DE19650314A1 - Rad mit einem austauschbar/dauerhaft eingeschlossenen Ringmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Räder für Rollschuhe und insbesondere Räder mit einem austauschbar/dauerhaft ein­ geschlossenen Ringmaterial zum Modifizieren der Gesamtstei­ figkeit des Rades.

Räder ermöglichen in vielen Fällen nicht nur eine Translationsbewegung, sondern stellen auch eine dynamisch nachgiebige Aufhängung zwecks Fortbewegung über Oberflächen­ unregelmäßigkeiten dar. Bei Kraftfahrzeugen ermöglichen bei­ spielsweise die Luftreifen zusammen mit dem Federaufhän­ gungssystem eine bequeme und sichere Fahrt über verschiedene Oberflächenunregelmäßigkeiten. Als bei Rollschuhen Elasto­ mer-Räder, normalerweise aus Polyurethan, Stahlräder in gro­ ßem Maße verdrängten, wurde die Qualität der Fortbewegung dramatisch verbessert; ebenso bei Rollbrettern bzw. Skatebo­ ards und neuerdings bei Einspurrollschuhen.

Das Füllen der Reifen mit verschiedenen Substanzen in verschiedenen Konfigurationen zur Verbesserung der Haltbar­ keit elastischer Reifen ist bereits vor der Jahrhundertwende vorgeschlagen worden. Das US-Patent 585 929 von J. DeBorde, erteilt am 6. Juli 1887 für "Reifen für Fahrräder", offen­ bart eine Serie von hohlen Gummikugeln, die in einen Reifen eingefügt sind, um die Haltbarkeit und Elastizität zu ver­ bessern. Das US-Patent 1 310 113 von H. H. Culmer, erteilt am 15. Juli 1919 für "Pannensichere Reifen" offenbart das Füllen eines Reifens mit kleinen elastischen Körpern, um die Haltbarkeit und Elastizität zu verbessern. Das US-Patent 1 469 904 von S. Goodman, erteilt am 9. Oktober 1923 für "Elastische Unterstützung für Reifen", offenbart das Füllen von Reifen mit Streifen oder Stücken aus Gummi. Das US-Patent 2 451 172 von H. C. Nies, erteilt am 12. Oktober 1948 für "Polsterreifen", offenbart einen Reifen mit einem von kleinen harten Gummibällen umgebenen, harten, metallischen Kern, der weniger Wärme erzeugt als Reifen, die auf dem Durchbiegen von elastischen Elementen während des Zusammen­ druckens oder Verbiegens beruhen, um den gewünschten Polster­ effekt zu erzeugen. Das US-Patent 4 058 152, erteilt am 15. November 1977 an Beck et al. für "Kraftfahrzeugsicher­ heitsreifen", offenbart schlauchlose Kraftfahrzeugreifen, die mit geschlossenzelligen Schaumstoffpartikeln aus Polymer gefüllt sind, um der hohen Stoßbelastung standzuhalten. Das US-Patent 4 514 243, erteilt am 30. April 1985 an Moore, III et al. für "Reifen für Rollstühle und dgl.", offenbart einen Reifen mit einem weichen Elastomer-Mantel, der über einen halbstarren Kerl extrudiert ist, um Widerstandsfähigkeit oh­ ne Verlust an Konstruktionsintegrität sicherzustellen.

Verbesserte Rollschuhräder auf der Grundlage des Luft­ reifenmodells wurden schon vor fast fünfzig Jahren vorge­ schlagen. Das US-Patent 2 037 703, erteilt am 16. März 1937 an F. N. Parrish für "Rollschuh", offenbart einen schlauch­ losen aufblasbaren Luftreifen zur Verwendung an Rollschuhen. Das US-Patent 2 261 823, erteilt am 4. November 1941 an R. D. Ballard für "Rollschuhrad oder -rolle", offenbart einen elastischen Rollschuhreifen, der mit einer nichtkomprimier­ baren Flüssigkeit oder Halbflüssigkeit gefüllt ist. Der Rei­ fen ist so ausgeführt, daß durch den kommunizierenden hydro­ statischen Druck im Reifen, der in dessen gesamtem Umfang gleichmäßig ist, der Reifen an der Unterseite bis zu einem minimalen Grad flachgedrückt wird, so daß die Ausbildung ei­ ner Schwellung oder einer Falte unmittelbar vor dem Berüh­ rungspunkt des Reitens mit der tragenden Oberfläche während des Rollens minimiert wird. Keines dieser Patente enthält Offenbarungen darüber, wie ein solcher Reifen hergestellt wird oder hergestellt werden kannte.

