DE102018200828A1

DE102018200828A1 - Rad für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018200828A1
Application number: DE102018200828.0A
Authority: DE
Inventors: Niklas Bartneck
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2019-07-25

Abstract

Rad für ein Fahrzeug umfassend eine Felge und einen Nabenabschnitt, wobei der Bereich zwischen der Nabe und der Felge zumindest teilweise von einem Abdeckelement bedeckt ist, wobei das Abdeckelement an dessen radial äußeren Bereich an die Felge angrenzt und wobei zwischen dem Abdeckelement und der Felge zumindest teilweise ein Luftspalt angeordnet ist, wobei das Abdeckelement eine verschließbare Klappe zur Abdichtung der Felge gegenüber zumindest einer Luftströmung, welche Luftströmung zwischen dem Abdeckelement und der Felge auftritt, umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rad für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 10 2013 003 690 A1 und die DE 195 24 672 A1 verwiesen.
An Räder von Fahrzeugen, insbesondere an solchen von Personenkraftwagen, werden die unterschiedlichsten Anforderungen gestellt. Neben einer ausreichenden Festigkeit bei geringem Gewicht, sollen die Räder einem guten Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeuges förderlich sein und sich durch ein gefälliges optisches Erscheinungsbild auszeichnen.
Weiterhin zählt auch die Tatsache, dass der sichtbare Außenbereich der Räder nur in geringem Maße durch den Abrieb der an der Innenseite (also dem Fahrzeug zugewandten Seite) der Räder vorgesehenen Radbremse verschmutzt wird. Um insbesondere letzteres zu gewährleisten, ist es bekannt, die Freiräume zwischen sämtlichen Speichen eines Rads mittels eines einzigen scheibenförmigen Abdeckelements, welches an der Innenseite des Rades vorgesehen ist, gegenüber der zusammen mit dem Rad rotierenden Bremsscheibe der Radbremse abzudecken.
Um insbesondere einen geringen Luftwiderstandsbeiwert zu erreichen wird deswegen häufig der gesamte Bereich zwischen der Felge und der Nabe eines Rads mit einem einzigen Abdeckelement bzw. einer Radkappe abgedeckt. Ein solches ist beispielsweise in der DE 10 2013 003 690 A1 und in der DE 195 24 672 A1 aufgezeigt.
An den radial äußeren Enden der Radkappe, also an jenen Enden, an welchen die Radkappe an einem Felgenhorn der Felge angrenzt, sind Dichtungselemente bzw. Dichtungen vorgesehen, welche ein Einlassen von Schmutz oder Flüssigkeiten in das Innere der Felge verhindern sollen.
Daneben sind auch Abdeckelemente bekannt, welche Speichenzwischenräume einzeln abdecken. Diese können dann so angeordnet sein, dass sie nicht den gesamten Bereich zwischen der Nabe und der Felge abdecken, sondern nur einen Teil, beispielsweise einen Kreisringabschnitt des Bereiches. Hinsichtlich der aerodynamischen Vorteile ist es dabei sinnvoll, den radial äußersten Bereich des Kreisringabschnittes zwischen der Felge und der Nabe abzudecken. Dass jedoch noch ein Teilbereich zwischen Naben und Felge offen bleibt bzw. nicht abgedeckt wird, dient im Gegensatz einer Abdeckung des gesamten Bereichs zwischen Felge und Nabe (wie oben aufgezeigt) insbesondere einer verbesserten Bremsenkühlung durch einen Luftstrom in das Felgeninnere und einer optischen Veränderung.
Zwar ist bei den Abdeckelementen, welche den Bereich zwischen Felge und Nabe nur teilweise abdecken eine höhere Bremsenkühlung und eine aerodynamisch ausreichend gute Lösung gegeben, jedoch kann dann nicht mehr verhindert werden, dass Schmutz und Flüssigkeiten in das Felgeninnere gelangen und sich insbesondere in Hinterschnitte des Felgenhorns ansammeln. Schmutz und Flüssigkeiten, welche sich im inneren der Felge bzw. im Versatz des Felgenhorns hinter dem Abdeckelement ansammelt, bringt zusätzliches Gewicht mit sich und kann zu Korrosion und damit zum schnelleren Versagen der Bauteile führen.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Rad eines Fahrzeuges aufzuzeigen, bei welchem ein Abdeckelement vorgesehen ist, welches neben einer ausreichend guten Bremsenkühlung und guter aerodynamischer Eigenschaften auch das Ansammeln von Schmutz und Flüssigkeiten im Felgeninneren zu verhindern vermag.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch ein Rad für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Dabei wird ein Rad vorgeschlagen, welches eine Felge sowie einen Nabenabschnitt umfasst. Die Felge und der Nabenabschnitt bilden dabei einen bevorzugt zumindest annähernd kreisringförmigen Zwischenbereich, in welchem bevorzugt zumindest eine Speiche angeordnet ist, welche die Felge und den Nabenabschnitt miteinander verbinden.
