DE102022201618A1 - Verfahren und Anordnung zur Vergrößerung der Aufstandsfläche eines Rades, Rad, Kraftfahrzeug und Verwendung - Google Patents

Abstract

Hierzu trägt ein Verfahren zur Vergrößerung der Aufstandsfläche (6) eines Rades (1) bei, bei dem ein expandierbares Element (7) durch Füllen mit einem Fluid aus einem Ruhezustand in einen expandierten Zustand verbracht wird, in dem die Lauffläche (10) des Rades (1) vollumfänglich verbreitert wird.
Das expandierbare Element (7) kann dabei insbesondere dazu eingerichtet sein, über eine Fluidzuführung gezielt mit einem gasförmigen Fluid (insbesondere Druckluft) beaufschlagt zu werden. Hierzu kann die Fluidzuführung und oder das expandierbare Element (7) ein Ventil umfassen.
Ein hier vorgeschlagenes Verfahren kann in Verbindung mit aus dem Stand der Technik bekannten Rädern (1) durchgeführt werden. Insbesondere hat ein geeignetes Rad (1) eine Felge (2), insbesondere ein starres Gebilde zur Verbindung mit dem Fahrzeug bzw. einer Achse oder Nabe des Fahrzeuges, sowie ein flexibles äußeres Gebilde, insbesondere einen Reifen (3). Das expandierbare Element (7) kann im Ruhezustand in der Felge (2) angeordnet sein, insbesondere derart, dass die breite des Rades (7) bzw. des Fahrzeuges nicht vergrößert wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Vergrößerung der Aufstandsfläche eines Rades, ein Rad, ein Kraftfahrzeug und eine Verwendung.
• Beispielsweise bei landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen besteht das Problem, dass die Aufstandsfläche der Reifen zu gering ist und diese bei Tätigkeiten auf einem Feld zu stark einsinken. Erschwerend gab es in den letzten Jahren eine Entwicklung die zu einer Vergrößerung der Fahrzeuge, insbesondere wurde die Fahrzeugbreite auf einen gesetzlich zulässigen Maximalwert erweitert, sowie zu einer Steigerung des Fahrzeuggewichtes geführt hat. Um ein Einsinken in den Boden der Nutzfahrzeuge zu verhindern, bestehen Bestrebungen, die Aufstandsfläche der Räder der Nutzfahrzeuge zu erhöhen.
• Nach dem Stand der Technik werden hier beispielsweise zusätzliche Räder, analog zu Zwillingsrädern, an den vorhandenen Rädern des Nutzfahrzeuges befestigt. Um das Nutzfahrzeug im öffentlichen Verkehrsraum zu bewegen, müssen diese zusätzlichen Räder jedoch aufwendig entfernt werden, um den gesetzlichen Vorgaben hinsichtlich einer maximalen Fahrzeugbreite zu entsprechen. Somit ist diese Lösung nur für große zusammenhängende landwirtschaftliche Nutzflächen interessant, bei denen ein zwischenzeitliches Bewegen des Nutzfahrzeuges im öffentlichen Verkehrsraum unnötig ist.
• Beispielsweise in der US 4,603,916 A , der DE 332 7735 A1 sowie der DE 250 1068 A1 werden mechanische Systeme zur Vergrößerung der Aufstandsfläche von Rädern vorgeschlagen. Diesen ist jedoch ein erheblicher technischer Aufwand einhergehend mit Problemen der Standfestigkeit, insbesondere da diese vor einem Eindringen von Schlamm und Dreck auf landwirtschaftlichen Nutzflächen kaum zu entziehen sind, gemeinsam. Zudem ist allen Systemen eine zumindest teilweise Vergrößerung der Fahrzeugbreite auch im eingefahrenen Zustand gemeinsam.
• Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Vergrößerung der Aufstandsfläche eines Rades, ein Rad, ein Kraftfahrzeug und eine Verwendung vorzuschlagen, die die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Insbesondere soll das vorzuschlagende Verfahren eine einfache und schnell durchführbare Möglichkeit zur Vergrößerung der Aufstandsfläche angeben, und dabei einfach an bestehenden Fahrzeugen implementierbar und langzeitbeständig sein.
• Zudem soll die Erfindung für verschiedenste Anwendungsgebiete einsetzbar sein, beispielsweise Agrarfahrzeuge (Traktoren), Amphibien-, Gelände- und Spezialfahrzeuge auch für Wüsten- und Polargebiete und auch für interplanetare Einsatzzwecke, insbesondere Fahrzeuge.
• Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
