DE3408874A1

DE3408874A1 - Laufrad fuer fahrzeuge aller art

Info

Publication number: DE3408874A1
Application number: DE19843408874
Authority: DE
Inventors: Siegfried 6115 Münster Abraham
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-10
Filing date: 1984-03-10
Publication date: 1985-09-12

Description

Laufrad für Fahrzeuge aller Art
Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufrad mit stark verringerter Masse. Dabei sind die umlaufenden Teile (1 in der Zeichnung) auf einen Laufring reduziert und die radführenden Teile (2 in der Zeichnung)als Führungsring gestaltet. Zwischen Lauf- und Führungsring befindet sich ein Radlager sehr großen Durchmessers (3 in der Zeichnung). Sonderformen sollen - die Aufgaben der Fahrzeugfederung sowie des Antriebsriemens bzw. der Antriebskette zusätzlich übernehmen, - die Eigenschaften des Radlagers verbessern und - die sog. "ungefederte" Masse noch weiter verringern.
Laufräder ermöglichen Landfahrzeugen allgemein sowie Amphibien- und Luftfahrzeugen auf dem Lande eine Fortbewegung. Die bekannten und gebräuchlichen Laufräder bestehen aus Reifen (bei Schienenfahrzeugen auch Radreifen oder Bandage genannt), Felge, Radscheibe, -schüssel oder -speichen und Nabe. Sie werden mittels Achse oder Achsfaust geführt und stützen sich mittels vielfältiger Radaufhängungen am Fahrzeugkörper ab. Bekannt, aber nicht gebräuchlich sind auch Laufräder, die aus einem auf Reifen und Felge reduzierten Laufring bestehen, den mehrere innenliegende Rollen führen und am Fahrzeugkörper abstützen.
Bei der Konstruktion der gebräuchlichen Laufräder müssen aus technischer und kaufmännischer Sicht Kompromisse geschlossen werden.
Laufräder mit großem Durchmesser haben technische Vorteile. Andererseits haben aber auch Laufräder mit möglichst geringer Masse technische Vorteile. Große und zugleich besonders leichte Laufräder erfordern teure Baustoffe und komplizierte Fertigungsverfahren. Selbst damit sind die Möglichkeiten zur Verringerung der Masse bei Laufrädern der gebräuchlichen Art eng begrenzt.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst vor allem die Aufgabe, ein kostengünstiges Laufrad großen Durchmessers mit besonders kleiner Masse zu schaffen.
Bei diesem Laufrad fallen Radscheibe, -schüssel oder -speichen sowie die Nabe ersatzlos weg und die bekannte Achsfaust nimmt die Form eines Führungsringes (2) an. Dadurch verringert sich die Masse des Laufrades erheblich. Ein Stützelement (8 in der Zeichnung) zwischen den Angriffspunkten der Radaufhängung am Führungsring (4 und 5 in der Zeichnung) kann Kräfte direkt aufnehmen und damit den Führungsring entlasten. Der so entlastete Führungsring kann leichter gebaut werden.
Das wesentlich leichtere Rad ermöglicht auch wesent lich leichter gebaute Radaufhängungen. Je fahrbahnnäher ein Element der Radaufhängung am Führungsring angreift (4 in der Zeichnung), desto leichter kann die Radaufhängung gebaut sein. Eine noch größere Verringerung der Masse der Radaufhängung wird dadurch erreicht, daß eine direkt mit dem Fahrzeugkörper verbundene, z. B. teleskopartige Führung innerhalb des Führungsringes (6 in der Zeichnung) oder der Führungsring selbst als Radschwinge (um Punkt 7 in der Zeichnung) die Aufgaben der Radaufhängung übernehmen.
Werden Lauf- und Führungsring nicht formstarr, sondern der Laufring (1) radial flexibel oder stark federnd und der Führungsring (2) radial stark federnd gestaltet und an einem fahrbahnfernen Punkt (5 in der Zeichnung) direkt, bei gelmakten Rädern mittels Gelenk, mit dem Fahrzeugkörper verbunden, so verringert sich dadurch die sogenannte "ungefederte" Masse nochmals erheblich, weil Lauf- und Führungsring im Bereich um Punkt 5 beim Aus- und Einfedern gegenüber dem Fahrzeugkörper praktisch keine Relativbewegungen mehr ausführen.
Mit geringer werdender "ungefederter" Masse des Rades und der Radaufhängung werden die Federungseigenschaften der gebräuchlichen großvolumigen Luftreifen zunehmend weniger wichtig. Über Zwischenstufen mit geringerem Luftvolumen (und geringerer eifenmasse) wird bei sehr stark verringerten Rad- und Hadführungsmassen das Luftvolumen des reifens als Eederelement ganz oder weitgehend entbehrlich. Der gebräuchliche Reifen reduziert sich dann auf einen elastischen Laufflächenring bzw. -band. Damit entfallen auch die Probleme der bekannten Luftreifen bei Druckverlust.
