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Die Erfindung bezieht sich auf einen vulkanisierten Luftreifen mit einem Reifenkörper, der Reifenwülste sowie eine Laufflächenzone besitzt, deren Durchmesser im unaufgeblasenen Zustand wesentlich kleiner als im aufgeblasenen Zustand des Reifens ist, wobei im unaufgeblasenen Zustand wenigstens ein Abschnitt des Reifenkörpers nach dem Reifeninneren gegen die Reifenwülste eingefaltet ist, welcher Reifenkörper durch Aufblasen mittels Pressluft od. dgl. zur Einnahme einer dem aufgeblasenen Zustand des Reifens entsprechenden Gestalt unter Entfaltung des eingefalteten Abschnittes und Vergrösserung des Umfanges der Laufflächenzone elastisch ausdehnbar ist. Derartige Luftreifen sind für eine nur zeitweilige Betriebsbelastung, wie z. B.
Reservereifen, die gewöhnlich in Kraftfahrzeugen mitgeführt werden, oder Flugzeugreifen vorgesehen.
In der franz. Patentschrift Nr. 1. 480. 340 wird ein derartiger Reifen vorgeschlagen, bei dem die elastische Ausdehnung bzw. Kontraktion mittels eines elastischen Organs bewirkt wird. Allerdings müsste zu diesem Zweck der Reifen aus homogenem Material bestehen, jedoch ist bis heute kein derartiger Reifen in der Praxis bekanntgeworden. Somit erscheint die Verwirklichung der vorgeschlagenen Idee zumindest zweifelhaft.
Weiters ist ein aufblasbarer Reservereifen bekannt, der mit einer eigenen Luftkammer versehen ist und deshalb nicht dauernd auf einer Felge montiert sein muss. Dieser Reifen weist eine sehr dünne Karkasse auf, die in der Laufflächenzone verstärkt ist und in der zwei Cordeinlagen eingebettet sind. Infolge dieser dünnen Karkasse ist der Reifen mit einem herkömmlichen Schlauch vergleichbar, weshalb der Reifen auch nur für eine kurze Laufzeit, nämlich etwa 800 km vorgesehen ist. Dieser Reifen lässt sich wie ein Tuch zusammenlegen, da die Reifenwülste äusserst biegsam ausgebildet sind.
Neben dem Nachteil der kurzen Laufzeit weist der bekannte Reifen auch die Mängel auf, dass die dünne Karkasse die Formstabilität des Reifens beeinträchtigt, wodurch dieser beim Fahren taumeln oder in andern als der Meridianebene rollen kann, wodurch das Fahrzeug selbst instabil und der Reifen zerstört wird. Ferner verformt sich der dünne Reifen in seinem Auflagebereich auf der Fahrbahn relativ stark, so dass er sich während der Fahrt sehr stark erwärmt.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines faltbaren Luftreifens, bei dem die erwähnten Nachteile vermieden sind.
Dieses Ziel wird bei einem Luftreifen der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass erfindungsgemäss eine aus schräg zur Meridianebene (Längsmittelebene) des Reifens verlaufenden, im wesentlichen undehnbaren Cordfäden bestehende Karkasse vorgesehen ist, deren zur Einbettung der Cordfäden dienende Elastomerschicht im vulkanisierten Zustand derart elastisch ist, dass der Reifen nach seiner unter Vergrösserung des gegenseitigen Abstandes sowie des Zenitwinkels der Cordfäden erfolgenden Faltung bei Fehlen eines inneren überdruckes in gefaltetem Zustand verbleibt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Cordfäden einander kreuzend in übereinander geschichteten Lagen angeordnet und beim Aufblasen bzw. Entleeren des Reifens unter Veränderung eines dazwischen eingeschlossenen Winkels storchschnabelartig bzw. pantographisch gegeneinander verschiebbar sein, wobei der Winkel im aufgeblasenen Zustand wesentlich kleiner als im unaufgeblasenen Zustand des Reifens bemessen ist, vorzugsweise im aufgeblasenen Zustand zwischen 35 und 400 und im unaufgeblasenen Zustand zwischen 55 und 650 liegt. Beispielsweise kann der Aussendurchmesser eines Personenwagenreifens gemäss der Erfindung 30% kleiner sein, wenn die Luft ausgelassen ist, als in aufgeblasenem Zustand. Die seitliche Breite des Reifens kann im unaufgeblasenen Zustand etwa um 10% kleiner sein als im aufgeblasenen Zustand.
