Patents
Search within
Search within the title, abstract, claims, or full patent document: You can restrict your search to a specific field using field names.
Use TI= to search in the title, AB= for the abstract, CL= for the claims, or TAC= for all three. For example, TI=(safety belt).
Search by Cooperative Patent Classifications (CPCs): These are commonly used to represent ideas in place of keywords, and can also be entered in a search term box. If you're searching forseat belts, you could also search for B60R22/00 to retrieve documents that mention safety belts or body harnesses. CPC=B60R22 will match documents with exactly this CPC, CPC=B60R22/low matches documents with this CPC or a child classification of this CPC.
Learn More
Title
Abstract
Claims
Full Document
Find patents
Keywords and boolean syntax (USPTO or EPO format): seat belt searches these two words, or their plurals and close synonyms. "seat belt" searches this exact phrase, in order. -seat -belt searches for documents not containing either word.
For searches using boolean logic, the default operator is AND with left associativity. Note: this means safety OR seat belt is searched as (safety OR seat) AND belt. Each word automatically includes plurals and close synonyms. Adjacent words that are implicitly ANDed together, such as (safety belt), are treated as a phrase when generating synonyms.
Learn More
Search by
Chemistry searches match terms (trade names, IUPAC names, etc. extracted from the entire document, and processed from .MOL files.)
Substructure (use SSS=) and similarity (use ~) searches are limited to one per search at the top-level AND condition. Exact searches can be used multiple times throughout the search query.
Searching by SMILES or InChi key requires no special syntax. To search by SMARTS, use SMARTS=.
To search for multiple molecules, select "Batch" in the "Type" menu. Enter multiple molecules separated by whitespace or by comma.
Learn More
Patent numbers
Search specific patents by importing a CSV or list of patent publication or application numbers.
Vorrichtung zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes eines Speichenrades
Description
translated from
ft * · 1
HMS Antriebssysteme GmbH 18. Oktober 1989
Kurfürstenstr. 14
D-1000 Berlin 30
D-1000 Berlin 30
HOL39.G4
Vorrichtung zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes
eines Speichenrades
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes von Speichenradern wurden bisher hauptsächlich Verkleidungen verwen-
HOL39.G4 Blatt 2
det, welche das äußere Rad umgeben. Diese wurden aus Gewichtsgünden
für Laurräder von Sportfahrräder aber bisher nicht verwendet. Außerdem sind derartige Verkleidungen
f sehr voluminös.
Hier werden diesbezüglich verschiedene konstruktive Lösungsmöglichkeiten
angeboten, die aber einen anderem Lösungsweg beschreiten. Auf der einen Seite wird das Speichenrad
durch ein geschlossene Seitenflächen aufweisendes Scheibenrad ersetzt dessen Luftwiderstandsbeiwert durch
die geschlossenen Seitenflächen deutlich unter dem der Speichenräder liegt. Auf der anderen Seite werden Speichenräder
mit möglichst wenig Speichen angeboten, so daß sich durch die verringerte Anzahl der Speichen der Strömungswiderstand
ebenfalls verringert. Im Vergleich zu den Scheibenrädern haben sich aber die Speichenräder wegen ihrer
konstruktiv zweckmäßigeren Ausgestaltung bewährt, insbesondere auch deshalb, weil die durch die Beanspruchung
entstehenden Rundlaufschäden durch Zentrieren des Speichenrades einfach behebbar sind.
Diese bekannten Lösungsmöglichkeiten zur Reduzierung des Strömungswiderstandes haben insgesamt den Nachteil, daß
sie sehr aufwendig in der Herstellung und somit auch sehr kostenintensiv sind. Die Herstellungskosten für Scheibenräder
liegen um ein Vielfaches über denjenigen der Speichenräder. Insbesondere wegen der geforderten guten Rundlaufeigenschaften
sowie wegen der hohen Materialanforderungen im Hinblick auf ein geringes Gewicht und auf entsprechende
Festigkeiten für die auf das Laufrad wirkenden Kräfte, sind dieser Art der Ausgestaltung ökonomische
HOL39.G4 Blatt 3
Grenzen gesetzt. Dasselbe gilt für die Reduzierung der Speichen bei Speichenrädern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung, für die technisch
bewährte Speichenradkonstruktion die Strömungsverhältnisse und damit den Luftwiderstand bei möglichst geringem Einsatz
zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich durch eine Einbettung der Speiche eines Speichenrades in
einen im Vergleich zur Speiche strömungsgünstigeren Körper, insbesondere im Bereich der größten Strömungsgeschwindigkeiten
unterhalb der Felge, der Strömungswiderstand erheblich verringert. Dabei ist das Profil des die
Speiche umgebenden Körpers im Bereich der größten Strömung den Strömungsbedingungen angepaßt. Da ein Rad nur in einem
kleinen oberen Bereich eine relativ große Relativgeschwindigkeit aufweist, können sich die Maßnahmen zur Herabsetzung
des Strömungswiderstands auf diesen Teil, vorzugsweise das äußere Drittel des Radius beschränken. Da der Reifen
selbst ebenfalls von sich aus strömungsgünstig ist, brauchen nur die entsprechenden Teile der Speichen verkleidet
zu werden.
