DE2443493B2 - Elastisches Fahrzeugrad mit einem auf einer Felge des Fahrzeugrades befestigten Reifenkörper aus elastomerem Material mit darin eingebetteten Stromabnahmeeinrichtungen - Google Patents
Elastisches Fahrzeugrad mit einem auf einer Felge des Fahrzeugrades befestigten Reifenkörper aus elastomerem Material mit darin eingebetteten StromabnahmeeinrichtungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Fahrzeugrad ^emäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein elastisches Fahrzeugrad der eingangs aufgeführten
Bauart ist aus der DE-OS -12 56 453 bekannt, wobei
ein massiver Träg.erkörper verwendet wird, an dessen
radialen Umfangsbereich die Shv mabnahmeeinrichtungen
in einer Lauffläche eingebettet sind. Infolge der Verwendung eines massiv ausgebildeten Fahrzeugrads
kann dieses nur in geringem Umfang deformiert werden, nämlich im wesentlichen nur im Bereich der
Elektrodeneinbettung, so daß sich das bekannte Fahrzeugrad nur in einem relativ begrenztem Umfang
an Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Stromzuführungsweges anpassen kann.
Aus der US-PS 18 59 343 ist ferner ein elastisches
Fahrzeugrad bekannt, bei welcher die Elektroden in Nuten eines unter Überdruck steh:nden Luftreifens
eingesetzt sind. Bei dieser Anordnung ist zwar eine weitgehende Verformung des Fahrzeugrads unter
Anpassung an Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Stromzuführungsweges möglich, jedoch besteht bei
zu hohem Oberdruck im Luftreifen die Gefahr eines Springens des Rads, wodurch die Gleichmäßigkeit der
Stromzuführung beeinträchtigt wird.
Der letztgenannte Nachteil ist auch bei einem elastischen Fahrzeugrad gemäß der GB-PS 11 50 738
vorhanden, bei welchem die Elektroden nachträglich in einen gewöhnlichen, auf einer Felge des Fahrzeugrades
befestigtem Luftreifen eingesetzt und mittels eines durch den Luftraum des Reifens geführten Leiter mit
der Felge verbunden sind.
In letzter Zeit wurde ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Reifens vorgeschlagen, bei welchem
ein Elastomermaterial in flüssigem Zustand vergossen wird. Dieser Gußreifen wird dadurch hergestellt, daß
man ein flüssiges Elastomermaterial in einen hohlen Raum mit der Form des Reifens zwischen einer
Reifenform, die die äußere Ausbildung Hes Reifens festlegt und einer Reifenform zur Ausbildung der
Innenform desselben gießt und dieses aushärtet, worauf
man den gewünschten Reifen erhält Wenn beispielsweise Polyurethangummi als ein solches Elastomermaterial
verwendet wird, so weist der auf diese Weise hergestellte Reifen eine hohe Zugfestigkeit, einen hohen
Verschleißwiderstand und eine große Steifigkeit im Vergleich zu herkömmlich geformten Gummi teilen auf.
Somit wurde es möglich, einen Reifen herzustellen, der der Verwendung unter harten Bedingungen aasreichend
ίο wid' ht, ohne daß zusätzlich Verstärkungselemente bzw. iväifencords erforderlich sind, wie es bei bisher
hergestellten Reifen der Fall ist. Die Entwicklung dieser
einzigartigen Reifengießtechnik hat es möglich gemacht, leicht und mühelos einen Reifen herzustellen,
<■> welcher darin eingebettete Elektroden und elektrische
Leitungen aufweist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elastisches Fahrzeugrad der eingangs genannten. Bauart
derart auszubilden, daß ungeachtet von Unregelm<i3igketten
in der Oberfläche des Stromzuführungswegs eins gleichmäßige Stromabnahme mit entsprechend gutem
Wirkungsgrad erzielbar ist
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst
Als Folge der erfindungsgemäßen Ausbildung ist es möglich, eine große Kontaktfläche mit dem Stromzuführungsweg zu erzielen, da der Reifenkörper sich aufgrund seiner Flexibilität leicht in seiner Form ändern kann, und zwar auch dann, wenn nur eine geringe Last am Fahrzeugrad angreift so daß ein guter elektrischer Wirkungsgrad infolge gleichmäßiger Stromabnahme zusammen mit einer geringen Abnützung erzielt werden kann.
