AT394827B

AT394827B - Reifen

Info

Publication number: AT394827B
Application number: AT267786A
Authority: AT
Inventors: Richard Palinkas; Joseph G Page
Original assignee: Uniroyal Goodrich Tire Co
Priority date: 1985-10-16
Filing date: 1986-10-08
Publication date: 1992-06-25
Also published as: NO864021D0; TR24513A; EG17947A; FI87059C; AR242155A1; ATA267786A; IL80322A0; CN86106585A; FI864128A0; DK492286A; DK167747B1; DK492286D0; FI87059B; MY100741A; FI864128A7; NO864021L

Description

AT 394 827 B

Die Erfindung betrifft einen Reifen, mit einem ringförmigen Körper aus elastischem Elastomermaterial, der an seinem Außenumfang einen im wesentlichen zylinderförmigen Außenteil, einen im wesentlichen zylinderförmigen, radial innerhalb des Außenteils und zu diesem koaxial angeordneten Innenteil, mehrere axial ausgerichtete und über den Umfang verteilt angeordnete, mit dem Innenteil und dem Außenteil verbundene Rippen und wenigstens einen mit dem Innenteil und mit dem Außenteil und auf wenigstens einer Seite mit wenigstens einer Rippe verbundenen Steg aufweist.

Bekannte Reifenkonstruktionen, die zur Benützung auf Fahrzeugrädem bestimmt sind, sind meistens pneumatische Reifen, welche die gewünschte Federung gewährleisten. Die Schwierigkeit bei pneumatischen Reifen ist die Gefahr von Reifenpannen und der Umstand, daß sie im platten Zustand nicht über eine größere Strecke gefahren werden können. Es wurden bereits Federelemente in pneumatischen Reifen vorgeschlagen, die den platten Reifen stützen und es erlauben, mit dem platten Reifen zu fahren. Jedoch begrenzt die während des Fahrens mit einem platten Reifen entwickelte Hitze die Strecke, über die ein platter Reifen benützt werden kann.

Seit mehreren Jahren werden auch nichtpneumatische Reifen auf Fahrzeugrädem benützt, z. B. als Industriereifen, Geländereifen, Fahrradreifen, Schubkarrenreifen u. dgl. (vgl. GB-PS 796 113, FR-PS 2 350 216, US-PS 2 620 844, US-PS 3 888 545, US-PS 3 907 370, US-PS 4 051 883, US-PS 4 226 273, 4 235 270). Diese Reifen sind jedoch nicht völlig zufriedenstellend, da sie keine pneumadschen Reifen entsprechende Feder-und Fahreigenschaften besitzen. In ähnlicher Weise war es in der Vergangenheit schwierig, bei solchen Reifen ohne Änderung der Art des für ihn verwendeten Werkstoffes die Federeigenschaften zu ändern. Wenn die nichtpneumatischen Reifen Vollreifen sind, haben die Wärmeentwicklung und die nachfolgende Zerstörung des Elasto-mermaterials, aus dem die Reifen bestehen, die Verwendungsmöglichkeiten solcher Reifen erheblich beschränkt.

Obwohl in nichtpneumatischen Reifen verschiedene Arten von stützenden und federnden Wandkonstruktionen (vgl. z. B. US-PS 4 051883 oder US-PS 4 226 273) verwendet wurden, waren diese Konstruktionen nicht geeignet, den Reifen in einer einem pneumatischen Reifen nahekommenden Art und Weise sowohl örtlich verformbar als auch belastbar zu machen.

Demzufolge ist es Aufgabe der Erfindung einen nichtpneumatischen Reifen zur Verfügung zu stellen, der eine besondere Stütz- und Federkonstruktion aufweist, die seine Benützbarkeit bei hohen und.niedrigen Geschwindigkeiten verbessert. Dabei soll der nichtpneumatische Reifen beim Fahren Eigenschaften haben, die jener pneumatische Reifen näher kommen als dies bisher der Fall war.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Reifen der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Rippen mit ihre radial inneren Enden schneidenden Radialebenen einen Winkel von 15° bis 75° einschließen, daß jede Rippe im Bereich ihrer mit den Außenteil und dem Innenteil verbundenen Enden Hinterschneidugen aufweist und daß das Elastomermaterial eine Shore-Härte von 60A bis 75D, vorzugsweise von 80A bis 53D und einen Kompressionsmodul von 6,9 x 1(P bis 344 x 10^, vorzugsweise von 20,7 x 10^ bis 62,1 x 10^ kPa bei einem Formfaktor von 0,5 und ein»’ Kompression von 10 % besitzt.

Mit der Erfindung wird ein nichtpneumatischer Reifen zur Verfügung gestellt, der einen Ringkörper aus federndem Elastomermaterial aufweist, der einen zylinderförmig»! Außenteil, der eine Lauffläche tragen kann, und einen zum Außenteil koaxialen, gleich breiten zylinderförmigen Innenteil zur Befestigung des Reifens an einer Felge aufweist. Der Außenteil wird durch mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Rippen und einen oder mehrere Stege gestützt und gefedert Die Rippen sind axial ausgerichtet zwischen dem Innenteil und dem Außenteil angeordnet und unter einem Winkel von 15° bis 75° zu Radialebenen geneigt die sie an ihren radial inneren Enden schneiden. Der Steg liegt entweder in einer Ebene, die zur Drehachse des Reifens senkrecht ist oder er besitzt die Form eines geraden Kreiskegelstumpfes, dessen Hauptachse in der Drehachse des Reifens liegt Der Steg kann auch die Form einer Teilschraube um die Drehachse des Reifens haben. Der Innenteil, der Außenteil, die Rippen und der (die) Steg(e) können miteinander einstückig ausgebildet oder miteinander verbunden sein. Der Steg bzw. die Stege können zwischen den axialen Enden des Außenteils und des Innenteils angeordnet sein. Der Steg bzw. die Stege können auch an den axialen Enden des Innenteils und des Außenteils angeordnet sein. Der Steg bzw. die Stege können sich ab» auch vom axialen Ende eines zylinderförmigen Teils des Reifens zu einer anderen axialen Stelle des anderen zylinderförmigen Teils des Reifens erstrecken. Die Rippen können auf beiden Seiten des Steges vorgesehen sein, wobei die Rippen mit den sie schneidenden Radialebenen gleich große, gleich gerichtete oder entgegengesetzt gerichtete Winkel einschließen können.