Besonders vorteilhaft dabei ist, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einem stromlinienförmig ausgebildeten Körper
besteht, der eine Ausnehmung zum Durchlaß einer Spei-
HOL39.G4 Blatt 4
ehe aufweist. Dadurch ist die Vorrichtung an jede Speiche
der bewährten Speichenräder montierbar. Die Strömungswiderstände aller Speichen eines Speichenrades beim Fahren
werden hierbei mit einfachen Mitteln reduziert. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auf bereits im Gebrauch
befindliche Speichenräder, insbesondere Laufräder von Sportfahrrädern, ohne größeren Aufwand nachrüstbar.
Insbesondere als vorteilhaft erweist sich, den Querschnitt
des Körpers in Speichenrichtung im wesentlichen konstant sowie spiegelsymmetrisch zur Speichenebene des Laufrades
auszubilden. Der Querschnitt weist dabei eine strömungsgünstige Tropfenform auf, wobei der kreisförmige Teil des
Tropfens konzentrisch zur Speiche angeordnet ist. Die Oberfläche ist dabei zur Verringerung der Reibungsverluste
glatt ausgebildet.
Durch diese bevorzugte vorteilhafte Ausbildung des Körpers der Vorrichtung, ist die Strömungsform im Hinblick auf die
Einbettung der Speiche optimiert, so daß sich der Strömungswiderstand des Speichenrades auf ein Minimum reduziert.
Störende Einflüsse, wie ein durch die Vorrichtung möglicherweise bedingter Seitentrieb des Laufrades, werden
durch diese günstige Ausbildung von vornherein verhindert. Weiterhin werden durch den erfindungsgemäßen Körper die
Rundlaufeigenschaften nicht beeinträchtigt.
Um den Körper der Vorrichtung der Erfindung günstig in das Speichenrad einfügen zu können, sind in einer weiteren bevorzugten
Ausführung die in radialer Richtung des Laufrades begrenzenden Flächen kreisbogenförmig gekrümmt ausge-
/5
HOL39.G4 Blatt 5
bildet. Dabei ist die in radialer Richtung des Laufrades nach außen weisende Fläche der Krümmung der Felge angepaßt,
so daß die Vorrichtung direkt, eng anliegend an der Felge angeordnet werden kann. Die in radialer Richtung
nach innen weisende Fläche weist eine Krümmung auf, deren Radius dem Abstand dieser Fläche von der Achse des Laufrades
entspricht. Als günstig für die Einpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erweist sich weiterhin, daß insbesondere
der Querschnitt mindestens in tangentialer Richtung des Laufrades sich in dessen radialer Richtung proportional
zum Abstand von der Achse des Laufrades vergrößert. Dadurch nimmt der Körper eine günstige segmentartig
in bezug auf das Laufrad ausgebildete Form ein, so daß sich der Strömungswiderstand weiter reduziert.
Desweiteren weist der bevorzugte Werkstoff eine derartige Flexibilität auf, daß der Körper mittels eines den Durchlaß
der Speiche mit der Außenoberfläche verbindenden Schlitzes auf die Speiche aufschnappbar ist. Eine Montage
der Vorrichtung ist dadurch ohne größeren Aufwand, schnell und bequem möglich. Ebenso sind in vorteilhafter Weise
eventuell beschädigte Vorrichtungen durch die Schnappmöglichkeit des Körpers ohne Lösen der mit der Felge verbundenen
Speichen einfach auswechselbar.
