DE19519194A1 - Fahrzeugradanordnung zur Verbesserung der Sicherheit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahr­ zeugradanordnung zur Verbesserung der Sicherheit.

Die meisten modernen Fahrzeuge sind mit schlauchlosen Reifen, d. h. Reifen, die keinen aufblasbaren inneren Schlauch aufweisen, versehen. Das Fehlen eines inneren Schlauches verbessert das Straßenverhalten des Reifens und erleichtert auch seine Wartung und Reparatur. Im Falle einer Reifenpanne jedoch sind derartige schlauchlose Reifen an­ fälliger für einen plötzlichen Druckabfall im Reifen, so daß die Radfelge die innere Oberfläche der Lauffläche des Reifens deutlich beeinträchtigen bzw. beschädigen kann, oder daß sich der Reifen aus diesem Grunde von der Felge löst, was dazu führen kann, daß der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verliert, bevor es zum vollständigen Stillstand gelangen kann. Dies ist außerordentlich gefähr­ lich, da das Fahrzeug dazu neigt, einseitig zu ziehen bzw. seitlich auszubrechen und sich sogar überschlagen kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeugrad­ anordnung geschaffen, mit einem Rad, das eine kreisförmige Felge und einen auf der Felge angeordneten schlauchlosen Reifen aufweist. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen Pufferring aufweist, der innerhalb des Reifens auf der Felge angeordnet ist; dabei weist der Puf­ ferring ein Volumen auf, das ein kleiner Bruchteil des Vo­ lumens des schlauchlosen Reifens ist, so daß die äußere Oberfläche des Pufferrings, wenn die Radanordnung mit Luft gefüllt ist, beabstandet innerhalb der inneren Oberfläche der Lauffläche des Reifens vorliegt, sich aber vom äußeren Rand der Felge nach außen erstreckt, um hierdurch den di­ rekten Kontakt zwischen der Felge und der inneren Oberflä­ che der Lauffläche des Reifens oder dem Boden im Falle ei­ nes plötzlichen Druckabfalles im Reifen, oder der Abtren­ nung des Reifens von der Felge, zu vermeiden.

Gemäß weiteren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfin­ dung liegt der Pufferring in Torusgestalt vor und weist ei­ nen kreisförmigen Querschnitt auf. Zusätzlich ist der schlauchlose Reifen mit Seitengummis bzw. Seitenwänden aus­ gebildet, die in beabstandeten kreisförmigen Reifenwulsten bzw. Lippen enden, welche im luftgefüllten Zustand des Rei­ fens zum Befestigen des Reifens auf der Felge gegen die in­ nere Oberfläche der kreisförmigen Felge gedrückt werden. Das Pufferteil, das in die inneren Oberflächen der kreis­ förmigen Lippen eingreift, ist derart dimensioniert, daß die äußeren Oberflächen der kreisförmigen Lippen dauerhaft gegen die innere Oberfläche der Felge gedrückt werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Pufferring eine mit Luft gefüllte hohle Umhüllung; eine derartige Ausführungs­ form ist insbesondere anwendbar für Personenfahrzeuge. Nach einer zweiten hier beschriebenen Ausführungsform ist der Pufferring eine mit Kunststoffschaum von geringem Gewicht gefüllte Umhüllung; eine derartige Konstruktion ist insbe­ sondere anwendbar für schwerere Fahrzeuge, wie z. B. Last­ kraftwagen, Anhänger oder ähnliches. In einer dritten be­ schriebenen Ausführungsform ist der Pufferring eine mit Wasser gefüllte Umhüllung; eine derartige Konstruktion ist insbesondere anwendbar, wenn das Fahrzeug ein Traktor ist, bei dem Fahrzeugradanordnungen mit erhöhtem Gewicht ge­ wünscht sind.

