DE102015014132A1

DE102015014132A1 - Radkonstruktion

Info

Publication number: DE102015014132A1
Application number: DE102015014132.5A
Authority: DE
Inventors: Klaus Debus
Original assignee: Debus-Innotech Ug (haftungsbeschrankt)
Current assignee: Debus-Innotech Ug (haftungsbeschrankt)
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2017-05-04
Also published as: EP3368342A1; WO2017071676A1

Abstract

Die Vorrichtung dient zur rollenden Bewegung und weist in einem Ablaufbereich eine Mehrzahl von Profilelementen auf. Mindestens einige der Profilelemente sind durch mindestens ein Verstellelement in Abhängigkeit von einer Abrollbewegung des Ablaufbereiches in ihrer räumlichen Orientierung veränderbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur rollenden Bewegung, die in einem Ablaufbereich eine Mehrzahl von Profilelementen aufweist.
Das Patent zielt mit einem Verfahren und beispielhaften Vorrichtungen insbesondere auf die Verbesserung der heutigen Reifen. Dazu zählen alle Reifen auf Felgen, insbesondere Radreifen-Einheiten, die sich mit einem Teil ihres Umfanges mittels Reibkraft ihrer Aufstandsfläche auf der Straße und anderen Untergründen bewegen, sowie rollende Räder/Walzen mit spezieller verlängerter Aufstandsfläche wie Kettentriebwerke, Panzerkettenlaufwerke, Gummilaufwerke, Raupen und Gummiraupen, deren Aufstandsflächenbelastung Last/Fläche L/F = konstant +/–10% ist. Alle diese rollenden Elemente besitzen zur Verbesserung dieser Reibkraftübertragung Erhebungen, Profile, Stollen, Gummiplatten und Gummikörper. Zur Erläuterung dient der millionenfach im Einsatz befindliche und bewährte auf Felgen montierte KFZ-Reifen.
Diese heutigen Reifen haben einige gravierende Nachteile.

– Der Größte: sie haben so geringe Laufleistungen, dass während eines Fahrzeuglebens durch Abnutzung mehrere Sätze verbraucht und einfach weggeworfen werden müssen.
– Die Haftung ist so mangelhaft, dass Profiloptimierungen für Sommer und Winter, Aquaplaning und Gelände notwendig werden oder zur Verbesserung der Reibkraftübertragung.
– Gürtelkonstruktionen wie Stahlgürtelreifen erforderlich werden und
– Notlaufbehelfe bei Plattfüßen
– Dazu hoher Rollwiderstand durch Verlustenergie beim Abrollen und
– Starke Abrollgeräusche.

Grund ist einmal der heutige „4-Rad-Kompromiß-Reifen”: Er verzichtet durch einen Reifen für alle 4 Radpositionen (Vorder- oder Hinterradantrieb, gelenkt oder gezogen), (beziehungsweise das einschließlich Reserverad, sogenannte 5-Radsystem) und die getrennte Felge, auf jedwede positionsorientierte Optimierung, ja verhindert sie stattdessen.
Der Hauptgrund im Sinne der Erfindung sind aber die physikalischen Abrollmechanismen, die seit der Mitte des vorigen Jahrhunderts erforscht wurden und als Naturgesetz mit einem Wirkungsgrad von ca. 50% hingenommen werden (Dissertation Gerresheim München 1975). Hier setzt das Patentverfahren ein, um die 100%, den doppelten Wert zu erreichen. 1/12.
Dunlop hatte den Radreifen erfunden. Wegen der vielen Plattfüße trennte man dann in Felge, Schlauch und Decke (Reifen). Ein weiterer Schritt war dann der Stahlgürtelreifen von Michelin. Schließlich vereinfachte man auf einen schlauchlosen Reifen, der mit einem Kern (Wulstkern) sehr dicht auf der Felge saß. Dieser Kern muss sehr fest sein, da er die Anpresskräfte der Abdichtung und gleichzeitig entgegengesetzt die hohen Zentrifugalkräfte des Reifens aufnehmen muss. Aus der Sicht der Produktgenauigkeit- und Qualität aber schwimmt der Reifen auf der Felge mit einer elastischen Abdichtungsschicht und hat im Serienbetrieb daher relativ große Toleranzen.
Nun folgt die nächste Stufe der Entwicklung mit einem Verfahrens-manipulierten Abrollprozess, der den 100%igen Abroll- und Reibkraftübertragungs-Wirkungsgrad erreichen soll, (dem Debus-Innotech-Rad, kurz „DIR”) und im Folgenden beschrieben wird.
Vorzugsweise in eine hochwertige Radreifeneinheit werden dazu die beispielhaften mechanischen Konstruktionselemente eingebaut, die eine aktive Schubvorspannung der Kontaktfläche der radialen Stollen/Profile elastischen Materials über die gesamte Fahrzeuglebensdauer bewirken. Im Sinne der Erfindung werden vier Arten vorgesehen.
Die Maßnahmen für den Antrieb und die Beschleunigung, das positive Drehmoment, kurz die positive Schubvorspannung, Vektor null.
Die Maßnahmen für die Bremsung, das negative Drehmoment, kurz die negative Schubvorspannung, Vektor 180° Grad.
Die Maßnahmen für die seitliche Schubspannungs-Kraft bei Kurvenfahrt, die immer negativ, also als Bremsung wirkt, aber stets von der Kurve abhängig ist, bei Links- oder Rechtskurve jeweils entgegengesetzt, kurz Kurvenschubvorspannung, Vektor 1–180°, 181–360° Das Aktionsband ermöglicht durch seine zweidimensionale Aufhängung und Beweglichkeit, dass sowohl bei Beschleunigung wie auch bei Bremsung die Seitenführung mit dem optimalen Wert (Reibungskreis) der Kurvenvorspannung erfolgt, Vektor 1–180°, 181–360°, also zwischen null und 360° Grad.
Die 4. Maßnahme für das spannungsfreie Abheben der einzelnen Elemente am Ende der Aufstandsfläche, reifentechnisch des Rollwulstes, durch Blockade des sofortigen Zurückschnellens der noch vorhandenen Schubvorspannung, sodass keine Rutschreibung und starkes Geräusch auftreten kann, geschieht mittels eines umgekehrt wirkenden Aktionsbandes. Es ist eine zeit- und ortversetzende Blockade der Entspannung der Profile durch ihre Rückstellkraft R auf die Normale zurück und kann in zwei Arten erfolgen 11. Blockade bis zur plötzlichen Entspannung, die Geräuschschwingung bleibt, oder Blockade mit allmählicher Entspannung, wodurch sowohl der Radiereffekt (Abnutzung) als auch der Geräuschanteil wesentlich reduziert werden.
Die wichtigste Aufgabe des Verfahrens ist es, jedes einzelne radiale Profilelement des Laufstreifens individuell vor dem Berühren der Abrollfläche/Straße gegenüber der Senkrechten/Normalen (auf die Tangente des Elementes am Umfang) zu verbiegen und damit vorzuspannen im elastischen Material und zwar in dem Maße, wie es die Fahrzeugbewegung aktuell erfordert: Beschleunigung, rollende Bewegung (kleines Antriebsmoment) oder Bremsung oder Seitenführung. Keineswegs ständig mit dem Höchstwert, jedoch bei Bedarf.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen die Figuren/Skizzen im Einzelnen:
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1: 50% Theorie Skizzen A: Schubkraft Null; B: 0–max. C: Vorgespannt max.–max. + F2
2: Sicherheitskontur mit Sicherungssperrring
3: Notlauffelgenhörner mit breitem Felgenbett für Funktion Schubvorspannung + 5:
4: Vorspannrechen als Platte und Vorspannrechen mit radialem Rechen
5: Stiele mit zwei Lagern und Ösen Verbindung (Mechanik)
5b: Vorspannung möglichst fast am Berührungsteil e mit Seitensicht
6: Außeneingriff bei Reifen-Felge-Modell mit Seitenriss
6a: Modellrechen
6b: Aktionselement als Rolle zur positiven Schubvorspannung
6c: Aktionselement als Flügelrad für neg. Schubvorspannung
6d: Eine weitere Skizze zur Veranschaulichung einer Verwendung eines Vorspannrechens mit kurzen Stielen, die in Aktivatoren eingreifen
7: Äußere Einwirkung auf Reifen (hochstollig, z. B. AS-Reifen)
8: Aktionsband mit Eingriff in Felgenstiele +/– Verdreheinheit
9: Aktionsband in Ebene verlegt, Band mit Trichtern, v synchron +/– Verstellung
10: Hintere Entspannungsverzögerung zur Geräuschs- und Rutschreibungsreduzierung
11: Blockieren beim Abheben durch gegenwirkendes Aktionselement
12: Verlängerte Aufstandsfläche, Erinnerung an 1A; B; C;
13: Schubvorspannung eines Gummipolsters von Panzerkettenglied, hydraulisch
14: Spezial-Vorspannrechen für dieses Gummipolster
15: Schemaskizze für Ketten-Laufwerk
16: Hydraulische sanfte Steuerung der Vorspannung durch elastischen Berührungskontakt zwischen Anpressrolle und Kettenglied-Polster
17: Reifen-Verformungs-Schubvorspannung
Betrachtet man das einzelne Profilelement, dann muss es vor dem Berühren vorgespannt sein und erst entspannt werden, wenn es mit der vollen Last aufgesetzt wurde (damit nicht ein ungewünschter Auflaufschlupf entsteht). Dies alles, die Kraft/Momenterzeugung und das Timing, übernimmt das Aktionsband, über das zunächst beschriebene Gestänge mit Stielen, Ösen etc.
