STRATEGIC INNOVATION & TECHNOLOGY

FAHRZEUG-RAD (patentrechtlich geschützt)

• kann nicht platzen,
• muss niemals aufgepumpt werden, dank der Tragwirkung der Magnetkräfte,
• funktioniert wie ein Stoß- und Schwingungsdämpfer,
• bietet mehr Sicherheit, mehr Komfort und viele Vorteile.

Ein luftloser Reifen (z. B. Autoreifen, Motorradreifen, Fahrradreifen, LKW-Reifen, Sportwagenreifen, … etc.), der niemals platt wird.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Rad, bestehend aus einer Felge mit einer Nabe und einem Felgenbett, das einen Reifen aus elastomerischem Material trägt, wobei Nabe und Felgenbett durch eine kreisförmige, meist etwas gewölbte Scheibe oder Speichen, verbunden sind. Solche Fahrzeugräder sind jedermann von Automobilen bekannt, es gibt sie mit Reifen in mit Druckluft gefüllter Form und für spezielle Transportzwecke auch als Vollgummireifen. Die Reifen in mit Druckluft gefüllter Form haben so gute Eigenschaften, dass sie bei allen Automobilen Verwendung finden, aber den Nachteil, dass sie undicht werden können und dann mit einem Schlag ihre guten Eigenschaften verlieren. Vollgummireifen hingegen, die diesen Nachteil nicht haben, finden nur bei einigen landwirtschaftlichen Maschinen Verwendung, bei denen eine Federwirkung nicht für erforderlich gehalten wird. Bei Schienenfahrzeugen verwendet man in Sonderfällen für geräuschsarme Räder solche, die zwischen einer mittigen runden Scheibe und einem getrennt hergestellten Radkranz einen Gummiring zur Geräuschsdämpfung aufweisen.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugrad mit guten Feder- und Schwingungsdämpfungseigenschaften zu schaffen, das ohne Druckluft betrieben werden kann.

Die Erfindung besteht darin, dass auf der Felge und auf der Innenseite des Reifens sich gegenseitig abstoßende Magnete in einer gegen seitliche Verschiebung stabilen Anordnung oder Form angebracht sind. Dadurch ist ein Fahrzeugrad mit guten Feder- sowie Stoß- und Schwingungsdämpfungseigenschaften geschaffen, das keiner Druckluftfüllung bedarf. Wird eine Druckluftfüllung trotzdem eingesetzt, so werden mit den Magneten hervorragende Notlaufeigenschaften erzielt.

Bei dem Magnetreifen handelt es sich um einen Reifen, der statt durch Luft, von einem Magnetfeld „gefüllt“ ist. Das heißt, es wird, um den Reifendruck zu erzeugen, die bei üblichen Reifen eingeschloßenen Luft durch ein Magnetfeld ersetzt. Das Magnetfeld wird durch zwei Reihen von Magneten, eine im Inneren des Reifens, die andere Reihe auf der Felge, oder zwei Magnetbänder, die sich gegenseitig abstoßen so realisiert, dass um Sicherheit, Komfort und Wirtschaftlichkeit zu garantieren, der Reifen als einziges Bindeglied zwischen Auto und Strasse das Fahrzeug führt, die gesamte last trägt, Schwingungen dämpft, rollt, Kräfte überträgt und lange hält.

Während bei Luftbereifung der Luftdruck im Reifen konstant verteilt ist und eine elastische Wirkung ähnlich wie bei einer linearen Feder erzeugt wird, ist bei der Magnetbereifung ein konstantes Magnetfeld mit nicht linearer Federwirkung gegeben. Es ist also eine andere Federung als bisher bei Luftreifen bekannt, mit einem Dämpfungscharakter, was den Fahrkomfort erheblich erhöht. Zur Erzeugung des Magnetfeldes müssen die Innenseite des Reifens und die Felge mit sich gegenseitig abstoßenden Magneten präpariert werden. Es können sowohl Dauermagnete als auch Elektromagnete zum Einsatz kommen. Bei der Realisierung des Magnetfeldes mit Hilfe von Elektromagneten wäre eine Einstellung der Reifenhärte möglich. Die Magnetpaare, d. h. die Magnete in der Innenseite des Reifens und auf der Außenseite der Felge, müssen so verteilt bzw. gestaltet werden, dass eine gleichmäßige magnetische Kraft und somit ein gleichmäßiger Reifendruck entsteht.

