DE19500052A1 - Fahrzeugrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad mit einer Felge und einem Reifen, wobei der Reifen aus verschiedenen Schichten aufgebaut ist.

Aus der Praxis sind insbesondere für Kraftfahrzeuge Fahrzeugräder der beschriebenen Art bekannt.

Hierbei ist auf die Felge ein Reifen aufgezogen, wel­ cher mit oder ohne einen Schlauch ausgeführt ist, der auf einen vorher festgelegten Druck, beispielsweise 2 bar, aufgepumpt wird.

Der Reifen selbst besteht aus mehreren Schichten, wie Lauffläche, Karkasse, Gürtel usw.

Nachteilig an dieser bekannten Konstruktion ist je­ doch, daß diese einerseits einen guten Fahrkomfort bietet, andererseits besteht jedoch die Gefahr, daß der Reifen beispielsweise durch Fremdeinwirkung wie Nägel, Glasscherben, usw. platzen kann, was sich ins­ besondere während der Fahrt des Kraftfahrzeuges nach­ teilig auswirken kann.

Aus der Praxis sind auch Vollgummireifen bekannt, die zwar die vorgenannten Nachteile der beschriebenen so­ genannten Luftreifen bzw. Pneus nicht aufweisen, je­ doch beispielsweise hinsichtlich ihrer Federungseigen­ schaften nur einen eingeschränkten Fahrkomfort bieten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, die genannten Nachteile des Standes der Tech­ nik zu beseitigen, insbesondere ein Fahrzeugrad vorzu­ sehen, welches einerseits einen guten Fahrkomfort bie­ tet und andererseits gefahrlos betrieben werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die radial innen bezüglich der Lauffläche des Reifens liegende Schicht als selbsttragende Konstruktion aus­ gebildet ist, wobei die selbsttragende Konstruktion ein mattenartiges Gewebe oder eine wellblechartige Platte aus Metall aufweist, und wobei die Felge wenig­ stens ein abnehmbares Felgenhorn aufweist.

Durch das Vorsehen einer selbsttragenden Konstruktion der Lauffläche des Reifens kann der unter Druck ste­ hende Luftschlauch der bekannten Luftreifen bzw. der unter Druck stehende Reifen selbst, also die bisher am stärksten belasteten Bauteile des Fahrzeugrades, ent­ fallen, so daß auch der gefährliche schnelle Druckab­ fall beim Bersten oder Platzen des Reifens bzw. des Luftschlauches nicht mehr auftreten kann.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung ist ein erhöhter Fahrkomfort, da in der Hauptbelastungszo­ ne des Reifens, d. h. im Bereich des Aufstandspunktes des Reifens auf der Fahrbahn, der sogenannte "Polygon­ effekt" nicht mehr auftritt, d. h. der Reifen weist keinen Latsch auf, was zu einer hohen Laufruhe des er­ findungsgemäßen Fahrzeugrades führt.

Zusätzlich ergeben sich noch Vorteile hinsichtlich ei­ nes verminderten Kraftstoffverbrauchs, da dieser auf­ grund des fehlenden Polygoneffektes deutlich absinkt.

Die selbsttragende Konstruktion des Reifens ist, wie bereits erwähnt, als mattenartiges Gewebe oder well­ blechartige Platte aus Metall ausgeführt.

In vorteilhafter Weise kann als Werkstoff für das Me­ tall Stahl, insbesondere Federstahl, verwendet werden.

Durch die guten mechanischen Eigenschaften kann mit mattenartigen Geweben aus Stahl oder wellblechartigen Platten aus Stahl eine sehr stabile selbsttragende Konstruktion hergestellt werden, welche mit zu den be­ reits beschriebenen Vorteilen beiträgt, da sie sehr gute mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise eine hohe Zug-/Druckfestigkeit und Biegefestigkeit auch bei wechselnden Belastungen, wie sie im Fahrbe­ trieb auftreten, aufweist.