Die notwendige Vorspannung beginnt am Fuße jedes Profilelementes (z. B. eines Stollens). Mit einem Hebel, dem Stiel des Vorspannrechens, wird eine Verdrehung, ein Moment erzeugt. Rechen deshalb, weil das Gestänge dünn und leicht sein muss, die Einwirkung auf das Profilelement, das in der Regel aus elastischem Material besteht daher aber breiter, wie bei einem Rechen (Gartenrechen) erfolgen muss.
Die Vorspannung geschieht gegenüber der als bewegungsneutral aufgefassten Gürtelzone bei Zykloiden-Darstellung. Der sehr steife Gürtel dient als Gegenlager für den Vorspannrechen über eine Gürtelöse, die als Lager dient. Dieser Rechen kann sowohl aus einer Platte senkrecht zum Stiel des Rechens bestehen auf dem das Element fest verankert ist, als auch aus einer Platte, die radial nach außen gerichtet ist und in das Element bis zur Spitze/Kontaktzone hineinragt und fest auf beiden Seiten mit dem Element verbunden ist (siehe 4, 5). Der Vorteil der senkrechten (senkrecht zum Stil) Platte ist, dass die Abnutzung kaum in Betracht zu ziehen ist, hat aber den großen Nachteil, dass beim Aufsetzen der Rest von der Platte bis zur Kontaktzone noch vorgespannt werden muss. Bevorzugt wird daher die radiale Platte, sodass die Vorspannung besser gelingt, weil sie das Profil bis zur Kontaktfläche vorspannt. Man muss dann aber für den Rechen ein Material wählen, das bei Abnutzung den generellen μ-Wert nicht wesentlich verändert.
Die ganze Konstruktion bei dieser beispielhaften mechanischen Lösung erfordert in jedem Fall Hightech-Materialien, die in Gewicht und Festigkeit den höchsten Stand der Technik verkörpern einschließlich der Gürtelöse durch den Gürtel, einem Lager für geringe Drehbewegungen. Neben Alu, Titan, legierten Spezialstählen dürften auch Kohlenstofflösungen und hochwertige Kunststoffverbindungen und Keramikentwicklungen in Frage kommen. Dies gilt auch insbesondere für die Weiterführung des Vorspannmomentes mittels Hebels/Stieles durch den Pressluftraum des Reifens zur Felge und luftdicht durch die Felgenöse in der Felge und die Felge hindurch.
In der angenommenen Mitte dieses Raumes wird über ein Gelenk/Öse der Reifen-Stiel mit dem Felgen-Stiel verbunden, sodass eine Vorspannung des Felgenhebels/Stiles in der Felge eine Vorspannung des Rechens im Element des Laufstreifens erzeugt (5). Die Konstruktion ist so zu gestalten, dass die gewählte Ösen-Verbindung, die Mittenöse eine Höhenveränderung beim Durchlauf durch die geringere Höhe der Aufstandsfläche erlaubt. Begünstigt wird dies durch die Tatsache, dass nach dem Auflaufen des vorgespannten Stollenelementes unter erheblicher Spannung diese, die Spannung im Gelenk, sofort auf null zurückgeht und quasi von der Straße übernommen wird, das Gleiten bzw. Ineinanderschieben bei der Zusammenpressung in der Aufstandsfläche, also praktisch ohne Kraft in der Mittenöse/Gelenk/Scharnier stattfindet.
Bei den Vorspannungsrechen kann es sich, wie das Wort Rechen suggeriert, auch um einzelne Zacken/Erhebungen oder im Falle der senkrechten Platte um ein Gitter oder sinngemäß andere Kraft- und momentübertragende Ausführungen handeln. Ferner ist es möglich, dass jedes Profilelement in der Laufstreifenzone eine einzelne individuelle Rechenvorspannung, einen individuellen Rechen erhält, diese einzelnen Stiele, Laufstreifenstile, im Reifeninnern aber eine gemeinsame Mittenöse finden, welche die Kräfte mittels nur einer oder einiger weniger Felgenstiele (Rechenstiele der Felge zugeordnet mit luftdichten Felgenösen) weiterleiten. Damit verringert sich die Zahl der Angriffspunkte zur Einleitung der Vorspannung mit den Felgenstielen auf einen oder einige wenige und damit die Vielfalt des einwirkenden Aktionsbandes. Bei den heute üblichen Breitreifen/Radreifen kann dies, weil immer viele einzelne Profile quer/senkrecht zur Fahrtrichtung in der Kontaktzone liegen, konstruktiv von Vorteil sein.
Eine andere Art eines Vorspannungsrechens zeigt 6. Das Prinzip ist ein einvulkanisierter Rechen über die gesamte Breite, dessen Laufstreifen-Stiele des Gestänges aber außerhalb des Reifens angeordnet sind, der für besondere Einsatzfälle wie Vorführungen, Sonderrennen auch praktisch nutzbar ist. Handmodell, weil von Hand beweglich. Er könnte eventuell auch als Beweisstück der Hauptidee als Demonstrationsmodell dienen, weil einfacher zu erstellen. Hier geht der Vorspannrechen über die gesamte Breite des Reifens verbindet die einzelnen Rechen um dann draußen um den Reifen herum bis zur Felgeninnenseite verlängert zur Mittenöse, wo kräftige gesteuerte Stellmotore die Vor- oder Rückspannung, auch mittels „Felgen”-Stielen und einer Verbindungsöse/Mittenöse, bewältigen, allerdings ohne eine Seitenvorspannung. Es ist auch eine Variante des Vorspannrechens über die gesamte Breite des Reifens denkbar, der an beiden Seiten sehr kurze Stiele (Reifenstiele) nach oben erhält, die in Aktivatoren eingreifen, welche an den Rändern/Enden des Gürtels sitzen, die ähnlich der hydraulischen Aktivierung in 4 die Vorspannungskräfte auslösen. Dies findet in der Zone I des Verfahrens statt, der angestrebten idealen Zone.
6b zeigt eine interessante Variante des ”Aktions-Elementes”: eine einfache, verstellbare Rolle, die über ihre Stellung die Vorspannung bestimmt. Je tiefer die Rolle, desto größer die Vorspannung aber nur bei Antrieb. Also eine Rolle/Walze kann etwa bei einem LKW-Rad nicht nur den Antrieb verbessern, sondern auch wesentlich die Lebensdauer.
6c zeigt im Sinne des Verfahrens für den negativen Fall der Vorspannung = Bremsen ein angetriebenes Flügelrad. Flache Erhebungen auf einer Rolle/Walze, die in die Enden der Felgenstiele eingreifen können. Auch hier kann durch die Tiefe der Einsenkung das Vorspannmoment gesteuert werden, aber auch durch die Differenz-Geschwindigkeit des Flügelrades gegenüber den Stielen; das heißt eine weiter Ergänzung des Aktionselementes: mitlaufendes und mit einer Differenzgeschwindigkeit angetriebenes und in zwei Ebenen steuerbares Flügelrad oder im Sinne der Getriebelehre angepasste Flügelkontur, welche synchron laufend die Stärke der Vorspannung über die Tiefe des Eingriffs regelt.
