DE102016013286A1

DE102016013286A1 - Fahrzeugrad

Info

Publication number: DE102016013286A1
Application number: DE102016013286.8A
Authority: DE
Inventors: Joachim Kieserling; Martin Konermann; Martin Lauer; Helmut Luncz; Lothar Paprotta; Anthony Emmanuel Saad
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2017-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad (1), umfassend eine über Speichen (2) mit einem Radflansch (3) verbundene Felge (4). Erfindungsgemäß ist eine Mehrzahl beweglicher Klappen (5) vorgesehen, welche in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit in eine die Speichen (2) außenseitig überdeckende Position und in eine die Speichen (2) freigebende Position bewegbar sind, wobei die Klappen (5) klappbar sind oder wobei eine erste Anzahl der Klappen (5) zeitverzögert zu einer weiteren Anzahl der Klappen (5) in Umfangsrichtung des Fahrzeugrades (1) nebeneinander in die die Speichen (2) außenseitig überdeckende Position und, sich einander zumindest bereichsweise überlagernd, in die die Speichen (2) freigebende Position bewegbar sind, wobei eine Fliehkraftaktuatorik (6) zur fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Bewegung der Klappen (5) vorgesehen ist, wobei die Fliehkraftaktuatorik (6) in einer Kassette (7) angeordnet ist und wobei die Fliehkraftaktuatorik (6) eine Kugel-Seilzug-Anordnung, eine Kugel-Kulissen-Anordnung oder eine Kipphebelanordnung umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeugräder allgemein bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Fahrzeugrad anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeugrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Fahrzeugrad umfasst eine über Speichen mit einem Radflansch verbundene Felge. Erfindungsgemäß ist eine Mehrzahl beweglicher Klappen vorgesehen, welche in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit in eine die Speichen außenseitig überdeckende Position und in eine die Speichen freigebende Position bewegbar sind, wobei die Klappen klappbar sind oder wobei eine erste Anzahl der Klappen zeitverzögert zu einer weiteren Anzahl der Klappen in Umfangsrichtung des Fahrzeugrades nebeneinander in die die Speichen außenseitig überdeckende Position und, sich einander zumindest bereichsweise überlagernd, in die die Speichen freigebende Position bewegbar sind, wobei eine Fliehkraftaktuatorik zur fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Bewegung der Klappen vorgesehen ist, wobei die Fliehkraftaktuatorik in einer Kassette angeordnet ist und wobei die Fliehkraftaktuatorik eine Kugel-Seilzug-Anordnung, eine Kugel-Kulissen-Anordnung oder eine Kipphebelanordnung umfasst.
Aus dem Stand der Technik bekannte Aerodynamikräder weisen eine ebene und relativ geschlossene Radaußenseite mit länglichen schmalen Öffnungen des Scheibenrades auf.
Dadurch geht eine Gestaltungsfreiheit der Radaußenseite, insbesondere in Form räumlicher Tiefe, verloren. Alternativ zu solchen Aerodynamikrädern sind tiefgeschüsselte Speichenräder bekannt, welche diese Gestaltungsfreiheit aufweisen, jedoch aerodynamisch ungünstig sind und daher zu einem erhöhten Treibstoffverbrauch oder elektrischen Antriebsenergieverbrauch führen.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird es ermöglicht, die Gestaltungsfreiheit und die aerodynamische Ausgestaltung des Fahrzeugrades miteinander zu kombinieren. Im Stand des Fahrzeugs und bei niedrigen Geschwindigkeiten sind die Klappen geöffnet, d. h. sie befinden sich in der die Speichen freigebenden Position, so dass die Radgestaltung, insbesondere im Speichenbereich zwischen der Felge und dem Radflansch, sichtbar ist. Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten, bei welchen die aerodynamischen Einflüsse verstärkt auftreten, werden die Klappen mittels der Fliehkraftaktuatorik in die die Speichen außenseitig überdeckende Position bewegt, wodurch ein aerodynamisch günstiges im Wesentlichen geschlossenes Rad ausgebildet wird. Dadurch wird eine Energieeffizienz des Fahrzeugs, welches derartige Fahrzeugräder aufweist, verbessert.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird somit der Zielkonflikt zwischen optimaler Aerodynamik eines Scheibenrades bei gleichzeitig attraktivem Raddesign unter Berücksichtigung der optimalen Eigenschaften einer Achskinematik (Lenkrollradius usw.) und eines Bremsenbauraum aufgelöst. Die mechanische Steuerung der Klappen mittels der Fliehkraftaktuatorik und eine Bewegungskinematik der zu bewegenden Bauteile auf der Radaußenseite weisen eine sehr kompakte Bauweise auf und sind daher gut in eine Komponentenanordnung in einem Achskopfbereich des Fahrzeugs zu integrieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Ausführungsform von Klappen zum Verdecken von Speichen eines Fahrzeugrades in einer die Speichen überdeckenden Position,
2 schematisch die Ausführungsform der Klappen gemäß 1 in einer die Speichen freigebenden Position,
3 schematisch eine Ausführungsform eines Fahrzeugrades mit Druckstreben einer Fliehkraftaktuatorik,
4 schematisch eine weitere Ausführungsform von Klappen zum Verdecken von Speichen eines Fahrzeugrades in einer die Speichen überdeckenden Position,
5 schematisch die Ausführungsform der Klappen gemäß 4 in einer die Speichen freigebenden Position,
6 schematisch eine Ausführungsform eines Fahrzeugrades mit der Ausführungsform der Klappen gemäß den 4 und 5 in der die Speichen überdeckenden Position,
7 schematisch eine Ausführungsform eines Fahrzeugrades mit der Ausführungsform der Klappen gemäß den 4 und 5 in der die Speichen freigebenden Position,
8 schematisch eine Fliehkraftaktuatorik als Kipphebelkonzept zur Bewegung der Klappen in die die Speichen überdeckende Position,
9 schematisch die Fliehkraftaktuatorik aus 8 zur Bewegung der Klappen in die die Speichen freigebende Position,
10 schematisch eine weitere Ansicht der Fliehkraftaktuatorik gemäß 8,
11 schematisch eine weitere Ansicht der Fliehkraftaktuatorik gemäß 9,
12 schematisch eine Rückseite der in den 1 und 2 dargestellten Klappen,