Die Erfindung wird nachstehend in Ausführungsbeispielen anhand den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung eine Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugradanordnung;

Fig. 2 und 3 zwei weitere Bauweisen der erfindungsgemä­ ßen Fahrzeugradanordnung;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer weiteren erfin­ dungsgemäßen Fahrzeugradanordnung; und

Fig. 5 und 6 Beispiele zweier Pufferringkonstruktionen, die verwendet werden können.

Gemäß Fig. 1 enthält die darin dargestellte Fahrzeu­ gradanordnung eine Fahrzeugfelge 2, die mit einem äußeren kreisförmigen bzw. kreisringförmigen Bereich 2a ausgebildet ist und auf der ein schlauchloser Reifen 3 in bekannter Weise angeordnet ist. Der Reifen 3 weist eine Lauffläche 3a, die mit der Fahrbahnoberfläche in Eingriff ist, und Seitengummis bzw. Seitenwände 3b auf, die in beabstandeten, kreisförmigen Lippen 3c enden, welche bei einem inneren Druck im Reifen gegen die innere Oberfläche des Radfelgen­ bereiches 2a gedrückt bzw. gepreßt werden, um den Reifen auf der Fahrzeugfelge 2 zu befestigen. Derartige Bauweisen mit schlauchlosen Reifen sind weithin bekannt, weshalb im folgenden auf die Beschreibung weiterer Details verzichtet wird.

Erfindungsgemäß enthält die in Fig. 1 dargestellte Rad­ anordnung ferner einen Pufferring 4, der auf dem Radfelgen­ bereich 2a innerhalb des Reifens 3 angeordnet ist. Der Puf­ ferring 4 liegt in Ringwulst- bzw. Torusgestalt vor und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Ferner hat er ein Volumen, das ein kleiner Bruchteil des Volumens des schlauchlosen Reifens 3 ist, so daß die äußere Oberfläche des Pufferrings beabstandet zur inneren Oberfläche der Lauffläche 3a des Reifens in diesem zu liegen kommt, sich aber vom äußeren Rand des Felgenbereiches 2a nach außen er­ streckt. Im Falle eines plötzlichen Druckverlustes inner­ halb des Reifens 3 (z. B. bei einer Reifenpanne) wird der Pufferring 4 daher die Beeinträchtigungen bzw. Beschädigun­ gen durch einen direkten Kontakt zwischen der Felge und der inneren Oberfläche der Lauffläche 3a des Reifens oder der Fahrbahnoberfläche selbst, wenn der Reifen von der Felge abgetrennt wird, vermeiden. Dies ermöglicht es dem Fahrer, die Kontrolle über das Fahrzeug zu behalten, bis er sicher anhalten kann. Ferner ist der Pufferring 4 ebenso wirksam, um die äußeren Oberflächen der Reifenlippen 3c fest bzw. zuverlässig gegen die inneren Oberflächen des Radfelgenbe­ reiches 2a zu drücken, um dadurch den Reifen auf der Felge noch dauerhafter bzw. beständiger zu sichern und die Mög­ lichkeit einer Abtrennung des Reifens von der Felge im Falle eines plötzlichen Druckverlustes zu reduzieren.

Der Pufferring 4 kann in Gestalt einer luftgefüllten hohlen Umhüllung vorliegen. Eine derartige Konstruktion ist insbesondere anwendbar bei Personenfahrzeugen, da dies eine Bauweise mit geringem Gewicht schafft, wodurch ein minima­ ler Einfluß auf das Trägheitsmoment des Reifens auftritt.

Der Pufferring 4 kann ebenso in Gestalt einer mit Kunststoffschaum von geringen Gewicht gefüllten Umhüllung sein, wie z. B. Polyurethan oder Polyethylen, welche hinrei­ chend fest bzw. zäh ist, um die Beeinträchtigungen durch die Fahrbahn im Falle einer Abtrennung des Reifens durch die Felge, oder die Beeinträchtigung der Felge gegenüber der inneren Oberfläche der Reifenlauffläche im Falle eines plötzlichen Druckverlustes im Reifen zu absorbieren bzw. aufzunehmen. Eine derartige Konstruktion kann anwendbar sein bei Lastkraftwagen, Anhängern oder ähnlichem, wo rela­ tiv schwere Lasten im Falle einer Reifenpanne aufgenommen werden müssen.

