DE1934838A1 - Fahrzeugrad mit Sicherheitsreifen und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

Description

DC 1533

PATENTANWALTS

DR. I. MAAS

DR. W. PFEIFFER .

DR..F. VOITHENLEITNER

8 MÜNCHEN 23 UNQERER3TR.25-TEL.39O236

Dow Corning Corporation, Midland, Michigan, V.-St.A;

Fahrzeugrad mit Sicherheitsreifen und Verfahren zum Herstellen desselben

Die Erfindung betrifft' Fahrzeugräder, die mit Poren enthaltenden Elastomeren gefüllt sind, und insbesondere eine neuartige Konstruktion für Fahrzeugräder unter Verwendung solcher Reifen. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen dieser Räder. ·

Es ist bekannt, Fahrzeugreifen zur Federung von Fahrzeugen mit einem elastischen Reifenfüllstoff zu füllen. Viele der ersten Kraftfahrzeugreifen waren auf diese Weise aufgebaut

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und obgleich die meisten Kraftfahrzeuge heute luftgefülltö' Reifen haben, sind für einige Anwendungsgebiete Schaumstoff-Füllungen zweckmäßig und rait neuen Füllstoffen gefüllte λοϊ-fen werden bereits vielfach verwendet. Tr. der USA-Patentschrift 3 38i 735 wird eine oicherheits-Eeifenkonstruktion mit elastischen,, porenhal'tigen Füllstoffen beschrieben,· die bei hohen Autobahngeschwindigkeit er. verwendet v/erden lcünne-n.

Die Herstellung von Reifen mit elastischen Füilstoffen v:ar . bisher praktisch der Handarbeit. vorbehalten.· Hs ist auch bekannt, den Füllstoff entweder in Rinc-orir. oder in Form von Segmenten in eine, übliche luftgefüllte Reifendecke einzulegen und ungehärtetes Material in übliche Reifendecken eir.zubringen."Für die Massenproduktion eignen sich diese Verfahrensv.'eisen praktisch nicht. Die anfallenden Arbeitskosten sind hoch und ein gleichmäßiges Endprodulct ist schv;ierig zu erhalten. Die Erfindung schafft einen neuen Radaufbau unter Verwendung eines porenhaltigen elastoneren Füllstoffs, der den Rad elastische Eigenschaften .verleiht. Die Erfindung schafft weiter ein Verfahren zum Herstellen solcher Räder, bei den die bisher erforderliehe Handarbeit bei der Herstellung von ir.it Schaum: gefüllten Reifen nicht erforderlich ist. Außerdem hat die Konstruktion nach der Erfindung eine Materialeinsparung zur Folge, indem eine v/esentiich größere Festigkeitj bezogen auf die Reifengröße, als bisher bekannt, erreicht wird.

Der Radaufbau nach der Erfindung besteht in der Hauptsache aus einem ringförmigen Körper aus porenhaltigem elastonerem Material, der mit einer Verstärkungsschnur umwunden ist. Vienn gewünscht, kann ein zusätzlicher Verstärkungsgurt um. die Peripherie des Ringkörpers gelegt werden. Die Reifensqh-Ie wird auf die äufi.ere Peripherie des gewickelten Ringkör-' pers geformt und der innere Rand oder die innere Peripherie.

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wird zwischen die divergierenden. Flansche'zweier Felgenteile gespannt. Für eine zusätzliche Stabilität können einer oder mehrere steife Verstärkungsringe an der inneren Peripherie des Ringkörpers vorgesehen sein, un die Form und die Radauswuchtuhg zu erhalten. Der Aufbau kann wirtschaftlich und nahezu ohne Handarbeit erfolgen, da das Wickeln und das Formen in einer automatischen Vorrichtung durchgeführt werden kann. Die 'Auswuchtungsprobleme für Rad und Reifen werden durch die Erfindung stark verringert. Die Schnurverstärkung des porengefüllten Ringkörpers verleiht dein Aufbau hohe Festigkeit und verringert daher die zur Aufnahme einer bestimmten Fahrzeugbelastung erforderliche Reifengröße. Dies führt natürlich zu Γ-Taterial ersparnissen und beseitigt manche Probleme, die durch das Gewicht der Reifen und der Räder bei der Konstruktion von Radaufhängungen für Automobile bedingt sind.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert. .'

Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Form zum Herstellen eines ein porenhaltiges Elastomeres enthaltenden Ringkörpers nach der Erfindung. - '

Figur 2 zeigt eine Ansicht eines in der in Figur i dargestellten Form hergestellten. Ringkörpers. In dieser Figur ist die Verstärkung aus der Schnurwicklung dargestellt.

Figur 3 zeigt einen Verstärkungsgurt nach der-Erfindung, der über den Außenrand des in Figur 2 dargestellten Ringkörpers gelegt wird.

Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Form zum Formen der Lauffläche auf dem Ringkörper nach Figur 2.

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. BAD

Pi gar 5 seiet-." einen Querschnitt eines fertigen Rades, das aus dem Gewickelten Ringkörper nach Figur 2, dem Gurt nach Figur 3 und der nach Figur ^]i geformten Lauffläche ■ besteht und eine Fahrzeugfelge hat.

._ In den Zeichnungen v;erden für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen in allen Figuren .verwendet. In Figur 1 ist ein . Querschnitt einer Form dargestellt, die aus zwei Teilen bestehen kann,, einen oberen Teil 11 und einen unteren Teil 12 und einen einfachen torusförmigen Formhohlraum 13 hat. Vor den Schließen der Form wird ein Verstärkungsring lk, der an der inneren Peripherie des Formhohlraums anliegt und der weiter unten noch im einzelnen beschrieben werden .wird, eingesetzt. . ■

.Eine abgemessene !"enge einer nicht gehärteten, nicht geschäumten, wä-rnehärtbaren elastomeren Schaumfüllstoffnasse, die ein wärnehärtbares Schäummittel enthält, wird in den Formhohlraun eingefüllt. Diese I'asse kann z.B. aus einem der Stoffe bestehen, die in der genannten USA-Patent-schrift' 3 381 735 beschrieben werden. Die Form wird, dann erhitzt,.. um" das Schäummittel zu aktivieren, und zu bewirken, daß die Schaumfüllstoffmasse die Form-des Formhohlraums annimmt und diesen vollständig füllt. Die Form "wird dann --weiter erhitzt, um den Schaumfüllstoff wenigstens so vielt zu härten,, daß er leicht aus der Form entnommen und ohne seine Form zu verlieren behandelt werden kann. Der entstandene Ring- """ körper 15 kann hierauf aus der Form entnommen und nachge- _. härtet werden oder alternativ kann das ITachhärten auch bis zum jlärten-der Tieifensohle verschoben werden," wie noch näher ausgeführt-werden-wird. .

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BAD ORIGINAL

Dor Ringkörper 15,". der auf diese '.','eise hergestellt wurde," wird dann ir.it einer Wicklung aus einer Verstärkung^schnur lG .entweder in Fern cir.es einzelnen Strangs oiler in i'orr, eines Bandes, das eine Vielzahl von .Schnüren enthalt, die, wenn gewünscht, mit einer Kautschukmrisae vorimprägniert sind, gewickelt. V.'enrf erforderlich," können mehrere Schichten aus schraubenförmig gewundenen, Schnüren un den Gesarr.tumfang des Ringkorpers gelegt werden, "aschinen, v:ie sie zum Wickeln-, von Spulen elektrischer .Indukt-ionsvorrichtun--' gen verwendet werden, können für diese Wickelstufe benützt werden, um eine gleichförmige Wicklung bei geringstem Handarbeit sauf.wand" zu erhalten.

Der gewickelte. Ringkörper 15 hat zwar eine ausreichende Festigkeit für die Verwendung in einigen Fahrzeugtypen, in vielen Fällen ist es jedoch wünschenswert, dem Reifen eine zusätzliche Festigkeit im Bereich der Laufsohle zu verleihen,so daß eine Beschädigung durch natürliche Gegenstände und durch die Herstellung bedingte Fehler möglichst klein gehalten v/erden-. In Figur J ist ein Gurt" 17 aus Verstärkungsmaterial dargestellt, der um die äußere Peripherie*des Ringkörpers 15 gelegt wird. Vorzugsweise ist der Gurt praktisch" zylindrisch ausgebildet und die äußere Peripherie des Rir.gkörpers wird, wie in Figur 4 dargestellt, zusammengedrückt, so daß der Gurt 17 auf diese Peripherie aufgebracht werden kann. Vorzugsweise wird zwar- ein vorgeformter Gurt" verwendet, es ist jedoch auch möglich, den Gurt 17 durch .Umwickeln des Umfangs des Ringkörpers mit Schnüren oder vorgeformten Bändern herzustellen. Das Abplatten der äußeren Peripherie des Ringkörpers 15 durch den Gurt 17 ist zweckmäßig, um eine praktisch flache Lauffläche für den Reifen zu erhalten, so daß dieser eine bessere Zugkraft übertragen kann und die Reirfensohle gleichmäßiger abgenützt wird.

