausschließlich über die Radschüssel und die Radfelge, daher kann die Dicke des Designelements im Vergleich zur Radschüssel deutlich geringer ausgeführt werden. Unter im Wesentlichen werden mindestens 85%, insbesondere mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95% der mechanischen Beanspruchungen und Kräfte über die Radschüssel und die Radfelge übertragen.
  • Das Designelement kann die Oberfläche der Radschüssel großflächig abdecken, wobei unter großflächig mindestens 50%, insbesondere mindestens 60%, vorzugsweise mindestens 70% Abdeckung verstanden wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Designelement eine andere chemische Zusammensetzung im Vergleich zur Radschüssel aufweisen.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrads kann das Designelement aus einem nichtrostenden Stahl mit einem Cr-Gehalt von mindestens 10,5 Gew.-% bestehen, wobei neben weiteren möglichen Bestandteilen, je nach gewünschter Legierung, Eisen (Fe) als Rest sowie unvermeidbaren Verunreinigungen enthalten sind. Insbesondere kann das Designelement aus einem CrNi-Stahl bestehen. Durch Zulegieren von Ni mit mindestens 2,5 Gew.-% kann der nichtrostende Stahl widerstandsfähiger gegen Korrosion ausgeführt werden. Vorzugsweise besteht das Designelement aus einem Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4301, welches der AISI 304 oder der EN Werkstoffbezeichnung X5CrNi18-10 entspricht. Alternativ und bevorzugt besteht das Designelement aus einem Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4404, welches der AISI 316 L oder der EN Werkstoffbezeichnung X2CrNiMo17-12-2 entspricht. Besonders bevorzugt umfasst das Designelement aus nichtrostendem Stahl eine Passivierungsschicht beziehungsweise einen Überzug aus einer Chromoxidschicht und/oder alternative Passivierungsschicht, welche am Fahrzeugrad wirksam ist.
  • Alternativ kann das Designelement aus einem Kohlenstoffstoffstahl bestehen. Insbesondere weist der Kohlenstoffstahl eine Zugfestigkeit kleiner als 400 MPa und/oder eine hohe Umformbarkeit auf. Vorzugsweise besteht der Kohlenstoffstahl aus einer Tiefziehgüte mit hohem Umformvermögen, wie zum Beispiel DD-, DC- oder DX-Güten. Bei Bedarf kann das Designelement aus Kohlenstoffstahl einen Korrosionsschutzüberzug aufweisen, insbesondere auf Zinkbasis. Alternativ oder zusätzlich können anorganische und/oder organische Überzüge aufgebracht sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrads kann die Radschüssel aus einem härtbaren Stahl bestehen. Insbesondere besteht der härtbare Stahl aus einem Mangan-Bor-Stahl. Vorzugsweise kann der härtbare Stahl folgende chemische Zusammensetzung in Gew.-% aufweisen:
    • C = 0,05 bis 0,5, insbesondere C = 0,15 bis 0,45,
    • Mn = 0,3 bis 3,0,
    • Si = 0,05 bis 1,7,
    • P bis 0,1,
    • S bis 0,1,
    • N bis 0,1,
    • sowie optional eines oder mehrere Legierungselemente aus der Gruppe (AI, Ti, V, Nb, B, Cr, Mo, Cu, Ni, Ca):
      • AI bis 1,0,
      • Ti bis 0,2,
      • V bis 0,5,
      • Nb bis 0,5,
      • B bis 0,01,
      • Cr bis 1,0,
      • Mo bis 1,0,
      • Cu bis 1,0,
      • Ni bis 1,0,
      • Ca bis 0,1,
    Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. Insbesondere ist die Radschüssel zumindest lokal oder vollständig gehärtet. Die Radschüssel kann im Zuge einer direkten oder indirekten Warmumformung austenitisiert und gehärtet werden. Eine direkte Warmumformung geht von einem im Wesentlichen ebenen Blechzuschnitt aus, welcher warmumgeformt und gehärtet, insbesondere pressgehärtet wird. Eine indirekte Warmumformung geht von einer Vorform aus, welche aus einem Blechzuschnitt kalt vorgeformt wurde, welches im warmen Zustand nachverformt und/oder auf Endmaß kalibriert und gehärtet, insbesondere pressgehärtet wird. Der härtbare Stahl, ob eben oder vorgeformt, wird insbesondere auf eine Temperatur von mindestens Ac3 erwärmt respektive austenitisiert, vorzugsweise auf eine Temperatur erwärmt, die höher ist als Ac3, so dass eine vollständige und globale Umwandlung in Austenit sichergestellt werden kann. Das (Press-)Härten erfolgt in mindestens einem (Press-) Härtewerkzeug, welches insbesondere aktiv gekühlt ist und entsprechende (kritische) Abkühlgeschwindigkeiten bereitstellt, um die Umwandlung von Austenit in ein hartes Gefüge umfassend im Wesentlichen Martensit und/oder Bainit in der Radschüssel einstellen zu können. Kenngrößen wie Ac1, Ac3, (kritische) Abkühlgeschwindigkeiten etc. sind abhängig von der Zusammensetzung des verwendeten härtbaren Stahls und lassen sich aus sogenannten ZTU- bzw. ZTA-Diagrammen ableiten.
