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Die Erfindung betrifft ein Rad, insbesondere für landwirtschaftliche Maschinen, insbesondere ein Andruckrad für Sämaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Herstellungsverfahren zur Herstellung des Rades.
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Sämaschinen zum Verteilen von Saatgut weisen herkömmlicherweise eine Säschar auf, über die in einem Saatgutbehälter gelagertes Saatgut in eine Saatrille im Untergrund eingebracht werden kann. Zum Ausrichten der Säschar in einer bestimmten Tiefe ist die Säschar über ein Gestänge mit einem Andruckrad verbunden, das auf dem Untergrund aufliegt und im Betrieb auf diesem abrollt. Durch die starre Anordnung zwischen der Säschar und dem Andruckrad kann die Säschar in einer bestimmten Tiefe positioniert werden, um das Saatgut kontrolliert in der Saatrille abzulegen. Gleichzeitig sorgt das vorzugsweise nachlaufende Andruckrad dafür, dass das Saatgut in die Saatrille gedrückt wird. Weiterhin kann das Andruckrad für eine Verdichtung des Untergrundes im Bereich des Saatgutes sorgen.
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Im Betrieb der Sämaschine wirken hohe Belastungen sowohl in radialer als auch in axialer Richtung (Kurvenfahrt) auf das Andruckrad. Um einen zuverlässigen Betrieb sicherzustellen, ist dafür zu sorgen, dass ein auf die Felge aufgezogener Reifen des Andruckrades nicht von der Felge abhebt und somit Schmutz zwischen Felge und Reifen gelangen kann oder der aufgezogene Reifen verloren gehen kann. Weiterhin ist dafür zu sorgen, dass Toleranzen insbesondere in der Reifenbreite minimiert werden.
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Derartige Andruckräder sind beispielsweise in
EP 2 145 775 A1 ,
EP 2 904 889 A1 und
EP 2 982 229 A1 beschrieben. Demnach ist vorgesehen, den einteiligen, eine Hohlkammer aufweisenden Reifen über einen radial nach innen verlaufenden Haltebereich an der einteiligen oder zweigeteilten Felge zu halten. Der Haltebereich ist dazu T-förmig oder pilzförmig mit einer Engstelle und einem breiten Kopfbereich ausgeführt. Nach dem Zusammensetzen der zweigeteilten Felge oder dem Zusammenfügen mit der einteiligen Felge liegt die Engstelle des T-förmigen Haltebereiches in einer Aussparung in einer umlaufenden Felgenaußenseite und der breitere Kopfbereich in einem Innenraum in der Felge, wobei der Kopfbereich breiter als die Aussparung ist. Dadurch kann ein vollständiges Abheben und auch seitliches Abrutschen des Reifens von der Felge vermieden werden.
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Bei der Herstellung des Rades wird der Haltebereich des Reifens zunächst in einem Bereich der Aussparung in einer der Felgenwangen positioniert. Die zweite Felgenwange ist in diesem Zustand bereits passgenau auf die erste Felgenwange aufgesetzt, jedoch nicht fest mit dieser verschraubt, so dass ein Spiel zwischen beiden vorliegt, was das Positionieren des Haltebereiches in der Aussparung ermöglicht. Anschließend werden die Felgenwangen verschraubt und dadurch aneinander fixiert und der Reifen über den Haltebereich in der Aussparung gehalten. Nachteilig hierbei ist, dass durch den zweiteiligen Felgenaufbau ein hoher Montageaufwand zum Positionieren und Fixieren des Reifens erforderlich ist, wodurch die Montagekosten steigen.
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Weiterhin kann bei diesem Aufbau aufgrund der radialen Ausdehnung der Aussparung bei fertigungsbedingten Toleranzen ein zumindest geringfügiges radiales Spiel zwischen Reifen und Felge auftreten, so dass der Reifen auch im mittleren Bereich leicht abheben kann. Aufgrund des in einem zweistufigen Verfahren hergestellten Hohlkammerprofils des Reifens können zudem produktionstechnische Toleranzen auch im Reifen auftreten.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Radbereitzustellen, das einfach und kostengünstig herzustellen ist und einen zuverlässigen Betrieb gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch ein Rad nach Anspruch 1 sowie ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 18 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, dass die formschlüssige Verbindung zwischen einer Felge und mindestens einem Haltebereich eines Reifens über mindestens ein zusätzlich eingebrachtes Fixierelement bewirkt wird, das den mindestens einen Haltebereich mechanisch an der Felge einsperrt.