Moderne Rollschuhräder bestehen im allgemeinen aus einem nachgiebigen, abriebfesten geformten Kunststoff, z. B. Polyurethan. Um ein solches Rad zu polstern, offenbart das US-Patent 4 070 065, erteilt am 24. Januar 1978 an Heitfield für "Rad für Rollbretter und Rollschuhe", die Verwendung ei­ ner dünnen Ringnut bzw. -aussparung, die sich vom Rad nach innen erstreckt. Um eine bessere Traktion und Stoßdämpfung zu ermöglichen, offenbart das US-Patent 4 208 037, erteilt am 17. Juni 1980 an Hechinger für "Rad für Rollbretter und Rollschuhe", koaxiale Radabschnitte aus Urethan und Gummi. Das US-Patent 5 129 709, erteilt am 14. Juli 1992 an Klamer für "Rad für Rollschuh und dgl.", of fenbart ein Rad mit einer mittigen Scheibe aus einem harten Material und Seiten, die einen Kern aus einem weicheren Material flankieren. Das US-Patent 5 308 152, erteilt am 3. Mai 1994 an Ho für "Radeinheit für Einspurrollschuh" offenbart eine stabile Befestigung für ein Radteil aus einem Elastomer mit einer Radlauffläche und mit stoßdämpfenden Eigenschaften. Das US-Patent 5 310 50, er­ teilt am 10. Mai 1994 an Gonsior für "Einspurrollschuh­ räder", offenbart ein massives Einspurrollschuhrad aus einem reibungsarmen Material, das so geformt ist, daß eine den Straßenbelag berührende, vergrößerte Fläche als verbesserte Angriffsfläche entsteht, wenn der Rollschuhfahrer beschleu­ nigt. Um die Reibung mit der Straße, die aus dem Abrieb am Rollschuhrad resultiert, zu verringern, offenbart das US-Patent 5 460 433, erteilt am 24. Oktober 1995 an Hawley für "Rollschuhräder", einen austauschbaren massiven Urethanrei­ fen.

Ein Rollschuhrad mit dem Vorzug einer zweckmäßig har­ ten, abriebfesten Außenfläche, die einen minimalen Rollwi­ derstand bietet, deren Gesamtsteifigkeit jedoch modifiziert werden kann, um eine bessere Polsterung zu ermöglichen, wird benötigt. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein solches Rad bereitzustellen. Das erfindungsgemäße Rad hat einen Hohl­ kern, der mit entsprechenden steifigkeitsmodfizierenden (auch bezeichnet als steifigkeitsmodulierenden) Materialien gefüllt sein kann.

Spritzgießen ist ein bevorzugtes Verfahren zur Her­ stellung von Rollschuhrädern. Ein frühes Patent, das ein Me­ tall/Nylon-Verbuhdmaterial-Rollschuhrad offenbart, nämlich das US-Patent 2 871 016, erteilt am 27. Januar 1959 an Behm et al. für "Rollschuhrad", offenbart ein Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffmaterial um eine hohle Metall­ blechradschale. Das US-Patent 4 218 098, erteilt am 19. Au­ gust 1980 an Burton für "Rollschuhradanordnung", offenbart einen Endlosreifen für ein Rollschuhrad, der mit einer Zun­ ge-Nut-Verbindung befestigt ist. Das US-Patent 5 312 844, erteilt am 14. Mai 1994 an Gonsior et al. für "Verfahren zur Herstellung von "Spritzguß-Polyurethan-Einspurrollschuh­ rädern", offenbart ein Verfahren zum Spritzgießen eines Po­ lyurethan-Rollschuhrades, das fest auf einer Felge angeord­ net ist. Keines der vorstehenden Dokumente offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Rollschuhrädern mit einem Hohlkern.

