DE10132005A1

DE10132005A1 - Rad für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10132005A1
Application number: DE10132005A
Authority: DE
Inventors: Manfred Wanner; Harald Bartol
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2003-01-16
Also published as: ITMI20011760A0; ITMI20011760A1; DE20122871U1; ES2208021A1; ES2208021B1

Abstract

Dieses Rad ist für Fahrzeuge, insbesondere Zweiradfahrzeuge der Hochleistungsgattung, geeignet und umfasst eine mit einer Drehachse versehene Nabe, Speichen und eine Felge, die zur Aufnahme eines Reifens ausgebildet ist. Außerdem weist das Rad eine Vorrichtung zur aerodynamischen Optimierung auf. DOLLAR A Um den Luftwiderstandsbeiwert des Rads und folglich auch des damit ausgestatteten Fahrzeugs zu verbessern, wird die Vorrichtung durch benachbart von wenigstens einem Felgenhorn der Felge vorgesehenes und zur Drehachse hin gerichtetes radiales Leitelement gebildet, das mit Abstand zu einer radialen Längsmittelebene des Rads verläuft und dessen Außenseite - in einem radialen Querschnitt durch das Rad gesehen - mit einer Außenkontur des Reifens ein zumindest angenähertes aerodynamisches Profil darstellt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rad für Fahrzeuge, insbesondere Zweiradfahrzeuge der Hochleistungsgattung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist ein Rad für Motorräder bekannt, DE 87 11 424 U1, bei dem zwischen Felge und Nabe Speichen vorgesehen sind. Die Speichen sind mit einer aerodynamischen Vorkehrung versehen, die durch eine rhombische Querschnittsgestaltung über die Länge der jeweiligen Speiche gebildet wird.

In der FR 2 340 829 wird ein Rad für Fahrräder behandelt, das mit Drahtspeichen versehen ist. Besagte Drahtspeichen, pro Rad werden zwischen 28 oder 36 Drahtspeichen verbaut, weisen zur Reduktion des Luftwiderstandsbeiwerts ein aerodynamisches Profil auf.

Aus der EP 0 368 480 B2 geht ein Rad hervor, das eine Felge, eine Nabe und mehrere Speichen aufweist, wobei die Speichen sich radial zwischen Felge und Nabe erstrecken. Jede Speiche ist mit einem aerodynamischen Profil ausgestattet, das über seine Länge hinweg mit einem definierten Verhältnis versehen ist.

Den Rädern der beschriebenen Literaturstellen haftet der Nachteil an, dass allein an den Speichen aerodynamische Maßnamen zur Reduktion des Luftwiderstandsbeiwerts angebracht sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, definierte Bereiche eines Rades für Fahrzeuge, insbesondere Zweiradfahrzeuge der Hochleistungsgattung so aerodynamisch zu optimieren, dass der Luftwiderstandsbeiwert des Rades selbst und des Fahrzeugs signifikant reduziert wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüche enthalten.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass die Leitelemente an den Längsseiten der Felge in Verbindung mit dem Reifen ein zumindest angenähertes aerodynamisches Profil bspw. in Tropfenform bilden, das ja aufgrund konstruktiver Gegebenheiten unmittelbar der Luftanströmung ausgesetzt ist und demzufolge im Fahrbetrieb in erheblichem Umfang den Luftwiderstandsbeiwert des Rades und damit auch des Fahrzeugs günstig beeinflusst. So haben Untersuchungen mit einem motorisierten Zweiradfahrzeug ergeben, dass es bei einer Reverenzgeschwindigkeit von 140 km/h und gleicher Grundkonzeption, einschließlich Motorleistung, jedoch mit dem die Leitelemente aufweisenden Rad 5 km/h schneller ist als mit einem Rad ohne besagte Leitelemente. Die durch Ringteile gebildeten Leitelemente können als separate Bauteile an beiden die Felgenhörner einschließenden Längsseiten des Rades vorgesehen sein und an radialen Fläche der Felgenhörner bspw. durch Kleben befestigt werden. Dadurch können auch handelsübliche Räder auf einfache Weise mit den Leitelementen ausgestattet werden.