Als Folge der erfindungsgemäßen Ausbildung ist es möglich, eine große Kontaktfläche mit dem Stromzuführungsweg zu erzielen, da der Reifenkörper sich aufgrund seiner Flexibilität leicht in seiner Form ändern kann, und zwar auch dann, wenn nur eine geringe Last am Fahrzeugrad angreift so daß ein guter elektrischer Wirkungsgrad infolge gleichmäßiger Stromabnahme zusammen mit einer geringen Abnützung erzielt werden kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des elastischen Fahrzeugrades gibt der Anspruch 2 an.
Die Erfindung wird anschließend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformer näher
erläutert Es zeigt
Fig. I eine schematische Schn.-Uansicht des Fahrzeugrads,
den Elektroden und elektrischen Leitungen in verschie-
■)5 denen Ausführungsbeispielen,
F i g, 5 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels,
F i g. 6 und 7 eine perspektivische und eine abgewikkelte
Darstellung- mit genauer Darstellung der Art der v>
elektrischen Verbindung zwischen den Elektroden und den elektrischen Leitungen aus F i g. 5;
Fig.8 eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispieles der mit den Elektroden verbundenen
elektrischen Leitungen, und
Fig.9 und 10 perspektivische Ansichten weiterer
Ausführungsbeispiele.
Das elastische Fahrzeugrad gemäß F i g. 1 weist einen
Reifenkörper 1 aus Elastomermaterial auf, sowie einen Reifenwulst 2, eine Vielzahl von Elektroden 3, die
t>o fortlaufend (oder ringförmig) im Reifenkörper 1 in
Umfangsrichtting der Lauffläche des Reifens angeordnet
sind, so daß sic teilweise auf der Lauffläche freiliegen. Ferner ist ein elektrisches Leitungsnetz 4 mit
den Elektroden 3 zur Zufuhr von Strom zu einem hr» vorgegebenen Teil dos Fahrzeugs verbunden und es
sind eine Felge 5, eine elektrische Leitung 6. sowie eine in die Felge 5 gebohrte Öffnung 5n zur Durchführung
,elektrischer Leitungen vorhanden.
Da-s den Reifenkörper 1 bildende Elastomermaterial kann jedes geeignete Material mit gewünschter
Haltbarkeit sein. Dieses Elastornermaterial bildet einen
Teil der Gruppe aus natürlichen Gummiarten, synthetischen Gummiarten, und synthetischen Harzen. Beispielsweise
kann ein Polyurcthanelastomermaterial als eines dieser Materialien verwendet werden, das die
geeigneten Grundeigenschaften für einen Reifen ohne Luftstützung aufweist
Man kann durch den aus diesem Polyurethane^- stomermaterial hergestellten Reifenkörper leicht ein an
Elastizitätsmodul in radialer Richtung wie bei einem herkömmlichen Luftreifen erzielen, der bei einem
PKW-Reifen bei 200 n/mm liegt, bei einem LKW- oder
Bus-Reifen bei etwa 900 bis 1000 N/mm, wobei der π
Reifen eine Dauerlaufleistung aufweist, die der eines herkömmlichen Reifens nahekommt bzw. gleichwertig
ist In diesem Fall wird die Wanddicke des Reifens so
eingestellt, daß sich ein Elastizitätsmodul ergibt, welcher
insgesamt dem eines herkömmlichen Luftreifens gleichkommt, so daß sich auch ein Elastizitätsmodul in radialer
Richtung ergibt, der im wesentlichen dem eines Luftreifens gleicht Weiterhin können die das elektrische
Leitungsnetz 4 bildenden Stromleiter gleichförmig bzw, gleichmäßig in so großer Dicke angeordnet
werden, daß sie eine Schicht bilden, die je nach Bedarf der herkömmlichen Reifenunterbauschicht ähnlich ist
Die Elektroden 3 können aus jedem geeigneten Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit hergestellt
sein. Das Material für die Elektroden 3 wird beispielsweise aus der Gruppe gewählt, die Kupfer,
Aluminium, Zink, Kohlenstoff und deren Legierungen umfaßt je nach dem für den Reifenkörper gewählten
Material.
