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Die Erfindung betrifft eine Radeinrichtung für ein Landfahrzeug aufweisend einen Felgenabschnitt und einen Abrollabschnitt mit mehreren in Umfangsrichtung der Radeinrichtung verteilt angeordneten Abrollelementen zum Abrollen auf einer Fahrbahn, wobei die Abrollelemente eine Lauffläche der Radeinrichtung bilden
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Aus der
WO 2010/042711 A1 ist eine bewehrte Reifen- und Radanordnung bekannt aufweisend ein Rad, einen an dem Rad montierten Reifen, eine erste ringförmige Stützschiene an einer Seite des Reifens, die erste Stützschiene aufweisend eine Vielzahl von Schienenelementen, die jeweils schwenkbar mit benachbarten Schienenelementen verbunden sind, eine zweite ringförmige Stützschiene an der anderen Seite des Reifens, die zweite Stützschiene aufweisend eine Vielzahl von Schienenelementen, die jeweils schwenkbar mit benachbarten Schienenelementen verbunden sind, und eine Vielzahl von Auflagen, wobei sich jede Auflage quer über die Oberfläche des Reifens erstreckt und an einem Ende gegenüber einem Schienenelement der ersten ringförmigen Stützschiene und an dem anderen Ende gegenüber einem Schienenelement der zweiten ringförmigen Stützschiene gesichert ist.
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Aus der
WO 2011/070344 A1 ist ein felgenloses Rad bekannt umfassend eine Nabe zur drehbaren Befestigung an einem Fahrzeug und eine Vielzahl von auskragenden Flügeln, die um die Nabe in regelmäßig Abständen angeordnet sind, wobei jeder Flügel eine innere Wurzel, die sich ausgehend von der Nabe erstreckt, eine äußere Spitze und erste und zweite Haupt-Flügeloberflächen, die sich zwischen Wurzel und Spitze erstrecken, aufweist, wobei jeder Flügel eine Steifigkeit aufweist, die eine unabhängige Biegsamkeit zwischen einer ersten unbelasteten Flügelkonfiguration und unterschiedlichen zweiten belasteten Flügelkonfigurationen erlaubt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Radeinrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll die Radeinrichtung selbsttätig an unterschiedliche Untergründe anpassbar sein. Insbesondere soll die Radeinrichtung sowohl auf festen Untergründen als auch auf sandigen Untergründen eine gute Traktion ermöglichen. Insbesondere soll die Lauffläche der Radeinrichtung Drehmomentabhängig anpassbar sein. Insbesondere soll die Radeinrichtung eine Wirkungsgradverbesserung ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Radeinrichtung für ein Landfahrzeug aufweisend einen Felgenabschnitt und einen Abrollabschnitt mit mehreren in Umfangsrichtung der Radeinrichtung verteilt angeordneten Abrollelementen zum Abrollen auf einer Fahrbahn, wobei die Abrollelemente eine Lauffläche der Radeinrichtung bilden, bei der belastungsabhängig die Lauffläche umlaufend eine zumindest annähernd zylinderartige Form oder abschnittsweise eine zahnartig profilierte Form aufweist.
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Für die Einordnung als „Landfahrzeug” ist die Antriebsart oder die Verwendung ohne Belang. Das Landfahrzeug kann ein Geländefahrzeug sein. Das Landfahrzeug kann zur Bewegung in schwierigem Gelände abseits befestigter Straßen geeignet sein. Das Landfahrzeug kann dazu dient, fremde Himmelskörper zu erkunden. Das Landfahrzeug kann ein Planeten-Rover sein. Das Landfahrzeug kann für einen terrestrischen Einsatz geeignet sein. Das Landfahrzeug kann für einen Einsatz in einem für Menschen gefährlichen Umfeld geeignet sein.
