Die Erfindung betrifft Rad für ein Sportgerät oder dergleichen, insbesondere für Inline-Skater, mit einer Felge und einem auf der Felge gehaltenen luftlosen Reifen, wobei die Nabe Federelemente aufweist, die den Reifen abstützen.

An Räder von Sportgeräten werden hohe Anforderungen gestellt. So muss ein Rad beispielsweise für Inline-Skater leicht und mit geringem Widerstand abrollen, gewisse Federeigenschaften aufweisen, aber auch Seitenführungskräfte übernehmen und soll letztlich langlebig und robust sein. In der Praxis haben sich bei solchen Rädern luftlose Reifen durchgesetzt, die auf entsprechenden Felgen aus Kunststoff aufgezogen sind. Grundsätzlich gibt es dabei einteilige Räder, bei denen der Reifen auf die Felge aufgespritzt und mit dieser untrennbar verbunden ist. Eine andere Gruppe von Rädern weist Felgen auf, die den Reifen im Wesentlichen formschlüssig und/oder kraftschlüssig halten, jedoch grundsätzlich mehrteilig aufgebaut sind. Die vorliegende Erfindung betrifft solche mehrteilig ausgeführten Räder.

Es hat sich nun herausgestellt, dass die Übertragung von Schwingungen und Vibrationen über die Räder ein wesentlichen Qualitätskriterium von Sportgeräten darstellt, da die Belastung der Gelenke von Sportlern sehr stark von solchen Eigenschaften abhängt. Aber auch Räder für andere Anwendungen, wie beispielsweise für Koffer, benötigen optimale Dämpfungseigenschaften zur Erzielung eines entsprechenden Komforts. Eine weitere Anwendung für Räder der beschriebenen Art ist die Medizintechnik. So wird etwa bei Stellwegen ein hohes Ausmaß von Laufruhe verlangt. Auch in der Gastronomie können Räder dieser Art sinnvoll eingesetzt werden, um hohe Laufruhe und geringer Geräuschentwicklung zu gewährleisten.

Aus der WO 01/64302 A ist ein Rad bekannt, das einen Reifen aufweist, der mit einer Nabe über Federelemente verbunden ist. Dies ermöglicht eine gewisse seitliche Beweglichkeit, die unter anderem zur Erzielung einer selbsttätigen Bremswirkung bei extremer seitlicher Belastung dient. Ein solches Rad besitzt zwar vorteilhafte Dämpfungseigenschaften, kann aber Seitenführungskräfte nur in sehr geringem Maß aufnehmen.

Andererseits zeigt die WO 96/38210 A ein Rad, bei dem der Reifen formschlüssig mit zwei Felgenhälften verbunden ist. Ein solches Rad besitzt hohe mechanische Festigkeit, aber unzureichende Dämpfungseigenschaften. Um die obigen Nach- teile zu vermeiden, hat der Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung bereits ein Rad vorgeschlagen, das mit Federelementen ausgestattet ist, um verbesserte Dämpfungswerte zu erreichen. Dieses Rad ist in der WO 2007/002971 A veröffentlicht. Es hat sich herausgestellt, dass bei extremer seitlicher Belastung eine relativ starke Verformung des Reifens erfolgt, die die Übertragung von Seitenführungskräften beschränkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Rad anzugeben, das gute Dämpfungseigenschaften bei gleichzeitiger hoher Belastbarkeit aufweist. Insbesondere sollen besonders große Seitenführungskräfte übertragen werden können, um einer extrem sportlichen Fahrweise gerecht zu werden. Darüber hinaus soll das Rad einen einfachen Aufbau aufweisen und kostengünstig herstellbar sein.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Federelemente als einseitig eingespannte Blattfedern ausgebildet sind, die sich von den Stirnseiten der Felge nach innen erstrecken, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden Enden der Federelemente ein umlaufender nach innen orientierter Wulst des Reifens eingespannt ist. Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, dass die Blattfedern zwei Aufgaben haben, nämlich einerseits den Reifen in Radialrichtung federnd abzustützen und andererseits den Reifen über den Wulst in Axialrichtung seitlich zu führen. Naturgemäß weisen die Federn in Radialrichtung eine wesentlich höhere Elastizität auf als in Axialrichtung, so dass es trotz entsprechender Federwirkung möglich ist, hohe Seitenführungskräfte zu übertragen. Der Reifen wird somit nicht nur wie üblich an den Stirnseiten der Felge durch entsprechende formschlüssige Verbindungen geführt, sondern auch im Bereich der Symmetrieebene über den Wulst. Dies ermöglicht eine extrem belastbare und doch hervorragend schwingungsdämpfende Ausführung des Rades.