In der Fahrzeugreifentechnik sind Verfahren zur Her­ stellung von Hohlrädern bekannt. Das US-Patent 1 120 552, erteilt am 8. Dezember 1914 an S. A. Sherman et al. für "Reifen", und däs US-Patent 1 336 790, erteilt am 13. April 1920 an E. R. Simms für "Fahrzeugreifen", offenbaren Hohl­ reifen mit abnehmbaren Laufflächen. Zwischen dem Hohlkern und dem Innenumfang des Reifens ist das Reifenmaterial un­ terbrochen oder aufgespalten, und die Ränder werden durch Einfügen in eine Radfelge zusammengehalten. Das US-Patent 1 625 644, erteilt am 19. April 1927 an G. F. Fisher für "Herstellung eines Polsterreifens", offenbart ein Verfahren zur Aufvulkanisierung von Kautschuk auf eine Basis, um einen Hohlkern auszubilden, der von der Metallbasis und dem Gummi­ reifen umgeben ist. Das US-Patent 2 273 283, erteilt am 17. Februar 1942 an P. O. Pfeiffer für "Verfahren zur Herstel­ lung von Fahrzeugreifen", offenbart ein gegliedertes Form­ werkzeug zur Herstellung von Gummireifen mit einer Innenge­ webestruktur. Das US-Patent 2 709 471, erteilt am 31. Mai 1955 an Smith et al. für "Massivreifen und Verfahren zur Herstellung desselben", offenbart ein Verfahren zur Herstel­ lung eines massiven Gummireifens mit einem Kern, der mit ei­ nem elastischeren Polstermaterial gefüllt ist, mit den Schritten: Herstellen eines Basisstreifens, Hinzufügen des Polstermaterials und eines äußeren harten haltbaren Materi­ als und Vulkanisieren. Das US-Patent 3 948 303, erteilt am 6. April 1976 an Patrick für "Austauschbaren elastischen Reifen", offenbart einen Reifen mit einem Hohlkern mit einem kordelförmigen Querschnitt mit einem Nylonstab darin. Der Reifen besteht aus einem langgestreckten Körper, wobei die freien Enden aneinanderstoßend in einer Felge kreisförmig angeordnet sind.

Verfahren zum Formen von Rollschuhrädern aus zähem, abriebfestem Materialien und mit einem Hohlkern in einem ringförmigen Stück sind erforderlich. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, solche Verfahren bereitzustellen.

Alle diesbezüglichen Veröffentlichungen sind hier als Bezugsquellen genannt.

Die Erfindung stellt ein Rad bereit, das besonders zur Verwendung als Rollschuhrad für herkömmliche Rollschuhe, für Rollbretter oder, vorzugsweise, für Einspurrollschuhe geeignet ist. Das erfindungsgemäße Rad kann auch für Räder für andere Verwendungszwecke verwendet werden, wie sie be­ kannt sind, z. B. bei Möbeln, Roll- bzw. Einkaufswagen, Kin­ derwagen, Motorfahrzeugen und dgl. Bei Verwendung besteht das Rad aus einer Außenringradkomponente, die vorzugsweise aus einem relativ harten, abriebfesten Material besteht. Es hat einen Hohlkern, der bei Verwendung eine Ringform hat. Der Hohlkern kann mit einem steifigkeitsmodulierenden Mate­ rial gefüllt sein, um eine geeignete Gesamtsteifigkeit für das Rad bereitzustellen, um die Stoßdämpfung optimal zu ma­ ximieren, während der Rollwiderstand optimal minimiert wird, vorzugsweise ohne die Abriebfestigkeit zu opfern, und zwar für verschiedene Arten von Rollflächen.

Der Begriff "Ringform", wie er hier gebraucht wird, bezieht sich auf Formen, die insofern im großen und ganzen "doughnut" - oder radförmig sind, als sie einen kreisförmi­ gen Außenumfang und einen kreisförmigen Innenumfang haben, wobei sie einen Kreisdurchmesser in einer Ebene haben, die zur Rollfläche normal und zur Fahrtrichtung parallel ist. Der Querschnitt, der entsteht, wenn man das Rad entlang ei­ nem der Radien zwischen dem Außen- und dem Innenumfang trennt, muß jedoch keine Kreisform haben, sondern kann ir­ gendeine herkömmliche Form haben, die dem Herstellungsver­ fahren des Rades angepaßt ist.

Insbesondere stellt die Erfindung eine Ringradkompo­ nente mit einem Außenumfang (Rand) zum Berühren des Bürger­ steigs oder einer anderen Rollfläche bereit. Vorzugsweise ist die äußerste Hälfte des Ringquerschnitts wie eine abge­ stumpfte, abgeflachte Ellipse gestaltet, wie in Fig. 1 dar­ gestellt. Geeignete Formen für diesen Abschnitt des Rades sind nach dem Stand der Technik auf dem Gebiet der Maximie­ rung der Radeffizienz bekannt. Die innerste Hälfte dieses Querschnitts des Rades ist im großen und ganzen tastenför­ mig, ebenfalls wie in Fig. 1 dargestellt. So wie sie herge­ stellt ist, ist bei diesem Querschnitt der Komponente die innerste Hälfte gespalten und auseinandergedehnt, wie bei­ spielsweise in Fig. 3 dargestellt. Die innerste Hälfte kann auseinandergedehnt sein, so daß die Kanten parallel oder in irgendeinem Winkel sind, der für die Herstellung der Kompo­ nente günstig ist, vorzugsweise in einem Winkel von 0 bis nicht über etwa 45° und besonders bevorzugt in einem Winkel zwischen etwa 10° und etwa 25°. Bei Rollschuhrädern ist die Entfernung zwischen den beiden Kanten, so wie sie herge­ stellt sind, vorzugsweise nicht größer als etwa 1/4 Zoll und besonders bevorzugt nicht größer als etwa 3/16 Zoll. Bei Rä­ dern für größere Fahrzeuge, mußte die Ringkomponente propor­ tional zu Rädern für Rollschuhe maßstäblich vergrößert wer­ den.

