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Die Erfindung betrifft eine Spann-Vorrichtung zum Verspannen der im Bereich einer Lauffläche fernen Seitenflächen angeordneten Wulste eines mit Druckgas befüllten Reifens mit den beiden sich gegenüberstehenden Hörnern eines den Reifen tragenden Felgens. Der Begriff Reifen ist dabei breit auszulegen. Es kann sich dabei sowohl um den Reifen eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens, Traktors oder auch eines Flugzeuges handeln.
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Die Einhaltung eines vorgeschriebenen Luftdrucks im Reifen ist wesentlich für das Fahrverhalten eines Fahrzeuges und den Reifenverschleiß. Im Laufe der Zeit verliert jeder Reifen an Druck des betreffenden Druckgases. Dies gilt auch dann, wenn der Reifen einwandfrei montiert ist.
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Der Druckverlust beträgt pro Monat etwa 0,1 bar. Durch den Druckverlust erhöht sich der Energiebedarf, somit der Kraftstoffverbrauch sowie der Reifenverschleiß. Im Extremfall kann es zur Zerstörung des Reifens kommen, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeuges. Sehr nachteilig ist auch ein Unterschied des Druckverlustes in den einzelnen Rädern.
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In montiertem und aufgeblasenem Zustand liegen die beiden Wulste des Reifens an sogenannten Felgenhörnern an, und zwar die jeweils äußere Fläche eines Wulstes an der Innenfläche eines Felgenhornes. Der Druck im Reifendruckraum führt zwar zu einem Anpressen des Wulstes an das Felgenhorn. Jedoch kann bereits dadurch ein Druckabfall im Reifendruckraum eintreten, dass das Felgenhorn oder der Wulst beschädigt ist. Damit ist eine Gefahrenquelle gegeben, die von Anfang an existiert, das heißt bereits nach dem Aufziehen des Reifens auf der Felge, und die vom Zustand des Reifens und der Felge abhängt.
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Es ist bekannt, dass ein um ca. 0,5 bar zu geringer Reifeninnendruck auf normaler Straße eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs um etwa 5 bis 10 Prozent hervorrufen kann. Ein zu geringer Innendruck erhöht zudem den Abrieb des Reifens und steigert dessen Erwärmung. Damit ist auch aus Gründen der Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Energieeinsparung sowie zur Senkung des Schadstoffausstoßes ein automatischer Ausgleich beziehungsweise ein Halten des optimalen Reifeninnendrucks wünschenswert.
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Die Druckschrift
DE 2 201 461 offenbart ein druckmittelbereiftes Rad, das einen Druckbehälter mit einer Druckkammer umfasst. Der Druckbehälter erstreckt sich dabei senkrecht zur Radachse, somit in radialer Richtung und überbrückt somit den Innenraum des Rades. Der Druckbehälter steht mit dem Innenraum des Reifens über eine Leitung in Verbindung. Er ist druckbeaufschlagbar mit einem Druck, der über dem Druck im Inneren des Reifens liegt. Die genannte Leitung enthält ein Druckminderventil sowie einen Sensor. Fällt der Druck im Reifen unter einen Sollwert, so öffnet das Druckminderventil und speist den Innenraum des Reifens bis zum Erreichen des Solldruckes.
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Effektive Spann-Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik nicht bekannt. Die Reifen gemäß dem Stand der Technik weisen regelmäßig den Nachteil auf, dass zumindest im Falle von Autoreifen von Pressluft gebildetes Druckgas aufgrund von Undichtigkeiten wegen ungenauer Anpassung im Lauf der Zeit durch filigrane Freiräume zwischen einem Reifenwulst und einem angrenzenden Felgenhorn entweicht.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Spann-Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe ein ungewolltes Entweichen von Druckgas durch die in der Regel stets vorhandenen Freiräume zwischen einem Reifenwulst und einem angrenzenden Felgenhorn sicher verhindert ist.