• Hierzu trägt ein Verfahren zur Vergrößerung der Aufstandsfläche eines Rades bei, bei dem ein expandierbares Element durch Füllen mit einem Fluid aus einem Ruhezustand in einen expandierten Zustand verbracht wird, in dem die Lauffläche des Rades vollumfänglich verbreitert wird.
• Das expandierbare Element kann dabei insbesondere dazu eingerichtet sein, über eine Fluidzuführung gezielt mit einem gasförmigen Fluid (insbesondere Druckluft) beaufschlagt zu werden. Hierzu kann die Fluidzuführung und oder das expandierbare Element ein Ventil umfassen.
• Ein hier vorgeschlagenes Verfahren kann in Verbindung mit aus dem Stand der Technik bekannten Rädern durchgeführt werden. Insbesondere hat ein geeignetes Rad eine Felge, insbesondere ein starres Gebilde zur Verbindung mit dem Fahrzeug bzw. einer Achse oder Nabe des Fahrzeuges, sowie ein flexibles äußeres Gebilde, insbesondere einen Reifen. Das expandierbare Element kann im Ruhezustand in der Felge angeordnet sein, insbesondere derart, dass die breite des Rades bzw. des Fahrzeuges nicht vergrößert wird.
• Bei einem hier vorgeschlagenen Verfahren kann somit ein in einer Felge eines Rades angeordnetes expandierbares Element durch Zuführung eines Fluides von einem Ruhezustand, in dem das expandierbare Element in einer Felge eines Fahrzeuges angeordnet sein kann, in einen expandierten Zustand verbracht werden kann, in dem dieses die Lauffläche des Rades vollumfänglich verbreitert. Somit kann die Aufstandsfläche des Rades durch eine Verbreiterung der Lauffläche mittels des expandierbaren Elementes vergrößert werden.
• Häufig weisen Fahrzeuge bereits eine Einrichtung zur Bereitstellung von Druckluft auf, sodass eine Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens an bestehenden Fahrzeugen ohne wesentliche bauliche Veränderungen möglich erscheint. Hierfür muss eine Fluidzuführung zu einem expandierbaren Element vorgesehen sein. In vorteilhafter Weise kann so eine Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens nach Betätigung eines Bedienelemente voll automatisiert durchgeführt werden.
• Nach einem weiteren Aspekt wird eine Anordnung zur Vergrößerung der Aufstandsfläche eines Rades vorgeschlagen. Die Anordnung kann mindestens ein expandierbares Element umfassen und zur Befestigung an einem Rad und/oder einem Fahrzeug eingerichtet sein. Über eine Fluidzuführung, beispielsweise des Fahrzeuges, kann das expandierbare Element durch ein Fluid mit Druck beaufschlagt und befüllt werden und so von einem Ruhezustand in einen expandierten Zustand verbracht werden, in dem die Lauffläche des Rades vollumfänglich verbreitert wird.
• Hierzu kann die Anordnung an dem Rad, insbesondere mittels der Radbolzen, mit dem das Rad am Fahrzeug befestigt ist, und/oder an einer Achse/Nabe oder einem anderen Befestigungspunkt des Fahrzeuges befestigt werden.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das expandierbare Element eine textile Trägerstruktur umfassen. Die textile Trägerstruktur kann eine zwei- oder dreidimensionale textile Struktur sein, insbesondere eine Kombination verschiedener textiler Strukturen, die eine gewünschte Formgebung des expandierbaren Elementes im expandierten Zustand realisieren. Hierzu können bekannte Fasern zum Einsatz kommen, insbesondere hochbelastbaren Fasern, wie hochfestem Polyester, Aramidfasern oder andere synthetische Chemiefaser auf der Basis von Polyethylen mit ultrahoher Molekülmasse.
• Die textile Trägerstruktur kann zur Gewährleistung der Gasdichtheit des expandierbaren Elementes in eine elastische Matrix eingebunden werden. Das Matrixmaterial kann zumindest teilweise Gummi oder Kautschuk umfassen, um eine ausreichende Dehnbarkeit des expandierbaren Elementes zu gewährleisten.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das expandierbare Element Strukturelemente umfassen. Ein Strukturelement kann ein festes Element sein, dass mit dem expandierbaren Element verbunden sein kann oder Teil desselben ist. Die Strukturelemente können dabei das Erreichen der gewünschten Formgebung im expandierten Zustand unterstützen, sowie eine Aufnahme und -ableitung der Betriebslasten des expandierbaren Elementes gewährleisten. Beispielsweise können Strukturelemente auf das expandierbare Element aufgeklebt sein.