Zweck der erfindungsgemäß ausgebildeten Rippen ist es, die während der normalen Benützung des Reifens auf einer glatten Straßenoberfläche »ltstehenden Druckkräfte aufzufangen. Wenn der Reifen über Straßenunebenheiten rollt, dann können die Rippen einzeln bzw. örtlich knicken, so daß der zylinderförmige Außenteil radial nach innen gebogen werden kann, um die Straßenunebenheit aufzufangen. Die eifindungsgemäße Ausführung der Rippen verleiht den »findungsgemäß»i Reifen Fahreigenschaften, die jenen pneumatischer Reifen ähnlich sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen. Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht eines auf einer Felge montierten Reifens, Fig. 2 eine Einzelheit des Reifens und der Felge von Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie (3-3) in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt entsprechend der Linie (4-4) in Fig. 1 ein» Form, in d» ein Reifen um eine Felge herum geformt werden kann, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie (5-5) in Fig. 4, Fig. 6 eine andere Ausführungsform eines Reifens mit Felge, Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie (7-7) in Fig. 6, Fig. 8 eine andere Ausführungsform eines Reifens mit Felge, Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie (9-9) in Fig. 8, Fig. 10 eine -2-

AT 394 827 B andere Ausführungsform eines Reifens mit Felge, Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie (11-11) in Fig. 10, Fig. 12 einen Schnitt ähnlich Fig. 3 einer Ausführungsform eines Reifens mit drei Stegen, Fig. 13 einen Schnitt ähnlich Fig. 3 einer anderen Ausführungsform mit drei Stegen, Fig. 14 einen Schnitt ähnlich Fig. 7 einer anderen Ausführungsform eines Reifens mit Felge, Fig. 15 einen Schnitt ähnlich Fig. 14 einer weiteren Ausführungsform eines Reifens mit Felge, Fig. 16 einen Schnitt längs der Linie (16-16) in Fig. 15, Fig. 17 und 18 Schnitte ähnlich Fig. 11 einer Ausführungsform eines Reifens mit zwei Stegen, Fig. 19 einen Schnitt ähnlich Fig. 7 einer anderen Ausführungsform eines Reifen mit einem Steg, Fig. 20 eine Ansicht ähnlich Fig. 6 einer anderen Ausführungsform eines Reifens, Fig. 21 einen Schnitt längs der Linie (21-21) in Fig. 20, Fig. 22 einen Schnitt ähnlich Fig. 21 einer anderen Ausführungsform eines Reifens mit mehreren Stegen, Fig. 23 in Ansicht den Reifen aus Fig. 1 bei normaler Belastung und Fig. 24 den Reifen aus Fig. 1 beim Überrollen einer Bodenunebenheit.

Der im vorliegenden Zusammenhang verwendete Begriff "Elastomer" und "Elastomermaterial" bezieht sich auf für die Herstellung nichtpneumatischer Reifen brauchbare Werkstoffe mit folgenden Eigenschaften: Eine Shore-Härte von 60A bis 75D und ein Kompressionsmodul (bei 0,5 Formfaktor und 10 % Kompression) von 6,9 x 10^ bis 344 x 10^ kPa. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die Werkstoffe zur Herstellung des Reifens eine Shore-Härte von 80A bis 53D und einen Kompressionsmodul von 20,7 x 10·* und 62,1 x 10^ kPa. Beispiele für zur Herstellung des eifindungsgemäßen, nichtpneumatischen Reifens verwendbar» Werkstoffe sind: Polyurethan, Naturkautschuk, Polybutadien, Polyisopren, Ethylen-Propylen-nichtkonjugiertes-Dien-Terpolymer, Copolymere aus Butadien mit Acrylnitril und Methacrylnitril, Styrole und Acrylate. Das im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugte Elastomer ist ein Polyurethan.

Die Fig. 1,2 und 3 zeigen als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Reifen (10), der auf einer um eine Achse (14) drehbaren Felge (12) befestigt ist. Der Reifen (10) weist einen Ringkörper (16) aus federndem, elastomerem Werkstoff auf, der an seinem Außenumfang einen zylinderförmigen Außenteil (18), auf dem eine Lauffläche (20) befestigt werden kann, besitzt Der Ringkörper (16) besitzt weiters einen zylinderförmigen Innenteil (22), der an der äußeren, zylinderförmigen Fläche (24) der Felge (12) anhaftet oder befestigt ist. Der zylinderförmige Innenteil (22) besitzt die gleiche axiale Länge wie der zylinderförmige Außenteil (18) und ist zu diesem koaxial angeordnet.

Der zylinderförmige Außenteil (18) wird durch mehrere, über den Umfang verteilt und im Abstand voneinander angeordnete Rippen (26), die jeweils aus zwei Abschnitten (28) und (30) bestehen, und durch einen Steg (32) gestützt und abgefedert. Der Steg (32) ist in der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 bis 3 eben. Der Steg (32) ist an seiner Seitenfläche (32a) mit den Abschnitten (28) und an seiner anderen Seitenfläche (32b) mit den anderen Abschnitten (30) der Rippen (26) verbunden.

