DE102017004884B4

DE102017004884B4 - Run-flat system for wheeled vehicles

Info

Publication number: DE102017004884B4
Application number: DE102017004884.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Mengel
Original assignee: Bundesministerium der Verteidigung
Current assignee: Bundesministerium der Verteidigung
Priority date: 2017-05-20
Filing date: 2017-05-20
Publication date: 2023-08-03
Anticipated expiration: 2037-05-21
Also published as: DE102017004884A1

Abstract

Notlaufsystem für einen luftbefüllten Reifen, der zwei der Felgenkrümmung angepasste Segmente (1) und zwei Verbindungselemente aufweist, wobei das erste Verbindungselement eine Bolzenverbindung ist, das zweite Verbindungselement eine Spannbandverbindung ist und die der Felgenkrümmung angepassten Segmente (1) eine rohrförmige Umhüllung (2) und einen mit Metallschaum (5) gefüllten Freiraum (4) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass- an den jeweils korrespondierenden Enden der angepassten Segmente (1) Halbrundformen (13) urgeformt oder angebracht sind und- das spezifische Gewicht des Metallschaums (5) über den Verlauf der angepassten Segmente (1) variiert.Runflat system for an air-filled tire, which has two segments (1) adapted to the curvature of the rim and two connecting elements, wherein the first connecting element is a bolt connection, the second connecting element is a strap connection and the segments (1) adapted to the curvature of the rim have a tubular casing (2) and have a free space (4) filled with metal foam (5), characterized in that- semicircular shapes (13) are formed or attached to the corresponding ends of the adapted segments (1) and- the specific weight of the metal foam (5) over the course of the fitted segments (1) varies.

Description

Die Erfindung betrifft ein Notlaufsystem für Radfahrzeuge. Reifen militärischer Radfahrzeuge sind neben dem Terrain indem sie zum Einsatz kommen (u.a. scharfkantiges Gestein/Untergrund) nicht zuletzt aber auch durch Beschuss extremen Bedingungen ausgesetzt.The invention relates to an emergency running system for wheeled vehicles. Tires of military wheeled vehicles are not only exposed to the terrain in which they are used (e.g. sharp-edged rock/underground) but also to extreme conditions, not least due to bullets.

Beschädigungen des Reifens durch äußere Einwirkungen können zum Druckverlust führen und gehen unweigerlich mit einer Minderung bzw. dem kompletten Verlust der Mobilität einher. Im ungünstigsten Fall bedeutet daher ein Ausfall der Radbaugruppe eine Gefahr für Leib und Leben der Besatzung des Fahrzeuges.Damage to the tire due to external influences can lead to a loss of pressure and is inevitably associated with a reduction or complete loss of mobility. In the worst case, a failure of the wheel assembly means there is a danger to life and limb for the vehicle crew.

Derzeit begegnet man der Problematik dahingehend, dass Notlaufsysteme (massive Stützringe) in das Rad zwischen Scheibenrad (Felge) und Reifen montiert werden. Im Falle eines Druckverlustes des Rades wird der Reifen durch das Notlaufsystem abgestützt wodurch das Quetschen des Reifens durch das Felgenhorn verhindert und darüber hinaus die Walkarbeit an der Reifenflanke reduziert wird. Dadurch wird die Lebensdauer des in Mitleidenschaft gezogenen Reifens verlängert.The problem is currently being addressed in that run-flat systems (solid support rings) are installed in the wheel between the disc wheel (rim) and tire. If the wheel loses pressure, the tire is supported by the run-flat system, which prevents the tire from being crushed by the rim flange and also reduces the flexing work on the tire sidewall. This extends the life of the affected tire.

Stand der Technik sind verschiedene Notlaufsysteme in Form von Stützringen (einteilig, mehrteilig) aus verschiedenen Materialien (Gummi, Kunststoff).State of the art are various emergency running systems in the form of support rings (single-piece, multi-piece) made of different materials (rubber, plastic).