Dauermagnete und Elektromagnete können kombiniert werden. Auch wäre eine hybride Reifenkonstruktion denkbar, bestehend aus der Kombination zwischen Magnetreifen und Luftreifen bzw. Magnetbereifung und Luftbereifung.

Der Magnetreifen kann nicht mehr platzen, selbst bei Reifenschäden, wie z. B. Löchern im Reifen, was bei Luftreifen einen Luftaustritt zur Folge haben würde. Vielmehr bleibt der Reifendruck erhalten, das Fahrzeug kann weiterhin gesteuert werden, was Unfälle zu vermeiden hilft.

Im Laufe der Zeit verliert jeder Luftreifen Druck, schleichend Molekül für Molekül. Gründe hierfür sind natürliche Porosität der Materialien im Reifen und des Ventils, aber auch Undichtigkeiten der Kontaktflächen (z. B. Reifen-Felge) oder kleine Reifenschäden. Der Magnetreifen hingegen verliert im Laufe der Zeit seinen Druck nicht, denn es kommen, wenn Dauermagnete eingesetzt werden, nur solche Magnete zum Einsatz, die ihre Magnetkraft im Laufe der Zeit nicht verlieren.

Im Falle der Realisierung des Magnetfeldes über Elektromagnete hängt der Reifendruck von einer Energieversorgung der Magnete ab.

Realisiert bzw. aufgebaut sein kann ein Magnetreifen, ausgehend von einem normalen Gummireifen wie folgt:

In die Innenseite des Reifens wird ein dünnes Metallband eingelegt bzw. eingeklebt. Dieses Band kann aus mehreren Streifen bestehen. Es dient einerseits als Haftfläche für die anzubringenden Magnete. Anders bewirkt das dünne Metallband eine relative Abschirmung der Magnetkraft. Somit wirkt der Reifen auf die Außenseite nicht mehr sehr magnetisch.

Auf das Metallband werden mehrere Magnete montiert. Zusätzlich zu ihrer Haftung am Metallband sollten sie entweder geklebt sein oder auf eine andere Weise so platziert werden, dass es unmöglich wird, dass sie sich lösen oder gar umdrehen können. Die Magnete können z. B. in einem Gummiband eingearbeitet und kaschiert sein, so dass das so erzeugte Magnetband in dem Reifen auf dem Metallband angebracht wird. Dabei ist zu beachten, dass die hier eingesetzten Magnete dicht und gleichmäßig flächig verteilt sind und mit gleichem Pol am Metallband haften, so dass der Pol, der zur Felge hin zeigt, abstoßend gegenüber von den auf der Felge zu platzierenden Magneten wirkt.

Auf der Felge werden die Magnete so angeordnet, dass sie, wie schon erwähnt, gegenüber dem in den Reifen eingelegten Magnetband abstoßend bewirken. Dabei kann es zweckmäßig sein, um die Magnetkräfte bzw. das Magnetfeld radial zu verteilen, die auf der Felge anzubringenden Magnete auf einer doppelt (Längs- und Querrichtung) gekrümmten Fläche zu platzieren.

Dazu können die Magnete in eine entsprechendes Gummiband eingearbeitet werden, das eine zu realisierende Verteilung des Magnetfeldes ermöglicht. Anschließend wird das so realisierte Magnetband auf die Felge montiert.