Der Steg (32) ist in der Mitte zwischen den axialen Enden des Innenteils (32) und des Außenteils (18) angeordnet. Er ist an seinem inneren Umfang (32c) mit dem Innenteil (22) und an seinem äußeren Umfang (32d) mit dem Außenteil (18) verbunden.

Die Rippen (26) sind an ihren radial inneren Enden mit dem Innenteü (22) und an ihren radial äußeren Enden mit dem Außenteil (18) verbunden. Die Rippen (26) weisen im Bereich ihrer Enden, die mit dem Innen-bzw. dem Außenteil (22) bzw. (18) verbunden sind, Hinterschneidungen (34) auf, um dort die Biegsamkeit zu vergrößern.

Die Rippen (26) sind in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform unter einem Winkel (A) von 15° bis 75° zu Radialebenen (R) geneigt, die sie im Bereich ihrer radial inneren Enden schneiden.

Der Steg (32) liegt bei der Ausführungsform von Fig. 3 in einer Ebene, die zur Drehachse (14) des Reifens (10) senkrecht steht.

In der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform des Reifens (10) schließen die Abschnitte (28) und (30) der Rippen (26) mit Radialebenen (R), die sie an ihren radial inneren Enden schneiden, gleich große, jedoch entgegengesetzt gerichtete Winkel (A) ein. So erstrecken sich bei Betrachtung von Fig. 3 die Abschnitte (28) der Rippen (26) von den Schnittflächen zum zylinderförmigen Außenteil (18) nach oben, wogegen die Abschnitte (30) der Rippen (26) von der Schnittfläche zum zylinderförmigen Innenteil (22) nach unten ragen.

Der Ringkörper (16) des Reifens (10) gemäß den Fig. 1 bis 3 besitzt bevorzugt Abmessungen, Größenbeziehungen und Winkelbeziehungen, die im Bereich der in der nachfolgenden Tabelle angegebenen allgemeinen, bevorzugten und optimalen Bereiche liegen.

Tabelle 1

Größe optimaler allgemeiner bevorzugter Bereich Bereich Bereich ro 30,5-46 cm 15,3-91,5 cm 25,4-61 cm A 2045° 15-75° _ -3-

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Tabelle 1 (Fortsetzung!

Größe optimaler Bereich allgemeiner Bereich bevorzugter Bereich ^’^O 0,32-1,3 cm 0,16-5,1 cm 0,32-2,5 cm D ro/6<D<ro/4 r^lO < D < rQ/2 ro^D^o/S TjO 3,5/1-5,4/1 2/1-10/1 3/1-5/1 D/dw 12/1-10/1 40/1-5/1 25/1-8/1 Udsx) 4/1-7/1 1/1-10/1 2/1-8/1 4* *o 5,1-20 cm 1,3-61 cm 2,5-30,5 cm ri 20-41 cm 10,2-76 cm 20-53 cm x) Der Wert von L hängt von den für A und D gewählten Werten ab.

Die Größen in Tabelle 1 sind wie folgt definiert: rQ: Außenradius des Ringkörpers (16), A: Winkel, unter dem die Rippen (26) zu den Radialebenen (R) stehen, dj: radiale Dicke des zylinderförmigen Innenteils (22), dQ: radiale Dicke des zylinderförmigen Außenteiles (18), L: Länge der Rippen (26), D: radialer Abstand von der Außenfläche des Innenteils (22) zur Innenfläche des Außenteils (18), dw: axiale Dicke des Steges (32), ds: Dicke der Rippen (26), q: axiale Länge des Innenteils (22), tQ: axiale Länge des Außenteils (18) und r^: Radius der Innenfläche des inneren zylinderförmigen Teils (22).

Bei dem Reifen (10) gemäß den Fig. 1 bis 3 und mit den in Tabelle (1) angegebenen Parametern werden die Rippen (26) vom Steg (32), der mit den übrigen Teilen des Reifens (10) einstückig ausgebildet sein kann, gezwungen, sich in erster Linie durch Stauchen zu verformen. Der Steg (32) verhindert es, daß sich die Rippen (26) durch Biegen verformen und dieser Effekt erhöht die strukturelle Steifheit des Reifens (10) erheblich. Zusätzlich verhindern die Rippen (26), daß der Steg (32) in axialer Richtung knickt, so daß die Rippen (26) und der Steg (32) synergistisch zum Auffangen von auf den Reifen (10) einwirkenden Kräften Zusammenwirken.

Der Reifen (10) hat insofeme Vorteile gegenüber den bekannten, nichtpneumatischen Reifen, als er leichter geformt und aus der Form entnommen werden kann und seine Federeigenschaften durch Andern des Winkels (A) der Rippen (26) geändert werden können, ohne daß der Werkstoff, aus dem er hergestellt wird, geändert werden muß. Dabei können die Federeigenschaften durch Ändern der Neigung der Rippen (26) erreicht werden, ohne daß die Druckbelastungen in den Rippen (26) erheblich ansteigen. Obwohl die Biegebelastungen an den Wurzeln der Rippen (26) zunehmen, werden diese Belastungen durch die Hinterschneidungen (34) klein gehalten. Vorzugsweise haben die Hinterschneidungen (34) einen Radius von 0,32 bis 1,27 cm an den Seiten, wo zwischen den Rippen (26) und dem Innenteil (26) bzw. dem Außenteil (18) spitze Winkel vorliegen und einen Radius von 0,64 bis 2,45 cm an den Seiten, wo stumpfe Winkel vorliegen.