Der genannte kreisringförmige Bereich ist dabei jener Bereich des Rads, welcher in einer Ebene parallel zu einer bevorzugt vorhandenen Bremsscheibe einer Scheibenbremse des Rads angeordnet ist und welcher bei eingebautem Rad im Fahrzeug von außen sichtbar ist. Da die Felge, als auch die Nabe des Rads üblicherweise in Betrachtung in Richtung der Raddrehachse kreisförmig und koaxial zueinander ausgebildet sind, ist der genannte Bereich bevorzugt ein kreisringförmiger Bereich. Zur besseren Veranschaulichung sind insbesondere die Zeichnungen zu betrachten.
Dabei ist es weiterhin vorgesehen, dass der bevorzugt zumindest annähernd kreisringförmige Bereich zwischen dem Nabenabschnitt und der Felge von einem Abdeckelement abgedeckt ist.
Besonders bevorzugt verbinden zumindest zwei Speichen den Nabenabschnitt mit der Felge, wobei zumindest ein Speichenzwischenraum zwischen den Speichen gebildet wird. Dabei deckt bevorzugt das Abdeckelement einen solchen Speichenzwischenraum zumindest teilweise ab.
Das Abdeckelement kann also beispielsweise als ein einzelnes Bauteil einen bestimmten Bereich des kreisringförmigen Bereichs abdecken. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass mehrere Abdeckelemente in dem kreisringförmigen Bereich angeordnet sind und diesen nur teilweise, beispielsweise in den Speichenzwischenräumen abdecken.
Das Abdeckelement ist dabei bevorzugt überwiegend flächig bzw. eben ausgebildet. Unter einem überwiegend flächigen bzw. ebenen Abdeckelement wird im Sinne der Erfindung ein in seiner Gesamtheit ebenes Element verstanden, welches jedoch trotzdem geringfügige Erhöhung bzw. Unebenheiten in dessen geometrischer Gestaltung aufweisen kann.
Besonders bevorzugt deckt dabei das Abdeckelement einen radial äußersten Kreisringabschnitt ab, also insbesondere jenen Kreisringabschnitt oder einen Teil eines solchen Kreisringabschnitts, welcher an der Felge bzw. dem Felgenhorn angrenzt. Dies ist insbesondere deswegen vorteilhaft, da zur Erzielung guter aerodynamischer Eigenschaften insbesondere der radial äußerste Bereich nahe der Felge bzw. dem Felgenhorn und weniger der Bereich in Richtung des Nabenabschnitts ausschlaggebend ist.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Abdeckelement an dessen radial äußeren Bereich (im eingebauten Zustand im Rad betrachtet) an die Felge angrenzt bzw. angebunden ist. Dabei grenzt das Abdeckelement bevorzugt an ein Felgenhorn der Felge. Das Felgenhorn ist dabei ein in Einbaulage des Rads betrachtet axial nach außen gebogener bzw. abstehender Rand einer Felge, an welchem beispielsweise Auswuchtgewichte angebracht sein können.
Das Felgenhorn stellt das in Einbaulage des Rads betrachtet axial äußerste gelegene Bestandteil der Felge dar, weshalb es aus optischen und aerodynamischen Gründen sinnvoll und bevorzugt ist, das Abdeckelement an diesem anzugrenzen.
Das Abdeckelement kann beispielsweise mittels einer formschlüssigen Verbindung, wie beispielsweise einer Klipsverbindung an die Felge bzw. an das Felgenhorn oder einen Felgenring angebunden sein. Weiterhin sind weitere Verbindungsmöglichkeiten, wie eine kraftschlüssige oder eine stoffschlüssige Verbindung denkbar. Das Abdeckelement muss dabei nicht zwangsweise mit der Felge verbunden sein, sondern kann auch nur (mit einem Luftspalt dazwischen) an diese angrenzen. Das Abdeckelement seinerseits kann dann auch an den Speichen bzw. an der Nabe befestigt sein.
Dabei ist es weiterhin vorgesehen, dass zwischen dem Abdeckelement und der Felge bzw. dem Felgenhorn ein zumindest teilweise umlaufender (um den Umfang der Felge) Luftspalt bzw. Spalt vorliegt. Dieser Spalt zwischen dem Abdeckelement und der Felge bzw. dem Felgenhorn ist dabei derart in seiner Größe ausgebildet, dass im eingebauten Zustand bzw. im Betrieb des Fahrzeuges und des Rads, Schmutz bzw. Flüssigkeiten bzw. Fluide bzw. Partikel vom Felgeninneren durch den Spalt an das Radäußere bzw. nach außen gelangen. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegt die Größe des Spaltes in einer Größenordnung von ca. 1 mm bis 6 mm und besonders bevorzugt in einer Größenordnung von ca. 3 mm bis 4 mm.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Abdeckelement eine verschließbare Klappe zur Abdichtung der Felge gegenüber zumindest einer Luftströmung umfasst. Diese Luftströmung befindet sich dabei zwischen dem Abdeckelement und der Felge bzw. dem Felgeninneren.
In anderen Worten ausgedrückt dient die Klappe zur Herstellung einer dichten Verbindung bzw. eines abdichtenden Kontakts zwischen dem Abdeckelement und der Felge bzw. dem Felgenhorn.