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 541 384 B1 ist eine Notlaufvorrichtung zum Ausstatten einer montierten Einheit ohne Schlauch für Kraftfahrzeuge bekannt, die eine Radfelge mit mehreren Blöcken umfasst und einen im Axialschnitt im Wesentlichen flachen Felgenboden aufweist, wobei die Einheit ferner eine Reifenkarkasse umfasst, die Wülste umfasst, die an den Rändern der Felge montiert sind, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: einen Stützring, der dazu gedacht ist, um die Felge herum montiert zu sein, um die Karkasse infolge eines Reifendruckabfalls im Innern der montierten Einheit abzustützen, und der in mindestens zwei Ringsektoren unterteilt ist, wobei jeder Ringsektor von den anderen Ringsektoren unabhängig ist und eine starre Wand umfasst, die mindestens ein internes Volumen abgrenzt und welche die seitlichen Flächen des Sektors definiert, und Mittel zum Blockieren der Wülste an den Rändern, die dazu gedacht sind, die Ringsektoren mit den Wülsten zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockierungsmittel mindestens ein Paar ringförmige Keile umfassen, die auf mit Verstärkungselementen verstärktem Kautschuk basieren und die jeweils einstückig sind, wobei die Keile und ein radial interner Teil der Ringsektorwand jeweils einen trapezförmigen axialen Querschnitt aufweisen, dessen Basen durch die radial internen und externen Flächen jeweils der Wand und der Keile gebildet sind, so dass sich die Keile an die seitlichen Flächen der Wand anpassen, indem sie an den Wülsten montiert sind und die Ringsektoren um die Felge herum festhalten.From the European patent application EP 1 541 384 B1 discloses a runflat device for equipping an assembled tubeless assembly for motor vehicles, comprising a multi-block wheel rim and having a rim base that is substantially flat in axial section, the assembly also comprising a tire carcass comprising beads mounted on the edges of the rim the device comprising: a support ring intended to be mounted around the rim in order to support the carcass as a result of a tire pressure drop inside the assembled unit, and which is divided into at least two ring sectors, each ring sector of is independent from the other sectors of the ring and comprises a rigid wall delimiting at least one internal volume and defining the lateral surfaces of the sector, and means for locking the beads at the edges, intended to connect the sectors of the ring to the beads, thereby characterized in that the blocking means comprise at least a pair of annular wedges based on rubber reinforced with reinforcing elements and each in one piece, the wedges and a radially internal part of the ring sector wall each having a trapezoidal axial cross-section, the bases of which are defined by the radially internal and external faces respectively of the wall and the wedges are formed so that the wedges conform to the lateral faces of the wall by being mounted on the beads and capturing the ring sectors around the rim.

Eingeführte Produkte bestehen vorwiegend aus Gummi oder Kunststoff (ggf. mit GFK-Einlagen) und weisen aufgrund ihrer hohen Masse hinsichtlich Fahr- und Aufbaudynamik Nachteile auf.Introduced products are mainly made of rubber or plastic (possibly with GRP inserts) and have disadvantages in terms of driving and body dynamics due to their high mass.

Aus der Offenlegungsschrift DE 25 44 474 A1 ist ein Sicherheitsrad für Fahrzeuge aus einem auf einer Felge angeordneten, mit Gas gefüllten Reifen aus elastischem, gegebenenfalls mit Einlagen verstärktem Material bekannt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gasraum des Reifens auf der Felge ein kleinerer Hilfereifen angeordnet ist.From the disclosure document DE 25 44 474 A1 discloses a safety wheel for vehicles consisting of a gas-filled tire made of elastic material, optionally reinforced with inserts and arranged on a rim, characterized in that a smaller auxiliary tire is arranged in the gas space of the tire on the rim.

Die Materialauswahl eingeführter Notlaufsysteme bringt einen weiteren Nachteil mit sich:

Aufgrund ihrer massiven bzw. vollflächigen Bauart aber auch aufgrund des äußerst geringen Wärmeleitkoeffizienten (< 0,5 W/mK) erlaubt der Werkstoff nahezu keine Möglichkeit der Abfuhr von Wärmeenergie an die Umgebung (z.B. über das Scheibenrad) - im Notlaufbetrieb entsteht in der Reifenflanke, nicht zuletzt aber auch zwischen Reifeninnenseite und Notlaufelement an sich aufgrund von Reibung eine beträchtliche Wärmeentwicklung, welche aufgrund der geringen Temperaturbeständigkeit von Kunststoffen und Gummi (~ <200°C) schnell zum Ausfall dieser Baugruppen führt.