13 schematisch eine Fliehkraftaktuatorik als Kugel-Kulisse-Konzept zur Bewegung der Klappen in die die Speichen überdeckende Position,
14 schematisch die Fliehkraftaktuatorik aus 13 zur Bewegung der Klappen in die die Speichen freigebende Position,
15 schematisch die Fliehkraftaktuatorik aus 13 in einer Kassette,
16 schematisch die Fliehkraftaktuatorik in der Position aus 14 in einer Kassette,
17 schematisch eine vergrößerte Darstellung von 13,
18 schematisch eine vergrößerte Darstellung von 14,
19 schematisch eine Fliehkraftaktuatorik als Kugel-Seilzug-Konzept zur Bewegung der Klappen in die die Speichen überdeckende Position,
20 schematisch die Fliehkraftaktuatorik aus 19 zur Bewegung der Klappen in die die Speichen freigebende Position,
21 schematisch ein Fahrzeugrad mit der Fliehkraftaktuatorik gemäß 19,
22 schematisch ein Fahrzeugrad mit der Fliehkraftaktuatorik gemäß 20,
23 schematisch die in den 1 und 2 dargestellten Klappen und die Fliehkraftaktuatorik in der die Speichen überdeckenden Position,
24 schematisch eine Detailansicht der Fliehkraftaktuatorik aus 23 bei einer Klappenstellung in der die Speichen überdeckenden Position,
25 schematisch eine Detailansicht der Fliehkraftaktuatorik aus 23 bei einer Klappenstellung in der die Speichen freigebenden Position,
26 schematisch eine weitere Ansicht der Darstellung aus 24, und
27 schematisch eine weitere Ansicht der Darstellung aus 25.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 bis 27 zeigen schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen eines Fahrzeugrades 1 bzw. von Komponenten eines solchen Fahrzeugrades 1 für ein hier nicht näher dargestelltes Fahrzeug. Zweckmäßigerweise sind alle Fahrzeugräder 1 oder zumindest eine Mehrzahl von Fahrzeugrädern 1 des Fahrzeugs, beispielsweise zumindest die Fahrzeugräder 1 einer Achse des Fahrzeugs, derart ausgebildet, wie in den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 27 gezeigt und im Folgenden näher beschrieben. Das Fahrzeugrad 1 löst den Zielkonflikt zwischen einer gewünschten möglichst großen Gestaltungsfreiheit, welche bei tiefgeschüsselten Speichenrädern gegeben ist, und einer möglichst guten aerodynamischen Effizienz, welche bei Scheibenrädern gegeben ist.
Dieser Zielkonflikt wird dadurch gelöst, dass bei dem im Folgenden näher beschriebenen Fahrzeugrad 1, welches eine über Speichen 2 mit einem Radflansch 3 verbundene Felge 4 umfasst, des Weiteren eine Mehrzahl beweglicher Radsegmente, im Folgenden als Klappen 5 bezeichnet, vorgesehen sind, welche in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit in eine die Speichen 2 außenseitig überdeckende Position und in eine die Speichen 2 freigebende Position bewegbar sind. Die Klappen 5 sind in den 1, 2, 4 bis 12, 15 und 16 sowie 23 gezeigt, wobei sie in den 1, 4, 6, 8, 10, 12, 15 und 23 in der die Speichen 2 überdeckenden Position und in den 2, 5, 7, 9, 11 und 16 in der die Speichen 2 freigebenden Position angeordnet sind. Die Bewegung der Klappen 5 erfolgt zweckmäßigerweise derart, dass sie im Stillstand des Fahrzeugs und bei geringen Geschwindigkeiten, beispielsweise bis zu 50 km/h, in der die Speichen 2 freigebenden Position angeordnet sind, in welcher sie keinen störenden Einfluss auf ein Design des Fahrzeugrades 1 haben, und bei höheren Geschwindigkeiten, bei welchen eine aerodynamische Wirkung insbesondere zur Reduzierung eines Treibstoffverbrauchs und/oder eines elektrischen Antriebsenergieverbrauchs besonders wichtig ist, zweckmäßigerweise automatisch in die die Speichen 2 außenseitig überdeckende Position bewegt werden, so dass dann im Wesentlichen ein aerodynamisch besonders günstiges Scheibenrad ausgebildet ist.
Durch diese Lösung werden aerodynamische Anforderungen erfüllt, insbesondere wird ein cw-Wert reduziert. Dadurch können ein Verbrauch und Emissionen reduziert und eine Reichweite erhöht werden. Des Weiteren wird durch diese Lösung ein gewünschtes ansprechendes Raddesign ermöglicht, insbesondere wenn das Fahrzeug steht. Bei der beschriebenen Lösung und deren Umsetzung werden insbesondere eine Achskinematik des Fahrzeugs, eine Bremse des Fahrzeugs, insbesondere deren Anordnung, und ein vorhandener Bauraum berücksichtigt.
Die Klappen 5 sind beispielsweise klappbar ausgebildet, wie zum Beispiel in den 1, 2, 12 und 23 gezeigt, oder eine erste Anzahl der Klappen 5 ist zeitverzögert zu einer weiteren Anzahl der Klappen 5 in Umfangsrichtung des Fahrzeugrades 1 nebeneinander in die die Speichen 2 außenseitig überdeckende Position und, sich einander zumindest bereichsweise überlagernd, in die die Speichen 2 freigebende Position bewegbar, wie zum Beispiel in den 4 bis 11 gezeigt. Zweckmäßigerweise ist eine Fliehkraftaktuatorik 6 zur fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Bewegung der Klappen 5 vorgesehen, welche vorzugsweise schmutzgeschützt in einer Kassette 7 angeordnet ist, wie in den 15, 16 und 24 bis 27 gezeigt. Die Fliehkraftaktuatorik 6 umfasst beispielsweise eine Kugel-Seilzug-Anordnung wie in den 19 bis 22 gezeigt, eine Kugel-Kulissen-Anordnung, wie in den 13 bis 18 gezeigt, oder eine Kipphebelanordnung, wie in den 8 bis 11 gezeigt.
Die beschriebene Lösung ermöglicht es insbesondere, die Klappen 5, welche als Segmente einer aerodynamisch günstigen kreisrunden ebenen Ringfläche ausgebildet sind, in einen räumlichen Effekt überzuführen, indem beispielsweise ein dem Radflansch 3 zugewandter Bereich der Klappen 5 stärker axial nach innen bewegt wird als ein vom Radflansch 3 abgewandter Bereich. Dadurch wird die ebene Ringfläche in einen 3D-Effekt, zum Beispiel in eine tief geschüsselte Form, und dadurch in eine ansprechende Radoptik übergeleitet. Diese Überführung in die tief geschüsselte Form erfolgt dabei in Abhängigkeit von einem jeweils zur Verfügung stehenden Bauraum.
Für aerodynamisch günstige Räder sind bislang überwiegend nur Lösungen in einer Ebene bekannt, wobei Schlitze geöffnet oder geschlossen werden. Des Weiteren sind Lösungen bekannt, bei welchen eine Einzelklappe auf einer Drehachse senkrecht zur Raddrehachse verdreht wird.
