-
TECHNISCHES GEBIET
-
Eine oder mehrere Ausführungsformen beziehen sich auf ein System zum Anpassen des Luftstroms durch eine Radöffnung.
-
HINTERGRÜNDE
-
Konventionelle Fahrzeuge nutzen Reibung, um das Fahrzeug zu verzögern (zu ”bremsen”). Solche Fahrzeuge beinhalten typischerweise einen Rotor, der mit einem Rad rotiert und einer Reibungskraft unterworfen wird, um das Fahrzeug zu bremsen. Die Reibungskraft hat erhöhte Temperaturen des Rotors und des Elements, das die Reibungskraft erzeugt (z. B. Bremsbeläge), zur Folge. Fahrzeugräder besitzen typischerweise Radöffnungen, um den Luftstrom durch das Rad und um den Rotor zu gewährleisten und damit den Wärmetransport zu fördern.
-
Fahrzeuge in Bewegung sind aerodynamischen Kräften unterworfen, einschließlich nach oben gerichteter Kräfte (”Auftrieb”) und des Luftwiderstands. Die Form der externen Fahrzeugoberflächen beeinflusst Auftrieb und Luftwiderstand. Zum Beispiel können Radöffnungen den Luftwiderstand, der auf ein Fahrzeug wirkt, beeinflussen. Der Luftwiderstand erhöht sich mit der Geschwindigkeit, wobei eine Verringerung des Luftwiderstands hilft, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug mit einer Nabe und einem Kranz versehen. Die Nabe erstreckt sich in Längsrichtung von einem Rad aus nach innen. Der Kranz ist über der Nabe montiert, um sich relativ zu der Nabe translatorisch zu bewegen. Das Fahrzeug umfasst außerdem eine Blendenanordnung, die einen Träger und eine erste und eine zweite Blende besitzt. Der Träger erstreckt sich radial vom Kranz nach außen, und die erste und die zweite Blende sind beide schwenkbar an den gegenüberliegenden Seitenkanten des Trägers angebracht. Die Blenden schwenken zwischen einer ausgefahrenen und einer eingefahrenen Position und bewegen sich in radialer Richtung, um wahlweise eine Radöffnung zu schließen.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist ein System mit einer Nabe versehen, die sich von einem Rad nach innen erstreckt. Eine Hülse, in der ein angewinkelter Schlitz ausgebildet ist, ist über der Nabe angebracht. Eine Blende erstreckt sich von der Hülse radial nach außen. Eine Scheibe ist so montiert, dass sie als Reaktion auf eine Eingangskraft um die Nabe rotiert. Die Scheibe hat einen Flansch, der dafür ausgelegt ist, mit dem angewinkelten Schlitz in Eingriff zu gelangen, um die Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung der Hülse und der Blende umzuwandeln und eine Radöffnung zu öffnen/schließen.
-
In einer nochmals weiteren Ausführungsform ist ein System mit einer Nabe, die sich von einem Rad nach innen erstreckt, und einer Hülse, die über der Nabe angebracht ist, versehen. Ein Träger erstreckt sich von der Hülse radial nach außen, wobei eine Blende schwenkbar damit verbunden ist. Ein Ring ist so montiert, dass er als Reaktion auf eine Eingangskraft um die Hülse rotiert. Ein Vorsprung erstreckt sich vom Ring radial nach außen, um für eine Umwandlung der Rotationsbewegung in eine Schwenkbewegung der Blende mit der Blende in Eingriff zu gelangen um eine Radöffnung zu öffnen/schließen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
1 ist die Vorderansicht eines Rades und eines Radsystems zum wahlweisen Schließen der Radöffnungen gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
-
2 ist ein seitlicher Teilschnitt durch das Rad und das Radsystem aus 1, das mit einer Bremsanordnung gezeigt ist;
-
3 ist eine Rückansicht des Rades und des Radsystems aus 1;
-
4 ist eine vergrößerte perspektivische Rückansicht eines Abschnitts des Rades aus 1, die eine Nabe des Radsystems zeigt;
-
5 ist eine vergrößerte perspektivische Rückansicht eines Abschnitts des Rades aus 1, die einen Kranz und eine Nabe des Radsystems zeigt;
-
6 ist eine vergrößerte perspektivische Draufsicht des Radsystems aus 1, die die Kräfte zeigt, die auf das Radsystem wirken, um es aus einer offenen Position in eine geschlossene Position zu bringen;
-
7 ist eine vergrößerte perspektivische Rückansicht des Radsystems aus 1, die die Kräfte zeigt, die auf das Radsystem wirken, um es aus einer geschlossenen Position in eine offene Position zu bringen;
-
8 ist eine vergrößerte schematische Draufsicht des Radsystems aus 1, die einen Drehstellmechanismus in der offenen Position zeigt;
-
9 ist eine vergrößerte schematische Draufsicht des Radsystems aus 1, die den Drehstellmechanismus in der geschlossenen Position zeigt;
-
10 ist eine vergrößerte Rückansicht des Radsystems aus 1, die eine Blendenanordnung zeigt, die in der offenen Position mit eingefahrenen Blenden orientiert ist;
-
11 ist eine vergrößerte Rückansicht des Radsystems aus 1, die eine Blendenanordnung zeigt, die in der geschlossenen Position mit ausgefahrenen Blenden orientiert ist;
-
12 ist eine vergrößerte Draufsicht der Schleifringanordnung, die den Aktuator des Radsystems aus 1 mit Strom versorgt, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
-
13 ist eine vergrößerte Rückansicht eines Radsystems, das wahlweise Radöffnungen schließt, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen, und ist dargestellt mit einem mechanischen Aktuator und einer Blendenanordnung, die in der offenen Position mit eingefahrenen Blenden orientiert ist;
-
14 ist eine weitere vergrößerte Rückansicht des Radsystems aus 13, die eine Blendenanordnung zeigt, die in der geschlossenen Position mit ausgefahrenen Blenden orientiert ist.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Wie gefordert werden hier genaue Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es wird jedoch klargestellt, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Eigenschaften können übertrieben oder minimiert dargestellt sein, um die Einzelheiten der jeweiligen Komponenten zu zeigen. Daher sollen spezifische strukturelle und funktionale Einzelheiten, die hier offenbart werden, nicht als beschränkend, sondern nur als repräsentative Grundlage interpretiert werden, um einen Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung auf verschiedene Arten anzuwenden.
