DE102011113567A1

DE102011113567A1 - Selbstauswuchtender reifen

Info

Publication number: DE102011113567A1
Application number: DE102011113567A
Authority: DE
Inventors: Rene Louis Bormann
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2012-04-26
Also published as: US20120097299A1; US8397771B2; LU91876B1

Abstract

Es wird ein Luftreifen mit einer Karkasse (12) mit einander gegenüberliegenden Wulstbereichen (16), mindestens einer sich zwischen den Wulstbereichen (16) erstreckenden Karkassenverstärkungslage (36), und gegenüberliegenden Wulstkernen vorgeschlagen, wobei jeder Wulstkern sich in einem jeweiligen Wulstbereich (6) befindet, und wobei der Reifen weiter ein ringförmiges Röhrenelement (24) umfasst, das sich in mindestens einem Wulstbereich (16) befindet. Das ringförmige Röhrenelement (24) weist entweder in einem inneren Röhrendurchgang (28) eine Vielzahl bewegbarer Auswuchtkörper (32) aufweist, die so dimensioniert sind, dass sie sich in dem inneren Röhrendurchgang (28) bewegen können, und weiter optional ein viskoses Fluid (30) enthält, oder enthält in einem inneren Röhrendurchgang (28) ein thixotropes Gel.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Reifen bzw. einen Reifen-Radsatz und insbesondere einen Reifen bzw. einen Reifen-Radsatz mit Selbstauswuchtfähigkeit.
Hintergrund der Erfindung
Eine Unwucht an der Radnabe ist eine wesentliche Ursache für Fahrzeugvibrationen erster Ordnung. Trotz Bemühungen zur Minimierung von Unwuchten in Reifen bzw. Reifen-Radsätzen bleiben Unwuchten ein Problem, insbesondere dieser erst nach der Inbetriebnahme des Fahrzeuges auftauchen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Reifen in Übereinstimmung mit Anspruch 1.
Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist der Reifen eine Radial-Luftreifen mit einer Karkasse, einander gegenüberliegenden Wulstbereichen, einer sich zwischen den Wulstbereichen erstreckenden Karkassenverstärkungslage, und mit jeweils in gegenüberliegenden Wulstbereichen befindlichen gegenüberliegenden Wulstkernen. Ein ringförmiges hohles Rährenelement befindet sich in einem (oder beiden) Wulstbereich(en), wobei das Röhrenelement in einem inneren Röhrendurchgang ein viskoses Fluid und in dem viskosen Fluid eine Vielzahl bewegbarer Auswuchtkörper enthält. Die Auswuchtkörper sind entsprechend dimensioniert und von entsprechender Größe, sodass sie sich frei in dem Röhrendurchgang bewegen können. Die Auswuchtkörper positionieren sich bzw. lagern sich bei Betrieb des Reifens in dem Röhrendurchgang um, um Unwuchteffekte in einem fahrenden Radsatz, der den Reifen beinhaltet, zu eliminieren.
In einem anderen Aspekt sind die bewegbaren Auswuchtkörper als sphärische Metallkugeln ausgebildet, die annähernd 10 bis 20 Prozent des Volumens des Röhrendurchgangs füllen. Das viskose Fluid ist vorzugsweise eine Ölzusammensetzung.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Röhrenelement in einem Reifenkernprofilelement radial auswärts von einem Wulstkern positioniert. Das Röhrenelement ist aus einem geeigneten Material zusammengesetzt, wie etwa einem elastomeren thermoplastischen Material.
In einem anderen Aspekt bildet das Röhrenelement einen Reifenkern in dem Reifenwulstbereich und weist die Karkassenverstärkungslage Lagenenden an dem Röhrenelement auf. Das Röhrenelement kann als Kern in einer Lage von Wulstdrähten eingebettet sein, um damit ein Seil zu bilden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird als Beispiel und unter Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, worin:
1 eine Anordnung des Standes der Technik ist, die herkömmliche Felgengewichte zeigt.
2 ist eine isometrische Ansicht einer selbstauswuchtenden Röhre mit einer Wegschneidung, die Kugeln und Fluid zeigt.
3 ist eine Vorderansicht der selbstauswuchtenden Röhre mit einer Wegschneidung, die Kugeln und Fluid zeigt, wobei die Röhre vollständig mit Fluid gefüllt ist.
4 ist ein isometrischer Teilausschnitt, der Reifen-/Felgen- und Röhrenstandorte zeigt, wobei der Reifen in Bewegung mit auswuchtenden Kugeln gezeigt ist.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine hohle Wulstauswuchtröhre mit Kugel zeigt.
6 ist eine schematische Seitenansicht eines Reifens, die die Röhre im Querschnitt darstellt; die Ansicht zeigt die Röhre mit Fluid vollgefüllt, und die Kugeln sind in Ruheposition gezeigt.
7 ist eine Seitenansicht einer im Querschnitt gezeigten Röhre, welche Kugeln zu Rotationsbeginn zeigt.