Die Eigenschaften der bereits erwähnten selbsttragen­ den Konstruktion des Reifens können auf einfache Art und Weise dadurch eingestellt werden, daß wenigstens eines der beiden Felgenhörner der Felge in Axialrich­ tung des Reifens verstellbar ist.

Wird somit das Felgenhorn in Richtung auf die Mitte des Reifens bzw. des Fahrzeugrades verschoben, so nimmt gleichzeitig die Vorspannung der selbsttragenden Konstruktion zu, wodurch gleichzeitig die Federungs­ eigenschaften des Fahrzeugrades beeinflußt werden kön­ nen, d. h. je weiter wenigstens eines der Felgenhörner in Richtung der Mitte des Reifens bewegt wird, um so härter ist die Federung des Fahrzeugrades.

Die Verstellung wenigstens eines der beiden Felgenhör­ ner pro Fahrzeugrad kann vorteilhafterweise mittels einer Zugstange oder auch mittels mehrerer am Umfang der Felge angeordneter Schrauben durchgeführt werden.

Um ein Heißlaufen des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades zu vermeiden, kann vorgesehen sein, daß im Reifen und/oder in der Felge Öffnungen vorgesehen sind, durch welche Außenluft in den Reifen und/oder die Felge zu­ führbar ist.

Durch die genannten Öffnungen, die die Funktion von Kühlbohrungen haben, kann auf einfache Art und Weise ein Heißlaufen des Fahrzeugrades verhindert werden, da sich die innerhalb des Fahrzeugrades anstauende heiße Luft durch die Kühlbohrungen nach außen abgeführt wird, während gleichzeitig von außen kühlere Luft in das Innere des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades ein­ dringen kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Fahrzeugrades kann vorgesehen sein, daß die wellblechartige Platte oder das mattenartige Gewebe in den Reifen einvulkanisiert sind.

Durch Einvulkanisieren kann auf einfache Art und Weise die wellblechartige Platte oder das mattenartige Gewe­ be in den Reifen integriert und somit die selbsttra­ gende Konstruktion kostengünstig realisiert werden.

Es liegt selbstverständlich im Ermessen des Fachman­ nes, auch andere Möglichkeiten zum Einbringen der wellblechartigen Platte oder des mattenartigen Gewebes in den Reifen vorzusehen.

Vorteilhafterweise können in der wellblechartigen Platte Öffnungen vorgesehen sein, in welche wenigstens ein Teil der Lauffläche des Reifens hineinragt oder durchgeführt ist.

Durch die eindringenden Bereiche des Reifens in die Öffnungen in der wellblechartigen Platte wird eine Art "Mitnehmereffekt" realisiert, so daß keine Verschie­ bungen der Lauffläche gegenüber der selbsttragenden Konstruktion auftreten bzw. die Verschiebungen sind vernachlässigbar gering.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, daß zwi­ schen dem Reifen und der Felge ein Zwischenraum vorge­ sehen ist, in welchen ein unter Überdruck stehender Schlauch einsetzbar ist.

Der in den beschriebenen Zwischenraum einsetzbare Schlauch trägt zusätzlich noch zu einer Erhöhung des Fahrkomforts bei, da durch den Schlauch die Federungs­ eigenschaften des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades noch zusätzlich steuerbar sind, und zwar durch ein Verän­ dern des Überdrucks in dem Schlauch. Somit werden die Vorteile des Standes der Technik, genauer gesagt der Luftreifen, vorteilhaft auf das erfindungsgemäße Fahr­ zeugrad übertragen.

Um ein Verrutschen des Reifens auf der Felge zu ver­ hindern kann vorgesehen sein, daß eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Reifen und der Felge vorgese­ hen ist. Mittels dieser formschlüssigen Verbindung, die beispielsweise als Verzahnung, Riffelung oder der­ gleichen ausgeführt sein kann, sind der Reifen und die Felge ineinander verhakt, so daß kein "Wandern" des Reifens auf der Felge möglich ist, was insbesondere beim scharfen Abbremsen eines Fahrzeuges der Fall sein kann.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnung mehrere Ausfüh­ rungsbeispiele der vorliegenden Erfindung prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Fahrzeugrad, wobei in der linken Figurhälfte und in der rechten Figurhälfte jeweils ein Ausführungsbeispiel für eine selbsttragende Konstruktion dargestellt sind,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit II der Fig. 1, und

Fig. 3 eine Mehrfachanordnung eines erfindungs­ gemäßen Fahrzeugrades.