Die Blattfedern können gemäß der Erfindung einen in Längsrichtung gleichbleibenden Querschnitt aufweisen, der rechteckig, quadratisch, trapezförmig oder anders ausgebildet sein kann. Es ist aber auch möglich, dass sich der Querschnitt der Blattfedern zur Spitze hin verjüngt.

Ein besonders einfacher Aufbau und eine leichte Herstellung wird dadurch gewährleistet, dass die Felge zweiteilig ausgeführt ist. Üblicherweise werden die beiden Teile an der Symmetrieebene des Rades zusammengefügt, wobei es aber auch möglich ist, dass eine Hälfte einen angeformten Nabenabschnitt aufweist, auf den die andere Hälfte aufgeschoben wird. Bei Bedarf kann die Felge auch dreiteilig ausgeführt sein. Um die Seitenführungskräfte weiter zu erhöhen, kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Felge an den Stirnseiten jeweils einen radial nach außen ragenden Vorsprung aufweist. Um eine verbesserte Elastizität auch im Bereich der Stirnseiten des Rades zu erzielen, kann vorgesehen sein, dass der Reifen in diesem Bereich Freistellungen aufweist. Dies bedeutet, dass der Reifen in der Nähe der Einspannung der Blattfedern, wo diese noch eine geringe Elastizität aufweisen, einen Abstand aufweist, in den sich der Reifen bei Bedarf hinein verformen kann.

Eine besonders hohe Belastbarkeit kann dadurch erreicht werden, dass die Felge eine Abstützfläche für den Wulst des Reifens aufweist. Bei extrem hoher Belastung kann damit auch über den Wulst eine in Radialrichtung wirkende Kraft zwischen Reifen und Felge übertragen werden, so dass die Federn nur einen Teil der Belastung übernehmen müssen und dementsprechend dimensioniert werden können. Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn zwischen Wulst und Abstützfläche in unbelastetem Zustand ein Spalt vorgesehen ist. Es werden dabei bei normalen Verformungen die Kräfte primär über die Federn übertragen und nur bei entsprechend großen Belastungen die darüber hinausgehenden Kräfte von der Abstützfläche aufgenommen. Um eine sprungartige Zunahme der Steifigkeit des Rades bei großer Belastung zu vermeiden, ist es besonders bevorzugt, wenn der Wulst oder die Abstützfläche oder beide im Schnitt konvex ausgebildet sind. Damit wird bei nicht allzu großer Belastung zunächst ein schmaler ringförmiger Bereich zwischen Wulst und Abstützfläche in Berührung gebracht, der sich bei zunehmender Belastung vergrößert, so dass sich eine überproportionale Kennlinie für das Federverhalten des Gesamtrades ergibt, was sich als besonders vorteilhaft herausgestellt hat. Zusätzlich zu den obigen Maßnahmen kann gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Abstützfläche zur seitlichen Führung des Wulstes ausgebildet ist. Auf diese Weise können über den Wulst nicht nur Radialkräfte übertragen werden, sondern auch seitliche Führungskräfte übernommen werden. Besonders vielfältige Abstimmungsmöglichkeiten ergeben sich, wenn die Federelemente gekrümmt ausgebildet sind.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der Wulst radiale Unterbrechungen aufweist. Dadurch wird der Reifen in seiner Elastizität durch den Wulst weniger beeinflusst, was einen erhöhten Abrollkomfort mit sich bringt. Alternativ kann auch die Felge in Umfangsrichtung profiliert sein, um ein entsprechend weiches Aufsetzten des Wulstes zu gewährleisten.

In der Folge wird die Erfindung anhand den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsvariante der Erfindung; Fig. Ia einen Schnitt nach Linie Ia - Ia von Fig. 1;

Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 Details von weiteren Ausführungsvarianten der Erfindung in vergrößertem Maßstab jeweils im Schnitt.

