-
Die Erfindung betrifft eine Felgenbaugruppe entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Für die konstruktive Gestaltung der Felgenbaugruppe als Teil der Baugruppe Rad eines Kraftfahrzeugs müssen u.a. auch die Kühlung einer Bremsanlage, der geschwindigkeitsabhängige aerodynamische Widerstand sowie eine ästhetische Wirkung des äußeren Erscheinungsbildes beachtet werden. Eine Kühlung der Bremsanlage mit dem Ziel, ein übermäßiges Ansteigen der Temperatur während der Zeiten einer hohen Bremsleistung zu verhindern, ist erforderlich zur Vergleichsmäßigung der verfügbaren Bremswirkung. Die Berücksichtigung des aerodynamischen Widerstands zielt auf die aus umweltpolitischen Gründen gewünschte Minderung des Energiebedarfs und der hiermit einhergehenden CO2-Emissionen ab.
-
Zur Berücksichtigung dieser Kriterien sind unterschiedliche Lösungsansätze bekannt geworden, bei denen jedoch häufig nur Teilaspekte Berücksichtigung finden.
-
Ein Abdeckabschnitt ist beispielsweise aus der
DE 10 2016 003 259 A1 bekannt. Dieser ist durch eine Anordnung von Abdeckteilen gekennzeichnet, die in peripherer Richtung zwischen einer eine Anordnung von Durchgangsöffnungen des Felgenkörpers schließenden und einer diese öffnenden, d. h. für eine axiale Durchströmung freigebenden Stellung bewegbar angeordnet sind. Als Antrieb für diese Bewegung der Abdeckteile ist eine Fliehkraftmechanik vorgesehen, bei der ein jedes der Abdeckteile über einen Hebel, dessen Lagerungspunkt unter Federkraft in einer bestimmten radialen Auslenkung radial verschiebbar gehalten ist, eine periphere Kraft ausübbar ist. Fliehkraftbedingt stellt sich dementsprechend eine mehr oder weniger große Auslenkung des Abdeckteiles ein, hierbei einen entsprechenden Teil der zugeordneten Durchgangsöffnung für eine Durchströmung freigebend. Die Abdeckteile können alternativ in einem scheibenartigen Abdeckelement zusammengefasst sein, welches als bauliche Einheit mittels der genannten Fliehkraftmechanik in peripherer Richtung bewegbar angeordnet ist - in jedem Fall ergibt sich für die konstruktive Darstellung der geschwindigkeitsabhängigen Bewegung des Abdeckelements bzw. der Abdeckteile eine vergleichsweise komplizierte Lösung. Hinzutritt, dass hierbei der Gesichtspunkt der Aerodynamik des mit einer solchen Felge ausgerüsteten Fahrzeugrades keine Berücksichtigung gefunden hat.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Felgenbaugruppe gegenüber diesem Stand der Technik in konstruktiv einfacherer Weise unter Einbeziehung aerodynamischer Kriterien zu verbessern.
-
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe mit einer Felgenbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit der einzigen Figur zusätzlich.
-
Es wird eine Felgenbaugruppe für das Rad eines Kraftfahrzeugs aufgezeigt mit einer Felge und einem auf deren Außenseite angeordneten Abdeckabschnitt. Der Abdeckabschnitt ist zwischen einer einen Luftstrom zwischen der Außenseite und einer Innenseite ermöglichenden Öffnungsstellung und einer diesen Luftstrom verhindernden Schließstellung relativ zu der Felge beweglich an dieser geführt, wobei eine Umstellung von der Öffnungsstellung in die Schließstellung in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Rades selbsttätig erfolgt. Vorgeschlagen wird, dass der Abdeckabschnitt als scheibenartiges, die Außenseite überdeckendes Bauteil ausgebildet ist, welches zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung parallel zu der Achse der Felge beweglich angeordnet ist, hierbei in der Öffnungsstellung einen Ringspalt zwischen der Berandung des Abdeckabschnitts und der Felge freigebend.
-
Zielführend ist, dass in Abkehr von dem eingangs dargestellten Stand der Technik zur Überführung der Felgenbaugruppe von der Schließstellung in die Öffnungsstellung und umgekehrt ein scheibenartiger Abdeckabschnitt relativ zu der Felge axial beweglich angeordnet ist, wobei in der Öffnungsstellung ein Ringspalt zwischen der Felge und der dieser zugekehrten Seite des Abdeckabschnitts als Strömungsquerschnitt für Kühlluft gebildet ist. Dieser Ringspalt wird in der radial äußeren Peripherie der Felge gebildet, so dass die Gestaltung des Abdeckabschnitts im Übrigen nach aerodynamischen oder auch ästhetischen Kriterien erfolgen kann. Insbesondere wird kein Kühlluftstrom durch Öffnungen des Abdeckabschnitts hindurchgeführt, so dass bereits auf diesem Wege ein Beitrag zur Minderung von Luftverwirbelungen gegeben ist.