Bei der hier beschriebenen Lösung werden die Klappen 5 durch eine Stelleinrichtung, zweckmäßigerweise abhängig von der Fahrgeschwindigkeit, gesteuert. Die Steuerungsenergie kann beispielsweise auf mechanischen, elektrischen, magnetischen, pneumatischen, strömungsmechanischen und/oder hydraulischen Effekten oder Verknüpfungen daraus basieren. Im Folgenden beschrieben wird eine Ansteuerung der Klappen 5 auf Basis mechanischer Effekte.
Zu berücksichtigende Probleme sind: begrenzter Bauraum in realen Achsen, Platzierung in rotierender Umgebung, Energieübertragung von stehenden auf drehende Bauteile, teuer und unter Lebensdauer- und Montageaspekten schwierig, sehr raue Umgebungsbedingungen durch Bremsenstaub, Straßenschmutz und Räderpflege (Sonneneinstrahlung, UV-Einstrahlung, Staub, Steinschlag, Dreck, Matsch und Schnee, Feuchtigkeit, Tau, Wasser, Salz, Reinigungsmittel, Hochdruckreiniger), Diebstahlschutz durch Verbindung mit Scheibenrad.
Aerodynamische Erfordernisse werden langfristig zu einer erheblichen Verbreitung von Aerodynamik-Scheibenräder führen, die sich nur noch durch Farbwahl, Lüftungsschlitzbreite, -länge und -verrundungsradien unterscheiden. Die beschriebene Lösung ermöglicht hier eine deutliche Abgrenzung von derartigen Konzepten. Die aerodynamischen Anforderungen werden dabei durch die beschriebene Lösung erfüllt. Solche aerodynamischen Anforderungen sind beispielsweise eine ebene Ringfläche direkt im Anschluss zu einem Felgenhorn mit einer Breite von beispielsweise 100 mm, wobei ein Spalt zwischen den Kreisringabschnitten, die bei der hier beschriebenen Lösung durch die Klappen 5 gebildet werden, und dem Felgenhorn beispielsweise 3 mm nicht überschreiten darf und wobei eine Spaltbreite zwischen den Kreisringabschnitten und den Speichen 2 nicht größer als beispielsweise 3 mm sein darf.
Bei der beschriebenen Lösung müssen Servicemaßnahmen wie Komplettrad- und Reifenmontage, Reifendruckkontrolle, Reifenfülldruckänderungen, Räderauswuchten und Ersatzradmontage sichergestellt werden.
Eine erste mögliche Lösung sind Klappen 5 (Radsegmente), die geschichtet werden mit Zeitverzögerungsglied, wie beispielsweise in den 4 bis 11 gezeigt. Hier erfolgt eine zeitverzögerte Klappenbewegung für ein sich bis auf Stillstand verlangsamendes Scheibenrad. Bei dieser Variante wird die kreisrunde ebene Ringfläche in Kreisringstücke, d. h. in die Klappen 5, unterteilt. Diese Kreisringstücke werden durch einen Aktor mittels einer Kinematik in Richtung Radmitte zusammengeschoben. Allerdings würden seitliche Begrenzungslinien der Kreisringstücke zur Kollision kommen. Um eine Kollisionsfreiheit sicherzustellen, muss zumindest jede zweite Klappe 5 in eine andere Ebene mit einem Höhenunterschied, welcher einer Segmentdicke zusätzlich eines Mindestabstands entspricht, gebracht werden, um diesen Bewegungsablauf nicht zu stören. Daher müssen die einzelnen Kreisringstücke zeitverzögert starten und mit einer geeigneten 3D-Kinematik ablaufen.
Am Startpunkt des 3D-Bewegungsablaufes, also bei Fahrzeugstillstand bzw. beispielsweise kleiner 50 km/h, muss keine ebene Ringfläche dargestellt werden. Nur bei Rotation des Fahrzeugrades 1, im Geschwindigkeitsbereich schneller als 50 km/h bis 80 km/h, muss sich der ebene Kreisringquerschnitt aufgrund Verstellkraft und vorgegebenem Bewegungsablauf der Kinematik einstellen. Dieser Bewegungsablauf muss reversibel sein. Die angegebenen Geschwindigkeitswerte sind nur Beispiele, es kann auch auf jede andere Geschwindigkeit abgestimmt werden. Allerdings je höher eine Schaltdrehzahl liegt, desto unempfindlicher wird das Gesamtsystem gegenüber Radschwingungen bzw. -beschleunigungen. Dies gilt ebenso für alle nachfolgend beschriebenen Varianten.
Eine weitere mögliche Lösung sind klappbare Klappen 5 (Radsegmente), wie beispielsweise in den 1, 2, 12 und 23 gezeigt. Hierbei wird das jeweilige einzelne Kreisringstück durch eine Normalen-Ebene zur Radachse in zwei gleichgroße Segmente unterteilt, wobei in die beschriebene Teilungsebene ein dafür geeignetes Scharnier eingesetzt wird, so dass diese Klappe 5 um diese neue Scharnierachse gefaltet und gleichzeitig über das oben beschriebene 3D-Kinematik-Prinzip räumlich angestellt werden kann, wobei durch die Faltung die bekannte Kollision der seitenbegrenzenden Linien der Kreisringstücke vermieden wird. Diese Lösung erfordert keinen zeitverzögerten Bewegungsablauf.
In einer Variante sind diese Klappen 5 an der Radaußenseite zwischen den Speichen 2 des Scheibenrades angeordnet, werden auf die oben beschriebene Weise zu deren Bewegung angetrieben und bilden in Summe in der Aero-Stellung, in welcher sie die Speichen 2 abdecken, den gewünschten ebenen Kreisring, wobei die Speichen 2 des Scheibenrades, vom Felgenhorn ausgehend, einen ebenen beispielsweise mindestens 100 mm langen Verlauf in Richtung Radmitte aufweisen und danach Richtung Nabenmitte abfallen (3D-Effekte zur freien Gestaltung).
In einer weiteren Variante sind diese Klappen 5 an der Radaußenseite vor den Speichen 2 eines Scheibenrades angeordnet. Dabei werden die einzelnen Klappen/Radsegmente zu einem kompletten Ring zusammengehängt mit den bekannten Scharnieren, allerdings nun in abwechselnder Reifenfolge. Beispielsweise sind sie aus einem gemeinsamen Spritzgussteil ausgebildet. D. h. auf ein nach außen knickendes Scharnier folgt ein nach innen knickendes Scharnier usw. Nachteilig dabei ist, dass nur eine gerade Anzahl an Radsegmenten bzw. Klappen 5 möglich ist. Der Vorteil dieser Variante ist, dass dadurch alle Speichen 2 überdeckt werden.