The choice of material used in run-flat systems has another disadvantage:

Due to its solid or full-surface design, but also due to the extremely low thermal conductivity coefficient (< 0.5 W/mK), the material allows almost no possibility of heat energy being dissipated to the environment (e.g. via the disc wheel) - in emergency operation occurs in the tire sidewall, Last but not least, due to friction, considerable heat is generated between the inside of the tire and the run-flat element itself, which, due to the low temperature resistance of plastics and rubber (~ <200°C), quickly leads to the failure of these assemblies.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Notlaufsystem vorzuschlagen, mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit, geringem Gewicht und erhöhter Laufleistung im Notlaufbetrieb.The object of the invention is therefore to propose an emergency running system with increased thermal conductivity, low weight and increased mileage in emergency operation.

Die Lösung der Aufgabe wird beschrieben durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The solution to the problem is described by the characterizing features of the main claim. Advantageous configurations are specified in the dependent claims.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Notlaufsystems besteht insbesondere darin, dass die mindestens zwei angepassten Segmente an deren Ende als Stange bzw. Gabel ausgeführt sind und mit einem Bolzen verbunden sind. Bolzenverbindungen sind leicht zu berechnen, herzustellen und auszuführen. Sie sind robust und einfach montierbar. Darüber hinaus sind sie günstig in der Herstellung und als Solche hervorragend zur Verbindung der angepassten Segmente geeignet.The advantage of the emergency running system according to the invention consists in particular in the fact that the at least two adapted segments are designed as rods or forks at their ends and are connected with a bolt. Bolted connections are easy to calculate, manufacture and execute. They are robust and easy to assemble. In addition, they are inexpensive to manufacture and, as such, are excellently suited for connecting the adapted segments.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mindestens eine Verbindung zweier Segmente spannbar ausgeführt wird. Besonders vorteilhaft ist eine Spannbandverbindung die jeweils zwei Enden zweier angepasster Segmente spannt und fixiert. Zu diesem Zweck sind an den jeweils korrespondierenden Enden der angepassten Segmente Halbrundformen urgeformt oder angebracht. Die Halbrundformen werden durch das Spannband umschlungen, so dass sich im einsatzfähigen Zustand eine nahezu kreisrunde, durch das Spannband umschlungene, Geometrie der beiden Halbrundformen ergibt. Besonders einfach zu montieren ist die Verbindung, wenn die Mittelachse der nahezu kreisrunden Geometrie die Drehachse des luftbefüllten Reifens im rechten Winkel schneidet. Selbstverständlich ist es möglich die nahezu kreisrunde Geometrie der Halbrundformen durch mehrere Spannbänder zu umschlingen. Die Verspannung erfolgt durch das Zusammenziehen der an die angepassten Segmente angebrachten Halbrundformen durch die Spannbänder, die daraufhin mit handelsüblichen Werkzeugen gespannt, verklemmt und dadurch fixiert werden.Another advantage is that at least one connection between two segments is designed to be clamped. A tightening strap connection is particularly advantageous for the two ends in each case of two adapted segments tightens and fixes. For this purpose, semi-circular shapes are archetypally formed or attached to the respective corresponding ends of the adapted segments. The semi-circular shapes are wrapped by the tightening strap, so that when ready for use, the two semi-circular shapes, wrapped around by the tightening strap, result in an almost circular geometry. The connection is particularly easy to assemble when the central axis of the almost circular geometry intersects the axis of rotation of the air-filled tire at a right angle. Of course, it is possible to encircle the almost circular geometry of the semi-circular shapes with several straps. The tension is achieved by pulling together the semi-circular forms attached to the adapted segments using the tensioning straps, which are then tensioned, clamped and thereby fixed using standard tools.

Besonders vorteilhaft ist die Ausführung mit einem elektrisch betriebenen Werkzeug. Die Spannung der Bänder erfolgt sehr schnell mit gleichmäßigem Anzugsmoment. Darüber hinaus befindet sich die Hand des Monteurs nicht innerhalb des aufgeweiteten und damit unter Spannung stehenden Reifens. Dieser Vorteil erhöht vor allem die Arbeitssicherheit.The version with an electrically operated tool is particularly advantageous. The straps are tensioned very quickly with an even tightening torque. In addition, the operator's hand is not inside the expanded and thus under tension tire. Above all, this advantage increases occupational safety.