Ein erheblicher Vorteil des Reifens (10) gemäß der Erfindung liegt darin, daß seine Eigenschaft, Bodenunebenheiten zu absorbieren, gegenüber bekannten Konstruktionen erheblich verbessert ist. Die Rippen (26) können sich örtlich verformen oder knicken und sie bringen ihre abstützende Wirkung durch Verformen zustande, so daß der zylinderförmige Außenteil (18) Unregelmäßigkeiten in der Straßenoberfläche fast wie ein pneumati- -4-

AT 394 827 B scher Reifen auffangen kann. Die bekannten Konstruktionen sind im allgemeinen örtlich viel weniger verformbar und müssen ihre Verformungen verteilen, um annehmbare geringe Federkonstanten zu erzielen.

Das Wort "knicken", wie es im vorliegenden Zusammenhang verwendet wird, versteht sich als vergleichsweise plötzliche und weitgehende Verformung einer Rippe (26) als Ergebnis einer Druckbelastung, die eine bestimmte kritische Belastung überschreitet (im folgenden als "PKR" bezeichnet).

In Fig. 23 ist ein Teil des Reifens (10) gemäß der Erfindung gezeigt, der unter normaler Belastung auf einer ebenen Fläche benützt wird. Die Belastung des Reifens (10) beträgt etwa 363 kp. Die Rippe (26), welche die Belastung des Reifens (10) unmittelbar trägt, unterliegt einer Druckbelastung, welche die Gesamtlänge dieser Rippe (26) verkleinert hat. In der gezeigten Ausführungsform haben nicht belastete Rippen (26) eine Länge von 2,84 cm, wogegen die belastete Rippe (20) nur 2,51 cm lang ist.

Wenn die Rippen (26) bei Benützung des Reifens (10) Druckbelastungen ausgesetzt werden, wird der Steg (32) Druckbelastungen, Scherkräften und in bestimmten Fällen Zugkräften ausgesetzt. Der Steg (32) und die Rippen (26) wirken zusammen, um die Belastungen zu verteilen, wobei sich die Rippen (26) insofeme vom Steg (32) unterscheiden, als sie im wesentlichen nur Druckkräften ausgesetzt sind. Es ist bezeichnend, daß weder die Rippen (26) noch der Steg (32) dazu ausgelegt sind, Biegebelastungen zu tragen.

In Fig. 24 ist der Reifen (10) gezeigt, während er gerade über eine Straßenunebenheit (116) rollt, wobei der Reifen (10) mit 658 kp belastet ist Die die Belastung des Reifens (10) am unmittelbarsten auffangende Rippe (26) ist über ihren kritischen Belastungswert (PKR) hinaus belastet und geknickt. Obwohl diese Rippe (26) geknickt ist, werden die angrenzenden Rippen (26) eine erhöhte Belastung aufnehmen, aber nicht knicken, da ihr PKR noch nicht erreicht ist. Die Fähigkeit der Rippen (26) des Reifens (10) gemäß der Erfindung, örtlich auszuknicken, erlaubt es dem zylinderförmigen Außenteil (18) während der normalen Benützung des Reifens (10), Oberflächenunregelmäßigkeiten zu absorbieren, so daß er sich ähnlich wie die Lauffläche eines pneumatischen Reifens verhält

Es wurde festgestellt, daß der Reifen (10) den Fahreigenschaften eines pneumatischen Reifens am nächsten kommt, wenn die Rippen (26) so ausgelegt sind, daß die kritische Belastung PKR erreicht wird, wenn die Gesamtbelastung des Reifens (10) dazu führt, daß sich die Gesamtquerschnittshöhe des Reifens (10) um 6 bis 12 % verringert. Dies bedeutet eine Belastung des Reifens (10) in einem Ausmaß, das dazu führt, daß die Reifenquerschnittshöhe (d. i. der Abstand zwischen dem zylinderförmigen Innenteil (22) und dem zylinderförmigen Außenteil (18)) um zwischen 6 % und 12 % der ursprünglichen Gesamtquerschnittshöhe des Reifens (10) verkleinert wird. Bei dieser Belastung erreicht die unmittelbar belastete Rippe (10) ihre kritische Belastung PKR und knickt aus. Die mathematische Gleichung für dieses Merkmal ist:

PKR/K 0,06 <-<0,12

SH

In dieser Gleichung bedeutet 0,06 = 6 % Abflachung, 0,12 = 12 % Abflachung, PKR = kritische Knickbelastung auf eine Rippe, K=Federkonstante des Reifens und SH = Querschnittshöhe des Reifens.

Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, einen Reifen zur Verfügung zu stellen, der leichter ist und der als Reservereifen weniger Raum beansprucht als ein herkömmlicher pneumatischer Reservereifen. Es wurde gefunden, daß diese Eigenschaften am besten erreicht werden, wenn das gesamte Volumen (der durch den Reifen in Anspruch genommene Raum) geteilt durch das gesamte Volumen des Raumes zwischen der Außenfläche des zylinderförmigen Außenteils (18) und der Innenfläche des zylinderförmigen Innenteils (22) zwischen 20 % und 60 % liegt. Dieses Volumsverhältnis wird mit der Erfindung u. a. durch die Rippen (26), die in erster Linie einer Druckbelastung ausgesetzt werden, erreicht. Die Ausrichtung der Rippen (26) des Reifens (10) gemäß der Erfindung nützt die günstigen Eigenschaften vieler Elastomerwerkstoffe aus, wenn sie einer Druckbelastung ausgesetzt worden.

Eine andere erwünschte Eigenschaft eines nichtpneumatischen Reifens ist die Gesamtfederkonstante, die sich je nach der Art der Fläche, gegen die der Reifen gedrückt wird, ändert. Im einzelnen ist es erwünscht, daß die Federkonstante beim Rollen über einen Buckel oder eine Fuge kleiner ist als gegenüber einer glatten Fläche. Bei der Erfindung liegt das gewünschte Verhältnis der Federkonstante gegenüber einer ebenen Fläche geteilt durch die Federkonstante gegenüber einer 1,27 cm breiten Fuge zwischen 1,4 und 4,0.