Auch wenn die Elektroden 3 in F i g. 1 als drei
ringförmige bzw. bandförmige Elektroden dargestellt sind, die sich fortlaufend in Umfangsrichtung der
Lauffläche erstrecken, können sie doch auch in unterbrochener Form angeordnet sein. Diese letztere
Anordnun^sform ist sogar von besonderem Vorteil in vielen Fällen, wenn man von den Eigenschaften des
Reifens ausgeht, wie im folgenden noch beschrieben werden wird.
F i g. 2 und 3 sind schematische Draufsichten, die eine Abwicklung der Elektroden 3 und des elektrischen
Leitungsnetzes 4 in dem Fall zeigen, bei welchem die
Elektroden 3 in unterbrochener Form in der Laufdecke des Reifens angeordnet sind. In Fig.2 find die
Stromleiter des Leitungsnetzes so angeordnet, daß sie sich in radialer Richtung vom Schulterbereich in den
Wulstbereich erstrecken, während gemäß F i g. 3 die das elektrische Leitungsnetz bildenden Stromleiter 4 so
angeordnet sind, daß sie sich schneiden. Aufgrund dessen, daß ein Reifen im allgemeinen unter der
Belastung eine große und örtlich beschränkte Verformung
erfährt, ist eine unterbrochene Anordnung der Elektroden 3 in der Lauffläche des Reifenkörpers — wie
Fig.2 und 3 zeigen — wünschenswert, um eine übergroße Konzentration der Belastung zu verhindern
und die Haltbarkeit der Elektroden 3 zu verbessern. «>
Auch in diesen Fällen muß mindestens eine der Elektroden 3 mit der Schiene beim Abrollen des Reifens
auf derselben in Kontakt stehen, so daß sie fortlaufend von der Schiene elektrischen Strom abnimmt. Somit
wird je nach Steifigkeit des Reilenkörpers die Dichte
der Elektroden 3, die in unterbrochener Anordnung über die Lauffläche !es Reifenkörpers verteilt sind,
festgelegt.
Es wird nun wieder auf F i g. 1 Bezug genommen, die zeigt, daß das elektrische Leitungsnetz 4 mit dem
Wulstkern 2 und über diesen mit einem geeigneten Teil des Fahrzeugs über die elektrische Leitung 6 verbunden
ist Diese elektrischen Leitungen 6 umfassen eine oder mehrere Zuführleitungen. Die in die Felge 5 nahe der
Position der elektrischen Leitungen 6 angeordnete Bohrung Sa zum Hindurchführen der Stromversorgungsleitungen
ist durch einen elektrischen Isolator isoliert, während die Felge 5 in der Regel ebenfalls von
dem elektrischen Leitungsnetz 4 isoliert ist
Zwar zeigen F i g. 1 bis 3, daß das elektrische Leitungsnetz 4 vollständig in den Wandungen des
Reifenkörpers eingebettet sind, aber diese Leitungen können auch so angeordnet sein, wie Fig.4 zeigt und
an den Außenflächen der seitlichen Wandungen des Reifenkörpers frei liegen. In diesem Fall können die
Elektroden 3 so angeordnet sein, daß sie eine Verschiebung des elektrischen Leitungsnetzes 4 verhindern
und die Stromleitfähigkeit nor"; verbessern.
