DE102022126514B4

DE102022126514B4 - Zierblende für ein Fahrzeugrad, Fahrzeugrad und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022126514B4
Application number: DE102022126514.5A
Authority: DE
Inventors: Jasmin Ostertag
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-10-12
Filing date: 2022-10-12
Publication date: 2024-09-05
Anticipated expiration: 2042-10-13
Also published as: DE102022126514A1

Abstract

Zierblende (10) für ein Fahrzeugrad (20) mit einer Felge (21), mit folgenden Merkmalen:- die Zierblende (10) umfasst Lamellen (11), eine Feder (12) zum Ausüben einer Rückstellkraft, ein Lager (13) und einen Anschlag (14),- die Zierblende (10) weist undurchsichtige Sektoren (15) zum Verdecken der Felge (21) sowie Aussparungen (16) zwischen den Sektoren (15) auf und- die Lamellen (11) sind mittels des Lagers (13) aus einer bezüglich der Zierblende (10) definierten Ruhestellung, in welcher die Lamellen (11) von den Sektoren (15) verdeckt werden, in eine vorgesehene Drehrichtung drehbeweglich mit den Sektoren (15) verbunden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:- die Lamellen (11) und Feder (12) sind derart beschaffen, dass die Lamellen (11) in der Ruhestellung verbleiben, solange die Zierblende (10) stillsteht oder sich in der Drehrichtung bis zu einer vorgesehenen Geschwindigkeit gleichförmig dreht, und gegen die Federkraft bis zum Anschlag (14) bewegen, sobald die Geschwindigkeit abrupt vermindert wird, und- die Lamellen (11), Sektoren (15) und der Anschlag (14) sind derart geformt und zueinander angeordnet, dass die Lamellen (11), wenn sie sich am Anschlag (14) befinden, die Aussparungen (16) verschließen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radzierblende. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein entsprechendes Fahrzeugrad sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
Unter dem Begriff Feinstaub (particulate matter, PM) werden gemeinhin Schwebstoffe eines aerodynamischen Durchmessers von bis zu 10 Mikrometer (µm) zusammengefasst. Sogenannter primärer Feinstaub entsteht unmittelbar zum Beispiel bei Verbrennungsprozessen. Entstehen die Partikel durch gasförmige Vorläufersubstanzen wie Schwefel- und Stickoxide, die ihrerseits aus Verbrennungsprozessen stammen, so werden sie als sekundärer Feinstaub bezeichnet.
Gemäß DIN EN 12341:2014-08 wird zwischen Feinstaub eines Durchmessers zwischen 2,5 µm und 10 µm (PM₁₀) und Feinstaub eines Durchmessers von bis zu 2,5 µm (PM_2,5) unterschieden. Während PM₁₀ die Nasenhöhle des Menschen in der Regel nicht überwindet, kann PM_2,5 bis in die Bronchien und Lungenbläschen, ultrafeine Partikel mit einem Durchmesser unter 0,1 µm gar bis in das Lungengewebe und in den Blutkreislauf vordringen.
Je nach Größe und Eindringtiefe der Teilchen sind die gesundheitlichen Wirkungen von Feinstaub verschieden: Sie reichen von Schleimhautreizungen und lokalen Entzündungen in der Luftröhre und den Bronchien oder den Lungenalveolen bis zu verstärkter Plaquebildung in den Blutgefäßen, einer erhöhten Thromboseneigung oder Veränderungen der Regulierungsfunktion des vegetativen Nervensystems (Herzfrequenzvariabilität).
Wichtige vom Menschen verursachte Feinstaubquellen sind Kraftfahrzeuge, Kraft- und Fernheizwerke, Abfallverbrennungsanlagen, Öfen und Heizungen in Wohnhäusern, Schüttgutumschlag und Industrieanlagen. In Ballungsgebieten ist vor allem der Straßenverkehr eine bedeutende Feinstaubquelle. Dabei gelangt Feinstaub nicht nur aus Motoren in die Luft, sondern auch durch Bremsen- und Reifenabrieb sowie durch die Aufwirbelung des Staubes auf der Fahrbahnoberfläche.