• Die Strukturelemente können zudem eine Befestigung der Anordnung an einem Rad und/oder Fahrzeug unterstützen. Beispielsweise können hierfür Strukturelemente Befestigungsmittel aufweisen oder als solche ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines Loches zur Durchführung einer Schraube (Radbolzens).
• Die Strukturelemente können hierzu eine elastische Verformbarkeit aufweisen, die ein Erreichen der gewünschten Formgebung im expandierten Zustand gewährleisten. Ein Beispiel für eine vorteilhafte Anordnung von Strukturelementen kann ein ringförmiges Element im Bereich einer Felge des Rades sein, an dem Außenstreben gelenkig angeordnet sind, die die Lauffläche des expandierbaren Elementes im expandierten Zustand bilden und oder strukturell unterstützen.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können Strukturelemente auf der der Felge abgewandten Seite des expandierbaren Elementes angeordnet sein, beispielsweise als Kreissegmente, die eine Lastaufnahme und oder -ableitung unterstützen.
• Die Strukturelemente können hierzu beispielsweise aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Leichtmetallen, und/oder aus Faserverbundstrukturen hergestellt sein. Die Faserverbundstrukturen können dabei insbesondere hochfeste Fasern, wie Kohlenstofffasern umfassen.
• Nach einem weiteren Aspekt wird ein Rad für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend eine hier beschriebene Anordnung zur Vergrößerung der Aufstandsfläche eines Rades. Die Anordnung kann dabei insbesondere über die gleichen Befestigungsmittel (beispielsweise Radbolzen) mit einem Fahrzeug verwendbar sein, über die auch das Rad mit dem Fahrzeug verbunden werden kann.
• Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen aufweisend mindestens ein hier vorgeschlagenes Rad für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine hier beschriebene Anordnung zur Vergrößerung der Aufstandsfläche. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere eine Einrichtung zur Bereitstellung eines mit Druck beaufschlagten Fluides, insbesondere eine Druckluftanlage aufweisen, umfassend eine Fluidzuführung zu der hier vorgeschlagenen Anordnung zur Vergrößerung der Aufstandsfläche eines Rades.
• Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Verwendung eines expandierbaren Elementes zur Vergrößerung der Aufstandsfläche eines Rades vorgeschlagen.
• Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei der hier vorgestellten Anordnung, dem Rad, dem Kraftfahrzeug, und/oder der Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
• Hier werden somit ein Verfahren und eine Anordnung zur Vergrößerung der Aufstandsfläche eines Rades, ein Rad, ein Kraftfahrzeug und sowie eine Verwendung angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren und die Anordnung zur Vergrößerung der Aufstandsfläche eines Rades, das Rad, das Kraftfahrzeug sowie die Verwendung jeweils zumindest dazu bei, die Aufstandsfläche des Rades zu vergrößern bzw. die Lauffläche des Rades zu verbreitern und so einen problemlosen Betrieb beispielsweise von Agrarfahrzeugen zu gewährleisten. Besonders vorteilhaft ist eine automatisierte Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens möglich, wodurch der Aufwand für eine Vergrößerung der Aufstandsfläche der Räder erheblich reduziert werden kann und somit zwischenzeitlicher Betrieb des Fahrzeuges im öffentlichen Verkehr durch Verbringen der Anordnung in ihren Ruhezustand schnell und einfach ermöglicht werden kann. Zudem kann eine hier vorgeschlagene Anordnung problemlos an vorhandenen Fahrzeugen nachgerüstet werden. Insbesondere vorteilhaft ist hierbei das geringe Gewicht einer hier vorgeschlagenen Anordnung, die beispielsweise bei einem Agrarfahrzeug das Problem eines unerwünschten Einsinkens des Fahrzeuges auf einer Agrarfläche im Vergleich zu Lösungen nach dem Stand der Technik kaum verschlimmert.