Ein weitere Art des Vorspannrechens, ausschließlich von außen wirkend und damit eine weitere Ausprägung des Verfahrens ist mit Ackerschlepperreifen/Baumaschinenreifen die auf normalen Felgen montiert sind, die sich vornehmlich durch große grobe Stollen und Profile auszeichnen, möglich. Er verkörpert das Konstruktionsziel des Verfahrens auch relativ anschaulich, möglichst die Kontaktfläche der auflaufenden Stollen direkt vorzuspannen, aus ihrer radialen Lage zu verbiegen also die Vorspannrechen so zu konzipieren, dass dies weitgehend erreicht wird. Er greift von außen auf die groben Stollen ein und spannt sie vor dem Aufsetzen und noch beim Aufsetzen durch Reibpressung und mögliche „Haltezacken” am Ende vor 7.
Für besonders hohe Zugleistungen von Ackerschleppern oder Baumaschinen ist dies Prinzip auch in der Praxis anwendbar, insbesondere auf Ackerböden, weil dann der Rechen mit einzelnen Rechenzacken und dem Haltemechanismus im weichen Untergrund keinen unnötigen Widerstand erzeugt. Es wird damit nur Antriebs/Beschleunigungs-Schubvorspannung erzeugt (Vektor null Grad). Zwar ist es im Sinne der Erfindung auch möglich, den Ackerschlepper als Einheitsrad (Reifen/Felgeneinheit) wie vorgeschlagen zu konzipieren, aber wegen der Kosten könnte diese wesentlich billigere Lösung in der Praxis sich durchsetzen, Bremsung und Seitenführung sind hier kein Thema. Im Laufe der Entwicklung könnte die befürchtete Beschädigung/Abnutzung der Stollen durch die Druckreibung des Vorspannrechens (7) minimiert werden, eventuell durch einen vibrierenden Rechen oder reibungsarme Oberflächen, Teflonbeschichtet oder Kugellager. Der große Vorteil bei Ackerschleppern: es genügt die lineare positive Vorspannung für den Antrieb.
Der Ackerschlepper kann das ideale Überzeugungsmodell des Verfahrens sein, weil es zusätzlich zum üblichen Luftdruckabsenken eingesetzt werden kann.
Für Raupenfahrzeuge, Kettenlaufwerke, insbesondere Gummiraupen mit verlängerter Aufstandsfläche, kommt eine Variante der von außen wirkenden „Vorspannrechen” zum Einsatz, wenn eine gleichmäßige Druckverteilung der ganzen Berührungszone/Aufstandsfläche konstruktiv garantiert wird 12. Ein solches Laufwerk besteht in der Regel aus einer ersten und einer letzten Umlenkrolle oder Rad mit dazwischen angeordneten relativ großen Stützrollen, die das Gewicht auf die gesamte Aufstandsfläche weitgehend gleichmäßig verteilen über die einzelnen Ketten-, Raupen- oder Gummiglieder.
Die heute üblichen Konstruktionen erlauben zwischen den einzelnen Abstützrädern Zonen verminderter Anpressung, wo die Schubspannung ebenfalls absinkt und welche durch Konstruktionen ersetzt werden müssen, die eine optimal gleichmäßige Flächenpressung über die ganze Länge der Aufstandsfläche ermöglichen. Nur dann bleibt eine Schubvorspannung des auflaufenden Elementes, z. B. des Gummipolsters, eines Kettengliedes über die gesamte Länge von A–B erhalten. Dies ist mechanisch durch z. B. unzählige kleine Anpressrollen/Räder zu erreichen, aber auch durch andere pneumatische oder hydraulische Unterstützung, etwa eine Art Hooverkraft. Zur Schubvorspannungserzeugung wird erfindungsgemäß ein hydraulisches Schubvorspannsystem mit Kontaktberührung bevorzugt siehe 16. Es wird beispielhaft ein Panzerkettenlaufwerk mit großen Gummipolstern beschrieben.
Zwischen der ersten und der letzten großen Umlenkrolle befinden sich so viele kleinere Tragrollen, dass eine gleichmäßige Druckverteilung auf der gesamten Aufstandsfläche erreicht wird, die auch bei höherer Geschwindigkeit den Normalwert nur um +/– ca. 10% verändert. Die erste Rolle dient als Anpressrolle. Sie besitzt ein gesteuertes hydraulisches System mit Gummikammern zwischen den Kettengliederzähnen, die eine elastische Fläche nach außen besitzen. Eine identische Fläche besitzen die Kettenglieder, die sich formschlüssig und fest anpressen und elastische Flächen über den Gummikissen/Polstern haben. Sie sind so gestaltet, dass sie sich wie ein Widerlager mit ihrem hydraulischen Druck entgegen der Fahrtrichtung abstützen können, um das Gummipolster über radiale Vorspannrechen bis in die Kontaktzone in Fahrtrichtung zu verbiegen und damit vorzuspannen.
Über die Menge/Volumen der Hydraulik in den Kammern der Anpresswalze wird der Druck in den Gummipolstern der Kettenglieder erhöht und die positive Richtung und die Höhe der Schubvorspannung erreicht, wobei die Kammern in der Anpresswalze/Umlenkrolle eine Erhebung erhalten, die sich auf die Kammern in den Polstern wie eine Pumpe überträgt. Das Verfahren beschränkt sich auf den positiven Wert der Schubvorspannung, also nur für den Antrieb. Nach dem Anpressen unter der Anpresswalze/Umlenkrolle wird der Druck in den Gummipolstern durch das Weiterrollen automatisch auf null reduziert, während die Schubvorspannung auf dem Untergrund dank der gleichmäßigen Druckverteilung in der Aufstandsfläche bis hinten zur Abheberolle erhalten bleibt, auch bei starken Unebenheiten des Untergrundes.
Zwei frühere Veröffentlichungen berühren diesen Vorschlag. Einmal die Patentschrift des Autors DE 30 17 184 A1 1980 und die Patentschrift CA 1073503 Caterpillar Tractor.
Bei Reifen mit eindeutiger Aufstandsfläche sind die Kraftverläufe der +/– Vorspannungen bisher von der auflaufenden Kontaktfläche der Profilelemente über Stiele mit Ösen bis in die Rad-Reifen-Felgen-Innenseite zum Aktionsband aufgezeigt worden.
Die benötigten Kräfte hängen grob nur von zwei Parametern ab: dem Gummimaterial/der Gummimischung und dem angewandten Reifeninnendruck. Das Gummimaterial ist hinsichtlich seiner Haftungsfähigkeit relativ einheitlich, sodass im Wesentlichen nur der Innendruck die aufzuwendenden Kräfte bestimmt (da grob die Formel gilt, Tragkraft ist gleich Fläche der Aufstandsfläche mal dem Innendruck, P = F × pi). Bei Pkw-Reifen etwa 2,5 bar, bei LKW 8–10 bar und mehr. Aufgewendet werden müssen nur die heute üblichen maximalen Vorspannungskräfte wie sie am Ende der Aufstandsfläche auftreten. Der tatsächliche Wert kann im Sinne der Erfindung etwas höher liegen, mit Überschuss arbeiten, um kleine Verluste beim Aufsetzen zu kompensieren und dann trotzdem insgesamt das Maximum zu erreichen.
Beim Aktionsband geht es im Sinne der Erfindung darum, im relativ geschützten Felgeninnenraum, in dem ja auch der Bremssattel fest fixiert ist, der das gesamte Bremsmoment aufnimmt, ein weiteres festes Teil vorzusehen. Es soll die individuellen Kräfte für die zweidimensionale Vorspannung der auflaufenden Elemente jeweils in positiver und negativer Richtung aufbringen und gleichzeitig für die Kurven, damit die Seitenkräfte, die wie Bremskräfte wirken, entgegen der Fliehkraft (Zentrifugalkraft) negativ vorgespannt werden, bei Rechts- oder Linkskurve jeweils entgegengesetzt.
Dazu dient das sogenannte Aktionsband (bei der beispielhaften mechanischen Vorrichtung). Es läuft synchron mit der Felge über zwei Wenderollen mit und besitzt trichterförmige Öffnungen (siehe 8). Diese trichterförmigen Öffnungen erfassen die Enden der sogenannten Felgenrechenstiele. Im Sinne der Erfindung werden diese Kräfte nicht abrupt, sondern über einen längeren Weg (etwa von wenigen Zentimetern bis zu einem Viertel bis halben Kreisbogen langsam aufgebaut. Um diesen Vorgang zu verdeutlichen ist in 9 dieser Prozess in einer waagerechten Darstellung aufgezeigt.