Die Speiche 2 selbst kann dadurch frei gestaltet werden und bereits hinsichtlich Design-Ansprüchen direkt ab dem Felgenhorn oder ab dem Felgentiefbett tief nach innen gezogen werden, wobei letzteres den maximalen 3D-Effekt („räumliche Tiefe”) ermöglicht.
Eine Aktuatorik oder Verstellkinematik(-mimik), welche zweckmäßigerweise als Fliehkraftaktuatorik 6 ausgebildet ist, ist vorteilhafterweise in einer schmutzgeschützten Kassette 7 angeordnet. D. h. die Fliehkraftaktuatorik 6 ist miniaturisiert und kompakt inklusive Abtrieb definiert auf der Innenseite des Scheibenrades in einer vor Umgebungseinflüssen geschützten Kassette 7 untergebracht. Durch die Bremse und die Anforderungen an die Tragfähigkeit eines Scheibenrades bzw. an die Achseigenschaften ist in den realen Bauräumen einer Achse nur eine tatsächlich kompakt bauende Fliehkraftaktuatorik 6 und Verstellkinematik einsetzbar.
Um die oben beschriebene zeitverzögerte Bewegung der Klappen 5 sicherzustellen, beinhaltet eine Ausführung der Fliehkraftaktuatorik 6 eine in die Kassette 7 integrierte Zeitverzögerung. Im Folgenden werden drei verschiedene Fliehkraftaktuatoriken 6 beschrieben. Diese leiten die Antriebsbewegung auf einen um die Raddrehachse drehbaren Ring, welcher über eine oder mehrere Druckstreben 8 mit den Klappenrückseiten verbunden ist. Die jeweilige Klappe 5, d. h. das jeweilige Radsegment, ist durch eine mit der Kassette 7 verbundene quersteife Kinematik geführt. Die jeweilige Klappe 5 bewegt sich infolge der Winkeländerung zwischen Druckstrebe 8 und Ring nach außen.
Für die oben beschriebene Klappenbewegung sind Klappen 5 in Form von Radsegmenten oder ähnlichem erforderlich, welche in mindestens zwei Gruppen oder mehr geteilt, angesteuert, bewegt oder klassifiziert sind. Die Ansteuerung erfolgt durch eine oder mehrere Verstell-Elemente und/oder -mechanismen. Die Bewegung, Kinematik, Ansteuerung o. Ä. innerhalb einer Gruppe von Radsegmenten ist die gleiche wie für jedes Radsegment, kann aber gegenüber den weiteren Gruppen die gleiche oder eine andere sein. Die Verstell- oder Betätigungsgeschwindigkeit, der Anfang und das Ende der Bewegung der einen Gruppe relativ zu der anderen können gleich sein oder in manchen Zeitabschnitten einen Unterschied aufweisen.
Die Radsegmente, d. h. die Klappen 5, müssen ab einer bestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine definierte Stellung haben, um die aerodynamische Anforderung zu erfüllen. Diese Stellung wird als Endstellung definiert und bildet eine ebene Ringfläche an der Radkante (Felgenhorn). Die Geometrie der Klappen 5 (Radsegmente) muss spätestens in der Endstellung die aerodynamischen Anforderungen erfüllen, indem die Spalte zwischen den Klappen 5 (Radsegmenten) untereinander und zwischen dem Rad einen definierten Mindestabstand einnehmen und diesen nie überschreiten sollen. Außerdem müssen die Klappen 5 (Radsegmente) die Mindestmaßanforderung der ebenen Ringfläche erfüllen (Form, Toleranzen, Lage, usw.), so dass kein zusätzlicher aerodynamischer Widerstand entsteht. Unterhalb der relevanten aerodynamischen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und besonders wenn das Fahrzeug steht ist eine andere Stellung der Klappen 5 (Radsegmente) gewünscht. D. h. die Anfangsstellung soll das eigentliche Raddesign bezüglich 3D-Effekt darstellen, somit die Anfangsstellung der einzelnen Klappen 5 (Radsegmente).
Zwischen der Anfangsstellung und der Endstellung findet die Bewegung der Klappen 5 (Radsegmente) statt. Diese wird von einer entsprechend parametrisierten Verstell-Einheit initiiert und abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs gesteuert. Die Zeitverzögerung wird durch die Aktuatorik, insbesondere Fliehkraftaktuatorik 6, realisiert. Die Zeitverzögerung ist erforderlich, da die Klappen 5 (Radsegmente) einen sehr kleinen Abstand voneinander aufweisen. Bei einer gleichzeitigen Bewegung aller Klappen 5 (Radsegmente) verringert sich der Abstand zwischen den Klappen 5 bis hin zu einer Kollision bzw. einem Verklemmen der Klappen 5 untereinander. Um diesen Berührungszustand zu vermeiden, sind die Klappen 5 (Radsegmente) durch eine mit der Zahl Zwei teilbare Anzahl aufgeteilt und in Gruppen zusammengefasst, wobei die zweite oder jede weitere Gruppe zeitverzögert mit dem Bewegungsablauf startet. Die Synchronisierung sorgt dafür, dass sich die Klappen 5 (Radsegmente) einer Gruppe zeitgleich in Bewegung setzen.
Die Synchronisierung wird durch eine oder mehrere Synchroneinheiten, insbesondere Synchronisationsringe, auch als Sync-Ring bezeichnet, sichergestellt. Die Synchronisation ist notwendig, da die Kräfte variieren, welche auf die einzelnen Klappen 5 (Radsegmente) wirken. Gründe hierfür sind Luftdruckschwankungen an der Radoberfläche durch die Rotation des Fahrzeugrades 1 in der vorbeiströmenden Luft sowie Reibungskräfte durch das unterschiedliche Aufkommen von Staub, Dreck, Wasser, usw. Mindestens ein Bauteil der Synchroneinheiten (Sync-Ring) wird von einer Verstellungskraft angetrieben. Zwischen den Bauteilen der Synchroneinheiten und/oder der Kassette 7/Gehäuse werden Federn oder Federelemente eingebaut, um die Rückkehr des gesamten Bewegungsablaufes in Ausgangsstellung sicherzustellen.
Wächst die Verstellungskraft durch Raddrehzahl an, bewegt sich der angetriebene Sync-Ring und nach definierter Zeit/Kraft oder definierten Weg wird ein weiterer Sync-Ring für die zweite Gruppe von Klappen 5 (Radsegmenten) mitgenommen. Erreicht die Verstellungskraft einen zweiten definierten Wert, werden zuerst die unter Vorspannung gesetzten Bauteile (Sync-Ringe) ihren Anschlag erreichen und somit wird ihre Bewegung beendet, bevor das angetriebene Bauteil (Sync-Ring) seinen Anschlag erreicht. Erhöht sich die Verstellungskraft weiter, bewegt sich das angetriebene Bauteil (Sync-Ring) weiter bis zu seinem Anschlag, welcher das Ende der Bewegung festsetzt.