Der ringförmige Körper (16) des Reifens (10) kann mit der Fläche (24) der Felge (12) durch direktes Anformen im Spritzgießverfahren verbunden werden, wobei die Außenfläche (24) der Felge (12) in an sich bekannter Weise vorbehandelt wird, damit dar elastomere Werkstoff des Körpers (16) haftet Vorzugsweise weist die Felge (12) radiale Flanken (36) und (38) auf, die mit der Form beim Formen des Körpers (16) auf die Außenfläche (24) der Felge (12) Zusammenwirken. Andere Verfahren zum Befestigen des Körpers (16) auf der Felge (12) werden später erläutert. -5-

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Anhand der Fig. 4 und 5 wird ein Verfahren zum Herstellen des Reifens (10) unter Verwendung einer Form (40) erläutert. Die Form (40) weist einen äußeren Formring (42), der den Außendurchmesser des Reifens (10) bestimmt, und zwei Formplatten (44,46) auf, welche die Seiten des Körpers (16) bestimmen. Die Formplatte (44) ist mit mehreren Einsätzen (48) bestückt, die an der Formplatte (44) mit Hilfe von Bolzen (50) lösbar befestigt sind. Die Einsätze (48) sind im wesentlichen rhomboidförmig geformt und über den Umfang verteilt so angeordnet, daß zwischen ihnen während des Formvorganges die Abschnitte (28) der Rippen (26) gebildet werden.

In ähnlicher Weise ist die Formplatte (46) mit mehreren, im wesentlichen rhomboidförmigen Einsätzen (52), die im Abstand voneinander angeordnet sind, bestückt, die mit Bolzen (54) angeschraubt sind und die anderen Abschnitte (30) der Rippen (26) bilden. Der Innendurchmesser des Körpers (16) wird durch die Außenfläche (24) der Felge (12) bestimmt

Die Formplatten (44) und (46) werden durch Paare ebener Ringe (56) bzw. (58) im Abstand von den Flanken der Felge (12) bzw. den äußeren Formringen (42) gehalten. Die axiale Dicke der Ringe (56) und (58) bestimmt die axiale Dicke des Steges (32). Diese Ringe (56) und (58) werden entsprechend den Abmessungen des ringförmigen Körpers (16) des Reifens (10) ausgewählt

Die Einsätze (48) an der Formplatte (44) und die Einsätze (52) an der Formplatte (46) können durch Einsätze mit ander» Gestalt ersetzt werden, wenn gewünscht wild, entweder die Ausrichtung oder die Dicke der Abschnitte (28) und (30) der Rippen (26) zu ändern.

Ein Einlaßrohr (60) ist vorgesehen, um der Form während des Füllvorganges flüssigen Werkstoff von einer (nicht gezeigten) Quelle zuzuführen. Weiters ist eine Entlüftungsleitung (62) vorgesehen, damit Luft während des Füllvorganges aus der Form strömen kann.

Ein anderes Verfahren zum Herstellen des Körpers (16) verwendet an Stelle der Felge (12) einen inneren Formring (nicht gezeigt), dessen Form dem äußeren Formring (42) ähnlich ist, der jedoch einen kleineren Durchmesser hat. Nachdem der Körper (16) geformt und ausgehärtet ist, wird er mit Hilfe eines Polyurethanklebers an eine bearbeitete Aluminiumfelge geklebt.

Das folgende Beispiel betrifft einen nichtpneumatischen Reifen gemäß der Erfindung, der mit den folgenden Abmessungen hergestellt wurde: rQ = 26,04 cm A =45° dj.djj = 0,51 cm D = 4,570 cm Tq/D = 5,5 D/c^ = 8,2 L = 5,72 cm IVds = 6,4 = 6,1cm rj = 20,45 cm

Der Reifen (10) wurde in ein» Form ähnlich d» von Fig. 4 und 5 hergestellt, die jedoch an Stelle d» Felge (12) einen inneren Formring besitzt Die Form wurde mit dem Reaktionsgemisch aus (a) Toluoldiisocyanat-poly(tetramethylenäth»)glykol (Mol.Gew. 2000), einem Vorpolymer mit einer NCO-Zahl von 5,45 und einem Aminäquivalent von 767 und (b) einem Methytendianihn-NaCl-Komplex als Härtungsmittel (50 Gew.-% in Di-octylphtalat) gefüllt, wobei das Gewichtsverhältnis von (a)/(b) 1:0,27 beträgt. V» dem Mischen der erwähnten Bestandteile wurde d» Toluoldiisocyanat-poly(tetramethylenäth»)glykol auf 65 °C und der Methylendianilin-Na-Cl-Komplex auf 27 °C erwärmt Die Form wurde vor dem Einfüllen des Reaktionsgemisches auf 65° vorerhitzt

Das Reaktionsgemisch wurde mit einem Druck von etwa 45 kPa in die Form eingebracht, wobei darauf geachtet wurde, daß alle Luft in der Form durch das flüssige Reaktionsg»nisch verdrängt wurde.

Die gefüllte Form wurde zum Härten des Polyurethans etwa eine Stunde lang in eine auf 121 °C erwärmte Heizkammer gegeben. Hierauf wurde die Form geöffnet und der Körper (16) aus Polyurethan entformt und etwa 16 Stunden lang bei 70 °C nachgehärtet

Ein einfach» Laufstreifen (20) mit einer Dicke von etwa 0,6 cm wurde dann mit einem Methyl-2-cyano-acrylat-Kleber auf den zylind»förmigen Außenteil (18) geklebt und der so »haltene Reifen (10) wurde auf eine Stahlfelge (12) gesetzt und an dieser mit Hilfe einec Polyurethan-Klebers, der mit einem Härtungsmittel auf Basis eines organischen Isocyanates gehärtet wurde, festgeklebL Die so »haltene Anordnung wurde als Ersatz für ein herkömmliches Rad eines Personenkraftwagens verwendet. Ein Wagen mit diesem Reifen wurde bei Geschwindigkeiten von bis zu 64 km/h ohne nachteilige Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeuges und ohne Beschädigung des erfindungsgemäßen nichtpneumatischen Reifens gefahren.

