DE102020000183A1

DE102020000183A1 - Energiesparrad, insbesondere eine Felge für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet dass die Aufstandsfläche und der Durchmesser variable slnd.

Info

Publication number: DE102020000183A1
Application number: DE102020000183.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2021-07-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rad, insbesondere Felge, für ein Fahrzeug, bestehend aus mindestens 2 Felgenteilen und mindestens eine Mechanik oder mindestens ein Aktuator, dass mindestens ein Felgenteil durch mindestens ein Aktuator oder mindestens einer Mechanik, von einer Position in eine 2 Position verstellbar ist, wo bei die Breite des Reifens sowie der Durchmesser des Rades beeinflusst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rad, insbesondere eine Felge für ein Fahrzeug entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Felgen für Fahrzeuge sind allgemein bekannt. Man unterscheidet sie zwischen Stahl-, Aluminium- und Magnesiumfelgen. Des Weiteren gibt es Felgen in vielen verschiedenen Variationen, Größen, Ein- oder Mehrteilig und differenzierbar bezüglich ihrer Anbindung zum Fahrzeug. Bei den teilbaren Felgen besteht die Felge aus dem Außen- und Innenbett, diese sind durch Schrauben miteinander verbunden, sie ermöglichen eine individuelle Anpassung der Einpresstiefen im Bezug zum Fahrzeug.
Die uns bekannten Räder bestehen meistens aus einer Felge/ Reifen Kombination, sie dienen als Last und Drehmoment übertragende Einheit und sollen die Kraft des Antriebes, sowie Bremsmomente und Zentripetalkräfte auf den Untergrund übertragen. Daraus resultiert somit ein hoher Sicherheitsaspekt, um dem gerecht zu werden, haben die Fahrzeuge in den meisten Fällen eine auf die Fahrwerte abgestimmte Rad/ Reifen Kombination, gekennzeichnet durch Breite, Größe, Querschnitt und weiteren Indexen bezüglich der Gummimischung. Breite Reifen sollen vor allem beim Bremsen, Beschleunigen und schnellen Kurvenfahrten genügend Abrieb auf dem Untergrund erzeugen, um das Fahrzeug sicher auf der Fahrbahn zu halten. Der Abrieb von Reifen ist eine wichtige Größe im Bezug auf die Sicherheit, dieser steht im Widerspruch zum Energiesparenden fortbewegen. Abrieb = Reibungsverlust und wird lediglich in oben genannten Fahrsituationen benötigt. Das optimale Rad für das energiesparende Fahren sollte schmal und groß sein und so wenig Abrieb wie möglich erzeugen. Des Weiteren sollte die Aufstandsfläche so klein wie möglich sein und bei der lenkbaren Achse auf der vertikalen Drehachse liegen.
In der Druckschrift CN 109941036 ist ein energiesparendes Rad offenbart, welches eine Lösung zur Reduzierung der Grundfläche des Reifens im Fahrbetrieb schaffen soll. Bei der offenbarten Lösung besteht die Felge aus einer Vielzahl von Teilen und komplizierten Mechaniken. Des Weiteren entsteht durch die Masse der ungünstig angeordneten Hebeplatten im Bereich des Luftreifens, ein großes Trägheitsmoment, welches während der Beschleunigung sowie beim Abbremsen, eine große kinetische Energie aufweist. Besonderes beim Beschleunigen muss diese Verlustenergie zur Überwindung der Trägheitsmomente mit aufgebracht werden. Des Weiteren entsteht durch die ungünstige Anordnung der Luftreifen bei Kurvenfahrten mit dem Energiesparrad an der Lenkachse ein sogenanntes radieren der Reifen, welches zu Abrieb und Verlustleistung führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rad, insbesondere eine Felge der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei energiesparender Fahrt einen schmalen Reifen mit einem großen Durchmesser erzeugt und somit den Rollwiderstand, Abrieb und die Abrollgeräusche reduziert. Des Weiteren soll in Brems- und Beschleunigungssituationen, ein maximaler Abrieb für die Fahrsicherheit gewährleistet werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Felge, mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, dass das Rad, insbesondere die Felge, mit beweglichen und translatorisch verlagerbaren Felgenteilen versehen ist. Vorzugsweise ist mindestens ein Felgenteil in Richtung, bzw. parallel der Drehachse des Fahrzeugrads verschiebbar gelagert, womit eine gezielte Deformation des Luftreifen möglich wird. Dabei wird durch das Stauchen der Karkasse, eine Wölbung des Luftreifens erzielt, dadurch gewinnt der Luftreifen an Durchmesser und verringert die Aufstandsfläche, womit der Rollwiderstand, Abrieb und die Abrollgeräusche reduziert werden. Des Weiteren lässt sich durch die Reduzierung der Aufstandsfläche, das Fahrzeug im Stand oder beim Rangieren leichter steuern, wodurch die für die Lenkung vorhandene Mechanik einen geringeren Verschleiß unterliegt.