Diese Klappe ist bevorzugt an dem radial äußeren bzw. äußersten Ende des Abdeckelements und im eingebauten Zustand des Abdeckelements betrachtet an dessen Innenseite (also in Richtung des Felgen- und Radinneren zeigend) angeordnet.
Unter einer dichten Verbindung wird im Sinne der Erfindung eine Verbindung bzw. Anordnung verstanden, welche einen Luftstrom bzw. eine Luftströmung zwischen dem Felgeninneren und dem Felgenäußeren bzw. dem Außenbereich des Rads zu verhindern mag. Dies hat insbesondere den Grund, dass derartige Luftströme, welche den Luftwiderstandsbeiwert des Rads deutlich erhöhen, vermieden werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die genannte Klappe zwei Betriebszustände, einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand, auf. Der geöffnete Zustand bedeutet, dass die Klappe die Felge nicht berührt und ein Durchfluss bzw. Abfluss von Flüssigkeit und Schmutz durch den genannten Spalt (also vom Felgeninneren nach außen) gewährleistet wird. Der geschlossene Zustand bedeutet, dass die Klappe durch Berührung der Felge bzw. durch Aufliegen auf der Felge bzw. dem Felgenhorn einen Durchfluss bzw. Abfluss von Schmutz und Flüssigkeiten durch den Spalt verhindert bzw. unterbindet.
In der Ausgangsposition im eingebauten Zustand des Abdeckelements, also im Stillstand des Fahrzeuges und bei geringen Raddrehzahlen, befindet sich die Klappe in einem geöffneten Zustand. Ein Durchfluss bzw. Abfluss von Schmutz und Flüssigkeiten und anderen Partikel oder Fluiden, welche sich im Felgeninneren (beispielsweise in einem Hinterschnitt der Felge bzw. des Felgenhorns oder des Abdeckelements) ansammeln können, durch den genannten Luftspalt kann somit gewährleistet werden. Somit kann auf vorteilhafter Weise verhindert werden, dass das Rad mit zusätzlichem Gewicht durch Wasser- oder Schmutzablagerungen belastet wird. Ebenfalls ist es vorteilhaft, dass durch das Ablassen von Flüssigkeiten und Schmutz oder dergleichen, eine möglicherweise auftretende Korrosion vermieden werden kann.
Zwar ist es möglich, dass bei geöffneter Klappe auch Luft in Form von Luftströmungen durch den Luftspalt strömt und der Luftwiderstandsbeiwert dabei etwas erhöht wird, jedoch ist der Luftwiderstand in den genannten Situationen, in welchen die Klappe geöffnet ist (also im Stillstand des Fahrzeuges oder bei geringen Drehzahlen des Rads bzw. bei einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit), üblicherweise vernachlässigbar gering.
Es ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass sich die Klappe ab dem Erreichen einer bestimmten Radgrenzdrehzahl des Rads bzw. ab dem Erreichen eines bestimmten Bereichs der Raddrehzahl bewegt und damit den Durchfluss bzw. Abfluss von Flüssigkeiten und dergleichen durch den Luftspalt unterbindet.
Üblicherweise geht eine solche Raddrehzahlerhöhung mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges einher, wobei auch der Luftwiderstandsbeiwert zur Reduzierung von Verbrauchswerten des Fahrzeuges immer relevanter und ausschlaggebender wird. So ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass bei höheren Geschwindigkeiten, einhergehend mit der erhöhten Raddrehzahl des Rads, ab einer erreichten Radgrenzdrehzahl, die Klappe schließt und somit weder Flüssigkeiten oder Schmutz oder dergleichen, noch ein Luftstrom durch den Luftspalt mehr in das Felgeninnere oder aus dem Felgeninnere hinaus zirkulieren kann.
Andersherum, wenn sich die Drehzahl des Rads wieder erniedrigt und das Fahrzeug implizit wieder mit einer niedrigeren Geschwindigkeit fährt, bis die Radgrenzdrehzahl unterschritten bzw. erreicht ist, öffnet sich dich Klappe bevorzugt wieder. Zu diesem Zeitpunkt, also bei dieser Fahrzeuggeschwindigkeit, in welcher die Radgrenzdrehzahl unterschritten bzw. erreicht ist, fährt das Fahrzeug mit einer derart geringen Geschwindigkeit, dass eine Luftzirkulation bzw. ein Luftstrom durch den Luftspalt hindurch (aufgrund der geöffneten Klappe) zu keinen maßgeblichen Verbrauchseinbußen bzw. Verlusten führt.
Es ist dann in vorteilhafter Weise möglich, die sich bei den höheren Geschwindigkeiten angesammelte Flüssigkeit, Schmutz und dergleichen aus dem Felgeninneren bzw. aus einer Mulde oder einem Versatz des Felgenhorns bzw. des Abdeckelements abzulassen, ohne eine große Verbrauchseinbuße bzw. Widerstandsverluste durch den erhöhten Luftwiderstand zu erreichen.
