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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rad. Dabei weist das Rad einen Luftreifen und eine Felge auf. Dabei bilden eine Reifeninnenfläche des Luftreifens und die Felge einen Innenraum aus. Die Felge weist mindestens eine erste Komponente auf. Dabei ist die mindestens eine erste Komponente bewegbar. Die Felge weist ferner mindestens eine zweite Komponente auf. Schließlich ist eine Drehschutzvorrichtung zur Vermeidung einer Drehung der mindestens einen ersten Komponente an der Felge angeordnet ist.
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Bei dem Rad kann es sich um ein Rad eines Kraftfahrzeugs oder eines Fahrrads handeln.
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Zusätzlich weist die Felge vorzugsweise eine Führungsvorrichtung zur Führung der Bewegung der mindestens einen ersten Komponente auf.
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Bei der mindestens einen ersten Komponente handelt es sich beispielsweise um eine innerhalb eines Felgenbettes bewegbare Komponente. Bei der mindestens einen zweiten Komponente handelt es sich beispielsweise um einen Felgenring.
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Die Bewegung der mindestens einen ersten Komponente führt insbesondere zu einer Veränderung einer Bodenaufstandsfläche des Luftreifens.
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Bei der Bodenaufstandsfläche handelt es sich um den Bereich einer Oberfläche des Luftreifens, der in unmittelbarem Kontakt mit einer Fahrbahn steht auf der das Rad rollt. Während eines regulären Betriebs eines Rades weist die mindestens eine erste Komponente von der mindestens einen zweiten Komponente einen regulären Abstand parallel zu einer Rotationsachse des Rades auf. Durch eine Veränderung dieses Abstands kann die Bodenaufstandsfläche verändert und an die Bedingungen der Fahrbahn angepasst werden. Bei der Veränderung dieses Abstands kann es sich um eine Vergrößerung oder um eine Verkleinerung des Abstands handeln.
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Eine Verkleinerung des Abstands kann zu einer runderen Kontur der Bodenaufstandsfläche führen als im Fall des regulären Abstands. Diese rundere Kontur kann insbesondere im Fall einer nassen Fahrbahn zu einem verbesserten Bremsverhalten des Luftreifens führen.
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Eine Vergrößerung des Abstands kann zu einer flacheren Kontur der Bodenaufstandsfläche führen als im Fall des regulären Volumens. Diese flachere Kontur kann insbesondere zu einem verbesserten Seitenkraftaufbau des Luftreifens und zu einem verbesserten Rollwiderstand des Luftreifens führen.
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Aus dem Stand der Technik sind Räder bekannt, bei denen Vorrichtungen vorgesehen sind, die zu einer Veränderung einer Bodenaufstandsfläche vorgesehen sind.
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Beispielsweise wird in der
DE 38 00 857 A1 ein bereiftes Rad mit einer Breitenverstellung zur Veränderung einer Aufstandsfläche eines Reifens, insbesondere zur Anpassung an unterschiedliche Verhältnisse einer Straße offenbart. Die Aufstandsfläche entspricht der Bodenaufstandsfläche. Entsprechend der
DE 38 00 857 A1 kann eine Weite eines Felgenmaules der Felge verändert werden. Die Weite des Felgenmaules kann auch als Maulweite bezeichnet werden. Bei einer Maulweite einer Felge handelt es sich um einen Abstand zwischen zwei Felgenhörnern der Felge. Die Felgenhörner bilden das Felgenmaul. Hintergrund der Veränderung der Maulweite ist, dass in Abhängigkeit der Maulweite die Bodenaufstandsfläche des Luftreifens ausgebildet und verändert werden kann. Bei dem Luftreifen handelt es sich um den auf der Felge angebrachten Luftreifen. Durch die Änderung der Maulwiete wird insbesondere eine Veränderung eines Abstands zwischen zwei Felgenhörnern bewirkt.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Änderung der Bodenaufstandsfläche, kann zur Veränderung beispielsweise der Felge und somit der Bodenaufstandsfläche des Luftreifens ein Aktor vorgesehen sein. Dieser Aktor benötigt Raum in dem Rad. Der Aktor kann durch sein Vorhandensein möglicherweise andere Komponenten innerhalb des Rades hinsichtlich ihres Einsatzes beinträchtigen. Insbesondere kann es dazu kommen, dass derart Raum im Rad durch den Aktor beansprucht wird, dass für andere Komponenten in nur ungenügendem Maße Raum in dem Rad vorhanden sein könnte. Hintergrund ist, dass nur ein begrenzter Raum des Rades für die Aufnahme von Vorrichtungen zur Verfügung steht.