Erfindungsgemäß ist am Rad, insbesondere an der Felge hierzu eine entsprechende Mechanik vorgesehen, so dass mindestens ein Felgenteil des Rades von einer ersten Position, in welcher die Felge eine entsprechend schmale Maulweite aufweist, in eine zweite Position nach außen verschiebbar ist, um die Maulweite der Felge zu variieren.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Drehmomentdifferenz zwischen Rad und Fahrzeug das Auslenken der Felgenteile provoziert. Dies wird erreicht durch ein auf der Antriebachse angebrachtes Wellenmuster welches die eingeleiteten Kräfte aufteilt und auf die Felgenteile überträgt, daraus resultiert der Vortrieb bzw. die Verzögerung und Auslenken der Felgenteile.
Die Antriebsachse besitzt an dem gegenüberliegenden Ende des Anbindungspunktes des Fahrzeuges, ein umlaufendes Sinus ähnliches Wellenmuster welches im Wellental gespiegelt ist und somit eine Auslenkung des äußeren und/ oder inneren Felgenteils ermöglicht. Ein vorteilhaftes Wellenmuster entspricht 6π auf 360 Grad, dabei entspricht der Spitze-Tal-Wert des Wellenmusters der angestrebten Auslenkung der Felgenteile. Das Wellenmuster sorgt mit seiner Steigung bzw. Amplitude für das Aufteilen der eingeleiteten Kräfte in die Drehrichtung sowie parallel zur Antriebsachse, wodurch einerseits das Rad in Bewegung oder Verzögerung gesetzt wird und gleichzeitig mindestens ein Felgenteil, der Fahrsituation entsprechend ausgelenkt wird.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Antriebsachse als Hohlachse, ermöglicht das Montieren mit Hilfe von einem Bolzen welcher durch die Hohlachse bis hin zum Anbindungspunkt am Fahrzeug führt. Des Weiteren kann die Antriebsachse mehrteilig ausgestaltet sein, sodass eine Montage bezüglich der Befestigung am Fahrzeug variable bleibt.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Flächen am Rotationskörper des Wellenmusters als Gleitflächen durch eine Beschichtung oder durch das Anbringen von Gleitplatten, wirken Materialschonend und sorgen für ein sanftes Auslenken bei der angestrebten Funktion.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Antriebsachse mit einem überstehenden Teil der Hohlachse im Bereich des äußeren Felgenteils der Antriebsachse, ist ein Lagerpunkt für das äußere Felgenteil, welches im Fahrbetrieb eine Rotation sowie Translation ermöglicht.