Eine Bremsenkühlung, trotz eines Abdeckelements, kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Abdeckelement, wie oben bereits genannt, bevorzugt nicht den gesamten Zwischenbereich zwischen Felge und Nabenabschnitt des Rads abdeckt, sondern einen Teil, insbesondere einen inneren Kreisringabschnitt (also mit einem geringen Durchmesser) freilässt, sodass die kühle Luft von außen in das Felgeninnere und an die Bremse gelangt.
Die in Abhängigkeit der Raddrehzahl und damit implizit von der Fahrzeuggeschwindigkeit schließbare Klappe ermöglicht damit einen optimalen Kompromiss zwischen einer ausreichend hohen Bremsenkühlung, einer Beseitigung von Flüssigkeits- und Schmutzansammlung im Felgenhorn bzw. im Felgeninneren oder im Abdeckelement und gleichzeitig die Erreichung eines niedrigen Luftwiderstandsbeiwerts.
Die Klappe schließt sich dabei bevorzugt ohne die Verwendung von externen Aktuatoren oder anderen Fremdkräften, sondern vielmehr unter Ausnutzung von physikalischen Kräften während der Fahrt des Fahrzeuges. Dabei ermöglicht insbesondere die bei der genannten Radgrenzdrehzahl vorliegende Fliehkraft am Rad, dass sich die Klappe schließt. Mit steigender Drehzahl bzw. Raddrehzahl und damit implizit mit steigender Geschwindigkeit des Fahrzeuges, steigt auch die Fliehkraft (oder auch Zentrifugalkraft genannt) am Rad. Die Fliehkraft ist eine Trägheitskraft, welche bei Drehbewegungen des Rads auftritt und radial von der Radachse, also der Rotationsachse, nach außen gerichtet ist. Sie wird durch die Trägheit des Rads verursacht. Die Fliehkraft, welche auf das Rad und auf die Klappe wirkt, ergibt sich aus der Zentrifugalbeschleunigung (welche sich wiederrum aus der Winkelgeschwindigkeit und dem Radius ergeben) durch Multiplikation mit der Masse des Rads bzw. der Klappe.
Die Klappe ist dabei in ihrer Beschaffenheit bevorzugt derart ausgebildet, dass diese ab einer bestimmten Fliehkraft bzw. Grenzfliehkraft nachgibt und durch diese Fliehkraft auf das Felgenhorn bzw. auf eine Auflagefläche auf die Felge gedrückt wird und damit den Durchgang bzw. Durchfluss zu dem Luftspalt schließt. Diese Grenzfliehkraft ergibt sich aus der genannten Radgrenzdrehzahl.
Durch genaue Einstellung der Beschaffenheit (also beispielsweise Materialwahl, Gewicht, Geometrie und Lage) der Klappe, kann diese Radgrenzdrehzahl, ab welcher sich die Klappe bewegt bzw. ab welcher die Klappe nachgibt und auf der Felge zum Aufliegen kommt, festgelegt werden.
Durch die Nutzung von physikalischen Kräften am Rad, ist es somit möglich eine Klappenbewegung zu bewirken, ohne zusätzliche Energie oder Fremdkraft bereitzustellen.
Alternativ zu der bevorstehend genannten Ausführung, kann die Klappe auch mit einer Fremdkraft, beispielsweise einen geeigneten Aktuator, betätigt werden. Dies stellt jedoch einen Mehraufwand und einen höheren Energieverbrauch da, weshalb die andere Variante (also die fliehkraftbedingte Bewegung der Klappe) bevorzugt ist.
Wie bereits genannt ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Klappe bedingt durch die Fliehkraft ab einer erreichten Grenzfliehkraft bzw. Radgrenzdrehzahl (oder einem bestimmten Grenzbereich der Raddrehzahl) auf die Felge bzw. das Felgenhorn in radialer, felgenäußerer Richtung gedrückt bzw. bewegt wird.
Die Klappe umfasst dabei bevorzugt einen Klappengrundkörper und eine Auflagefläche zur Auflage auf der Felge bzw. genauer zur Auflage auf dem Felgenhorn. Dabei ist die Klappe, also sowohl der Klappengrundkörper, als auch die Auflagefläche bevorzugt aus einem Kunststoff ausgebildet.
Damit die Auflagefläche möglichst abdichtend auf der Felge bzw. auf dem Felgenhorn aufliegt, damit also möglichst kein Luftspalt vorliegt, ist es weiter bevorzugt vorgesehen, dass die Auflagefläche der Klappe aus einem abdichtenden bzw. luftabdichtenden Material ausgebildet ist. Das Material der Auflagefläche soll dabei bevorzugt derart abdichtend gewählt werden, dass im geschlossenen Zustand der Klappe kein Luftstrom durch den Luftspalt zwischen der Klappe und der Felge bzw. dem Felgeninneren herrscht.