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Die Radeinrichtung kann eine luftlose Radeinrichtung sein. Die Radeinrichtung kann einen Nabenanschnitt aufweisen. Die Radeinrichtung kann eine Drehachse aufweisen. Der Felgenabschnitt und der Nabenanschnitt können miteinander fest verbunden sein. Die Abrollelemente können radial außen an dem Felgenabschnitt angeordnet sein. Die Abrollelemente können in Umfangsrichtung der Radeinrichtung verteilt angeordnet sein. Die Abrollelemente können in Umfangsrichtung der Radeinrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Die Radeinrichtung kann 10–30, insbesondere ca. 20, Abrollelemente aufweisen.
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Eine Veränderung der Lauffläche zwischen einer zumindest annähernd zylinderartigen Form und einer abschnittsweise zahnartig profilierten Form kann selbsttätig erfolgen. Die Lauffläche kann belastungsabhängig selbsttätig anpassbar sein. „Selbsttätig” kann in diesem Zusammenhang als „ohne gesonderten Aktuator” verstanden werden. Eine Form und/oder Lager der Abrollelemente kann jeweils belastungsabhängig anpassbar sein. Eine Form und/oder Lage der Abrollelemente kann jeweils belastungsabhängig selbsttätig anpassbar sein.
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Die Radeinrichtung kann einen Aufstandsabschnitt aufweisen. Der Aufstandsabschnitt kann ein Kontaktabschnitt zu einer Fahrbahn sein. Soweit die Lauffläche umlaufend eine zumindest annähernd zylinderartige Form aufweist, kann der Aufstandsabschnitt, wie die übrigen Abschnitte der Lauffläche, eine zumindest annähernd zylinderbogenartige Form aufweisen. Soweit die Lauffläche abschnittsweise eine zahnartig profilierte Form aufweist, kann der Aufstandsabschnitt eine zahnartig profilierte Form aufweisen, während die übrigen Abschnitte der Lauffläche eine zylinderbogenartige Form aufweisen.
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Die Abrollelemente können jeweils einen ebenen, gewinkelten oder gewölbten Abschnitt aufweisen. Die ebenen, gewinkelten oder gewölbten Abschnitte der Abrollelemente können jeweils in Umfangsrichtung der Radeinrichtung eben, gewinkelt oder gewölbt sein. Die Abrollelemente können jeweils wenigstens einen kantenartigen Abschnitt aufweisen. Die Abrollelemente können jeweils zwei kantenartige Abschnitte aufweisen. Die kantenartigen Abschnitte der Abrollelemente können jeweils quer zur Umfangsrichtung der Radeinrichtung gerichtet sein. Die kantenartigen Abschnitte der Abrollelemente können jeweils in Erstreckungsrichtung der Drehachse gerichtet sein.
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Die umlaufend zumindest annähernd zylinderartige Form der Lauffläche kann mithilfe der ebenen, gewinkelten oder gewölbten Abschnitte der Abrollelemente gebildet sein. Die ebenen, gewinkelten oder gewölbten Abschnitte der Abrollelemente können in Umfangsrichtung der Radeinrichtung aneinander anschließen. Die ebenen, gewinkelten oder gewölbten Abschnitte der Abrollelemente können in Umfangsrichtung der Radeinrichtung zumindest annähernd spaltfrei aneinander anschließen. Die ebenen, gewinkelten oder gewölbten Abschnitte der Abrollelemente können in Umfangsrichtung der Radeinrichtung spaltbehaftet aneinander anschließen. Spalte zwischen den Abrollelementen steht in diesem Zusammenhang einer Bezeichnung der Lauffläche als „zumindest annähernd zylinderartig” nicht entgegen. Die ebenen, gewinkelten oder gewölbten Abschnitte der Abrollelemente können eine glatte Oberfläche aufweisen. Die ebenen, gewinkelten oder gewölbten Abschnitte der Abrollelemente können eine profilierte Oberfläche aufweisen. Eine profilierte Oberfläche der ebenen, gewinkelten oder gewölbten Abschnitte der Abrollelemente steht in diesem Zusammenhang einer Bezeichnung der Lauffläche als „zumindest annähernd zylinderartig” nicht entgegen.