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Für eine Spann-Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein zwischen die mit einem jeweiligen Reifenwulst überzogenen Felgenhörner einbringbarer Spannkörper vorgesehen ist, dessen konkav gebogen ausgebildete Seitenflächen an die konvexe Wölbung der Innenfläche der beiden sich gegenüberstehenden Reifenwulste angepasst sind, um die Reifenwulste gasdicht gegen die ebenfalls konvex gebogen ausgebildeten Felgenhörner zu drücken.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Elemente im Sinne einer weiteren Verbesserung des Lösungsansatzes der der Erfindung zugrunde gelegten Aufgabe wirken.
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Bei der erfindungsgemäßen Spann-Vorrichtung wird mit Hilfe der Merkmalskombination, dass zwischen die mit einem jeweiligen Reifenwulst überzogenen Felgenhörner einbringbarer Spannkörper vorgesehen ist, dessen konkav gebogen ausgebildete Seitenflächen an die konvexe Wölbung der Innenflächen der beiden sich gegenüberstehenden Reifenwulste angepasst sind, um die Reifenwulste gasdicht gegen die ebenfalls konvex gebogen ausgebildeten Felgenhörner zu drücken, ein ungewolltes Entweichen von Druckgas aus den Reifen weitestgehend verhindert.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spann-Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Unterfläche des Spannkörpers benachbart zur Innenfläche des Felgens angeordnet ist, wobei die Kontur der Spannkörper-Unterfläche an die Kontur der Felgen-Innenfläche angepasst ist. Die Unterfläche des Spannkörpers sowie die Innenfläche des Felgens sind dabei vorzugsweise plan ausgeführt.
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Des Weiteren kann auch die Oberfläche des Spannkörpers plan ausgeführt sein.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spann-Vorrichtung enthält die Oberfläche des Spannkörpers eine oder mehr Umlaufnuten, wobei die der Lauffläche gegenüberliegende Innenfläche des Reifens mit einer entsprechenden Anzahl von Umlaufvorsprüngen versehen ist, und wobei jede Umlaufnut einer zugeordneten Umlaufwulst in radialer Richtung des Reifens gegenübersteht.
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Dadurch ist auch im Falle eines gaslos gewordenen Reifens durch Verhindern eines seitlichen Driftens der Lauffläche in Relation zum Spannkörper und über diesen in Relation zur Felge des Reifens eine Spurtreue eines betreffenden Fahrzeugs sichergestellt.
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Aufgrund der lokalen Reifenverdickung im Bereich eines Umlaufvorsprungs eines Reifens ist es ermöglicht, in diesem Bereich ein Profil mit einer im Vergleich zu dem benachbart angrenzenden Profil deutlich stärkeren Profiltiefe auszubilden.
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Anstelle des erfindungsgemäßen Spannkörpers kann die mindestens eine Umlaufnut auch im Bereich einer der Lauffläche des Reifens gegenüberliegenden Oberfläche eines deutlich unterschiedlich ausgebildeten, felgennah angeordneten und mit dem Felgen zumindest indirekt fest verbundenen Toruskörper untergebracht sein.
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Eine Umlaufnut kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannkörpers in einem auf einer planen Oberfläche des Spannkörpers fest angebrachten Weichkomponentenelement ausbildet sein.
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Vorzugsweise sind die Umlaufnut sowie die Umlaufvorsprünge im Bereich der betreffenden Hochstände und Niedrigstände gebogen ausgeführt, um eine Selbstzentrierung einer Umlaufnut auf einem ihr zugeordneten Umlaufvorsprung im Falle eines gaslos gewordenen Reifens sicherzustellen.
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In der Regel sind dabei zwischen 1 und 10 sich gegenüberstehende Umlaufnuten und Umlaufvorsprünge vorgesehen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spann-Vorrichtung ist der Spannkörper aus einer Mehrzahl jeweils ein Ringsegment bildender, im Bereich ihrer Stirnflächen jeweils aneinander angrenzender, aus einem festen Material hergestellter Spannkörperelemente zu einer robusten ringförmigen Einheit zusammengesetzt.