Dabei ist es beispielsweise möglich, dass die Klappe als gemeinsames Bauteil, also der Klappengrundkörper und die Klappenauflagefläche, in einem gemeinsamen Herstellungsprozess hergestellt werden. Beispielsweise kann ein sogenanntes Zwei-Komponenten-Spritzgießen hierfür in Frage kommen, wobei in einem gemeinsamen Herstellungsprozess die Klappe aus zwei verschiedenen Materialen ausgebildet werden kann. So kann die Auflagefläche aus einem weichen Kunststoff, beispielsweise einem Kunststoffschaum oder einem weichen, elastischem Gummi und der Klappengrundkörper aus einem etwas robusteren Kunststoff ausgebildet werden.
Es ist alternativ jedoch auch denkbar, dass der Klappengrundkörper in einem Herstellungsprozess, beispielsweise einem Spritzgussverfahren, hergestellt wird und anschließend ein weiches oder dichtendes Material, beispielsweise ein Gummi oder ein Textil auf die Auflagefläche der Klappe angebracht (beispielsweise angeklebt) wird.
Weiterhin ist es in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass die Klappe schwenkbar mit dem Abdeckelement verbunden ist.
Diese schwenkbare Verbindung kann beispielsweise in Form eines Scharniergelenks realisiert werden. Dabei ist insbesondere zu beachten, dass eine Verbindung gewählt wird, welche eine Schwenkbewegung der Klappe in Richtung der Felge ermöglicht, sodass die Klappe auf der Felge bzw. dem Felgenhorn aufliegen kann.
Alternativ und bevorzugt zu einer mechanischen, schwenkbaren Verbindung, kann die Klappe ein gemeinsames Bauteil mit dem Abdeckelement darstellen, also bereits in deren Herstellungsprozess mit diesem verbunden werden. Um dann eine schwenkbare Bewegung in Richtung der Felge auszuführen bzw. damit die Auflagefläche der Klappe sich in Richtung Felge bewegen kann, ist es bevorzugt, dass sich die Klappe in Richtung der Felge elastisch verformen lässt.
Eine solche elastische Verformung ist abhängig vom gewählten Material der Klappe und dessen Elastizitätsmodul, dessen Masse und Gewicht und dessen Masseverteilung und Schwerpunktlage. Bei geeigneter Wahl der genannten Beschaffenheit der Klappe (also Material, Elastizitätsmodul, Masse und Gewicht und Lage des Schwerpunktes der Klappe), kann veranlasst werden, ab welcher Grenzfliehkraft bzw. Radgrenzdrehzahl sich die Klappe in Richtung der Felge elastisch verformt und auf der Felge bzw. dem Felgenhorn zum Aufliegen kommt.
Wie bereits genannt, können die Klappe und das Abdeckelement dabei bevorzugt in einem gemeinsamen Herstellungsverfahren hergestellt werden. In Betracht kommt hierbei das oben bereits genannte Zwei-Komponenten-Spritzguss-Verfahren oder auch ein Mehr-Komponenten-Spritzguss-Verfahren, welches es ermöglicht, die Klappe und das Abdeckelement in unterschiedlichen Materialien als ein gemeinsames Bauteil herzustellen. Daneben ist auch eine additive Fertigung des Abdeckelements mit der Klappe denkbar. Bei einer solchen additiven Fertigung (auch als rapid Prototypring oder 3D-Druck bekannt) ist es auch möglich direkt bei der Herstellung des gemeinsamen Bauteils ein Gelenk, beispielsweise ein Scharniergelenk, zur Ermöglichung der Schwenkbewegung der Klappe, zu fertigen bzw. zu integrieren.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Rückstellmoment, welches benötigt wird, um die Klappe (ab Unterschreitung der besagten Radgrenzdrehzahl) wieder in dessen Ausgangslage (in die geöffnete Lage) zurück bewegt, materialbedingt gegeben ist. So kann beispielsweise ein Material ausgewählt werden, welches sich in kurzer Zeit wieder elastisch in die Ausgangposition zurückverformt.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Klappe unter Zuhilfenahme einer Federkraft wieder in deren Ausgangsposition, also in die geöffnete Stellung zurückkehrt.
Beispielsweise kann an der Klappe eine Zugfeder oder ein Federclip angeordnet sein, wobei die Feder durch die Bewegung der Klappe aufgrund der Fliehkraft in Richtung der Felge gedrückt und ausgelenkt wird und dabei eine Federkraft aufbaut. Sinkt die Raddrehzahl zurück zur genannten Radgrenzdrehzahl, sorgt diese aufgebaute Federkraft für das notwendige Rüststellmoment der Klappe in den geöffneten Zustand.
Neben einem Rad für ein Fahrzeug mit der genannten Klappe gemäß Anspruch 1 bis 11 ist ebenso ein Verfahren zum Herstellen eines Spalts zwischen einem Abdeckelement und einer Felge eines Rads eines Fahrzeuges, welches gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist, vorgeschlagen.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen weiter erläutert.
Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.

1 zeigt ein beispielhaftes Rad eines Fahrzeuges mit einem Abdeckelement in einer Außenansicht.
2 zeigt das Rad aus 1 in einer Innenansicht.