-
Bevorzugt kann sein, dass der Abdeckabschnitt relativ zu der Achse der Felge frei um diese Achse, nämlich unabhängig von der Drehung der Felge drehbar gelagert ist. Die Lagerung des Abdeckabschnitts ist somit dahingehend eingerichtet, dass von der Drehbewegung der Felge keine Mitnahmewirkung auf den Abdeckabschnitt ausgeübt wird. Diese Maßnahme eröffnet die Möglichkeit, trägheitsbedingte Unterschiede in den Bewegungszuständen des Abdeckabschnitts einerseits und der Felge bzw. des Rades andererseits zu ermitteln und konstruktiv im Rahmen einer Überführungsbewegung von der Schließstellung in die Öffnungsstellung und umgekehrt umzusetzen. Diese Maßnahme ist vergleichsweise einfach darstellbar.
-
In bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Abdeckabschnitt als im Oberflächenbereich glattes, insbesondere auf seiner der Außenseite zugekehrten Seite geschlossenes Bauteil ausgestaltet ist. Diese günstige Ausgestaltung ist auf die nähere Gestaltung des Abdeckabschnitts gerichtet. Dieser kann in einfacher Weise zur Darstellung aerodynamisch günstiger Eigenschaften und gleichzeitig nach ästhetischen Gesichtspunkten ausgebildet sein.
-
In weiter bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Abdeckabschnitt mittels eines Ringsteges, der mit einer Ringnut der Felge im Eingriff steht, an letzterer gelagert ist, wobei sich die Achsen des Ringsteges sowie der Ringnut parallel zu der Achse der Felge erstrecken. Damit soll lediglich beispielhaft aufgezeigt werden, wie die Lagerung des Abdeckabschnitts an der Felgenbaugruppe erfolgen kann. Andere Lösungen für eine funktionsgleiche Lagerung werden jedoch nicht ausgeschlossen.
-
In noch weiter bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Mittel zur Verbindung einer Bewegung des Abdeckabschnitts in Richtung parallel zu der Achse mit einer Drehbewegung um die Achse nach Art einer Zwangsführung vorgesehen sind. In idealer Ausgestaltung ist so eine kinematische Verknüpfung der Bewegungen parallel zu der Achse der Felge mit einer Drehbewegung um diese Achse nach Art einer Zwangsführung erreicht. Aufgrund der freien Drehbarkeit des Abdeckabschnitts gegenüber der Felge kommt es bei Beschleunigung des Kraftfahrzeugs trägheitsbedingt zu einer Drehung des Abdeckabschnitts gegenüber der Felge, wobei mit dieser Drehung eine axiale Bewegung des Abdeckabschnitts entlang der Achse der Felge verknüpft ist. Die Verknüpfung dieser beiden Bewegungen wird zur Überführung der Felgenbaugruppe ausgehend von der Schließstellung in die Öffnungsstellung benutzt und umgekehrt.
-
In zweckmäßiger Ausgestaltung können die Mittel durch eine gewindeartige Führung des Ringsteges innerhalb der Ringnut dargestellt sein. Diese Ausgestaltung ist auf eine beispielhafte konstruktive Konkretisierung der Mittel gerichtet, welche zur Darstellung einer Kopplung der beiden Bewegungen des Abdeckabschnitts benutzt werden können. Im einfachsten Fall handelt es sich hierbei um eine gewindeartige oder auch wendelartige Führung.