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BADOBlGiRAt

Der gewickelte Ringkörper wird dann In eine Porr. 23 (Figur A) eingebracht, in der die Laufsohle uv.a clio Coitenwände des "Reifens geformt v;eraen. Oor Forrv-hchlraürr. hat das Profil der Reifenlauffläche 'and erstreckt sich ur. die" äußeren Randteile des rev; ic !reiten Ringkörper:: 15. -Fehden der_Ringkörper in die Form eingebracht worden ist, wird eine geeignete Reißnsohlenr.asse um die äußere Peripherie des. gewickelten Ringes geformt.-Die Reifer.rr.asse kann in die Form injiziert werden oder alternativ' int es-, auch- Klüglich, die Reifensohle auf der Rinfkörperperlpherie durch Verfahrensna/>nahr:en zu forr.cn, v;ie sie bein Runderneuern vor. Kraft fahrzeugreifen unter - Ye rv.'endunc von Rohkautschuk-Streifen an-gev;ar.ct werden, 'denn [:e\-r.\n3cht, können geeignete Grundierrr.ittel aufgebracht werden, urn eine festere Bindung zv/Ischen der Schnur und der Laufsohle zu erhalten. ' .

"ach derr. Formen der Laufsbhlenm-as.se 2k ur. die äußere Peripherie des Ringes 15 v;Ird die Laufsohle durch Anwendung von V/ilrr.e gehärtet. Es ist zweckmäßig, die Laufsohle wenigstens teilweise zu härten, bevor sie aus der Form genorr.rr.en wird, was die Handhabung erleichtert. !lach den Entfernen... aus der Form wird der fertige Reifen In einen Ofen einge-._: bracht, in dem das Härten der Reifensohie und des.-elas.to-rr.eren Füllstoffs, wenn dieser nicht vorher ganz gehärtet wurde, vervollständigt wird,

Un den fertigen. Reifen auf einem Fahrzeug zu befestigen, wird die innere . Peripherie des Reifens zwischen--die divergierenden Flansche l3. und 19 eines Paars von Felgenteiler^ beispielsweise mit Hilfe von Schrauben 21, gespannt. Die. Felgenteile haben natürlich Einrichtungen, wie z.B. Löcher 22, um.das fertige Rad auf einen Fahrzeug zu befestigen. Der Abstand zwischen den Flanschen 18 und 19 mu3 hinreichend

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klein sein, um den Ring i5 zwischen sich unter Druck ^u . . setzen, wer::; die Schrauben oder eine. andere äquivalente. 3efestigungseinrichtur.g ar.gezoger. werden, so daß eine Relativbewegung zwischenReifen und Felge verhindert wird. Da ." die Laufsohle des Reifens steifer als- die Seitenwinde ist., - bewirkt das. Einspannen eine Kompression des Füllstoffs und verleiht diesem Füllstoff Festigkeit. Bei einer bevorzug-.-" ten Ausfuhrungsform sind die divergierenden Flansche so C.eformt, daß sie den Reifen, in eine" allgemein dreieckige .Konfiguration verformen," wie in Figur k dargestellt. Die dreieckige Konfiguration verleiht den Fahrzeug eine Seitenstabilität und der. Reifen eine maximale Lauf fluche. Durch Einstellen des Abstands zwischen den divergierenden Flanschen kann die Dichte und damit die Festigkeit des Reifens in ähnlicher Weise eingestellt werden, wie es durch Verändern des.'Luftdrucks in üblichen Reifen möglich ist.

. Der steife· Verstärkungsring Ih dient, dazu, den Innenürr.fang des Ringkörpers 15 während-der Kompression zu erhalten und um dem Ringkörper während der Handhabung vor der Montage eine zusätzliche Aussteifung zu verleihen. Ohne den Verstärkungsring könnte der Reifen aus der Felge gequetscht'werdenj wenn er unter Druck gesetzt wird. Da weiter der Verstärkungsring steif ist und innerhalb der Schnur verläuft, verhindert er auch, daß der Ringkörper bei hartem Einsatz des Reifens von der Felge gezogen wird.