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Die zahnartig profilierte Form der Lauffläche kann mithilfe der kantenartigen Abschnitte der Abrollelemente gebildet sein. Die kantenartigen Abschnitte der Abrollelemente können Kanten der ebenen, gewinkelten oder gewölbten Abschnitte der Abrollelemente sein. Die kantenartigen Abschnitte der Abrollelemente können bei einer Verlagerung der ebenen, gewinkelten oder gewölbten Abschnitte der Abrollelemente die zahnartig profilierte Lauffläche bilden. Eine Profilhöhe kann belastungsabhängig anpassbar sein. Eine Profilhöhe kann belastungsabhängig selbsttätig anpassbar sein. Eine Profilhöhe kann umso höher sein, je größer eine Verlagerung der ebenen, gewinkelten oder gewölbten Abschnitte der Abrollelemente ist. Die kantenartigen Abschnitte der Abrollelemente können in Umfangsrichtung der Radeinrichtung voneinander beabstandet sein. Die kantenartigen Abschnitte der Abrollelemente können eine stegartige Form aufweisen.
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Die zahnartig profilierte Form der Lauffläche kann insbesondere zur Umfangsrichtung der Radeinrichtung schräg gerichtet sein. Die zahnartig profilierte Form der Lauffläche kann in mehrere Richtungen schräg gerichtet sein. Die zahnartig profilierte Form der Lauffläche kann mithilfe pilzartig geformter Kappen gebildet sein. Damit ist in allen Richtungen eine verbesserte Traktion aufbaubar. Die schräge Ausrichtung kann drehrichtungsabhängig schräg sein. Die schräge Ausrichtung kann derart schräg sein, dass sich die kantenartigen Abschnitte der Abrollelemente hakenartig in die Fahrbahn krallen.
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Mit der erfindungsgemäßen Radeinrichtung kann ein Antrieb sowohl auf sandigem Untergrund als auch auf festem Untergrund jeweils mit optimiertem Wirkungsgrad erfolgen. Ein Schlupf ist reduziert. Ein Energieverbrauch ist reduziert. Eine Traktion ist, insbesondere fahrsituationsabhängig, verbessert. Die Lauffläche ist selbsttätig anpassbar.
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Die Abrollelemente können jeweils einen starren Laufprofilabschnitt und einen elastischen Verbindungsabschnitt zur Verbindung des Laufprofilabschnitts mit dem Felgenabschnitt aufweisen. Die Laufprofilabschnitte können derart starr sein, dass sie zur Bildung einer Lauffläche geeignet sind. Die Laufprofilabschnitte können jeweils starrer als die Verbindungsabschnitte sein. Die Verbindungsabschnitte können derart elastisch sein, dass belastungsanhängig eine Verlagerung der Laufprofilabschnitte ermöglicht ist. Die Verbindungsabschnitte können jeweils elastischer als die Laufprofilabschnitte sein. Die unterschiedliche Steifigkeit zwischen den Laufprofilabschnitten einerseits und den Verbindungsabschnitten andererseits kann mithilfe unterschiedlicher Materialien erzielt sein. Die unterschiedliche Steifigkeit zwischen den Laufprofilabschnitten einerseits und den Verbindungsabschnitten andererseits kann mithilfe unterschiedlicher geometrischer Ausgestaltung erzielt sein. Die unterschiedliche Steifigkeit zwischen den Laufprofilabschnitten einerseits und den Verbindungsabschnitten andererseits kann mithilfe unterschiedlicher Materialstärken erzielt sein. Die Elastizität der Verbindungsabschnitte ermöglicht ein Verkippen der Laufprofilabschnitte, um eine zahnartig profilierte Form der Lauffläche bereitzustellen. Die Elastizität der Verbindungsabschnitte ermöglicht, insbesondere auch bei einer umlaufend zumindest annähernd zylinderartig geformten Lauffläche, eine Federwirkung des Abrollabschnitts. Damit können Stöße gedämpft werden.