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Die Anordnung des Aktors im Raum des Rads könnte zu einer nicht optimalen Nutzung des Raumes in dem Rad führen. Die gegebenenfalls nicht optimale Nutzung des Raumes in dem Rad könnte dann dazu führen, dass kein optimal konstruiertes Rad bereitgestellt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Rad bereitzustellen.
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Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, dass die mindestens eine erste Komponente und die mindestens eine zweite Komponente über mindestens ein Verbindungselement miteinander derart mechanisch verbunden sind, dass eine Rotation des mindestens einen Verbindungselements rechtwinklig zu einer Umlaufrichtung des Rades zu einer Translation der mindestens einen ersten Komponente parallel zu einer Rotationsachse des Rades führt.
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Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass die mindestens eine erste Komponente und die mindestens eine zweite Komponente über mindestens ein Verbindungselement miteinander derart mechanisch verbunden sind, dass eine Rotation des mindestens einen Verbindungselements rechtwinklig zu einer Umlaufrichtung des Rades zu einer Translation der mindestens einen ersten Komponente parallel zu einer Rotationsachse des Rades führt, wird eine kompakte Bauweise des Aktors und eine platzsparende Anbringung des Aktors in dem Rad ermöglicht. Hintergrund der kompakten Bauweise des Aktors ist die Geometrie des mindestens einen Verbindungselements beispielsweise als Scheibe oder Ring. Bei der Ausbildung des mindestens einen Verbindungselements als Scheibe oder Ring ist ein Durchmesser der Scheibe oder des Ringes um ein vielfaches größer als eine Dicke der Scheibe oder des Ringes. Die Dicke der Scheibe oder des Ringes entspricht einer sich radial von der Rotationsachse des Rades aus erstreckenden Ausdehnung der Scheibe oder des Ringes rechtwinklig zu der Rotationsachse des Rades und rechtwinklig zu der Umlaufrichtung des Rades. Beispielhaft für ein Verhältnis der Dicke zu dem Durchmesser der Scheibe oder des Ringes ist ein Wert von 1:45 bis 1:15.
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Bei dem mindestens einen Verbindungselement kann es sich beispielsweise um einen Transferring handeln. Der Transferring stellt insbesondere eine Vorrichtung zur Kraftübersetzung und Wegübersetzung dar. Der Transferring ist als Getriebekomponente, beispielsweise als Zahnrad oder als Kronenrad ausgebildet.
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Beispielhafte Zeitdauern für eine Änderung des Abstands der mindestens einen ersten Komponente zu der mindestens einen zweiten Komponente liegen bei 1 bis 5 Minuten.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist das mindestens eine Verbindungselement mit der mindestens einen ersten Komponente über eine Spindelverzahnung verbunden.
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Durch den erfindungsgemäßen Umstand, wonach das mindestens eine Verbindungselement mit der mindestens einen ersten Komponente über eine Spindelverzahnung verbunden ist, können ausreichend hohe Kräfte übertragen werden, da die Spindelverzahnung zur Übertragung ausreichend hoher Kräfte geeignet ist. Die ausreichend hohen Kräfte, die beispielsweise überragen werden und zur Bewegung der ersten Komponente dienen, liegen insbesondere bei mindestens 30 kN bis 50 kN. Insbesondere führt eine Drehbewegung des mindestens einen Verbindungselements über die Vermittlung der Spindelverzahnung zu einer genau kontrollierbaren und einstellbaren Translation der mindestens einen ersten Komponente.
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Das mindestens eine Verbindungselement ist entsprechend einer vorzugsweisen Ausführungsform mittels eines Gleitlagers oder eines Wälzlagers mit der mindestens einen zweiten Komponente verbunden. Mittels des Gleitlagers kann das mindestens eine Verbindungselement beispielsweise rotieren und zugleich mit der mindestens einen zweiten Komponente verbunden sein, ohne, dass die mindestens eine zweite Komponente durch die Rotation des mindestens einen Verbindungselements bewegt wird.