  • Die zumindest lokale insbesondere vollständig gehärtete Radschüssel kann ein Gefüge aus Martensit mit mindestens 70 %, insbesondere mindestens 80 %, vorzugsweise mindestens 90 % aufweisen, wobei andere bzw. verbleibende Gefügebestandteile in Form von Bainit, Austenit, Restaustenit, Zementit, Perlit und/oder Ferrit vorhanden sein können. Insbesondere besteht der verbleibende nicht martensitische Gefügeanteil zum größten Teil aus Bainit, wobei vorzugsweise Perlit und/oder Ferrit mit bis zu 10 %, bevorzugt mit bis zu 5 % vorliegen können. Vorzugsweise besteht das Gefüge annähernd zu 100 % aus Martensit, wodurch die höchstmögliche Härte, insbesondere in Verbindung mit den entsprechend eingesetzten Legierungselementen, bereitgestellt werden kann. Das Gefüge kann optional bis maximal 2 % herstellungsbedingte, unvermeidbare Gefügebestandteile wie Zementit und/oder andere Ausscheidungen wie Carbide, Nitride und/oder Oxide sowie deren Mischformen aufweisen.
  • Alle Angaben zu Gehalten der in der vorliegenden Anmeldung angegebenen Legierungselemente sind auf das Gewicht bezogen, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt. Alle Gehalte sind daher als Angaben in Gew.-% zu verstehen. Die angegebenen Gefügebestandteile werden durch ein geeignetes Auswerteverfahren, z. B Auswertung licht- oder elektronenmikroskopischer Untersuchungen insbesondere an einem oder mehreren Schliffbildern bestimmt und sind daher als Flächenanteile in Flächen-% zu verstehen, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt. Eine Ausnahme hiervon bildet der Gefügebestandteil Austenit bzw. Restaustenit, welcher als Volumenanteil in Vol.-% angegeben wird, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrads besteht die Verbindungsstruktur aus Metall oder Kunststoff. Die Verbindungsstruktur hat lediglich die Funktion, den durch die Beabstandung ausgebildeten Hohlraum zwischen dem Designelement und der Radschüssel nicht aufzuzeigen, Eindringen von Schmutz und Flüssigkeiten zu verhindern, die Stabilität des Designelements (Knicken, Beulen, Abzeichnung, NVH) zu erhöhen und eine Führungshilfe bereitzustellen, dass ein Durchführen der Befestigungsmittel leicht umsetzbar ist. Insbesondere ist die Verbindungsstruktur sowohl an der Radschüssel wie auch an dem Designelement unlösbar angebunden, vorzugsweise unlösbar durch Kleben befestigt. Eine bevorzugte Klebeverbindung kann auch eine galvanische Trennung der unterschiedlichen chemischen Potenziale der Verbindungsstruktur zum einen und der Radschüssel sowie des Designelements zum anderen vor dem Hintergrund der Korrosionsausprägung vorbeugen. Eine Verbindung durch Löten oder Schweißen oder andere Fügeverfahren ist insbesondere bei einer metallischen Verbindungsstruktur ebenfalls möglich. Vorzugsweise kann das Designelement zusätzlich mit der Radfelge sowie außerhalb der Verbindungsstruktur mit der Radschüssel, insbesondere unmittelbar, verbunden sein. Bevorzugt besteht die Verbindung zwischen Designelement und Radschüssel und/oder Radfelge aus einer Klebeverbindung.