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Vorteilhafterweise wird demnach eine formschlüssige Verbindung durch ein Fixierelement bewirkt, dass zusätzlich eingebracht wird, so dass zur Montage des Reifens keine zweigeteilte Felge nötig ist, zwischen der der Haltebereich aufgenommen ist. Die formschlüssige Verbindung wird vielmehr dadurch bewirkt, dass das mindestens eine Fixierelement zumindest bereichsweise am mindestens einen Haltebereich des Reifens derartig anliegt, dass eine Bewegung des mindestens einen Haltebereiches und somit auch des Reifens in radialer und/oder axialer Richtung verhindert ist. Somit sorgt das zusätzlich eingebracht Fixierelement für die Fixierung vorzugsweise in beiden Richtungen.
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Der Reifen und die Felge sind hierbei Teil des Rades, vorzugweise eines Rades für eine landwirtschaftliche Maschine, insbesondere eines Andruckrades für eine Sämaschine.
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Um die formschlüssige Verbindung zu optimieren, kann vorgesehen sein, dass an dem mindestens einen Haltebereich eine erste Hinterschneidung angeordnet ist, die das mindestens eine Fixierelement hintergreift bzw. die von dem mindestens einen Fixierelement hintergriffen wird. Ein Verrutschen gegeneinander kann dadurch effizient verhindert werden.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass das mindestens eine Fixierelement in einem Verbindungsabschnitt in der Felge derartig angeordnet bzw. eingebracht ist, dass der ebenfalls in den Verbindungsabschnitt eintauchende Haltebereich im Verbindungsabschnitt formschlüssig gehalten wird. Somit wird ein Bereich bzw. ein Abschnitt in der Felge definiert, in den das Fixierelement zusätzlich eingebracht wird, so dass die Ausdehnung für den Bereich der formschlüssigen Verbindung zwischen Felge und Reifen bzw. Haltebereich eindeutig festgelegt wird.
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Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass in dem Verbindungsabschnitt eine zweite Hinterschneidung angeordnet ist, die der mindestens eine Haltebereich und/oder das mindestens eine Fixierelement hintergreift. Auch durch diese zweite Hinterschneidung kann die formschlüssige Verbindung verbessert werden, da ein gegenseitiges Verrutschen der Verbindungspartner gegeneinander verhindert werden kann.
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Eine weitere Verbesserung bringt es, dass das mindestens eine zusätzliche Fixierelement stoffschlüssig mit der Felge und/oder dem Reifen und/oder dem mindestens einen Haltebereich verbunden ist. Somit kann die formschlüssige Verbindung mit einer stoffschlüssigen Verbindung auch kombiniert werden, um ein Ablösen des Fixierelementes vom jeweiligen Untergrund zu verhindern. Zur Sicherung der stoffschlüssigen Verbindung kann ein Haftvermittler auf dem Reifen bzw. der Felge vorgesehen sein.
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Das mindestens eine zusätzliche Fixierelement selbst kann gemäß einer Ausführungsform als ein an der Felge aushärtendes bzw. ausgehärtetes Medium, z.B. ein an der Felge aushärtender bzw. ausgehärteter Kleber und/oder ein an der Felge aushärtender bzw. ausgehärteter Füllschaum, insbesondere Polyurethan-Schaum, in Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Ausführung, sein. Somit wird nach dem Aufbringen des Reifens auf die Felge ein flüssiges oder zähflüssiges Medium zwischen die Verbindungspartner gebracht und dieses Medium anschließend ausgehärtet.
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Dadurch kann durch einen chemischen Aushärteprozess ggf. in Kombination mit den Hinterschneidungen und/oder der stoffschlüssigen Verbindung eine formschlüssige Verbindung zwischen den Verbindungspartnern bewirkt werden, indem das ausgehärte Medium den Haltebereich im Verbindungsabschnitt einsperrt und somit eine Bewegung gegeneinander verhindert wird. Die Felge und der Reifen können demnach unabhängig voneinander in ihren Eigenschaften auf die jeweilige Anwendung optimiert werden und anschließend umlaufend über eine zusätzliches Medium miteinander formschlüssig und ggf. auch stoffschlüssig verbunden werden.
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Zur Dosierung des Mediums kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das aushärtende Medium über einen oder mehrere Einlässe an der Felge und einen Kanal in der Felge in den Verbindungsabschnitt derartig einfüllbar ist, dass das aushärtende Medium im ausgehärteten Zustand eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Haltebereich und der Felge mit ausbildet. Dazu kann ergänzend ein Überlauf, beispielsweise ein Steiger, mit dem Verbindungsabschnitt derartig in Wirkverbindung stehen, dass das aushärtende Medium nach dem Befüllen des Verbindungsabschnittes aus dem Überlauf austritt. Weiterhin kann der Verbindungsabschnitt beim Befüllen mit dem aushärtenden Medium über den Überlauf auch belüftet werden kann. Dadurch kann der Aushärteprozess mit dem Medium genau kontrolliert und ein möglichst großflächiges Umschließen des Haltebereiches gewährleistet werden, so dass eine robuste formschlüssige Verbindung ausgebildet wird. Die Verbindung kann zudem in einfacher Weise ausgebildet werden, nachdem der Reifen auf die Felge aufgebracht ist.