Die Notwendigkeit von Maßnahmen zur Senkung der PM-Belastung ist allgemein anerkannt.
Eine Möglichkeit, um die Luftverschmutzung durch Straßenverkehr zu verhindern, besteht darin, die Entstehung von Feinstaub zu vermeiden. Einschlägige Maßnahmen umfassen die Forcierung von Fahrzeugleichtbau, Reifenmaterial-Optimierung sowie effiziente Fahrstrategien (z. B. Vermeidung von extremer Beschleunigung, Nutzung des Motormoments oder Getriebe zur Verzögerung).
Eine zweite Möglichkeit zur Erreichung des genannten Zieles ist darin zu sehen, Feinstaub in der Nähe des Entstehungsorts und somit an der Quelle zu sammeln und zielgerichtet zu entsorgen, um die Verteilung von Feinstaub zu reduzieren.
DE 10 2017 007 895 A1 offenbart den Gegenstand des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Aus DE 10 2016 124 121 A1 etwa ist eine Felge bekannt, die pneumatische Abdeckelemente zum bedarfsweisen Abdecken von Speichenzwischenräumen aufweist.
US 8 544 615 B2 betrifft eine Vorrichtung zum Sammeln von Bremsstaub mit einem speziellen partikelsammelnden Streifen, der auf einem Innenring einer Felge angebracht wird.
US 9 211 761 B2 befasst sich mit einer Bremsstaubdichtung, die an einem Rad angebracht wird.
EP 3 414 110 B1 beschreibt eine Radkappe mit einem Filter.
In DE 10 2020 003 705 A1 wird eine Filter-Anordnung zum Anordnen an einem Rad beschrieben.
Aus DE 10 2020 117 109 A1 ist eine Bremsstaubauffangvorrichtung für ein Rad bekannt, die ein flächiges Filterelement umfasst.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Zierblende, die Feinstaub sammelt.
Die Erfindung stellt eine Zierblende für ein Fahrzeugrad, ein entsprechendes Rad sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
Der Vorzug einer erfindungsgemäßen Radzierblende liegt in ihrer Funktionsintegration: Nicht nur vermag ihre ansehnliche Außenseite in herkömmlicher Weise als Styling-Element zu dienen; durch den selbsttätigen Verschluss ihrer Aussparungen etwa bei Bremsmanövern gestattet sie zudem das Sammeln von Feinstaub.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So können die erfindungswesentlichen Lamellen der Blende seitens der Felge Vertiefungen aufweisen, in welchen sich der Feinstaub ansammelt. Derlei oberflächenvergrößernde Maßnahmen können eine wirkungsvolle Aufnahme der Feinstaubpartikel unterstützen. In Betracht kommen Rillen, Noppen (z. B. kegelförmige Erhöhungen), Narbungen etc.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Zierblende randseitig eine Klemme zum Befestigen an der Felge aufweist. Dies vereinfacht die Handhabbarkeit bei Montage und Demontage und erleichtert so die Reinigung z. B. als Arbeitsschritt beim Räderwechsel im Kundendienst.
Schließlich kann eine die Zierblende seitens der Felge umlaufende Nut zur Außenführung der Lamellen vorgesehen sein, während letztere wiederum einen nach innen zur Nabe vorkragenden Rand zum Auffangen des Feinstaubes aufweisen. Die resultierende Überlagerung in der Geometrie der Feinstaublamelle gegenüber der Radzierblende verhindert ein Verklemmen aufgrund von Schmutzeinlagerungen (Feinstaub) in der Führung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.

1 zeigt ein vollständiges Rad mit einer erfindungsgemäß modifizierten Radzierblende.
2 zeigt eine teiltransparente Draufsicht der modifizierten Radzierblende.
3 zeigt einen Schnitt des Rades.