Bei d» Ausführungsform gemäß den Fig. 6 und 7 ist der Aufbau des Körpers (16) dem der vorhergehend beschrieben»! Ausführungsform ähnlich, mit der Ausnahme, daß die Winkel der Abschnitte (30a) und der Ab- -6-

AT 394 827 B schnitte (30) der Rippen (26) gleichgerichtet sind, so daß die Abschnitte (30a) und (30) der Rippen (26) bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsform miteinander fluchten. Diese Anordnung bewirkt gegenüber der Ausfuhrungsform gemäß den Fig. 2 und 3 geringfügig andere Fahr- und Handhabungseigenschaften.

Um den ringförmigen Körper (16) der Fig. 6 und 7 ähnlich wie die erste Ausführungsform herzustellen, werden die in Fig. 4 gezeigten Einsätze (52) abmontiert und durch Einsätze mit entgegengesetzter Rhomboid-form ersetzt

Bei der in Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsform sind an Stelle des mittleren Steges (32) dünnere Stege (64,66) vorgesehen, die an den axialen Enden des ringförmigen Körpers (16) angeordnet sind, so daß sie einen Hohlraum begrenzen. Bei dieser Ausführungsform wird der zylinderförmige Innenteil (22) von Teilen (22a) und (22b) und der zylinderförmige Außenteil (18) von Teilen (18a) und (18b) gebildet. In ähnlicher Weise weisen die Rippen (26) Abschnitte (28) und (30) auf, wobei die Abschnitte (28) und (30) mit den Radialebenen entgegengesetzt gerichtete Winkel (A) einschließen.

Der Körper (16) der Ausführungsform gemäß den Fig. 8 und 9 besteht aus zwei identischen Halbkörpem (16a) und (16b), die voneinander unabhängig geformt und dann an der Ebene (68) miteinander verklebt werden. Man verwendet einen flüssigen Polyäther-Polyurethan-Kleber und läßt die Verklebung aushärten. Hierauf wird der zusammengesetzte ringförmige Körper (16) auf der Außenfläche der Felge (12) festgeklebt.

Zum Herstellen der ringförmigen Halbkörper (16a, 16b) wird eine Form verwendet, die ähnlich der einen Hälfte der Form von Fig. 4 ausgebildet ist, wobei die Form seitlich durch eine flache Platte verschlossen ist. Die inneren und äußeren Ringe dieser Form haben etwa die halbe axiale Länge der äußeren Ringe (42) der Form von Fig. 4. Die Dicke der Ringe (56) und (58) wird entsprechend der gewünschten Dicke der Stege (64) und (66) dieser Ausführungsform gewählt

Die Ausführungsform von Fig. 8 und 9 ergibt geringfügig andere Fahr- und Handhabungseigenschaften als die zuvor beschriebenen Ausführungsformen, wobei sich an den Rändern der Lauffläche (20) eine größere Steifheit ergibt als in der Mitte der Lauffläche (20) des Reifens (10).

Die in den Fig. 10 und 11 gezeigte Ausführungsform ist der Ausführungsform der Fig. 8 und 9 ähnlich mit der Ausnahme, daß die Abschnitte (30) und (28) der Rippen (26) mit den Radialebenen gleichgroße und gleichgerichtete Winkel (A) einschließen.

Die Halbkörper (16a) und (16b) des ringförmigen Körpers (16) dieser Ausführungsform werden in zwei getrennten Formen hergestellt damit die gewünschte Winkelausrichtung der Abschnitte (28) und (30) der Rippen (26) erhalten wird.

In Fig. 12 ist eine Ausführungsform des Reifens (10) mit drei Stegen (64, 66) und (70) gezeigt. Bei dieser Ausführungsform werden ringförmige Halbkörper (16a) und (16b) ähnlich den in den Fig. 8 und 9 gezeigten, die jedoch schmäler sind, zusammen mit dem ebenen, scheibenförmigen dritten Steg (70) verwendet. Die ringförmigen Halbkörper (16a) und (16b) könnten hergestellt werden, wie dies im Zusammenhang mit der Ausführungsform der Fig. 8 und 9 beschrieben ist, wobei eine zusätzliche Form vorgesehen ist um den Steg (70) herzustellen. Die drei Teile werden dann, wie im Zusammenhang mit den Fig. 8 und 9 beschrieben, zu einem ringförmigen Körper (16) zusammengeklebt der Stege (64, 66) an beiden Enden und den Steg (70) in seiner Mittelebene aufweist. Diese Ausführungsform wird verwendet, wenn eine Versteifung sowohl an den Enden als auch in der Mittelebene des Körpers (16) erwünscht ist

Wie bei der Ausführungsform der Fig. 8 und 9 schließen die Abschnitte (28) und (30) der Rippen (26) mit den sie radial innen schneidenden Radialebenen gleich große, jedoch entgegengesetzt gerichtete Winkel (A) ein.

Die in Fig. 13 gezeigte Ausführungsform der Erfindung besitzt einen ringförmigen Körper (16) mit drei Stegen (64, 66) und (70), wobei die Abschnitte (28) und (30) der Rippe (24) mit ihren radial inneren Enden schneidenden Radialebenen gleich große und gleichgerichtete Winkel (A) einschließen. Wie weiter oben erwähnt, werden die beiden Halbkörper (16a) und (16b) auf gegenüberliegenden Seiten des mittleren Steges (70) festgeklebt, um einen zusammengesetzten, ringförmigen Körper (16) zu bilden.

