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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad.
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Fahrzeugräder weisen eine Felge und ein darauf aufgezogenen Fahrzeugreifen auf, zwischen denen ein Reifenvolumen eingeschlossen wird. In dem Reifenvolumen herrscht im Betrieb des Fahrzeugreifens ein vorab festgelegter Reifendruck. Über den Reifendruck wird ein Fahrverhalten des Fahrzeugreifens bestimmt, wobei der Reifendruck sich während der Fahrt aufgrund von beispielsweise thermischen Effekten verändern kann. Weiterhin kann der Reifendruck durch Diffusion über einen längeren Zeitraum abfallen. Durch derartige Veränderungen können sich im laufenden Betrieb des Fahrzeugrades Beeinträchtigungen des Fahrverhaltens, insbesondere eines Rollwiderstandes, ergeben. Ein zu geringer Reifendruck wird meist erst nach einem längeren Zeitraum beispielsweise bei einer routinemäßigen Kontrolle festgestellt. In bestimmten Situationen ist ebenfalls wünschenswert den Reifendruck mit einer hohen Geschwindigkeit anzupassen.
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Aufgabe der Erfindung ist, ein Fahrzeugrad bereitzustellen, dessen Fahrverhalten im Betrieb des Fahrzeugreifens an eine aktuelle Fahrsituation angepasst werden kann.
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Gelöst wird die Aufgabe gemäß dem Oberbegriff und den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 dadurch, dass
die Felge mit einer elektrisch betriebenen Miniaturpumpe in Form einer Kolbenpumpe zur Erzeugung eines Luftdruckes ausgestattet ist,
wobei der Zylinder mit dem Zylinderkopf in einer Aussparung des Basiskörpers der Felge eingelassen ist,
wobei der Basiskörper der Felge zum Abführen von Wärme eingesetzt werden kann und wobei der Reifendruck während der Fahrt mit der Pumpe an unterschiedliche Fahrtsituationen angepasst werden kann.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Fahrzeugrad auf einfache Weise und präzise an eine aktuelle Fahrsituation angepasst werden kann. Beispielsweise könnte bei einer höheren Radlast der Reifendruck signifikant erhöht werden, um dadurch die Fahreigenschaften des Fahrzeugreifens zu verbessern und um den Rollwiderstand zu reduzieren. Die elektrisch betriebene Miniaturpumpe lässt sich einfach an einer Fahrzeugfelge integrieren. Aufgrund der geringen Abmessungen der Miniaturpumpe ist nur ein geringer Bauraum erforderlich. Außerdem lässt sich die elektrisch betriebene Miniaturpumpe auf einfache Weise mit einer elektrischen Schaltung ein- und ausschalten. Dadurch ist vorteilhafterweise auch im Betrieb des Fahrzeugrades bzw. während der Fahrt ein stufenloses Anpassen eines Reifendruckes durch die Aktivierung der Miniaturpumpe möglich. Außerdem können beispielsweise durch Diffusion verursachte Verluste im Reifendruck ausgeglichen werden. Weiterhin kann je nach Fahrsituation der Reifendruck gezielt angepasst werden, so dass Reifeneigenschaften, insbesondere der Rollwiderstand, in Abhängigkeit der Fahrsituation als auch die Haltbarkeit des Fahrzeugrades optimiert werden können. Der Zylinder mit dem Zylinderkopf der Kolbenpumpe ist in einer Aussparung des Basiskörpers der Felge eingelassen. Dadurch kann bei einem Betrieb der Pumpe die Wärme optimal über den Basiskörper der Felge abgeleitet werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kurbelgehäuse und der Antrieb der Miniaturpumpe direkt mit einer Außenfläche des Basiskörper der Felge verbunden sind. Dadurch kann die Miniaturpumpe auf einfache Weise und hochfest an der Felge fixiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kurbelgehäuse und der Antrieb der Miniaturpumpe über eine Schraubenverbindung an dem Basiskörper der Felge fixiert sind. Dadurch kann die Miniaturpumpe auf einfache Weise und wiederlösbar an der Felge fixiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Reifendruck mit der Pumpe in einer Zeit von weniger als 30 Sekunden an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden kann. Dadurch kann sehr schnell und dynamisch auf unterschiedliche Fahrsituationen reagiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Felge elektrisch ansteuerbare Ventile integriert sind, wobei mit den Ventilen und der Miniaturpumpe der Reifendruck des Luftreifens reguliert wird. Dadurch lässt sich der Reifendruck im Reifen präzise und stufenlos an unterschiedliche Fahrsituationen anpassen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Nabe ein Statorelement und an der Felge ein Rotorelement angeordnet sind, wobei bei Rotationen des Rotorelementes um das Statorelement eine elektrische Energie erzeugt wird. Dadurch lässt sich auf einfache Weise Energie an der Fahrzeugfelge bereitstellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Energie für den Antrieb der Miniaturpumpe und/oder zum Aktivieren der Ventile und/oder für das Laden eines elektrischen Speichers genutzt wird. Dadurch lassen sich diese elektronischen Bauteile einfach mit elektrischer Energie versorgen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der elektrische Speicher in Form eines Akkus in der Felge integriert ist. Dadurch ist der elektrische Speicher von der Außenseite des Fahrzeuges nicht sichtbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Felge mindestens ein Belüftungsventil und zusätzlich mindestens ein Entlüftungsventil zum Anpassen des Reifendruckes angeordnet sind. Dadurch kann das Belüften und das Entlüften des Fahrzeugreifens präzise und mit einer hohen Geschwindigkeit erfolgen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Belüftungsventil und die Entlüftungsventile jeweils einzeln mit einer elektrischen Schaltung gesteuert werden. Dadurch kann der Reifendruck mit einer hohen Präzision an unterschiedliche Fahrsituationen angepasst werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Miniaturpumpe Abmessungen mit einer maximalen Höhe von ca. 10 cm, einer maximalen Breite von ca. 10 cm und einer maximalen Tiefe von 5 cm aufweist.