Zur Verringerung des Gewichts und zur Verbesserung der Montagebedingungen der Vorrichtung ist insbesondere der
Körper in vorteilhafter Weise als Hohlprofilkörper ausgebildet. Dabei sind an der Innenseite Stege vorgesehen,
welche sich bei Druck auf Bereiche, die, bezogen auf den Querschnitt, von der die Speiche aufnehmenden Ausnehmung
HOL39.G4 Blatt 6
jenseits der Stege liegen, aneinander anlegen und bei weiter
zunehmendem Druck den Schlitz zum Durchlaß der Speiche aufspreizen. Die Dicke der Wandung in dem an der Speiche
anliegenden Bereich des Profils ist im wesentlichen konstant.
Dadurch wird erreicht, daß sich mit dem Zusammendrücken der Vorrichtung in dem genannten Bereich die Wandung im
Bereich der Speiche auseinanderspreizen, so daß die vorrichtung bequem demontiert bzw. montiert werden kann. Ein
Ausrichten der Vorrichtung in die Speichenebene ist dadurch ebenfalls leicht möglich.
Der Tropfenquerschnitt ist durch die Wandung des Hohlprofilkörpers
derart gebildet, daß der gegenseitige Abstand der spiegelsymmetrischen Wandungteile in Richtung der
Spitze des Tropfens abnimmt und die Wandungsteile dort miteinander verbunden sind. Die spiegelsymmetrischen Wandungsteile,
im Querschnitt des Körpers, weisen nach innen gerichte Erhebungen in Form von Verdickungen auf, deren
Bereiche maximaler Erhebung aneinander anliegen und den Durchlaß für die Speiche von einem weiteren nahe der Spitze
des Tropfenquerschnitts gelegenen Hohlraum trennen.
Aus Sicherheitsgründen besteht die Vorrichtung bevorzugt aus einem selbstleuchtenden und/oder reflektierenden Werkstoff.
Dadurch sind die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Speichenräder, insbesondere die Laufräder
von Fahrrädern, in der Nacht bzw. bei schlechter Sicht gut 0 erkennbar. Die Verkehrsgefährdung des Fahrradfahrers wird
dadurch in günstiger Weise erheblich verringert.
HOL39.G4 Blatt 7
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der
Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen: 5
Figuren la und Ib eine perspektivische, schematische Ansicht
eines Ausführungsbeispiels der Erfindung im gelösten und angespannten Zustand,
Figur 2 einen Ausschnitt einer Seitenansich des Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
In den Figuren la und Ib ist in einer perspektivischen,
schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei die Figur la das Ausführungsbeispiel
im gelösten und die Figur Ib das Ausführungsbeispiel im angespannten Zustand zeigt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, gebildet durch einen stromlinienförmigen Körper 10 zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes
einer Speiche 11 eines in Figur 2 dargestellen Ausschnitts eines Laufrades 12, weist eine Tropfenform
auf, deren Querschnitt in Speichenrichtung konstant ist. Weiterhin ist der durch zwei spiegelsymmetrisch
zur Speichenebene des Laufrades 12 angeordnete wandungsteile 13 und 14 bestehende Körper 10 als Hohlprofilkörper
ausgebildet. Dabei umschließt dieser eine Ausnehmung 15 zum Durchlaß der Speiche 11 sowie einen Hohlraum 16. Die
kreisförmige Ausnehmung 15 für die Speiche 11 und der kreisförmige Bereich des tropfenförmig ausgebildeten Körpers
10 sind konzentrisch ausgebildet. Der Körper 10 be-
HOL39.G4 Blatt 8
steht dabei aus einem flexiblen Werkstoff und weist einen in der Speichenebene gelegenen, die Ausnehmung 15 der
Speiche 11 mit der Außenoberfläche verbindenden Schlitz 17 auf, so daß die Vorrichtung auf die Speiche 11 aufschnappbar
ist. Desweiteren ist dadurch der Körper 10 entsprechend der Drehrichtung des Laufrades 12 ausrichtbar ausgebildet,
weil der Anpreßdruck der Wandungsteile 13 und 14 durch Auseinanderziehen dieser reduzierbar ist. Der strömungsbegünstigende
Effekt der Vorrichtung kann somit auch in beide Drehrichtungen des Laufrades 12 ohne größeren
Aufwand durch Drehen der Vorrichtung erreicht werden. Ebenso ist durch diese günstige Ausbildung der Körper 10
der erfindungsgemäßen Vorrichtung an jede Speiche 11 der Speichenräder montierbar. Die Strömungswiderstände aller
Speichen 11 eines Speichenrades werden durch die Anbringung der Vorrichtung mit einfachen Mitteln reduziert.