-
In 1 ist ein Radsystem zum wahlweisen Schließen von Radöffnungen in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen gezeigt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Radsystem 10 ist an einem Innenabschnitt eines Rades 12 eines Fahrzeuges (nicht gezeigt) angebracht.
-
Das Rad 12 umfasst eine zentrale Nabe 14 und eine Felge 16, die um eine Längsachse (”A”) zentriert sind. Eine Reihe von Speichen 18 erstreckt sich radial zwischen der zentralen Nabe 14 und der Felge 16. Die Reihe von Speichen 18 sind durch Winkelabstände voneinander getrennt, um eine Radöffnung 20 zwischen jedem Paar benachbarter Speichen 18 zu definieren. Ein Reifen 22 ist mit der Felge 16 gekoppelt und verläuft um einen Umfang des Rades 12.
-
Das Radsystem 10 umfasst eine Reihe von Blendenanordnungen 24, die jeweils auf eine der Radöffnungen 20 ausgerichtet sind. Jede Blendenanordnung 24 umfasst eine erste Blende 26 und eine zweite Blende 28 zusammen mit einem Stellmechanismus zur Steuerung der Schwenkbewegung der jeweiligen Blenden 26, 28 zwischen einer offenen Position 30 und einer geschlossenen Position 32. Die Blenden 26, 28 sind eingefahren, wenn sie in der offenen Position 30 orientiert sind, um Luft durch die Radöffnungen 20 strömen zu lassen. Die Blenden 26, 28 sind ausgefahren, wenn sie in der geschlossenen Position 32 orientiert sind, um den Luftstrom durch die Radöffnungen 20 zu beschränken oder zu verhindern. Obwohl die Blendenanordnungen 24 in 1 sowohl in einer eingefahrenen/offenen Position 30 als auch in einer ausgefahrenen/geschlossenen Position 32 gezeigt sind, ist das Radsystem 10 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen so konfiguriert, alle Blendenanordnungen 24 gemeinsam einzustellen (z. B. sind alle offen oder alle geschlossen).
-
Das Radsystem 10 umfasst außerdem einen Stellmechanismus, um die Bewegung der Blendenanordnungen 24 entlang der Längsachse A zwischen der offenen Position 30 und der geschlossenen Position 32 zu steuern. In der eingefahrenen/offenen Position 30 sind die Blendenanordnungen 24 vom Rad 12 in Längsrichtung nach innen versetzt und erlauben der Luft, durch die Radöffnungen 20 zu strömen. In der ausgefahrenen/geschlossenen Position 32 grenzen die Blendenanordnungen 24 in Längsrichtung an das Rad 12 an und beschränken den Luftstrom durch die Radöffnungen 20.
-
2 zeigt das Radsystem 10, das an das Rad 12 montiert ist und sich neben einer Bremsanordnung 34 befindet. Das Fahrzeug (nicht gezeigt) nutzt Reibung zum Bremsen. Die Bremsanordnung 34 umfasst einen Rotor 36, der mit dem Rad 12 rotiert.
-
Die Bremsanordnung 34 umfasst außerdem einen Bremssattel 38 mit Bremsbelägen 40. Der Bremssattel 38 übt eine Klemmkraft auf die Bremsbeläge 40 aus, die mit dem Rotor 36 in Kontakt sind, und liefert eine Reibungskraft, um das Fahrzeug abzubremsen. Die Reibungskraft hat erhöhte Temperaturen am Rotor 36 und an den Bremsbelägen 40 zur Folge.
-
Wie in den 1 und 2 gezeigt, steuert das Radsystem 10 die Einstellung der Blendenanordnungen 24 anhand der Fahrzeugbetriebsbedingungen. Das Radsystem 10 stellt die Blendenanordnungen 24 während des Bremsens in die eingefahrene/offene Position 30, um den Wärmetransport zu fördern. Das Radsystem 10 stellt bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten die Blendenanordnungen ebenfalls in die ausgefahrene/geschlossene Position, um den Luftwiderstand zu verringern. Andere Ausführungsformen des Radsystems 10 ziehen die Steuerung des Radsystems 10 anhand einer Eingabe des Anwenders oder anderer Fahrzeugsysteme in Erwägung.
