DE102011117088A1

DE102011117088A1 - Radoberflächenelement

Info

Publication number: DE102011117088A1
Application number: DE102011117088A
Authority: DE
Inventors: Mirco Schlüter; Holger Kolmer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-05-02

Abstract

Es werden Radoberflächenelemente, beispielsweise Radabdeckungen, bereitgestellt, welche einen Abdeckungskörper (9) und Öffnungen aufweisen, welche mit Klappen (3) verschließbar sind. Ein Betätigungselement (5) ändert abhängig von der Temperatur seine Krümmung und kann somit die Klappen (3) bei höheren Temperaturen öffnen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radoberflächenelement, beispielsweise eine Radabdeckung oder einen Teil einer Felge eines Fahrzeugs.
Kraftfahrzeuge, beispielsweise Personenkraftwagen, weisen Räder auf, welche üblicherweise eine Felge und einen auf der Felge befindlichen Reifen umfassen. Nahe einem Befestigungspunkt der Felge an dem Fahrzeug ist üblicherweise eine Bremse, beispielsweise eine Scheibenbremse, angeordnet. Nach außen hin wird die Felge häufig von einer Radabdeckung abgedeckt, welche zum einen die Optik verbessert und zum anderen auch einen positiven Einfluss auf den Luftwiderstand des Rades hat.
Beim Bremsen erhitzen sich aufgrund von Reibung Komponenten der oben erwähnten Bremsen, beispielsweise Bremsscheiben, Bremsbeläge, Bremssättel oder Bremsflüssigkeit. Da die Erhitzung zu Bremsleistungsverlust und im schlimmsten Fall zum Bremsenversagen führen kann, werden die Bremsenkomponenten üblicherweise gezielt durch den Fahrtwind gekühlt. Dies kann unter anderem dadurch ermöglicht werden, dass der Fahrtwind durch die Felge strömt. Zu diesem Zweck sind Öffnungen in Felgen und Radabdeckung wünschenswert. Auf der anderen Seite haben derartige Öffnungen in der Radabdeckung einen negativen Einfluss auf den Fahrzeugströmungswiderstand, d. h. den C_W-Wert.
Ähnliches ist auch für die Öffnungen der Felge selbst zutreffend, insbesondere wenn keine Radabdeckung verwendet wird, also die äußere Oberfläche der Felge selbst die sichtbare äußere Radoberfläche bildet.
Diesbezüglich werden beispielsweise in der DE 38 16 415 A1 , der DE 3340816 C1 , der EP 1 319 526 A2 , der DE 10 2008 007 690 A1 oder der EP 0 145 487 A2 Mechanismen beschrieben, mit welchen Öffnungen in Radabdeckungen oder Felgen in Abhängigkeit von einer Temperatur geöffnet oder geschlossen werden. Hierzu können insbesondere Bimetallelemente oder auch Formgedächtnislegierungen zum Einsatz kommen. Allerdings sind die in diesen Druckschriften offenbarten Vorrichtungen teilweise relativ komplex aufgebaut und somit in der Realisierung vergleichsweise teuer.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Radoberflächenelemente bereitzustellen, welche einfach aufgebaut sind und eine gute Belüftung insbesondere einer Bremseinrichtung eines Rades bei höheren Temperaturen ermöglichen, während ein Luftwiderstand gering gehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Radoberflächenelement nach Anspruch 1. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
Erfindungsgemäß wird ein Radoberflächenelement bereitgestellt, umfassend:
einen Abdeckungskörper mit mindestens einer Öffnung,
eine an einer Seite der Öffnung angelenkte Abdeckklappe, und
ein Betätigungselement, wobei ein erstes Ende des Betätigungselements mit dem Abdeckungskörper und ein zweites Ende des Betätigungselements mit der Abdeckklappe gekoppelt sind,
wobei das Betätigungselement zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende bei einer ersten Temperatur eine geringere Krümmung aufweist als bei einer zweiten Temperatur, welche höher ist als die erste Temperatur.
In anderen Worten weist das Betätigungselement mit steigender Temperatur höhere Krümmungen auf, was zu einem Öffnen der Abdeckklappe führt. Somit kann bei höheren Temperaturen durch Öffnen der Abdeckklappe eine ausreichende Belüftung gewährleistet werden, während bei niedrigen Temperaturen die Abdeckklappe geschlossen sein kann, was einen Fahrzeugströmungswiderstand eines entsprechend ausgerüsteten Fahrzeugs und somit einen Luftwiderstand des Fahrzeugs reduzieren kann.