Die erfindungsgemäße Ringradkomponente wird hier als einzelne Komponente beschrieben und entsteht vorzugsweise in einem Herstellungsverfahren, das ein einzelnes Stück er­ zeugt, z. B. durch Spritzgießen oder Flüssigurethangießen. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Ringradkomponente ein einstückiges Stück, das aus einem einzigen Material in einem Stück hergestellt wird und nicht aus zwei oder mehr getrennt hergestellten Stücken zusammengesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Rad wird hier so beschrieben, als habe es Innenseitenkomponenten (auf der Seite, die der Innenseite der Vorrichtung zugewandt ist, an die es angefügt ist) und Außenseitenkomponenten (auf der Seite, die der Au­ ßenseite der Vorrichtung zugewandt ist, an die es angefügt ist), jedoch ist das Rad vorzugsweise bilateral symmetrisch um seine vertikale zentrale Ebene (wie man es sieht, wenn das Rad in Verwendung ist und auf den Betrachter zurollt), und die Außenseitenkomponenten des Rades sind identisch mit den Innenseitenkomponenten des Rades.

Bei Verwendung hat die erfindungsgemäße Ringradkompo­ nente einen Hohlringkern mit einem Außenumfang, der vom Au­ ßenumfang der Ringradkomponente nach innen (zur Nabe hin) radial beabstandet (verschoben) ist. Der Abstand (die Ver­ schiebung) zwischen dem Außenumfang der Ringradkomponente und dem Außenumfang des Kerns sollte so groß sein, daß ein Außenrand für das Rad mit einem minimalen Rollwiderstand und einer maximalen Abriebfestigkeit und konstruktiver Festig­ keit entsteht, um das Rad zu tragen. Beispielsweise sollte bei Einspurrollschuhrädern dieser Abstand mindestens etwa 1/4 Zoll und nicht größer als etwa 1/2 Zoll und vorzugsweise mindestens etwa 3/8 Zoll sein. Bei größeren Rädern werden die bevorzugten Abmessungen proportional maßstäblich vergrö­ ßert. Der Querschnitt des Hohlringkerns ist hier als kreis­ förmig dargestellt, er kann jedoch auch eine quadratische, längliche, elliptische oder unregelmäßige Form haben, wie es für die Herstellung günstig oder für eine Verbiegungscharak­ teristik optimal ist.

Bei Verwendung stellt die erfindungsgemäße Ringrad­ komponente einen Innenumfang bereit, der so angepaßt ist, daß er eine Radnabe berührt; vorzugsweise ist der Innenum­ fang der Ringradkomponente entlang der Richtung der Radachse abgeflacht, wie in Fig. 1 bis 5 dargestellt. Diese Fläche kann je nach Bedarf mit Aussparungen versehen sein oder kann eine unregelmäßige Form haben, damit sie mit der Radnabe zu­ sammenpaßt, wie dem Fachmann bekannt ist.

Radial beabstandet (verschoben) vom Innenumfang der Ringradkomponente ist der Innenumfang des Hohlringkerns. Der Abstand (die Verschiebung) zwischen dem Innenumfang des Hohlringkerns und dem Innenumfang der Ringradkomponente sollte groß genug sein, um eine konstruktive Integrität des Rades sicherzustellen, jedoch nicht so groß, daß das Volumen des Ringkerns, das erforderlich ist, um die gewünschte Stei­ figkeit des Rades zu erreichen, verringert wird. Bei Ein­ spurrollschuhen ist diese Entfernung beispielsweise vorzugs­ weise etwa 1/8 Zoll bis etwa 3/8 Zoll und müßte bei größeren Rädern proportional maßstäblich vergrößert werden.