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Ergänzend oder alternativ kann als zusätzliches Fixierelement ein vor der Montage verfestigtes Fixierelement verwendet werden, mit dem die formschlüssige Verbindung rein mechanisch ausgebildet wird. Demnach kann gemäß einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass das mindestens eine zusätzliche Fixierelement ein zumindest teilweise auf einer Felgenaußenseite umlaufendes Halteelement mit vorspannbaren Armen ist, deren Enden derartig abgewinkelt sind, dass diese im entspannten bzw. eingeclipsten Zustand des Halteelementes die Haltebereiche, vorzugsweise an einem unteren Steg der Haltebereiche, mechanisch im Bereich des Verbindungsabschnittes an der Felge einsperren. Nach dem Aufbringen des Reifens auf die Felge wird demnach das Halteelement aus einem vorgespannten Zustand mittels einer Druckkraft, z.B. auf einen bestimmten Bereich des Reifens, in den entspannten bzw. eingeclipsten Zustand gebracht, in dem die abgewinkelten Enden den Haltebereich des Reifens einklemmen und demnach den gesamten Reifen formschlüssig an der Felge halten.
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Um den Einclipsvorang zu sichern oder das Halteelement auf der Felge zu zentrieren, greift das Halteelement mit einer Erhebung in eine vorzugsweise mittig an der Felge eingebrachte Kerbe ein. Dadurch kann ein Verrutschen beim Einclipsen vermieden werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine zusätzliche Fixierelement ergänzend oder alternativ als ein Stiftelement ausgeführt ist, wobei das Stiftelement seitlich in Öffnungen in der Felge eingesteckt werden kann und dann derartig durch die Öffnung in den Verbindungsabschnitt ragt, dass der Haltebereich mechanisch im Bereich des Verbindungsabschnittes an der Felge eingesperrt ist. Vorzugsweise ist der Haltebereich dazu L-förmig ausgebildet und das Fixierelement liegt an einem unteren Steg des L-förmigen Haltebereiches an.
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Jeder Öffnung ist dabei ein Stiftelement zugeordnet und alle Stiftelemente einer Seite sind auf einem flachen Ring angeordnet. Auf dem Umfang können statt einem einzelnen Ring auch mehrere Ringsegmente vorgesehen sein, die dann jeweils nur einen Teil der Stiftelemente tragen.
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Durch alle Ausführungsform wird erreicht, dass der Reifen in einfacher Weise mit der Felge verbunden werden kann, so dass der Herstellungsaufwand und auch die Herstellungskosten minimiert werden können. Gleichzeitig wird eine einfache und zuverlässige formschlüssige Verbindung zwischen Reifen und Felge ausgebildet, wobei an die jeweilige Anwendung angepasste festigkeits- und materialoptimierte Reifen und Felgen verwendet werden können, die nicht an den Verbindungsprozess zur Herstellung des Rades selbst angepasst werden müssen. Die Ausnahme bildet das Einbringen des Verbindungsabschnittes in die Felge, der jedoch in einem Bereich liegt, der auf die Belastung der Felge keinen großen Einfluss hat. Die Felgenkonstruktion ist somit nur marginal an die Fertigung des Rades anzupassen. Auch der Haltebereich am Reifen stellt nur eine marginale Änderung im Fertigungsprozess dar. Somit ist insgesamt eine prozessoptimierte Herstellung des Rades möglich.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass an dem Reifen mindestens zwei Haltebereiche und an der Felge mindestens zwei voneinander beabstandete Verbindungsabschnitte vorgesehen sind und mindestens zwei zusätzliche Fixierelemente jeweils eine formschlüssige Verbindung zwischen den mindestens zwei Haltebereichen und der Felge in den mindestens zwei Verbindungsabschnitten ausbilden.
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Dadurch kann der Reifen vorteilhafterweise an mindestens zwei Punkten umlaufend befestigt werden, so dass auch Seitenführungskräfte zuverlässig abgefangen werden können bzw. nicht zu einem Abheben des Reifens führen. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die mindestens zwei Haltebereiche und die mindestens zwei Verbindungabschnitte eine formschlüssige Verbindung zumindest in einem Randbereich des Reifens ausbilden, so dass ein Abheben über die gesamte Reifenbreite vermieden werden kann und sich demnach kein Schmutz im Zwischenraum zwischen Reifen und Felge sammeln kann. Zudem kann Reifenmaterial eingespart werden.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen des Reifens ist vorgesehen einen Reifen mit mindestens einem Haltebereich sowie eine Felge mit mindestens einem Verbindungsabschnitt bereitzustellen und den Reifen anschließend auf die Felge aufzubringen, wobei der mindestens eine Haltebereich dabei in den Verbindungsabschnitt eintaucht. Anschließend wird das mindestens eine zusätzliche Fixierelement - je nach Ausführung - in den mindestens einen Verbindungsabschnitt derartig eingebracht, dass der Reifen dadurch über den mindestens einen Haltebereich formschlüssig mit der Felge im Bereich des mindestens einen Verbindungsabschnittes verbunden wird. Vorzugsweise wird das mindestens eine zusätzliche Fixierelement durch Injizieren und Aushärten (aushärtendes Medium) und/oder durch Einclipsen (Halteelement) und/oder durch Eindrücken (Stiftelement) in den mindestens einen Verbindungsabschnitt eingebracht wird, um für eine formschlüssige Verbindung bzw. ein mechanisches Einsperren des Haltebereiches zu sorgen.
