DE102014224924B4

DE102014224924B4 - Vorrichtung zur Erwärmung eines Fahrzeug-Reifens

Info

Publication number: DE102014224924B4
Application number: DE102014224924.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Keil
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2023-11-16
Anticipated expiration: 2034-12-05
Also published as: DE102014224924A1

Abstract

Vorrichtung zur Erwärmung eines Fahrzeug-Reifens durch in einem Wärmespeicher zwischengespeicherte Wärmeenergie aus einem Bremsvorgang des Fahrzeugs, wobei der Wärmespeicher innerhalb des Reifens und/oder an der den Reifen tragenden Radfelge oder dem Rad angeordnet ist, wodurch eine Wärmeübertragung zwischen einer jeweiligen Wärmequelle und einer jeweiligen Wärmesenke vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Wärmeübertragung zwischen der jeweiligen Wärmequelle und der jeweiligen Wärmesenke ein ein Wärmeträgerfluid führendes Leitungssystem vorgesehen und ein zentraler Wärmespeicher für sämtliche Räder des Fahrzeugs im Fahrzeug-Aufbau vorgesehen ist, wobei dem zentralen Wärmespeicher zusätzlich Abwärme aus einer anderen Wärmequelle zuführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erwärmung eines Fahrzeug-Reifens. Zum Stand der Technik wird neben der DE 101 02 550 A1 oder der DE 10 2010 048 328 A1 auf die DE 10 2012 006 312 A1 , auf die DE 695 06 961 T2 und auf die DE 10 2014 105 622 A1 verwiesen.
Insbesondere ist jedoch aus der ES 2 336 741 A2 eine Vorrichtung zur Wärmeaufnahme aus einem Bremsvorgang sowie einer Wärmeabgabe an Reifen offenbart Ferner ist aus der EP 2 439 086 B1 eine Vorrichtung zur Übertragung von Luft aus einem Luftkühlsystem an Reifen offenbart.
Es ist bekannt, aus einem Elastomerwerkstoff bestehende (und im Innenraum mit Luft oder einem Gas befüllte) Fahrzeug-Reifen zur Verbesserung der Kraftübertragung zur Fahrbahn zu beheizen. Durchweg sind hierfür elektrische Heizsysteme mit Heizdrähten oder dgl. vorgeschlagen, welche den Reifen entweder direkt oder über eine Beheizung des Reifen-Luftraums oder der den Reifen tragenden Radfelge indirekt erwärmen.
Vorliegend soll aufgezeigt werden, wie eine solche grundsätzlich bekannte Reifen-Erwärmung unter verringertem Energieaufwand möglich ist (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Vorrichtung zur Erwärmung eines Fahrzeug-Reifens durch in einem Wärmespeicher zwischengespeicherte Wärmeenergie aus einem Bremsvorgang des Fahrzeugs. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird Abwärme, die bekanntlich beim Bremsen eines Fahrzeugs durch Umwandlung von dessen kinetischer Energie über Reibung insbesondere an den Rädern zugeordneten Bremsscheiben - alternativ aber auch über Retarder oder dgl. entsteht, zumindest anteilig in einem Wärmespeicher gespeichert oder zwischengespeichert, bis diese für eine Erwärmung des Reifens abgerufen wird. Die Beladung und Entladung des Wärmespeichers kann dabei in Form eines kontinuierlich ablaufenden Prozesses erfolgen, der durch anliegende Temperaturdifferenzen selbsttätig gesteuert wird, d.h. solange der Wärmespeicher in der Lage ist, Wärme aufzunehmen, wird diesem beim Bremsen freiwerdende Wärmeenergie zugeführt, und solange keine Wärmezufuhr erfolgt und der Wärmespeicher Wärme abgeben kann, wird diese vom Wärmespeicher letztlich an die zu erwärmenden Reifen abgegeben. Alternativ ist es aber auch möglich, den Wärmespeicher bedarfsweise geeignet zu schalten, wie dies für verschiedene Bauarten von Wärmespeichern grundsätzlich bekannt ist. Durch gezielte Ansteuerung eines (oder mehrerer) geeigneter Schaltelemente oder dgl. („Zündeinrichtung“) kann der zumindest teilweise beladene Wärmespeicher aktiviert werden, die gespeicherte Wärmeenergie sukzessive abzugeben.
Beim Wärmespeicher kann es sich beispielsweise um einen thermochemischen Wärmespeicher oder einen Latentwärmespeicher behandeln, welche beide in der Lage sind, Wärme für längere Zeit hocheffizient zu speichern. Der Begriff des thermochemischen Wärmespeichers soll dabei sämtliche mögliche Ausführungsformen von Vorrichtungen, welche in der Lage sind, über chemische Prozesse Wärme zu speichern, erfassen.
Ein erfindungsgemäßer Wärmespeicher kann innerhalb des Reifens (in dessen Luftraum) und/oder an der den Reifen tragenden Radfelge oder dem Rad angeordnet sein, womit sich äußerst kurze Wege für die Wärmeübertragung zwischen der jeweiligen Wärmequelle und der jeweiligen Wärmesenke ergeben. Dabei stellt im Falle einer Beladung des Wärmespeichers eine dem Rad zugeordnete und bei einem Bremsvorgang des Fahrzeugs zum Einsatz kommende und mit dem Rad rotierende Bremsscheibe, an welche wie bekannt Reibbeläge angepresst werden, oder ein mit der Bremsscheibe in wärmeleitender Verbindung stehender Abschnitt des Rades die Wärmequelle dar, während der Wärmespeicher dann eine Wärmesenke darstellt. Im anderen Fall, wenn aus dem Wärmespeicher ein Teil der gespeicherten Wärmemenge abgezogen und letztlich wie gewünscht dem oder den Reifen des Fahrzeugs zugeführt wird, ist/sind letztgenannte(r) oder die den Reifen tragende Rad-Felge oder der Luftraum des Reifens die Wärmesenke, während der Wärmespeicher die Wärmequelle bildet. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Wärmequelle im Falle der Beladung des Wärmespeichers selbstverständlich auch ein anderes geeignetes Element der Fahrzeug-Bremsanlage sein kann, an welchem bei einem Bremsvorgang des Fahrzeugs Wärme anfällt bzw. freigesetzt wird.
Insbesondere bei einer vorstehend genannten Anordnung des Wärmespeichers in direkter Nähe des Reifens kann die Wärmeübertragung zwischen der jeweiligen Wärmequelle und der jeweiligen Wärmesenke durch Wärmestrahlung und/oder Konvektion oder Wärmeübergang und Wärmeleitung zwischen zumindest zwei Festkörpern, nämlich beispielsweise der Rad-Felge und dem darauf befestigten und im Hinblick auf einen Wärmeübergang zur Rad-Felge geeignet gestalteten Wärmespeicher, erfolgen.
Es ist vorgesehen, dass für die Wärmeübertragung zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke ein ein Wärmeträgerfluid führendes Leitungssystem vorgesehen ist, welches im einfachsten Fall bspw. als sog. heat-pipe ausgeführt ist. Es ist ein längeres Leitungssystem vorgesehen, so dass ein zentraler Wärmespeicher für sämtliche Räder des Fahrzeugs im Fahrzeug-Aufbau vorgesehen ist. Insbesondere bei einer solchen Anordnung wird dem Wärmespeicher zusätzlich Abwärme aus einer anderen Wärmequelle, wie bspw. einem Kühlsystem eines Fahrzeug-Antriebsaggregats, zugeführt. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass für die Wärmeübertragung zwischen einem Element der Bremsanlage des Fahrzeugs (bspw. der Bremsscheibe) und dem Wärmespeicher eine andere Übertragungsart vorgesehen sein kann, als für die Wärmeübertragung zwischen dem Wärmespeicher und dem Reifen. Bspw. kann letzteres insbesondere konvektiv erfolgen, indem der im Reifen-Innenraum bspw. auf dem Felgenbett angeordnete Wärmespeicher das im Reifen-Innenraum enthaltene Gas (insbesondere Luft) erwärmt, während die Wärmezufuhr zum Wärmespeicher über ein heat-pipe (Wärmerohr) von der Bremsscheibe aus erfolgt.
Die vorliegende Erfindung zeigt somit eine effiziente Nutzbarmachung der Abwärme vom Bremsprozessen eines Fahrzeugs auf, wobei vorteilhafterweise keine Verluste durch Umwandlung von Wärme in andere Energieformen (z.B. elektrische Energie) auftreten. Die vorliegende Erfindung ermöglicht damit eine Erzielung einer höheren Reifen-Temperatur, womit der (Haft)-Reibungsbeiwert zwischen dem Reifen und der Fahrbahn erhöht werden kann, sowie allgemein eine Erhöhung der Sicherheit durch Verbesserung der Hafteigenschaften des Reifens erzielbar ist, insbesondere bei kalten Außentemperaturen. Dabei ist es nicht nur möglich, die Reifentemperatur während der Fahrt des Fahrzeugs quasi zu regeln, sondern aufgrund des vorgeschlagenen Wärmespeichers besteht insbesondere die Möglichkeit der Vorwärmung der Reifen vor Fahrtantritt, bspw. auch im Motorsport.