Bezugnehmend auf Fig. 1 sind zwei Ausführungsbeispiele eines Fahrzeugrades dargestellt, welches einen Reifen 1 und eine Felge 2 aufweist.

Nachfolgend soll zuerst das Ausführungsbeispiel, wel­ ches links der Symmetrielinie des Fahrzeugrades dar­ gestellt ist, beschrieben werden.

Ein Reifen 1 eines Fahrzeugrades weist bekannte Pro­ filierungen 3 in seiner Lauffläche 5 auf, um ein gutes Haftverhalten des Fahrzeugrades auf der Straße zu ge­ währleisten.

Der Reifen 1 an sich ist aus einer bekannten Gummimi­ schung hergestellt, in welche ein mattenartiges Gewebe 4, das aus einem Metall, beispielsweise aus Stahl, ge­ fertigt ist, einvulkanisiert ist. Das mattenartige Ge­ webe 4 mit der Gummimischung ist radial innen bezüg­ lich der Lauffläche 5 des Reifens 1 angeordnet.

Selbstverständlich wäre es auch möglich, anstatt einem Metall als Werkstoff für das mattenartige Gewebe 4 auch einen anderen, eine ausreichende Festigkeit auf­ weisenden, Werkstoff zu verwenden.

Das mattenartige Gewebe 4 ist hierbei so in dem Reifen 1 angeordnet, daß es weitgehend parallel zur Laufflä­ che 5 des Reifens 1 verformbar ist, wobei beispiels­ weise mehrere mattenartige Gewebe 4 neben- bzw. über­ einander angeordnet sein können, um eine ausreichende Stabilität des Reifens 1 zu erzielen.

Zwischen dem Reifen 1 und dem Felgenbett 6 der Felge 2 ist ein Hohlraum 7 vorgesehen, welcher über wenigstens eine Öffnung 8 im Felgenbett 6 mit der Umgebung ver­ bunden ist, so daß durch die Öffnung 8 Luft, die sich während des Betriebes des Fahrzeugrades erwärmt hat, aus dem Hohlraum 7 durch die Öffnung 8 abströmen kann, während kalte Umgebungsluft durch dieselbe Öffnung 8 in das Innere des Fahrzeugrades einströmen kann, wo­ durch eine Überhitzung des Fahrzeugrades durch den ständigen Abtransport von Warmluft vermieden wird.

Zusätzlich sind in dem Reifen 1 ebenfalls Öffnungen 9, die die Funktion von Kühlöffnungen haben, vorgesehen, durch welche ebenfalls Warmluft aus dem Hohlraum 7 nach außen dringen kann. Durch die Kühlöffnungen 9 kann der Reifen 1 direkt gekühlt werden, so daß ein Aufheizen des Reifens 1 während des Fahrbetriebes oder bei starken Beanspruchungen, wie beispielsweise beim scharfen Abbremsen, vermieden wird und der Reifen 1 somit weitgehend mit einer optimalen Betriebstempe­ ratur betrieben werden kann.

Die Felge 2 des Fahrzeugrades weist an ihren Außen­ seiten jeweils ein Felgenhorn 10 auf, wobei das Fel­ genhorn 10 in Axialrichtung des Fahrzeugrades ver­ stellbar vorgesehen ist. Das Felgenhorn 10 kann bei­ spielsweise gegen einen Anschlag (nicht dargestellt) arretierbar vorgesehen sein.