-
Wie in 3 gezeigt, umfasst das Radsystem 10 einen Drehstellmechanismus 42 zur Steuerung der Drehbewegung der einzelnen Blenden 26, 28. Das Radsystem 10 umfasst auch einen Translationsstellmechanismus 44 zur Steuerung der Translation der Blendenanordnung 24. Das Radsystem 10 umfasst außerdem einen Aktuator 46, um eine Eingangskraft 48 bereitzustellen, die radial nach innen und nach außen wirkt; und eine Gestängeanordnung 50, um den Aktuator 46 an die einzelnen Stellmechanismen 42, 44 zu koppeln.
-
Das Radsystem 10 umfasst entsprechend jeder Radöffnung 20 eine jeweilige Blendenanordnung 24. Der Kürze halber ist in 3 jedoch nur eine Blendenanordnung 24 gezeigt. In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Radsystem 10 einen Aktuator 46 und eine Gestängeanordnung 50, die die Blendenanordnung 24 betätigen. Andere Ausführungsformen umfassen jedoch zwei oder mehr Aktuatoren und Gestängeanordnungen. Zum Beispiel umfasst das Radsystem 10 in einer Ausführungsform drei Aktuatoren 46 und drei Gestängeanordnungen 50, die in 120-Grad-Winkelabständen um das Rad 12 angeordnet sind, wie in 3 allgemein durch Strichlinien dargestellt ist. Eine solche Winkelverteilung trägt dazu bei, die Masse, die mit derartigen Komponenten verbunden ist, zu verteilen, um das Rad auszubalancieren.
-
Der Aktuator 46 ist gemäß der gezeigten Ausführungsform ein linearer Aktuator mit einem Motor und einer Gewindespindel. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Radsystem 10 eine Schleifringanordnung (in 12 gezeigt), um elektrischen Strom an den Aktuator 46 zu liefern. In anderen Ausführungsformen enthält der Aktuator eine (nicht gezeigte) Batterie, um elektrischen Strom zu liefern. In anderen Ausführungsformen ist der Aktuator eine mechanische Vorrichtung (in den 13 und 14 gezeigt), die als Reaktion auf die Zentrifugalkräfte, die auf das Rad 12 während der Rotation wirken, arbeitet. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst der Aktuator 46 einen Sendeempfänger, um drahtlos mit einem Controller 51, der sich im Fahrzeug befindet, zu kommunizieren, um Instruktionen über den Zeitpunkt der Aktivierung zu erhalten.
-
In den 4 und 5 umfasst das Radsystem 10 eine Nabe 52, die sich in Längsrichtung von der zentralen Nabe 14 nach innen erstreckt. Die Nabe 52 hat eine im Allgemeinen zylindrische Form, mit einer Umfangsoberfläche 54 und einer inneren Oberfläche 56, die in Längsrichtung von der zentralen Nabe 14 versetzt ist. In der Umfangsoberfläche 54 ist um einen Umfang der Nabe 52 und angrenzend an die innere Oberfläche 56 eine Aussparung 58 ausgebildet. Außerdem sind eine Reihe von Rillen 60 in der Umfangsoberfläche 54 ausgebildet, die sich in Längsrichtung entlang der Länge der Nabe 52 erstrecken.
-
Eine Reihe von Öffnungen 62 erstrecken sich in Längsrichtung durch die Nabe 52. Die Öffnungen 62 sind durch die zentrale Nabe 14 auf entsprechende Löcher ausgerichtet, um Schrauben aufzunehmen (in 2 gezeigt), die zur Befestigung des Rades 12 am Fahrzeug dienen. Eine Reihe von Taschen 64 sind in der inneren Oberfläche 56 ausgebildet. Jede Tasche 64 erstreckt sich von einer der Öffnungen 62 radial nach außen und steht durch die Umfangsoberfläche 54 vor.
-
Das Radsystem 10 umfasst einen Kranz 66, der über der Nabe 52 angebracht und montiert ist, um sich relativ zu der Nabe 52 translatorisch zu bewegen. Der Kranz 66 umfasst einen Sockel 68 mit einer Hülse 70, die sich in Längsrichtung von dem Sockel 68 nach innen erstreckt. Eine Reihe von Blendenklammern 72 erstrecken sich radial von dem Sockel 68 nach außen. An jeder Blendenklammer 72 ist eine Blendenanordnung 24 montiert (gezeigt in 3). Eine Reihe von Vorsprüngen 74 (z. B. Stifte) erstrecken sich von der inneren Oberfläche der Hülse 70 radial nach innen. Die Vorsprünge 74 sind in Winkelabständen über die Hülse 70 verteilt. Jeder Vorsprung 74 hat die passende Größe, um in eine der Rillen 60 einzurasten, die in der Nabe 52 ausgebildet sind, um eine Keil/Keilnut-Grenzfläche bereitzustellen, um den Winkel des Kranzes 66 relativ zur Nabe 52 so einzustellen, dass jede Blendenklammer 72 (und Blendenanordnung 24) zentral auf eine der Radöffnungen 20 ausgerichtet ist.
-
Der Kranz 66 umfasst mehrere Paare angewinkelter Schlitze, die durch die Hülse 70 ausgebildet sind. Jedes Paar Schlitze umfasst einen ersten Schlitz 76 und einen zweiten Schlitz 78, die relativ zu einem Aktuator 46 zentriert sind. In einer Ausführungsform umfasst der Kranz 66 drei Paare angewinkelter Schlitze 76, 78, wobei die einzelnen Paare voneinander durch 120-Grad-Winkelabstände getrennt sind. Die angewinkelten Schlitze 76, 78 laufen in der vom Sockel 68 wegführenden Richtung aufeinander zu. In einer Ausführungsform sind die angewinkelten Schlitze 76, 78 so orientiert, dass jeder einen Winkel von 45 Grad mit einer imaginären longitudinalen Linie parallel zur Längsachse A bildet.