4 zeigt einen teilweisen Schnitt des Rades in einer alternativen Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung
1 illustriert eine technische Umsetzung des vorgeschlagenen Konzeptes anhand eines schematisch dargestellten Komplettrades (20), auf dessen Stahlfelge eine Zierblende (10) mit Feinstaublamellen (11) aufgebracht wurde. Letztere sind im gleichmäßigen Fahrbetrieb nicht sichtbar, da sie sich hinter geschlossenen Flächen der Radzierblende befinden (gestrichelt umrissene Nulllage).
2 ist eine beispielhafte Darstellung der durch ihre Feinstaublamellen-Scheibe modifizierten Zierblende (10) mit vier offenen Bereichen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl der offenen Bereiche beliebig gewählt sein kann, soweit jeder offene Bereich durch eine dahinterliegende größere Fläche geschlossen werden kann. Erkennbar sind in dieser Darstellung ferner eine Spiral- oder Wickelfeder (12), ein Lager (13) sowie ein Anschlag (14) für die Lamellen (11), deren Wirkung den Gegenstand der folgenden Ausführungen bildet.
3 verdeutlicht hierzu die Aufreihung der Elemente der Radzierblende entlang der Radachse. Die geschlossenen, den Blick auf die Felge (21) und Radnabe (22) verdeckenden Sektoren (15) der kreisförmigen Radzierblende sind in dieser Prinzipdarstellung schraffiert; zwischen den Sektoren (15) sind in der vorliegenden Schnittebene zwei der vier Aussparungen (16) erkennbar. Das auf der Rückseite der Radzierblende koaxial zur Nabe (22) angeordnete Lager (13) ist vorliegend als geschlossenes Kugellager ausgebildet und trägt die Lamellen (11), deren äußerer Rand in einer die Radzierblende rückseitig umlaufenden Nut (18) geführt ist.
Das Zusammenwirken dieser Bauteile (11-16) der Zierblende (10) sei nunmehr anhand einer Zusammenschau der 2 und 3 erläutert.
Eine hinsichtlich Geometrie und Masse geeignete Gestaltung der Lamellen (11), Rückstellfeder (12 - 2) und Außenführung (18 - 3) stellt zunächst sicher, dass die Lamellen (11) - unter der Annahme einer bezogen auf Rad und Zierblende (10) gleichförmigen Kreisbewegung - in einem Geschwindigkeitsbereich zwischen $ν_{min} = 0 \frac{km}{h}$
und einer vorgesehenen Höchstgeschwindigkeit v_max in ihrer Ruhestellung verbleiben, in welcher sie von den Sektoren (15 - 3) verdeckt werden. Diese systemseitige Auslegung nimmt Rücksicht auf die physikalische Gesetzmäßigkeit, dass auf einen mit dem Rad im Abstand r von der Nabe (22 - 3) drehenden Körper der Masse m bei der Bahngeschwindigkeit v (vergleiche 1) die Fliehkraft $F = m \frac{ν^{2}}{r}$
wirkt, da er sich auf einer Kreisbahn des Radius r bewegt.
Die Lamellen (11) verlassen ihre beschriebene Ruhestellung gleichwohl im Falle einer abrupten Verzögerung, welche sich insbesondere daraus ergeben kann, dass auf die von der Radnabe (22 - 3) getragene Bremsscheibe eine Bremskraft F_B (vergleiche 1) ausgeübt wird, welche einen gewissen Betrag übersteigt. Die Massenträgheit der drehbeweglich gelagerten Lamellen (11) führt in diesem Fall dazu, dass letztere sich - in einer der Vorwärtsdrehung des Rades entsprechenden Richtung - gegen die Rückstellkraft der Feder (12 - 2) bis zu ihrem Anschlag (14 - 2) bewegen und die Aussparungen (16 - 3) verschließen. Zu diesem Zeitpunkt innerhalb des Rades befindliche Feinstaubpartikel werden auf diese Weise nicht an die Umgebung abgegeben, sondern können sich an die Radzierblende und deren Lamellen (11) von innen anheften (Adhäsion). Der durch die Position des Anschlages (14 - 2) definierte Weg der Lamellen (11) ist bei der konstruktiven Auslegung der Feder (12 - 2) angemessen zu berücksichtigen.