-
Bevorzugt kann sein, dass eine Drehbewegung des Abdeckabschnitts um die Achse nach Maßgabe der Darstellung des Ringspaltes drehwinkelbegrenzt ist. Noch weiter bevorzugt kann sein, dass die Endpunkte der drehwinkelbegrenzten Drehbewegung durch Magnetkörper gesichert sind. Eine Drehbewegung des Abdeckabschnitts um die Achse der Felge relativ zu dieser ist demnach bevorzugt drehwinkelbegrenzt, wobei dieser Drehwinkel nach Maßgabe der zu generierenden axialen Bewegung des Abdeckabschnitts bemessen ist. An den jeweiligen Enden dieses Drehwinkels befinden sich Magnetkörper, die beispielsweise paarweise an den Endpunkten der Drehwinkel einander gegenüberliegend an dem Abdeckabschnitt sowie der Felge mit der Maßgabe angebracht sind, dass sie magnetisch zusammenwirken, so dass die Drehwinkelposition des Abdeckabschnitts an den genannten Endpunkten nach Maßgabe der entwickelten magnetischen Haltekräfte gesichert ist. Diese Endpunkte definieren gleichzeitig die Öffnungsstellung sowie die Schließstellung der Felgenbaugruppe, so dass ein Verlassen dieser Stellungen eine Beschleunigung erfordert, welche ausreichend zur Überwindung dieser Magnetkräfte ausfällt. Auf diese Weise ist auch sichergestellt, dass es nicht bereits bei jeder aus dem Fahrbetrieb resultierenden Erschütterung oder Beschleunigungsänderung zu einem Wechsel der Schaltstellung der Felgenbaugruppe kommt. Solange die auftretenden Beschleunigungen nicht ausreichend sind, um die magnetischen Haltekräfte zu überwinden, dreht sich die Felge synchron mit dem Abdeckabschnitt. Zudem kann vorgesehen sein, an dem Abdeckabschnitt lediglich einen Magnetkörper vorzusehen, der aufgrund der Drehbewegung des Abdeckabschnitts in Wirkverbindung mit dem jeweils korrespondierenden Magnetkörper des betreffenden Endpunktes gelangt.
-
Man erkennt aus der vorstehenden Darstellung, dass mit der erfindungsgemäßen Felgenbaugruppe ein Betriebsmittel zur Verfügung gestellt wird, welches einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist und zur selbsttätigen bedarfsgerechten Bereitstellung einer Kühlung der Bremsanlage geeignet ist. Gleichzeitig wird Belangen der Energieeffizienz Rechnung getragen.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen
- 1 den geschlossenen Zustand einer Felgenbaugruppe eines Rades in einer Teildarstellung und in einem Axialschnitt,
- 2 die Felgenbaugruppe gemäß 1 in einem geöffneten Zustand,
- 3 eine schematische, stirnseitige Ansicht der Felgenbaugruppe gemäß 1, und
- 4 eine Felgenbaugruppe in einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel.
-
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
-
1 zeigt in einer Teildarstellung eine Felge 1 eines Fahrzeugs, deren Schüsselabschnitt 2 in an sich bekannter Weise über einen zeichnerisch nicht dargestellten Nabenabschnitt zur Befestigung an einem Radträger eingerichtet ist.
-
Ein Abdeckabschnitt 3 ist auf einer Außenseite 4 der Felge 1 das Fahrzeugrad vollständig überdeckend angeordnet, diesem in der in 1 gezeigten Stellung aerodynamisch günstige Eigenschaften verleihend, insbesondere Verwirbelungen bei hohen Geschwindigkeiten vermeidend. Der Abdeckabschnitt 3 kann auch als Radkappe bezeichnet werden, ist jedoch grundsätzlich unverlierbar mit der Felge 1 verbunden. Selbstverständlich ist der Abdeckabschnitt 3 beispielsweise zu Inspektionszwecken oder Reparaturzwecken von der Felge 1 lösbar.
-
Der Abdeckabschnitt 3 trägt auf seiner der Felge 1 zugekehrten Seite einen Ringsteg 5, der in einer Ringnut 6 des Schüsselabschnitts 2 aufgenommen ist und zur Lagerung und Führung an dem Schüsselabschnitt 2 dient. Die Ringnut 6 ist in Radialrichtung der Felge 1 gesehen zur Achse 7, also zu deren Drehachse beabstandet, also quasi nach außen verlagert. Korrespondierend dazu ist der Ringsteg 5 an dem Abdeckabschnitt 3 angeordnet. Die unmittelbare Kontaktierung innerhalb der Ringnut 6 erfolgt über eine wendelartige oder auch gewindeartige Struktur 8 derart, dass nach Maßgabe einer Relativdrehung des Abdeckabschnitts 3 gegenüber dem Schüsselabschnitt 2 eine Verschiebung des Abdeckabschnitts entlang der Achse 7 ausgelöst wird. Die konstruktive Darstellung des Eingriffs des Ringsteges 5 mit der Ringnut 6 zur Bewirkung dieser zwangsgeführten Bewegung des Abdeckabschnitts 3 gegenüber der Felge 1 ist an sich beliebig und kann mit dem Fachmann geläufigen Mitteln bewirkt werden.