Das Aktionsband läuft über zwei gleich große oder unterschiedliche Rollen, die gegenüber dem rollenden Rad/Felge fest stehen. Eine oder beide sind angetrieben. Das Aktionsband befindet sich mit der linken größeren Rolle im Bereich der Auflaufzone der Elemente (Anfang der Aufstandsfläche/Latsches). Es berührt hier fast den Felgeninnenbereich, während das Aktionsband rechts mit der kleineren Rolle knapp über den Felgenstielen sich befindet, sodass alle Felgenstiele in die vorgesehenen Trichterösen frei einlaufen können. Während das Aktionsband und die sich fast berührende Felgeninnenseite synchron mit der Radgeschwindigkeit parallel laufen, ist eine kleine Winkelverschiebung zur Regelung in + – Richtung zur synchronen Nulllinie vorgesehen und zwar von Null bis zum max. Wert der Vorspannungen, die wie schon erwähnt, etwas über dem benötigten Wert liegen können, um Verluste beim Aufsetzen (Aufsetzungsschlupf) zu kompensieren. Das Ganze wird von der bereits beschriebenen Elektronik in inniger Verarbeitung der Fahrzeug-Parameter gesteuert. Diese Trichterösen könnten bei ausschließlich linearer Steuerung und Verbesserung der Haftung (bei Antrieb, Bremsung) auch aus Trichterschlitzen bestehen. Bei Trichterösen besitzt das Aktionsband auch eine kleine Veränderungsmöglichkeit in der Querrichtung, also in + – Richtung der Rollenachsen, quer zur Fahrtrichtung. Beide Steuerungen sind unabhängig voneinander und können entsprechend auch genutzt werden, das heißt bei einer starken Kurvenfahrt kann eine Bremsung oder Beschleunigung erfolgen. Allerdings ist dann auch beides dem berühmten Reibungskreis unterworfen, allerdings im Sinne der Erfindung dann mit dem Idealwert von 100% und das ist dann der doppelte Wert.
Es ist aber nicht ausgeschlossen, dass durch eine optimierte Steuerung dieser Wert übertroffen werden kann in der Querrichtung. Er ist auch gezielt zu erwarten, wenn die Felgenhörner nicht nur die beschriebene Notlaufausprägung bekommen, sondern im Sinne der Erkenntnisse über virtuelle Felgenverbreiterung, wie sie in der Patentschrift DE 40 03 017 A1 , 1990 bei der Verbesserung des CTS Rades von Continental durch den Erfinder versuchsweise erfolgreich praktiziert wurden, eingesetzt werden, was bei der Konzeption der Radreifeneinheit kein Problem ist. Bei der Gestaltung der Notlauffelgenhörner sind diese zur weiteren Verbesserung der Seitenführung in die neue Kontur mit einzubeziehen.
Vorstehend war bereits kurz erläutert worden, dass die erforderlichen Steuerungen beispielsweise sowohl mechanisch als auch elektrisch oder elektronisch realisiert werden können. Darüber hinaus war auch an pneumatische, hydraulische oder magnetische Realisierungen der Steuerungskomponenten gedacht worden.
Insbesondere im Hinblick auf elektrische oder elektronische Steuerungen können wahlweise und in Abhängigkeit von den jeweiligen Anwendungsanforderungen unterschiedliche Konzepte zur Anwendung kommen. Beispielsweise ist es hierbei möglich, eine Realisierung in Form einer konventionellen Steuerung vorzunehmen, bei der keine unmittelbare Erfassung von Ist-Werten erfolgt. Darüber hinaus ist aber ebenfalls daran gedacht, eine Positionierung der Verstellelemente und oder der Profilelemente im Rahmen eines oder mehrerer Regelkreise vorzunehmen. Es erfolgt hierbei eine Ist-Wert-Erfassung und ein Vergleich mit vorgegebenen Soll-Werten.
Die vorstehend erwähnte Ist-Wert-Erfassung kann entweder unmittelbar über geeignete Sensoren erfolgen, es ist aber ebenfalls daran gedacht, unter Einsatz einer technisch implementierten Regelung bei Verwendung programmierter technische Modelle aus einem jeweiligen Fahrverhalten auf die konkret realisierten Positionierungen zurückzuschließen und diese Informationen im Rahmen von Regelkreisen auszuwerten. Die Durchführung der Steuerung und/oder der Regelung kann über ein zentrales Konzept über eine zentrale Bordelektronik erfolgen, es ist aber ebenfalls daran gedacht, jedem individuellen Rad eine lokale Steuerung oder Regelung zuzuordnen, gegebenenfalls können derartige örtlich verteilte Lokalelemente zentral koordiniert werden.
Eine weitere Regelungsebene wird vorgesehen, um das Aktionsband veränderten Auflaufzonen in der Aufstandsfläche anzupassen und diesmal primär in linearer Richtung. Man weiß, dass durch veränderte Innendrücke oder Lasten, etwa bei starkem Bremsen auf der Vorderachse, die Aufstandsfläche vergrößert = verlängert wird und damit die wichtige Auflaufzone der Elemente verändert wird. Dem passt sich das Verfahren durch eine Verschiebbarkeit des sogenannten festen Aktionsbandkörpers durch eine leichte Verschiebbarkeit (Winkelveränderung) an. In 9 wäre das die Waagerechte/Horizontale, die in 8 sich als Winkelverschiebung darstellt. Die Steuerung kann auf zwei Arten vorgenommen werden. Durch Versuche wird die jeweilige optimale Steuerung ermittelt und im Programm verankert. Durch die vielen möglichen und vorgesehenen Sensoren im neuen Einheitsrad (DebusInnotechRad) könnten sie auch von Fall zu Fall zeitgleich ermittelt werden.
Um die in 9 dargestellten Funktionsweisen real in 8 zu verwirklichen, muss das Aktionsband mit hochwirksamen reibungsarmen, zum Beispiel kugelgelagerten Schienen geführt werden, um bei diesen hohen Geschwindigkeiten entsprechend hohe Kräfte vibrationsfrei und weitgehend geräuscharm zu gewährleisten und um auch zeitgleich in Millisekunden angepasst zu werden. Bei zu großer Geräuschentwicklung voraussichtlich im Hochfrequenzbereich sind bei Premiumfahrzeugen auch AntiNoise-Methoden anzuwenden.
Die unmittelbare Steuerung durch die Fahrzeugdaten wurde schon erwähnt. Umgekehrt ist das Verfahren zur Verbesserung der Haftung und der Performance selbst der beste Indikator und Sensor für die Optimierung aller internen Fahrzeug-Stabilitätssysteme-Bremsassistenten und Sicherheitssysteme. Durch die ständige Regelung des Ist- mit dem Sollzustand beziehen diese Systeme erstmals die Werte direkt aus der Aufstandsfläche und erhöhen damit die Sicherheit generell weit über die Haftungsverbesserung hinaus und erzeugen einen enormen Sicherheit-Zuwachs.
Das Verfahren sieht als Höhepunkt der Erfindung mit Punkt 4 die Geräuschminimierung durch geeignete Maßnahmen vor. Im vorhergehenden wurde das Aktionsband zur Erzeugung der Vorspannung beschrieben, welches nach dem Aufsetzen der Elemente und der Übertragung der Kräfte auf die Straße blitzartig die Kraftwirkung durch das Abheben der Trichterösen an der Rolle über der Auflaufzone beendet 10. Dadurch geht die Schubvorspannung auf die Straße über. Die Spannungen der einzelnen Elemente bleiben dann bis zum Abheben des Laufstreifens nach der Aufstandsfläche, am Ende der Berührungsfläche weitgehend erhalten, je nach Untergrund. Können aber bei Löchern im Kontaktbereich natürlich auch vorher auf null zurückschnellen. Weswegen, wie heute auch, schlechte Untergründe das Optimum reduzieren.