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Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist mindestens eine Steuervorrichtung zur Steuerung des mindestens einen Verbindungselements an dem Rad und insbesondere an der Felge angeordnet.
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Durch den Umstand, wonach mindestens eine Steuervorrichtung zur Steuerung des mindestens einen Verbindungselements an dem Rad und insbesondere an der Felge angeordnet ist, kann die Steuerung des mindestens einen Verbindungselements und damit beispielsweise des Abstand zwischen der mindestens einen ersten Komponente und der mindestens einen zweiten Komponente beispielsweise in Abhängigkeit von Parametern, die insbesondere die Bedingungen der Fahrbahn oder die mechanischen Eigenschaften des Luftreifens oder die Ausbildung einer gewünschten Bodenaufstandsfläche betreffen, zuverlässig und automatisiert eingestellt werden. Mittels der mindestens einen Steuervorrichtung kann das mindestens eine Verbindungselement elektronisch bedient werden. Eine elektronische Steuerung lässt eine von einem Fahrzeugführer des Kraftfahrzeugs unabhängige, automatische Bedienung des mindestens einen Verbindungselements zu. Ferner lässt eine Steuervorrichtung eine Bearbeitung einer Vielzahl von die Bedingungen der Fahrbahn, der mechanischen Eigenschaften des Luftreifens oder der Bodenaufstandsfläche betreffender Parameter zu. Dabei können die Bearbeitung dieser Parameter und die davon abhängige Bedienung des mindestens einen Verbindungselements rascher und genauer erfolgen, als es beispielsweise auf dem Weg einer manuellen Bedienung des mindestens einen Verbindungselements durch einen Fahrzeugführer möglich sein kann.
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Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist mindestens ein Aktor, insbesondere ein elektrischer Aktor, zum Betrieb des mindestens einen Verbindungselements an dem Rad und insbesondere an der Felge angeordnet.
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Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Aktor in die mindestens eine erste Komponente oder in die mindestens eine zweite Komponente integriert.
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Durch den Umstand, wonach der Aktor in die mindestens eine erste Komponente oder in die mindestens eine zweite Komponente integriert ist, wird eine platzsparende Bauweise des Aktors sichergestellt.
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Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist das mindestens eine Verbindungselement mit dem mindestens einen Aktor mittels eine ersten Getriebes verbunden. Dabei handelt es sich bei dem ersten Getriebe insbesondere um ein Planetengetriebe. Insbesondere Planetengetriebe bieten im Vergleich zu anderen, aus dem Stand der Technik bekannten Getrieben größere Kraftübersetzungen bei gleichzeitig geringerem Bauraum als diese anderen Getriebe.
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Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist das mindestens eine Verbindungselement mit dem einen ersten Getriebe über ein zweites Getriebe verbunden. Dabei handelt es sich bei dem zweiten Getriebe insbesondere um ein Kegelradgetriebe. Ein Kegelradgetriebe ermöglicht aufgrund seiner Geometrie eine Lenkung einer Kraftübertragung um 90° zu einem ersten Getriebe das mit dem Kegelradgetriebe verbunden ist. Durch diese Lenkung der Kraftübertragung um 90°, kann ein Einbauraum für das erste Getriebe, das zu einem Antrieb des Kegelradgetriebes vorgesehen ist, im Vergleich zu der resultierenden Richtung, in die das Kegelradgetriebe die Kraft überträgt, um 90° gedreht in eine andere Richtung weisen. Diese andere Richtung kann vorzugsweise parallel zu einer Speiche des Rades weisen. Somit kann das erste Getriebe in der Nähe der Speiche angeordnet werden.
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Ferner kann es sich bei dem zweiten Getriebe beispielsweise um ein Schneckenrad handeln. Dabei ist das erste Getriebe beispielsweise derart als mechanische Schnecke ausgebildet, dass Schnecke und Schneckenrad ein Schneckengetriebe ausbilden. Ein Schneckengetriebe stellt eine ausreichende Selbsthemmung sicher, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Verrutschens einzelner Komponenten des Schneckengetriebes minimiert ist.
