WO2003066351A1

WO2003066351A1 - Scheibenrad für motorfahrzeuge

Info

Publication number: WO2003066351A1
Application number: PCT/CH2002/000057
Authority: WO
Inventors: Yacine M. Layachi; Christian S. Michaelsen
Original assignee: Layachi Yacine M; Michaelsen Christian S
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2003-08-14
Also published as: AU2002226238A1

Abstract

Die erfindungsgemässen Scheibenräder (1) weisen profilierte Streben (4) als Radstern auf, welche durch Ihre Turbinenwirkung den Unterdruck unterhalb eines damit ausgerüsteten Fahrzeuges (7) vermindern und damit den Anpressdruck der Reifen insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten erhalten oder sogar verbessern.

Description

Scheibenrad für Motorfahrzeuge

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Scheibenrad nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie dessen Verwendung. Die Räder von Radfahrzeugen bestehen herkömmlich aus einer Felge und damit verbundener Radschüssel resp. Radscheibe oder Radstern. Die Radscheibe wird schliesslich mit der Radnabe des Fahrzeuges verbunden, während auf die Felge der Reifen aufgezogen wird, welcher schliesslich die Abrollfläche für das Fahrzeug bildet. Solche Scheibenräder können entweder aus gepresstem Stahlblech bestehen oder aus einer Leichtmetall-Legierung gegossen oder geschmiedet sein. Die Räder sind dabei entweder einteilig, wie dies häufig für Personenwagen der Fall ist, können aber auch mehrteilig aufgebaut sein. Der Vorteil der Scheibenräder liegt in ihrer guten Wärmeleitfähigkeit sowie der hohen Festigkeit, welche sich durch die optimale Verbindung zwischen Felge und Radscheibe ergibt. Die Radschüssel ist häufig in Form eines Radsternes ausgebildet, d.h. es sind mehrere Streben zwischen der Felge und dem inneren Felgenring resp. Befestigungsnabe ausgebildet.

Um mit Rädern ausgerüstete Fahrzeuge bei hohen Geschwindigkeiten betreiben zu können, sind an der Karosserie des Fahrzeuges bestimmte Anforderungen zu stellen, damit sich die aerodynamischen Einflüsse nicht negativ auf die Fahreigenschaften auswirken. Gerade bei hohen Geschwindigkeiten muss die Karosserie einerseits eine möglichst geringe Stirnfläche bieten und daneben einen möglichst geringen Cw-Wert aufweisen. Dies wird häufig durch den Einsatz von stromlinienförmigen Karosserien erreicht, welche allerdings wiederum den Nachteil aufweisen, dass sie bei hohen Geschwindigkeiten nicht zu vernachlässigende Auftriebskräfte erzeugen, welche die Bodenhaftung des Fahrzeuges verringern und bis zum Abheben des Fahrzeuges führen können, womit dieses unsteuerbar wird.

Um diesen Effekten abzuhelfen werden herkömmlich aerodynamische Hilfsmittel an der Karosserie selbst eingesetzt, wie beispielsweise Front- und Heckflügel.

Einerseits erzeugen solche Hilfsmittel eine Abtriebskraft, welche der Auftriebskraft entgegenwirkt, anderseits erhöhen sie aber auch wieder den Cw-Wert, was sich in geringeren Höchstgeschwindigkeiten niederschlägt . Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein Scheibenrad zu finden, welches insbesondere bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten Verbesserungen der Fahreigenschaften des damit ausgerüsteten Fahrzeuges zu erzielen vermag. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Scheibenrad mit den technischen Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.

Weitere, bevor-zugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7.

Durch die auftriebsbildende, profilierte Ausbildung der Querschnitte der Streben des Scheibenrades wird durch die Umdrehung der Räder bei der Fahrt des damit ausgerüsteten Fahrzeuges ein Kompressor- oder Turbineneffekt erzielt, welcher den Druck unterhalb des Fahrzeuges zu reduzieren oder zu erhöhen vermag. Je grösser die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ist, desto höher ist auch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder und damit auch die Kompressor- resp. Turbinenwirkung durch die profilierten Streben. So wird durch die Turbinenwirkung vorteilhaft durch die Reduktion des Druckes an der Unterseite des Fahrzeuges der aerodynamischen Auftriebskraft entgegenwirkt, welche sich durch das Umströmen der Karosserie des Fahrzeuges ergibt. Damit verbessert sich die Strassenlage des Fahrzeuges insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, da im vergleich zu herkömmlichen