Demnach ist der gesamte Platzbedarf von Rad und Reifen, wenn ein Reifen gemäss der Erfindung verwendet wird, bei nicht aufgeblasenem Reifen etwa um 50% geringer als bei aufgeblasenen Reifen. Bei Flugzeugen kann sogar ein noch grösserer Unterschied hinsichtlich Grösse und Gesamtvolumen zwischen unaufgeblasenem und aufgeblasenem Reifen bestehen.
Der Reifen kann aus den konventionellen, im Betrieb erprobten Reifenkomponenten und-materialien hergestellt sein. Das heisst, dass der Reifen ein Paar seitlich im Abstand zueinander liegender, ringförmiger und nicht dehnbarer Randwulste mit einer verbindenden biegsamen Karkasse aus einem mit einem Elastomer beschichteten Reifenschichtgewebe und einem äusseren Laufprossl, aufweisen kann. Die Falte in der Karkasse wird beim Vulkanisieren des Reifens permanent eingeformt und erstreckt sich im allgemeinen radial zur Karkasse. Die Falte kann im Bereich des Laufprofils selbst oder im Seitenwandbereich in der Nähe der Lauffläche vorgesehen werden. Vorzugsweise werden in der Karkasse mehrere solche Falten ausgebildet. Der Reifen ist weiters derart ausgebildet, dass er auf einer industriell genormten Felge aufgezogen werden kann.
Die erfmdungsgemässen Reifen werden normalerweise in ihrem kleinerem, nicht aufgeblasenem Zustand auf den Felgen belassen und zu ihrem grösserem Betriebszustand nur dann aufgeblasen, wenn sie benutzt oder belastet werden. Auf Grund der der Karkasse eigenen Steifheit und der Elastizität des Elastomergefüges der Karkasse nimmt der erfindungsgemässe Reifen die zusammengefaltete Form, in welcher er geformt wurde, an und behält diese bei, solange er nicht aufgeblasen ist und ist ansonsten keinerlei äusseren Verformungskräften ausgesetzt. Beim Aufblasen wird der biegsame, gefaltete Teil der Karkasse radial nach aussen gedrückt und elastisch geglättet. Die Karkasse wird durch das Aufblasmittel solange elastisch gedehnt, bis die Reifenkarkasse die Form der üblichen bekannten Luftreifen annimmt.
Im voll aufgeblasenen Zustand sehen die erfindungsgemässen Reifen wie die bekannten Reifen der entsprechenden Grösse und des entsprechenden
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Verwendungszweckes aus und halten sich in Betrieb wie diese. Wenn das Aufblasmittel sodann wieder aus dem Reifen ausgelassen wird, zieht sich der Karkassenbereich elastisch zusammen, und der Reifen wird in seine ursprüngliche kleinere Grösse zusammengeklappt, wobei sich die Seitenwandbereiche wieder in ihren anfänglich geformten Zustand falten.
Der Vorteil bei der Verwendung des erfindungsgemässen Reifens in Kraftfahrzeugen ist die Platzersparung während der Zeit, während der Reifen vor seiner Inbetriebnahme im Kraftfahrzeug gelagert wird. Der erfindungsgemässe Reifen wird gewöhnlich auf einer normalen Reservefelge montiert und kann im Fahrzeug in nicht aufgeblasenem Zustand unbegrenzt gelagert werden.