• Hervorragend kann eine hier vorgeschlagene Anordnung auch für Amphibienfahrzeuge verwendet werden, wobei durch das expandierten auch eine neben der Aufstandsfläche eines Rades auch dessen Auftriebskraft erheblich vergrößert und so eine Schwimmfähigkeit eines Fahrzeuges unterstützt werden kann.
• Die Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert erläutert.
• Es stellen dar:
• 1: ein hier vorgeschlagenes Rad mit einer hier vorgeschlagenen Anordnung im Ruhezustand,
• 2: das Rad beim Übergang in den expandierten Zustand,
• 3: das Rad beim Übergang in den expandierten Zustand, und
• 4: das Rad im expandierten Zustand.
• 1 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Rad 1, umfassend einen Reifen 3 mit einer Lauffläche 10 und einer Aufstandsfläche 6 und einer Felge 2, in der eine hier vorgeschlagene Anordnung 4 zur Vergrößerung der Aufstandsfläche 6 des Rades 1 angeordnet sein kann, die sich in 1 im Ruhezustand befindet. Die Anordnung 4 kann ein expandierbares Element 7 mit Strukturelementen umfassen, beispielsweise Ringelementen 5, die, wie in 1 gezeigt, im Ruhezustand der Anordnung 4 ringförmig in der Felge 2 in einem äußeren Bereich nahe dem Reifen 3 positioniert sein können. Die Anordnung 4 kann besonders vorteilhaft im Ruhezustand vollständig innerhalb der Felge 2 angeordnet sein, wodurch die Breite des Rades 1 durch die Anordnung 4 im Ruhezustand nicht vergrößert wird.
• Das Rad 1 kann beispielsweise ein Antriebsrad eines Agrarfahrzeuges, insbesondere eines Traktors sein. Das Agrarfahrzeug kann eine Einrichtung zur Bereitstellung eines mit Druck beaufschlagten Fluides, insbesondere eine Druckluftanlage aufweisen, umfassend eine Fluidzuführung zu der hier vorgeschlagenen Anordnung 4, insbesondere zu dem expandierbaren Element 7. Die Fluidzuführung kann eine Druckluftleitung sein, die über eine Öffnung des expandierbaren Elementes 7 diesem Druckluft zuführen kann. In der Öffnung kann insbesondere ein Ventil angeordnet sein, insbesondere ein ansteuerbares Ventil, dass im expandierten Zustand oder auch bereits während des Verbringens desselben in den expandierten Zustand ein Austreten von Druckluft aus dem expandierbaren Element verhindert und für ein Überführen vom expandierten Zustand in den Ruhezustand geöffnet werden, so dass Druckluft aus dem expandierbaren Element austreten kann und dieses wieder in den Ruhezustand verbracht wird. Vorteilhaft kann das Agrarfahrzeug mit einer oder zwei hier vorgeschlagenen Anordnungen 4 im öffentlichen Verkehrsraum bewegt werden, da die Anordnung 4 im Ruhezustand das Fahrzeug nicht verbreitert.
• Die Anordnung 4 kann über (hier nicht gezeigte) Radbolzen zur Befestigung des Rades 1 am Agrarfahrzeug befestigt werden.
• 2 zeigt das Rad aus 1 während der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das expandierbare Element 7 wird durch einem gasförmiges Fluid mit Druck beaufschlagt und vergrößert sich. Hierbei kann die Anordnung 4 aus der Felge 2 des Rades 1 austreten, wobei Außenstreben 8 als weitere Strukturelemente sichtbar werden, die das expandierbare Element 7 bei der Ausbildung einer definierten, runden, reifenförmigen Form unterstützen.
• 3 zeigt das Rad 1 mit weiter fortgeschrittener Expansion des expandierbaren Elementes 7. Die Außenstreben 8 sowie die Ringelemente 5 als Strukturelemente sorgen für die Ausbildung einer Reifenform des expandierbaren Elementes 7 bei der Expansion.
• 4 zeigt das Rad 1 mit einer vollständig expandierten Anordnung 4, die die Lauffläche des Reifens 3 vollumfänglich verbreitert und dessen Aufstandsfläche 6 um eine Aufstandsfläche des expandierbaren Elementes 9 erweitert. Die Außenstreben 8 bilden eine Lauffläche und können dieser eine, die Traktion unterstützende, Struktur verleihen.
• Bezugszeichenliste