Die erfindungsgemäße Ringradkomponente ist entlang einer Linie, die vom Innenumfang der Ringradkomponente bis zum Innenumfang des Hohlringkerns läuft, unterbrochen. Vor­ zugsweise hat diese Unterbrechung die Form einer geraden Li­ nie, so daß sie durch einen Trennvorgang in der Komponente in der Ebene, die zur Radachse normal ist, vom Innenumfang der Ringradkomponente bis zum Innenumfang des Hohlringkerns hergestellt werden könnte. Diese Unterbrechung kann jedoch auch zackenförmig, bogenförmig oder anders sein, solange die Unterbrechung zwei komplementäre Kanten bildet, die aneinan­ der anstoßend angeordnet werden können, wenn das Rad verwen­ det wird, oder an ein Abstandselement anstoßend angeordnet werden können, wenn ein Abstandselement verwendet wird. Die Kanten sind ringförmig, d. h. sie laufen um den gesamten In­ nenumfang der Ringradkomponente herum. Vorzugsweise sind diese Ringkanten durchgehend aneinander oder an ein Abstand­ selement anstoßend angeordnet. Der Begriff "durchgehendes Anstoßen" bedeutet, daß die beiden Kanten, wenn sie neben­ einander angeordnet sind, sich einander an allen Punkten be­ rühren, ohne Lücken zwischen sich zu lassen, oder daß, wenn die beiden Kanten durch ein Abstandselement getrennt sind, jede Kante das Abstandselement ohne Lücken berührt.

Die beiden Ringkanten, die aneinander oder an das Ab­ standselement anstoßend angeordnet sind, wenn das Rad ver­ wendet wird, sind von den Seiten der Ringradkomponente des Rades um eine Strecke beabstandet, die groß genug ist, damit die konstruktive Integrität für das Rad sichergestellt ist. Bei Einspurrollschuhrädern ist beispielsweise der Abstand zwischen der Außenseitenfläche der Komponente und der Außen­ seitenringkante mindestens etwa 5/16 Zoll und vorzugsweise mindestens etwa 7/16 Zoll. Vorzugsweise ist der Abstand zwi­ schen der Innenseitenfläche der Komponente und der Innensei­ tenringkante der gleiche wie der der Außenseitenkante; wenn es jedoch für die Herstellung anders günstiger ist, kann dieser Abstand zwischen der Außenseite und der Innenseite des Rades anders sein. Ferner müssen diese Kanten nicht senkrecht zur Radachse sein und müssen keine geraden Linien bilden, solange sie vom Innenumfang des Hohlringkerns zum Innenumfang der Ringradkomponente laufen.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform des Rades weist eine Außenseitenlagernabe, die mindestens an ei­ nen Abschnitt der Außenseitenaußenfläche der Ringradkompo­ nente anstößt, und eine Innenseitenlagernabe auf, die minde­ stens an einen Abschnitt der Innenseitenaußenfläche der Rin­ gradkomponente anstößt. Diese können getrennte Außen- und Innenseitenlagernaben oder eine einzige einstückige Nabe mit einer Außen- und Innenseite sein, die so ausgeführt sind, daß das Rad in seine Position und in gesicherten Eingriff mit der Nabe gedrückt werden kann. Wenn zwei getrennte Naben verwendet werden, sollten sie eine Einrichtung zum gegensei­ tigen Eingriff aufweisen, z. B. Bolzen oder Schrauben und geeignete Bolzen- oder Schraubenlöcher, eine Gewindemuffen­ anordnung oder eine andere Einrichtung, die bekannt ist.

Wenn bei der Ringradkomponente, so wie sie herge­ stellt ist, die Ringkanten zwischen ihrem Innenumfang und dem Innenumfang des Kerns auseinandergedehnt sind, wie oben beschrieben, sollte der Spalt zwischen den Kanten geschlos­ sen werden, z. B. durch Zusammenbringen der Kanten vor dem Anfügen der Naben. Die Kanten würden dann unter leichtem Druck in Anstoßberührung gehalten werden. Als Alternative können die Ringkanten in durchgehende Anstoßberührung mit einem zwischen ihnen angeordneten Abstandselement gebracht werden. Ein solches Abstandselement sollte ringförmig sein und einen Querschnitt haben, der der Form und Größe des Rau­ mes zwischen den Ringkanten entspricht, in die es einzufügen ist. Das Abstandselement kann parallele Kanten, angewinkelte Kanten, gewölbte oder mit Kerben versehene Kanten usw. ha­ ben, wie es für eine Anordnung erforderlich ist, bei der die Ringkanten der erfindungsgemäßen Radkomponente durchgehend anstoßen sollen. Das Abstandselement kann aus irgendeinem Material sein, einschließlich Gummi, Kunststoff, Metall oder geschlossenzelliger Schaumstoff. Das Abstandselement liegt vorzugsweise am Innenumfang des Hohlringkerns an, um einen luftdichten oder flüssigkeitsdichten Verschluß zu bilden, obwohl dies nicht erforderlich ist, wenn das zu verwendende steifigkeitsmodulierende Material in einem verschlossenen Ringbehälter eingeschlossen ist.