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Die Herstellung des Reifens erfolgt vorzugsweise in einem einstufigen Fertigungsprozess, wobei der Reifen vor dem Aufbringen auf die Felge derartig an Drehpunkten umgebogen wird, dass zumindest nach dem Aufbringen des Reifens auf die Felge eine über zumindest einen Teil des Umfangs des Reifens ausgedehnte Hohlkammer durch den Reifen oder durch den Reifen und eine Felgenaußenseite der Felge ausgebildet wird. Der Reifen bzw. die Wandung des Reifens kann demnach in einem einfachen Herstellungsverfahren ausgebildet werden und der Hohlraum wird lediglich durch Umbiegen der Wandung ausgebildet. Dadurch können Herstellungstoleranzen minimiert und der Herstellungsprozess insgesamt vereinfacht werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht eines Rades mit einem ausgehärteten Medium als Fixierelement zum Ausbilden einer formschlüssigen Verbindung zwischen einen Reifen und einer Felge gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 1a, 1b, 1c Abwandlungen des Rades gemäß 1;
- 2 das Rad gemäß 1 in einer Seitenansicht;
- 3a, 3b, 3c, 4 weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Rades mit einem ausgehärteten Medium als Fixierelement;
- 5, 6 Schnittansichten eines Rades mit einem vor der Montage verfestigten, mechanisch wirkenden Fixierelement zum Ausbilden einer formschlüssigen Verbindung zwischen einen Reifen und einer Felge in verschiedenen Ausführungsformen; und
- 7 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform eines Rades 100 einer landwirtschaftlichen Maschine, insbesondere ein Andruckrad für eine Sämaschine, in einer Schnittansicht dargestellt. Das Rad 100 weist demnach einen Reifen 1 mit einem Hohlraum 1a sowie eine einteilige Felge 2 mit einer umfangsseitig umlaufenden Felgenaußenseite 2a auf. Die Felge 2 kann grundsätzlich aber auch mehrteilig ausgeführt sein. Der Reifen 1 ist auf die Felge 2 aufgezogen und liegt in dieser Ausführungsform mit einer Reifenunterseite 1b auf der Felgenaußenseite 2a auf. Der Hohlraum 1a wird durch zwei Seitenwände 1c, einen Laufstreifen 1d sowie der Reifenunterseite 1b begrenzt. Statt einer symmetrischen Ausführung des Reifens 1 sowie der Felge 2 sind auch ungleiche bzw. asymmetrische Konturen möglich.
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Der Reifen 1 wird vorzugsweise in einem einstufigen Fertigungsprozess in einem Spritzgussverfahren gefertigt und anschließend durch Verformen in die in 1 im Schnitt dargestellte Ringform gebracht, die über den vollen Umfang des Reifens 1 verläuft. Der Reifen 1 weist dabei nach dem Fertigungsprozess im Schnitt zunächst eine im Wesentlichen flächige Form auf, d.h. der Hohlraum 1a wird erst nachträglich ausgebildet. Dazu wird das Fertigungsprodukt an Drehpunkten 1e nach innen umgebogen, so dass sich die Seitenwände 1c und der Laufstreifen 1d ausbilden. An einer Verbindungsstelle 4 wird der Reifen 1 ringförmig geschlossen, so dass sich im Schnitt die in 1 dargestellte Form mit der durchgängigen Reifenunterseite 1b und mit dem Hohlraum 1a ergibt.
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Der Reifen 1 kann hierbei an der Verbindungsstelle 4 mit oder ohne Zusatzkomponenten dauerhaft verschlossen werden, z.B. durch einen Elastomerring und/oder einen stirnseitig aufgebrachten Kleber. Abhängig von der Konzeption des Gesamtsystems können die Enden an der Verbindungsstelle 4 auch stirnseitig verpresst werden, indem von außen Spann- und Haltekräfte in den Bereich der Verbindungsstelle 4 eingeleitet werden.
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Ein derartig ausgebildeter Reifen 1 wird anschließend auf die Felge 2 montiert. Die Felge 2 hat einen auf der Felgenaußenseite 2a umlaufenden Verbindungsabschnitt 5 in Form einer Nut, in den ein Haltebereich 6 des Reifens 1 bei der Montage eintaucht. Der Haltebereich 6 ist gemäß dieser Ausführungsform mittig bezüglich der axialen Richtung R1 des Reifens 1 angeordnet und ist einteilig mit der Reifenunterseite 1b im Bereich der Verbindungsstelle 4 gefertigt.