-
Wie in den 6 und 7 gezeigt, umfasst das Radsystem 10 einen Translationsstellmechanismus 44, um die Translation der Blendenanordnung 24 und des Kranzes 66 relativ zur Nabe 52 zu steuern. Der Translationsmechanismus 44 umfasst eine erste Scheibe 80 und eine zweite Scheibe 82, die in der in der Nabe 52 ausgebildeten Aussparung 58 angeordnet sind. Die Scheiben 80, 82 sind so konfiguriert, dass sie als Reaktion auf die Eingangskraft 48 in zueinander entgegengesetzten Richtungen um die Nabe 52 rotieren.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind die Scheiben 80, 82 miteinander gekoppelt. Durch die zweite Scheibe 82 ist ein bogenförmiger Schlitz 84 ausgebildet, ferner ist durch die erste Scheibe 80 ein mit einem Gewinde versehenes Loch ausgebildet. Ein Befestigungselement 86 ist mit der ersten Scheibe 80 um das mit dem Gewinde versehene Loch in Eingriff und erstreckt sich durch den bogenförmigen Schlitz 84 der zweiten Scheibe 82, um die Scheiben 80, 82 miteinander zu koppeln. Das Befestigungselement 86 bewegt sich translatorisch innerhalb des bogenförmigen Schlitzes 84, bis es das Ende des Schlitzes 84 erreicht, um die Drehbewegung der Scheiben 80, 82 zu begrenzen.
-
Die Scheiben 80, 82 sind in Längsrichtung in der Aussparung 58 beschränkt. Jede Scheibe 80, 82 hat einen inneren Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser der Nabe 52 innerhalb der Aussparung 58, aber kleiner als der Durchmesser der Umfangsoberfläche 54 der Nabe 52 von der Aussparung 58 in Längsrichtung nach außen, womit eine Translation nach außen verhindert wird. Zusätzlich können Halteklammern 88 an der inneren Oberfläche 56 der Nabe 52 in der jeweiligen Tasche 64 angebracht sein. Die Klammern 88 erstrecken sich von der Nabe 52 radial nach außen, um die Scheiben 80, 82 in der Aussparung 58 zu beschränken.
-
Eine Reihe von Flanschen erstrecken sich von jeder Scheibe 80, 82 in Längsrichtung nach außen. Eine Reihe von ersten Flanschen 90 stehen von der ersten Scheibe 80 vor und eine Reihe von zweiten Flanschen 92 stehen von der zweiten Scheibe 82 vor. In einer Ausführungsform stehen die ersten Flansche 90 von einem weiter oben liegenden radialen Abschnitt der ersten Scheibe 80 vor und stehen die zweiten Flansche 92 von einem weiter unten liegenden radialen Abschnitt der zweiten Scheibe 82 und durch Öffnungen (nicht gezeigt), die durch einen weiter unten liegenden Abschnitt der ersten Scheibe 80 ausgebildet sind, vor, um die Scheiben 80, 82 ineinander zu stecken.
-
Eine Stütze 93 ersteckt sich von jedem Flansch 90, 92 radial nach außen vor. Jede Stütze 93 ist durch die Gestängeanordnung 50 schwenkbar an den Aktuator 46 (gezeigt in 3) gekoppelt, um die Eingangskraft 48 aufnehmen zu können.
-
Wie in 6 gezeigt, wirkt die Eingangskraft 48 in radialer Richtung nach außen, was bei der ersten Scheibe 80 zur Rotation im Uhrzeigersinn um die Längsachse A und bei der zweiten Scheibe 82 zur Rotation entgegen dem Uhrzeigersinn um die Längsachse A führt.
-
Jeder Flansch 90, 92 ist mit der Hülse 70 in dem entsprechenden angewinkelten Schlitz 76, 78 in Eingriff, um die Rotationsbewegung der Scheibe 80, 82 in eine Translationsbewegung des Kranzes 66 umzuwandeln. In einer Ausführungsform steht ein Stift 94 radial nach innen von dem jeweiligen Flansch 90, 92 vor, um mit der Hülse 70 in dem angewinkelten Schlitz 76, 78 in Eingriff zu gelangen. Der Winkel der angewinkelten Schlitze 76, 78 führt dazu, dass als Folge der Eingangskraft 48 eine angewinkelte Normalkraft 95 auf die Hülse 70 wirkt.
-
Die Eingangskraft 48 wirkt in 6 in radialer Richtung nach außen, was dazu führt, dass konvergierende Normalkräfte 95 auf die Hülse 70 wirken, so dass sich die Hülse 70 in Längsrichtung translatorisch nach außen bewegt. Die Blendenanordnung 24 ist an den Kranz 66 gekoppelt. Folglich hat die radial nach außen wirkende Eingangskraft 48, die in 6 gezeigt ist, zur Folge, dass sich der Kranz 66 und die Blendenanordnung 24 aus einer offenen Position 30 (in 1 gezeigt) in Längsrichtung translatorisch nach außen in eine geschlossene Position 32 (ebenfalls in 1 gezeigt) bewegen. Wiederum sind, obwohl sich der Kranz 66 in Längsrichtung entlang der Achse A translatorisch bewegt, die Scheiben 80, 82 in Längsrichtung in der Aussparung 58 beschränkt, weshalb sie sich nicht translatorisch bewegen.