Die Radnaben können Einrichtungen zum Eingriff mit der Ringradkomponente aufweisen, z. B. die Zunge-Nut- Strukturen, die nachstehend beschrieben werden, und andere solche Einrichtungen, wie sie bekannt sind.

Vor dem Zusammenbringen der Ringkanten oder dem Ein­ fügen eines Abstandselements zwischen die Ringkanten und dem Anfügen der Radnaben, um einen eingeschlossenen Hohlringkern bereitzustellen, kann ein steifigkeitsmodulierendes (stei­ figkeitsmodifizierendes) Material in den Hohlringkern einge­ fügt werden, um, die Gesamtsteifigkeitseigenschaften des Ra­ des zu modifizieren. Das steifigkeitsmodulierende Material kann irgendein Material mit den gewünschten Eigenschaften sein, z. B. Gas bei Umgebungsdruck oder Gas bei einem größe­ ren Druck als dem Umgebungsdruck, z. B. bei einem Druck zwi­ schen etwa 5 psi und etwa 50 psi über dem Umgebungsdruck. Der Begriff "Gas" schließt Luft oder andere gasförmige Mate­ rialien oder Gemische daraus ein. Das steifigkeitsmodulie­ rende Material kann auch folgendes sein: ein Polymerschaum­ stoff, z. B. Polyethylenschaumstoff von etwa 1 bis etwa 20 lb/ft³, Polyurethanschaumstoff von etwa 10 bis etwa 60 lb/ft³ oder Ethylvinylacetat (EVA-)Schaumstoff von etwa 5 bis etwa 30 lb/ft³ oder andere Schaumstoffe, wie bekannt; eine nichtkomprimierbare Flüssigkeit, z. B. Silikongel oder -flüssigkeit; ein Metallring aus Aluminium, nichtrostendem Stahl oder anderem Metall oder irgendeinem anderen Material mit den gewünschten Steifigkeitseigenschaften.

Die Ringradkomponente (äußerer Abschnitt) kann härter oder weicher sein als das steifigkeitsmodulierende Material. Es kann beispielsweise gewünscht werden, ein relativ weiches Außenmaterial zu verwenden, z. B. Gummi oder weiches Polyu­ rethanelastomer, gekoppelt mit einem relativ harten steifig­ keitsmodulierendem Material im Hohlkern, z. B. Aluminium, zur besseren Anpassung an glatte oder minimal rauhe Oberflä­ chen. Oder es kann gewünscht werden, daß das Außenmaterial härter ist als das steifigkeitsmodulierende Material, z. B. könnte das Außenmaterial ein hartes Polyurethan sein, und das steifigkeitsmodulierende Material könnte Druckluft für ein angenehmes Rollen auf einer relativ rauhen Fläche sein.

Die Gesamtsteifigkeit des Rades wird durch das Mate­ rial, das den Hohlkern füllt, und die relativen Größen des Kerns und des äußeren Abschnitts des Rades nach den bekannten Prinzipien moduliert. Ein Gummirad mit einem metallgefüllten Kern kann beispielsweise leicht über eine ebene sandige Oberfläche rollen, da der äußere Gummiabschnitt des Rades den Stoß von kleinen Sandkörnern gut dämpfen kann, während der Metallkern die konstruktive Integrität sicherstellt. An­ dererseits biegt sich beispielsweise auf einer rauheren Oberfläche, die aus Halbzollkies auf Makadam besteht, eine relativ dünne Außenschale eines harten Materials durch, wenn sie auf einen Stein trifft, und die Durchbiegung kann durch einen relativ großen luftgefüllten Kern gedämpft werden, wo­ bei wiederum eine glatte Fahrt und eine gute Möglichkeit, über die Oberfläche zu rollen, ermöglicht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Ringradkomponente (äußerer Abschnitt des Rades) aus einem Material mit einer Shore-A-Härte zwischen etwa 70 und etwa 95 und vorzugsweise zwischen 75 und etwa 85, da dieses eine gute Abriebfestig­ keit und einen minimalen Rollwiderstand ermöglicht. Um die Durchbiegungscharakteristik (Stoßdämpfungsfähigkeit) des Ge­ samtrades zu verbessern, kann der innere Kern mit einem wei­ cheren Material als der äußere Abschnitt des Rades gefüllt werden, z. B. mit Druckluft, vorzugsweise mit einem Druck zwischen etwa 5 psi und etwa 50 psi über dem Umgebungsdruck.