Um eine Montage des Reifens 1 auf die Felge zu ermög­ lichen, ist wenigstens ein Felgenhorn 10 abnehmbar ausgeführt, d. h. auf wenigstens einer Seite des Fahr­ zeugrades kann ein Felgenhorn 10 abgenommen werden, um die Montage bzw. Demontage des Reifens 1 zu ermög­ lichen.

Um eine formschlüssige Verbindung des Reifens 1 mit der Felge 2 zu gewährleisten, ist im Bereich des Fel­ genhorns 10 eine Hinterschneidung bzw. ein Rücksprung 11 vorgesehen, in welchen der Reifen 1 bei einer ge­ eigneten geometrischen Ausbildung eingreifen kann, so daß ein Ablösen des Reifens 1 von der Felge 2 nahezu unmöglich ist.

Zusätzlich können (nicht dargestellt) an den Anlage­ flächen zwischen dem Reifen 1 und der Felge 2 form­ schlüssige Verbindungseinrichtungen wie beispielsweise Kerben, Verzahnungen, Riffelungen oder dergleichen jeweils am Reifen 1 und der Felge 2 vorgesehen sein, so daß der Reifen 1 mit der Felge 2 auch über die ge­ nannten Einrichtungen formschlüssig verbunden ist, wo­ durch ein Durchrutschen des Reifens 1 auf der Felge 2 bzw. ein Wandern des Reifens 1 auf der Felge 2 vermie­ den wird.

Die rechte Hälfte der Fig. 2 zeigt ein weiteres Aus­ führungsbeispiel des Fahrzeugrades.

Hierbei ist in den Reifen 1 eine wellblechartige Plat­ te 12 aus Metall einvulkanisiert, mittels welcher eine selbsttragende Konstruktion realisiert ist. In der Mitte des Reifens 1, d. h. im Bereich der Aufstands­ fläche des Reifens 1, ist ein Ringgürtel 13 vorgese­ hen, welcher zur Formerhaltung des Reifens 1 mit bei­ trägt bzw. die selbsttragende Konstruktion des Fahr­ zeugrades zusätzlich aussteift.

Auch die wellblechartige Platte kann selbstverständ­ lich nicht nur aus Metall, sondern auch aus einem an­ deren ausreichend festen Werkstoff hergestellt sein.

In der wellblechartigen Platte 12 sind Öffnungen 14 vorgesehen, durch welche das Gummi des Reifens 1 beim Einvulkanisieren durchdrückt, so daß eine sehr gute formschlüssige Verbindung zwischen dem Reifen 1 und der wellblechartigen Platte 12 hergestellt ist.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Felge 2 als Tiefbettfelge ausgeführt, so daß der Hohlraum 7 im Vergleich zu dem ersten beschriebenen Ausführungs­ beispiel verhältnismäßig groß ausgeführt ist. In die­ sen Hohlraum 7 kann beispielsweise ein bekannter Luft­ schlauch 15 eingelegt werden, wobei der Luftschlauch 15 auf einen geeigneten Druck aufgepumpt werden kann, um die Federungseigenschaften und somit den Fahrkom­ fort des Fahrzeugrades zu erhöhen. Der größte Teil der auftretenden Kräfte wird jedoch auch bei diesem Aus­ führungsbeispiel nach wie vor von der beschriebenen selbsttragenden Konstruktion aufgenommen.

Die Funktionsweise des Fahrzeugrades soll nun nachfol­ gend beschrieben werden.

Im Fahrbetrieb wirkt auf das Fahrzeugrad eine Kraft F_rad ein. Diese Kraft F_rad wird aufgrund der selbst­ tragenden Konstruktion des Reifens 1 in eine Kraft P_r und eine Kraft P_x zerlegt. Die Kraft P_e wirkt hierbei auf das Felgenhorn 10 ein und drückt den Reifen 1 ge­ gen das Felgenhorn 10. Die Kraft P_X stellt an dem Fahrzeugrad angreifende Seitenkräfte dar, so daß das Kräftedreieck, bestehend aus den genannten drei Kräf­ ten, an dieser Stelle geschlossen ist.