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Alternativ kann der ringförmige Spannkörper auch einstückig aus einem festen Material hergestellt sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spann-Vorrichtung ist der Spannkörper aus zwei sich gegenüberstehenden, jeweils aus einem festen Material hergestellten, jeweils ringförmigen Spannkörperteilen zusammengesetzt, die mittels einer Expansionseinrichtung in Richtung der beiden Seitenflächen des Spannkörpers auf vorgegebene seitliche Abmessungen reziprozierbar expandierbar und in jeweils vorgegebener Position arretierbar sind, um eine ringförmige Einheit vorgegebener Formgebung zu bilden.
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Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spann-Vorrichtung ist im Inneren des Spannkörpers mindestens eine Höhlung für die Aufnahme eines Druckgases ausgebildet, wobei eine erste, mit einem Rückschlagventil versehene Gasleitung für ein Einbringen von Druckgas aus einer externen Druckgasquelle in das Innere der Höhlung vorgesehen ist und eine zweite, mit einem Steuerventil versehene Gasleitung für ein Einbringen von Druckgas aus der Höhlung in den im Normalzustand mit Druckgas gefüllten Hohlraum vorgesehen ist.
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Dadurch ist es ermöglicht, einen durch welche Umstände auch immer im Reifen eintretenden Gasverlust auszugleichen oder diesen zumindest entgegenzuwirken.
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Anstelle des erfindungsgemäß ausgebildeten Spannkörpers kann die mindestens eine Höhlung auch in einem felgennah angeordneten und mit der Felge zumindest indirekt fest verbundenen Toruskörper anderer Bauart untergebracht sein, auf dessen der Lauffläche des Reifens gegenüberliegende Oberfläche indes auch eine oder mehr Umlaufnuten ausgebildet sein können.
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Die mindestens eine Höhlung ist dabei insbesondere ausgelegt, um einen Gasdruck aufzunehmen, der höher bemessen ist als der Gasdruck im Inneren des Reifens.
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Gemäß einer weiteren wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spann-Vorrichtung ist im Reifeninneren ein mit einer Steuereinheit gekoppelter Gasdruck-Sensor angeordnet, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, um bei einem unterhalb eines vorgegebenen Sollwertes gemessenen Gasdruck das Steuerventil zu öffnen, um Druckgas aus der Höhlung in das Reifeninnere einzuleiten. Die Steuereinheit ist dabei insbesondere auch ausgelegt, um das Steuerventil bei einem dem Sollwert entsprechenden Gasdruck zu schließen.
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Im Falle einer Ausführungsform mit zwei Spannkörperteilen kann in jedem der beiden Spannkörperteile eine Höhlung zur Aufnahme von Druckgas ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist eine Höhlung innerhalb eines ringförmigen Spannkörpers in Form eines Hohltorus ausgebildet. Der Hohltorus kann dabei zum Zweck eine Hohlraummaximierung innerhalb des Spannkörpers mäanderförmig gebogen verlaufend ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spann-Vorrichtung ist die Innenfläche eines Reifens mit einer gasdichten vorgeformten Folie ausgekleidet, deren jeweils dem Spannkörper nahe Kanten zwischen eine jeweilige Seitenfläche des Spannkörpers und die Innenflächen einer betreffenden Reifenwulst einbringbar sind.
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Zwischen die Innenfläche des Reifens und die der Reifeninnenfläche nahe Oberfläche der Folie ist vorzugsweise eine gelartige oder offenporig-schaumartige oder offenporig-schaumartig gelgetränkte Substanz eingebracht, die einerseits schalldämpfend wirkt und andererseits bei einem gaslos gewordenen Reifen eine elastische Pufferzone bildet.
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Die gelartige oder offenporig-schaumartige oder offenporig-schaumartig gelgetränkte Substanz kann dabei auch zwischen zwei in der Nachbarschaft der Innenfläche der Lauffläche des Reifens vorgesehene vorgeformte Folien eingebracht sein.