Fahrzeugen bei identischer Geschwindigkeit ein höherer Anpressdruck der Reifen auf dem Untergrund erzielt wird, welcher für die Spurhaltung wichtig ist. Im Gegensatz zu den externen aerodynamischen Hilfen, welche herkömmlicherweise zur Erzielung desselben Effektes eingesetzt werden, und die dafür einen höheren Widerstand durch erhöhten Cw-Wert der Karosserie verursachen, bleibt der ursprüngliche Cw-Wert der Karosserie beim Einsatz von erfindungsgemässen Rädern erhalten. Vorteilhaft lassen sich dadurch höhere Endgeschwindigkeiten des Fahrzeuges erzielen, ohne dass der Anpressdruck der Reifen auf dem Untergrund vermindert oder gar aufgehoben wird.

Weiter wird erfindungsgemäss ein Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 9 vorgeschlagen. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 die Ansicht eines erfindungsgemässen Scheibenrades in der Durchsicht; Fig. 2 die schematisch Ansicht der Unterseite eines Motorfahrzeuges mit erfindungsgemässen Rädern nach Figur 1;

Fig. 3 die Seitenansicht des Fahrzeuges nach Figur 2.

In Figur 1 ist schematisch die Ansicht eines erfindungsgemässen Scheibenrades 1 dargestellt, welches aus einer Felge 2 und einem inneren Felgenring 3 besteht, über welchen das Scheibenrad 1 mit der Radnabe des Motorfahrzeuges vorteilhaft kraft- und formschlüssig verbindbar ist. Zwischen der Felge 2 und dem inneren Felgenring 3 sind eine Reihe von Streben 4 angeordnet, welche den Radstern bilden.

Die Streben 4 weisen nun erfindungsgemäss ein profiliertes, auftriebsbildendes Querschnittsprofil auf. Diese Profil ist ähnlich oder ggf. gleich ausgebildet wie die Luftschaufeln von Turbinenrädern. Diese Streben 4 sind vorteilhaft im Bereich der Aussenseite 5 der Felge 2 resp. des Scheibenrades 1 angeordnet und können ggf. auf über die Aussenseite der äusseren Felgenschulter 2' hinausragen.

Die Profilnasen 4' der Streben 4 sind vorzugsweise gegen die Innenseite 6 der Felge 2 resp. des Scheibenrades 1 hin gerichtet angeordnet, wie auch die Auftriebsresultierende 7 der Streben 4. Ein derart ausgebildetes Rad wird nun an einem

Motorfahrzeug derart montiert, dass die Drehrichtung des Rades bei Vorwärtsfahrt V des Motorfahrzeuges 7 in Richtung der Profilnasen 4¹ erfolgt, wie dies schematisch aus Figur 2 hervorgeht. Durch die Turbinenwirkung wird nun Luft aus dem Bereich des Bodens 7 ' des Motorfahrzeuges 7 abgesogen und damit gegenüber der Umgebung eine Erhöhung des Unterdruckes unterhalb des Bodens 7 ' des Motorfahrzeuges 7 bewirkt.

In Figur 3 sind nun schematisch die damit verbundenen Wirkungen am Fahrzeug 7 dargestellt. Durch die das Fahrzeug 7 resp. dessen Karosserie umströmende Luft wird oberhalb des Fahrzeuges 7 eine Auftriebskraft A erzeugt. Insbesondere wird diese Auftriebskraft A stärker bei besonders strömungsgünstigen Fahrzeugen 7, beispielsweise bei Sport- und/oder Rennfahrzeugen, da diese eine entsprechend auftriebsfördernde Grundform aufweisen. Die Kraftwirkung steigt auch quadratisch im Verhältnis zur Geschwindigkeit des Fahrzeuges an, wie damit auch die der Fahrtrichtung entgegenwirkende Widerstandskraft zunimmt. Einerseits bestimmt nun diese Widerstandskraft im Verhältnis zur Antriebskraft des Fahrzeuges 7 im wesentlichen die theoretisch möglichen

Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeuges, anderseits bewirkt die in gleichem Masse zunehmende Auftriebskraft A eine Verminderung des Anpressdruckes der Reifen des Fahrzeuges 7 auf den Boden. Damit verschlechtert sich die Lenkbarkeit des Fahrzeuges zunehmend bis zum Verlust der Lenkbarkeit und teilweisem Abheben einzelner Räder des Fahrzeuges 7.