-
7 veranschaulicht, wie die Eingangskraft 48 in radialer Richtung nach innen wirkt, was zur Folge hat, dass die erste Scheibe 80 entgegen dem Uhrzeigersinn um die longitudinale Ache A rotiert und die zweite Scheibe 82 im Uhrzeigersinn um die longitudinale Ache A rotiert. Die Eingangskraft 48 wirkt in 7 in radialer Richtung nach innen, was zur Folge hat, dass divergierende Normalkräfte 95 auf die Hülse 70 wirken, um den Kranz 66 in Längsrichtung translatorisch nach innen zu bewegen.
-
Die Gestängeanordnung 50 umfasst einen Schwenkblock 96, der mit dem entsprechenden Aktuator 46 (in 8 gezeigt) verbunden ist, um die Eingangskraft 48 zu erhalten. Jeder Schwenkblock 96 mündet am inneren Ende in eine Platte 98. Ein erstes Verbindungsglied 100 und ein zweites Verbindungsglied 102 sind jeweils schwenkbar mit den gegenüberliegenden seitlichen Enden der Platte 98 verbunden und erstrecken sich seitwärts in zueinander entgegengesetzten Richtungen. Das erste Verbindungsglied 100 ist schwenkbar mit der Stütze 93 der ersten Scheibe 80 verbunden und das zweite Verbindungsglied 102 ist schwenkbar mit der Stütze 93 der zweiten Scheibe 82 verbunden, so dass die erste Scheibe 80 und die zweite Scheibe 82 als Reaktion auf die Bewegung des Schwenkblocks 96 in entgegengesetzte Richtungen rotieren. Der Schwenkblock 96 bewegt sich translatorisch radial relativ zur Nabe 52, jedoch bewegt sich der Schwenkblock 96 wie die Scheiben 80, 82 nicht in Längsrichtung nach innen und außen.
-
Das Radsystem 10 umfasst einen Drehstellmechanismus 42, um die Drehbewegung der jeweiligen Blendenanordnung 24 zu steuern. Der Drehstellmechanismus 42 umfasst einen ersten Ring 104 und einen zweiten Ring 106, die über der Hülse 70 angebracht sind. Die Ringe 104, 106 sind befestigt, um sich mit dem Kranz 66 zu translatorisch bewegen. Die Ringe 104, 106 sind auch so konfiguriert, dass sie als Reaktion auf die Eingangskraft 48 in entgegengesetzten Richtungen zueinander um die Hülse 70 rotieren.
-
Wie in den 7–9 gezeigt, ist der Drehstellmechanismus 42 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen mittels Kugelgelenken schwenkbar mit der Gestängeanordnung 50 verbunden. Die Ringe 104, 106 bewegen sich in Längsrichtung, während sie um die Hülse 70 rotieren, wobei Kugelgelenke eine solche Translation und Rotation erleichtern. Ein duales Kugelgelenk 108 erstreckt sich vom Schwenkblock 96 in Längsrichtung nach außen. Eine erste Stange 110 und eine zweite Stange 112 sind miteinander verbunden, um die Kugeln des dualen Kugelgelenks 108 zu trennen. Eine Reihe von ersten Vorsprüngen 114 erstrecken sich vom ersten Ring 104 radial nach außen. Eine Reihe von zweiten Vorsprüngen 116 erstrecken sich vom zweiten Ring 106 radial nach außen. Ein Kugelgelenk 118 steht von einem Zwischenstück der Vorsprünge 114, 116 vor. Die erste Stange 110 ist schwenkbar mit dem ersten Ring 104 am Kugelgelenk 118 verbunden und die zweite Stange 112 ist schwenkbar mit dem zweiten Ring 106 am entsprechenden Kugelgelenk 118 verbunden, um die Eingangskraft 48 auf die Ringe 104, 106 zu übertragen.
-
Die 8 und 9 sind schematische Draufsichten der Gestängeanordnung 50 und des Drehstellmechanismus 42 und stellen die translatorische Bewegung der Ringe 104, 106 dar. 8 stellt den Drehstellmechanismus 42 in der offenen Position 30 (in 1 gezeigt) dar, während 9 den Drehstellmechanismus 42 in der geschlossenen Position 32 (ebenfalls in 1 gezeigt) darstellt.
-
Wie in den 10 und 11 gezeigt, ist jede Blendenanordnung 24 durch den Kranz 66 gestützt, wobei sie einen Träger 120 umfasst, der sich von der Blendenklammer 72 radial nach außen erstreckt. Die erste Blende 26 und die zweite Blende 28 sind jeweils schwenkbar mit dem Träger 120 verbunden. In einer Ausführungsform umfasst der Träger 120 ein Paar von Führungsröhren 122, die an gegenüberliegenden Seitenkanten ausgebildet sind und jeweils auf eine seitliche Achse (”B” oder ”C”) ausgerichtet sind. Die Blenden 26, 28 umfassen jeweils einen Block 124 und eine Auflage 126, die mit Öffnungen versehen sind. Der Block 124 und die Auflage 126 sind jeweils an der Innenseite der entsprechenden Blende 26, 28 angebracht und stehen voneinander ab. Eine Führungsröhre 122 ist zwischen dem Block 124 und der Auflage 126 der jeweiligen Blende 26, 28 angeordnet und auf die entsprechende Achse B oder C ausgerichtet, um einen Stift 128 zu empfangen. Der Stift 128 erstreckt sich durch den Block 124, die Führungsröhre 122 und die Auflage 126, um die entsprechende Blende 26, 28 mit dem Träger 120 zu verbinden. Eine Drehfeder 130 (in 10 gezeigt) ist über dem Stift 128 zwischen dem Block 124 und der Führungsröhre 122 angebracht und belastet die jeweilige Blende 26, 28 in die eingefahrene/offene Position (gezeigt in 1) vor. Ein Anschlag 132 steht in Längsrichtung von einem Zwischenstück des Trägers 120 vor. Der Anschlag 132 ist von der Größe her so gewählt, dass er den jeweiligen Block 124 berührt, wenn die Blendenanordnung 24 in der eingefahren/offenen Position ist, um die Drehbewegung der Blenden 26, 28 zu beschränken.