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Die Laufprofilabschnitte können jeweils einen Laufflächenabschnitt und wenigstens einen Kantenabschnitt aufweisen Die Laufprofilabschnitte können jeweils zwei Kantenabschnitte aufweisen. Die Laufprofilabschnitte können jeweils eine plattenartige Form aufweisen. Die plattenartigen Laufprofilabschnitte können jeweils eine nach radial außen gerichtete Fläche aufweisen. Die Laufflächenabschnitte können jeweils mit der nach radial außen gerichteten Fläche des plattenartig geformten Laufprofilabschnitts gebildet sein. Die Laufprofilabschnitte können jeweils eine rechteckartige Form aufweisen. Die rechteckartig geformten Laufprofilabschnitte können jeweils zwei einander gegenüberliegende Kanten aufweisen. Die Kantenabschnitte können jeweils mit den einander gegenüberliegenden Kanten der rechteckartig geformten Laufprofilabschnitte gebildet sein. Die Laufprofilabschnitte können jeweils eben, gewinkelt oder gewölbt sein.
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Die Laufprofilabschnitte können jeweils Abschnitte mit Materialien unterschiedlicher Eigenschaft aufweisen. Die Laufflächenabschnitte und die Kantenabschnitte können jeweils Materialien unterschiedlicher Eigenschaft aufweisen. Die Laufflächenabschnitte können ein abriebarmes Material aufweisen. Die Kantenabschnitte können ein weicheres, besser haftendes Material aufweisen. Damit kann, beispielsweise bei einer starken Bremsung, eine Haftung verbessert sein. In einem normalen Fahrbetrieb kann eine Haltbarkeit verbessert sein.
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Die Verbindungsabschnitte können jeweils eine stegartige Form aufweisen. Die Verbindungsabschnitte können jeweils mit einem Ende mit dem Nabenabschnitt und mit einem anderen Ende mit einem Laufprofilabschnitt verbunden sein. Die Verbindungsabschnitte können jeweils in Umfangsrichtung der Radeinrichtung elastisch sein. Die Verbindungsabschnitte können jeweils biegeelastisch sein. Die Verbindungsabschnitte können jeweils in einem unbelasteten Zustand eine Mittelstellung einnehmen.
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Die Laufprofilabschnitte und/oder die Verbindungsabschnitte können jeweils in einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt sein. Die Laufprofilabschnitte und/oder die Verbindungsabschnitte können jeweils in einem Rapid-Manufacturing-Verfahren hergestellt sein. Die Laufprofilabschnitte und/oder die Verbindungsabschnitte können jeweils aus einem formlosen oder formneutralen Material hergestellt sein. Die Laufprofilabschnitte und/oder die Verbindungsabschnitte können jeweils aus einer Flüssigkeit, einem Pulver, einem bandförmigen Material oder einem drahtförmigen Material hergestellt sein. Die Laufprofilabschnitte und/oder die Verbindungsabschnitte können jeweils mithilfe chemischer und/oder physikalischer Prozesse hergestellt sein. Die Laufprofilabschnitte und/oder die Verbindungsabschnitte können jeweils mithilfe eines der folgenden Verfahren hergestellt sein: Stereolithografie, selektives Laserschmelzen, selektives Lasersintern, Fused Deposition Modeling, Laminated Object Modelling, 3D Printing, Kaltgasspritzen. Die Abrollelemente können jeweils aus einem Kunststoff und/oder einem metallischen Werkstoff hergestellt sein. Die Laufprofilabschnitte und/oder die Verbindungsabschnitte können jeweils miteinander verbunden hergestellt sein. Die Laufprofilabschnitte und/oder die Verbindungsabschnitte können jeweils zunächst gesondert hergestellt und nachfolgend miteinander verbunden sein. Die Laufflächenabschnitte und die Verbindungsabschnitte können miteinander jeweils stoffschlüssig verbunden sein.