Weil der Reifen in diesem Zustand schon die gewollte bzw. nötige Kraft bzw. den nötigen Druck aufweist, muss für die Montage eine entsprechende Technologie bzw. Vorrichtung angewandt werden, um die Magnetkräfte für die Dauer der Montage zu beherrschen. Nach der Montage ist der Reifen mit voller Kraft bzw. mit vollem Druck sofort einsatzbereit.

Zum Einsatz sollten Magnete kommen, die ihre Kraft im Laufe der Zeit kaum verlieren, z. B. Neodymmagnete. Das Ganze kann aber auch so konstruiert werden, dass sowohl Dauermagnet als auch Elektromagnete zum Einsatz komme. Bei der Verwendung von Elektromagneten wäre eine Steuerung bzw. eine Steuerung der Magnetkräfte und somit des Reifendruckes möglich.

Dies Fahrzeug-Rad kann in seinem Komfort und seinen Laufeigenschaften noch dadurch verbessert werden, dass zwischen den Magneten auf der Felge und denen an der Innenseite des Reifens eine Schicht aus einem komprimierbaren Kunststoff angebracht ist.

Eine weitere Verbesserung der Komfort- und Laufeigenschaften lässt sich bei diesem Rad dadurch erzielen, dass zwischen der innenseite des Reifens und den Magneten an der Innenseite des Reifen eine weitere Schicht aus einem komprimierbaren Kunststoff angebracht ist.

Aber auch dadurch, dass zwischen der Felge und den Magneten auf der Felge eine Schicht aus komprimierbarem Kunststoff eingelegt ist, lässt sich die Zusammenwirkung zwischen den Magneten und dem komprimierbaren Kunststoff weiter verbessern.

Diese Schichten aus komprimierbarem Kunststoff zwischen den Magneten einerseits und dem Reifen und der Felge behindern aber auch Bewegungen dieser Teile gegeneinander in Umfangrichtung sowie ebenso in Seitenrichtung, wenn die Kunststoffschichten fest an den Magneten und der Felge haften.

Bei diesem Fahrzeug-Rad lässt sich auch eine Seitenbewegung dadurch verhindern, dass die Magnete seitlich abgewinkelt hergestellt und ihre einander zugewandten Querschnitte so gestaltet sind, dass sie (ohne magnetische Kräfte) formschlüssig aneinander gelegt werden könnten.

Zum Schutz der Magnete gegen Bruch infolge von mechanischen Momenten im abgewinkelten Bereich können die Magnete in abgewinkelte Stahlbleche eingearbeitet werden, bevor das Ganze in die Innenseite des Reifens einvulkanisiert wird. Hier tritt der Vorteil einer magnetischen Abschirmung auf, wenn das Blech aus einem entsprechenden Stahl besteht.

Ebenso ist es bei diesem Fahrzeug-Rad möglich, eine Bewegung der Magnete dadurch zu verhindern, dass zwischen benachbarten Magneten Einlagen aus komprimierbarem Material befindlich sind.

Für die Montage dieses Fahrzeug-Rades ist es innvoll, wenn ddie Felge aus einem Metallring besteht, auf den eine vormontierte Montageeinheit aus den auf der Felge zu montierenden Magneten und den komprimierbaren Kunststoffschichten, die von dem Reifen aus elastomerischem Material umgeben sind, zu montieren ist.

Um die vormontierte Montageeinheit aus Felge, Magneten und Reifen gut und sicher montieren zu können, ist es von Vorteil, wenn der Metallring der Felge einseitig eine Krempe trägt, die den Reifen einseitig abstützt, und auf der anderen Seite eine Stützring, z. B. einen Ring von winkelförmigem Querschnitt trägt., der mit seinem freien Schenkel den Reifen gegen seitliche Verschiebung abstützt.

Ebenso gut aber ist es möglich, dass dem Metallring der Felge beidseitig ein Ring von winkelförmigem Querschnitt montiert ist, der mit seinem freien Schenkel den Reifen gegen seitliche Verschiebung abstützt.

Ein guter schwingungsfreier Lauf dieses Fahrzeug-Rades wird dadurch möglich, dass die Anzahl der Magnete auf dem inneren Umfang des Reifens ungleich, vorzugsweise meist größer, der Anzahl der Magnete auf der Felge ist.