Ein fast gleiches Aktionsband wie das beschriebene wird nun nur mit kürzeren Abmessungen auf der linken Seite der Abhebeseite eingesetzt und fängt ebenfalls mittels Trichterösen die Felgenstiele ein, um sie nun aber nur in ihrer jeweiligen Spannungsposition zu halten und nur für die Millisekunden des Abhebens, um sie dann ebenso blitzartig wieder freizugeben. Es wird so der Rückschnellprozess mit einem teilweise noch unter Last befindlichen Reibeffekt vermieden 11. Dieser spezielle Vermeidungsvorgang hat sowohl auf den Abrieb als auch die Geräuschminimierung einen positiven Einfluss, der außerdem das Gesamtverfahren optimiert. Das umgekehrt wirkende Aktionsband kann in zwei Arten eingesetzt werden: orts- und zeitversetztes Blockieren und plötzliches Entspannen, oder Blockieren und langsames Entspannen. Es muss erwähnt werden, dass die Verschiebung zur Anpassung an geänderte Aufstands-flächen, besonders Längenanpassungen, entgegengesetzt zum Aktionsband erfolgen muss. Die beiden Aktionsbänder entfernen oder nähern sich im Gleichklang mit der Länge der Aufstandsfläche.
Damit ist die beispielhafte mechanische Vorrichtung umfassend beschrieben, deren Wirkungsebene für die Vorspannungskrafterzeugung (Aktionsband) im Innenraum der Felge, z. B. im flachen sogenannten früheren „Tiefbett” liegt, der Zone III im Sinne der Erfindung, und Zone II Innenseite des Laufstreifens im Innenbereich des Gürtels = Luftdruckbereich, die Zone I der eigentliche Laufstreifen mit seiner Kontaktfläche zur Straße bis zum Gürtel.
Im Sinne des weiteren Verfahrens werden die Wirkungsebenen Zone I + Zone II bevorzugt, wobei der relativ steife Gürtel als Widerlager der Reaktions-Kräfte für beide Zonen dient.
Im Sinne des Verfahrens wird angestrebt, die Wirkungsebene möglichst nah an den Bereich der tatsächlichen Einwirkung zu bringen, den Laufstreifen und die einzelnen Elemente der Reibkraftübertragung, in die Zone I. Auch können die Vorspann-Rechen dazu beitragen, dass die Schubvorspannung auch innerhalb der Höhe der Elemente/Profile möglichst weit nach außen zur Kontaktfläche hin erfolgt. Der Verlust beim Aufsetzen wird wie beschrieben geringer.
Es wurden bereits weitere Varianten des Verfahrens erwähnt, wie die hydraulischen, auch mit hochgespanntem flüssigen Gas, welches beim Druckabfall sich in Gas verwandelt und als Gas entweichen kann, wie elektrische, welche Materialien eventuell aus der Biomechanik verwenden, die unter Stromzufuhr ihr Volumen vergrößern oder verkleinern oder elektromagnetische oder hochgespannte explosive Gase, die elektrisch gezündet werden vor dem Aufsetzen, um sofort nach der Explosion, dem Aufsetzen zu kollabieren (ähnlich dem Airbag, ferner die Verwendung von Ferroiten, Nanostrukturen unter Einfluss von elektrischen Feldern und andere).
Idealist es, wenn die notwendige Vorspannung am Fuße des jeweiligen Stollenelementes erfolgt. Daher gibt es gemäß diesem Patent/Verfahren mehrere weitere Möglichkeiten. Sieht man rechts und links neben der Mitte des Elementes kleine Röhren im Gummi vor, so können diese durch Hydraulik im Hochdruckbereich oder Hochdruckluft aufgebläht werden in der Zone II und I, um sie beim Auflaufen sofort auf null zu entlasten 4. Es wird ferner ein spezielles Gas vorgeschlagen, welches unter hohem Druck bei den üblichen Temperaturen flüssig ist, als solches eingepresst wird, im Augenblick der Entspannung sich in Millisekunden in Gas verwandelt und entweicht. Im Sinne des Verfahrens ist auch im Fuße der Elemente ein Material einzusetzen, welches unter Stromschlägen/Stromzuführung augenblicklich sein Volumen vergrößert oder verkleinert. Beides bewirkt, wenn einseitig wie oben beschrieben eingesetzt, eine Vor- oder Rückspannung des einzelnen Elementes. Ein ähnlicher Effekt ist auch bei einem elektromagnetischen Material möglich. Oder in die kleinen Röhren werden explosive Gase eingeleitet, die gezündet werden.
Es kann nützlich sein, mit LKW-Rädern zu beginnen, weil die max. Geschwindigkeiten bei 80–100 km/h liegen und sie größere Stollen aufweisen und eventuell die Anhebung der Haftung zur Langlauferhöhung ausreicht, um eine Vervielfachung der Lebensdauer zu erreichen. Bremsung und Seitenführung bleiben auf dem bisherigen Niveau.
Beim Aktionsband versteht es sich, dass Maßnahmen vorgesehen werden, um eine zu starke Verschmutzung durch Umweltbelastungen wie Wasser, Sand, Matsch, Schnee und Schneematsch sowie Eis zu verhindern. Dies kann durch elastische oder feste Elemente geschehen, gegebenenfalls mit rotierenden Dichtungen. Da diese Maßnahmen sich immer an der Innenseite des Fahrzeuges befinden, können sie ohne Rücksicht auf ästhetische Gesichtspunkte optimiert werden.
Das Endziel der Erfindung wird am besten erreicht durch verbesserte Rad-Reifen-Einheiten. Erst bei solchen kann nun die Fahrzeuglebensdauer-lange-Nutzung gewährleistet werden, die entscheidende aktive Schubvorspannung, positiv für Antrieb, negativ fürs Bremsen und seitlich für die Kurvenfahrt rational und ökonomisch zu erreichen, sodass eine Verdoppelung der Gesamthaftung und Performance erreicht wird mit dem Endziel einer Halbierung der Systemkosten.
Das im Sinne des Verfahrens angehobene Niveau und der dazu notwendige Rad-Reifen oder besser die neue fest verbundene Radreifeneinheit als Reifen-Rad (DIR) verlangt daher eine in mehreren Stufen zu schildernde Verbesserung gegenüber allem bisherigen und bereits bekannten Rad-Reifen-Einheiten bzw. Reifenrädern.
Als Ausgangspunkt kann das in der Fachwelt und Fachzeitschriften publizierte EURAD dienen: Wegfall von Reifenwulsten und Felgenhörnern, Wegfall des Reserverades, dafür Notlaufzonen, Lebensdauer des Rad-Reifens auf die Lebensdauer des Fahrzeuges bezogen. Während dieser Zeit sind mehrere einfache Renaturierungen vorgesehen, z. B. traditionelle Runderneuerung, Runderneuerung des Rades mit vorgefertigten Laufstreifen, Injektionmoulding der Räder, einmal der jeweils eigenen Räder oder aber durch billige RU-Ersatzräder im Austausch, Überstreifen eines vorgefertigten Laufstreifens mit anschließender Heizung, Einsatz eines 3D-Druckverfahrens am Reifen. Einsatz am Fahrzeug noch wie bisher auf jeder beliebigen Radposition, Befestigung wie bisher mit 4–5 Schrauben.
In der nächsten Stufe werden alle Räder positionsoptimiert entwickelt und sind an diese Funktion und Position gebunden: VR + VL und HR + HL. Durch intensive Entwicklung der positionsgebundenen Räder wird die Performance insgesamt angehoben und die Intervalle, die zur Re-Naturierung der Abnutzungsfläche notwendig sind, werden wesentlich verlängert (Vereinfachung der Logistik). Die 4–5-Punktfixierung entfällt zugunsten einer Mitten-Zentrierung und Fixierung. Anhebung des Fertigungsprozesses von 1/Zehntel zu 1/hundertstel-bis 1/Tausendstel. Verfeinerung der Re-Naturierungs-Verfahren in kleine kompakte Automateneinheiten, 3–4 Grundverfahren siehe oben, mit Endziel am Fahrzeug selbst.
Ferner wird die Notlaufausbildung nur noch mit den Felgen-Hörnern gestaltet, damit Freiraum im Fuß der Felge entsteht. Ferner erhält das Rad die notwendigen billigen Sensoren wie Temperaturindikatoren, Luftdruckanzeigen, Indikatoren, die Überbeanspruchungen in der Karkasse anzeigen, außerdem hochmolekulares Gas wie etwa SF6 (Schwefel-Hexafluorid), um Diffusion und damit Druckverlust zu minimieren. Außerdem wird bei der Verklebung (Vulkanisation) der Seitenwände mit der Felge (Felgenhorn) eine Sicherheitskontur mit einem Sperrring vorgesehen, 2.