Die Stromabnahmekapazität de; Elektroden 3 und
des elektrischen Leitungsnetzes 4 wird durch die Gesamtfläche der kontinuierlich oder unterbrochen in
der Lauffläche des Reifens angeordneten Elektroden 3 bestimmt während die Leitungskapazität durch die
elektrische Kapazität die für die Stromabnahme erforderlich ist festgelegt wird. Deshalb ist die Anzahl
der das elektrische Leitungsnetz bildenden Stromleiter, die sich entlang der seitlichen Wandungen des Reifens
erstrecken, bemerkenswert kleiner als die Anzahl der bei herkömmlichen Reifenunterbauten verwendeten
Reifencords, auch wenn die Anzahi dieser Stromleiter durch den Durchmesser derselben bestimmt ist Jedoch
sind viele Stromleiter erforderlich, wenn das elektrische Leitungsnetz gleichzeitig als Verstärkungsschicht in der
Art eines Reifenunterbaus verwendet wird.
Fig.5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei
welchem Elektroden und die elektrischen Leitungen in eine Vielzahl von Gruppen unterteilt sind, die parallel
zueinander angeordnet sind. Aus F i g. 5 geht hervor, d-3 das Fahrzeugrad einen Reifenkörper 11 aus
Elastomermaterial aufweist sowie einen im Reiienkörper
11 angeordneten Wulstkern 12 und eine Vielzahl von Elektroden 13, die in der Lauffläche des
Reifenkörpers 11 so eingebettet sina, daß ein Ende derselben auf der Lauffläche frei liegt
Diese Elektroden 13 bestehen aus vielen feinen Drähten aus elektrisch leitfähigem Material, wie F i g. 6
und 7 zeigen. Diese feinen Metalidrähte sind so in Bündeln zusammengefaßt, daß sie elektrisch mit
Stromleitern 14 verbunden sind, die das elektrische Leitungsnetz bilden, beispielsweise durch »Verzwirnen«
der Stromleiter 14, wie F i g. 6 zeigt Weiterhin sind die Elektroden 13 in unterbrochener Form bzw. im Abstand
voneinander in der Lauffläche des Reifens angeordnet Anstelle dieser unterbrochenen Anordnung der Elektroden
können auch bandförmige Elektroden kontinuierlich bzw. ringförmig in Umfangsrichtung der Lauffläche
des Reifens angt jrdnet werden, wie in Verbindung mit
F i g. 1 beschrieben wurde.
Alle diese Elektroden 13 sind nicht elektrisch mit den
Stromleitern 14 ein und derselben Gruppe verbunden. Die Stromleiter 14 sind elektrisch in eine Vielzah! von
Gruppen unterteilt (bei diesem Ausführungsbeispiel sind es zwei), nämtich in die Stromleiter 14a und Λ4£», so
daß es mindestens zwei Gruppen von Stromabnahmeleitungen gibt, während die Elektroden 13 so in
Gruppen zusammengefaßt sind, daß sie elektrisch mit
den Stromleitern 14a und 146 verbunden sind. An einem
Ende sind Leitungen 15a und 156 jeweils mit den Stromleitern 14a bzw. 146 verbunden. Diese Leitungen
15a und 156 laufen durch den Innenhohlraum des
Reifenkörpers und sind elektrisch am anderen Ende mit einem Teil des Fahrzeugs, beispielsweise mit der
Fahrzeugachse, verbunden. Innerhalb des Innenhohlraumes des Reifens können Schleifringe angeordnet
werden, so daß das andere Ende der Leitungen 15a bzw.
VSb mit der Fahrzeugachse verbunden werden kann. Diese Anordnung ist insofern vorteilhaft, daß die von
den Schleifringen erzeugten Reibungsgeräusche merklich gedämpft werden können, da sie innerhalb des
Reifenkörpers angeordnet sind, während andererseits der Reifen ohne merkliches Geräusch laufen kann, das
durch die Üblichen, unter Reibung arbeitenden Stromabnehmer,
wie beispielsweise Scherenstromabnehmer, unweigerlich erzeugt wird.