Die Luft oder ein anderes Gas mit Umgebungsdruck oder einem höheren Druck kann in einen verschlossenen ringkörper­ förmigen Behälter eingeschlossen sein, z. B. in eine Polyu­ rethanmembran. Dieser Behälter wird dann in den Hohlringkern der Ringradkomponente des Rades eingefügt, bevor die Kanten miteinander oder mit dem Abstandselement in Anstoßberührung gebracht werden und die Radnaben angefügt werden. Ein Merk­ mal des Rades ist es, daß das steifigkeitsmodulierende Mate­ rial austauschbar/dauerhaft ist, nämlich insofern, als die Naben leicht entfernt werden können und das Material durch das gleiche oder ein anderes steifigkeitsmodulierendes Mate­ rial ersetzt werden kann. Der Anwender könnte beispielsweise einen luftgefüllten Behälter mit einem schaumstoffgefüllten Behälter ersetzen wollen, um für ein Rennen eine größere Ge­ samtsteifigkeit sicherzustellen.

Die erfindungsgemäße Ringradkomponente kann in ir­ gendeinem bekannten Verfahren hergestellt werden, vorzugs­ weise durch Formen und besonders bevorzugt durch Flüssiggie­ ßen oder Spritzgießen der Komponente in einem Formwerkzeug, das so gestaltet ist, daß die Komponente mit den voneinander beabstandeten und gegeneinander angewinkelten Ringkanten entsteht, wie oben beschrieben. Das Formwerkzeug hat vor­ zugsweise eine obere und eine untere Hälfte, wobei eine Rin­ geinlage mittig zwischen der oberen und der unteren Hälfte angeordnet wird, um den Hohlringkern auszubilden. Verfahren zum Formen, einschließlich Spritzgießen, sind dem Fachmann bekannt.

Das Verfahren weist auf:

• a) Bereitstellen eines Formwerkzeugs mit einer Form, die der Ringradkomponente entspricht, wobei die Innenseiten- und die Außenseitenkante auseinandergedehnt sind;
• b) Einleiten einer Flüssigkeit oder eines weichge­ machten (nicht festen) formfähigen Materials in das Formwerk­ zeug;
• c) Aushärtenlassen der Flüssigkeit oder des weichge­ machten (nicht festen) Materials im Formwerkzeug;
• d) Entfernen des ausgehärteten Materials aus dem Formwerkzeug, wodurch das ausgehärtete Material die Form der Ringradkomponente hat.

Das flüssige oder weichgemachte (nichtfeste) formbare Material kann irgendein bekanntes Material sein, einschließ­ lich Materialien, die in ein Formwerkzeug gegossen oder ge­ spritzt werden können, und in dem Formwerkzeug so reagieren, daß sie aushärten, wie beispielsweise in der Polyurethan­ gießtechnik bekannt, und weichgemachte Materialien, z. B. geschmolzene, einer Vorreaktion unterzogene Polymere, die durch Abkühlen im Formwerkzeug aushärten. Geeignete Mate­ rialien sind Elastomere, einschließlich Naturkautschuk und thermoplastische Kunststoffe. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemaßen Ringradkomponente ist das Spritzgießen unter Verwendung von weichgemachte Polyurethan.

Nachdem die Ringradkomponente aus dem Formwerkzeug gelöst worden ist, kann ein steifigkeitsmodulierendes Mate­ rial in den Kern eingefügt werden, wobei die Kanten mitein­ ander oder mit einem Abstandselement ausgerichtet und in An­ stoßberührung gebracht werden und Mittel bzw. Einrichtungen zum Beibehalten der Anstoßberührung angewendet werden. Jede bekannte Einrichtung zum Zusammenhalten der Kanten kann ver­ wendet werden, einschließlich Klebstoffe, Verriegelungsgeo­ metrien und dgl. Vorzugsweise werden Radnaben, die mit der Ringradkomponente in Eingriff treten, wie hier beschrieben, verwendet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Explosivdarstellung des erfindungsge­ mäßen Rades mit der Ringradkomponente (dargestellt mit einem entfernten Segment, so daß man den Hohlringkern sehen kann) und auch mit den Naben.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Linie 2-2 in Fig. 1, die die Naben in ihrer Position auf der Ringradkomponente darstellt.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Abschnitts der Ringradkomponente, die rechts in Fig. 2 dargestellt ist, dargestellt in einer auseinandergedehnten Konfiguration vor dem Eingriff mit den Naben.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht der Ringradkomponente, die der in Fig. 3 entspricht, wobei eine Ausführungsform ge­ zeigt wird, bei der die Ringkanten der Ringradkomponente parallel und durch ein Abstandselement, an das die Kanten durchgehend sich gegenseitig verriegelnd anstoßen, getrennt sind.