Der Reifen kann, wenn der zur gegebenen Zeit am Kraftfahrzeug für den Fahrbetrieb montiert wird, mit einer Druckluftflasche oder einer andern Aufpumpeinrichtung aufgeblasen werden.
Bei Flugzeugen werden die erfindungsgemässen Reifen nur beim Landen, beim Starten oder beim Parken aufgeblasen und es wird das Druckmedium aus ihnen ausgelassen, wenn sich das Flugzeug in der Luft befindet und die Räder in ihre Radkasten eingezogen sind. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Gefahr vermieden, dass der auf Hochdruck aufgeblasene Reifen möglicherweise im Radkasten platzt.
Weiters können die erfindungsgemässen Reifen derart ausgelegt sein, dass sie in ihrem kleineren, unaufgeblasenen Zustand leicht im Inneren des Radkastens Platz finden, weshalb dieser kleiner dimensioniert sein kann. Anderseits können grössere Reifen als bisher bei gleichen Radkastenabmessungen verwendet werden ; dies ist nicht nur für den normalen Landungsvorgang vorteilhafter, sondern ermöglicht auch, viele Flugzeuge auf groben, nicht ausgebauten Rollbahnen einzusetzen. Systeme zum Aufpumpen und zum Auslassen der Luft während des Fluges sind derzeit allgemein bekannt.
Ausserdem weist der erfindungsgemässe Reifen sehr gute Laufeigenschaften bei vermindertem oder selbst fehlendem Innendruck auf. Sollte der Reifen Luft verlieren, so zieht er sich in seine Grundform zusammen, wobei sich die Falten rückbilden. Daher kann er noch mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 bis 80 km/h ohne sichtbare Beschädigung gefahren werden. Weiters zeigt der Reifen die Eigenschaft, im Betrieb kühler zu bleiben als herkömmliche Reifen. Der Grund hiefür ist, dass bei Verformungen der Bodenzone der verformte Bereich normalerweise auftretenden Spannungswechseln nicht unterworfen ist, denn eine örtlich angreifende Last verringert die Spannungen in den Seitenwänden sowie in der Lauffläche, da der Normalzustand des Reifens seine zusammengezogene Gestalt ist und die Last den Reifen in eben diese Gestalt zu bringen sucht.
Eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Reifens ist in den Zeichnungen dargestellt, in welchen im Querschnitt ein Faltreifen für Flugzeuge und ein auf einer üblichen Flugzeugfelge montierter Faltreifen dargestellt ist. Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen vorzugsweise ausgebildeten Reifen annähernd in der Form, in welcher er vorliegt, wenn er nach dem Vulkanisieren aus der Form entnommen wird bzw. noch nicht auf einer Felge montiert ist, und Fig. 2 im Querschnitt denselben Reifen in ausgezogenen Linien, wenn er nicht aufgeblasen und daher zusammengeklappt ist. Der Querschnitt im aufgeblasenen Zustand entspricht den strichlierten Linien gemäss Fig. 2.
Gemäss Fig. 2 ist der Reifen--10--auf einer üblichen Flugzeugfelge--11--montiert. Der Reifen - besitzt ein Paar ringförmiger, seitlich zueinander im Abstand liegender, nicht dehnbarer Reifenwulst
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Die vorerwähnten Bestandteile des Reifens werden vorzugsweise aus herkömmlichen, erprobten Reifen-Materialien für den jeweiligen Verwendungszweck, für den der Reifen bestimmt ist, hergestellt. Die
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vorzugsweise ein herkömmliches Reifencordgewebe (mit oder ohne Schuss) aus z. B. Nylon, Polyestercord od. dgl. Es kann eine Vielzahl solcher Gewebelagen angewendet werden, im Ausführungsbeispiel sind lediglich zur Erläuterung der Erfindung vier Lagen dargestellt.