Die vorteilhafte Ausgestaltung des Energiesparrades als 2-teilige Felge und deren Außenfelge als Rotationskörper, mit der uns bekannten Felgenkontur am äußeren Durchmesser, beinhaltend ein Felgenhorn welches in einer besonders ausgeprägten Form dargestellt ist, so dass im Betrieb der aufgezogene Luftreifen einen besonderen halt auf der Felge aufweist. Des Weiteren sind weitere Absetzungen und Einstiche am äußeren Durchmesser zur Felgenmitte hin ausgestaltet. Im äußeren 1/3 des Felgendurchmessers ist zur Felgenmitte hin, tangential auf der Drehachse eine oder mehrere Planflächen ausgestaltet, auf diesen Planfläche sind mehrere Gewindebohrungen parallel zur Antriebsachse ausgebildet in der Gleitlagerbolzen eingeschraubt werden können. Sie ermöglichen eine klemmfreie, translatorische, sowie geführte Bewegung der Felgenteile zueinander. Zur Felgenmitte hin ist eine Vertiefung, diese Vertiefung besitzt dasselbe Wellenmuster wie das von der Antriebswelle, es entspricht einer Negativform und ist in etwa genauso tief wie eine Amplitude des Wellenmusters. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Wellenflächen als Gleitflächen mit einer Beschichtung oder durch das Anbringen von Gleitplatten, wirken Materialschonend und sorgen für ein sanftes Auslenken bei der angestrebten Funktion. In der Drehachse des äußeren Felgenteils ist eine Bohrung, diese Bohrung ist vorteilhaft mit einer weiteren Gleitbuchse ausgestaltet, worauf die Antriebsachse gelagert ist.
Die vorteilhafte Ausgestaltung des Energiesparrades als 2-teilige Felge und deren Innenfelge als Rotationskörper, mit der uns bekannten Felgenkontur am äußeren Durchmesser, beinhaltend ein Felgenhorn welches in einer besonders ausgeprägten Form dargestellt ist, so dass im Betrieb der aufgezogene Luftreifen einen besonderen halt auf der Felge aufweist. Des Weiteren sind weitere Absetzungen und Einstiche am äußeren Durchmesser zur Felgenmitte hin ausgestaltet. Im äußeren 1/3 des Felgendurchmessers ist zur Felgenmitte hin, tangential auf der Drehachse eine oder mehrere Planflächen ausgestaltet, auf diesen Planfläche sind mehrere Gewindebohrungen parallel zur Antriebsachse ausgebildet in der Gleitlagerbolzen eingeschraubt werden können. Sie ermöglichen eine klemmfreie, translatorische, sowie geführte Bewegung der Felgenteile zueinander. Zur Felgenmitte hin ist eine Vertiefung, diese Vertiefung besitzt dasselbe Wellenmuster wie das von der Antriebswelle, es entspricht einer Negativform und ist in etwa genauso tief wie eine Amplitude des Wellenmusters. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Wellenflächen als Gleitflächen mit einer Beschichtung oder durch das Anbringen von Gleitplatten, wirken Materialschonend und sorgen für ein sanftes Auslenken bei der angestrebten Funktion. In der Drehachse des inneren Felgenteils ist eine Bohrung versehen, diese Bohrung ist vorteilhaft mit einer weiteren Gleitbuchse ausgestaltet, worauf die Antriebsachse gelagert ist.
Im montierten Zustand ist die Antriebsachse mit der Anbindungsseite durch das Gleitlager der innere Felgenteil hin durchgesteckt und die Spitze der Wellenmusters der Antriebsachse fügt sich in das Wellental des inneren Felgenteils ein.
Im montierten Zustand sind die Gleitbolzen der äußeren Felge in die Gleitbuchsen der inneren Felge eingefügt, so dass ein einfacher Freiheitsgrad besteht und eine translatorische Bewegung ermöglicht wird. Die Felgen sollten nun auf den Planflächen zusammenschließen und die Gleitbolzen in den Planeingesenkten Bohrung herausstehen, dabei fügt sich die spiegelsymmetrische Spitze des Wellenmusters in das Wellental des äußeren Felgenteils ein. Die vorteilhafte Wahl einer Feder als Energiespeicher, wird über die Gleitbolzen geschoben und mit einer Schraubenmutter gesichert. Die Federelemente sorgen für das entsprechende Kräftegleichgewicht, so dass die Gleitflächen des Wellenmusters in ihrer entsprechenden Position sind.