Die Dicke der Wandungsteile 13 und 14 ist in dem an der Speiche 11 anliegenden Bereich des Profils im wesentlichen
konstant. Die Tropfenform wird dabei durch die Wandungsteile 13 und 14 derart gebildet, daß der gegenseitige Abstand
der spiegelsymmetrischen Wandungsteile 13 und 14 in Richtung der Spitze 18 des Tropfens abnimmt und dort, an
der Abströmseite die Wandungsteile 13 und 14 miteinander einstückig verbunden sind.
Die Wandungsteile 13 und 14 weisen an ihrer Innenseite 19 jeweils eine leistenartige, nach innen gerichtete, sich
verjüngende Erhebung 20 in Form einer Verdickung auf, die den Innenbereich des Körpers 10 in den Hohlraum 16 und der
Ausnehmung 15 für den Durchlaß der Speiche 11 aufteilt.
HOL39.G4 Blatt 9
Die Bereiche der maximalen Srhebungen 20 liegen dabei aneinander an.
Durch Zusammendrücken der Wandungsteile 13 und 14 im Bereich des Hohlraums 16 drehen sich diese derart um den aneinander
anliegenden Bereich der leistenartigen Erhebungen 19, daß die Wandungsteile 13 und 14 im Bereich der Ausnehmung
15 nach außen bewegt werden bzw. den Schlitz 17 zum Durchlaß der Speiche 11 aufspreizen. Auf diese Weise ist
die Vorrichtung bequem an die Speiche 11 anzubringen bzw. von der Speiche 11 wieder zu lösen. Ein Ausrichten des erfindungsgemäßen
Körpers 10 in die Speichenebene ist dadurch ebenfalls leicht möglich. Dieser Aufgespreizte Zustand
der Vorrichtung ist in Figur Ib dargestellt.
Die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gebildete Tropfenform um den radial äußeren Bereich der Speichen 11 verringert
den Strömungswiderstand des sich drehenden Laufrades 12 erheblich. Im oberen Bereich des Laufrades 12 treten
die größten Strömungsgeschwindigkeiten und damit die größten Strömungswiderstände durch die Speichen 11 auf;
deshallb ist es ausreichend, daß sich nur in diesem äußeren Bereich der Speichen 11 des Laufrades 12 die erfindungsgemäße
Ausführungsform entlang der Speiche 11 erstreckt.
Dadurch wird weiterhin, in Abwägung mit dem zusätzlichen Gewicht des Körpers 10, der größte Fortschritt
im Hinblick auf eine Verringerung des Energieaufwandes erreicht. Desweiteren ist zur Vermeidung von Reibungswiderständen
die Außenoberfläche glatt ausgebildet.
Aus Sicherheitsgründen besteht der Körper 10 aus einem selbstleuchtenden und reflektierenden Werkstoff. Die mit
HOL39.G4 Blatt 10
der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Speichenräder, insbesondere die Laufräder 12 von Fahrrädern, sind
dabei in der Nacht bzw. bei schlechter Sicht gut erkennbar. Die Verkehrsgefährdung des Fahrradfahrers wird dadurch
in günstiger Weise erheblich verringert.
In Figur 2 ist in einem Ausschnitt einer Seitenansicht der mit der Speiche 11 des Laufrades 12 verbundene erfindungsgemäße
Körper 10 der Vorrichtung dargestellt. Er entspricht dabei im wesentlichen dem anhand der Figuren la
und Ib beschriebenen Ausführungsbeispiel. In einem aufgebrochene
Ausschnitt sind die Speiche 11, ein Nippel 21, der Schlitz 17 und die Erhebung 20 dargestellt.