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In den Verbindungsabschnitt 5 kann über einen Einlass 3 und einen Kanal 7 ein aushärtendes Medium 8, beispielsweise ein Füllschaum, insbesondere Polyurethan-Schaum in Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Ausführung, oder vergleichbar, eingefüllt werden. Eine Verfestigungsgeschwindigkeit des Mediums 8 ist derartig eingestellt, dass ein vollständig um die Felge 2 umlaufendes Befüllen des Verbindungsabschnittes 5 möglich ist. Erst dann kommt es frühestens zu einer vollständigen Aushärtung, durch die der Haltebereich 6 im Bereich des Verbindungsabschnittes 5 formschlüssig mit der Felge 2 verbunden wird. Das ausgehärtete Medium 8 wirkt somit in dieser Ausführungsform als aushärtendes Fixierelement durch das die formschlüssige Verbindung zwischen dem Reifen 1 und der Felge 2 ausgebildet wird.
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Der Haltebereich 6 des Reifens 1 wird durch das ausgehärtete Medium 8 mechanisch eingesperrt, wobei dies insbesondere dadurch erreicht wird, dass sich im Haltebereich 6 erste Hinterschneidungen 9 befinden, in die das ausgehärtete Medium 8 eingreift bzw. dieses hintergreift. Dadurch kann ein Abheben des Reifens 1 in radialer Richtung R2 verhindert werden. Um die formschlüssige Verbindung zu optimieren, kann der Verbindungsabschnitt 5, wie in 1a dargestellt, zweite Hinterschneidungen 10 (jeweils hinterschnittige Seitenwände des Verbindungsabschnittes 5) aufweisen, in die das ausgehärtete Medium 8 ebenfalls eingreifen bzw. die es hintergreifen kann.
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Ergänzend kann sich das aushärtende Medium 8 im Bereich des Verbindungsabschnittes 5 - ggf. unterstützt durch einen Haftvermittler - stoffschlüssig mit der Felge 2 verbinden. Weiterhin kann optional auch ein Haftvermittler auf den Haltebereich 6 aufgetragen werden, wodurch auch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Haltebereich 6 und dem aushärtenden Medium 8 erreicht werden kann. Somit kann die durch das Medium 8 bewirkte formschlüssige Verbindung zwischen dem Reifen 1 und der Felge 2 durch eine stoffschlüssige Verbindung zusätzlich gesichert werden.
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Zum Einbringen des Mediums 8 in den Verbindungsabschnitt 5 wird die Felge 2 mit dem montierten Reifen 1 beispielsweise in einer Vorrichtung fixiert und das noch flüssige Medium 8 durch den Einlass 3 und den Kanal 7 in den Verbindungraum 5 injiziert, bis dieser vorzugsweise vollständig gefüllt ist. Optional kann der Verbindungsraum 5 aber auch nur partiell befüllt werden, wobei dazu z.B. mehrere Einlässe 3 auf dem Umfang vorhanden sein können. Zur Entlüftung des Verbindungsabschnittes 5 und als Indikator, ob ein ausreichender Füllstand erreicht ist, dient ein in 2 dargestellter druckgesteuerter Überlauf 11, beispielsweise ein Steiger, aus dem das in den Verbindungsabschnitt 5 über den Einlass 3 injizierte Medium 8 austreten kann, wenn ein bestimmter Füllstand erreicht ist. Anschließend kann eine Aushärtung des Mediums 8 stattfinden, um den Fixierprozess abzuschließen.
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In 1b und 1c sind erweiterte Ausführungsformen gezeigt, die sich lediglich dadurch von der Ausführungsform in 1, 1a unterscheiden, dass zwei umlaufende Verbindungsräume 5a, 5b vorgesehen sind, in die jeweils ein hinterschnittener Haltebereich 6a, 6b nach der Montage des Reifens 1 eintaucht. Die Anordnung ist dabei derartig gewählt, dass der Reifen 1 über zwei zusätzliche Fixierelemente - das ausgehärtete Medium 8a, 8b im jeweiligen Verbindungsabschnitt 5a, 5b - an zwei unterschiedlichen Positionen an der Felge 2 gehalten wird. Dadurch kann der Reifen 1 auch in Randbereichen 1f sicher an der Felge 2 gehalten werden bzw. ein radiales Abheben verhindert werden.
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Dazu kann vorgesehen sein, dass das Medium 8a, 8b über zwei getrennte Einlässe 3a, 3b und Kanäle 7a, 7b in die Verbindungsräume 5a, 5b injiziert wird, wodurch die Montage vereinfacht wird. Entsprechend können analog zu 2 zwei Überläufe für jeden Verbindungsraum 5a, 5b vorgesehen sein (nicht dargestellt).