Weitere Details zum Feinstaub-Auffang-Konzept beleuchtet schließlich 4. In der abgebildeten Ausführungsform weisen die Lamellen (11) auf der Rückseite der Zierblende (10) einen Rand (24) auf, welcher nach innen zur Nabe (22) hin vorkragt. In diesem äußeren Bereich der Lamellen (11) sind z. B. mehrere Nuten bzw. geeignete Geometrien vorgesehen, die den Feinstaub bis zu einem gewissen Grad der Verschmutzung auffangen.
Eine geeignete Ausgestaltung der Feinstaublamellen (Form/Geometrie, Anzahl etc.) und deren adhäsiver Oberfläche (Geometrie, Material etc.) ist durch Simulationen (Berechnungen/Versuche) zu ermitteln.

Claims

Zierblende (10) für ein Fahrzeugrad (20) mit einer Felge (21), mit folgenden Merkmalen: - die Zierblende (10) umfasst Lamellen (11), eine Feder (12) zum Ausüben einer Rückstellkraft, ein Lager (13) und einen Anschlag (14), - die Zierblende (10) weist undurchsichtige Sektoren (15) zum Verdecken der Felge (21) sowie Aussparungen (16) zwischen den Sektoren (15) auf und - die Lamellen (11) sind mittels des Lagers (13) aus einer bezüglich der Zierblende (10) definierten Ruhestellung, in welcher die Lamellen (11) von den Sektoren (15) verdeckt werden, in eine vorgesehene Drehrichtung drehbeweglich mit den Sektoren (15) verbunden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Lamellen (11) und Feder (12) sind derart beschaffen, dass die Lamellen (11) in der Ruhestellung verbleiben, solange die Zierblende (10) stillsteht oder sich in der Drehrichtung bis zu einer vorgesehenen Geschwindigkeit gleichförmig dreht, und gegen die Federkraft bis zum Anschlag (14) bewegen, sobald die Geschwindigkeit abrupt vermindert wird, und - die Lamellen (11), Sektoren (15) und der Anschlag (14) sind derart geformt und zueinander angeordnet, dass die Lamellen (11), wenn sie sich am Anschlag (14) befinden, die Aussparungen (16) verschließen.
Zierblende (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Lamellen (11) sind dazu eingerichtet, etwaigen Feinstaub zu binden, welcher insbesondere von einer Fahrbahn (17) durch das Fahrzeugrad (20) aufgewirbelt wird oder innerhalb desselben entsteht.
Zierblende (10) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: - die Lamellen (11) sind derart beschaffen, dass der Feinstaub den Lamellen (11) anhaftet oder - die Lamellen (11) weisen seitens der Felge (21) Vertiefungen auf, in welchen sich der Feinstaub ansammelt.
Zierblende (10) nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Zierblende (10) weist seitens der Felge (21) eine umlaufende Nut (18) auf und - die Lamellen (11) sind randseitig in der Nut (18) geführt.
Zierblende (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Zierblende (10) weist randseitig eine Klemme (19) zum Befestigen an der Felge (21) auf.
Fahrzeugrad (20) mit einer Felge (21), gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Felge (21) trägt eine Zierblende (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5.
Fahrzeugrad (20) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Fahrzeugrad (20) weist eine Nabe (22) mit einer Bremsscheibe zum Ausüben einer Bremskraft auf und - die Lamellen (11) und Feder (12) sind derart beschaffen, dass das Bewegen der Lamellen (11) einsetzt, wenn die Bremskraft einen festgelegten Betrag übersteigt.
Fahrzeugrad (20) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Felge (21) trägt einen Reifen (23) und - der zu bindende Feinstaub umfasst etwaigen auf der Fahrbahn (17) entstehenden Abrieb des Reifens (23).
Fahrzeugrad (20) nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Lamellen (11) weisen seitens der Felge (21) einen äußeren Rand (24) zum Auffangen des Feinstaubes auf und - der Rand (24) kragt nach innen zur Nabe (22) vor.
Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch Fahrzeugräder (20) nach einem der Ansprüche 6 bis 9.