Die Wirkungslinien der Kräfte P_r und P_X verlaufen in einem Winkel α versetzt zueinander, wobei sich beide Kräfte am Felgenhorn 10 schneiden.

Auf bekannte Art und Weise lassen sich die Kräfte nach den Formeln

berechnen.

Der Winkel α läßt sich über die verschiebbaren Felgen­ hörner 10, die, wie bereits erwähnt, über eine Zug­ stange oder mehrere am Umfang verteilte Schrauben ver­ stellbar sind, beeinflussen, so daß bei einer konstan­ ten Radlast F_rad die Größe der Kräfte P_R und P_X beein­ flußt werden kann.

An den Rändern des Reifens 1 ist eine Seil- oder Drahteinlage 16 vorgesehen, die in der Fig. 2 in ver­ größerter Darstellung gezeigt ist.

Mittels dieser Seil- oder Drahteinlage können eben­ falls am Reifen 1 wirkende Kräfte aufgenommen werden.

Außerdem trägt die Seil- oder Drahteinlage 16 zu einem festen und strammen Sitz des Reifens 1 auf der Felge 2 bei.

Fig. 3 zeigt prinzipmäßig eine Mehrfachanordnung des Fahrzeugrades mit einer Felge 2 und zwei Reifen 1, beispielsweise als Zwillingsbereifung für Lastkraftwa­ gen, wobei nur ein verschiebbares Felgenhorn zur Be­ einflussung der Federungseigenschaften des Fahrzeugra­ des vorgesehen ist.

Es liegt selbstverständlich im Ermessen des Fachman­ nes, auch mehr als zwei Reifen 1 nebeneinander anzu­ ordnen, falls dies für eine vorgesehene Anwendung sinnvoll erscheint.

Des weiteren kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, daß jeder Reifen 1 auf einer einzelnen Felge an­ geordnet ist, so daß die Federungseigenschaften jedes einzelnen Reifens 1 für sich durch das Verschieben ei­ nes Felgenhorns eingestellt werden können.

Claims (12)

1. Fahrzeugrad mit einer Felge und einem Reifen, wobei der Reifen aus verschiedenen Schichten aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innen bezüglich der Lauffläche (5) des Reifens (1) liegende Schicht als selbsttragende Konstruktion ausgebildet ist, wobei die selbst­ tragende Konstruktion ein mattenartiges Gewebe (4) oder eine wellblechartige Platte (12) aus Metall aufweist, und wobei die Felge (2) wenigstens ein abnehmbares Felgenhorn (10) aufweist.

2. Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Stahl, insbesondere Federstahl, ist.

3. Fahrzeugrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der beiden Felgenhörner (10) der Felge (2) in Axialrichtung des Reifens (1) ver­ stellbar ist.

4. Fahrzeugrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Felgenhörner (10) der Felge (2) mittels einer Zugstange verstellbar ist.

5. Fahrzeugrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Felgenhörner (10) der Felge (2) mittels mehrerer am Umfang der Felge (2) ange­ ordneter Schrauben verstellbar ist.

6. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Reifen (1) und/oder in der Felge (2) Öffnungen (8, 9) vorgesehen sind, durch welche Außenluft in den Reifen (1) und/oder die Felge (2) zuführbar ist.

7. Fahrzeugrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wellblechartige Platte (12) oder das matten­ artige Gewebe (4) in den Reifen (1) einvulkani­ siert sind.

8. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der wellblechartigen Platte (12) Öffnungen (14) vorgesehen sind, in die wenigstens ein Teil des Reifens (1) hineinragt oder durchgeführt ist.

9. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reifen (1) und der Felge (2) ein Hohlraum (7) vorgesehen ist, in welchen ein unter Überdruck stehender Luftschlauch (15) einsetzbar ist.

10. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Reifen (1) und der Felge (2) vorgesehen ist.

11. Fahrzeugrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Verbindung als Verzahnung aus­ gebildet ist.

12. Fahrzeugrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Verbindung als Riffelung ausge­ bildet ist.