Eine oder mehrere Rückstellfedern oder Rückstellelemente, welche mit den Synchroneinheiten verbunden sind, ermöglichen die Rückkehr in die Ausgangslage. Unterschreitet die Verstellungskraft einen bestimmten Wert, bewegt sich das angetriebene Bauteil (Sync-Ring) in Richtung der Anfangsposition zurück. Die weiteren Bauteile (Sync-Ringe) behalten aber ihre Position durch die Vorspannkraft der Feder oder der Federelemente zwischen diesen Bauteilen. Nimmt die Verstellungskraft weiter ab, bewegt sich das angetriebene Bauteil weiter zurück. Durch eine bestimmte Geometrie der Bauteile kann das angetriebene Bauteil die weiteren Bauteile während seiner Bewegung in Richtung der Anfangsposition und zum Anschlag mitnehmen. Das Erreichen des Anschlags ermöglicht die Änderung des Raddesign auf eine geschüsselte Radoptik.
Bei der Variante der als Scharnierklappen, d. h. als zusammenfaltende Klappen 5 ausgebildeten Klappen 5 sind die Klappen 5 (Radsegmente o. Ä.) einteilig oder mehrteilig konstruiert. Die Klappen 5 (Radsegmente) können zwischen den Speichen 2 montiert sein und so angeordnet sein, dass sie einen 3D-Effekt zeigen. Die Klappen 5 (Radsegmente) können auch miteinander verbunden sein, um dadurch die Optik des Fahrzeugrades 1 zu verändern. Die eigentlichen Speichen 2 werden in diesem Fall mehr in den Hintergrund treten bis hin zu unsichtbar sein. Die Ansteuerung erfolgt durch eine oder mehrere Verstellelemente und oder -mechanismen. Die Klappen 5 (Radsegmente) können eine Falt- oder Klappbewegung mehrdimensional durchführen. Die Klappen 5 (Radsegmente) bilden bei der Anfangsstellung einen gewissen Winkel zueinander und einen anderen Winkel zu der Radaußenebene und stellen eine geschüsselte Radoptik dar. Die Scharnierachse muss dabei nicht zwingend in Richtung Radmitte weisen, sondern könnte auch in beliebigen Winkeln zur Richtung Radmitte angeordnet sein.
Die Klappen 5 (Radsegmente) bilden in der Endstellung eine ebene Ringfläche, welche die aerodynamischen Anforderungen erfüllt. Durch das Zusammenfalten der Klappen 5 (Radsegmente) wird der Zugang zum Reifenbefüllventil gegenüber Aerodynamikradblenden erleichtert, da die nach innen geklappten Klappen 5 die Ventilkappe/Verschraubkappe am Reifenbefüllventil um einige Millimeter mehr freigibt, wodurch die Zugänglichkeit zum Greifen, Drehen und Befüllen verbessert wird. Die Klappen 5 (Radsegmente) sind aufgrund einer vereinfachten Montage mittels der Kinematikstreben/-lenker ein Teil der Kassette 7, wobei einzelne Kinematikelemente mit gleicher Dreh- oder Schwenkachse auch paarweise an Speichen 2 oder separater Tragstruktur angebunden sein können.
Wie bereits erwähnt, ist, insbesondere zum Schutz gegen Verschmutzung, die Kassette 7 vorgesehen, welche die Fliehkraftaktuatorik 6 umfasst und die Kinematik, den Bewegungsablauf und, wenn erforderlich, die Synchronisierung ermöglicht. Gewichtskörper werden aufgrund Ihrer Masse und geeigneter Lagerung oder Führung durch eine Rotationsbewegung des Zusammenbaues einer Fliehkraft ausgesetzt. Die Bewegung des Gewichtskörpers, welche translatorisch oder rotatorisch ist, kann direkt zu den Klappen 5 (Radsegmenten) übertragen werden oder sie wird zuerst in eine Rotationsbewegung umgewandelt und erst dann übertragen. Die Gewichtskörper können unterschiedliche geometrische Formen aufweisen. Die simultane Bewegung der Klappen 5 (Radsegmente) wird durch eine oder mehrere Synchroneinheiten sichergestellt, welche unterschiedliche geometrische Formen aufweisen können und durch die Fliehkraft der angebrachten Gewichte angetrieben werden. Die Synchronisierung sorgt dafür, dass die Bewegung der verschiedenen Klappen 5 (Radsegmente) zeitgleich beginnt bzw. endet. D. h. die aus Schwerkraft und Fliehkraft unterschiedlich großen Kraftschwankungen des rotierenden Antriebes werden dadurch kompensiert. Zusätzlich wirken auf die Klappen 5 (Radsegmente) noch variierende Kräfte wie beispielsweise Anregungen aus Luftdruckschwankungen, Reibungskräfte (durch Staub, Dreck, Wasser, usw.) und andere Störkräfte. Die Synchronisierung wird durch eine oder mehrere Synchroneinheiten sichergestellt.
Die Gewichte können direkt oder indirekt mit einer Synchroneinheit verbunden oder relativ zu ihr verschiebbar sein. Die Klappen 5 (Radsegmente) werden mit der Synchroneinheit oder den Synchroneinheiten durch ein oder mehrere Druckstreben 8 oder ähnliche Verstellelemente verbunden. Mit anderen Antriebsenergien könnte auch ein einfacher Linearaktuator diese Aufgabe übernehmen.
Die Rückstellung der Klappen 5 (Radsegmente) bzw. der Verstellelemente bzw. der Synchroneinheiten auf die Anfangsposition wird von einer Rückstellfeder oder einem Rückstellelement zwischen Kassette 7 (Gehäuse) und Synchron-Ring sichergestellt. Die Rückstellung erfolgt durch die Synchroneinheit, um die simultane Bewegung der Klappen 5 (Radsegmente) sicherzustellen.
Ein Anschlag sorgt dafür, dass die Bewegung der Verstelleinheit aufgrund der weiter über der Raddrehzahl ansteigenden Fliehkraft vor Überlast geschützt wird und die Bewegung an einem definierten Punkt endet. Dieser Anschlag sorgt dafür, dass die Bewegung der Elemente bei der Rückstellung zu einem definierten Punkt endet, um Strecklagen der Kinematik auszuschließen.