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Die erfindungsgemäße Spann-Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnungen dargestellt sind. Darin zeigen:
- 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, und zwar in einem Axialschnitt, in welcher die Radachse verläuft,
- 2 zeigt eine zweite Ausführungsform in einem gleichartigen Schnitt wie 1,
- 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung,
- 4 zeigt eine vierte Ausführungsform,
- 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform in einer achssenkrechten Seitenansicht, und zwar im Ausschnitt,
- 6 zeigt den Gegenstand von 5 in einer perspektivischen Ansicht,
- 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, wiederum in einem Schnitt analog 1,
- 8 zeigt eine weitere Ausführungsform, wiederum in einem Schnitt analog gemäß 1,
- 9 zeigt eine weitere Ausführungsform, wiederum in einem Schnitt analog 1,
- 10 zeigt eine weitere Ausführungsform, wiederum in einem Schnitt analog 1,
- 11 zeigt eine weitere Ausführungsform, wiederum in einem Schnitt analog 1,
- 12 zeigt eine weitere Ausführungsform, wiederum in einem Schnitt analog 1,
- 13 zeigt einen Reifenspanner ohne Druckkammer; man sieht ferner ein Detail X, nämlich einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Reifenspanner,
- 14 zeigt ein Rad mit einem Reifenspanner gemäß 13.
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Die in den Figuren dargestellten erfindungsgemäßen Spann-Vorrichtungen sind für ein Verspannen der im Bereich einer Lauffläche 19 fernen Seitenflächen angeordneten Wulste eines mit Druckgas 15 befüllten Reifens 2 mit den beiden sich gegenüberstehenden Hörnern 4, 4' eines den Reifen 2 tragenden Felgens 10 vorgesehen und enthalten einen zwischen die mit einem jeweiligen Reifenwulst 120, 120' überzogenen Felgenhörner 4, 4' einbringbaren Spannkörper 1 mit konkav gebogen ausgebildeten Seitenflächen, die an die jeweils konvex gebogen ausgebildeten Wölbungen der betreffenden Innenflächen der beiden sich gegenüberstehenden Reifenwulste angepasst sind, um die Reifenwulste gasdicht gegen die ebenfalls konvex gebogen ausgebildeten Felgenhörner 4, 4' zu drücken.
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Die Unterfläche 5 des Spannkörpers 1 benachbart ist zur Innenfläche des Felgens 10 angeordnet, wobei die Kontur der Spannkörper-Unterfläche an die Kontur der Felgen-Innenfläche angepasst ist. Die Unterfläche 5 des Spannkörpers 1 sowie die Innenfläche des Felgens 10 sind dabei plan ausgeführt.
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Gemäß der in den 2, 3 und 12 dargestellten Ausführungsform ist die Oberfläche 150 des erfindungsgemäßen Spannkörpers 1 plan ausgeführt.
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Gemäß der in den 1, 4 und 7 bis 11 dargestellten Ausführungsform enthält die Oberfläche 150 des erfindungsgemäßen Spannkörpers 1 eine oder mehr Umlaufnute 13, wobei die der Lauffläche 19 gegenüberliegende Innenfläche 6 des Reifens 2 mit einer entsprechenden Anzahl von Umlaufvorsprüngen versehen ist, und wobei jede Umlaufnut 13 einer zugeordneten Umlaufwulst in radialer Richtung des Reifens 2 gegenübersteht. Die entsprechende Umlaufnut 13 sowie die Umlaufvorsprünge sind im Bereich der betreffenden Hochstände und Niedrigstände gebogen ausgeführt, um ein selbstzentrierendes Ineinandergreifen im Falle eines gaslos gewordenen Reifens 2 sicherzustellen.
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Eine Umlaufnut 13 ist in einigen der Figuren in einem auf einer planen Oberfläche des Spannkörpers 1 fest angebrachten Weichkomponentenelement 12 ausbildet.
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In den dargestellten Figuren ist der Spannkörper 1 aus einer Mehrzahl jeweils ein Ringsegment bildender, im Bereich ihrer Stirnflächen jeweils aneinander angrenzender, aus einem festen Material hergestellter Spannkörperelemente zu einer robusten ringförmigen Einheit zusammengesetzt.
