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Innerhalb eines gasgefüllten Fahrzeugreifens angeordnete Reifeneinlage
zur Stützung des Reifens im Falle eintretender Undichtigkeit Die Erfindung betrifft
eine innerhalb der Ringkammer eines gasgefüllten Fahrzeugreifens angeordnete ringförmige
Reifeneinlage aus Schaumstoff von geschlossenzelliger Struktur zur Stützung des
Reifens im Falle eintretender Undichtigkeit, wobei im normalen Betriebszustand des
Reifens zwischen der Reifeneinlage und der Reifeninnenwand ein gasgefüllter Raum
verbleibt.
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Derartige Reifeneinlagen aus natürlichem oder synthetischem Schaumgummi
sind bereits bekannt. Bei Verwendung dieser bekannten Schaumgummieinlagen muß der
Reifen mit Wasserstoff oder einem anderen, mit Bezug auf Luft kleinmolekularen Gas
auf einen verhältnismäßig hohen Druck von beispielsweise 10 kp/CM2 aufgepumpt
werden. Dadurch wird die Reifeneinlage zunächst unter elastischer Verformung der
Schaumgummizellenwandungen und gleichzeitiger elastischer Verformung der vom Herstellungsvorgang
her in den einzelnen Schaumgummizellen enthaltenen Gasinhalte zusammengedrückt.
Infolge des Unterschiedes der Molekülgrößen der Moleküle der Wasserstoffreifenfüllung
einerseits und der Moleküle der in den Zellen des Schaumgummis befindlichen Gasinhalte
andererseits kommt es zu einer Diffusion des Wasserstoffgases durch die Poren der
Zellenwandungen der Schaumgummizellen hindurch, so daß innerhalb dieser Zellen ein
Druckanstieg eintritt. Die Schaumgummieinlage bläht sich infolgedessen nicht nur
wieder auf ihre normale Raumform auf, sondern sie wird nurunehr wiederum unter elastischer
Verformung der Zellenwandungen der einzelnen Schaum-Ummizellen und unter gleichzeitiger
Volumenverringerung der äußeren Gasfüllung des Reifens auf einen größeren Rauminhalt
aufgebläht. Dieser Vorgang, durch welchen der Reifen erst funktionsfähig wird, nimmt
etwa 12 Stunden in Anspruch. Wird der nun-mehr betriebsfähige Reifen sodann in Gebrauch
genommen und tritt dabei eine Undichtigkeit ein, so entweicht die in dem Raum zwischen
der Reifeneinlage und der Reifeninnenwand befindliche Gasfüllung durch die Undichtigkeit
hindurch in die Außenatmosphäre, und die Reifeneinlage bläht sich gleichzeitig in
gleichem Maße unter dem Druck des in den einzelnen Schaumgummizellen eingeschlossenen,
nunmehr wieder überdruck bekommenden Gases auf, so daß der Reifen seinen Innendruck
nur langsam verliert und die Reifeneinlage allmählich das Reifeninnere ganz einnimmt.
Der Reifen wird infolgedessen durch die ihn schließlich ganz ausfüllende Reifeneinlage
noch einige Zeit prall gehalten, bis das Fahrzeug an einer zum Reifenwechsel geeigneten
Stelle angehalten werden kann. Infolge der kleineren Molekülgröße der Wasserstoffmoleküle
im Vergleich zur Molekülgröße der Luftmoleküle findet jedoch auch bei intaktem Reifen
während des Betriebes eine ständige Diffusion des die Reifenfüllung bildenden Wasserstoffgases
durch die Reifenwandung hindurch nach außen statt. Dieser Vorgang macht es erforderlich,
daß in verhältnismäßig kurzer zeitlicher Folge immer wieder ein Nachpumpen. von
Wasserstoffgas in den Reifen notwendig wird, damit stets der zwischen der Reifeneinlage
und dem Reifengasraum einerseits und der zwischen den Reifengasraum und der Außenatmosphäre
andererseits erforderliche Druckunterschied aufrechterhalten wird. Dieser ständig
erforderliche Druckunterschied zwischen zwei verschiedenen Gasen bildet also die
Voraussetzung für die einwandfreie Wirkungsweise der bekannten Schaumgummireifeneinlage.