Das Betätigungselement kann insbesondere einen Bimetallstreifen umfassen, wobei ein erstes Ende des Bimetallstreifens dem ersten Ende des Betätigungselements entspricht oder mit diesem gekoppelt ist und ein zweites Ende des Bimetallstreifens dem zweiten Ende des Betätigungselements entspricht oder mit diesem gekoppelt ist.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist das Betätigungselement ein elastisches Element, beispielsweise eine Blattfeder aus geeignetem Material bzw. Stahl auf, wobei ein erstes Ende des elastischen Elements dem ersten Ende des Betätigungselements entspricht oder mit diesem gekoppelt ist und ein zweites Ende des elastischen Elements dem zweiten Ende des Betätigungselements entspricht oder mit diesem gekoppelt ist. Zwischen dem ersten Ende des elastischen Elements und dem zweiten Ende des elastischen Elements ist ein Verkürzungselement, beispielsweise aus einer Formgedächtnislegierung (FGL), angeordnet, welches bei der zweiten Temperatur eine geringere Länge aufweist als bei der ersten Temperatur und somit die Krümmung des elastischen Elements verändert.
Selbstverständlich können auch mehrere Öffnungen mit mehreren entsprechenden Abdeckklappen und zugeordneten Betätigungselementen vorgesehen sein, beispielsweise 6 oder 7 Öffnungen.
Das Radoberflächenelement kann dabei als Radabdeckung, welche beispielsweise auf einer Felge befestigt werden kann, ausgestaltet sein, oder kann als Außenseite einer Felge in der Felge integriert sein.
Die Öffnungen sind dabei bevorzugt näher an einem äußeren Rand des Abdeckungskörpers als an einem Zentrum des Abdeckungskörpers angeordnet. Die Seite der Öffnung, an welcher die Abdeckklappe angelenkt ist, ist bevorzugt eine auf der Seite eines Zentrums des Abdeckungskörpers liegende Seite der Öffnung. Hierdurch wird eine gute Luftströmung bei sich drehendem Rad ermöglicht, da durch die Zentrifugalkraft die Luft dazu neigt, bei Drehung eines entsprechend ausgerüsteten Rades zu einem Rand des Radoberflächenelements hin zu strömen.
Das Öffnen der Abdeckklappe erfolgt dabei bevorzugt zu einer Innenseite des Abdeckungskörpers hin, d. h. zu einer Seite, welche bei Montage an einem Fahrzeug zu dem Fahrzeug hin weist. Dies kann insbesondere die Sicherheit erhöhen, da auf diese Weise verhindert wird, dass die geöffnete Klappe nach außen ragt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Fahrzeug mit Radoberflächenelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 ein als Radabdeckung implementiertes Radoberflächenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3A und 3B Details der Radabdeckung der 2,
4 ein als Radabdeckung implementiertes Radoberflächenelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
5A und 5B Details der Radabdeckung der 4.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es ist zu bemerken, dass Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nichts anderes angegeben ist. Auf der anderen Seite ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Merkmalen nicht dahingehend auszulegen, dass alte diese Merkmale zur Ausführung der Erfindung notwendig sind, da andere Ausführungsbeispiele weniger Merkmale und/oder alternative Merkmale aufweisen.
In 1 ist ein Fahrzeug 1 mit Rädern 4 dargestellt, wobei die Räder 4 Radabdeckungen 2 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung aufweisen. Radabdeckungen, die auch als Radzierblenden bezeichnet werden, sind ein Beispiel für Radoberflächenelemente und werden üblicherweise lösbar auf Felgen befestigt. Die Radabdeckungen 2 weisen jeweils Öffnungen auf, welche durch Klappen 3 verschließbar sind. Wie später näher erläutert werden die Klappen 3 durch Betätigungselemente betätigt, so dass sie sich bei höheren Temperaturen öffnen, um so eine Belüftung beispielsweise von Bremsen des Fahrzeugs 1, beispielsweise Scheibenbremsen, zu verbessern. Während bei dem Ausführungsbeispiel der 1 jeweils 6 Klappen 3 in jeder Radabdeckung 2 dargestellt sind, ist die Anzahl derartiger Klappen im Wesentlichen beliebig und kann z. B. entsprechend einer gewünschten Belüftung gewählt werden. Es ist zu bemerken, dass bei anderen Ausführungsbeispielen keine Radabdeckung vorgesehen ist, sondern die Felge selbst Öffnungen aufweist, welche durch Klappen 3 verschließbar sind. In diesem Fall stellt dann die nach außen gerichtete Oberfläche der Felge zusammen mit den Klappen und entsprechenden Betätigungselementen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radoberflächenelements dar.
In 2 ist eine Innenseite, d. h. eine dem Fahrzeug zugewandte Seite einer Radabdeckung 2 detaillierter dargestellt. Die Radabdeckung 2 umfasst die Klappen 3, welche an einer Innenseite 7 der jeweiligen Öffnung angelenkt sind. Die Öffnungen mit den Abdeckklappen 3 sind dabei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel näher an einem Rand der Radabdeckung 2 als an einem Zentrum der Radabdeckung 2 angeordnet. Die Radabdeckung 2 umfasst einen Abdeckungskörper 9, in welchem Öffnungen mit den Abdeckklappen 3 angeordnet sind.