Claims

Vorrichtung zur Erwärmung eines Fahrzeug-Reifens durch in einem Wärmespeicher zwischengespeicherte Wärmeenergie aus einem Bremsvorgang des Fahrzeugs, wobei der Wärmespeicher innerhalb des Reifens und/oder an der den Reifen tragenden Radfelge oder dem Rad angeordnet ist, wodurch eine Wärmeübertragung zwischen einer jeweiligen Wärmequelle und einer jeweiligen Wärmesenke vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Wärmeübertragung zwischen der jeweiligen Wärmequelle und der jeweiligen Wärmesenke ein ein Wärmeträgerfluid führendes Leitungssystem vorgesehen und ein zentraler Wärmespeicher für sämtliche Räder des Fahrzeugs im Fahrzeug-Aufbau vorgesehen ist, wobei dem zentralen Wärmespeicher zusätzlich Abwärme aus einer anderen Wärmequelle zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem thermochemischen Wärmespeicher
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem Latentwärmespeicher.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Wärmequelle zur Beladung des Wärmespeichers eine dem Rad zugeordnete Bremsscheibe oder ein mit der Bremsscheibe in wärmeleitender Verbindung stehender Abschnitt des Rades ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Wärmeübertragung zwischen der jeweiligen Wärmequelle und der jeweiligen Wärmesenke durch Wärmestrahlung und/oder Konvektion oder Wärmeübergang und Wärmeleitung zwischen zumindest zwei Festkörpern erfolgt.