Die Komponenten werden in die Kassette 7 (Gehäuse) eingebracht, welche offen oder geschlossen sein kann. Die Kassette 7 (Gehäuse) wird am Fahrzeugrad 1 mit Hilfe von Verbindungselementen angebracht. Diese Verbindungselemente können beispielweise als Schnappverbindung ausgebildet sein. Die Sicherung der Kassette 7 (Gehäuse) ist axial und radial sichergestellt. Je nach Geometrie des Fahrzeugrads 1 und der Speichen 2 sind die Anzahl, die Form und die Position der Verbindungselemente ausgewählt. Wenn das Raddesign eine Speiche 2 mit Anlaufschräge darstellt, wird beispielweise eine Klammer aus Blech, Kunststoff, o. a. zwischen Kassette 7 (Gehäuse) und Speiche 2 befestigt. Die Vorspannkraft der Klammer hindert die Bewegung der Kassette 7 (Gehäuse) relativ zum Fahrzeugrad 1 in axialer und radialer Richtung.
Wenn die Speichen 2 keine Ausformschräge darstellen, kann die Befestigungsklammer an der Speiche 2 nur die Funktion der radialen Sicherung erfüllen. Für die axiale Sicherung ist mindestens eine weitere Klammer nötig, die zwischen der Kassette 7 (Gehäuse) und dem Tiefbett geklemmt ist. Die Klammern können in die Kassette 7 (Gehäuse) integriert werden oder separat als Einzelelemente anmontiert oder verbunden werden. Außer der Fliehkraft kommen noch weitere Antriebsquellen, wie beispielsweise Elektromotor, Magnete, Strömungskräfte aus der Luftumströmung des Fahrzeugrades 1 o. ä. in Betracht.
Im Folgenden werden drei Ausführungsbeispiele der Fliehkraftaktuatorik 6 beschrieben. Die Fliehkraftaktuatorik 6 kann beispielsweise auf einem Kugel-Seilzug-Konzept, auf einem Kugel-Kulissen-Konzept oder auf einem Kipphebelkonzept beruhen.
Die auf dem Kugel-Seilzug-Konzept beruhende Fliehkraftaktuatorik 6, welche in den 19 bis 22 dargestellt ist, wandelt eine durch Fliehkraft ausgelöste Translationsbewegung in eine Rotationsbewegung um. Die Rotationsbewegung wird mittels einer seitlich abgehenden Druckstrebe 8 in eine seitliche Hubbewegung umgewandelt. Durch diesen seitlichen Antrieb werden die Klappen 5 (Radsegmente) mittels einer hierfür geeigneten Kinematik in die gewünschte aerodynamische Position (ebene ringförmige Fläche) gebracht/geführt.
Die Fliehkraftsteuerung wird durch eine Kugel 9 in einer radialen Führung erzeugt, wobei die Kugel 9 mit einem Seil verbunden ist, welches in Form eines Seilzuges über eine Umlenkrolle 10 die radiale fliehkraftbedingte Kugelbewegung in eine Rotationsbewegung eines Rings überträgt. Dieser Ring wird als Sync-Ring bezeichnet, wie oben bereits beschrieben. Dieser Sync-Ring ist drehbar in der Kassette 7 (Gehäuse) gelagert. Die Funktion dieses Bauteils ist die Synchronisation der nicht gleichmäßig eingeleiteten Kraft der Kugeln 9, hervorgerufen durch Reibung und Schwingung der Umgebung. Gleichzeitig dient aber der Sync-Ring auch der synchronen Bewegung der Klappen 5 (Radsegmente). Die Synchronisation ist erforderlich, denn es wirken unterschiedliche Kräfte auf die Kugeln 9 (vertikale Beschleunigungen durch die Fahrbahn, Fliehkraft, Schwerkraft, Reibungskräfte usw.), welche aufgrund der unterschiedlichen Positionen im Fahrzeugrad 1 zu unerwünschten Einzelbewegungen der Klappen 5 (Radsegmente) führen würden. Der Sync-Ring kompensiert auch nachfolgende Einflüsse über seine Massenträgheit bzw. auftretende Reibung, wodurch Kraftspitzen verschliffen werden.
Die Komponenten sind in einem ring- und schalenförmigen Gehäuse integriert, d. h. in der Kassette 7. Die Anzahl an Gewichtskörper, d. h. hier der Kugeln 9, ist abhängig von Reibung, Verschmutzung und Stellkraftbedarf. Eine Kugel 9 eignet sich besonders unter diesen Aspekten, aber auch andere geometrische Formen sind geeignet, beispielsweise Zylinder, ovale Zylinder, Würfel, Kegel. Die Kassette 7 mit den unterschiedlichen Bauteilen wird im Fahrzeugrad 1 befestigt. Hierzu wird sie axial auf der Innenseite des Fahrzeugrades 1 montiert. Dabei wird die Kassette 7 soweit nach innen geschoben (axial bis kurz vor die Speichen 2) bis eine oder mehrere Schnappverbindungen radial auseinander gehen können und die Kassette 7 im Fahrzeugrad 1 fixieren. An der Kassette 7 befinden sich Schnappverbindungen, die eine Verschiebung in axialer und radialer Richtung verhindern. Die Schnappverbindung stellt die Verbindung aufgrund eines Hinterschnitts her.
Die Gehäusebefestigung, d. h. die Befestigung der Kassette 7, kann, alternativ oder zusätzlich, auch eingeschraubt werden oder durch eine Klemmverbindung ähnlich einem Konusring bzw. einer Konusverschraubung erfolgen.
Jede Kugel 9 ist in einer radial angeordneten Führung gesichert, wobei die Führung geradlinig oder auch gekrümmt ist, aber stets die Kugel 9 radial nach außen führt, innerhalb des Gehäuses. Die Führung gibt der Kugel 9 eine definierte Bahn bzw. Bewegungsrichtung (kann außer radial auch in einem Winkel von bis zur 45° von der radialen Bahn stehen bzw. elliptisch oder auch als Radius ausgebildet sein, zwecks Optimierung Bauraum Package).
Am jeweiligen Ende der Kugelführung einer jeden Kugel 9 ist ein Anschlag. Diese Anschläge begrenzen den maximalen Hub der einzelnen Aktuatoren. Der Anschlag dient gleichzeitig als Überlastschutz der Aktuatorik nach Überschreiten der Schaltdrehzahl (Schaltdrehzahl vor Erreichen 80 km/h; Überlast Raddrehzahlen > 80–250 km/h). Dadurch wird die Überbeanspruchung des Seils bzw. Seilzuges verhindert.
Das Zugseil kann aus unterschiedlichen Materialen gefertigt sein (Draht-, Kunststoff- oder dafür geeignetes Aramidseil, Faserstoffe). Der Seilzug muss sehr biegeweich gehalten werden (wegen der Umlenkrollen 10, sonst wird die induzierte Verlustleistung zu groß).
Die Umlenkrolle 10 ist frei drehbar an einer Achse in der Kassette 7 (Gehäuse) gelagert. Jede Kugel 9 bzw. jeder Seilzug ist mit einer Umlenkrollenachse und einer Umlenkrolle 10 versehen. Die Umlenkrolle 10 kann aber auch ein feststehender verschleißfester Bolzen sein.