Die vorteilhafte Wahl von progressiven Federn als Energiespeicherelement sorgt dafür, dass bei annähernd synchronem Drehmoment zwischen Antriebsachse und den Felgenteilen, die Felgenteile auf die Planflächen zusammenschließen und eine schmale Felge zur Verfügung stellt. Des Weiteren wird beim Beschleunigen oder Verzögern und dem daraus folgenden Erreichen der maximalen Auslenkung der Felgenteile, ein schlagartiges enden der Auslenkung der Felgenteile durch die progressive Federkennlinie vermieden und wirk somit Verschleißhemmend und ermöglicht ein Ruckfreies Bremsen und Anfahren.
Im zusammengebauten Zustand wird zwischen den Felgenteilen umlaufend ein Dichtband angebracht, diese wird jeweils in den Absetzungen im Bereich des Felgenbettes der Felgenteile entsprechend abdichtend angebracht. Im schmalen Zustand der Felge liegt das Dichtband in einer entsprechenden Sicke im Felgenbett und wird durch das Auslenken der Felgenteile gespannt, so dass im Luftreifen ein konstanter Druck besteht.
Figurenliste
Nachfolgend wird anhand der Zeichnungen eine bevorzugte, beispielhafte Ausführungsform der Felge erläutert.

1 zeigt eine Draufsicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Felge 1, im normalen schmalen Zustand, wo bei die Felgenteile 2 und 3 auf der Rotationsachse 4 nicht verschoben sind.
2 zeigt eine Draufsicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Felge 1, im breiten Zustand, wo bei die Felgenteile 2 und 3 auf der Rotationsachse 4 durch die eingeleiteten Kräfte verschoben sind.
3 zeigt eine isometrische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Felge 1, im demontierten Zustand.
4 zeigt eine Draufsicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Felge 1, im demontierten Zustand.

Die in 1 dargestellte Felge 1, bestehend aus der äußeren Felgenteil 2, der inneren Felgenteil 3, dem Antriebsrotor 4 und dem Dichtungsband 5. In 1 weist die Felge die uns bekannte Formgebung auf, die nötig ist um einen aufgezogenen Reifen, dem Pneu, genügend halt im montierten Zustand zu bieten. Des Weiteren besitzt die Felge 1 einen weiteren umlaufenden Absatz 7, um ein Dichtungsband 5 aufzunehmen welches sich im schmalen Zustand der Felge in die Vertiefung 8 hineinlegt. Am Antriebsrotor 4 an der Position 9 ist die Anbindung ans Fahrzeug über einen Flansch mit entsprechenden Lochkreis oder über eine Steckachse mit Zentralmutter realisiert.
2 zeigt die Felge im ausgelenkten Zustand, wo bei sich das Dichtungsband 5 gestreckt hat. Zu erkennen sind Gleitbolzen 6 welche die Felgenteile in ihrer Auslenkung begrenzen.
3 zeigt eine isometrische Ansicht der demontierten Felge ohne Gleitbolzen und Dichtungsband. Die äußere Felgenteil 2 weist 6 Gewindebohrungen 10 auf, welche auf der Planfläche 11 als Kreismuster ausgebildet sind. Im inneren Bereich des äußeren Felgenteil 2 ist ein Wellenmuster 12 ausbildet, dieses beinhaltet 3 Wellenberge sowie Wellentäler welche um genau 120 Grad versetzt sind. Diese Wellenmuster 13 bildet sich auch am Antriebsrotor 4 ab, das Wellenmuster sorgt für das Aufteilen der eingeleiteten Kräfte in Vortrieb und Auslenkung der Felge. Das innere Felgenteil 3 verfügt auch wie das äußere Felgenteil 2 im inneren Bereich über ein Wellenmuster. Des Weiteren weist das inneren Felgenteil 2 6 planeingesenkte Durchgangsbohrungen 15 auf, wobei die Senkungen am äußeren Teil des inneren Felgenteils ist. In diesen planeingesenkten Bohrungen werden die beispielhaften Gleitbolzen 6 aus 7 mit einer Feder 17 als Energiespeicherelement durchgesteckt und in den Gewindebohrungen 10 in 3 eingeschraubt, dabei werden die Felgenteile 2 und 3 auf die Planflächen 11 und 18 gepresst. Die Federelemente 17 werden entsprechend der Beanspruchung durch das Fahrzeug angepasst. Als Weiteres weist das innere Felgenteil 3 eine zentrale Bohrung 16 auf wo der Antriebsrotor 4 hindurch gesteckt werden kann.