Die Speiche 11 endet dabei in dem Nippel 21, der in bekannter Weise in einer Felge 22 des Laufrades 12 gelagert
ist. Die Speiche 11 erstreckt sich von dort in Richtung einer hier nicht dargestellten Nabe. Die den Körper 10 der
Vorrichtung in radialer Richtung des Laufrades 12 nach außen begrenzende Fläche 23 ist der Krümmung der Felge 22
angepaßt. Entsprechend weist die in radialer Richtung nach innen weisende Fläche 24 eine Krümmung auf, deren Radius
dem Abstand dieser Fläche 24 von der Nabe des Laufrades 12 entspricht. Der Querschnitt in tangentialer Richtung des
Laufrades vergrößert sich dabei in dessen radialer Richtung proportional zum Abstand von der Nabe des Laufrades.
Durch diese Ausbildung des Körpers 10 der Vorrichtung, ist die Strömungsform im Hinblick auf die Einbettung der Speiehe
11 optimiert, so daß sich der Strömungswiderstand des Laufrades 12 auf ein Minimum reduziert. Weiterhin werden
HOL39.G4 Blatt 11
durch den erfindungsgemäßen Körper 10 die Rundlaufeigenschaften nicht beeinträchtigt. Der Strömungswiderstand
wird durch die segmentartig Form in bezug auf das Laufrad des Körpers 10 weiter reduziert. Desweiteren läßt sich dadurch
der Körper 10 günstig in das Speichenrad einfügen.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.
Claims (15)
Hide Dependent
translated from
Claims (15)
Hide Dependent
translated from
1. Vorrichtung zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes eines Speichenrades, insbesondere für ein Laufrad eines
Sportfahrrades,
gekennzeichnet durch
einen stromlinienförmig ausgebildeten Körper (10), der eine Ausnehmung (15) zum Durchlaß einer Speiche (11) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt des Körpers
(10) in Speichenrichtung im wesentlichen konstant ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Querschnitt tropfenförmig ist, wobei der kreisförmige Teil des Tropfenquerschnitts dem Querschnitt der Speiche (11)
folgt.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt spiegelsymmetrisch zur Speichenebene des Laufrades
(12) ausgebildet ist.
HOL39.G4 Blatt 13
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Oberfläche glatt ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den
Körper (10) in radialer Richtung des Laufrades (12) begrenzenden Flächen (23, 24) kreisbogenförmig gekrümmt
sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die in radialer Richtung
des Laufrades (12) nach außen weisende Fläche (23) der Innenkrümmung der Felge (22) angepaßt ist und/oder die in
radialer Richtung nach innen weisende Fläche (24) eine Krümmung aufweist, deren Radius dem Abstand dieser Fläche
von der Achse des Laufrades (12) entspricht.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Querschnitt mindestens in tangentialer Richtung des Laufrades (12) sich in dessen radialer Richtung proportional
zum Abstand von der Achse des Laufrades (1?-) vergrößert.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Werkstoff eine derartige Flexibilität aufweist, daß der
/14
HOL39.G4 Blatt 14
Körper (10) mittels eines den Durchlaß der Speiche (11) mit der Außenoberfläche verbindenden Schlitzes (17) auf
die Speiche (11) aufschnappbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Körper
(10) als Hohlprofilkörper ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite
Stege vorgesehen sind, welche sich bei Druck auf Bereiche, die, bezogen auf den Querschnitt, von der die
Speiche (11) aufnehmenden Ausnehmung jenseits der Stege liegen, aneinander anlegen und bei weiter zunehmendem
Druck den Schlitz (17) zum Durchlaß der Speiche (11) aufspreizen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Wandung in
dem an der Speiche (11) anliegenden Bereich des Profils im wesentlichen konstant ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Tropfenquerschnitt
durch die Wandung des Hohlprofilkörpers derart gebildet wird, daß der gegenseitige Abstand der spiegelsymmetrischen
Wandungteile (13, 14) in Richtung der Spitze
/15
'I?
HOL39.G4 Blatt 15
(18) des Tropfens abnimmt und die Wandungsteile (13, 14;
dort miteinander verbunden sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelsymmetrischen
Wandungsteile (13, 14), im Querschnitt des Körpers (10), nach innen gerichte Erhebungen (20) in Form
von Verdickungen aufweisen, deren Bereiche maximaler Erhebung (20) aneinander anliegen und den Durchlaß für die
Speiche (11) von einem weiteren nahe der Spitze (18) des Tropfenquerschnitts gelegenen Hohlraum (16) trennen.
15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen selbstleuchtenden
und/oder reflektierenden Werkstoff.