In 3 ist eine Schnittansicht des Rads aus 1 und 2 mit einer beispielhaften erfindungsgemäßen Klappe in einer dreidimensionalen Ansicht aufgezeigt.
4 und 5 zeigen eine schematische Anordnung einer genannten Klappe an einem Rad eines Fahrzeuges in einer Schnittansicht (mit einem Schnitt durch eine Vertikalebene, welche parallel zur Raddrehachse verläuft) in einem geöffneten und in einem geschlossenem Zustand.
6 zeigt die auf die Klappe wirkenden Kräfte in einer schematischen Schnittdarstellung.
In 7 und 8 ist die Klappe in einem geschlossenen und einem geöffneten Zustand in einer vergrößerten Detailansicht der 3 aufgezeigt.
9 und 10 zeigen Ausführungsbeispiele einer Klappe mit Federelementen in einer vergrößerten Detailansicht des Schnitts aus 3.

In 1 ist ein beispielhaftes Rad eines Fahrzeuges in einer Außenansicht aufgezeigt. Das Rad umfasst dabei eine Felge 3, einen Nabenabschnitt 7 sowie mehrere die Felge 3 mit dem Nabenabschnitt 7 verbindende Speichen 8. Ein Speichenzwischenraum 9 (also der Freiraum, welcher von zwei voneinander benachbarten Speichen 8 gebildet wird) wird von einem Abdeckelement 1 zumindest teilweise abgedeckt. Der radial äußere Bereich des Abdeckelements 1 jedenfalls grenzt, mit einem dazwischen liegenden Luftspalt 4 an die Felge 3 bzw. einem Felgenhorn 3.1 an.
Wie insbesondere in 2, in einer Ansicht des Rads von Innen I, zu erkennen, ist das Abdeckelement 1 an den Speichen 8 angebunden und umfasst mehrere Hinterschnitte 1.1. In derartigen Hinterschnitten 1.1 kann sich insbesondere während der Fahrt des Fahrzeuges Flüssigkeiten, Partikel oder Schmutz ansammeln. 3 veranschaulicht dies nochmals.
So ist in 3 eine Schnittansicht durch das Rad und durch das Abdeckelement gemäß dem Schnitt C-C bzw. A.-A aus 1 und 2 in einer dreidimensionalen Innenansicht des Rads aufgezeigt.
Die Innenseite I des Rads ist jene Seite des Rades, welche im eingebauten Zustand des Rads im Fahrzeug in Richtung des Fahrzeugaufbaus ausgerichtet ist.
Der Luftspalt 4 zwischen dem äußeren Bereich des Abdeckelements 1 und der Felge 3 ist in dieser Zeichnung nur schwer zu erkennen. Die genannten Hinterschnitte 1.1 des Abdeckelements 1, in welchen sich häufig Fluide, Schmutz, Partikel oder dergleichen ansammelt, sind in 3 nochmals deutlich zu erkennen.
Das Abdeckelement 1 stützt sich flächig an der Felge 3 bzw. an dem Felgenhorn 3.1 ab.
Weiterhin ist in 3 die Klappe 2 erkennbar, welche zur Abdichtung der Felge 3 gegenüber zumindest einer Luftströmung dient. In diesem konkreten Fall ist die Klappe 2 in einem leicht geöffneten Zustand, weshalb Ablagerungen bzw. Wasser- oder Schmutzansammlungen aus dem Hinterschnitt 1.1 oder aus der Felge 3 bzw. aus Hinterschnitten oder Versatze in der Felge 3 durch die geöffnete Klappe 2 und durch den darauffolgenden Luftspalt 4 hindurch nach außen A abfließen können.
In 4 ist ein schemenhafter Ausschnitt aus einem Rad eines Fahrzeuges in einer zweidimensionalen Schnittansicht (in einer gleichen Schnittebene wie A-A bzw. C-C) aufgezeigt. Die schemenhafte Darstellung dient insbesondere der Veranschaulichung und Funktionsweise der Klappe 2. Dabei ist ein Teil einer Felge 3 aufgezeigt, wobei der Felgeninnenraum I von einem vom außen A angebrachten Abdeckelement 1 zumindest teilweise abgedeckt ist. Das Abdeckelement 1 grenzt dabei an dem Felgenhorn 3.1 der Felge 3. Zwischen dem Abdeckelement 1 und dem Felgenhorn 3.1 ist ein Luftspalt 4 angeordnet, durch welchen Flüssigkeiten, Schmutz oder dergleichen hindurch fließen bzw. nach Außen A entlang der gestrichelten Pfeillinie abfließen können.
Wie auf der Figur nur schwer zu erkennen, ist das Abdeckelement 1 an der Außenseite A des Rads angeordnet und deckt den Felgeninnenraum I im Bereich zwischen einem nicht eingezeichneten Nabenabschnitt eines Rads und der Felge 3 zumindest teilweise ab. In der Figur ist dabei jeweils nur ein kleiner Ausschnitt von dem Rad bzw. eine Detailansicht des Schnitts aus 3 aufgezeigt. Dieser Ausschnitt zeigt dabei einen Teil des Abdeckelements 1, am radial äußersten Bereich des Rads bzw. des Zwischenbereichs zwischen dem Nabenabschnitt und der Felge 3. Das Abdeckelement 1 grenzt dabei an die Felge 3 an.