1

Rad

2

Felge

3

Reifen

4

Anordnung

5

Ringelemente

6

Aufstandsfläche

7

expandierbares Element

8

Außenstreben

9

Aufstandsfläche expandierbares Element

10

Lauffläche

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• US 4603916 A [0004]
• DE 3327735 A1 [0004]
• DE 2501068 A1 [0004]

Claims (10)

1. Verfahren zur Vergrößerung der Aufstandsfläche (6) eines Rades (1) mit mindestens einem expandierbaren Element (7) im Bereich einer Felge (2) des Rades (1), wobei das expandierbare Element (7) durch Füllen mit einem Fluid aus einem Ruhezustand in einen expandierten Zustand verbracht wird, in dem die Lauffläche (10) des Rades (1) vollumfänglich verbreitert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fluid Luft ist und für ein Füllen des mindestens einen expandierbaren Elementes (7) Druckluft zugeführt wird.
3. Anordnung zur Vergrößerung der Aufstandsfläche (6) eines Rades (1), umfassend mindestens ein expandierbares Element (7), eingerichtet zur Befestigung an einem Rad (1) und/oder einem Fahrzeug, und eine Fluidzuführung, wobei das mindestens eine expandierbare Element (7) gasdicht ausgeführt ist und dazu eingerichtet ist durch Füllen mit einem Fluid über die Fluidzuführung in einen expandierten Zustand verbracht zu werden, in dem die Lauffläche (10) des Rades (1) vollumfänglich verbreitert wird.
4. Anordnung nach Anspruch 3, wobei das expandierbare Element (7) eine textile Trägerstruktur umfasst.
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das expandierbare Element (7) Strukturelemente umfasst.
6. Anordnung nach Anspruch 5, wobei die Strukturelemente zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff bestehen.
7. Anordnung (4) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Strukturelemente mindestens ein Ringelement (5) und/ oder mindestens eine Außenstrebe (8) umfassen, wobei das mindestens eine Ringelement (5) im Ruhezustand der Anordnung (4) ringförmig in der Felge 2 in einem äußeren Bereich nahe einem Reifen (3) des Rades (1) positioniert sein können und die mindestens eine Außenstrebe (8) sich im expandierten Zustand der Anordnung (4) über die Laufflächen des expandierbaren Elementes erstrecken und diesem im expandierten Zustand eine reifenartige Form geben.
8. Rad (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Anordnung (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 7.
9. Kraftfahrzeug aufweisend mindestens ein Rad (1) nach Anspruch 8.
10. Verwendung eines, mittels eines Fluids expandierbaren Elementes (7), zur Vergrößerung der Aufstandsfläche (6) eines Rades (1) eines Kraftfahrzeuges.

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