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrads weisen die Radschüssel und das Designelement jeweils eine Mittenöffnung im Anbindungsbereich auf, zwischen welchen eine Mittenhülse oder eine anderweitige Struktur angeordnet ist. Die Mittenöffnung der Radschüssel nimmt beim Montieren eines Fahrzeugrads an einen Radträger eine radträgerseitige Nabe auf und dient der Zentrierung des Fahrzeugrads bevor das Fahrzeugrad lösbar an den Radträger mittels Befestigungsmittel angebunden wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrads kann das Designelement auf der der Radschüssel abgewandten Oberfläche zumindest bereichsweise mechanisch (nach)bearbeitet sein, beispielsweise gefräst oder gebürstet sein. Um die Optik des Designelements im Sichtbereich des Fahrzeugrads, somit auf der der Radschüssel abgewandten Oberfläche, zu verbessern, kann das Designelement mechanisch bearbeitet worden sein bzw. bearbeitet werden. Dabei kann die mechanische Oberflächenbearbeitung entweder am (kompletten) Fahrzeugrad, nur an dem noch nicht an der Radfelge und/oder Radschüssel angebundenen Designelement oder im noch rohen Zustand vor der Formgebung zum Designelement erfolgen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrads kann das Designelement auf der der Radschüssel abgewandten Oberfläche zumindest bereichsweise eine thermische und/oder eine chemische Oberflächenbearbeitung erfahren. Um Effekte einzustellen und damit die Optik des Designelements im Sichtbereich des Fahrzeugrads zu verbessern, kann das Designelement thermisch und/oder chemisch bearbeitet worden sein bzw. bearbeitet werden. Dabei kann die thermische und/oder chemische Oberflächenbearbeitung entweder am (kompletten) Fahrzeugrad, nur an der noch nicht an der Radfelge und/oder Radschüssel angebundenen Designelement oder im noch rohen Zustand vor der Formgebung zum Designelement erfolgen.
  • Durch eine lokale und thermische Behandlung mit konzentrierter Energieeinbringung an der Oberfläche des Designelementes kann eine deutliche Verbesserung der Anmutung und Individualisierung des Fahrzeugrades erreicht werden. Die thermische Behandlung der Oberfläche kann dabei bevorzugt mit einem Laserstrahl durchgeführt werden. Eine Lasergravur erzeugt einen gezielten Materialabtrag im Grundwerkstoff und/oder, falls vorhanden, im Überzug und damit eine veränderte Oberflächenstruktur beziehungsweise Textur oder Topographie. Dadurch kann eine neuartige Oberflächengestaltung sowie Individualisierung nach Kundenwunsch erreicht werden.
  • Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich eine thermische Behandlung an der Oberfläche des Designelementes zur gezielten Anlassbehandlung im Grundwerkstoff durchgeführt werden, um einen Farbwechsel / Farbumschlag in der oberflächennahen Randschicht herbeizuführen. Dabei kann im Wesentlichen eine (weitere) Oxidschicht mit Schwarzfärbung erzeugt werden.
  • Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich eine thermische Behandlung an der Oberfläche des Designelementes zur gezielten Veränderung der Mikrostruktur im oberflächennahen Bereich durchgeführt werden, wodurch die Strahlungsreflexion und -absorption unter Licht verändert und damit eine Markierung oder Farbwirkung erreicht werden kann.
  • Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich eine thermische Behandlung an der Oberfläche des Designelementes zum gezielten Verbinden mit einem Zusatzmaterial genutzt werden, wie beispielsweise einem Pulverlack, um eine gewünschte Oberflächenstruktur und/oder Markierung herbeizuführen zu können.