8 ist eine Seitenansicht einer im Querschnitt gezeigten Röhre, welche Kugeln im Auswuchtzustand zeigt.
9 ist eine Seitenansicht einer im Querschnitt gezeigten Röhre, welche Kugeln zeigt, die sich aufgrund von Rillenverschmutzungsstoff zeitweilig neu auswuchten.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein Reifen- und Radsystem des Standes der Technik, worin ein konventioneller Reifen 10 an einer Radfelge 20 montiert ist. Die Reifenkarkasse 12 ist konventionell konfiguriert, mit einem Paar Seitenwänden 14, die sich von einem Paar gegenüberliegender Wulstbereiche oder -teile 16 zu einer Reifenlauffläche 18 erstrecken. Der Reifen weist ein Paar Reifenwülste (nicht dargestellt) auf, die die Lagenenden der Karkasse auf konventionelle Weise an der Felge verankern. Der Reifen- und Radsatz ist durch die Befestigung von einem oder mehreren Gewichten 22 an der Felge 20 ausgewuchtet. Die Gewichte 22 sind in solchen Positionen angebracht, dass sie den Reifen- und Radsatz vor dem Montieren des Satzes an einem Fahrzeug auswuchten. Einem solchen System ist jedoch das Potential des Ablösens der Gewichte 22 durch Gebrauch eigen. Die Felgen sind typischerweise mit Nanostrukturbeschichtungen versehen, die zu einer nicht ausreichende Haftung für die korrigierenden Auswuchtgewichte 22 führen können. Auch trägt das Auswuchten des Reifen- und Radsatzes nicht dem Umstand Rechnung, dass ein Verschmutzungsstoff, wie etwa Schlamm, während des Gebrauchs in der Reifenlauffläche eingebettet werden kann, wodurch sich die Unwuchtparameter von Rad, Reifen und Verschmutzungsstoff ändern.
Die vorliegende Erfindung setzt ein Paar Röhrenanordnungen 24 ein, die an Wulstbereichen 16 an jeweiligen Seiten des Reifens montiert sind, wie in den 2 und 3 gezeigt. Jede Röhrenanordnung 24 ist generell von ringförmiger Form, mit einem Krümmungsradius, der ausreicht, um den Wulstbereich 16 einer jeweiligen Reifenseite zu umgeben. Die Röhrenanordnung beinhaltet einen Röhrenkörper 26, der aus einem ausreichend starren Material gebildet ist, wie etwa einer duroplastischen thermoplastischen Zusammensetzung, und beinhaltet einen zentralen, hohlen ringförmigen Röhrendurchgang 28. Der Röhrendurchgang 28 ist mit einem viskosen Fluid 30 gefüllt, wie etwa einer Ölzusammensetzung oder einem Gemisch von geeigneter Viskosität, wie noch erläutert wird. Eine Mehrzahl bevorzugt sphärischer Auswuchtkörper 32 in der bevorzugten Form sphärischer Kugeln ist in dem Fluid 30 im Inneren des Röhrendurchgangs 28 aufgenommen und angeordnet. Die sphärischen Kugeln 32 weisen, wie in 5 gezeigt, einen Durchmesser D auf, der bevorzugt eng in den Durchgang 28 mit einem Durchmesser D1 passt, jedoch mit einem ausreichenden Freiraum, um den Kugeln 32 zu gestatten, sich in dem ringförmigen Körper des Durchgangs 28 umzupositionieren. Die sphärischen Kugeln 32 können aus einem Material mit geeigneter Masse, wie etwa Stahl, ausgebildet sein.
4 zeigt eine Schnittdarstellung von Positionen des Reifens 10, der Felge 20 und des Röhrenkörpers 26 bei rotierendem Reifen und Felge. Die sphärischen Kugeln 32 verlagern sich während des Gebrauchs des Reifen- und Radsatzes in dem Röhrenkörperdurchgang 28 zur Selbstauswuchtung des Reifen- und Radsatzes 10 und zur Eliminierung von Unwucht- und Radialkraftschwankungseffekten in Höhe der Fahrzeugnabe unter Betriebsbedingungen. Die Bewegung der sphärischen Kugeln 32 entlang dem Durchgang 28 wirkt somit so, dass der Reifen- und Radsatz 10 durch ein Umpositionieren der Kugeln 32 während des Gebrauchs des Satzes selbstausgewuchtet wird.
5 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Röhre 30, die in doppelter Funktion sowohl als Wulstkernkomponente als auch als die Kugeln 32 enthaltende Auswuchtröhre fungiert. Der Reifen 12 weist eine oder mehrere, für die Radialreifenkonstruktion typische Verstärkungslagen 36 auf, mit Lagerenden 38, die sich um einen Wulstkern erstrecken. In der Konfiguration der 4 und 5 fungiert der Röhrenkörper 26 als Wulstkern, um den sich Lagenenden 38 erstrecken. Der Röhrenkörper 26 innerhalb von Wulstbereichen an gegenüberliegenden Seiten des Reifens 12 kann durch Auswahl eines geeigneten Materials, wie etwa messingbeschichteter Stahl oder ein thermoplastisches Polymer, so zusammengesetzt sein, dass er als Wulstkern fungiert. Alternativ (nicht dargestellt) kann der Röhrenkörper 26 in eine Stahldraht-Wulstdrahtlagenkomponente, die den Reifenwulstbereich mit dem Röhrenkörper 26 umgibt, eingebettet oder sandwichartig eingefügt sein. Die so durch die Lage herkömmlicher Stahlwulstdrähte verstärkte Röhre 26 würde somit eine Seilausführung mit solchen Drähten bilden, um das Paar Reifenwulstkerne bereitzustellen.