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Der Umstand, daß der erstmalige Diffusionsvorgang zwischen der Reifengasfüllung
und der Reifeneinlage bei der bekannten Schaumgummieinlage etwa 12 Stunden beansprucht,
daß ferner ein Nachpumpen von Wasserstoffgas in verhältnismäßig kurzen Zeiträumen
immer wieder erneut vorgenommen werden muß und daß schließlich das im Reifen befind-Eche
Druckgas zur Bildung hochexplosiver Knallgasgemische neigt, war wohl die Ursache
dafür, daß sich die bekannte Schaumgummieinlage in der Praxis nicht einführen konnte.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Schaumstoffreifeneinlage,
der eingangs genannten Art, die sich für den praktischen Betrieb besser eignet und
die es gestattet, die mit der Einlage versehenen Reifen in gewohnter Weise mit ungefährlicher
Luft von üblichen, wesentlich niedrigerem Druck aufzupumpen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Reifeneinlage
aus an sich bekanntem
Schaumkunststoff mit hoher Eigenelastizität
besteht und daß die Gasfüllung zwischen der Reifeneinlage und der Reifeninnenwand
in ebenfalls an sich bekannter Weise aus Luft besteht.
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Es ist dem Schrifttum auch schon als bekannt zu entnehmen, Reifeneinlagen
aus Gummi, synthetischem Gummi oder einem dazu analogen synthetischeu Werkstoff
mit geschlossenzelliger Struktur vorzusehen. Diese Einlagen sollen derart in der
Ringkammer luftgefüllter Reifen angeordnet sein, daß sich zwischen ihnen und der
Reifeninnenwand zumindest im Bereich der Lauffläche ein Luftraum befindet. Entweicht
die Luftfüllung infolge einer Reifenbeschädigung, so soll sich die Reifeninnenwand
unmittelbar an die Reifeneinlage anlegen, die nuninehr als innere Reifenstütze wirksam
wird. Ein Aufblähen der Einlage tritt bei dieser Anordnung nicht ein, so daß also
die durch die Reifeneinlage erzielte Notlaufeigenschaft des Reifens sowohl wirkungsmäßig
als auch hinsichtlich ihrer zeitlichen Dauer sehr begrenzt ist. Dies hat seine Ursache
in dem Umstand, daß bei derartigen Einlagen aus Gummi, synthetischem Gummi oder
dazu analogen synthetischen Stoffen mit geschlossenzelliger Struktur eine Wechselwirkung
zwischen der im Reifen befindlichen Luft und den Zellen der Reifeneinlage nicht
eintritt. Natürlicher und -synthetischer Schaumgummi bzw. natürlicher oder synthetischer
Gummi bzw. dazu analoge synthetische Stoffe von geschlossenzelliger Struktur werden
bekanntlich durch Einleitung von Gasen in :flüssige Latexmasse und anschließendes
Vulkanisieren hergestellt, wodurch ein Körper entsteht, der infolge der Vulkanisation
in einer geschlossenen Form mit einer hauchdünnen äußeren Haut überzogen ist. Wird
diese äußere Haut entfernt oder verletzt, so wird der Schaumstoffkörper sehr empfindlich
gegenüber äußeren Beanspruchungen. Dies dürfte der Grund sein, warum derartige Schaumstoffniassen
als Reifeneinlagen in Verbindung mit einer Luftfüllung ungeeignet sind. Sie würden
sich binnen kurzer Zeit in eine Vielzahl einzelner Gummiriebelcheil auflösen.