-
Der Drehstellmechanismus 42 umfasst das Paar von Ringen 104, 106, die jeweils eine Reihe von sich nach außen erstreckenden Vorsprüngen 114, 116 besitzen. Wie in 10 gezeigt, sind die Vorsprünge 114, 116 zueinander benachbart und zwischen einem Paar von Auflagen 126 gelegen, wenn sich die Blendenanordnung 24 in der eingefahrenen/offenen Position 30 befindet. Da die Ringe 104, 106 in entgegengesetzten Richtungen rotieren, berühren die entfernten Enden der Vorsprünge 114, 116 die entsprechenden Auflagen 126 und fahren die Blenden 26, 28 in die ausgefahrene/geschlossene Position aus, wie in 11 gezeigt ist. Die Blenden 26, 28 sind von der Größe her so gewählt, dass sie das Rad 12 um die Öffnung 20 berühren, um den Luftstrom zu begrenzen.
-
Wie in 12 gezeigt, umfasst das Radsystem 10 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen eine Schleifringanordnung 140, um elektrischen Strom an den Aktuator 46 zu liefern. Eine Platte 142 ist an der Nabe 52 montiert. Eine Reihe von Löchern 144 erstreckt sich in Längsrichtung durch die Platte 142 und ist auf die Öffnungen 62 der Nabe 52 ausgerichtet, um die Schrauben aufzunehmen (gezeigt in 2). Die Platte 142 rotiert mit dem Rad 12 (1).
-
Ein erster leitender Ring 146 und ein zweiter leitender Ring 148 sind um den Umfang der Platte 142 angebracht und in Längsrichtung voneinander beabstandet. Eine stationäre Klammer 150 erstreckt sich radial von der Bremsanordnung 34 (gezeigt in 2) nach außen und trägt ein Paar von Bürsten 152, 154. Jede Bürste 152, 154 ist so vorbelastet, dass sie mit entsprechenden leitenden Ringen 146, 148 in Kontakt ist, während die Platte 142 rotiert. Ein Paar von stationären Drähten 156, 158 sind elektrisch mit den entsprechenden Bürsten 152, 154 verbunden und erstrecken sich entlang der stationären Klammer 150. Ein Paar von rotierenden Drähten 160, 162 sind elektrisch mit dem Aktuator 46 verbunden und erstrecken sich zur Platte 142. Die rotierenden Drähte 160, 162 sind mit entsprechenden leitenden Ringen 146, 148 in Kontakt. Die stationären Drähte 156, 158 erstrecken sich entlang der stationären Klammer 150, um mit einem Schalter 164 verbunden zu sein, der mit einer Fahrzeugbatterie 166 verbunden ist. Der Schalter 164 ist dazu ausgelegt, die Polarität des von dem jeweiligen Draht 158, 160 gelieferten elektrischen Stroms umzuschalten (z. B. zwischen positiver Batteriespannung und Masse), um die Aktivierung des Aktuators 46 und die resultierende Eingangskraft zu steuern.
-
Wie in den 13 und 14 gezeigt, umfasst das Radsystem 10 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen einen mechanischen Aktuator 246. Der Aktuator 246 umfasst eine Führung 248, die auf dem Rad 12 montiert ist und radial auf die Nabe 52 ausgerichtet ist. In einer Ausführungsform ist die Führung 248 röhrenförmig ausgebildet. Eine Masse 250 ist in der Führung 248 angebracht und mit dem Schwenkblock 96 über eine Welle 252 verbunden. Außerdem ist eine Feder 254 (z. B. eine Kompressionsfeder) in der Führung 248 angeordnet und radial außerhalb der Masse 250 positioniert. Während das Rad 12 rotiert, wirkt eine Zentrifugalkraft 256 auf die Masse 250. Die Zentrifugalkraft 256 steigt mit der Fahrzeuggeschwindigkeit an und die Masse 250 komprimiert die Feder 254. Wie in 14 gezeigt, bewegt sich der Schwenkblock 96 translatorisch mit der Masse 250, so dass er die Blendenanordnung 24 in die ausgefahrene/geschlossene Position 32 einstellt. Der Aktuator 246 kann so angepasst werden, dass er bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit die Blendenanordnung 24 ausfährt/schließt. Zum Beispiel kann die Federkonstante der Feder 254 entsprechend einer vorgegebenen Geschwindigkeit gewählt werden (z. B. 70 Meilen pro Stunde).