Als weitere Alternative kann der Röhrenkörper 26 in eine Reifenkernprofilkomponente 34 eingearbeitet sein und sich über einem konventionell konstruierten Wulstkern in jeder Reifenseite befinden. Der Röhrenkörper in einem kernprofilbasierten Montagestandort hat eine Materialzusammensetzung, die mit einer Einarbeitung in ein Kernprofil 34 kompatibel ist, wie etwa Kautschuk. Die Röhrenanordnung 24 wird dazu in die Kernprofilkomponente vormontiert und während eines konventionellen Reifenaufbauvorgangs an der Reifenkarkasse befestigt.
Der Betrieb der selbstauswuchtenden Röhrenanordnung 24 ist in den 6, 7 und 8 veranschaulicht. In 6, wobei der Reifen- und Radsatz in Ruheposition ist, sammeln sich die sphärischen Kugeln 32 unter Schwerkrafteinfluss am Boden des Röhrenkörperdurchgangs 28. Die Anzahl sphärischer Kugeln 32 ist so zu bemessen, dass sie eine ausreichende Auswuchtmasse bereitstellen. Beispielsweise können zehn bis zwanzig Prozent des Durchgangvolumes von den Kugeln 32 eingenommen werden, um die erforderliche Auswuchtmasse an Kugeln 32 bereitzustellen. Zu Beginn der Rotation von Reifen und Rad in Richtung 40 während des Gebrauchs, siehe 7, positionieren sich die sphärischen Kugeln 32 entlang dem Röhrendurchgang 28 um. Die Durchmesserbemessung (D) der Kugeln 32 zu dem Innendurchmesser (D1) des Durchgangs 28, bei geeigneter Auswahl von Ölviskosität, ermöglicht eine freie Verlagerung der Kugeln 32 in dem Durchgang 28. Sobald die sphärischen Kugeln 32 sich zu Positionen in dem Durchgang 28 verlagert haben, die den Reifen- und Radsatz in Auswuchtung bringen, wie in 8 gezeigt, wird jegliche Montageunwucht und Radialkraftschwankung erster Ordnung aufgrund der Verwendung im Betriebszustand eliminiert. Der Reifen- und Radsatz ist somit selbstauswuchtend und arbeitet unabhängig von dem Bedarf an Auswuchtgewichten, wie sie im konventionellen Reifen-/Rad-Auswuchtvorgang bei Herstellern von Originalausrüstung und Reifenmechanikern verwendet werden.
9 veranschaulicht die Selbstauswuchtungsfähigkeit der vorliegenden ringförmigen Röhrenanordnungen 24, wenn ein Verschmutzungsstoff, wie etwa Schlamm 42, in der Reifenlauffläche 18 eingebettet wird. Das Hinzufügen von Masse an Verschmutzungsstoff 42 zu der Lauffläche verursacht einen zeitweiligen Reifen- und Rad-Unwucht-Ausgleichszustand. Die Auswuchtung der Anordnung wird automatisch wieder hergestellt, da sich die sphärischen Kugeln 32 automatisch entlang dem Röhrendurchgang 28 zu der gezeigten neuen Positionen umpositionieren. Die Eliminierung des Verschmutzungsstoffs 42, welche eine Neueinstellung der Auswuchtung in der Anordnung angezeigt macht, wird dann wieder durch eine Verlagerung der Masse der sphärischen Kugeln in dem Röhrendurchgang kompensiert.
Aus dem Vorangehenden wird deutlich, dass die vorliegenden selbstauswuchtenden Röhrenanordnungen 24 so wirken, dass sie die Kombination von Satz-Unwucht und Radialkraftschwankung erster Ordnung unter Betriebsbedingungen eliminieren. Der Funktionsvorgang der Röhrenanordnungen ist automatisch und kann das Vorhandensein von Verschmutzungsstoff an der Reifenlauffläche kompensieren. Während bevorzugt doppelte Röhrenanordnungen 24 in beiden Reifenwulstbereichen gezeigt werden, wird angemerkt, dass, falls gewünscht, auch nur eine einzige Röhrenanordnung 24 eingesetzt werden kann. Zusätzlich ist anzumerken, dass die selbstauswuchtenden Rohrenanordnungen 24 so eingearbeitet werden können, dass sie auch als Reifenwulstkerne fungieren, oder auch in einer Reifenkernprofilkomponente platziert werden können. Das für die Konstruktion des Röhrenkörpers 26 ausgewählte Material kann so ausgewählt sein, dass es beide Ausführungen ermöglicht. Überdies kann der Röhrenkörper 26, falls gewünscht, auch in eine Lage konventioneller Wulstdrähte eingearbeitet und durch diese verstärkt sein.
In einer alternativen Ausführungsform enthält das ringförmige hohle Röhrenelement 24 ein thixotropes Gel in dem inneren Röhrendurchgang. Ein solches Gel ist beispielsweise in EP-A-0 281 252 beschrieben und kann die Auswuchtkörper 32 und das viskose Fluid 30 ersetzen. Bevorzugt werden in diesem Fall 20% bis 50% des Volumens des Durchgangs 28 durch ein solches Gel eingenommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0281252 A [0027]