Für die elastomere Beschichtung der Gewebe dienen ebenfalls herkömmliche, für Flugzeugreifen geeignete Reifengummiverbindungen, aus welchen beispielsweise die Laufflächenzone --16-- besteht. Wesentlich ist, dass bei der Herstellung des erfindungsgemässen Reifens zur Erzielung der verbesserten Ergebnisse keine besonders ausgewählten Materialien verwendet werden müssen.
Weiters kann der erfindungsgemässe Reifen auf üblichen Maschinen zur Herstellung von Flugzeugreifen erzeugt werden, d. h., dass der Reifen in einer zylindrischen Form nach der sogenannten Flachband-Reifenherstellungsmethode hergestellt werden kann. Das Gewebe, das aus den Cordfäden-14- besteht, wird zuerst mit einem Elastomer beschichtet, sodann schief geschnitten und in üblicher Weise mit zum Schnittwinkel der nachfolgenden Schicht entgegengesetztem Schnittwinkel gelegt. Die resultierende zylindrische rohe Reifenkarkasse wird sodann in einer (nicht dargestellten) Spezialform axial gepresst, deren Formfläche derart ausgebildet ist, dass dem Reifen eine permanente, im wesentlichen in Fig. 1 gezeigte Form verliehen wird.
Der Reifen wird derart geformt, dass seine Karkasse --13-- im Bereich der Bezugsziffer --20-- in der Laufflächenzone --16-- und im Bereich der Bezugsziffer--20--in den Seitenwänden--17--scharf
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gekrümmt ist. Die gekrümmten Teile-18 und 20--verlaufen im allgemeinen radial zum Reifen, bilden mit dem Teil--18--zwei permanent biegsame Falten--25--, die sich um den Reifen erstrecken. Die Karkasse - des Reifens wird demnach während des Formvorganges in sich selbst gefaltet und anschliessend permanent gehärtet.
Die Reifenwulste--12--sind vorzugsweise derart geformt, dass sie einen Passsitz mit den anliegenden Wulstsitzen--27-des Felgenrandes bilden. Weiters weist der Reifen vorzugsweise die üblichen Materialien und Eigenschaften auf, welche ihn befähigen, zufriedenstellend ohne Schlaucheinlage zu arbeiten. Diese Eigenschaften und Merkmale sind allgemein bekannt und aus diesem Grund nicht näher beschrieben. Der Reifen
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montierten Reifen, letzterer vorzugsweise derart hergestellt, dass die Reifenwulst --12-- seitlich in einem etwas grösseren Abstand zueinander liegen, als der tatsächliche Abstand zwischen den Wulstsitzen--27-- beträgt. Dieser Unterschied ist durch Vergleich der Fig. 1 mit den festen Querschnittslinien des Reifens gemäss Fig. 2 ersichtlich.
Um die Reifen- und Felgenanordnung in Betrieb zu nehmen, kann jeder geeignete Aufpumpmechanismus verwendet werden. Ein rasches einfaches Aufpumpen kann unter Verwendung einer Flasche mit komprimierter Luft oder Kohlensäure erfolgen. Bei fortschreitenden Aufpumpen des Reifens werden die Karkasse --13-- gestreckt und die Falten --25-- allmählich ausgefaltet, bis der Reifen die in Fig. 2 strichpunktiert angedeutete Form angenommen hat. Der voll aufgepumpte Reifen lässt sich wie ein anderer Reifen der selben Klasse und Grösse verwenden. Zur Verwendung in Notfällen bei Personenkraftwagen kann der erfindungsgemässe Reifen eine bedeutend dünnere Lauffläche haben als allgemein bei konventionellen Personenkraftwagenreifen erforderlich ist.
Der dünnere Reifen würde sodann nur während jener Zeit gefahren werden, welche erforderlich ist, das richtige Rad reparieren zu lassen. Durch eine entsprechende Auswahl der Reifendimensionen und des Reifen- und Karkassenmaterials kann jedoch die Laufzeit des Reifens bedeutend variiert werden.