  • Als chemisches Verfahren kann ein elektrochemisches Abtragverfahren in Form eines Elektropolierens durchgeführt werden. Mittels Elektropolieren kann eine spiegelnde Oberfläche erzeugt werden, insbesondere durch Verringerung der Mikrorauigkeit der Oberfläche, wodurch in der späteren Anwendung keine bis schlechte Haftung von Schmutz und/oder Verunreinigungen ermöglicht wird. Das Elektropolieren erfolgt insbesondere in einer Elektrolysezelle, vorzugsweise unter Verwendung von Gleichstrom in Schwefel- oder Orthophosphorsäure zwischen beispielsweise 2 und 20 min. Je nach Beschaffenheit der Oberfläche im Bereitstellungszustand vor dem Elektropolieren ist eine Reduzierung der Rauigkeit Ra von 60% und mehr möglich, heißt, dass eine Oberfläche mit einer Rauigkeit Ra bis 1 µm, insbesondere bis 0,8 µm, vorzugsweise bis 0,6 µm einstellbar ist. Die Bestimmung der Rauigkeit Ra ist aus einschlägigen Regelwerken bekannt. Alternativ kann als chemisches Verfahren ein elektrolytisches Einfärben durchgeführt werden. Mittels elektrolytischem Einfärben können Interferenzeffekte auf der Oberfläche erzeugt werden. Ausführungsbeispiele zur Durchführung sind beispielsweise aus folgenden Quellen zu entnehmen: DBU-Abschlussbericht-AZ-33037 „Chromfreies Einfärben von Edelstahlbauteilen“ oder MB 976 „Farbiger nichtrostender Stahl“. Als mechanisches Verfahren kann eine Texturierung durchgeführt werden. Mittels Texturierung, beispielsweise durch Verprägung der Oberfläche und damit Einstellung einer strukturierten Topographie. Alternativ oder zusätzlich kann eine Gravur und/oder Fräsen als mechanisches Verfahren mit einer gezielten Gestaltung durchgeführt werden. Alternativ kann als chemisches Verfahren ein Ätzen durchgeführt werden. Mittels Ätzen, beispielsweise als photochemisches Verfahren, kann die Oberfläche aufgeraut werden, was zu einer matten Erscheinung führen kann. Durch Ätzen kann auch eine gezielte Oberflächengestaltung oder -muster aufgebracht werden, wie beispielsweise bei Messern aus Damaszener-Stahl. Auch ein Bürsten kann als mechanisches Verfahren alternativ oder zusätzlich durchgeführt werden.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen:
    • 1: eine Frontansicht Darstellung einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugrads und
    • 2 eine Schnittdarstellung gemäß Schnitt A-A in 1.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen (Best Mode for Carrying out the Invention)
  • 1 zeigt eine Frontansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugrads (10) umfassend eine Radfelge (2) aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, zur Aufnahme eines nicht dargestellten Reifens mit einer an der Radfelge (1) unlösbar angebundenen, insbesondere stoffschlüssig angebundenen, vorzugsweise angeschweißten Radschüssel (1) aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, und mindestens einem an der Radfelge (2) und/oder an der Radschüssel (1) angebundenen Designelement (3) aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech. Die Radschüssel (1) und das Designelement (3) weisen vorzugsweise einen Anbindungsbereich (6) zur lösbaren Anbindung an einen nicht dargestellten Radträger auf, vgl. 2, in welchem gemeinsame Öffnungen (1.1, 3.1) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln (7), bei denen es sich beispielsweise um Schrauben, strichliniert dargestellt, um Bolzen oder dergleichen handeln kann, vorhanden sind. Zwischen den gemeinsamen Öffnungen (1.1, 3.1) an der Radschüssel (1) und an dem Designelement (3) ist eine Verbindungsstruktur (4), beispielsweise in Form von Hülsen respektive in Form einer hülsenartigen und/oder sternenförmigen Struktur, angeordnet, welche die Radschüssel (1) und das Designelement (3) im Anbindungsbereich (6) auf Abstand halten und einen Anbindungsbereich (6) zur lösbaren Anbindung an einen nicht dargestellten Radträger bereitstellen. Der Abstand zwischen der Radschüssel (1) und dem Designelement (3) respektive die axiale Längserstreckung der Verbindungsstruktur (4) im Anbindungsbereich (6) beträgt mindestens 20 mm, insbesondere mindestens 30 mm, vorzugsweise mindestens 35 mm, bevorzugt mindestens 40 mm, um besonders bevorzugt eine voluminöse Anmutung im Anbindungsbereich (6) bereitzustellen, welche vergleichbar zu gegossenen Aluminium-Fahrzeugrädern ist. Die Öffnungen (3.1) des Designelements (3) und die Verbindungsstruktur (4) sind dabei derart ausgebildet, dass sie ein Durchführen der Befestigungsmittel (7) zur Anbindung an einen nicht dargestellten Radträger ermöglichen und die Anbindung im Wesentlichen nur über die Öffnungen (1.1) der Radschüssel (1), den sogenannten Bolzenlöcher, an einen nicht dargestellten Radträger erfolgt, wobei das Befestigungsmittel (7) mit der ihm zugeordneten Öffnung (1.1) der Radschüssel (1) unmittelbar in Kontakt steht. Ist die Verbindungsstruktur (4) beispielsweise in Forme von Hülsen oder in Forme einer hülsenartigen und/oder sternförmigen Verbindungsstruktur (4) ausgeführt, so ist der Durchmesser deren Durchgangsöffnungen größer ausgeführt als der Durchmesser der Öffnungen (1.1) der Radschüssel (1), so dass die Verbindungsstruktur (4) über ihre Stirnseite(n) mit der Radschüssel (1) koaxial zu den Öffnungen (1.1) stoffschlüssig, insbesondere mittels Kleben angebunden werden kann. Aufgrund des kleineren Durchmessers der Öffnungen (1.1) der Radschüssel (1) können die Befestigungsmittel (7) insbesondere über die Bereiche (1.3), welcher als Schrauben-, Bolzensitz oder dergleichen ausgeführt sein können, welche bevorzugt eine Ansenkung (Phase, kegelförmig, kugelförmig, etc.) aufweisen können, unmittelbar mit der Radschüssel (1) in Kontakt gelangen und das Fahrzeugrad (10) kraftschlüssig und lösbar an einen nicht dargestellten Radträger anbinden respektive montieren.
  • Das Designelement kann aus mehreren Teilen bestehen und vor der Anbindung an die Radfelge und/oder Radschüssel zusammengesetzt sein, nicht dargestellt.
  • Hier auch nicht dargestellt, können die Radschüssel und das Designelement jeweils eine Mittenöffnung im Anbindungsbereich aufweisen, zwischen welchen eine Mittenhülse angeordnet sein kann.
  • Die Verbindungsstruktur (4) kann aus Metall oder Kunststoff bestehen. Die Verbindungsstruktur (4) kann auf der der Radschüssel (1) zu- und/oder abgewandten Seite jeweils einen umgebogenen Flansch (4.1) aufweisen, welcher derart ausgebildet sein kann, dass der Flansch (4.1) in Anlage mit der zur Radschüssel (1) zugewandten Seite des Designelements (3) und/oder mit der Radschüssel (1) selbst gebracht werden kann und über welchen ein Stoffschluss, insbesondere ein Kleben zwischen Verbindungsstruktur (4) und Designelement (3) und/oder Radschüssel (1) erfolgt. Vorzugsweise ist der Flansch (4.1) der Verbindungstruktur (4) räumlich, nicht in einer Ebene und an die Ausgestaltung des Designelements (3) und/oder Radschüssel (1) im Bereich des Kontakts umgebogen, so dass auch eine gewisse Verformung des Designelements (3) und/oder Radschüssel (1) im Anbindungsbereich (6), zumindest aber im Bereich der Öffnungen (3.1) möglich ist und somit nicht auf eine plane Ausgestaltung beschränkt ist.
  • Die Radschüssel (1) und das Designelement (3) sind beispielsweise derart aufeinander abgestimmt und bündig, insbesondere stoffschlüssig, vorzugsweise mittels Kleben miteinander verbunden, dass sie zwischen sich einen geschlossenen Hohlraum in Kombination mit der Verbindungsstruktur (4) ausbilden, so dass kein Schmutzwasser, Dreck etc. zwischen Radschüssel (1) und Designelement (3) gelangen kann.
  • Sowohl Radschüssel (1) wie auch Designelement (3) können eine sternförmige respektive eine speichenförmige Ausgestaltung (Radstern) aufweisen. Auch andere, nicht dargestellte Ausführungsformen sind denkbar.
  • Besteht das Designelement (3) beispielsweise aus einem nichtrostenden Stahl, so kann das Designelement (3) auf der der Radschüssel (1) abgewandten Oberfläche (3.3) zumindest bereichsweise gefräst oder gebürstet sein, oder zumindest bereichsweise eine thermische Gravur und/oder eine chemische Ätzung aufweisen, nicht dargestellt. Die Oberfläche (3.3) des Designelements (3) kann somit eine Oberflächenbehandlung und/oder eine Oberflächenveränderung in Form von Ätzungen, Markierungen oder Gravuren durch Laser oder mechanische Bearbeitung wie beispielsweise Fräsen, Drehen, Bürsten, Polieren, Strahlen oder weitere Verfahren aufweisen, um eine Verbesserung der Optik und Individualisierung zu erreichen.