Zudem ist als Betätigungselement jeder Klappe 3 ein Bimetallstreifen 5 zugeordnet, wobei ein erstes Ende jedes Bimetallstreifens 5 an der jeweiligen Abdeckklappe 3 und ein zweites Ende über einen Ring 13 an dem Abdeckungskörper 9 angebracht ist. Wie später näher erläutert werden wird, krümmen sich die Bimetallstreifen 5 bei Erwärmung und öffnen somit die Klappen 3, was beispielsweise eine Kühlung einer Bremse ermöglicht. Zudem weist die Radabdeckung 2 Befestigungsclips 6 auf, mit welchen die Radabdeckung 2 an einer Felge befestigt werden kann. Hierzu dienen auch Öffnungen 12, welche beispielsweise auf Schrauben einer Radbefestigung zu liegen kommen können und somit beispielsweise ein Verdrehen der Radabdeckung 2 verhindern können. Zur Montage können die Bimetallstreifen 5 zunächst an dem Ring 13 befestigt werden und dann kann der Ring 13 z. B. durch Verrasten an den Abdeckungskörper 9 befestigt werden.
In 3A und 3B ist der Öffnungsmechanismus für die Klappen 3 mit Hilfe der Bimetallstreifen 5 detailliert dargestellt. 3A zeigt dabei einen geschlossenen Zustand der Klappe 3. In 3A ist zudem dargestellt, wie der Bimetallstreifen 5 mittels einer Halterung 8 mit der Klappe 3 gekoppelt ist. In 3A liegt eine erste, relativ niedrige Temperatur vor, beispielsweise eine Temperatur unter 100 Grad. Der Bimetallstreifen 5 ist hier gerade, d. h. im Wesentlichen nicht gekrümmt, und somit ist die Klappe 3 geschlossen.
In 3B liegt eine höhere zweite Temperatur vor, beispielsweise eine Temperatur von mehreren 100 Grad. Hier weist der Bimetallstreifen 5 eine größere Krümmung zwischen seinem ersten und seinem zweiten Ende auf, was die Klappe 3 öffnet und somit eine Belüftung ermöglicht bzw. verbessert.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Radabdeckung 2 dargestellt. Elemente, welche denen des Ausführungsbeispiels der 2 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals erläutert.
Statt des Bimetallstreifens 5 weist das Betätigungselement des Ausführungsbeispiels der 4 ein streifenförmiges elastisches Element 10 auf, beispielsweise eine Blattfeder aus Metall, wobei ein erstes Ende des Elements 10 über die Befestigung 8 mit der Abdeckklappe 3 gekoppelt ist und ein zweites Ende des streifenförmigen elastischen Elements 10 über den Ring 13 mit dem Abdeckungskörper 9 gekoppelt ist. Zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des streifenförmigen elastischen Elements 10 ist ein Draht 11 aus einer Formgedächtnislegierung (FGL) gespannt, welcher sich bei Erwärmung verkürzt. Verglichen mit einem Bimetallstreifen wie in dem Ausführungsbeispiel der 2 und 3 können mittels eines derartigen Drahtes größere Kräfte erzeugt werden. Selbstverständlich kann auch mehr als ein Draht 11 vorgesehen sein, oder eine derartige Formgedächtnislegierung kann in anderer Form als der eines Drahtes zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des streifenförmigen elastischen Elements 10 angebracht sein.
Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels der 4 ist in den 5A und 5B näher erläutert. In den 5A und 5B sowie in 4 ist ein Teil einer Felge 14 sichtbar, auf welcher die entsprechende Radabdeckung angebracht ist.
Im Fall der 5A liegt eine vergleichsweise niedrige erste Temperatur vor. Hier hat der Draht 11 im Wesentlichen seine volle Länge, das streifenförmige elastische Element 10 ist im Wesentlichen gerade, d. h. weist keine Krümmung auf, und die Klappe 3 ist somit geschlossen.
In 5B liegt eine zweite höhere Temperatur vor, so dass die Länge des Drahtes 11 verkürzt ist und somit das streifenförmige elastische Element 10 gekrümmt ist. Durch die Krümmung des streifenförmigen elastischen Elements 10 wird die Klappe 3 geöffnet. Sinkt die Temperatur wieder, verlängert sich der Draht 11 und durch die Elastizität des streifenförmigen elastischen Elements 10 wird die Klappe 3 wieder geschlossen.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Klappe 3 jeweils zu einer Innenseite, d. h. einer zum Fahrzeug 1 hin weisenden Seite, geöffnet. Grundsätzlich ist auch eine Öffnung nach außen möglich, wobei hier bevorzugt ist, dass auf der Außenseite der Öffnung dann ein Schutz angebracht ist oder die Klappe „versenkt” angeordnet ist, um beispielsweise Verletzungen durch sich nach außen öffnende Klappen 3 zu vermeiden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3816415 A1 [0005]
DE 3340816 C1 [0005]
EP 1319526 A2 [0005]
DE 102008007690 A1 [0005]
EP 0145487 A2 [0005]