Die Rad-Reifen-Einheit zu einem Radreifen ist aus mehreren Gründen notwendig. Einmal um eine Vereinfachung, Erleichterung, Stabilitätserhöhung und SicherheitsVerbesserung und vor allem einen Qualitätssprung zu erreichen. Es erfolgt eine Produkt-Genauigkeitserhöhung von der bisher 1/10tel Orientierung zur 1/100 bis 1/1000 Marke und Produktionsweise einschließlich der RKS- und SKS-Werte für die dynamische Auswuchtung. Beim neuen Vorschlag/Verfahren sind alle Notlaufmaßnahmen seitlich der von dem Gürtel projizierten Fläche auf die Felge anzubringen, um die Mitte freizuhalten für die konstruktiven Maßnahmen zur Beeinflussung der auflaufenden Stollen/Profilelemente, siehe 3.
Diese entsprechende Fläche der Felge kann allerdings variieren, wenn die Maßnahmen zur Beeinflussung der Außenstollen von der Mitte ausgehend auch schräg möglich werden, sodass die Notlaufmaßnahmen dann weiter nach innen zur Mitte reichen können. Der Gestaltungsspielraum wird auch dann größer, wenn statt der beispielhaften MECHANISCHEN, eine Lösung mittels Hydraulik oder Pressluft oder eine elektromagnetische, siehe oben, gewählt wird, 4.
Vorschläge für Radreifeneinheiten, auch mit Notlaufflächen, gibt es viele, auch vom Erfinder aus den 80er Jahren (siehe Innovationspreis der Deutschen Wirtschaft 1988 oder eine Porsche-Entwicklung EURAD März 1988 für den Golf wie auch in Veröffentlichungen des Autors zu finden sind, 7/1994 Gummibereifung: Neue Reifenwelt u. FAZ 22. Nov. 1994 Weg mit dem 5. Rad im Wagen). Ein hochwertiges integriertes Radreifen-Element zu schaffen ist für Reifenbauer ein handwerkliches Gestaltungs- und Produktionsproblem, kein Grundsätzliches und keine Hürde.
Für den Autobauer ergibt sich ein neues IT-gesteuertes Aggregat aus Radreifen mit Aufhängung positionsgebunden an die vier Rad Positionen VL; VR; HL; HR;, welches wegen seiner großen Vorteile gegenüber bisherigen Entwicklungen eine alleinige Ausrüstung per Plattform ermöglicht, sodass größere Automobilfirmen mit den Entwicklungen für ihre Plattformen auskommen, anstelle ihrer vielen Typen.
Ein derartiges IT-gesteuertes Aggregat kann als vormontierte und autarke Einheit insbesondere von Zulieferern dem finalen Autobauer zur Verfügung gestellt werden. Hierdurch ergibt sich für den Autobauer, die elektronische Kompetenz geeigneter Zulieferer zu nutzen und für unterschiedliche Anforderungen unterschiedliche Zulieferer heranzuziehen. Insbesondere ist es beispielsweise möglich, für Aggregate, die beispielsweise für Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen vorgesehen sind, unterschiedliche kompetente Zulieferer zu berücksichtigen. Gleichfalls können für spezielle Kettenantriebe wiederum andere Zulieferer in das Fertigungskonzept einbezogen werden.
Die Höhe der Erfindung ergibt sich aus den erstmaligen Möglichkeiten, nicht nur die Haftungsebene zu verdoppeln, sondern wichtige weitere Vorteile wie Langlebigkeit, Einheitsaggregat, Geräuschminimierung und äußerst geringen Rollwiderstand grundlegend gegenüber heutigen Reifen zu verbessern, was den wirtschaftlichen Nutzen auch jeweils einzelner Verfahrensschritte verspricht, wie an Beispielen: Ackerschlepper oder LKW oder Laufkettenlaufwerken gezeigt. Ferner die Vereinfachung auf nur vier neue Aggregate pro Plattform. Ferner die gewaltige Ressourcen-Schonung und Energiereduzierung. Dadurch wird insgesamt alles Bisherige weit überboten.
Die wirtschaftlichen Vorteile sind so gewaltig, dass am Beispiel „Stahlgürtelreifen” von Michelin, der eine Verdoppelung der Lebensdauer und eine prozentuale Erhöhung der Haftung brachte, dieser mit 15 Jahren sich weltweit durchsetzte, der hier vorgestellte Debus-Innotechreifen „DIR” mit einer voraussichtlichen Lebensdauerverlängerung um ein Vielfaches und einer Anhebung der Haftung um das Doppelte, sich (nach der ersten Beweisführung, siehe oben) innerhalb von 10 Jahren weltweit durchsetzen dürfte.
Das Verfahren sieht als weitere Lösung auch die mechanische Ausnutzung der Reifenverformung beim Durchlauf durch die Aufstandsfläche vor: Die Höhe H im Innern des Reifens von der Felge zur Innenseite des Laufstreifens wird in der Aufstandsfläche zunächst kleiner bis h < H, um dann wieder auf H zurückzukehren. 17 zeigt eine mögliche mechanische Lösung. Der äußere Umfang 75 verändert sich durch die Anpressung in die Kontur 76. Ein um den Punkt 69 schwenkbarer Hebel 68 hat sich bei Erreichen der Position Ao um einen bestimmten Winkel gedreht. Er hat mit der Kappe 70 den symbolischen Vorspannrechen 64 durch die Drehung in die Position A1 erreicht und in Richtung einer positiven = Antriebsschubvorspannung verändert.
Die Kappe ist so konstruiert, dass in dieser Position der Vorspannrechen herausspringt und frei wird und nun durch den Innendruck mit dieser Vorspannung auf die Straße gepresst wird. Ein Rückstellmoment in Drehpunkt 69 sorgt beispielsweise wieder für die Ausgangslage. Im Sinne der Erfindung kann die gesamte Aufhängung 82 und 77 auf der Felge 81 so verschoben werden, dass die Gegenseite der Kappe 70 zum Einsatz kommt und auch eine negative Schubvorspannung = Bremsung erfolgen kann. Es versteht sich, dass die Hebel geringe Rutsch/Gleitbewegungen auf der inneren Gummischicht des Reifens haben. Hier kann ein Gleitmittel zum Einsatz kommen, wie es beim CTS-System von Continental für den Notlauf entwickelt wurde.
Das Verfahren ist auch anwendbar auf Räder und Rollen mit verlängerter Aufstandsfläche, bei dem spezielle Vorspannrechen zum Einsatz kommen, die radial ausgerichtet sind und in einem elastischen Körper, den Gummipuffern/Gummikissen/Gummikörpern von Kettengliedern Teile verbiegen und so die Kontaktfläche gegenüber der Befestigungsebene vorspannen und zwar nur positiv für den Vortrieb. 15 zeigt Gliederkettenlaufwerk mit Anpressrolle und hydraulischer Steuerung für die verlängerte Aufstandsfläche.
Die Anpresswalze mit Zahnkranz zum Eingriff in die einzelnen Kettenglieder sorgt für die Schub-Vorspannung der einzelnen aufsetzenden Glieder, die dank der konstanten Flächenpressung und der Zugspannung der Kette auf dem ganzen Weg der verlängerten Aufstandsfläche auf den Untergrund übertragen wird und erhalten bleibt, sodass die Kette mit einem sehr viel geringeren Schlupf arbeitet und bei Erreichung des 100% prozentigen Wirkungsgrades die doppelte Zugkraft des Laufwerkes entwickelt. Die Anpresswalze ist nur aus Demo-Gründen sehr groß gezeichnet, könnte real die Größe der übrigen Umlenk-Rollen/Walzen haben.
1 zeigt mit den Skizzen A, B und C den physikalischen Grundgedanken, der im Wesentlichen auf der Dissertation Gerresheim München 1955 beruht.

A: Eine Felge 1, montiert mit einem Reifen besitzt den Laufstreifen 2, der mittels der Last/Kraft P auf der Straße eine Aufstandsfläche bildet. Durch den Innendruck entsteht darüber ein Druckgebirge 3 (gestrichelt), welches vereinfacht als Rechteck 4 dargestellt wird. Der ohne Antriebskräfte nach rechts rollende Reifen zeigt spannungslos auflaufende senkrechte Profile über die gesamte Aufstandsfläche.