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1c unterscheidet sich von 1b dadurch, dass im Bereich der Mittelachse der Felge 2 ein Vorsprung 2c angeordnet ist, der für einen seitlichen Halt sorgt und damit verhindert, dass der Reifen 1 nach innen einknickt.
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In den 3a, 3b, 3c und 4 sind alternative Ausführungsformen des Rades 100 dargestellt. All diese Ausführungsformen haben gemeinsam, einen in einem einstufigen Fertigungsprozess hergestellten Reifen 1 bereitzustellen, der mit seinen Randbereichen 1f auf der Felgenaußenseite 2a aufliegt und dort formschlüssig und ggf. auch stoffschlüssig befestigt ist. Die Reifenunterseite 1b entfällt demnach gegenüber der Ausführung in 1, 1a, 1b, 1c wodurch Material gespart und das Gewicht des Rades 100 reduziert werden kann. Die Felgenaußenseite 2a ist gegenüber 1 in radialer Richtung R2 geringfügig dicker ausgestaltet, um die formschlüssige Verbindung zwischen der Felge 2 und dem Reifen 1 zu ermöglichen bzw. zu vereinfachen.
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Der Hohlraum 1a im Reifen 1 wird in diesen Ausführungsformen durch die Felgenaußenseite 2a statt der Reifenunterseite 1b, die Seitenwände 1c des Reifens 1 sowie dem Laufstreifen 1d des Reifens 1 begrenzt. Der Reifen 1 wird auch hier durch entsprechendes Umbiegen an den jeweiligen Drehpunkten 1e in seine Form gebracht und mit der Felge 2 formschlüssig verbunden. Auch in diesen Ausführungsformen ist eine einteilige Felge 2 gewählt, wobei grundsätzlich aber auch eine mehrteilige Felge 2 verwendet werden kann.
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Die formschlüssige Verbindung zwischen Reifen 1 und Felge 2 erfolgt über ein aushärtendes Medium 8a, 8b als zusätzliches Fixierelement, wobei dieses jeweils in einen randseitig umlaufenden Verbindungsabschnitt 5a, 5b auf beiden Seiten der Felge 2 eingebracht wird. Der Reifen 1 weist dazu im Randbereich 1f auf beiden Seiten einen Haltebereich 6a, 6b auf, der durch das Fixierelement bzw. das aushärtbare Medium 8a, 8b im Verbindungsabschnitt 5a, 5b nach dessen Aushärten mechanisch eingesperrt wird, so dass eine formschlüssige Verbindung ausgebildet wird. Die Ausführungen in den 3a, 3b, 3c, 4 unterscheiden sich dabei im Wesentlichen durch die Form der Verbindungsräume 5a, 5b in der Felge 2 sowie der Haltebereiche 6a, 6b des Reifens 1.
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Gemäß den 3a, 3b, 3c, 4 ist ein Verbindungsabschnitt 5a, 5b in Form einer Einkerbung in der Felge 2 vorgesehen, wobei die Kerbe im Wesentlichen in axialer Richtung R1 oder leicht angeschrägt in die Felge 2 hineinragt. Der jeweilige Haltebereich 6a, 6b taucht in den Verbindungsabschnitt 5a, 5b auf der entsprechenden Seite der Felge 2 ein und liegt an einer Felgenfläche 12a, 12b im jeweiligen Verbindungsabschnitt 5a, 5b an. Am äußeren Ende des jeweiligen Haltebereiches 6a, 6b ist eine erste Hinterschneidung 9a, 9b angeordnet zum Optimieren der formschlüssigen Verbindung.
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Zum Ausbilden der formschlüssigen Verbindung wird das Medium 8a, 8b in flüssiger oder zähflüssiger Form in den jeweiligen Verbindungsabschnitt 5a, 5b umlaufend injiziert, beispielsweise durch eine Düse. Dazu kann das Rad 100 beispielsweise auf eine Seite gelegt werden, so dass ein Austreten des Mediums 8a, 8b aus dem Verbindungsabschnitt 5a, 5b verhindert wird. Nach dem Aushärten ist der Haltebereich 6a, 6b mechanisch durch das Medium 8a, 8b, das vorzugsweise stoffschlüssig mit der Felge 2 im Verbindungsabschnitt 5a, 5b verbunden ist, umlaufend eingesperrt und ein Abheben und/oder Verschieben des Reifens 1 somit verhindert. Durch die formschlüssige Verbindung in den beiden Randbereichen 1f wird dabei auch ein seitliches Abheben des Reifens 1 verhindert und der Reifen 1 somit zuverlässig an der Felge 2 gehalten.