  • Hier nicht dargestellt, kann das Designelement einen außen umlaufenden Ring aufweisen, welcher auf der Radschüssel und/oder Radfelge bündig aufliegt und über welchen das Designelement zusätzlich mit der Radschüssel und/oder Radfelge verbunden werden kann. Alternativ und hier nicht dargestellt kann das Designelement keinen umlaufenden Ring aufweisen, wobei das Designelement sternenförmig ausgebildet ist.
  • Die beschriebenen Merkmale sind alle, soweit technisch möglich, miteinander kombinierbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10243467 A1 [0002]

Claims (15)

  1. Fahrzeugrad (10) umfassend eine Radfelge (2) aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, zur Aufnahme eines Reifens mit einer an der Radfelge (1) unlösbar angebundenen Radschüssel (1) aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, und mindestens einem an der Radfelge (2) und/oder an der Radschüssel (1) angebundenen Designelement (3) aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, wobei die Radschüssel (1) und das Designelement (3) gemeinsame Öffnungen (1.1, 3.1) zur Aufnahme und/oder Durchführen von Befestigungsmitteln (7) aufweisen, wobei zwischen den gemeinsamen Öffnungen (1.1, 3.1) an der Radschüssel (1) und an dem Designelement (3) eine Verbindungsstruktur (4) angeordnet ist, welche einen Anbindungsbereich (6) zur lösbaren Anbindung an einen Radträger bereitstellen und die Radschüssel (1) und das Designelement (3) im Anbindungsbereich (6) auf Abstand halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (3.1) des Designelements (3) und die Verbindungsstruktur (4) derart ausgebildet sind, dass sie ein Aufnehmen und/oder Durchführen der Befestigungsmittel (7) zur Anbindung an einen Radträger ermöglichen und die Anbindung im Wesentlichen nur über die Öffnungen (1.1) der Radschüssel (1) an einen Radträger erfolgt, wobei das Befestigungsmittel (7) mit der ihm zugeordneten Öffnung (1.1) der Radschüssel (1) unmittelbar in Kontakt steht.
  2. Fahrzeugrad nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen der Radschüssel (1) und dem Designelement (3) im Anbindungsbereich (6) mindestens 20 mm beträgt.
  3. Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Designelement (3) aus mehreren Teilen besteht.
  4. Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke des Designelements (3) kleiner im Vergleich zur Dicke der Radschüssel (1) ausgeführt ist.
  5. Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Übertragung der mechanischen Beanspruchungen und Kräfte zwischen Radträger und Reifen im Wesentlichen ausschließlich über die Radschüssel (1) und die Radfelge (2) erfolgt.
  6. Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Designelement (3) eine andere chemische Zusammensetzung im Vergleich zur Radschüssel (1) aufweist.
  7. Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Designelement (3) aus einem nichtrostenden Stahl mit einem Cr-Gehalt von mindestens 10,5 Gew.-% besteht.
  8. Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radschüssel (1) aus einem härtbaren Stahl besteht.
  9. Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsstruktur (4) aus Metall oder Kunststoff besteht.
  10. Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radschüssel (1) und das Designelement (3) jeweils eine Mittenöffnung im Anbindungsbereich (6) aufweisen, zwischen welchen eine Mittenhülse oder eine anderweitige Struktur angeordnet ist.
  11. Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Designelement (3) auf der der Radschüssel (1) abgewandten Oberfläche (3.3) zumindest bereichsweise mechanisch bearbeitet ist.
  12. Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Designelement (3) auf der der Radschüssel (1) abgewandten Oberfläche (3.3) zumindest bereichsweise eine thermische und/oder eine chemische Oberflächenbearbeitung erfahren hat.
  13. Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung zwischen Designelement (3) und Radschüssel (2) und/oder Radfelge (1) aus einer Klebeverbindung besteht.
  14. Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Designelement (3) einen umlaufenden Ring aufweist.
  15. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Designelement (3) keinen umlaufenden Ring aufweist und sternenförmig ausgebildet ist.
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