Des Weiteren ist an dem Abdeckelement 1 eine in das Innere I der Felge 3 ragende bzw. ausgerichtete Klappe 2 angeordnet. Ist diese Klappe 2, wie in 4 dargestellt in einem geöffneten Zustand, so kann die Flüssigkeit bzw. der Schmutz ungehindert den gestrichelten Pfeil entlang durch den Luftspalt 4 nach Außen fließen.
Es ist weiterhin in diesem Beispiel vorgesehen, dass ab Erreichen einer bestimmten Radgrenzdrehzahl des Rads bzw. ab Erreichen einer bestimmten Grenzfliehkraft am Rad bzw. an der Klappe 2, sich die Klappe 2 in radial äußerer Richtung R des Rads, in Richtung der Felge 3 bzw. in Richtung des Felgenhorns 3.1 bzw. in Richtung des Vektors der Fliehkraft bewegt. Die Bewegung der Klappe 2 geschieht dabei so lange, bis die Klappe 2 mit einer Klappenauflagefläche 2.2 an der Felge 3 aufliegt. Die Klappe 2 befindet sich dann in einem geschlossenen Zustand, wie in 5 dargestellt.
Im geschlossenen Zustand kann wiederrum keine Flüssigkeit oder Schmutz oder dergleichen, welches sich im Felgeninneren I angesammelt hat, mehr durch den Luftspalt 4 entweichen. Jedoch kann eine solche Entweichung im geöffneten Zustand der Klappe 2, bei geringen Raddrehzahlen (also solchen unterhalb der Radgrenzdrehzahl) und damit bei geringeren Fahrzeuggeschwindigkeiten erfolgen. Während bei höheren Raddrehzahlen (also ab dem Erreichen der Radgrenzdrehzahl), also bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten die Klappe 2 zugunsten eines geringen Luftwiderstandbeiwertes geschlossen ist. Denn insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten des Fahrzeuges sind Verluste durch Luftwiderstände am Rad bzw. an der Felge, in diesem Fall durch das Ein- und Austreten von Luft durch den Luftspalt 4 relevant.
In 7 und in 8 ist die Detailansicht der Klappe aus 4 und 5 in einer dreidimensionalen Ansicht dargestellt. Dabei zeigt 7 eine Ausführung mit der geöffneten Klappe 2, während 8 eine Ausführung mit der geschlossenen Klappe 2 aufzeigt.
In 6 sind schemenhaft die Kräfte und Momente aufgezeigt, welche auf die Klappe 2 wirken und welche zu der Bewegung der Klappe 2 in einen geöffneten bzw. einen geschlossenen Zustand beitragen.
Um die Klappe 2 in radialer Richtung hin zur Felge 3 zu bewegen, ist eine minimale Raddrehzahl, die sogenannte Radgrenzdrehzahl, erforderlich. Je höher die Raddrehzahl, desto mehr steigt auch die Zentrifugal- bzw. Fliehkraft am Rad. Die Fliehkraft F_Flieh wird dann dazu genutzt die Bewegung der Klappe in eine geschlossene Position auszuführen. Bei Erreichen dieser Radgrenzdrehzahl ist die Fliehkraft F_Flieh derart hoch, dass sie die Klappe 2 in einen geschlossenen Zustand, also hin zur Felge 3 bewegt, bis die Auflagefläche 2.2 der Klappe 2 auf der Felge 3 aufliegt.
Dabei spielt die Beschaffenheit der Klappe 2 eine ausschlaggebende Rolle. Beispielsweise ist der Zeitpunkt und die Geschwindigkeit mit welcher sich die Klappe 2 schließt und öffnet von der Gewichtskraft F_G der Klappe 2, von der Schwerpunktlage SP der Klappe 2 und von der elastischen Verformung der Klappe 2 bzw. vom Elastizitätsmodul der Klappe 2 abhängig.
Je nach Wahl der Beschaffenheitsparameter der Klappe 2, kann dann ein Zeitpunkt bzw. eine genau definierte Grenzdrehzahl bestimmt werden, ab welcher sich die Klappe 2 schließen soll. Andersherum kann je nach ausgewählter Grenzdrehzahl, die Beschaffenheit der Klappe 2 dementsprechend angepasst werden.
Damit die Klappe 2 wieder in ihre Ausgangsposition, also in den geöffneten Zustand zurückkehrt, ist eine Rückstellkraft F_R erforderlich. Diese kann beispielsweise vom Material der Klappe 2 selbst gegeben sein. Es kann dabei ein Material für die Klappe 2 gewählt werden, welches eine elastische Rückverformung bewirkt und damit ähnlich einer Feder wirkt. Dass Rückstellmoment M_R und die Rückstellkraft F_R wird dann alleine durch die Klappe 2 bzw. aufgrund ihrer Materialeigenschaften bewirkt.