Der dargestellte Verstärkungsring hat zwar einen abgeflachten U-förmigen Querschnitt, es können jedoch auch andere Querschnitts-formen verwendet v/erden. Wenn gewünscht, können mehrere Verstärkungsringe anstelle eines einzelnen verwendet werden. Die Flansche können mit Vertiefungen versehen sein, die ein sicheres Zentrieren und Halten des Verstärkungsringes an Ort und Stelle gewährleisten. Justierscheiben können

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in den Flanschen angeordnet sein, um einen größeren Druck auf das Reifenfüllstoffmaterial ausüben zu können. Alternativ können zwischen den Felßenhälften variable Abstandshalter für denselben Zweck vorgesehen sein.

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Claims (10)

1. P a t e η t a η sp r ü c h e

   l\ Sicherheitsreifen für Fahrzeuge, gekennzeichnet durch -" einen Ringkörper (15) aus elastomerem Material, der eine Vielzahl von Poren einschließt und eine Verstärkungsschicht (16) in Form einer um seinen Umfang ge<wickelten Schnurwicklung hat; durch eine Laufsohle (2'i). aus elastomerem Material auf dem äußerer. Umfang des Ringes und über der Verstärkungsschicht (Io), durch ein Paar Felgenteile mit divergierenden Flanschen (.18, 19) an ihrem äußeren Umfang, wobei der Durchmesser der Felgenteile größer als der Innendurchmesser des Ringkörpers (15) ist; und durch Einrichtungen, um diese Felgenteile miteinander so zu verbinden, daß der innere Randteil des Ringes unter Druck gesetzt und durch die Felgenteile festgehalten wird.
2. 2. Sicherheitsreifen nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß ein steifer Verstärkungsring (14) zwischen den divergierenden Flanschen (l8, 19) der Felgenteile angeordnet ist und den inneren Umfang des Ringkörpers (15) bestimmt.
3. 3. Sicherheitsreifen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Verstärkungsgurt (17) zwischen der Verstärkungsschicht (16) und der Laufsohle (24).
4. 4. Sicherheitsreifen nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen steifen Verstärkungsring (14) zwischen den divergierenden Flanschen der Felgenteile.

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   ßAD ORiGlNAl-

   - ίο -
5. 5· Sicherheitsreifen nach Anspruch ^Jl',. dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsring auf der Innenseite dec ■Ringkörpers (15) unter der Verstärkungsschicht'(l6j liegt und daß die Felgenflansche Ausnehmungen aufweisen,-die mit dem Ring in Eingriff kommen.
6. 6. Sicherheitsreifen nach einen der Ansprüche 1 - h_t dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (15) in „eine im allgemeinen dreieckige Form verpreßt ist.
7. 7. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitsreifens, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringkörper (15) aus elastomerem Material gebildet wird, der eine Vielzahl von Poren einschließt, daß der Ringkörper mit einer Verstfirkungsschnur (16) verstärkt wird, indem diese Schnur schraubenförmig um den ganzen Umfang des Ringkörpers gewickelt wird, daß eine Laufsohle (2*0 um die äußere Peripherie des gewickelten Ringkörpers geformt wird, daß die geformte Laufsohle gehärtet wird und daß die innere Peripherie des gewickelten Ringkörpers (15) zwischen ein Paar von divergierenden Planschen (l8 und 19) eines Paars von Felgenteilen eingespannt wird, wobei- der Abstand zwischen den Flanschen auf den Felgenteilen hinreichend klein ist, um den gewickelten Ringkörper dazwischen unter Druck zu setzen.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringkörper ein steifer Verstärkungsring (1^) an seinem inneren Umfang eingeformt wird.
9. 9. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitsreifens nach Anspruch J oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der Schnurwicklung; (16) der äußere Teil dieser Schnurwicklung mit einem am Umfang verlaufenden Gurt (17) aus Verstärkungsschnur gewickelt wird,

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   BAD ORIGINAL
10. 10. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitsreifens nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringkörper ein steifer Verstärkungsring Cl¹O an seinem inneren Rand eingeformt, wird.'

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    Lee rs e i te