4 zeigt die Draufsicht einer demontierten Felge ohne Gleitbolzen und Dichtungsband. Man erkennt das die Wellenmuster 13 und 14 am Antriebsrotor 4 identisch sind. Die Flächen 13 und 14 am Antriebsrotor 4 sind mit Gleitschienen bzw. Verschleißschienen versehen, daraus ergeben sich günstige Gleiteigenschaften und eine gleichmäßige translatorische Auslenkung der Felgenteile 2 und 3 auf der Rotationsachse.
5 zeigt das Felgenteil 2, man erkennt das Wellenmuster 12 welches wesentlich ist für die Funktion der Auslenkung der Felge. Des Weiteren sind auf der Planfläche 11 die 6 im Kreismuster angeordneten Gewindebohrungen 10 zu erkennen, wo die Gleitbolzen 17 aus 7 eingeschraubt werden.
6 zeigt das Felgenteil 3 man erkennt das Wellenmuster 21 welches wesentlich ist für die Funktion der Auslenkung der Felge. Des Weiteren sind auf der Planfläche 22 die 6 im Kreismuster angeordneten Bohrungen 15 zu erkennen, wo die Gleitbolzen 17 aus 7 durchgesteckt werden.
7 zeigt einen beispielhaften Gleitbolzen mit einer Feder als Energiespeicherelement. Die Feder sorgt für die entsprechende Kraft um die Felgenteile 2 und 3 über die Gleitflächen 12 und 21 in die schmale Position zu verschieben oder bei umgekehrter Funktion, verhindern sie das ruckartige Auslenken der Felgenteile.
8 zeigt die Felge 1 mit einem aufgezogenen Reifen 19 im Schnitt, ohne Dichtungsband und Antriebsrotor, im entsprechend schmalen Zustand. Der Reifen 19 ist gewölbt und besitzt einen kleinen Radius, wo bei die Aufstandsfläche 20 klein ist.
9 zeigt die Felge 1 mit einem aufgezogenen Reifen 19 im Schnitt, ohne Dichtungsband, Gleitbolzen und Antriebsrotor, im entsprechend breiten durch den Antriebsrotor ausgelenkten Zustand. Der Reifen 19 ist nur noch leicht gewölbt und besitzt einen großen Radius, wo bei die Aufstandsfläche 20 deutlich größer ist wie bei 7.

Claims

Rad, insbesondere Felge, für ein Fahrzeug, bestehend aus mindestens 2 Felgenteilen und mindestens eine Mechanik oder mindestens ein Aktuator, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Felgenteil durch mindestens ein Aktuator oder mindestens einer Mechanik, von einer Position in eine 2 Position verstellbar ist, wo bei die Breite der Felge verstellbar ist.
Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 1 Felgenteil auf der Rotationsachse verschiebbar ist, wo bei die Maulweite der Felge verstellbar ist.
Rad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Felgenhorn koaxial von einer Position in mindestens einer weiteren Position verstellbar ist.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Felge im Fahrbetrieb verstellbar ist.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch die Verstellbarkeit der Felge, die Reifenbreite sowie der Raddurchmesser verändert.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein eingeleitetes Bremsmoment oder Beschleunigungsmoment, die Felge sich in der Breite verändert.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Felge eigensicher Ausgestaltet ist und ohne weitere elektronische Bauteile funktionsfähig bleibt.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Felgenteile über einen Antriebsrotor verfügen, welcher ein Wellenmuster aufweist.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Felge über den Antriebsrotor mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Felge über den Antriebsrotor mit dem Fahrzeug verbunden ist, wobei der Antriebsrotor mit einer Zentralmutter oder über einen Flansch an dem Fahrzeug angebracht ist.