Anstelle der Anbringung der Leitelemente an den radialen Flächen der Felgenhörner besteht auch die Möglichkeit sie jeweils mit einer zu einer radialen Längsmittelebene des Rades gerichteten und zu ihrer Befestigung dienende Verlängerung zu versehen. Diese Verlängerung wird mit einem Schenkel an einem radialen von der Felge weggeführten Steg durch Schrauben, Kleben oder dergl. in Lage gehalten. Aus Gewichtsgründen können die Leitelemente aus Leichtmetall, Kunststoff, Verbundwerkstoff - CFK - oder dergl. bestehen.

Bei einer anderen Radkonzeption ist auch denkbar die Leitelemente aus einem Stück mit der Felge bzw. dem Rad herzustellen. Schließlich können zur weiteren Absenkung des Luftwiderstandbeiwerts auch die Speichen mit einem aerodynamischen Profil versehen werden, das in Verbindung mit den Leitelementen zu einer hochrangigen Cw-Wert Verbesserung an einem Rad und folglich auch an einem Fahrzeug führt.

In der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt, die nachstehend näher beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Hauptansicht eines Rads, das als Vorderrad z. B. in ein motorisiertes Zweiradfahrzeug der Hochleistungsgattung eingebaut ist,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 mit einer ersten Ausführungsform,
Fig. 3 eine prinzipielle Darstellung eines aerodynamischen Profils,
Fig. 4 eine Teilansicht entsprechend Fig. 2 mit einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 5 eine Teilansicht entsprechend Fig. 2 mit einer dritten Ausführungsform,
Fig. 6 eine Teilansicht entsprechend Fig. 2 mit einer vierten Ausführungsform,
Fig. 7 eine Teilansicht entsprechend Fig. 2 mit einer fünften Ausführungsform,
Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie IIX-IIX der Fig. 1.
Von einem motorisierten Zweiradfahrzeug der Hochleistungsgattung, dessen Fahrtrichtung mit F bezeichnet ist, ist lediglich eine vordere Gabel 1 dargestellt, die mit einem Rad 2 verbunden ist. Das die Drehrichtung DR aufweisende und dem Luftstrom LS ausgesetzte Rad 2, das aus Leichtmetall, Kunststoff oder dergl. besteht, umfasst ein Nabe 3 mit einer Drehachse 4, Speichen 5, 6, 7, 8 sowie 9 und eine Felge 10. Die Felge 10 ist zur Aufnahme eines mit einer Außenkontur 11 versehen Reifens 12 ausgebildet und weist hierzu einen U-förmigen Querschnitt auf, der symmetrisch zu einer radialen Längsmittelebene A-A des Rads 2 angeordnet ist und einen Schenkel 13 und 14 verbindenden Quersteg 15 besitzt; die Schenkel 13 und 14 bilden zugleich Felgenhörner 16 und 17.
Am Rad 2 ist eine vom Luftstrom LS angeströmte Vorrichtung 18 zur aerodynamischen Optimierung vorgesehen, die radiale Leitelemente 19, 20 aufweist, die benachbart den Felgenhörner 16, 17 vorgesehen sind und zur Drehachse 4 der Nabe 3 hin ausgerichtet sind.
Dabei bilden Außenseiten 21, 22 der Leitelemente 19, 20 in einem radialen Querschnitt des Rads 2 gesehen - Fig. 2 - zusammen mit der Außenkontur 11 des Reifens 12 ein zumindest angenähertes aerodynamisches Profil 23 bspw. in Tropfenform, das bereichsweise bei 24 und 25 mit unterbrochenen Linien dargestellt ist. In Fig. 3 ist ein ideales, weil tropfenförmig, aerodynamisches Profil 26 dargestellt, bei dem die Luft 27 weitgehend wirbelfrei - laminar - anströmen und abfließen kann, was den Cw-Wert - Luftwiderstandsbeiwert - günstig beeinflusst.
Obwohl eine Cw-Wert Reduktion bereits mit einem Leitelement bspw. 19 erreichbar ist, bewirken die zwei Leitelemente 19 und 20, die an die Felgenhörner 16, 17 einschließenden Längsseiten 28 und 29 vorgesehen sind deutlich günstigere Verhältnisse; die Längsseiten 28 und 29 wie auch die Schenkel 13 und 14 bzw. die Felgenhörner 16 und 17 sind symmetrisch zu einer radialen Längsmittelebene A-A des Rads 2 angeordnet. Die Dicke D der Leitelemente 19, 20 - in radialer Richtung gesehen - kann bereichsweise konstant 0,8 bis 2,5 mm betragen; allerdings ist auch denkbar sie mit einem Profil zu versehen, das empirisch ermittelbar ist.