Die in Fig. 14 gezeigte Ausführungsform ist jener der Fig. 6 und 7 ähnlich, wobei jedoch eine teilbare Felge (12) verwendet wird. Die Felge (12) besitzt einen Teil (12a) und einen Teil (12b). Die Teile (12a) und (12b) der Felge (12) werden durch Bolzen (72) zusammengehalten. Die Teile (12a) und (12b) weisen je einen Flansch (36) bzw. (38) auf, der den Körper (16) in axialer Richtung auf der Felge (12) hält Die geteilte Felge (12) gemäß Fig. 14 erleichtert das Montieren eines Körpers (16) auf der Felge (12), wenn der Körper (16) getrennt von der Felge (12) hergestellt worden ist.

Bei der in den Fig. 15 und 16 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist Vorsorge getroffen, um beim Beschleunigen und Verzögern einen Schlupf zwischen der Felge (12) und dem zylinderförmigen Innenteil (22) zu verhindern. Die Innenfläche des zylinderförmigen Innenteils (22) ist hierzu mit axial ausgerichteten, über den Umfang verteilt angeordneten Vertiefungen (74) und Vorsprüngen (76) versehen. Die Außenfläche (24) der Felge (12) ist mit entsprechenden Rippen (78) und Vertiefungen (80) versehen. Da die Vorsprünge (76) in die Vertiefungen (74) und die Rippen (78) in die Vertiefungen (80) eingreifen, ist ein Verdrehen der Felge (12) gegenüber dem Körper (16) verhindert. Die Felge (12) weist Flansche (36) und (38a) auf, die am Innenteil (22) anliegen. Der Flansch (38a) ist an der Felge (12) durch Bolzen (82) abnehmbar befestigt

Um den Reifen (10) auf der Felge (12) zu montieren, wird der Flansch (38a) abmontiert. Dann werden der zylinderförmige Innenteil (22) und die Felge (12) mit Klebstoff beschichtet und der Reifen (10) entsprechend -7-