Das Rad von Fig. 1 besteht aus einer Felge 1 mit darauf befestigten Reifen 2 aus elastischem Polyurethan. Die Felge 1 besteht aus zwei Hälften Ia, Ib die im Wesentlichen entlang der Symmetrieebene 3 des Rades zusammengefügt sind. Beide Hälften Ia, Ib sind an einem Wälzlager 4 befestigt. Der Reifen 2 wird an den Stirnseiten 5a, 5b der Felge 1 durch jeweils einen Vorsprung 6a, 6b seitlich gehalten. Von diesem Bereich ausgehend besitzt die Felge 1 Federelemente 7, die sich nach innen erstrecken und den Reifen 2 abstützen. Diese Federelemente 7 sind in der Art von nebeneinander angeordneten, einseitig eingespannten Blattfedern ausgebildet und einstückig an den Hälften Ia, Ib der Felge 1 angeformt. Im mittleren Bereich besitzt der Reifen 2 einen Wulst 8, der sich radial nach innen erstreckt und zwischen den Federelementen 7 eingeklemmt ist. Der Wulst 8 kann entlang seines Umfangs mehrere Unterbrechungen aufweisen, die in den Fig. nicht dargestellt sind und die sich in Radialrichtung beispielsweise bis zum Hauptteil der Reifens 2 erstrecken.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante der Erfindung im größeren Detail. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass sich die Federelemente im Wesentlichen senkrecht zur Symmetrieebene von den Stirnseiten 5a, 5b nach innen erstrecken. An den Enden 7a liegen die Federelemente 7 an dem Wulst 8 des Reifens 2 an, um diesen seitlich zu führen. Die Felge 1 besitzt dem Wulst 8 gegenüberliegend eine Abstützfläche 9, auf der sich der Wulst 8 in Radialrichtung abstützt. Der Wulst 8 ist im Schnitt konvex ausgebildet und berührt bei dieser Ausführungsvariante die Abstützfläche 9 in unüberlastetem Zustand in einem linienförmigen Bereich 10. Bei zunehmender Belastung verformt sich der Wulst 8, so dass eine Berührung über eine größere Breite erreicht wird, so dass größere Abstützkräfte übertragen werden können. Dies bedeutet, dass bei kleiner Kräften der Großteil der Radialkräfte von den Federelementen 7 aufgenommen wird, während bei zunehmender Belastung ein immer größer werdender Anteil auch über die Abstützfläche 9 übertragen wird. Weiters ist ersichtlich, dass der Reifen 2 im Bereich der Stirnseiten 5a, 5b bzw. der Vorsprünge 6a, 6b jeweils eine Freistellung I Ia, I Ib aufweist, um die erhöhte Steifigkeit der Federelemente 7 in diesem Bereich auszugleichen und eine leichtere Verformung und verbesserte Dämpfungseigenschaften zu ermöglichen.

Die Ausführungsvariante von Fig. 3 unterscheidet sich von der von Fig. 2 dadurch, dass die Federelemente 7 radial nach außen gekrümmt ausgeführt sind. Auf diese Weise ist es möglich, den Reifen 2 bei gleicher Außengeometrie dünner auszubilden, was für manche Anwendungsfälle von besonderem Vorteil ist. Auch bei dieser Ausführungsvariante sind Freistellungen IIa, IIb vorgesehen.

Ein weiteres Merkmal der hier beschriebenen Ausführungsvariante ist, dass der Wulst 8 radial nach innen hin pilzförmig erweitert ist und somit die Enden 7a der Federelemente 7 formschlüssig aufnimmt. Weiters ist zwischen dem Wulst 8 und der Abstützfläche 9 in unbelastetem Zustand ein Spalt 12 vorgesehen, der bewirkt, dass der Wulst 8 erst ab einer bestimmten Radialkraft auf den Reifen 2 an der Abstützfläche 9 zur Auflage kommt. Weiters ist ersichtlich, dass die Abstützfläche 9 im Bereich der Symmetrieachse 3 eine Ausnehmung 13 aufweist, die an die konvexe Form des Wulstes 8 angepasst ist. Dadurch können nicht nur in Radialrichtung wirkende Kräfte sondern auch seitliche Kräfte von der Abstützfläche 9 aufgenommen werden, was die Seitenführung des Rades entsprechend verbessert.

Die Ausführungsvariante von Fig. 4 weist Federelemente 7 auf, die zuerst radial nach außen verlaufen und dann im Bereich ihrer Enden 7a nach innen gekrümmt sind. Auf diese Weise wird eine besonders gute seitliche Führung des Wulstes 8 erreicht, die es ermöglicht, für gewisse Fälle auch ohne Vorsprünge der Felge 1 im Bereich der Stirnflächen 5a, 5b auszukommen.

Bei der Ausführungsvariante von Fig. 5 weisen die Federelemente 7 Spitzen 7b auf, die bei Belastung in den Reifen 2 eindringen, ohne ihn jedoch dauerhaft zu schädigen. Dadurch wird auch bei harten Materialien, wie sie für Räder verwendet werden, die im Rennsport eingesetzt werden, eine entsprechende Federwirkung gewährleistet. Unter Umständen kann ein gewisses Eindringen in den Reifen im unbelasteten Zustand schon durch eine Vorspannung erreicht werden, wenn die Abmessungen entsprechend gewählt werden. Besonders günstig ist es dabei wenn durch entsprechende Freistellungen 14 neben den Spitzen 7b eine Möglichkeit für ein Ausweichen des elastischen Reifenmaterials geschaffen wird.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, mit einem einfachen Aufbau eine hohe Dämpfungswirkung zu erreichen, die für Sportler extrem gelenkschonend ist. Gleichzeitig werden aber hohe Seitenführungskräfte übertragen, so dass auch eine extrem sportliche Fahrweise mit entsprechenden Sportgeräten möglich ist.