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Schaumkunststoff wird bekanntlich vom Liefer-Werk in Hohlperlenform
geliefert, wobei jede einzelne Hohlperle einen Gaseinschluß aufweist. Diese Hohlperlen
werden im Verarbeitungsbetrieb durch Dampfbehandlung gequollen und sodann in dampfbeheizten
Gießformen zu Schauinkunststo:ffk6rpern gegossen. Bestimmte Arten der auf diese
Weise hergestellten Schaumkunststoffe, beispielsweise solche aus Polyvinylchlorid,
Polystyrol, Polyäthylen, Polyurethan, Polycarbonat oder Polyamid haben bekanntlich
eine sehr hohe Eigenelastizität und eine ausgezeichnete Formbeständigkeit. Diese
Eigenschaften haben in Verbindung mit dem Umstand, daß beim Vergießen der gequollenen
Kunststoffperlen zu Porinen sich zwischen den Perlkörpern kleinste Hohlräume bilden,
die über feinste Kriechkanäle untereinander und mit der Außenfläche des Körpers
in Verbindung stehen, zur Folge, daß sich bei Verwendung solcher Schaumkunststoffe
als Material für Reifeneinlagen in Verbindung mit Luftfüllungen von normalem Druck
im Sinne der Erfindung vom Fachniann keineswegs erwartete Wechselwirkungen
zwischen der Einlaeg und der Luftfüllung ergeben, die mit den erwähnten bekannten
Reiferieinlagen nur in sehr unvollkommenem Maße erzielbar sind und die Notlaufeigenschaften
der so ausgestatteten Reifen ermöglichen, die bisher nicht erreichbar waren und
eine bisher nicht gekannte Sicherheit gewährleisten.
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Diese mit dem Erfindungsgegenstand erzielten Wechselwirkungen zwischen
der Reifeneinlage und der Reifenluftfüllung lassen sich in etwa darin zusammenfasseil,
daß beim erstmaligen Aufpumpen eines mit einer Einlage nach der Erfindung ausgestatteten
Fahrzeugreifens der Druck der Reifenhift die Schautikunststoffeinlage zunächst unter
Verdichtung des in den Schaumkunststoffhohlräumen enthaltenen Gases und unter elastischer
Verformung der Zellwände zusammenpreßt, daß anschließend hauptsächlich infolge der
Elastizität der Zellwände die Reifeneinlage sich allmählich ausdehnt, wobei die
Reifenluft allmählich durch die erwähnten Kriechkanäle in die Hohlräume der Schaumkunststoffeinlage
eindringt, bis sich ein Gleichgewichtszustand zwischen dem Druck des nuninehr in
den Schaumkunststoffhohlräumen enthaltenen Gasgemisches und der außerhalb der Einlage
be:findlichen Reifenluft eingestellt und die Schaumkunststoffeinlage wieder ihre
ursprüngliche Form angenommen hat. Dieser Vorgang beansprucht etwa 4 Stunden. Kommt
es zu einer Reifenbeschädigung, so strömt die Reifenluft durch die Reifenundichtigkeit
ins Freie, und der Luftdruck im Reifeninneren sinkt auf den Druck der Außenatmosphäre
ab. Dies hat zur Folge, daß die Schaumkunststoffeinlage sich nunmehr unter dem Druck
des in ihren Hohlräumen eingeschlossenen Gasgernisches unter gleichzeitiger elastischer
Verformung über ihre normale Raumform hinaus aufbläht und das Reifeninnere vollständio,
ausfüllt. Dieser Vorgang vollzieht sich augenblicklich, d.h. in dem Maße, in welchem
der Druck der Reifenluft absinkt. Der Reifen bleibt infolgedessen für längere Zeit
prall, so daß keine Schleudergefahr für das Fahrzeug heraufbeschworen wird und der
Fahrer die Möglichkeit hat, noch bis zu einem Ort weiterzufahren, an welchem er
ohne Gefahr den Reifenwechsel vornehmen kann.
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Vorzugsweise besteht die Schaumkunststoffeinlage nach der Erfindung
aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie Polyäthylen-Schaumstoff, Polystyrol-Schaumstoff,
Polyamid-Schaumstoff oder Polyvinylchlorid-Schaumstoff. Es können aber auch bestimmte
Einstellungen von Polyurethan-Schaumstoff oder Polycarbonat#Schaumstoff Verwendung
linden.