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Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im Folgenden näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 ein Fahrzeugrad mit einer Miniaturpumpe am Basiskörper der Felge
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2 ein Fahrzeugrad mit einem Rotorelement
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3 ein Fahrzeugrad mit Entlüftungsventilen
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die elektrisch betriebene Miniaturpumpe 6 in Form einer Kolbenpumpe im Basiskörper 9 der Felge 2 integriert ist, wobei die Felge 2 in einer Radialschnittansicht dargestellt ist. Der Basiskörper 9 der Felge 2 stellt sozusagen das Verbindungsbauteil zur Nabe dar. Die Miniaturpumpe 6 ist über die Verbindungsleitung 7 mit dem Felgenring 8 verbunden, um den Reifendruck anzupassen. Zur vereinfachten Darstellung ist der Reifen nicht dargestellt.
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Bei einer Betätigung der elektrisch betriebenen Miniaturpumpe 6 wird der Reifendruck im Reifen 3 an unterschiedliche Fahrsituationen angepasst. Über Sensoren könnte beispielsweise festgestellt worden sein, dass sich die Radlast signifikant erhöht hat, weil das Fahrzeug voll beladen wurde. Nachfolgend würde dann der Reifendruck um eine entsprechende Druckdifferenz erhöht werden. Die Miniaturpumpe 6 ist in Form einer Kolbenpumpe ausgebildet und weist einen Antrieb 11 in Form eines Elektromotors, ein Kurbelgehäuse 12, einen Kolben 13 und einen Zylinder 14 mit einem Zylinderkopf auf. Der Zylinder 14 mit dem Zylinderkopf ist in einer Aussparung im Basiskörper 9 der Felge 2 auf der fahrzeugäußeren Seite eingelassen. Die Außenflächen des Zylinders 14 stehen im direkten Kontakt mit der Innenfläche der Aussparung im Basiskörper 9. Dadurch kann eine optimale Wärmeableitung bei einem Betrieb der Kolbenpumpe gewährleistet werden.
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Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Felge 2 in einer Schnittansicht dargestellt ist. Die Miniaturpumpe 6 ist im Basiskörper der Felge integriert. Die Felge weist am Basiskörper ein Rotorelement 16 auf, welches sich bei Bewegung des Fahrzeugrades um das Statorelement 15 dreht, welches an der feststehenden Nabe angeordnet ist. Bei Rotation des Fahrzeugrades kann auf diese Weise elektrische Energie bereitgestellt werden, um über die dargestellten elektrischen Verbindungen die Miniaturpumpe 6 mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Miniaturpumpe 6 ist über eine Verbindungsleitung 18 mit dem Felgenring der Felge 2 verbunden. Im Felgenring ist schematisch ein Ventil 19 zum Befüllen des Reifenhohlraums dargestellt. An der Felge 2 ist ebenfalls schematisch ein elektrischer Speicher 17 dargestellt, der mit dem System aus Rotorelement und Statorelement aufgeladen werden kann. Der elektrische Speicher kann dazu dienen, Ventile im Felgenring zu aktivieren oder die Pumpe 6 anzutreiben.
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Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeugrad 1 ist in einer Seitenansicht dargestellt. Am Felgenring 8 sind ein Belüftungsventil 20 und mehrere einzelne Entlüftungsventile 19 angeordnet. Durch die Vielzahl der Ventile lässt sich der Reifendruck mit einer hohen Geschwindigkeit regulieren. Insbesondere lässt sich mit den drei dargestellten Entlüftungsventilen 19 der Reifendruck auf einfache und schnelle Weise absenken. Alle Ventile werden beispielsweise über Elektromagnete gesteuert. Die Miniaturpumpe und der elektrische Speicher sind in der Felge integriert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugrad
- 2
- Felge
- 3
- Reifen
- 4
- Nabe
- 5
- Speichen bzw. Felgenspeiche
- 6
- Miniaturpumpe
- 7
- Verbindungskanal zum Reifen
- 8
- Felgenring
- 9
- Basiskörper der Felge
- 10
- Felgentiefbett
- 11
- Antrieb in Form eines Elektromotors
- 12
- Kurbelgehäuse
- 13
- Kolben
- 14
- Zylinder mit Zylinderkopf
- 15
- Statorelement an der Nabe
- 16
- Rotorelement an der Felge
- 17
- Elektrischer Speicher
- 18
- Verbindungsleitung zum Felgenring
- 19
- Entlüftungsventile
- 20
- Belüftungsventil