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Die Laufflächenabschnitte und die Verbindungsabschnitte können miteinander jeweils form- und/oder kraftschlüssig verbunden sein. Die Laufflächenabschnitte und die Verbindungsabschnitte können miteinander jeweils verschraubt oder vernietet sein. Die Verbindungsabschnitte können jeweils aus einem Federblech hergestellt sein.
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Die Abrollelemente können jeweils einen L- oder T-artigen Querschnitt aufweisen. Die Abrollelemente können jeweils als Längsprofil mit einem L- oder T-artigen Querschnitt ausgebildet sein. Die Abrollelemente können jeweils eine pilzartige Form aufweisen. Die Laufprofilabschnitte können jeweils mit einem horizontalen Abschnitt des L- oder T-artigen Querschnitts gebildet sein. Die Verbindungsabschnitte können jeweils mit einem vertikalen Abschnitt des L- oder T-artigen Querschnitts gebildet sein.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine belastungsabhängige Oberflächenstruktur. Die belastungsabhängige Oberflächenstruktur kann mit eiern T-förmigen Struktur bei sehr geringer Schubbelastung eine fas glatte Oberfläche und bei starker Schubbelastung eine raspelförmige Oberfläche aufweisen. Somit kann sich bei jeder Belastung immer das beste Reifenprofil ausbilden. Eine Grouserhöhe kann selbständig veränderbar sein. Es kann ein Einhacken der Struktur in einen Untergrund ermöglicht sein. Die belastungsabhängige Oberflächenstruktur kann einer im Schnitt T-förmigen Oberflächenstruktur bestehen. Auf einer Radoberfläche kann eine Vielzahl nachgiebiger T-Elemente stehen. Diese können so dicht beieinander stehen, dass sie mit ihren Längsbalken eine fast geschlossene Lauffläche bilden. Ein auf das Rad aufgebrachtes Drehmoment kann eine Schubbelastung zwischen Lauffläche (aus den T-Balken) erzeugen. Diese Belastung kann eine Biegeverformung des T-Querbalkens zufolge haben. Dadurch kann sich die Lauffläche des Rads öffnen und einen im Schnitt zackige Form aufweisen. Diese Form kann eine Reibungserhöhung zwischen Reifen und Untergrund ermöglichen. Die belastungsabhängige Oberflächenstruktur kann bei Sandreifen (Geländereifen), Saugnäpfen, Antirutschmatten und lösbaren Welle-Nabe-Verbindungen anwendbar sein.
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Mit „kann” sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
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1 ein Rad mit einer belastungsabhängig anpassbaren Lauffläche in einem Belastungszustand mit niedrigem Drehmoment und
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2 ein Rad mit einer belastungsabhängig anpassbaren Lauffläche in einem Belastungszustand mit hohem Drehmoment.
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1 zeigt ein Rad 100 mit belastungsabhängig anpassbarer Lauffläche 102 in einem Belastungszustand mit niedrigem Drehmoment. Das Rad 100 weist eine Drehachse 104 auf. Das Rad 100 weist einen Nabenabschnitt auf. Das Rad 100 weist einen Felgenabschnitt 106 auf. Der Nabenabschnitt und der Felgenabschnitt 106 sind mithilfe eines Radflanschs miteinander verbunden. Das Rad 100 weist einen Abrollabschnitt 108 auf. Der Abrollabschnitt 108 ist radial außenseitig des Felgenabschnitts 106 angeordnet. Der Abrollabschnitt 108 erstreckt sich in radialer Richtung von dem Felgenabschnitt 106 bis zur Lauffläche 102 des Rads 100. Der Abrollabschnitt 108 ist mithilfe mehrerer Abrollelemente, wie 110, gebildet. Die Abrollelemente 110 sind jeweils in einem Rapid-Manufacturing-Verfahren aus einem pulverförmigen metallischen Werkstoff hergestellt.