Ein weiterer Vorteil besteht in einem zweistufigen Aufbau des erfindungsgemäßen Notlaufsystems. Zunächst werden die der Felgenkrümmung angepassten Segmente als rohrförmige Umhüllung urgeformt oder aus Einzelteilen zusammengeschweißt. Der im Inneren entstehende Freiraum wird durch einen Metallschaum ausgefüllt. Es entsteht eine tragfähige Struktur mit sehr geringem Gewicht. Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, zunächst einen Metallschaumblock spanend zu bearbeiten und danach den Block mit Platten einzuschließen.A further advantage consists in a two-stage construction of the emergency running system according to the invention. First, the segments adapted to the curvature of the rim are formed as a tubular casing or welded together from individual parts. The free space created inside is filled with metal foam. The result is a stable structure with a very low weight. Of course, it is also possible to first machine a metal foam block and then enclose the block with plates.

Ein optimales Verhältnis zwischen Tragfähigkeit und Masse des erfindungsgemäßen Notlaufsystems entsteht dann, wenn der Metallschaum ein spezifisches Gewicht von < 1,0g/cm³ aufweist.An optimal relationship between load-bearing capacity and mass of the emergency running system according to the invention arises when the metal foam has a specific weight of <1.0 g/cm ³ .

Sofern das spezifische Gewicht des Metallschaums über den Verlauf der angepassten Segmente variiert, kann die Tragfähigkeit bzw. Belastbarkeit der Segmente angepasst werden. In Bereichen hoher Belastung, beispielsweise im Bereich der Verbindungsstellen wird das spezifische Gewicht des Metallschaums erhöht, wogegen im Bereich geringer Belastung das spezifische Gewicht gesenkt wird.If the specific weight of the metal foam varies over the course of the adjusted segments, the load-bearing capacity or resilience of the segments can be adjusted. The specific weight of the metal foam is increased in areas of high stress, for example in the area of the connection points, whereas the specific weight is reduced in the area of low stress.

Vorteilhaft ist die Ausfüllung des Freiraums bzw. die Variierung des spezifischen Gewichts mit einem Aluminiumschaum erreichbar.It is advantageous to fill the free space or vary the specific weight with an aluminum foam.

Es zeigt 1 ein erfindungsgemäßes angepasstes Segment geschnitten in dreidimensionaler Ansicht. Es zeigt 2 eine Spannbandverbindung zweier angepasster Segmente in der Seitenansicht.

Es zeigt 1 ein angepasstes Segment 1. Das angepasste Segment 1 weist eine rohrförmige Umhüllung 2 auf, die aus Einzelsegmenten 3 verschweißt wurde. Der entstehende Freiraum 4 wird durch einen Metallschaum 5 ausgefüllt. Alternativ wird ein Metallschaum 5 spanend bearbeitet bis er die Form des Freiraums 4 aufweist. Aus Einzelsegmenten 3 wird eine rohrförmige Umhüllung 2 geschweißt. Es entsteht ein angepasstes Segment 1.
Es zeigt 2 zwei angepasste Segmente 11 in der Seitenansicht. An den korrespondierenden Enden 12 der angepassten Segmente 11 sind Halbrundformen 13 angeschraubt. Die Halbrundformen 13 werden durch zwei Spannbänder 14 umschlossen und dadurch gespannt und fixiert.

It shows 1 a segment adapted according to the invention cut in three-dimensional view. It shows 2 a tension band connection of two adapted segments in side view.

It shows 1 an adapted segment 1. The adapted segment 1 has a tubular covering 2, which has been welded from individual segments 3. The resulting free space 4 is filled with a metal foam 5 . Alternatively, a metal foam 5 is machined until it has the shape of the free space 4 . A tubular casing 2 is welded from individual segments 3 . An adapted segment 1 is created.
It shows 2 two adapted segments 11 in side view. At the corresponding ends 12 of the adapted segments 11 semicircular shapes 13 are screwed. The semicircular shapes 13 are surrounded by two straps 14 and thereby stretched and fixed.

Claims

Runflat system for an air-filled tire, which has two segments (1) adapted to the curvature of the rim and two connecting elements, wherein the first connecting element is a bolt connection, the second connecting element is a strap connection and the segments (1) adapted to the curvature of the rim have a tubular casing (2) and have a free space (4) filled with metal foam (5), characterized in that - semi-circular shapes (13) are primary formed or attached to the corresponding ends of the adapted segments (1) and - the specific weight of the metal foam (5) over the course of the fitted segments (1) varies.

Run-flat system for an air-filled tire claim 1 , characterized in that the tubular casing (2) is a welded box.

Run-flat system for an air-filled tire according to one of Claims 1 and 2 , characterized in that the metal foam (5) has a specific weight of <1.0 g/cm ³ .

Run-flat system for an air-filled tire according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the metal foam (5) is an aluminum foam.