Es ist jedoch auch möglich, wie in 9 und 10 beispielhaft in einer detaillierten dreidimensionalen Schnittansicht (analog der Schnittebene des Schnitts A-A bzw. C-C aus 1 und 2) aufgezeigt, jeweils eine Feder bzw. ein Federelement 5, 6 zur Sicherstellung des Rückstellmoments M_R bzw. der Rückstellkraft F_R an die Klappe 2 anzuordnen. Das Federelement kann dann, wie in 9 dargestellt beispielsweise als Clipfeder 5, oder wie in 10 dargestellt als Zugfeder ausgebildet sein.
Wie insbesondere in 7 und 8 zu erkennen, ist das Abdeckelement 1 und die Klappe 2 als ein gemeinsames Bauteil ausgebildete. Die Klappe 2 ihrerseits umfasst dabei einen Klappengrundkörper 2.1 und eine Auflagefläche 2.2. Die Auflagefläche 2.2 ist dabei aus einem weicheren Material ausgebildet als der Rest der Klappe 2, also als der Klappengrundkörper 2.1 und als das Abdeckelement 1. Auch das Abdeckelement 1 kann aus einem anderen Material ausgebildet sein als der Klappengrundkörper 2.1. In einem Mehrkomponenten-Spritzguss-Verfahren ist es beispielsweise möglich, die einzelnen Bestandteile „Abdeckelement 1“, „Klappengrundkörper 2.1“ und „Auflagefläche 2.2“ aus unterschiedlichen Materialen aber dennoch in einem gemeinsamen Herstellungsprozess als ein Bauteil zu fertigen.
Bezugszeichenliste

1: Abdeckelement
1.1: Hinterschnitt
2: Klappe
2.1: Klappengrundkörper
2.2: Klappenauflagefläche
3: Felge
3.1: Felgenhorn
4: Luftspalt
5: Clipfeder
6: Zugfeder
7: Nabenabschnitt
8: Speiche
9: Speichenzwischenraum
SP: Schwerpunkt
F_R: Rückstellkraft
F_G: Gewichtskraft
F_Flieh: Fliehkraft
M_R: Rückstellmoment
I: Felgeninnenraum
A: außen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013003690 A1 [0001, 0004]
DE 19524672 A1 [0001, 0004]

Claims

Rad für ein Fahrzeug umfassend eine Felge (3) und einen Nabenabschnitt (7), wobei der Bereich zwischen dem Nabenabschnitt (7) und der Felge (3) zumindest teilweise von einem Abdeckelement (1) bedeckt ist, wobei das Abdeckelement (1) an dessen radial äußeren Bereich an die Felge (3) angrenzt und wobei zwischen dem Abdeckelement (1) und der Felge (3) zumindest teilweise ein Luftspalt (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (1) eine verschließbare Klappe (2) zur Abdichtung der Felge (3) gegenüber zumindest einer Luftströmung, welche Luftströmung zwischen dem Abdeckelement (1) und der Felge (3) auftritt, umfasst.
Rad nach Anspruch 1, wobei die Klappe (2) in einen geöffneten oder einen geschlossenen Zustand bewegbar ist.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Luftspalt (4) derart groß gewählt ist, dass Fluide und/oder Ablagerungen und/oder Verschmutzungen und/oder Partikel durch diesen von einem Felgeninneren (I) nach außen (A) abfließen können.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Klappe (2) ab einer vorgegebenen Radgrenzdrehzahl des Rads geschlossen ist.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Klappe (2) mithilfe der Fliehkraft (F_Flieh) verschließbar ist.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Klappe (2) einen Klappengrundkörper (2.1) und eine Auflagefläche (2.2) zur Auflage auf die Felge (3) umfasst.
Rad nach Anspruch 7, wobei die Auflagefläche (2.2) ein dichtes Material umfasst.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Klappe (2) schwenkbar mit dem Abdeckelement (1) verbunden ist.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Klappe (2) mit dem Abdeckelement (1) ein gemeinsames Bauteil darstellt.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Klappe (2) elastisch verformbar ist.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Rückstellung der Klappe (2) vom geschlossenen zurück in den geöffneten Zustand durch eine Federkraft realisiert ist.
Verfahren zum Betreiben eines Rads eines Fahrzeuges, welches gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist, wobei die Klappe (2) im Stillstand des Fahrzeuges geöffnet ist und wobei ein Spalt zwischen einem Abdeckelement (1) und einer Felge (3) eines Rads eines Fahrzeuges mit folgenden Schritten hergestellt wird: • Abfließen von Fluiden und/oder Schmutz und/oder Partikeln durch einen Luftspalt (4) zwischen dem Abdeckelement (1) und der Felge (3); • Erhöhen der Drehzahl des Rads bis Erreichen einer Radgrenzdrehzahl; • Schließen der Klappe (2) und Anlage einer Auflagefläche (2.2) der Klappe (2) am Felgenhorn (3.1); • Herabsetzen der Drehzahl des Rads bis zur Unterschreitung der Radgrenzdrehzahl; • Öffnen der Klappe (2);