-
Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Stattdessen dienen die in dieser Offenbarung verwendeten Worte der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es ist klar, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Ferner können die Eigenschaften von verschiedenen implementierenden Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
-
Es wird allgemein beschrieben:
- A Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Nabe, die sich von einem Rad in Längsrichtung nach innen erstreckt; einen Kranz, der über der Nabe angeordnet ist und so montiert ist, dass er relativ zur Nabe translatorisch beweglich ist; und eine Blendenanordnung mit einem Träger, der sich von dem Kranz radial nach außen erstreckt, und einer ersten und einer zweiten Blende, die jeweils mit gegenüberliegenden Seitenkanten des Trägers schwenkbar verbunden sind, um zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingefahrenen Position zu schwenken und sich radial translatorisch zu bewegen, um eine Radöffnung wahlweise zu schließen.
- B Fahrzeug nach A, das ferner Folgendes umfasst: einen Aktuator, der am Rad angebracht ist, um eine Eingangskraft in einer ersten und einer zweiten Richtung bereitzustellen; einen Translationsstellmechanismus, der mit dem Aktuator gekoppelt ist, um als Reaktion auf eine Eingangskraft den Kranz und die Blendenanordnung in Längsrichtung nach innen und außen zu verschieben; und einen Drehstellmechanismus, der mit dem Aktuator gekoppelt ist, um als Reaktion auf eine Eingangskraft die Blenden zwischen der ausgefahrenen und der eingefahrenen Position zu schwenken; wobei der Translationsstellmechanismus und der Drehstellmechanismus miteinander gekoppelt sind, um gemeinsam zwischen einer geschlossenen Position, in der die Blendenanordnung in Längsrichtung nach außen verschoben und ausgefahren ist, um mit benachbarten Radspeichen um die Radöffnung in Eingriff zu sein, um den Luftstrom durch die Öffnung zu begrenzen, und einer offenen Position, in der die Blendenanordnung in Längsrichtung nach innen verschoben und eingefahren ist, um einen Luftstrom durch die Radöffnung zu erlauben, zu verstellen.
- C Fahrzeug nach B, wobei der Aktuator ferner einen mechanischen Aktuator umfasst mit einer Röhre, die relativ zu der Nabe radial angebracht ist, und einer Masse, die montiert ist, um sich innerhalb der Röhre translatorisch zu bewegen, wobei sich die Masse radial nach außen bewegt, wenn sie Zentrifugalkräften unterliegt, um die Eingangskraft bereitzustellen.
- D Fahrzeug nach B, das ferner eine Schleifringanordnung umfasst, um den Aktuator elektrisch mit einer Fahrzeugbatterie zu verbinden.
- E Fahrzeug nach B, wobei die Nabe eine Umfangsoberfläche besitzt und in der Umfangsoberfläche eine Aussparung ausgebildet ist; wobei der Kranz ferner einen Sockel mit einer Hülse umfasst, die sich über die Nabe erstreckt; wobei die Hülse ein Paar angewinkelter Schlitze besitzt, die darin ausgebildet sind; wobei der Translationsstellmechanismus ferner eine erste und eine zweite Scheibe aufweist, die auf die Aussparung eingeschränkt sind, die als Reaktion auf die Eingangskraft in zueinander entgegengesetzten Richtungen rotieren, wobei jede Scheibe mindestens einen Flansch besitzt, der dazu ausgelegt ist, die Hülse in dem angewinkelten Schlitz in Eingriff zu bringen, um die Rotationsbewegung der Scheibe in eine Translationsbewegung des Kranzes und der Blendenanordnung umzuwandeln.
- F Fahrzeug nach E, das ferner Folgendes umfasst: einen Schwenkblock, der mit dem Aktuator und mit jeder der ersten und der zweiten Scheibe gekoppelt ist; wobei die Scheiben die Radöffnung als Reaktion auf die Eingangskraft, die in der ersten Richtung wirkt, durch Bewegen der Blendenanordnung in Längsrichtung nach außen schließen; wobei die Scheiben die Radöffnung als Reaktion auf eine Eingangskraft in der zweiten Richtung durch Bewegen der Blendenanordnung in Längsrichtung nach innen öffnen.
- G Fahrzeug nach B, wobei der Kranz ferner einen Sockel mit einer Hülse, die sich über die Nabe erstreckt, aufweist und wobei der Drehstellmechanismus ferner Folgendes umfasst: einen ersten und einen zweiten Ring, die über der Hülse angebracht sind und montiert sind, um sich mit dem Kranz translatorisch zu bewegen, wobei die Ringe außerdem so montiert sind, dass sie als Reaktion auf die Eingangskraft um die Hülse in relativ zueinander entgegengesetzten Richtungen rotieren; und einen Vorsprung, der sich von jedem Ring radial nach außen erstreckt, um mit einer der ersten und der zweiten Blende in Eingriff zu sein, um die Rotationsbewegung des Rings in eine Schwenkbewegung der entsprechenden Blende umzuwandeln.
- H Fahrzeug nach G, das ferner Folgendes umfasst: einen Schwenkblock, der mit dem Aktuator und mit dem ersten und dem zweiten Ring gekoppelt ist; wobei die Ringe die Radöffnung als Reaktion auf eine Eingangskraft in einer ersten Richtung durch Ausfahren der Blenden schließen; wobei die Ringe die Radöffnung als Reaktion auf eine Eingangskraft in einer zweiten Richtung durch Einfahren der Blenden öffnen.