Herkömmlich wird versucht, diese Effekte durch Anbringung von externen aerodynamischen Mitteln wie beispielsweise Front und Heckspoiler zu reduzieren. Diese Hilfen bewirken eine Reduktion der gesamten resultierenden Auftriebskraft A des Fahrzeuges 7, haben aber den Nachteil, dass sie auch den Widerstandswert des Fahrzeuges, d.h. den Cw-Wert vergrössern und damit die theoretisch maximal mögliche Höchstgeschwindigkeit verringern.

5 Dieser Effekt tritt nun nicht ein bei Verwendung der erfindungsgemässen Räder 1. Durch den Turbineneffekt wird auf der Unterseite 7 ' des Fahrzeuges 7 wie bereits geschildert Luft abgesaugt, d.h. es wird ein Unterdruck erzeugt resp. der Unterdruck vergrössert, was zur Bildung

.0 resp. Erhöhung der Anpresskraft B führt. Damit wird ebenfalls die Wirkung der Auftriebskraft A reduziert, wobei aber der Widerstandswert des Fahrzeuges 7 an sich nicht oder nur unwesentlich verändert wird. Dies führt vorteilhaft dazu, dass die theoretisch maximale

.5 Geschwindigkeit nicht reduziert wird, aber durch den gewährleisteten Anpressdruck der Räder und damit verbundener Aufrechterhaltung der Steuerfähigkeit praktisch erreicht werden kann.

Die grösste Wirkung wird erzielt, wenn alle vier Räder mit -0 erfindungsgemässen Scheibenrädern ausgerüstet werden, aber je nach Einsatzgebiet und Bedarf können beispielsweise auch lediglich die Vorder- oder Hinterräder derart ausgerüstet sein. Die Form und Ausbildung der Profile kann aufgrund aerodynamischer Überlegungen den jeweiligen Bedürfnissen 5 angepasst werden und die Streben 4 entsprechend ausgebildet werden.

Es ist auch denkbar, die erfindungsgemässen Scheibenräder als Kompressoren einzusetzen, welche in umgekehrter Richtung Luft in den Bereich unterhalb des Bodens 7' des Motorfahrzeuges 7 einzublasen und damit den Auftrieb zu erhöhen. Damit können beispielsweise Show-Effekte erzielt werden, bei welchen die Karosserie mit zunehmender Geschwindigkeit angehoben wird oder sogar eine Pumpbewegung ausführt.

Claims

Patentansprüche

1. Scheibenrad (1) für Motorfahrzeuge (7), welche eine 5 Felge (2) und damit verbundenem Radstern (3,4) aufweist, welcher einzelne, voneinander beabstandete, radial zur Radachse verlaufend ausgebildete Streben (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Streben (4) mindestens bereichsweise ein auftriebsbildendes L0 und/oder luftförderndes Querschnittsprofil aufweisen.

2. Scheibenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (4) als Kompressor- resp.

Turbinenschaufeln ausgebildet sind, vorzugsweise als Axial- L5 oder Radialschaufeln.

3. Scheibenrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profillängsachsen der profilierten Streben (4) in Bezug auf die Radachse unter einem 0 Anstellwinkel ( ) von kleiner als 90°, vorzugsweise zwischen 80° und 15°, angeordnet sind.

4. Scheibenrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel ( ) in Bezug auf die Radachse der 5 Profillängsachse der Streben radial von der Radnabe zur Felge (2) hin zunehmend ausgebildet ist.

5. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (4) im Bereich der Aussenseite (5) der Felge (2) angeordnet sind, vorzugsweise mindestens teilweise über den Aussenrand der Felge (2) hinausragen.

6. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilnasen (4¹) der profilierten Streben (4) gegen die Innenseite (6) der Felge (2) hin weisend angeordnet sind.

7. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die profilierten Streben (4) derart angeordnet sind, dass die auftriebsresultierende Kraft der profilierten Streben gegen die Innenseite (β) der Felge (2) gerichtet ist.

8. Verwendung mindestens eines Scheibenrades (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für die Ausrüstung von Motorfahrzeugen, insbesondere von Sport- oder Rennfahrzeugen.

9. Fahrzeug (7) mit mindestens einem Scheibenrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.