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Die Abrollelemente 110 weisen jeweils einen T-artigen Querschnitt mit einem Laufprofilabschnitt 112 und einem Verbindungsabschnitt 114 auf. Die Laufprofilabschnitte 112 bilden jeweils einen horizontalen Abschnitt des T-artigen Querschnitts. Die Verbindungsabschnitte 114 bilden jeweils einen vertikalen Abschnitt des T-artigen Querschnitts. Die Abrollelemente 110 sind jeweils mit ihrem Verbindungsabschnitt 114 mit dem Felgenabschnitt 106 verbunden. Die Laufprofilabschnitte 112 sind jeweils an den Verbindungsabschnitten 114 radial außen angeordnet. Die Abrollelemente 110 sind in Umfangsrichtung des Rads 100 verteilt angeordnet. Die Laufprofilabschnitte 112 der Abrollelemente 110 schließen spaltfrei aneinander an. Die Laufprofilabschnitte 112 bilden umlaufend eine zylinderartige Lauffläche 102 des Rads 100. Das Rad 100 weist einen Aufstandsabschnitt 116 auf. Der Aufstandsabschnitt 116 bildet einen Kontaktabschnitt des Rads 100 zu einer Fahrbahn 118. Die zylinderartige Lauffläche des Rads 100 setzt sich über den Aufstandsabschnitt 116 fort. Die Laufprofilabschnitte 112 der Abrollelemente 110 sind jeweils starr ausgeführt, um als starre Lauffläche des Rads 100 zu dienen. Die Verbindungsabschnitte 114 sind jeweils in Umfangsrichtung des Rads 100 biegeelastisch ausgeführt.
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Zwischen den Abrollelementen 110 sind jeweils Hohlräume, wie 120, gebildet, die von dem Felgenabschnitt 106 sowie Verbindungsabschnitten 114 und Laufprofilabschnitten 112 benachbarter Abrollelemente 110 eingeschlossen sind. Die Hohlräume 120 sind jeweils in Erstreckungsrichtung der Drehachse des Rads 100 seitlich offen. Damit kann gegebenenfalls in einen Hohlraum 120 gelangtes Material, wie Sand oder Steine, seitlich austreten. Unterstützt ist ein Entfernen von Material aus den Hohlräumen 120 durch die Elastizität der Verbindungsabschnitte 114.
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2 zeigt das Rad 100 in einem Belastungszustand mit hohem Drehmoment. Das Drehmoment bewirkt eine Raddrehung entsprechen der Pfeilrichtung a. Dabei biegen sich im Bereich des Aufstandsabschnitts 116 die Verbindungsabschnitte 114 der Abrollelemente 110 jeweils derart elastisch, dass die Laufprofilabschnitte 112 verkippen. Die Laufprofilabschnitte 112 weisen jeweils eine rechteckige Form mit zwei einander gegenüberliegenden Kanten auf. Beim Verkippen der Laufprofilabschnitte 112 kommt jeweils eine Kante zur Anlage an dem Felgenabschnitt 106 und stützt sich an diesem ab. Die anderen Kanten bilden im Bereich des Aufstandsabschnitts 116 eine zahnartig profilierte Lauffläche 110 des Rads. Damit ist eine Traktion des Rads 100 erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Rad
- 102
- Lauffläche
- 104
- Drehachse
- 106
- Felgenabschnitt
- 108
- Abrollabschnitt
- 110
- Abrollelement
- 112
- Laufprofilabschnitt
- 114
- Verbindungsabschnitt
- 116
- Aufstandsabschnitt
- 118
- Fahrbahn
- 120
- Hohlraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/042711 A1 [0002]
- WO 2011/070344 A1 [0003]