Fig.8 zeigt ein anderes Ausfuhrungsbeispiel der elektrischen Leitungen, welches anstelle der Anordnung
aus F i g. 5,6 und 7 verwendet wird, und bei welchem die im Abstand voneinander angeordneten Elektroden 13
mit den Stromleitern 14a und 14b verbunden sind, indem
diiese Stromleiter so verdrahtet sind, daß ein Netz elektrischer Leitungen entsteht, wie Fig.9 und 10
zeigen. Aus Fig.8 geht hervor, daß in ein dünnes
Metallblech 16 viele Löcher 17 eingebohrt sind, in welche die Elektroden 13 eingepaßt sind, so daß ein
elektrisches Netz in Blechform entsteht. Diese elektrische Verdrahtung hat eine Funktion, die der der
elektrischen Leitungen in Nelzform gleichwertig ist.
Wie F i g. 9 zeigt, können die Elektroden 23 aus einem Strang bzw. einem Band aus feinen Metalldrähten bzw.
Metallfäden hergestellt sein. Die auf diese Weise hergestellten Elektroden sind sehr elastisch. In diesem
Fall kann man auf die Stromleiter und leitungen verzichten, wenn die Elektroden 23 weiter verlängert
werden, so daß sie durch den Innenhohlraum des Reifens verlaufen.
Bei dem in Fig. 10dargestellten Ausfuhrungsbeispiel
sind die Elektroden 33 aus Metalldrähten gebildet, die in der Art von Metallwolle verkräuselt und verdichtet
wurden. Die verdichteten Metallfäden können rasterartig über di<: gesamte Lauffläche des Reifens verteilt
werden (F i g. 10). Eine solche Anordnung ist vorteilhaft,
da sie zu einem geringeren Geräusch im Vergleich /u einer Anordnung mit Metallteilen auf der lauffläche
führt, wie beispielsweise bei Reifen mit Eisspikes Außerdem führt diese weitere Anordnung zu einer
Verbesserung des elektrischen Kontakts mit dem Stromführungsweg.
Bei den Anordnungen der Fig. 5. 9 und 10 sind eine
Vielzahl von Elektroden und Stromleitern, die mit ersteren verbunden sind, so in Gruppen unterteilt und
zusammengefaßt, daß mindestens zwei Leitungsgruppen entstehen, die elektrisch mit dem Fahrzeug
verbunden üind, so daß ein einziger Reifenkörper den Anforderungen zur Zufuhr von elektrischen Strom zum
Fahrzeug von mindestens zwei Stromquellen verschiedener Art genügen kann.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- Patentansprüche:J, Elastisches Fahrzeugrad mit einem auf einer Felge des Fahrzeugrades befestigten Reifenkörper aus elastomerem Material, insbesondere Leitrad für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, mit Siromabnahmeeinrichtungen, mit einer Vielzahl von Elektroden aus leitfähigem Material, welche fortlaufend oder in unterbrochener Form in das elastische Fahrzeugrad in Umfangsrichtung der Lauffläche eingebettet sind, an einem Ende in der Lauffläche freigelegt und am anderen Ende elektrisch mit einem geeigneten Teil des Fahrzeugs über im Reifenkörper eingebettete elektrische Leitungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifenkörper (1; 11) aus einem Elastomermaterial ausreichender Härte für einen Luftreifen besteht, um die Belastung ohne Luftüberdruck zu tragen.
- 2. Elastisches Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des Reifenk5/pers so bemessen ist. daß der Elastizitätsmodul in radialer Richtung im wesentlichen jenem eines Druckluftreifens gleichkommt (bei Pkw-Reifen etwa 200 N/mm2 und bei Lkw-Reifen etwa 900-1000
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