- I System, das Folgendes umfasst: eine Nabe, die sich von einem Rad nach innen erstreckt; eine Hülse, die über der Nabe angeordnet ist, wobei darin ein angewinkelter Schlitz ausgebildet ist und eine Blende sich hiervon radial nach außen erstreckt; und eine Scheibe, die so montiert ist, dass sie als Reaktion auf eine Eingangskraft um die Nabe rotiert, wobei die Scheibe einen Flansch besitzt, der so ausgelegt ist, dass er mit dem angewinkelten Schlitz in Eingriff ist, um die Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung der Hülse und der Blende umzuwandeln und eine Radöffnung zu öffnen/schließen.
- J System nach I, das ferner Folgendes umfasst: einen Stift, der sich von dem Flansch radial nach innen erstreckt, um die Hülse in dem angewinkelten Schlitz in Eingriff zu bringen.
- K System nach I oder J, wobei die Nabe eine Umfangsoberfläche umfasst und eine Aussparung in der Umfangsoberfläche ausgebildet ist und wobei die Scheibe in Längsrichtung auf die Aussparung eingeschränkt ist.
- L System nach einem System aus I bis K, wobei der angewinkelte Schlitz unter einem Winkel relativ zu der Längsachse ausgebildet ist, so dass der Flansch in dem angewinkelten Schlitz in Eingriff ist, wenn die Scheibe um die Nabe rotiert, um die Hülse und die Blende in Längsrichtung nach außen zu bewegen, wenn die Scheibe in einer ersten Richtung rotiert, und in Längsrichtung nach innen zu bewegen, wenn die Scheibe in einer zweiten Richtung rotiert.
- M System nach einem System aus I bis M, das ferner Folgendes umfasst: einen Aktuator, der die Eingangskraft bereitstellt; einen Schwenkblock, der mit dem Aktuator verbunden ist; wobei die Scheibe ferner eine erste und eine zweite Scheibe enthält, wobei jede Scheibe so montiert ist, dass sie als Reaktion auf eine Eingangskraft in relativ zueinander entgegengesetzten Richtungen um die Nabe rotieren.
- N System nach M, das ferner Folgendes umfasst: eine erste Stütze, die sich von dem Flansch der ersten Scheibe radial nach außen erstreckt; ein erstes Verbindungsglied, das schwenkbar mit einer inneren Oberfläche des Schwenkblocks und mit der ersten Stütze verbunden ist; eine zweite Stütze, die sich von dem Flansch der zweiten Scheibe radial nach außen erstreckt; ein zweites Verbindungsglied, das schwenkbar mit einer inneren Oberfläche des Schwenkblocks und mit der zweiten Stütze verbunden ist; wobei die erste und die zweite Scheibe als Reaktion auf die Bewegung des Schwenkblocks in entgegengesetzte Richtungen rotieren.
- O System, das Folgendes umfasst: eine Nabe, die sich von einem Rad nach innen erstreckt; eine Hülse, die über der Nabe angebracht ist; einen Träger, der sich von der Hülse radial nach außen erstreckt, wobei mit ihm eine Blende schwenkbar verbunden ist; einen Ring, der so montiert ist, dass er als Reaktion auf eine Eingangskraft um die Hülse rotiert, wobei der Ring einen Vorsprung besitzt, der sich für einen Eingriff mit der Blende hiervon radial nach außen erstreckt, um die Rotationsbewegung in eine Schwenkbewegung der Blende umzuwandeln um eine Radöffnung zu öffnen/schließen.
- P System nach O, das ferner Folgendes umfasst: einen Aktuator, der die Eingangskraft bereitstellt; einen Schwenkblock, der mit dem Aktuator verbunden ist, wobei der Ring ferner einen ersten Ring und einen zweiten Ring umfasst, wobei jeder Ring so montiert ist, dass sie als Reaktion auf eine Eingangskraft in relativ zueinander entgegengesetzten Richtungen um die Hülse rotieren.
- Q System nach P, das ferner Folgendes umfasst: eine erste Stange, die schwenkbar mit einer äußeren Oberfläche des Schwenkblocks und mit einem Zwischenabschnitt des Vorsprungs des ersten Rings gekoppelt ist; eine zweite Stange, die schwenkbar mit der äußeren Oberfläche des Schwenkblocks und mit einem Zwischenabschnitt des Vorsprungs des zweiten Rings gekoppelt ist; wobei der erste Ring und der zweite Ring als Reaktion auf die Bewegung des Schwenkblocks in unterschiedlichen Richtungen rotieren.
- R System nach Q, wobei die erste Stange ferner Folgendes umfasst: eine Kugel, die entweder an dem ersten Ende oder an der äußeren Oberfläche des Schwenkblocks ausgebildet ist; und eine Buchse, die am jeweils anderen des ersten Endes und der äußeren Oberfläche des Schwenkblocks ausgebildet ist.
- S System nach einem System aus O bis R, wobei die Blende ferner eine erste Blende und eine zweite Blende umfasst, wovon jede schwenkbar mit gegenüberliegenden Seitenkanten des Trägers verbunden sind, um zwischen einer geschlossenen Position, in der die Blenden ausgefahren sind, und einer offenen Position, in der die Blenden eingefahren sind, zu schwenken, und wobei die Blende in Winkelrichtung auf die Radöffnung ausgerichtet ist.
- T System nach S, wobei die erste und die zweite Blende durch eine Feder in die offene Position federvorbelastet sind.