Wenn die Fahrzeugradanordnung bei einem Traktor oder ähnlichem verwendet wird, bei denen eine Erhöhung des Ge­ wichts der Radanordnung gewünscht ist, kann der Pufferring 4 in Gestalt einer mit Wasser oder einem anderen relativ schweren Material gefüllten Umhüllung vorliegen.

Bei all diesen Alternativen ist es wünschenswert, die hohle Umhüllung des Pufferrings 4 mit ausreichendem Druck zu versehen, so daß sie die Reifenlippen 3c fest bzw. be­ ständig gegen die inneren Oberflächen der Reifenfelgen im Bereiches 2a drückt, um die Möglichkeit einer Abtrennung des Reifens von der Felge während der normalen Betätigung, sowie im Falle einer Beschädigung oder Reifenpanne, mini­ miert wird.

Fig. 2 stellt eine Bauweise dar, die zum Aufpumpen bzw. unter Druck setzen des Pufferringes 4 verwendet werden kann, nachdem dieser in die Radanordnung eingebracht wurde. So enthält die gewöhnliche Fahrzeugradanordnung ein Ventil 5 in der Fahrzeugfelge 2 zum Einbringen von Druckluft in den Reifen 3. Im vorliegenden Fall würde ein zweites Ventil 6 in der Felge 2 vorliegen, um den Pufferring 4 mit Luft zu füllen. Fig. 2 zeigt den mit einem geschäumten Kunststoff­ material, das mit der Bezugsnummer 7 versehen ist, gefüll­ ten Pufferring 4, wobei dieses in nichtpolymerisierten Zu­ stand eingebracht werden kann und am Ort innerhalb der hoh­ len Umhüllung des Pufferrings polymerisiert. Es ist jedoch ebenso erkennbar, daß das Ventil 6 ebenso zum Auffüllen des Pufferringes 4 mit Druckluft oder mit unter Druck stehendem Wasser verwendet werden kann, wie zuvor kurz beschrieben wurde.

In der Bauweise gemäß Fig. 2 wird die äußere Oberfläche des Pufferringes 4 fest gegen die innere Oberfläche der Reifenlippen 3c gedrückt, und daher ist ein Kanal 8 zwi­ schen diesen beiden Flächen vorgesehen, um die Luft vom Einfüllventil 5 zum Inneren des Reifens 3 zu leiten. Der Kanal 8 kann eine starre Röhre sein, die mit dem Einlaßven­ til 5 verbunden ist und das Innere des Reifens 3 führt; oder es kann als ein oder mehrere Abstandsteile vorliegen, die lediglich die äußere Oberfläche des Pufferringes 4 von der inneren Oberfläche der Reifenlippen 3c beabstanden. Ei­ ne derartige Konstruktion ermöglicht es daher das Innere des Reifens 3 aufzufüllen, wann immer es notwendig ist, um den Reifendruck beizubehalten.

Fig. 3 stellt eine Abwandlung der Bauweise nach Fig. 2 dar, in der beide, das Einfüllventil, hier mit 15 bezeich­ net, und das hier mit 16 bezeichnete Ventil zum Füllen des Inneren des Pufferringes 4 koaxial zueinander an derselben Stelle der Fahrzeugfelge 2 vorgesehen sind.

Fig. 4 stellt eine weitere Bauart dar, die eine Felge 2, einen schlauchlosen Reifen 3, einen Pufferring 4 und ei­ nen Kanal 8 für den Druckausgleich zwischen der Felge 2 und dem schlauchlosen Reifen 3 enthält. In diesem Fall liegt jedoch ein einzelnes Einfüllventil 20 zum Auffüllen von beiden Elementen, dem Pufferring 4 und dem Inneren des schlauchlosen Reifens 3, vor.