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Gemäß 4 verläuft der Verbindungsabschnitt 5a, 5b im Wesentlichen in radialer Richtung R2 an der Felge 2. Der jeweilige ebenfalls radial ausgerichtete Haltebereich 6a, 6b liegt an einer radial ausgerichteten Felgenfläche 12a, 12b flächig an und wird durch das ausgehärte Medium 8a, 8b mechanisch eingesperrt, wobei die daraus resultierende formschlüssige Verbindung durch die erste Hinterschneidung 9a, 9b unterstützt wird.
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In den 3a, 3b, 3c, 4 ist weiterhin beidseitig eine Stützlippe 13 vorgesehen, die dazu dient, den Reifen 1 auf der Felgenaußenseite 2a bei einer seitlichen Krafteinwirkung abzustützen und dadurch ein Einknicken des Reifens 1 auf der Felge 2 zu verhindern.
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Zwei weitere Ausführungsformen der zusätzlichen Fixierelemente 14, 15 sind in 5 und 6 dargestellt, wobei auch diese für eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Reifen 1 und der Felge 2 in den Randbereichen 1f sorgen.
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In 5 ist dazu vorgesehen, ein vorspannbares Halteelement 14 mit zwei Armen 14a, 14b in die Felgenaußenseite 2a vollständig umlaufend oder zumindest bereichsweise umlaufend derartig einzuclipsen, dass an den Armen 14a, 14b angeordnete abgewinkelte Enden 15a, 15b jeweils in den seitlichen Verbindungsabschnitt 5a, 5b gelangen. Das Haltelement 14 wird dabei im entspannten Zustand selbständig in der eingeclipsten Stellung gehalten. Es kann auch eine zusätzliche Klebeverbindung zwischen dem Haltelement 14 bzw. den Armen 14a, 14b und der Felgenaußenseite 2a vorgesehen sein, um ein ungewolltes Abheben der Arme 14a, 14b von der Felgenaußenseite 2a zu vermeiden.
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Das Einclipsen erfolgt durch eine endseitige Krafteinwirkung auf die Arme 14a, 14b des vorgespannten Halteelementes 14 (gestrichelt) nachdem der Reifen 1 aufgezogen wurde. Dies ist in 5 durch Pfeile auf den Armen 14a, 14b angedeutet. Den Einclipsvorgang unterstützend, ist an dem Haltelement 14 mittig eine Erhebung 14c angeordnet, die passgenau in einer Einkerbung 2b in der Felge 2 liegt. Dadurch wird das vorgespannte Halteelement 14 in der Mitte der Felge 2 gehalten und ein Abrutschen beim Einclipsvorgang verhindert.
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In den jeweiligen Verbindungsabschnitt 5a, 5b taucht der in diesem Fall im Wesentlichen L-förmig ausgeführte Haltebereich 6a, 6b des Reifens 1 derartig ein, dass die nach unten abgewinkelten Enden 15a, 15b des Haltelementes 14 jeweils von oben auf einen unteren Steg 16a, 16b des jeweiligen L-förmigen Haltebereiches 6a, 6b aufdrücken oder aufliegen, wenn der Einclipsvorgang abgeschlossen ist. Dadurch wird das jeweilige Haltelement 6a, 6b mechanisch zwischen der Felge 2 und den nach unten abgewinkelten Enden 15a, 15b des Haltelementes 14 eingesperrt und ein radiales (R2) Abheben des Reifens 1 verhindert. Um die formschlüssige Verbindung zu unterstützen, kann jeweils eine zweite Hinterschneidung 10 in den Füllräumen 5a, 5b vorgesehen sein, in die der untere Steg 16a, 16b und/oder die abgewinkelten Enden 15a, 15b im fixierten Zustand eingreifen.
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Diese Ausführungsform lässt sich auch durch ein aushärtbares Fixiermittel - das aushärtbare Medium 8 gemäß den vorherigen Ausführungen - kombinieren, indem über einen zusätzlichen Kanal und einen Einlass die Möglichkeit geschaffen wird, das aushärtende Medium 8 in den Verbindungsabschnitt 5a, 5b einzulassen (nicht dargestellt) und damit die formschlüssige Verbindung weiter zu verbessern.
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In 6 ist eine weitere Ausführungsform mit einem Stiftelement 17a, 17b als Fixierelement dargestellt, das jeweils an beiden Seiten des Rades 100 durch ein Fenster bzw. durch eine Öffnung 2d in die Felge 2 eingesteckt wird. Das Stiftelement 17a, 17b ragt dabei derartig durch die Öffnung 2d in der Felge 2 hindurch, dass der auf der gesamtem Felge 2 umlaufende L-förmige Haltebereich 6a, 6b mit seinem unteren Steg 16a, 16b formschlüssig fixiert wird. Der untere Steg 16a, 16b wird somit durch das Stiftelement 17a, 17b mechanisch eingesperrt.