B: Der gleiche Reifen fährt mit dem Antriebsmoment M. Die Antriebskräfte werden über das Profil auf die Straße übertragen. Die Profile laufen mit dem Winkel x = 0 und der horizontalen Schubspannung Null auf und werden über die Länge der Aufstandfsläche über X/2 bis zum Maximalwert X als Winkel der Verspannung aufgebaut. Die Summe dieser einzelnen Schubspannungen wird in der Fläche F1 mit S wie Schubspannung dargestellt und stellt die Gesamtantriebskraft dar mit der sich der Reifen über seinen Haftreibungswert auf der Straße abstützt. Die Fläche F2 stellt den theoretischen bisher nicht nutzbaren Teil der Übertragung dar, was einen Theoretischen Wirkungsgrad der Reibkraftübertragung von 50% ergibt. In der Praxis variiert dieser geringfügig in Abhängigkeit von Antrieb und Bremsung und Konstuktionsparametern, aber weniger vom Haftreibungsbeiwert.
C: Hier laufen die Profile mit der maximalen Schubvorspannung x auf und bleiben so bis zum Abheben, die Summe der Schubspannungskräfte F1 + F2 ergibt den theoretischen Wirkungsgrad von 100%.

2 zeigt die Verbindungsstelle einer Radreifen-Einheit am Felgenhorn, das mit einer Notlaufausbildung versehen ist. 5 zeigt die Klebezone auf einer optimalen Seilkurvenkontur, die bis 8 reicht. 6 den Hauptbereich der Klebezone und 7 den Sicherheitsring, der aus Metall bestehen kann, aber vorzugsweise aus Hartgummi besteht, oder beidem.
3 zeigt eine Radreifeneinheit mit dem Platz für die Mechanik. 9 + 10 das Felgenhorn mit der Karkassverbindung, 11 die Mechanik zur Schubvorspannung, wie sie in 5 verdeutlicht ist, 12 den Gürtel und 13 ein Profil.
4 Vorspannrechen als Platte und als radialer Rechen sowie alternative Hydrauliknutzung. 14 ist der Laufstreifen und 12 der Gürtel. 17 zeigt den Stiel des Rechens mit radialer Platte 18 oder waagerechter Platte auf der das Profil sitzt. 13 einen kleinen und einen großen Röhren-förmigen elastischen Teil, der als Alternative zur beschriebenen Mechanik durch einseitige Drücke ein Biegemoment auf den Stil 17 ausüben könnte, einmal in positiver und umgekehrt in negativer Vorspannungsrichtung. Im Schnitt B-B ist die Platte 19, die radiale Platte 18 in Schnitt A-A, die auch als Netzartiges Gebilde ausgebildet sein kann. Die Kräfte können zur Verdrehung der Rechenstiehle 17 beispielsweise auch hydraulisch rechts oder links durch einseitige Füllung mit Hydraulikflüssigkeit oder Gase etc. 16 erzeugt werden, die bei 20 vollgefüllt sind. Es versteht sich, dass die Stiele angepasst werden.
5 zeigt die Wirkungsweise der Mechanik von Felge 21 bis über Gürtel 12 und Laufstreifen 14 bis zum Profil 13. Eine Kraft, die am oberen Teil des Felgenstieles 22 angreift wirkt über die Felgenöse 23 und Mittenöse 24 auf den Felgenstil 17 und über die Gürtelöse 25 auf die radiale Platte des Vorspannrechens auf das Profil 13 und zwar in der gleichen Richtung.
5b zeigt eine weitere Variante des Vorspannrechens. Schnitt A-A zeigt am Stiel 17 eine ausgeprägte Rechenform, sodass die Vorspannwirkung fast die Kontaktzone, die Außenhaut erreicht.
6 zeigt das Modell eines von Hand bedienbaren Vorspannrechens, der über die ganze Breite eines normalen Reifens mit angedeutetem Gürtel reicht, nach innen aus dem Reifen tritt und nach oben führt. Hier kann er mittels Öse an den Ausleger eines Stellmotors gekoppelt werden, der kleine +/– Bewegungen erlaubt, die den Vorspannrechen in positiver oder negativer Richtung vorspannt und damit die einzelnen Profile.
6a zeigt den Vorspannrechen von 6 in einer angedeuteten 3D-Simulation.
6b zeigt die einfachste Ausbildung eines Aktionselementes in Form einer Rolle 27, welche nur in einer Richtung, der positiven vorspannen kann, dem Vortrieb, Vektor Null. Der Arm 28 ist radial beweglich, er sitzt an einer drehbaren Mittenbefestigung 29 im Innenraum 30 des Rades. Im druckgefüllten Innenraum des Reifens 31 werden mehrere Mittenösen 24 symbolisch gezeigt, die alle nur das Ziel haben, die Kräfte verlustfrei zu übertragen und dabei
6c zeigt anstelle der Rolle ein Flügelrad 32, welches in negativer Richtung vorspannen kann, das heißt für Bremsung. Es dreht in Drehrichtung 33 und überträgt über die Mittenösen 24 und die Gürtelösen 25 die Vorspannung auf die einzelnen Profile oder Stollen.
6d zeigt eine weitere Skizze zur Veranschaulichung einer Verwendung eines Vorspannrechens mit kurzen Stielen, die in Aktivatoren eingreifen
7 zeigt einen hochstolligen Reifen, etwa einen Ackerschlepperreifen auf normaler Felge, der durch einen Sonder-Rechen 34 von außen die Vorspannung in der Auflaufzone 35 bewirkt. Er ist dreidimensional steuerbar und wird mit hoher Pressung gegen den auflaufenden Reifen gedrückt, sodass die Reibung auf dem Sonder-Rechen die einzelnen Profile vorspannt bis sie durch den Anpressdruck des Reifens in der Aufstandsfläche selbst so vorgespannt am Boden fixiert sind und diese positive Vorspannung (Antrieb) über die ganze Fläche bis zum Abheben erhalten bleibt.
8 zeigt das Aktionsband 36, welches im Sinne der Erfindung drei Vorspannungen zu erzeugen kann für Antrieb, Bremsung und Seitenführung, Vektor 0–360 Grad. Es sitzt in einer Radreifen-Einheit, die gekennzeichnet ist durch die Felge 21 und den Laufstreifen 14. Um dies zu gewährleisten muss es in allen Ebenen, auch der Senkrechten, also dreidimensional steuerbar sein. Die Radreifen-Einheit läuft nach rechts in Richtung v, was die Umfangsgeschwindigkeit v2 und die innere Felgengeschwindigkeit v1 erzeugt, welches auch die Synchrongeschwindigkeit des Aktionsbandes ist. Das Aktionsband sitzt immer im auflaufenden Teil, rechts im Bild.
9 zeigt das Aktionsband 36 schematisch in die Ebene/Gerade projiziert, um die Funktion besser zu verdeutlichen. Der Laufstreifen 14 mit den Profilen 13 umschließt mit der Felge 21 den Druck-gefüllten Innenraum Reifen mit Mittelösen 24. Das Band 37 läuft über zwei Endrollen synchron mit der Geschwindigkeit v1 der Felgeninnenseite und besitzt zum Einwirken auf die Felgenstiele Trichter 38. Zwischen beiden Endrollen wird der Kontakt mit den Felgenstielen immer fester. Eine Lageveränderung und damit eine Krafteinwirkung wird durch die Verdreh-Einheit 39 bewirkt, um damit die Vorspannung der Profile 13 mit dem Winkel α zu bekommen.
10 zeigt den Vorgang eines abhebenden Profils 41 ohne die auftretenden Schwingungen zu zeigen. In der Aufstandsfläche von A–B befinden sich vorgespannte Profile wie 40 mit dem Winkel α. Profil 41 ist im Moment des Abhebens. Es hat noch den Winkel α und besitzt noch die volle Rückstellkraft R, mit der das Profil in die Normale zurückschnellt. Da das Profil elastisch ist entsteht ein zusätzlicher Reibeffekt, während die Schwingungen des plötzlichen starken Zurückschnellens einen Teil des Abrollgeräusches ausmachen.
