DE10132005A1 - Heavy duty motor cycle wheel has air guide plates mounted on either side of wheel rim which form aerodynamic profile with tire - Google Patents
Heavy duty motor cycle wheel has air guide plates mounted on either side of wheel rim which form aerodynamic profile with tireInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rad für Fahrzeuge, insbesondere Zweiradfahrzeuge der Hochleistungsgattung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a wheel for vehicles, in particular two-wheeled vehicles High-performance type according to the preamble of claim 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. A wheel for motorcycles is known, DE 87 11 424 U1, in which between the rim and the hub Spokes are provided. The spokes are aerodynamically designed with a rhombic cross-sectional design over the length of the respective spoke is formed.
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. FR 2 340 829 deals with a bicycle wheel that is provided with wire spokes. Said wire spokes, between 28 or 36 wire spokes are installed per wheel, show an aerodynamic profile to reduce the drag coefficient.
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. EP 0 368 480 B2 reveals a wheel that has one rim, one hub and several Has spokes, the spokes extending radially between the rim and the hub. each Spoke is equipped with an aerodynamic profile that runs along its length has a defined relationship.
Den Rädern der beschriebenen Literaturstellen haftet der Nachteil an, dass allein an den Speichen aerodynamische Maßnamen zur Reduktion des Luftwiderstandsbeiwerts angebracht sind. The wheels of the literature references described have the disadvantage that only the Spokes aerodynamic measures to reduce the drag coefficient attached are.
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. The object of the invention is to define defined areas of a wheel for vehicles, in particular Optimizing two-wheel vehicles of the high-performance type so aerodynamically that the The drag coefficient of the wheel itself and the vehicle is significantly reduced.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüche enthalten. This object is achieved according to the invention by the features of patent claim 1. Further features embodying the invention are contained in the subclaims.
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. The main advantages achieved with the invention are that the Guide elements on the long sides of the rim in connection with the tire at least Form an approximate aerodynamic profile, for example in the form of drops, because of that constructive conditions is directly exposed to the air flow and consequently in Driving operation to a considerable extent the drag coefficient of the wheel and thus also the Vehicle influenced favorably. So have investigations with a motorized Two-wheeled vehicle show that it has a reference speed of 140 km / h and same basic concept, including engine power, but with the same guide elements having a wheel 5 km / h faster than with a bike without said guide elements. The Guide elements formed by ring parts can be used as separate components on both Rim horns enclosing long sides of the wheel and be provided on the radial surface the rim flanges can be attached, for example, by gluing. This can also be commercially available Wheels can be easily equipped with the guide elements.
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. Instead of attaching the guide elements to the radial surfaces of the rim flanges also the possibility of each with a radial longitudinal median plane of the wheel directed and to serve for their attachment extension. This extension is attached to one leg on a radial web that leads away from the rim by screws, Gluing or the like held in place. For weight reasons, the guide elements can Light metal, plastic, composite material - CFRP - or the like.
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 the case of another wheel conception, the guide elements can also be made from one piece with the Manufacture rim or the wheel. Finally, to further lower the Aerodynamic drag coefficient, the spokes are also given an aerodynamic profile, in conjunction with the guiding elements for a high-ranking Cw value improvement a wheel and consequently also on a vehicle.
In der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt, die nachstehend näher beschrieben werden. In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown, which are described in more detail below to be discribed.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine Hauptansicht eines Rads, das als Vorderrad z. B. in ein motorisiertes Zweiradfahrzeug der Hochleistungsgattung eingebaut ist, Fig. 1 is a main view of a wheel that is used as a front wheel z. B. is installed in a motorized two-wheeled vehicle of the high-performance category,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 mit einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 shows a 1 cut along the line II-II of Fig. With a first embodiment;
Fig. 3 eine prinzipielle Darstellung eines aerodynamischen Profils, Fig. 3 shows a schematic representation of an aerodynamic profile,
Fig. 4 eine Teilansicht entsprechend Fig. 2 mit einer zweiten Ausführungsform, Fig. 4 is a partial view corresponding to Fig. 2 with a second embodiment;
Fig. 5 eine Teilansicht entsprechend Fig. 2 mit einer dritten Ausführungsform, Fig. 5 is a partial view corresponding to Fig. 2 with a third embodiment;
Fig. 6 eine Teilansicht entsprechend Fig. 2 mit einer vierten Ausführungsform, Fig. 6 is a partial view corresponding to Fig. 2 with a fourth embodiment,
Fig. 7 eine Teilansicht entsprechend Fig. 2 mit einer fünften Ausführungsform, Fig. 7 is a partial view corresponding to Fig. 2 with a fifth embodiment,
Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie IIX-IIX der Fig. 1. Fig. 8 is a section along the line IIX-IIX in 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. From a motorized two-wheeled vehicle of the high-performance category, the direction of which is designated by F, only a front fork 1 is shown, which is connected to a wheel 2 . The wheel 2 , which has the direction of rotation DR and is exposed to the air flow LS and consists of light metal, plastic or the like, comprises a hub 3 with an axis of rotation 4 , spokes 5 , 6 , 7 , 8 and 9 and a rim 10 . The rim 10 is designed to receive a tire 12 provided with an outer contour 11 and for this purpose has a U-shaped cross section which is arranged symmetrically to a radial longitudinal center plane AA of the wheel 2 and has a crossbar 15 connecting legs 13 and 14 ; the legs 13 and 14 also form rim flanges 16 and 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. A device 18 for the aerodynamic optimization, which is flown by the air flow LS, is provided on the wheel 2 , which has radial guide elements 19 , 20 , which are provided adjacent to the rim flanges 16 , 17 and are oriented toward the axis of rotation 4 of the hub 3 .