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Dadurch, dass eine Kraft ausgehend von einem Planetengetriebe über das Kegelradgetriebe über die Spindelverzahnung auf die mindestens eine erste Komponente übertragen wird, kann ein dreistufiges Getriebe bereitgestellt werden. Dabei wirkt das Planetengetriebe als erste Getriebestufe, das Kegelradgetriebe als zweite Getriebestufe und die Spindelverzahnung als dritte Getriebestufe. Alle drei Getriebestufen sind in mechanischer Reihe geschaltet. Dadurch kann aufgrund einer Übersetzung der Getriebestufen untereinander mittels eines Aktors, der kleinere Abmessungen aufweist, als aus dem Stand der Technik bekannte Aktoren zur Bewegung von Komponenten einer Felge, dennoch eine zur Bewegung der mindestens einen ersten Komponente erforderliche Kraft erzeugt werden. Dadurch wird für den Aktor weniger Raum innerhalb des Rades oder der Felge benötigt. Ferner wird dadurch, dass ein Aktor mit kleineren Abmessungen bereitgestellt wird, als es gemäß dem Stand der Technik der Fall ist, eine Wahrscheinlichkeit eines Eintretens einer mechanischen Wechselwirkung zwischen dem Aktor und anderen Komponenten des Rades und insbesondere der Felge verringert.
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Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung handelt es sich bei der Drehschutzvorrichtung um eine verzahnte Gleitlagerung zwischen der mindestens einen ersten Komponente und der mindestens einen zweiten Komponente.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei der Drehschutzvorrichtung um eine Gleitstiftverbindung zwischen der mindestens einen ersten Komponente und der mindestens einen zweiten Komponente.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei der Drehschutzvorrichtung um eine Momentenstütze zwischen der mindestens einen ersten Komponente und der mindestens einen zweiten Komponente. Die Momentenstütze kann insbesondere als Drehmomentstütze bezeichnet werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei der Drehschutzvorrichtung um eine Schiebehülse zwischen der mindestens einen ersten Komponente und der mindestens einen zweiten Komponente.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten, auf die die Erfindung in ihrem Umfang aber nicht beschränkt ist, werden nun anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Bereichs eines erfindungsgemäßen Rades gemäß einer ersten Ausführungsform in Radialschnittansicht;
- 2 eine schematische Darstellung eines Bereichs eines erfindungsgemäßen Rades gemäß einer zweiten Ausführungsform in Radialschnittansicht.
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In der 1 ist ein Bereich eines erfindungsgemäßen Rades 1 gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch in Radialschnittansicht dargestellt.
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Das Rad 1 ist radialsymmetrisch bezüglich einer Rotationsachse 9. Die Rotationsachse 9 stellt darüber hinaus die Rotationsachse des Rades 1 während einer Rollbewegung des Rades 1 dar. Das Rad 1 rotiert dabei in Umlaufrichtung 10 um die Rotationsachse 9.
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Das erfindungsgemäße Rad 1 weist eine Felge 2 und einen Luftreifen 5 auf. Eine Reifeninnenfläche 4 des Luftreifens 5 und die Felge 2 bilden einen Innenraum 7 aus. Dabei ist die Felge 2 derart ausgebildet, dass sie eine bewegbare Komponente 3 aufweist. Die bewegbare Komponente 3 kann beispielsweise verschiebbar ausgebildet sein. Durch eine Bewegung der bewegbaren Komponente 3 kann eine Veränderung der Bodenaufstandsfläche des Luftreifens 5 bewirkt werden.
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Die Felge 2 weist ferner mindestens eine zweite Komponente 11 auf. Die mindestens eine erste Komponente 3 und die mindestens eine zweite Komponente 11 sind über mindestens ein Verbindungselement 12 miteinander derart mechanisch verbunden, dass eine Rotation des mindestens einen Verbindungselements 12 rechtwinklig zu einer Umlaufrichtung 10 des Rades 1 zu einer Translation der mindestens einen ersten Komponente 3 parallel zu einer Rotationsachse 9 des Rades 1 führt. Das mindestens eine Verbindungselement 12 ist über ein Lager 13 mit der mindestens einen zweiten Komponente 11 mechanisch verbunden. Mittels des Lagers 13 kann das mindestens eine Verbindungselement 12 beispielsweise rotieren und zugleich mit der mindestens einen zweiten Komponente 11 verbunden sein, ohne, dass die mindestens eine zweite Komponente 11 durch die Rotation des mindestens einen Verbindungselements 12 bewegt wird. Bei dem Lager 13 kann es sich beispielsweise um ein Gleitlager oder um ein Wälzlager handeln.