11 zeigt schematisch die Funktion eines umgekehrt wirkenden Aktionsbandes 42. In Punkt B kurz vor dem Abheben werden die Felgenstiele in ihrer räumlichen Lage mit ihrer Vorspannung fixiert und die Entspannung auf den Punkt C verschoben. Oder aber: in Punkt B kurz vor dem Abheben werden die Felgenstiele in ihrer räumlichen Lage mit ihrer Vorspannung fixiert und die Entspannung auf alfa Null über den Sektor bzw. die Strecke B–C allmählich vollzogen. Die zugrundeliegende Radreifen-Einheit wird durch die Hinweise auf die Zonen I Laufstreifen, II druckgefüllter Innenraum und III Felgen Innenseite angezeigt.
12 zeigt das Prinzip eines Rades A mit verlängerter Aufstandsfläche von A–B. Über das Anpressrad 43 und das Abheberad 44 läuft die Gliederkette 45 mit ihren Scharnieren 46 und den Gummipolstern 47. Die gefederten Anpressrollen 48 sorgen durch ihre Anzahl und Aufteilung dafür, dass der Druck auf die einzelnen Kettenglieder immer über die gesamte Aufstandslänge gleich ist 49. Die Gesamtlast P entspricht der Summe aller Teillasten von o (Null) bis Xn in der Diagramm ähnlichen Darstellung 50 mit Kraft P in der Y-Achse.
13 zeigt die Vorspannung eines Gummipolsters auf einem Kettenglied 51 mit drei Reihen von Vorspannrechen, die sich in den Halterungen 52 drehen können. Durch den Hydraulikzugang 53 wird eine kleine Drehbewegung eingeleitet, welche das Gummipolster in Fahrtrichtung vorspannt.
14 zeigt drei Rechen 26, die winkelstabil 54 auf der Platte 55 montiert sind durch den Hydraulik-Zugang 53, eine leichte Drehbewegung α einleiten, sodass auch die Rechen einen Winkel α zur Vorspannung des Gummipolsters erhalten.
15 zeigt die Anpresswalze 43 wie sie in einem normalen Gliederketten-Laufwerk für die Schubvorspannung sorgt, das die Bedingung der verlängerten Lauffläche mit der Formel L/F = konstant einhält. Die Gliederkette läuft über das Abheberad 44 über die Umlenkrollen 56, von der eine angetrieben wird.
16 zeigt die beispielhafte Schubvorspannung von Gummipolstern eines Laufkettentriebwerkes durch das Anpressrad mittels sanfter Übertragung durch elastische Membranen 58, die hydraulisch gesteuert sind 59 und den Winkel α erzeugen 57. Das Kettenglied 51 zeigt bei 47 das noch nicht vorgespannte Gummmipolster 47. Im Bereich III beginnt die Annäherung der beiden Membranen, im Bereich II bewirkt der höhere Druck im Anpressrad die Verformung im Gummipolster des Kettengliedes 51. Der Schnitt in Bereich I zeigt in 57 die Wirkung im Sinne der Vorspannung mit dem Winkel α. Die Bereiche –II und –III zeigen die Entspannung, bei den Membranen 58 ist wieder die alte Kontur erreicht. Die Vorspannung auf dem Untergrund bleibt erhalten.
17 zeigt die beispielhafte Möglichkeit der Erzeugung von Schubvorspannung durch die Veränderung in der Aufstandsfläche selbst. Der Reifen läuft nach links in Richtung v. Es wird hierdurch eine positive Schubvorspannung erzeugt. Die ursprüngliche Kontur des Reifens 60 wird durch die Verformung in 61 verwandelt. Die theoretische Aufstandsfläche Zone III wird dadurch durch die Zone II mit der Länge A1–A2 vergrößert und spiegelbildlich durch Zone IV, während die Zonen I und V außerhalb liegen. Ein Hebel 66 mit verlängerter Schleifkontur dreht über den Punkt 65 einen vorderen Teil mit einer Ratsche 64. In dem Laufstreifen 62 sitzt ein kleiner Vorspannrechen 63.
Der Hebel erzeugt durch seinen Kreisbogen (gestrichelt) eine Verdrehung des Vorspannrechens in der Zone II was einem Winkel y entspricht. Hinzu addiert sich ein Phänomen jedes Reifens die Momenten-verdrehung der Felge im Reifen, dargestellt durch den Antriebswinkel α_o und die Länge A_o–Aa. In Zone II hat der Hebel seine höchste Verdrehung des Vorspannrechens erreicht und bewegt sich wieder zurück. Hier muss die Ratsche den Vorspannrechen freigeben. Der Bremsbereich mit β und A_o–Ab bleibt unberücksichtigt, könnte es aber mit einer im Sinne der Erfindung viel komplizierteren Ausführung werden.
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 3017184 A1 [0053]
CA 1073503 [0053]
DE 4003017 A1 [0059]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Dissertation Gerresheim München 1975 [0005]
Innovationspreis der Deutschen Wirtschaft 1988 [0082]
eine Porsche-Entwicklung EURAD März 1988 für den Golf [0082]
7/1994 Gummibereifung: Neue Reifenwelt u. FAZ 22. Nov. 1994 Weg mit dem 5. Rad im Wagen [0082]
Dissertation Gerresheim München 1955 [0091]

Claims

Vorrichtung zur rollenden Bewegung, die in einem Ablaufbereich eine Mehrzahl von Profilelementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Profilelemente durch mindestens ein Verstellelement in Abhängigkeit von einer Abrollbewegung des Ablaufbereiches in ihrer räumlichen Orientierung veränderbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausbildung der Vorrichtung als Rad vorliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausbildung der Vorrichtung als Kettenantrieb vorliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsveränderung zur Generierung einer Vorspannung durchgeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement mechanisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement hydraulisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass rollende Antriebselemente, die auf der Straße und anderen Untergründen durch Berührung eines Teils ihrer Oberfläche mittels Reibkraft auf Aufstandsflächen wie Straßen und anderen Untergründen sich fortbewegen wie alle Arten von Reifen, Radreifen, Radreifen-Einheiten sowie solche mit längeren Aufstandsflächen wie Kettenlaufwerke, Panzerketten, Gummiraupen etc. mit Methoden zur Verbesserung des Kontaktes mit dem Untergrund wie Profilen, Gummiklötzen, Platten etc., dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Elemente, die in Kontakt mit der Aufstandsfläche kommen sollen, vorher mit einer von innen oder außen einwirkenden Kraft zur Normalen dieser Elemente vorgespannt werden mit einem Vektor von Null bis 360 Grad, Null Grad in Fahrtrichtung zum Vortrieb, 180 Grad zum Bremsen und die übrigen Skalen für die teilweise oder volle Seitenführung entsprechend dem Reibungskreis, vorzugsweise in verbesserten Radreifeneinheiten mittels eingebauter Vorspannrechen in den Profilen/Elementen, die über zwei Lager, im Gürtel und der Felge, mechanisch verbunden sind, um dort mittels eines mitlaufenden Aktionsbandes an der Felgeninnenseite in den gewünschten Vorspannvektor versetzt zu werden bevor das Element die Aufstandsfläche erreicht hat, um sofort die Kraft zu unterbrechen (auf null zu reduzieren), nachdem es insgesamt aufsetzte und die volle Anpresskraft des dazugehörenden Laufstreifens erzielte, diese an den Untergrund übertrug, um über die ganze Aufstandsfläche/Latsches diese Spannung auf dem Untergrund aufrecht zu erhalten und beim Abheben am Ende der Aufstandsfläche (z. B. in der Rollwulst) durch ein entgegenwirkendes Aktionsband am Zurückschnellen und damit verbundenen schädlichen Rutschen beim beginnenden Abheben gehindert zu werden, sodass die Entspannung zur Normalen orts- und zeitverzögert erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Profilelemente hinsichtlich seiner Neigung bezüglich einer radialen Richtung positionierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Profilelemente vor einem Auftreffen auf einem Untergrund räumlich positionierbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Profilelemente vorspannbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verstellelement mit einer Steuerung verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verstellelement mit einer Regelung verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die positionierbaren Profilelemente im Bereich eines Rades angeordnet sind, dass aus einem Gestell-artigen Träger und einem Reifen besteht.
Vorrichtung in Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Rades mindestens ein mit mindestens einem Profilelement gekoppeltes Verstellelement angeordnet ist.
Vorrichtung in Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Rades mindestens eine mit dem Verstellelement gekoppelte Steuerung angeordnet ist.