In der ersten Ausführungsform nach Fig. 2 verlaufen die Außenseiten 21, 22 von den Längsseiten 28, 29 aus zu einer Radinnenseite 30 bzw. zur Längsmittelebene A-A hin im Winkel α von zwischen 5° und 9°. Dabei erstrecken sich freie Endbereiche 31 der Leitelemente 19, 20, die der Drehachse 4 zugekehrt sind, von den Längsseiten 28, 29 aus zur Radinnenseite 30 hin etwa im Winkel β von 45°. Diese Endbereiche 31 wirken bei entsprechender Gestaltung als aerodynamische Abrisskanten.
Gemäß Fig. 4 - zweite Ausführungsform - sind die Außenseiten 21, 22 der Leitelemente 19, 20 von den Längsseiten 28, 29 weggeführt und streben zu einer Radaußenseite 32 hin, und zwar im Winkel γ von zwischen 5° und 9°. In Fig. 5 - dritte Ausführungsform - sind die Außenseiten 21, 22 parallel zu den Längsseiten 28, 29 ausgerichtet.
Die Leitelemente 19, 20 liegen wie z. B. in Fig. 2 dargestellt an radialen äußeren Flächen 33, 34 der Felgenhörner 16, 17 an, und besagte Leitelemente sind dort durch Kleben, Schrauben oder dgl. befestigt. Jedes Leitelement z. B. 19, dessen etwa tangential auf eine Seitenwand 35 des Reifens 12 ausgerichtete Außenseite 21 konvex gestaltbar ist, kann aus Leichtmetall, Verbundwerkstoff (CFK), Kunststoff oder einem anderen geeignete Werkstoff bestehen und durch ein Ringteil 36 gebildet werden, und zwar mit einem Innendurchmesser DI und DA, wodurch die Länge L definiert wird; letztere hat einen Einfluss auf die aerodynamische Wirkung der Leitelemente 19 und 20 und ist empirisch bspw. ermittelbar. Der Außendurchmesser DA des Ringteils 36 wird von einer als Anschlag 37 für das Leitelement 19 dienenden Erweiterung des Felgenhorns 16. Das Ringteil 36 kann mehrteilig sein und aus zwei Ringteilhälften 38 und 39 bestehen - Fig. 1 -, die in einer Trennebene C-C zusammengesetzt sind.
Das Leitelement 19 nach Fig. 6 - vierte Ausführungsform - ist mit einer zur radialen Längsmittelebene A-A gerichteten Verlängerung 40 versehen, die zur Befestigung des besagten Leitelements dient. Die Verlängerung 40, die baulich eine Einheit mit dem Leitelement 19 bildet, ist ein Winkelprofil 41 mit einem ersten Winkelabschnitt 42 und einem zweiten Winkelabschnitt 43. Der erste Winkelabschnitt 42 folgt einem Innenumfang 44 bzw. dem Quersteg 15 der Felge 10, der zweite Winkelabschnitt 43 stützt sich an einem radialen von der Felge 10 weggeführtem Felgensteg 45 ab, der zur Drehachse 4 hin ausgerichtet ist. An dem Felgensteg 45 ist der zweite Winkelabschnitt 43 unter Vermittlung von Schrauben 46 befestigt. Es besteht aber auch die Möglichkeit den Winkelabschnitt 43 am Felgensteg 45 durch Kleben in Lage zu halten.
In Fig. 7 ist eine fünfte Ausführungsform dargestellt, bei der das Leitelement 19 und die Felge 10 bzw. das Rad 2 aus einem Stück hergestellt sind. In diesem Fall eignet sich sowohl geeigneter Kunststoff wie auch entsprechendes Leichtmetall zur Herstellung des Rads 2.
Mit den Leitelementen 19, 20, die in das erste aerodynamische Profil 23 integriert sind, wird bereits eine signifikante Verbesserung des Luftwiderstandsbeiwerts von Rad und Fahrzeug erreicht. Werden jedoch auch die Speichen 5, 6,7, 8 und 9 mit einem dritten aerodynamischen Profil 47 versehen, wie es in Fig. 8 gezeigt wird, so wird eine zusätzliche Strömungsoptimierung des Rads 2 bewerkstelligt. Das Profil 47 erstreckt sich über eine wesentliche Länge der besagten Speichen, die aus Gewichtsgründen mit einem Hohlraum 48 versehen sein können.