-
1 zeigt den Abdeckabschnitt 3 der Felgenbaugruppe in einer Schließstellung, in der der Raum auf einer Innenseite 9 der Felge 1 gegenüber der Außenseite 4 geschlossen ist.
-
In der in 2 gezeigten Öffnungsstellung ist infolge einer Relativdrehung des Abdeckabschnitts 3 gegenüber der Felge 1 um ein Winkelelement ein Ringspalt 10 zwischen dem Abdeckabschnitt 3 und der Felge 1 entstanden, durch den hindurch Wärme abgeführt werden kann, und zwar durch einen Kühlluftstrom, der insbesondere mit Teilen einer Bremsanlage in thermischem Kontakt steht und durch Druckdifferenzen zwischen der Innenseite 9 und der Außenseite 4 bewirkt wird, welche sich u. a. nach Maßgabe der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit einstellen.
-
Entsprechend dem genannten Winkelelement, welches den Drehwinkel zwischen der in 1 gezeigten Schließstellung und der in 2 gezeigten Öffnungsstellung des Abdeckabschnitts 3 definiert, sind zwei Stellungen des Abdeckabschnitts 3 festgelegt, die durch Magnetkörper 11 gesichert werden, von denen in jeder der Stellungen jeweils einer an dem Schüsselabschnitt 2, und zwar innerhalb der Ringnut 6 und mit diesen zusammenwirkend an dem Ringsteg 5 angebracht sind. Diese dienen dazu, die beiden Stellungen gegenüber unerwünschten zufälligen Änderungen zu sichern.
-
Zur Unterstützung einer Luftzirkulation kann die Innenseite des Abdeckabschnitts 3 mit einer Beschaufelung 12 versehen sein, welche alternativ auch auf der dem Abdeckabschnitt 3 zugekehrten Seite des Schüsselteils 2 vorgesehen sein kann. Eine mögliche Form einer solchen Beschaufelung 12 ist schematisch in 3 gezeigt.
-
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Beschaufelung 12 in der Art eines Profils, beispielsweise in der Art eines Flügelprofil ausgeführt, welches an seinen Profilkanten noch gebogen ausgestaltet ist. Der Abdeckabschnitt 3 kann als Beschaufelung 12 aber auch radial geradlinig verlaufende Stege aufweisen, die sich von einem Mittelbereich des Abdeckabschnitts zu seinem äußeren Rand hin erstrecken.
-
Bei einem Fahrzeugrad, welches mit einer im vorstehend beschriebenen Sinne ausgerüsteten Felgenbaugruppe ausgerüstet ist, lässt sich in einfacher Weise eine dem Bedarf angepasste Kühlwirkung im Bereich einer Bremsanlage darstellen, wobei gleichzeitig ein wirtschaftlicher Fahrzeugbetrieb infolge des Schließzustand der Felge gegeben ist.
-
Bei einem Mindestmaß einer Beschleunigung des Fahrzeugs kommt es zu relativen Drehbewegungen des Abdeckabschnitts 3 gegenüber der Felge 1, da eine von der Felge 1 ausgeübte Mitnahmewirkung auf den Abdeckabschnitt 3 nicht gegeben ist, dieser trägheitsbedingt nach Maßgabe der Richtung der Beschleunigung eine relative Drehung gegenüber der Felge 1 ausführt und dementsprechend die Öffnungsstellung oder die Schließstellung auslöst.
-
Ein stabiler Betrieb ist dadurch gegeben, dass zur Änderung der Stellung des Abdeckabschnitts 3 ein Mindestmaß an Beschleunigung vorliegen muss, um eine Haltekraft der Magnetkörper 11 zu überwinden und den Abdeckabschnitt 3 in der einen oder anderen Richtung zwischen den genannten Stellungen zu bewegen. Aufgrund der magnetischen Fixierung in den genannten Stellungen ist gleichzeitig sichergestellt, dass nicht bereits kleine Erschütterungen oder geringe Beschleunigungsänderungen Änderungen der Stellung des Abdeckabschnitts 3 auslösen können.
-
Die Magnetkörper 11 sind hinsichtlich ihrer Anordnung und der zu generierenden Kräfte an die vorstehend dargelegten Randbedingungen angepasst.