Die Kugel 9 weist eine Bohrung auf, durch welche das Seil eingefädelt eingeführt und verklebt ist oder einfach nur durchgeführt ist, um zum Beispiel bei einem Kunststoffseil mit einem nietartigen Ende später die auf die Kugel 9 wirkende Kraft auf das Seil zu übertragen.
Die seitliche Hubbewegung der Druckstrebe 8 sorgt dafür, dass die Klappen 5 (Radsegmente) nach außen bewegt werden. Dabei wird durch geeignete Wahl der Parameter wie Länge der Druckstrebe 8, Radius des Sync-Rings und dessen Verdrehwinkel, die Hubhöhe der Klappen 5 (Radsegmente) definiert. Der Sync-Ring muss auch die Rückstellung in die Ausgangslage übernehmen. Hierzu wird eine vorgespannte Feder eingesetzt, die zwischen Kassette 7 (Gehäuse) und Sync-Ring eine Rückkehr in die Ausgangslage sicherstellt. Unter 80 km/h nimmt die Fliehkraft ab und die Federkraft überwiegt, wodurch die Rückstellbewegung eingeleitet wird. Mit der Rückstellung des Sync-Rings werden die Klappen 5 (Radsegmente) ihre Ausgangslage (geschüsselte Stellung) einnehmen.
Die in den 13 bis 18 dargestellte auf dem Kugel-Kulissen-Konzept beruhende Fliehkraftaktuatorik 6 wandelt ebenfalls eine radiale Translationsbewegung in eine Drehbewegung um die Raddrehachse. Die Rotationsbewegung wird mittels einer seitlich abgehenden Druckstrebe 8 in eine seitliche Hubbewegung umgewandelt. Durch diesen seitlichen Antrieb werden die Klappen 5 (Radsegmente) mittels einer hierfür geeigneten quersteifen Kinematik in die gewünschte aerodynamische Position (ebene ringförmige Fläche) gebracht/geführt.
Die Fliehkraftaktuatorik 6 ist, wie oben bereits erwähnt, zweckmäßigerweise in einer Kassette 7 (Gehäuse) angeordnet. Deren Befestigung im Fahrzeugrad 1 erfolgt auch hier wie oben bereits beschrieben.
Auf der Innenseite einer Gehäusehälfte der Kassette 7 befindet sich mindestens eine radiale Laufbahn/Nut, zweckmäßigerweise sind mehrere solcher radialer Laufbahnen/Nuten vorhanden. Auf dem reibungsarm gelagerten Sync-Ring befindet sich für jede derartige Laufbahn/Nut eine zweite Nut, die unter einem Winkel kleiner 45° zur in der Gehäusehälfte befindlichen jeweiligen radialen Nut verläuft. Die Steuerung erfolgt durch eine entsprechend dimensionierte Kugel 9 (bzw. mehrere Kugeln), welche jeweils durch die Nut/Laufbahn in der Gehäusehälfte und im Synch.-Ring gemeinsam geführt ist/sind. Die unter Fliehkraft nach außen drängende Kugel 9 wird einerseits durch die radiale Nut in der Gehäusehälfte geführt und anderseits durch die schräg verlaufende Nut im Sync-Ring. Dadurch wird der reibungsarm gelagerte Sync-Ring gegenüber dem festen Gehäuse verdreht. Um Selbsthemmung durch Reibung auszuschließen, sind große Winkel (70°–90°) zu vermeiden.
Die Synchronisation ist erforderlich, denn es wirken unterschiedliche Kräfte auf die Kugeln 9 (Fliehkraft, Schwerkraft, Reibungskräfte usw.), die teilweise auch als Störkräfte auftreten können und die Klappen 5 (Radsegmente) unterschiedlich in Bewegung setzen könnten. Dies ist unerwünscht.
Ein Deckel schließt das schalenförmige Gehäuse, d. h. die Kassette 7, und schützt dadurch die darin befindlichen Bauteile vor Fremdkörpern. Der Deckel ist durch Schnappverbindungen sowohl radial als auch axial gegenüber dem Gehäuse gesichert.
Der Sync-Ring ist mit den Klappen 5 (Radsegmenten) durch Druckstreben 8 verbunden. Diese Druckstreben 8 sind sowohl am Sync-Ring als auch an den Klappen 5 (Radsegmenten) gelagert. Dabei sind die Klappen 5 (Radsegmente) durch die Kinematik der Spurstangen sauber geführt, so dass die Bewegung der Druckstrebe 8 direkt in eine Verschiebung der Klappen 5 (Radsegmente) gewandelt wird. D. h. die Kinematik der Klappenbewegung ist in Richtung Quersteifigkeit optimiert.
Um das Gesamtsystem in die Ausgangslage zurückkehren zu lassen, befindet sich zwischen Sync-Ring und Gehäuse eine Feder oder ein Federelement, welche dem System eine Vorspannung gibt. Auf der Innenseite des Gehäuses befinden sich zwei Anschläge, gegen die der Sync-Ring laufen kann. Die beiden Anschläge dienen der Einstellung von definierten Anfangs- und Endpositionen. Die Endposition dient auch als Überlastschutz bei weiterer Zunahme der Raddrehzahl über die Schaltdrehzahl hinaus. Die Vorspannung in der Anfangsposition dient der Sicherung der Klappen 5 (Radsegmente) vor Fremdbewegung, beispielsweise während der Felgenreinigung.
Bei der in den 8 bis 11 dargestellten auf dem Kipphebel-Konzept beruhenden Fliehkraftaktuatorik 6 wirkt während der Rotation des Fahrzeugrades 1 um die Radachse eine Fliehkraft auf den Gewichtskörper eines jeweiligen Kipphebels 11, wodurch sich der Kipphebel 11 um seine Drehachse bewegt. Dabei wird die Drehbewegung des Kipphebels 11 über ein Langloch auf einen Stift des Sync-Rings übertragen. Dadurch wird der Sync-Ring um die Raddrehachse verdreht bzw. treibt die Druckstrebe 8 an.
In einem ring- und schalenförmigen Gehäuse, d. h. in der Kassette 7, befindet sich mindestens ein ringförmiges Bauteil, welches drehbar in der Kassette 7 gelagert ist. Die Kassette 7 (Gehäuse) muss in einer Ausführungsvariante nicht geschlossen sein, sondern kann auch als offene Tragstruktur ausgebildet sein.
Die Kassette 7 (Gehäuse) oder die offene Tragstruktur ist in diesem Fall auf der Radinnenseite montiert und durch Schnappverbindungen mit dem Fahrzeugrad 1 radial und axial gesichert. Die Funktion dieses ringförmigen Bauteils ist die Synchronisation der Bewegung der Klappen 5 (Radsegmente), dementsprechend wurde es als Synchronisationsring benannt, kurz Sync-Ring. Die Synchronisation ist erforderlich, denn es wirken unterschiedliche Kräfte (Fliehkraft, Schwerkraft, Reibungskräfte usw.) wie bereits zuvor beschrieben.