Beim Aufheben des Innendruckes wird durch die Elastizität der Laufflächenzone --16-- und der permanet ausgebildeten Falten--25--, die Karkasse--13--wieder in die mit ausgezogenen Linien in Fig. 2 gezeigte Gestalt zurückgefaltet.
Durch eine Kombination der Elastizität des Elastomergefüges, in welches die Cordfäden-14- eingebettet sind, und deren pantographischer Wirkung bei voll ausgehärtetem Reifen kann sich die Karkasse --13-- an die ungewöhnlich grosse Umfangs-Dehnung zwischen unaufgeblasenem und aufgeblasenem Zustand anpassen. Bei einem Ausführungsbeispiel des Reifens wurden Lagen von mit Elastomermaterial beschichteten Cordfäden --14-- um eine zylindrische Formtrommel gewickelt, welche einen Durchmesser etwa gleich dem Innendurchmesser des Reifens im Bereich der Falten --25-- aufwies, wobei die Cordfäden --14-- dieser Schichten unter einem Zenitwinkel von 60 bis 650 lagen. Anschliessend wurde der rohe Reifen axial zusammengepresst und sodann zu der in der Fig. 1 gezeigten Form geformt.
Hiedurch kann der ursprüngliche Winkel auf etwa 55 bis 600 im Bereich der Teile-18, 20-verändert werden, wogegen der Winkel an den Scheitelpunkten der Falten--25--im ursprünglichen Bereich von etwa 60 bis 650 verbleibt. Diese relative geringe Cordwinkelverschiebung oder"Pantographierung"der Cordfäden--14--während des Formvorganges entspringt aus dem relativ niederen Profil dieser Teile--18, 20--, und die Cordverschiebung, welche bei der Formung des Reifens auftritt, ist viel geringer als jene, welche normalerweise auftritt, wenn ein gleichartig aufgebauter Reifen zur normalen Form gehärtet wird.
Eine viel grössere Pantographierung oder Cordwinkelverschiebung tritt jedoch an den Scheiteln der Falten --25-- während des Aufpumpens des Reifens auf, nachdem er voll ausgehärtet ist. Demnach können die Zenitwinkel der Cordfäden im Bereich der Falten--25--das Bestreben haben, sich von etwa 60 bis 650, bei voll ausgehärtetem, jedoch nicht aufgeblasenen Reifen auf etwa 35 bis 450 bei voll aufgepumptem Reifen zu verschieben. Weiters kann sich beim Aufblasen der Zenitwinkel im Bereich der Teile--18, 20--in ähnlicher Weise auf etwa 35 bis 450 verschieben. Der elastische Charakter des Elastomergefüges, in welcher die Cordfäden --14-- eingebettet sind, erlaubt eine solche radiale Pantographierung des Reifens zwischen aufgeblasenem und unaufgeblasenem Zustand.
Die Cordfäden --14-- verschieben sich natürlich nach Druckentlastung in die ursprünglichen Winkel zurück. Die Cordfäden --14-- selbst dehnen sich während der elastischen Ausdehnung der Reifenkarkasse beim Aufblasen nicht merklich, und eine solche Dehnung ist auch nicht beabsichtigt. Die Dehnung der Reifenkarkasse, auf die in der vorstehenden Beschreibung Bezug genommen wird, bezieht sich auf eine Dehnung, die eine Verschiebung oder pantographische Wirkung der Cordfäden einschliesst. Eine Reifenkarkasse streckt sich nicht gleichmässig nach allen Richtungen, wenn sie aufgeblasen wird, wie es beispielsweise unter einem Druckbehälter mit homogenen Wänden, wie einem Ballon, der Fall ist.