Claims

Radoberflächenelement (2), umfassend: einen Abdeckungskörper (9) mit einer Öffnung, eine an einer Seite der Öffnung angelenkte Abdeckklappe (3), und ein Betätigungselement (5; 10, 11), wobei ein erstes Ende des Betätigungselements (5; 10, 11) mit dem Abdeckungskörper (9) und ein zweites Ende des Betätigungselements (5; 10, 11) mit der Abdeckklappe (3) gekoppelt ist, wobei das Betätigungselement (5; 10, 1.1) zwischen seinem ersten Ende und seinem zweiten Ende bei einer erstes Temperatur eine geringere Krümmung aufweist als bei einer zweiten Temperatur, welche höher ist als die erste Temperatur.
Radoberflächenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radoberflächenelement als Radabdeckung (2) ausgestaltet ist.
Radoberflächenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radoberflächenelement ein an einer Außenseite liegender Teil einer Felge ist.
Radoberflächenelement nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement einen Bimetallstreifen (5) umfasst, wobei ein erstes Ende des Bimetallstreifens (5) dem ersten Ende des Betätigungselements entspricht oder mit diesem gekoppelt ist und ein zweites Ende des Bimetallstreifens dem zweiten Ende des Betätigungselements entspricht oder mit diesem gekoppelt ist.
Radoberflächenelement nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement ein elastisches Element (10) umfasst, wobei ein erstes Ende des elastischen Elements (10) dem ersten Ende des Betätigungselements entspricht oder mit diesem gekoppelt ist und ein zweites Ende des elastischen Elements (10) dem zweiten Ende des Betätigungselements entspricht oder mit diesem gekoppelt ist, und wobei das Betätigungselement ein Verkürzungselement (11) umfasst, welches mit dem ersten Ende des elastischen Elements (10) und dem zweiten Ende des elastischen Elements (10) gekoppelt ist und bei der ersten Temperatur eine größere Länge aufweist als bei der zweiten Temperatur.
Radoberflächenelement (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkürzungselement (11) eine Formgedächtnislegierung umfasst.
Radoberflächenelement (2) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkürzungselement eine Drahtform aufweist.
Radoberflächenelement nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckungskörper (9) eine Vielzahl von Öffnungen umfassend die Öffnung aufweist, wobei jeder Öffnung eine Abdeckklappe (3) und ein entsprechendes Betätigungselement (5; 10, 11) zugeordnet ist.
Radoberflächenelement nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die Öffnung näher an einem Rand des Abdeckungskörpers (9) als an einem Zentrum des Abdeckungskörpers (9) liegt.
Radoberflächenelement (2) nach einem der Ansprüche 1–9, wobei sich die Abdeckklappe bei der zweiten Temperatur durch die Krümmung des Betätigungselements zu einer Innenseite des Radoberflächenelements hin öffnet.
Fahrzeug (1), umfassend mindestens ein Rad (4) mit einem Radoberflächenelement (2) nach einem der Ansprüche 1–10.