Zu diesem Zweck steht das Einfüllventil 20 über eine Röhre 21, ein T-Stück 22 und eine weitere Röhre 23 direkt mit dem Inneren des Pufferringes 4 in Verbindung. Die bei­ den Röhren 21 und 23 sind mit zwei Enden bzw. Anschlüssen des T-Stücks 22 verbunden, während der dritte Anschluß über ein Einwegventil 25 mit einer weiteren Röhre 24 verbunden ist. Die Röhre 24 ist in Verbindung mit dem Inneren der Felge 2 und das Einwegventil 25 erlaubt der Luft nur ein Strömen in Richtung aus dem Inneren der Felge 2 heraus zum T-Stück 22.

Der Pufferring 4 enthält ein automatisches Ventil 26, das im geöffneten Zustand das Innere des Pufferringes 4 mit dem Inneren des schlauchlosen Reifens 3 verbindet. Das Ven­ til 26 ist in der Regel geschlossen und öffnet sich automa­ tisch bei einem vorgegebenen Druck.

Die Fahrzeugradanordnung gemäß Fig. 4 wird in der fol­ genden Weise angewendet: das anfängliche Auffüllen des Puf­ ferringes 4 wird über das Einfüllventil 20 bewirkt. Wenn der Druck innerhalb des Pufferringes 4 den vorbestimmten Öffnungsdruck des Ventils 26 erreicht, öffnet sich dieses Ventil, um das Innere des Pufferringes 4 mit dem Inneren des schlauchlosen Reifens 3 zu verbinden, so daß sich beim Fortsetzen des Einfüllens nun den schlauchlose Reifen 3 mit seinem vorbestimmten Druck auffüllt.

Der Öffnungsdruck des Ventils 26 muß daher unterhalb des gewünschten vorbestimmten Drucks des schlauchlosen Rei­ fens 3 festgesetzt werden. Am Beispiel eines Personenfahr­ zeugs, bei dem der Druck im schlauchlosen Reifen ungefähr 28 psi (1 psi = 6,89467_*10³ N/m²) beträgt, kann das Ventil 26 derart bestimmt werden, daß es sich bei ungefähr 25 psi öffnet.

Sollte es gewünscht sein, etwas Luft aus dem schlauch­ losen Reifen 3, z. B. aufgrund von Überdruck, zu entfernen, kann das Einfüllventil 20 geöffnet werden. Dies ermöglicht es Luft aus dem Inneren des Pufferringes 4 über die Röhren 23 und 21 und das T-Stück 22 entweichen zu lassen. Dies er­ laubt es auch der Luft im Inneren des schlauchlosen Reifens 3 über die Röhre 24 und das Einwegventil 25, das ebenso mit dem T-Stück 22 verbunden ist, herauszuströmen.

Fig. 5 stellt insbesondere eine Bauweise der hohlen Um­ hüllung 34 dar, die für einen Pufferring verwendet werden kann. In dieser Bauweise besteht die Umhüllung im wesentli­ chen aus einem elastischen Verbundpolymer bzw. Verbund-Ela­ stomer-Material, wie z. B. natürlichen oder synthetischen Gummi, enthält aber nicht-dehnbare Fasern, die mit 34a be­ zeichnet sind, um die Ausdehnung der Umhüllung zu begren­ zen. Die Fasern 34a können aus Kunststoff (z. B. Nylon) oder Metall (z. B. Stahl) sein.

Fig. 6 stellt eine weitere Bauweise dar, die für einen Pufferring angewendet werden kann. In dieser Konstruktion besteht der Pufferring aus einer hohlen Umhüllung 44 aus elastischen Polymermaterial bzw. Elastomer-Material, das durch eine nicht dehnbare Schicht 44a, z. B. aus Stoff oder stoffimprägnierten elastischen Polymer (Gummi) umschlossen wird, um eine übertriebene Ausdehnung der Umhüllung zu ver­ meiden.