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Im Inneren eines in den Figuren dargestellten erfindungsgemäßen Spannkörpers 1 ist jeweils mindestens eine Höhlung 8 für die Aufnahme eines Druckgases 15 ausgebildet, wobei eine erste, mit einem Rückschlagventil versehene Gasleitung 9 für ein Einbringen von Druckgas 15 aus einer externen Druckgasquelle in das Innere der Höhlung 8 vorgesehen ist und eine zweite, mit einem Steuerventil versehene Gasleitung 3 für ein Einbringen von Druckgas 15 aus der Höhlung 8 in den im Normalzustand mit Druckgas 15 gefüllten Hohlraum vorgesehen ist. Eine jeweilige Höhlung 8 ist dabei ausgelegt, um einen Gasdruck aufzunehmen, der höher bemessen ist als der Gasdruck im Reifen 2.
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Im Reifeninneren ist jeweils ein in den Figuren nicht dargestellter, mit einer Steuereinheit gekoppelter Gasdruck-Sensor angeordnet, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, um bei einem unterhalb eines vorgegebenen Sollwertes gemessenen Gasdruck das Steuerventil zu öffnen, um Druckgas 15 aus der Höhlung 8 in das Reifeninnere einzuleiten. Die Steuereinheit ist des Weiteren ausgelegt, um das Steuerventil bei einem dem Sollwert entsprechenden Gasdruck zu schließen.
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Eine Höhlung 8 ist innerhalb eines jeweiligen Spannkörpers 1 in Form eines Hohltorus ausgebildet, der zum Zweck eine Hohlraummaximierung innerhalb des Spannkörpers 1 mäanderförmig gebogen verlaufend ausgelegt ist.
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Gemäß der in 13 dargestellten Ausführungsform ist die Innenfläche eines Reifens 2 mit einer gasdichten vorgeformten Folie 14 ausgekleidet, deren jeweils dem Spannkörper 1 nahe Kanten zwischen eine jeweilige Seitenfläche des Spannkörpers 1 und die Innenflächen einer betreffenden Reifenwulst 120, 120' einbringbar ist. Zwischen die Innenfläche des Reifens 2 und der der Reifeninnenfläche nahen Oberfläche 150 der Folie 14 ist eine offenporig-schaumartige Substanz eingebracht, die einerseits schalldämpfend wirkt und andererseits bei einem luftlosen Reifen 2 eine elastische Pufferzone bildet.
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Spezifisch ist die offenporig-schaumartige Substanz 26 dabei zwischen zwei in der Nachbarschaft der Innenfläche der Lauffläche 19 des Reifens 2 vorgesehene vorgeformte Folien 14 eingebracht ist.
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Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannkörper
- 2
- Reifen
- 3
- zweite Gasleitung
- 4
- Felgenhorn
- 5
- Unterfläche des Spannkörpers
- 6
- der Lauffläche gegenüberliegende Innenfläche des Reifens
- 7
- Zentrierfläche
- 8
- Höhlung
- 9
- erste Gasleitung
- 10
- Felge
- 11
- Mulde
- 12
- Weichkomponenten-Element
- 13
- Umlaufnut
- 13'
- Umlaufvorsprung
- 14
- Folie
- 15
- Druckgas
- 16
- Doppelfolie
- 17
- Federnde Stege
- 18
- Seitenfläche
- 18'
- Seitenfläche
- 19
- Lauffläche
- 20
- Radnabenmotor
- 21
- Äußere Felgenhälfte
- 22
- Innere Felgenhälfte
- 23
- Felgenstern
- 24
- Profilvertiefung
- 25
- Folienschlauch bzw. Doppelfolie
- 26
- offenporig-schaumartige Substanz
- 27
- gastransparente Öffnung zur offenporigschaumartigen Substanz
- 110
- Seitenfläche
- 110'
- Seitenfläche
- 118
- Elastischer Schaumstoff
- 120
- Reifenwulst
- 120'
- Reifenwulst
- 150
- Oberfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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