Claims

AT 394 827 B ausgerichtet auf die Felge (12) geschoben. Hierauf wird der Flansch (38a) wieder angeschraubt und die Verklebung gegebenenfalls unter Erwärmen härten gelassen. Fig. 17 zeigt eine Ausführungsform des Reifens (10) der Erfindung mit einem Paar einander schneidender, konischer Stege. Jeder Steg besitzt Abschnitte (86) und (88) bzw. (84) und (90). Die konischen Abschnitte (84, 90) und (86, 88) haben jeweils die Form eines Stumpfes eines geraden, kreisförmigen Kegels, dessen Hauptachse in der Drehachse (14) des Reifens (10) liegt Der ringförmige Köiper (16) besteht aus zwei Halbkörpem (16a) und (16b), die längs der Ebene (68), ähnlich wie in Fig. 9 beschrieben, zusammengeklebt sind. Fig. 18 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei konische Stege (92, 94) und (96, 98) vorgesehen sind, die an den Teilen (22a) bzw. (22b) des Innenteils (22) in Punkten enden, die einander und der Ebene (68) der Halbkörper (16a) und (16b) benachbart sind. In diesem Fall berühren die Stege (92, 94) und (96, 98) einander. Die Ausführungsform von Fig. 19 ist eine Abwandlung der Ausführungsform von Fig. 7, wobei anstelle des ebenen Steges (32) von Fig. 7 ein kegelförmiger Steg (100, 102) vorgesehen ist. Diese Ausführungsform wird verwendet, wenn der Reifen (10) der Erfindung asymmetrische Eigenschaften haben soll. In den Fig. 20 und 21 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der mehrere Stege (104, 104a, 104b, 104c) usw. vorgesehen sind. Jeder der Stege (104) usw. hat die Form einer Teilschraube, die sich von einem Ende und der Seitenfläche einer Rippe (26) zum gegenüberliegenden Ende und zur Seitenfläche einer benachbarten Rippe (26) erstreckt. Die Teilschrauben greifen ineinander, aber ihre Projektionen schneiden einander nicht Fig. 22 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Stege (106, 106a, 106b, 106c) usw. Stegpaare (z. B. das Paar (106) und (106a) das Paar (106a) und (106b), das Paar (106b) und (106c)) bilden. Jeder Steg erstreckt sich von einer gegenüberliegenden Seite eines gemeinsamen Endes einer Rippe (26) zum gegenüberliegenden Ende der benachbarten Rippe (26). In diesem Fall bilden die Stege Schraubenflächen, deren Projektionen einander schneiden. PATENTANSPRÜCHE 1. Reifen, mit einem ringförmigen Körper aus elastischem Elastomermaterial, der an seinem Außenumfang einen im wesentlichen zylinderförmigen Außenteil, einen im wesentlichen zylinderförmigen, radial innerhalb des Außenteils und zu diesem koaxial angeordneten Innenteil, mehrere axial ausgerichtete und über den Umfang verteilt angeordnete, mit dem Innenteil und dem Außenteil verbundene Rippen und wenigstens einen mit dem Innenteil und mit dem Außenteil und auf wenigstens einer Seite mit wenigstens einer Rippe verbundenen Steg aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (26) mit ihre radial inneren Enden schneidenden Radialebenen (R) einen Winkel (A) von 15° bis 75° einschließen, daß jede Rippe (26) im Bereich ihrer mit dem Außenteil (18) und dem Innenteil (22) verbundenen Enden Hinterschneidungen (34) aufweist und daß das Elastomermaterial eine Shore-Härte von 60A bis 75D, vorzugsweise von 80A bis 53D und einen Kompressionsmodul von 6,9 x 103 bis 344 x 103, vorzugsweise von 20,7 x 103 bis 62,1 x 103 kPa bei einem Formfaktor von 0,5 und einer Kompression von 10 % besitzt.
2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidungen (34) auf den Seiten der Enden der Rippen (26), an denen die Rippen (26) mit dem Außenteil (18) bzw. dem Innenteil (22) einen spitzen Winkel einschließen, jeweils die Form eines Kreisbogens mit einem Radius von 0,32 bis 1,27 cm haben.
3. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidungen (34) auf den Seiten der Enden der Rippen (26), an denen die Rippen (26) mit dem Außenteil (18) bzw. dem Innenteil (22) einen stumpfen Winkel einschließen, jeweils die Form eines Kreisbogens mit einem Radius von 0,64 bis 2,54 cm haben.
4. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand (D) zwischen der Außenfläche des Innenteils (22) und der Innenfläche des Außenteils (18) zwischen einem Zehntel und dem halben Außenradius rQ des Außenteils (18) beträgt.
5. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Steg, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (32) eben ausgebildet ist und zur Drehachse (14) des Reifens (10) senkrecht stehend, annähernd in der Mitte zwischen den axialen Enden des Außenteils (18) und des Innenteils (22) angeordnet ist und daß die Rippen (26) -8- AT 394 827 B vom Steg (32) axial nach beiden Seiten wegragen, wobei diese Abschnitte (28, 30) der Rippen (26) mit ihre radial inneren Enden schneidenden Radialebenen (R) jeweils gleich große Winkel (A) einschließen.
6. Reifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gleich großen Winkel (A) zueinander entgegengesetzt gerichtet sind.
7. Reifen nach einem der Anbrüche 1 bis 4, mit zwei Stegen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ebenen zur Drehachse (14) des Reifens (10) senkrecht angeordneten Stege (66, 64) mit den axialen Enden des Innenteils (18a, 18b) bzw. des Außenteils (22a, 22b) verbunden sind, wobei die Abschnitte (28, 30) aufweisenden Rippen (26) zwischen den Stegen (66,64) angeordnet sind.
8. Reifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß annähernd in der Mitte zwischen den axialen Enden des Innenteils (22a, 22b) und des Außenteils (18a, 18b) ein dritter, eben» und zur Drehachse (14) des Reifens (10) senkrechter Steg (70) vorgesehen ist und daß die Abschnitte (28, 30) der Rippen (26) sowohl zwischen dem einen endseitigen Steg (64) und dem mittleren Steg (70) als auch zwischen diesem dritten Steg (70) und dem anderen endseitigen Steg (66) vorgesehen sind.
9. Reifen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axial annähernd gleich langen Abschnitte (28,30) der Rippen (26) mit ihre radial inneren Enden schneidenden Radialebenen (R) jeweils gleich große und gleichgerichtete, insbesondere jedoch zueinander entgegengesetzt gerichtete Winkel (A) einschließen.
10. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Steg, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (100, 102) die Form eines geraden Kegelstumpfes, dessen Hauptachse in der Drehachse (14) des Reifens (10) liegt, hat, und daß Abschnitte (28, 30) der Rippen (26) auf beiden Seiten des Steges (84, 90 oder 92, 94 oder 100, 102) angeordnet sind (Fig. 19).
11. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit zwei Stegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (86, 88 oder 96,98) die Form gerader Kegelstümpfe, deren Hauptachsen in der Drehachse (14) des Reifens (10) liegen, haben, und daß sich die Stege (86,88 oder 96,98) in entgegengesetzte Richtungen verjüngen.
12. Reifen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stege (84, 90 und 86, 88) schneiden (Fig. 17).
13. Reifen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stege (92,94 und 96,98) berühren (Fig. 18).
14. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit mehreren Stegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (104,104a usw.) jeweils eine Teilschraube um die Drehachse (14) des Reifens (10) bildet, wobei die Rippen (26) von beiden Seiten der Stege (104, 104a usw.) wegragen.
15. Reifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionen der Schrauben benachbarter Stege (104 usw.) zueinander parallel verlaufen (Fig. 21).
16. Reifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionen der Schrauben benachbarter Stege (104, 104a usw.) einander schneiden (Fig. 22).
17. Reifen nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (26) mit ihre radial inneren Enden schneidenden Radialebenen (R) einen Winkel von 20 bis 45° einschließen.
18. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomeimaterial ein Polyurethan oder ein Naturkautschuk ist.
19. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 18 mit einer Felge, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenfläche des Außenteils (18) ein Laufstreifen (20) angeordnet und die Innenfläche des Innenteils (22) mit der Außenfläche (24) der Felge (12) drehfest verbunden ist.
20. Reifen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet daß die Innenfläche des Innenteils (22) mit der Außenfläche (24) der Felge (12) verklebt ist.
21. Reifen nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Enden des Innenteils (22) des Reifens (10) an an den Enden der Felge (12) nach außen weisenden Flanschen (36,38) anliegen. -9- AT 394 827 B
22. Reifen nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge (12) in an sich bekannter Weise entlang einer zur Felgenachse senkrechten Ebene in zwei durch Veibindungsmittel (72) lösbar miteinander verbundene Teile (12a, 12b) unterteilt ist (Fig. 14).
23. Reifen nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche des Innenteils (22) des Reifens (10) und an der Außenfläche (24) der Felge (12) über den Umfang verteilt abwechselnd axial ausgerichtete Vertiefungen (74,80) und Vorsprünge (76,78) vorgesehen sind, wobei die Vorsprünge an der Außenfläche (24) der Felge (12) in die Vertiefungen an der Innenfläche des Innenteils (22) eingreifen und umgekehrt (Fig. 15 und 16). 10 Hiezu 11 Blatt Zeichnungen -10-