In der Regel können weitere Bauweisen zur Ausbildung des Pufferringes verwendet werden, wie sie z. B. bei der Herstellung von flexiblen Druckrohren, Schläuchen und ähn­ lichem bekannt sind.

Claims (10)

1. Fahrzeugradanordnung, mit einem Rad, das eine kreisförmige Felge (2) und einen auf der Felge (2) angeordneten schlauchlosen Reifen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Radanordnung ferner einen Pufferring (4) mit einem Volumen aufweist, das ein kleiner Bruchteil des Volumens des schlauchlosen Reifens (3) ist, so daß die äußere Ober­ fläche des Pufferrings (4), wenn die Radanordnung mit Luft gefüllt ist, beabstandet innerhalb der inneren Oberfläche einer Lauffläche (3a) des Reifens (3) vorliegt, sich aber von einem äußeren Rand (2a) der Felge (2) nach außen er­ streckt, um hierdurch den direkten Kontakt zwischen der Felge (2) und der inneren Oberfläche der Lauffläche (3a) des Reifens (3) oder dem Boden im Falle eines plötzlichen Druckabfalles im Reifen (3), oder der Abtrennung des Rei­ fens (3) von der Felge (2), zu vermeiden.

2. Fahrzeugradanordnung nach Anspruch 1, wobei der Puffer­ ring (4) in Torusgestalt vorliegt und einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

3. Fahrzeugradanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der schlauchlose Reifen (3) mit Seitenwänden (3b) ausgebildet ist, die in beabstandeten, kreisförmigen Lippen (3c) enden, welche im luftgefüllten Zustand des Reifens (3) zum Befestigen des Reifens (3) auf der Felge (2) gegen die in­ nere Oberfläche der kreisförmigen Felge (2) gedrückt wer­ den, wobei der Pufferring (4) in die inneren Oberflächen der kreisförmigen Lippen (3a) eingreift und derart dimen­ sioniert ist, daß die äußeren Oberflächen der kreisförmigen Lippen (3a) dauerhaft gegen die innere Oberfläche der Felge (2) gedrückt werden.

4. Fahrzeugradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Pufferring (4) eine mit Luft gefüllte Umhüllung ist.

5. Fahrzeugradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Pufferring (4) eine mit Kunststoffschaum von ge­ ringem Gewicht gefüllte Umhüllung ist.

6. Fahrzeugradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zur Verwendung als Sicherheitsreifen für Traktoren, bei dem der Pufferring (4) eine mit Wasser gefüllte Umhüllung ist, um das Gewicht der Fahrzeugradanordnung wesentlich zu erhö­ hen.

7. Fahrzeugradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sie in der Felge (2) ein Schlauchfüllventil zum Auf­ füllen des Schlauches mit Druckluft, und zwischen dem Puf­ ferring (4) und dem Reifen (3) einen Kanal (8) zum Einfüh­ ren von Druckluft in das Innere des Reifens (3) aufweist.

8. Fahrzeugradanordnung nach Anspruch 7, wobei der Puffer­ ring (4) eine Umhüllung ist, die über ein Füllventil (20) mit Druckluft gefüllt ist, und wobei der Pufferring (4) ein zweites Ventil (26) aufweist, das in der Regel geschlossen ist, sich aber bei einem vorbestimmten Druck, der geringer ist als der Normaldruck des schlauchlosen Reifens (3), au­ tomatisch öffnet, um den schlauchlosen Reifen (3) ebenfalls zu füllen.

9. Fahrzeugradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Pufferring (4) eine Umhüllung (34) aus einem Ver­ bund-Elastomer enthält, das nicht-dehnbare Fasern (34a) aufweist, um die Ausdehnung der Umhüllung (34) zu begren­ zen.

10. Fahrzeugradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Pufferring (4) eine Umhüllung (44) aus einem ela­ stischen Polymer bzw. einem Elastomer-Material enthält, das von einer nicht dehnbaren Schicht (44a) umschlossen ist, um die Ausdehnung der Umhüllung (44) zu begrenzen.