Claims

1. Rad für Fahrzeuge, insbesondere Zweiradfahrzeuge der Hochleistungsgattung, umfassend eine mit einer Drehachse versehene Nabe, Speichen und ein Felge, die zur Aufnahme eines Reifens ausgebildet ist, wobei das Rad eine Vorrichtung zur aerodynamischen Optimierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (18) durch ein benachbart von wenigstens einem Felgenhorn (16, 17) der Felge (10) vorgesehenes und zur Drehachse (4) der Nabe (3) hin gerichtetes radiales Leitelement (19, 20) gebildet wird, das mit Abstand zu einer radialen Längsmittelebene (A-A) des Rads (2) verläuft und dessen Außenseite (21,22) - in einem radialen Querschnitt durch das Rad (9) gesehen - mit einer Außenkontur (11) des Reifens (11) ein zumindest angenähertes aerodynamisches Profil (23) darstellt.

2. Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden die Felgenhörner (16, 17) einschließenden Längsseiten (28, 29) der Felge (10) des Rads (2) Leitelemente (19, 20) vorgesehen sind.

3. Rad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Außenseiten (21, 22) der Leitelemente (19, 20) von den Längsseiten (28, 29) des Rads 82) aus zur einer Radinnenseite (30) hin im Winkel (α) von zwischen von 5° und 9° verlaufen.

4. Rad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Außenseiten (21, 22) der Leitelemente (19, 20) von den Längsseiten (28) des Rads (2) aus zu einer Radaußenseite (32) hin im Winkel (γ) von zwischen 5° und 9° verlaufen.

5. Rad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Außenseiten (21, 22) der Leitelemente (19, 20) z. B. abschnittsweise etwa parallel zur radialen Längsmittelebene (A-A) verlaufen.

6. Rad nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Leitelemente (19, 20) an radialen äußeren Flächen (33, 34) der Felgenhörner (16, 17) anliegen.

7. Rad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (19, 20) an den Flächen (33, 34) der Felgenhörner (16, 17) bspw. durch Kleben befestigt sind.

8. Rad nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Leitelement (z. B.) durch ein Ringteil (36) gebildet wird.

9. Rad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringteil (36) mehrteilig ist und z. B. aus zwei Ringteilhälften (38, 39) besteht.

10. Rad nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das freie der Drehachse (4) zugekehrte Endbereiche (21) der Leitelemente (19, 20) von den Längsseiten (28, 29) der Felge (10) aus zu einer Radinnenseite (30) hin etwa im Winkel (β) 45° verlaufen.

11. Rad nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Außenseite (21, 22) der Leitelemente (19, 20) konvex gestaltet ist.

12. Rad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der größer Durchmesser (DA) des Ringteils (36) von einer als Anschlag (37) für das Leitelement (19) dienenden Erweiterung begrenzt wird.

13. Rad nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseiten (21, 22) der Leitelemente (19, 20) etwa tangential auf Seitenwände (35) des Reifens (12) ausgerichtet sind.

14. Rad nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Leitelement (z. B. 19) mit einer zu einer radialen Längsmittelebene (A-A) des Rads (29) hin gerichteten zur Befestigung des Leitelementes (19) dienenden Verlängerung (40) versehen ist.

15. Rad nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (40) mit einem Winkelabschnitt (43) an einem radialen von der Felge (10) weggeführten Felgensteg (45) bspw. durch Schrauben, Kleben oder dergl. in Lage gehalten wird.

16. Rad nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (19, 20) aus Leichtmetall, Verbundwerkstoff, Kunststoff oder dergl. bestehen.

17. Rad nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Leitelemente (19, 20) aus einem Stück mit der Felge (10) bzw. dem Rad (2) hergestellt sind.

18. Rad mit mehreren Speichen ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen (5, 6, 7, 8, 9) mit einem aerodynamischen Profil (47) versehen sind.