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In der Felge 2 sind die Öffnungen 2d beabstandet zueinander über den gesamten Umfang und auf demselben Radius verteilt. Jeder Öffnung 2d ist ein Stiftelement 17a, 17b zugeordnet und alle Stiftelemente 17a, 17b einer Seite auf einem flachen Ring 18a, 18b angeordnet. Auf dem Umfang können statt einem einzelnen Ring 18a, 18b auch mehrere Ringsegmente vorgesehen sein, die dann jeweils nur einen Teil der Stiftelemente 17a, 17b tragen. Nach dem Aufziehen des Reifens 1 auf die Felge 2, wodurch die Haltebereiche 6a, 6b umlaufend in die jeweiligen Verbindungsabschnitt 5a, 5b gelangen, wird der Ring 18a, 18b (oder die Ringsegmente) seitlich auf die Felge 2 gedrückt, so dass die Stiftelemente 17a, 17b in die Öffnungen 2d und den jeweiligen Verbindungsabschnitt 5a, 5b gelangen. Dadurch wird eine umlaufende formschlüssige Verbindung zwischen Reifen 1 und Felge 2 ausgebildet und der Reifen 1 dadurch gesichert. Der Ring 18a, 18b kann über einen Kleber oder anderweitig an der Felge 2 gehalten werden, um ein nachträgliches Herausrutschen zu verhindern.
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Ergänzend oder alternativ kann auch in dieser Ausführungsform vorgesehen sein, neben den Stiftelementen 17a, 17b oder anstatt der Stiftelemente 17a, 17b ein aushärtbares Medium 8 in die Verbindungsräume 5a, 5b einzulassen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Fixieren eines Reifens 1 auf einer Felge 2 zum Herstellen eines Rades 100 kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden (s. 7):
- Zunächst werden in einem anfänglichen Schritt St0 ein Reifen 1 und eine Felge 2 bereitgestellt. In einem ersten Schritt St1 wird der Reifen 1 über die Drehpunkte 1e in seine Form gebogen und in einem zweiten Schritt St2 auf die Felge 2 aufgezogen bzw. aufgebracht, so dass der mindestens eine Haltebereich 6; 6a, 6b in den Verbindungsabschnitt 5; 5a, 5b eintaucht. Dies erfolgt je nach gewählter Ausführungsform des Rades 100 wie zu den einzelnen Ausführungsformen beschrieben. Der aufgezogene Reifen 1 weist dabei einen Hohlraum 1a auf.
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Anschließend wird in einem dritten Schritt St3 das mindestens eine zusätzliche Fixierelement 8; 8a, 8b; 14, 15a, 15b; 17a, 17b in den mindestens einen Verbindungsabschnitt 5; 5a, 5b derartig eingebracht, d.h. injiziert ( 1 bis 4), eingeclipst (5) oder eingedrückt (6), dass der Reifen 1 über den mindestens einen Haltebereich 6; 6a, 6b formschlüssig mit der Felge 2 im Bereich des mindestens einen Verbindungsabschnittes 5; 5a, 5b verbunden ist. Im Falle eines aushärtenden Mediums 8; 8a, 8b als Fixierelement erfolgt die formschlüssige Verbindung bzw. das mechanische Einsperren nach dem Aushärten des Mediums 8; 8a, 8b. Damit ist das Rad 100 fertiggestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reifen
- 1a
- Hohlraum
- 1b
- Reifenunterseite
- 1c
- Seitenwand
- 1d
- Laufstreifen
- 1e
- Drehpunkt
- 1f
- Randbereich
- 2
- Felge
- 2a
- Felgenaußenseite
- 2b
- Einkerbung
- 2c
- Vorsprung
- 2d
- Öffnung
- 3; 3a, 3b
- Einlass (links, rechts)
- 4
- Verbindungsstelle
- 5; 5a, 5b
- Verbindungsabschnitt (links, rechts)
- 6; 6a, 6b
- Haltebereich (links, rechts)
- 7; 7a, 7b
- Kanal (links, rechts)
- 8; 8a, 8b
- aushärtendes Medium (links, rechts) (Fixierelement)
- 9; 9a, 9b
- erste Hinterschneidung (links rechts)
- 10
- zweite Hinterschneidung
- 11
- Überlauf
- 12a, 12b
- Felgenfläche (links, rechts)
- 13
- Stützrippe
- 14
- Halteelement (Fixierelement)
- 14a, 14b
- Arme des Halteelementes 14
- 14c
- Erhebung im Halteelement
- 15a, 15b
- abgewinkelte Enden des Halteelementes 14
- 16a, 16b
- Steg des Haltebereiches 6a, 6b
- 17a, 17b
- Stiftelement (Fixierelement)
- 18a, 18b
- Ring
- 100
- Rad
- R1
- axiale Richtung
- R2
- radiale Richtung
- St0, St1, St2, St3
- Schritte des Verfahrens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2145775 A1 [0004]
- EP 2904889 A1 [0004]
- EP 2982229 A1 [0004]