Die oben angegebenen Winkelbereiche werden lediglich zur Erläuterung der Grössenordnung des Wechsels des Zenitwinkels
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erwähnt, welcher beim Übergang vom unaufgeblasenen in den aufgeblasenen Zustand bzw. umgekehrt auftritt.
Die eigentliche Auswahl des Zenitwinkels bei der Herstellung des Reifens erfolgt nach der herkömmlichen Praxis und hängt vorwiegend von der gewünschten endgültigen Form des Reifenquerschnittes im aufgeblasenen Zustand und vom beabsichtigten Verwendungszweck des Reifens ab.
Die bei den erfindungsgemässen Reifen auftretende storchschnabelartige bzw. pantographische Verschiebung des Winkels zwischen den Cordfäden --14-- tritt auch bei konventionellen Luftreifen auf. Bei den erfindungsgemässen Reifen findet jedoch eine viel stärkere Verschiebung des Winkels während des Aufblasens oder Entleerens statt als bei Normalreifen. Ein normaler Reifen wird etwa in der Form, die er nach dem Aufpumpen annimmt, gehärtet. Demnach treten alle bedeutenderen Winkelverschiebungen in der Formungs- und Härtungsstufe auf. Ausser Winkelverschiebungen, die in örtlich verworfenen Bereichen stattfinden, tritt nach dem Härten in einem herkömmlichen Reifen eine nur äusserst geringe Winkeländerung auf.
Die Falten --25-- in der Karkasse --13-- des Reifens verlaufen im wesentlichen parallel zueinander und radial zum Reifen. Jede Falte--25--erstreckt sich radial nach innen etwa bis zum Durchmesser der
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grösseren Laufflächenbereich liegt. Die radiale Tiefe jeder Falte--25--kann je nach der für den aufgepumpten Reifen gewünschten Grösse und Form schwanken. Wenn die Falten seichter sind als die dargestellten, so wird- der gesamte Aussendurchmesser und/oder die seitliche Breite des aufgepumpten Reifens entsprechend kleiner sein.
Anderseits können diese Abmessungen des Reifens im aufgepumpten Zustand bedeutend vergrössert werden, wenn man für die Falten--25--ein tieferes und grösseres Radialausmass als das dargestellte wählt, wobei der Innendurchmesser der Falten--25--an den Scheiteln geringer ist als der Durchmesser der Reifenwulste.
Der Reifen kann mehr oder weniger als die vier dargestellten Gewebeschichten aufweisen und gegebenenfalls eine dickere oder dünnere Lauffläche besitzen. Die Reifen können weiters speziell konstruiert sein und beispielsweise eine durch Gewebe verstärkte Lauffläche aufweisen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vulkanisierter Luftreifen mit einem Reifenkörper, der Reifenwulste sowie eine Laufflächenzone besitzt, deren Durchmesser im unaufgeblasenen Zustand wesentlich kleiner als im aufgeblasenen Zustand des Reifens ist, wobei im unaufgeblasenen Zustand wenigstens ein Abschnitt des Reifenkörpers nach dem Reifeninneren gegen die Reifenwulste eingefaltet ist, welcher Reifenkörper durch Aufblasen mittels Pressluft od.
dgl. zur Einnahme einer dem aufgeblasenen Zustand des Reifens entsprechenden Gestalt unter Entfaltung des eingefalteten Abschnittes und Vergrösserung des Umfanges der Laufflächenzone elastisch ausdehnbar ist, gekennzeichnet durch eine aus schräg zur Meridianebene (Längsmittelebene) des Reifens verlaufenden, im wesentlichen undehnbaren Cordfäden (14) bestehende Karkasse, deren zur Einbettung der Cordfäden (14) dienende Elastomerschicht im vulkanisierten Zustand derart elastisch ist, dass der Reifen nach seiner unter Vergrösserung des gegenseitigen Abstandes sowie des Zenitwinkels der Cordfäden erfolgenden Faltung bei Fehlen eines inneren überdruckes in gefaltetem Zustand verbleibt.
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