Erfahrungen mit Luftreifen bekannter Art und Felgenbefestigung auf radial stark federnden Felgen liegen bisher nicht vor. Es ist möglich, daß die bekannte Haftsitz-/Preßsitz-Befestigung des Reifens auf einer solchen Felge nicht zuverlässig genug ist und dadurch zusätz- liche Probleme aufwirft. Das läßt sich dadurch vermeiden, daß Luftreifen bzw. Laufflächenringe auf stark federnde Felgen bzw. Laufringe aufvulkanisiert oder in anderer geeigneter Weise unkösbar damit verbunden werden.
Dasradial stark federnde (sich dabei annähernd elliptisch verformende) Rad kann die Aufgaben der bisher davon getrennten besonderen Fahrzeugfederung weitgehend oder ganz mit übernehmen. Je näher es dabei unter allen Beladungszuständen und Fahrbedingungen des Fahrzeugs an der Kreisform gehalten werden kann, desto geringer sind die Leistungsverluste durch Walk- und Biegearbeit des Heifens bzw. Laufringes. Das kann mit geringem technischem Aufwand dadurch angestrebt werden, daß der Führungsring (elliptisch) so vorgeformt oder vorgespannt wird, daß er bei durchschnittlicher Fahrbahnbeschaffenheit, Beladung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs annähernd Kreisform annimmt. Eine bessere Anpassung unter allen Fahr- und Beladungszuständen kann durch eine verstellbare Zusatzfeder und/oder Niveauregulierung erreicht werden, die an einem fahrbahnnahen Punkt (4) am Führungsring angreift.
Lager haben eine begrenzte Höcltstdrehzahl (=Relativgeschwindigkeit zwischen umlaufendem und nicht umlaufendem Teil). Radlager bgnnter Art werden daher für die hier beschriebenen Laufräder, insbesondere für schnelle Fahrzeuge, nur bedingt oder gar nicht geeignet sein.
Außerdem könnte ihre Abdichtung und Schmierung Probleme aufwerfen.
Radial stark federnde Radlager sind noch unbekannt. dnrd das erforderliche Radlager so gestaltet, daß Abdichtung und Schmierung entbehrlich sind, so entfallen die damit verbundenen Probleme. Das kann u. a. dadurch erreicht werden, daß Kugellager mit (auswechselbaren) Kugeln aus Keramik oder Magnetsysteme verwendet werden, bei denen Lauf- und Führungsring einander abstoßen. Magnetsysteme haben zwar den Nachteil größerer Masse, aber den Vorteil, daß sie keinerlei mechanische Reibung aufweisen. Das wird mit zunehmender Geschwindigkeit zunehmend wichtiger. Außerdem haben Elektromagneten einen sehr geringen und Dauermagneten praktisch keinerlei Wartungsbedarf. Werden die Magneten auf dem Führungsring entsprechend der unterschiedlichen Belastung gewählt und angeordnet (stark und dicht nur im fahrbahnnahen Bereich), so ist auch bei Magnetsystemen eine gewisse Verringerung der Masse möglich. Eine noch weiter gehende Verringerung der Masse ist mit (teuren) Hochleistungsmagneten möglich.
Werden beim formstarren Laufrad Antriebskräfte über eine Radscheibe o. a. übertragen, so geht ein Teil der erreichten Verringerung der Massen wieder verloren. Das gilt auch für Antriebe mittels Reibrad, kbenuntersetzung usw., die nicht im Drehpunkt einer Radschwinge (7) bzw. bei radial stark federndem Rad in der Nähe des mit dem Fahrzeugkörper verbundenen Punktes (5) angreifen. Um die Radmasse klein zu halten, sollten Antriebe in diesen Punkten angreifen Die durch den Antrieb bedingte Massenerhöhung bleibt auch dann klein und die Konstruktion insgesamt einfach, wenn der Reifen oder Laufring so gestaltet wird, daß er zusätzlich über eine Antriebsrolle läuft und dabei die Aufgabe des Treibriemens bzw. der Antriebskette mit übernimmt.
Hat der Laufring Magnetlagerung, so wird die Antriebsrolle zweckmäßig als den Laufring anziehendes dauermagnetisches oder magnetisierbares Element gestaltet. Dadurch wird der Schlupf zwischen Antriebsrolle und Laufring verringert, möglicherweise auch eine sonst zusätzlich erforderliche Andruckrolle erspart.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß - sie die Vorzüge des La!Lfrades mit großem Durchmesser mit den Vorzügen der kleinen Masse sowie den Vorzügen der einfachen Herstellung und geringen Kosten vereinigt, - sie Fahrverhalten, aktive Sicherheit und Fahrkomfort, insbesondere von leichten, schnellen Fahrzeugen wesentlich verbessert und daß - sie den Bau ultraleichter, schneller und dennoch fahrsicherer, komfortabler Fahrzeuge überhaupt erst ermöglicht.