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Die erfindungsgemäße Reifeneinlage kann in Vera bindung mit jeder
handelsüblichen Reifen- oder Felgenkonstruktion Anwendung finden, da sie im Inneren
des Reifens auf der Radfelge aufliegend angeordnet und genügend elastisch und so
zusammendrückbar ist, daß sie beim Aufziehen über eine normale, -übliche Radfelge
geschoben werden kann.
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Wenn nun der Fahrzeugreifen mit Druckluft gefüllt wird, wird die Reifeneinlage
zunächst zusammengedrückt, da in ihren Hohlräumen noch Atmosphärendruck herrscht.
Infolge der bekannten Eigenelastizität des Schaumkunststoffes nimmt jedoch
die Einlage wieder ihre ursprüngliche Gestalt an, so daß bei ihrer Wiederausdehnung
im Inneren der Hohlraum6 vorübergehend ein geringer Unterdruck entsteht, welcher
jedoch infolge des allmählichen Eindringens der im Reifen befindlichen Druckluft
in die Hohlräume, hinein später allmählich wieder abgebaut wird. Infolgedessen delint
sich die Schaumkunststoffeinlage so lange langsam aus, bis sie wieder vollständig
ihre ursprüngliche Form angenommen
hat. Im Inneren der Hohlräume
der Einlage herrscht sodann ein Druck, welcher im wesentlichen dem Reifendruck gleich
ist.
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Beim Undichtwerden des Reifens entweicht die im Reifeninneren enthaltene
freie Druckluft, wodurch eine äußere Druckentlastung der Schaumkunststoffeinlage
auftritt. Die Schaumkunststoffeinlage dehnt sich also infolge des in ihren Hohlräumen
vorhandenen Druckes aus und legt sich stützend an die Reifendecke an. Der Innendruck
in den Hohlräumen der Schaumkunststoffeinlage sinkt nur sehr langsam ab, so daß
das Fahrzeug sicher ausrollen kann, ohne daß die Fahrzeuginsassen gefährdet werden.
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Bei Verwendung einer Schaumstoffeinlage nach der Erfindung nimmt die
Reifensteifigkeit beim Undichtwerden des Reifens etwas ab. Das Nachlassen der Reifensteifigkeit
ist für den Fahrzeugführer bemerkbar, ohne jedoch zu Gefahren für die Insassen des
Fahrzeugs zu führen.
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Die Erfindung wurde oben in Verbindung mit schlauchlosen Reifen dargelegt.
Es bedarf jedoch keiner Erwähnung, daß die Erfindung auch in Verbindung mit Reifen
mit Schlauch Anwendung finden kann.
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Im Gegensatz zu der eingangs erwähnten bekannten Schaumgummireifeneinlage,
die in Verbindung mit einer Wasserstoffgasreifenfüllung von hohem Druck Anwendung
finden muß und bei welcher der Unterschied der Molekülgröße der Wasserstoffgasmoleküle
gegenüber der Molekülgröße der in den einzelnen Schaumgummizellen enthaltenen Gasinhalte
die Voraussetzung für das Aufblähen der Reifeneinlage im Falle einer Reifenbeschädigung
bildet, ist beim Erfindungsgegenstand nicht das Fehlen, sondern gerade das Vorhandensein
eines Gleichgewichtszustandes zwischen der Reifeneinlage bzw. dem in ihren Hohlräumen
enthaltenen Gasgemisch und der Luftfüllung des Reifens, die einen normalen, niedrigen
Druck haben kann, maßgebend.
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Eine Ausführungsform einer Anordnung einer Reifeneinlage nach der
Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung im einzelnen beispielsweise beschrieben.
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An einem Radkörper 1 ist eine Radfolge 2 befestigt. Dieselbe
dient zur Aufnahme eines bekannten schlauchlosen Reifens 3. An der Felge
ist in üblicher Weise ein Ventil 4 angeordnet. Im Inneren des Reifens
3 ist eine Schaumkunststoffeinlage 5 gemäß der Erfindung untergebracht,
welche das Reifeninnere nicht ganz ausfüllt, so daß noch ein freier Luftraum
6 verbleibt.