-
3 zeigt die Lage zweier Magnetkörper 14, 15 bei einer sich in Richtung des Pfeiles 13 um die Achse 7 drehenden Felge 1. Hierbei bezeichnet 14 einen mit der Felge 1 in Verbindung stehenden Magnetkörper, wohingegen mit 15 ein mit dem Abdeckabschnitt 3 in Verbindung stehender Magnetkörper bezeichnet ist.
-
Der Abdeckabschnitt 3 kann an seiner Innenseite, also an der zur Außenseite 4 der Felge 1 weisenden Seite noch ein Anlageelement aufweisen. Das Anlageelement kann an dem äußeren Ende des Abdeckabschnitts 3 angeordnet sein. Das Anlageelement kann aus einem weichen, nachgiebigen Material bestehen, und so ein hartes Anliegen an der Felge 1 vermeiden, wodurch Beschädigungen, z.B. Kratzer der Felge 1, also an deren Außenseite 4 vermieden sind, was insbesondere bei Leichtmetallfelgen wünschenswert ist. Das Anlageelement kann zudem eine dichtende Funktion übernehmen, wenn der Abdeckabschnitt 3 in seiner Schließstellung angeordnet ist. Auch kann das Anlageelement störende Klappergeräusche vermeiden, wenn der Abdeckabschnitt 3 in dessen Schließstellung an der Felge vollständig anliegt. Das Anlageelement ist in seiner Dimension so ausführbar, dass unerwünschte Luftverwirbelungen vermieden sind, und der Ringspalt 10 in seiner Dimension unwesentlich beeinträchtigt ist.
-
Selbstverständlich ist der Abdeckabschnitt 3 zielführend so ausführbar, also in seiner Steifigkeit so ausgeführt, dass einwirkender Fahrtwind in der Öffnungsstellung ein Flattern des Abdeckabschnitts vermeidet, wobei der Abdeckabschnitt 3 quasi stabilisiert wird.
-
Dabei kann in idealer Ausgestaltung auch vorgesehen werden, dass mehrerer in Umfangsrichtung gesehen versetzte gewindeartige Strukturen 8 mit entsprechend ausgestalteten Magnetkörpern 11 vorgesehen sind. In 4 ist beispielhaft gezeigt, dass zwei gewindeartige Strukturen 8 vorgesehen sind, die bezogen auf die Drehachse 7 diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Es können aber auch drei oder mehr Strukturen 8, also Ringstege 5 und Ringnuten 6 mit jeweils zusammenwirkenden Magnetkörpern vorgesehen werden. Die Mehrzahl an gewindeartigen Strukturen 8 kann dabei in Umfangsrichtung gleichverteilt sein. Eine solche hohe Anzahl gewindeartiger Strukturen 8 erscheint zwar zunächst nachteilig. Jedoch sind die gewindeartigen Strukturen 8 mit heutigen Herstellmethoden leicht und zügig ohne nennenswerte Kostensteigerung und ohne nennenswerten Aufwand herstellbar, z.B. bei einem Gießprozeß von Felge (Leichtmetall) und Abdeckabschnitt (Kunststoff) insbesondere in der Serienfertigung. Zudem überwiegen die Vorteile hinsichtlich der Stabilisierung des Abdeckabschnitts 3 gegenüber dem einwirkenden Fahrwind in der Öffnungsstellung, aber auch hinsichtlich der idealeren Ausgestaltung der Magnetkörper, der jeder für sich und angepasst an den jeweils anderen an den auslösenden Beschleunigungsbetrag so auslegbar ist, also bezogen auf eine einzelne gewindeartige Struktur 8 kleiner und somit leichter dimensionierbar ist, dass erst bei Überwindung der Haltekraft der Magnetkörper eine Überführung von der Schließstellung in die Öffnungsstellung und umgekehrt bewirkt wird. Zielführend ist auch, dass zur Sicherung der Öffnungs- und/oder Schließstellung in den jeweiligen Endpositionen der Ringnut 6 des Schüsselabschnitts 2 jeweils ein Magnetkörper 11 vorgesehen wird. So kann an dem Abdeckabschnitt 3 lediglich ein Magnetkörper 11 vorgesehen sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Felge
- 2
- Schüsselabschnitt
- 3
- Abdeckabschnitt
- 4
- Außenseite
- 5
- Ringsteg
- 6
- Ringnut
- 7
- Achse
- 8
- Struktur
- 9
- Innenseite
- 10
- Ringspalt
- 11
- Magnetkörper
- 12
- Beschaufelung
- 13
- Richtung
- 14
- Magnetkörper
- 15
- Magnetkörper
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102016003259 A1 [0004]