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Die Felge 2 weist beispielsweise eine Führungsvorrichtung 14 zur Führung der Bewegung der mindestens einen ersten Komponente 3 auf. Mittels der Führungsvorrichtung 14 wird die Bewegung der mindestens einen Komponente 3 vorgegeben.
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Ferner weist die Felge 2 eine Drehschutzvorrichtung 15 zur Vermeidung einer Drehung der mindestens einen ersten Komponente 3 auf. Bei der Drehschutzvorrichtung 15 handelt es sich beispielsweise um eine Gleitstiftverbindung oder um eine Momentenstütze oder um eine Schiebehülse. Die Drehschutzvorrichtung 15 ist räumlich zwischen der mindestens einen ersten Komponente 3 und der mindestens einen zweiten Komponente 11 angeordnet.
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Das mindestens eine Verbindungselement 12 ist mit der mindestens einen ersten Komponente 3 über eine Spindelverzahnung 16 verbunden. Eine Rotation des mindestens einen Verbindungselements 12 rechtwinklig zu einer Umlaufrichtung 10 des Rades 1 führt über die Spindelverzahnung 16 zu einer Translation der mindestens einen ersten Komponente 3 parallel zu der Rotationsachse 9.
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Zusätzlich kann mindestens eine Steuervorrichtung 8 zur Steuerung des mindestens einen Verbindungselements 12 an dem Rad 1 und insbesondere an der Felge 2 angeordnet sein.
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Das Rad 1 weist mindestens einen Aktor 6 zum Betrieb des mindestens einen Verbindungselements 12 auf. Der mindestens eine Aktor 6 ist beispielsweise an dem Rad 1 und insbesondere an der Felge 2 angeordnet ist. Bei dem mindestens einen Aktor 6 handelt es sich vorzugsweise um einen elektrischen Aktor. Vorzugsweise kann die mindestens eine Steuervorrichtung 8 zur Steuerung des Aktors 6 vorgesehen sein.
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Das mindestens eine Verbindungselement 12 ist mit dem mindestens einen Aktor 6 mittels eines ersten Getriebes 17 verbunden. Bei dem ersten Getriebe 17 handelt es sich insbesondere um ein Planetengetriebe. Weiter ist das mindestens eine Verbindungselement 12 vorzugsweise mit dem einen ersten Getriebe 17 über ein zweites Getriebe 18 verbunden. Bei dem zweiten Getriebe 18 handelt es sich insbesondere um ein Kegelradgetriebe oder um ein Schneckenrad derart, dass ein Schneckengetriebe ausgebildet wird. Das erste Getriebe 17 und das zweite Getriebe 18 sind beispielswies über ein Getriebeverbindungselement 19 miteinander verbunden. Vorzugsweise kann die mindestens eine Steuervorrichtung 8 zur Steuerung des ersten Getriebes 17 und/oder des zweiten Getriebes 18 vorgesehen sein.
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In der 2 ist ein Bereich eines erfindungsgemäßen Rades 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch in Radialschnittansicht dargestellt. Gemäß der in der in der 2 schematisch dargestellten Ausführungsform ist die mindestens eine erste Komponente 3 mit der mindestens einen zweiten Komponente 1 über eine Verzahnung 20 miteinander verbunden. Die Verzahnung 20 dient als Drehschutzvorrichtung. Die Verzahnung 20 ist insbesondere als verzahnte Gleitlagerung ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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(Teil der Beschreibung)
- 1
- Rad
- 2
- Felge
- 3
- Erste Komponente
- 4
- Reifeninnenfläche
- 5
- Luftreifen
- 6
- Aktor
- 7
- Innenraum
- 8
- Steuervorrichtung
- 9
- Rotationsachse
- 10
- Umlaufrichtung
- 11
- Zweite Komponente
- 12
- Verbindungselement
- 13
- Lager
- 14
- Führungsvorrichtung
- 15
- Drehschutzvorrichtung
- 16
- Spindelverzahnung
- 17
- Erstes Getriebe
- 18
- Zweites Getriebe
- 19
- Getriebeverbindung selement
- 20
- Verzahnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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