Bei einer Serienfertigung kann zur Verbilligung der Produktion folgendes erfolgen:

1. Das Metallband zur Abschirmung sowie das Magnetband können von Anfang an bei der Reifenproduktion schon im Reifen integriert sein (z. B. Kunststoff gebundene Magnete)
2. Dies würde allerdings nur sinnvoll sein, wenn bei der Herstellung keine zu hohen Temperaturen herrschen, die die Magnete sonst schwächen würden.
3. Auch das Magnetband, das auf die Felge montiert werden soll, könnte so konstruktiv gestaltet sein, dass es ein integrierender Teil des Reifens ist.
4. Das Metallband und die Magnetbänder für den Reifen und die Felge könnten zu einer gesonderten standardisierten Einheit konstruiert werden und somit flexibel in die verschiedensten Reifentypen nachträglich eingesetzt werden.
5. Das Magnetband auf der Felge kann aus einer Mischung aus Ferriten und Gummi, Hartgummi, Aluminium oder einem anderen Material bestehen.

Vorteile

Der mit magnetischen Kräften formstabilisierte Reifen bietet folgende Vorteile:

1. Bessere Fahrkomfort aufgrund der Kombination zwischen Feder- und Dämpfungswirkung, das heißt, der Magnetreifen bietet mehr Komfort als der Luftreifen, bedingt durch den „elastischen“ und „dämpfenden“ Charakter des Magnetfeldes.
2. Keine Abhängigkeit von der Druckluft, insbesondere bei Reifenschäden.
3. Keine Unfallgefahren mehr infolge von Luftaustritt aus dem Reifen.
4. Kaum Reifenschäden mehr. Auch bei kleinen Löchern im reifen sind die Magnetkräfte immer noch wirksam. Somit haben kleine Löcher bei Magnetreifen nicht mehr den Stellenwert, wie bei Luftreifen.
5. Aus praktischen Gründen kann es sinnvoll sein, das Magnetband, das in den Reifen eingearbeitet bzw. beingelegt wird, mit kleinflächigen und demzufolge schwächeren Magneten zu versehen, während das Magnetband, das auf die Felge montiert wird, mit großflächigen und stärkeren Magneten versehen wird.
6. Die Magnetreifen machen das Fahren entschieden sicherer und komfortabler.
7. Eine klassische Reifenpanne (das Platzen von Reifen) ist beim Magnetreifen ohne Bedeutung. Im Falle einer Reifenpanne ist der Fahrer eines Fahrzeuges mit Standardreifen nicht in der Lage, den Wagen in der Kurve zu halten, der Reifen wird abgeworfen. Der Magnetreifen hingegen bleibt auf der Felge und das Fahrzeug ist immer noch kontrollierbar. Die Fahrt kann mit uneingeschränkten Fahreigenschaften fortgesetzt werden. Voll funktionsfähig bleiben weiterhin die elektronischen Kontrollsysteme wie ABS, …etc..
8. Das Fahrzeug bleibt mobil, auch bei Löchern im Reifen
9. Magnetreifen können so gestaltet werden, dass sie auf vorhandenen Standardfelgen passen (Kompatibilität mit Standardfelgen und einfache Montage).
10. Das schwere und sperrige Reserverad wird überflüssig. Man spart dadurch Platz und Gewicht und auch Kraftstoff und das nutzbare Kofferrumvolumen vergrößert sich um mehrere Liter.
11. Der Magnetreifen bzw. der mit Magneten bestückte Gummireifen kann länger genutzt werden als ein Luftreifen
12. Der Luftaustritt, der heute bei Luftreifen eine wesentliche Schwachstelle bzw. ein sehr hohes Sicherheitsrisiko darstellt, ist bei Magnetreifen kein Thema mehr. Damit bietet der Magnetreifen eine höhere Sicherheit als der Luftreifen.