Claims

Patentansprüche 9 Laufrad für Fahrzeuge aller Art, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laufring (1) über ein Radlager bekannter Art (3) aber sehr großen Durchmessers von einem kreisförmig gestalteten Führungsring (2) geführt wird.
2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeinet, daß der Führungsring (2) zwischen den Angriffspunkten der Radaufhängung (4 und 5) ein Stützelement (8) erhält.
3. Laufrad nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element der Radaufhängung an einem fahrbahnnahen Punkt (4) am Führungsring angreift.
4. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Fahrzeugkörper direkt verbundene Führung innerhalb des Führungsringes, z. B. ein Teleskop (6), die bekannten Radaufhängungen ersetzt.
5. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring ein Schwenklager (7) erhält und die Aufgaben der bekannten Radschwinge mit übernimmt.
6. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring (1) radial flexibel oder stark federnd gestaltet ist und der Führungsring (2) radial stark federnd gestaltet und an einem fahrbahnfernen Punkt (5) direkt, bei gelenkten Rädern mittels Gelenk, mit dem Fahrzeugkörper verbunden ist.
7. Laufrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (2) so geformt oder vorgespannt wird, daß er bei durchschnittlicher Straßenbeschaffenheit, Beladung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs annähernd Kreisform annimmt.
8. Laufrad nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Federelemente und/oder eine Niveauregulierung bekannter Art den Führungsring bei allen Straßen-, Beladungs- und Fahrzuständen nahe der Kreisform halten.
9. Laufrad nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß einander abstoßende Magnetsysteme an Laufring und Führungsring die bekannten Radlager ersetzen.
lo, Laufrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten auf dem Laufring Dauermagneten sind.
11. Laufrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten auf dem Führungsring Dauermagneten und/oder Elektromagneten sind.
12. Laufrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten auf dem Führungsring entsprechend der Belastung unterschiedlich stark gewählt und/oder mit unterschiedlich großem Abstand angeordnet werden.
13.'Laufrad nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen oder Laufring auch über eine Antriebsrolle läuft und die Aufgabe des bekannten Treibriemens bzw. der Antriebskette mit übernimmt.
14. Laufrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsrolle magnetisch und so gestaltet ist, daß sie den Reifen oder Laufring anzieht.
15. Laufrad nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastischen Laufflächenband die bekannten Luftreifen ersetzt.
16. Laufrad nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen bzw. das Laufflächenband auf den Radlageraußenring aufvulkanisiert oder in anderer geeigneter Weise unlösbar damit verbunden ist.
17. Laufrad nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufflächenband eingeschlossene Luft- oder Gasblasen in großer Zahl und mit geringem Einzeldurchmesser enthält.