Auf der Innenseite der Kassette 7 (Gehäuse) ist mindestens eine Drehachse, parallel zur Raddrehachse, an der der Kipphebel 11 drehbar gelagert ist. Der Kipphebel 11 besteht prinzipiell aus einem ebenen Bauteil mit einer kreisrunden Öffnung/Lagerbohrung zwischen den Enden, ein Ende wird als Gewichtskörper ausgebildet oder abgestimmt und auf seine Fliehkraftwirkung hin optimiert. Das andere Ende dient der Übertragung des Bewegungsimpulses aus der Fliehkraft auf den Sync-Ring. Hierzu ist das zweite Ende des Kipphebels 11 als Langloch, Gabel oder als Stift auszuführen, da aufgrund der Bahnkurve zwischen Kipphebel 11 und Sync-Ring ein Längenausgleich notwendig ist.
Der Gewichtskörper des Kipphebels 11 kann unterschiedliche Formen aufweisen und aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Die Masse des Gewichtskörpers bzw. Hebelarms wird aufgrund Reibung, Hebelverhältnisse und der Federvorspannung definiert (Federvorspannung der Rückstellfeder bzw. Federelement).
Der Sync-Ring ist in der Kassette 7 (Gehäuse) unter Vorspannung durch eine Feder oder ein Federelement gesetzt. Die Vorspannung ist erforderlich, um den Sync-Ring wieder zurück zu seiner Anfangsposition zu drehen, wodurch er die Klappen 5 (Radsegmente) auf ihre Anfangslage zurückbringt, wenn die Fliehkraft kleiner als die Federkraft ist.
Der Sync-Ring ist mit den Klappen 5 (Radsegmenten) durch Druckstreben 8 verbunden. Diese Druckstreben 8 sind sowohl am Sync-Ring als auch an den Klappen 5 (Radsegmenten) gelagert und setzten die Drehbewegung des Sync-Rings in einer Hubbewegung der Klappen 5 (Radsegmente) durch eine geeignete quersteife Kinematik um.
Ein Anschlag befindet sich in der Innenseite der Kassette 7 (Gehäuse) und sorgt dafür, dass der Sync-Ring eine definierte Anfangsposition und eine definierte Endposition hat. Wenn die Fliehkraft sich über einen bestimmten Wert erhöht, wird der Sync-Ring am Anschlag abgestützt. Im konkreten Fall ist zum Beispiel die radiale Gehäusewand gleichzeitig auch der Endanschlag. Wenn die Fliehkraft abnimmt, zieht die Feder in entgegengesetzte Richtung den Sync-Ring in die Ausganglage zurück bzw. gegen den Anschlag. Der Anschlag ist notwendig, um Strecklagen in der Kinematik bzw. in den Gelenken zu verhindern. Dieses Konzept kann auch mit mindestens zwei Sync-Ringen versehen werden, um gegebenenfalls eine zeitverzögerte Steuerung zu integrieren.
Um in der schmutzigen Umgebung des Fahrzeugrades 1 die Funktion zu sicherzustellen, ist die Anordnung aus Klappen 5 und Fliehkraftaktuatorik 6, insbesondere die Kassette 7 mit der darin angeordneten Fliehkraftaktuatorik 6, derartig auszuführen, das ein Schmutzabfluss größer als ein Schmutzeintrag ist, da sonst die Kassette 7 (Gehäuse) über die Betriebsdauer vollläuft. Deshalb sind zweckmäßigerweise auf der radialen Gehäuseaußenwand Öffnungen eingebracht, damit zwischen diesen Öffnungen, bei Radstillstand und später auch bei Rotation, sich keine Wasseransammlungen bilden können. Daher sind die Ränder der Öffnungen mit einer Geraden, die bis zur nächsten Außenöffnung reicht, verbunden. Durch diese radialen Öffnungen in der Kassette 7 (Gehäuse) tritt Wasser, Dreck, Staub, usw. wieder aus. Das Wasser fließt aus den Öffnungen heraus oder wird durch die Rotation des Fahrzeugrades 1 herausgeschleudert. Die Innenseite der radialen Gehäusewand ist derartig ausgebildet, das bei Radstillstand zwischen den radialen Öffnungen sich keine Pfütze oder Siphon bilden kann. Dadurch wird beispielsweise im Winterbetreib eine Unwucht aufgrund gefrorenen Wassers vermieden. Durch diese Lösung wird somit stehende Flüssigkeit innerhalb des Aktuatorrings, d. h. innerhalb der Kassette 7, vermieden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass keine außenseitige radiale Gehäusewand der Kassette 7 vorgesehen ist, so dass es radial außen vollständig offen ist. Das Gehäuseteil der Kassette 7 wird in diesem Fall mit dem Deckel der Kassette 7 mittels Anbindungen form- und/oder kraftschlüssig verbunden. Die Anbindungen können außerhalb der Kassette 7 angeordnet sein oder sie liegen innerhalb des Gehäuses der Kassette 7. Dadurch ist die Form des Sync-Rings angepasst, um die Bewegung ohne Kollision sicherzustellen. Dieses Konzept ist schmaler und weist daher einen Bauraumvorteil auf.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugrad
2: Speiche
3: Radflansch
4: Felge
5: Klappe
6: Fliehkraftaktuatorik
7: Kassette
8: Druckstrebe
9: Kugel
10: Umlenkrolle
11: Kipphebel

Claims

Fahrzeugrad (1), umfassend eine über Speichen (2) mit einem Radflansch (3) verbundene Felge (4), dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl beweglicher Klappen (5) vorgesehen sind, welche in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit in eine die Speichen (2) außenseitig überdeckende Position und in eine die Speichen (2) freigebende Position bewegbar sind, wobei die Klappen (5) klappbar sind oder wobei eine erste Anzahl der Klappen (5) zeitverzögert zu einer weiteren Anzahl der Klappen (5) in Umfangsrichtung des Fahrzeugrades (1) nebeneinander in die die Speichen (2) außenseitig überdeckende Position und, sich einander zumindest bereichsweise überlagernd, in die die Speichen (2) freigebende Position bewegbar sind, wobei eine Fliehkraftaktuatorik (6) zur fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Bewegung der Klappen (5) vorgesehen ist, wobei die Fliehkraftaktuatorik (6) in einer Kassette (7) angeordnet ist und wobei die Fliehkraftaktuatorik (6) eine Kugel-Seilzug-Anordnung, eine Kugel-Kulissen-Anordnung oder eine Kipphebelanordnung umfasst.