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. Outer sides 21 , 22 of the guide elements 19 , 20, seen in a radial cross section of the wheel 2 - FIG. 2 - together with the outer contour 11 of the tire 12 form an at least approximated aerodynamic profile 23, for example in the form of drops, which in some cases is at 24 and 25 broken lines is shown. FIG. 3 shows an ideal aerodynamic profile 26 because it is drop-shaped, in which the air 27 can flow in and flow out largely in a vortex-free manner - laminar - which has a favorable influence on the Cd value - aerodynamic drag coefficient.
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. Although a reduction in Cd value can already be achieved with a guide element, for example 19, the two guide elements 19 and 20 , which are provided on the longitudinal sides 28 and 29 including the rim flanges 16 , 17 , result in significantly more favorable conditions; the longitudinal sides 28 and 29 as well as the legs 13 and 14 or the rim flanges 16 and 17 are arranged symmetrically to a radial longitudinal center plane AA of the wheel 2 . The thickness D of the guide elements 19 , 20 - seen in the radial direction - can be constant in areas of 0.8 to 2.5 mm; however, it is also conceivable to provide it with a profile that can be determined empirically.
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. In the first embodiment according to FIG. 2, the outer sides 21 , 22 extend from the longitudinal sides 28 , 29 to an inner side 30 of the wheel or to the longitudinal center plane AA at an angle α of between 5 ° and 9 °. In this case, free end regions 31 of the guide elements 19 , 20 , which face the axis of rotation 4 , extend from the long sides 28 , 29 to the wheel inner side 30 approximately at an angle β of 45 °. With an appropriate design, these end regions 31 act as aerodynamic tear-off edges.
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. According to Fig. 4 - second embodiment - are the outer sides 21, 22 of the guiding elements 19, 20 directed away from the longitudinal sides 28, 29 and strive to an outside of the wheel 32 side, namely at an angle γ of between 5 ° and 9 °. In Fig. 5 - third embodiment - are the outer sides 21, 22 aligned parallel to the longitudinal sides 28, 29.
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. The guide elements 19 , 20 are such. B. shown in Fig. 2 on radial outer surfaces 33 , 34 of the rim flanges 16 , 17 , and said guide elements are fastened there by gluing, screwing or the like. Each guide element z. B. 19 , which is approximately tangential to a side wall 35 of the tire 12 , the outer side 21 can be designed convexly, can consist of light metal, composite (CFRP), plastic or another suitable material and be formed by a ring part 36 , with an inner diameter DI and DA, which defines the length L; the latter has an influence on the aerodynamic effect of the guide elements 19 and 20 and can be determined empirically, for example. The outer diameter DA of the ring part 36 is increased by an expansion of the rim flange 16 serving as a stop 37 for the guide element 19 . The ring part 36 can be in several parts and consist of two ring part halves 38 and 39 - FIG. 1 - which are assembled in a parting plane CC.
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. The fourth embodiment of the guide element 19 according to FIG. 6 is provided with an extension 40 directed towards the radial longitudinal center plane AA, which is used to fasten said guide element. The extension 40 , which structurally forms a unit with the guide element 19 , is an angle profile 41 with a first angle section 42 and a second angle section 43 . The first angular section 42 follows an inner circumference 44 or the transverse web 15 of the rim 10 , the second angular section 43 is supported on a radial rim web 45 which is guided away from the rim 10 and is oriented towards the axis of rotation 4 . The second angle section 43 is fastened to the rim web 45 by means of screws 46 . But there is also the possibility to hold the angle section 43 on the rim web 45 by gluing.
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. FIG. 7 shows a fifth embodiment in which the guide element 19 and the rim 10 or the wheel 2 are made in one piece. In this case, both suitable plastic and corresponding light metal are suitable for producing the wheel 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. With the guide elements 19 , 20 , which are integrated into the first aerodynamic profile 23 , a significant improvement in the drag coefficient of the wheel and vehicle is already achieved. However, if the spokes 5 , 6 , 7 , 8 and 9 are also provided with a third aerodynamic profile 47 , as shown in FIG. 8, an additional flow optimization of the wheel 2 is accomplished. The profile 47 extends over a substantial length of the said spokes, which can be provided with a cavity 48 for reasons of weight.
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