Claims

Luftreifen mit einer Karkasse (12) mit einander gegenüberliegenden Wulstbereichen (16), mindestens einer sich zwischen den Wulstbereichen (16) erstreckenden Karkassenverstärkungslage (36), und gegenüberliegenden Wulstkernen, wobei jeder Wulstkern sich in einem jeweiligen Wulstbereich (6) befindet, wobei der Reifen weiter ein ringförmiges Röhrenelement (24) umfasst, das sich in mindestens einem Wulstbereich (16) befindet, wobei (i) das ringförmige Röhrenelement (24) in einem inneren Röhrendurchgang (28) eine Vielzahl bewegbarer Auswuchtkörper (32) aufweist, die so dimensioniert sind, dass sie sich in dem inneren Röhrendurchgang (28) bewegen können, und weiter optional ein viskoses Fluid (30) enthält; und/oder (ii) das ringförmige Röhrenelement (24) in einem inneren Röhrendurchgang (28) ein thixotropes Gel enthält.
Reifen nach Anspruch 1, wobei die Auswuchtkörper (32) und/oder das thixotrope Gel sich in dem inneren Röhrendurchgang (28) bewegen können, um Unwuchteffekte in einem fahrenden Reifen oder einem Radsatz, der den Reifen (10) umfasst, zu eliminieren oder zu verringern, oder um eine Kombination einer Rad- und Reifensatz-Unwucht und einer Radialkraftschwankung erster Ordnung unter Betriebsbedingungen zu eliminieren oder zu verringern.
Reifen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die bewegbaren Auswuchtkörper (32) sphärische Metall- oder sphärische Keramikkugeln umfassen.
Reifen nach Anspruch 1, wobei das ringförmige Röhrenelement (24) das viskose Fluid (30) enthält, und wobei das viskose Fluid bevorzugt eine Ölzusammensetzung umfasst.
Reifen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das ringförmige Röhrenelement (24) in einem Reifenkernprofilelement (34) radial auswärts von einem Wulstkern positioniert ist.
Reifen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das ringförmige Röhrenelement (24) in dem Wulstkern positioniert ist oder den Wulstkern bildet.
Reifen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das ringförmige Röhrenelement (24) sich in beiden Wulstbereichen (16) oder nur in einem Wulstbereich (16) des Reifens (10) befindet.
Reifen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das ringförmige Röhrenelement (24) aus einem elastomeren thermoplastischen Material zusammengesetzt ist oder mindestens teilweise aus Metall und/oder thermoplastischem Polymer zusammengesetzt ist.
Reifen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Auswuchtkörper (32) 10 bis 20 Prozent des Volumens des inneren Rohrendurchgangs (28) einnehmen oder wobei das thixotrope Gel 20 bis 50 Prozent des Volumens des inneren Röhrendurchgangs (28) einnimmt.
Reifen nach Anspruch 1, wobei das ringförmige Röhrenelement (24) ein Kernelement in dem mindestens einen Wulstbereich (16) ist und wobei ein Lagenende der mindestens einen Karkassenverstärkungslage (36) das ringförmige Röhrenelement (24) zumindest im Wesentlichen umgibt, und/oder wobei das ringförmige Röhrenelement (24) mindestens teilweise in mindestens eine Lage von Wulstdrähten eingebettet ist, um damit ein Seil zu bilden.