Fig. 5 zeigt das erfindungsgemäße Rad, wie in Fig. 1 dargestellt, mit einem steifigkeitsmodulierenden Material, das in den Hohlringkern eingefügt ist.

Fig. 6 ist eine Explosivdarstellung des Formwerk­ zeugs, das verwendet wird, um die erfindungsgemäße Ringrad­ komponente herzustellen.

Das erfindungsgemäße Rad, wie in Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 dargestellt, weist eine Ringradkomponente 10 mit einer Au­ ßenseitenaußenfläche 12 und einer Innenseitenaußenfläche 14, einer Außenseitenradnabe 50 und einer Innenseitenradnabe 52 auf. Die Ringradkomponente 10 ist mit einer Außenseitennut bzw. -aussparung 16 zum Aufnehmen der Außenseitennabenlippe 60 und Innenseitennut bzw. -aussparung 18 zum Aufnehmen der Innenseitennabenlippe 61 ausgerüstet. Die Innenwand der Au­ ßenseitennut 16 wird durch eine Außenseitenradlippe 19 ge­ bildet, und die Innenwand der Innenseitennut 18 wird durch eine Innenseitenradlippe 20 gebildet.

Die Ringradkomponente 10 weist einen Hohlringkern 21 auf. Der Außenumfang 22 des Kerns ist radial vom Außenumfang 40 der Ringradkomponente verschoben. Der Innenumfang 24 des Kerns, der durch Berührung der ringförmigen Außenseitenin­ nenkante 30 und der ringförmigen Innenseiteninnenkante 32 gebildet wird, ist radial vom Innenumfang 42 der Ringradkom­ ponente verschoben.

Die Außenseitenradnabe 50 weist ein Nabenoberteil 51 und eine Nabenwelle 54 auf, die in einer Nabenwellenkante 55 endet. Das Nabenoberteil 51 hängt über (wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist), um die Außenseitennabenlippe 60 zu bilden. Ebenso weist die Innenseitenradnabe 52 ein Na­ benoberteil 51 und eine Nabenwelle 54 auf, die in einer Na­ benwellenkante 55 endet. Das Nabenoberteil 51 hängt über, um die Innenseitennabenlippe 61 zu bilden. Von der Innensei­ tennabenlippe 61 radial nach innen gerichtet ist eine Naben­ nut 56, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Außenseitenrad­ nabe 50, die mit der Innenseitenradnabe 52 symmetrisch oder identisch ist, weist auch eine Nabennut 56 auf, die in Fig. 2 dargestellt.

Die Radnaben 50 und 51 weisen auch Bolzenlöcher 57 auf, und die Nabenwelle 54 jeder Radnabe weist Bolzenlöcher 58 auf.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Ringradkomponente mit der ringförmigen Außenseiten- und Innenseitenkante 30 und 32 ausgeführt, die beabstandet sind; in dieser Darstel­ lung sind die Kanten voneinander abgewinkelt. Der Innenum­ fang 24 des Kerns ist somit in der Komponente, so wie er hergestellt ist, unterbrochen.

Wie in Fig. 4 dargestellt, kann die Ringradkomponente mit der ringförmigen Außenseiten- und Innenseitenkante 32, die parallel zueinander sind, ausgeführt sein. In dieser Ausführungsform ist die ringförmige Außenseitenkante 30 so dargestellt, daß sie an eine Seite eines Abstandselements 62 anstößt, während die ringförmige Innenseitenkante 32 an die andere Seite dem Abstandselements 62 anstößt. Das Abstandse­ lement 62 und die Ringkanten 30 und 32 haben Verriegelungs­ geometrien. In Fig. 4 dargestellt ist eine ringförmige Kan­ tennut 65 in einer Innenseitenringkante 32 und eine weitere ringförmige Kantennut in einer Außenseitenringkante 30, die mit Abstandselementzungen 64 gegenseitig verriegelt sind.

Fig. 5 stellt ein steifigkeitsmodulierendes Material 100 dar, das den Hohlringkern der Ringradkomponente 10 füllt.

Die Ringradkomponente 10 wird vorzugsweise durch Spritzgießen in einem Formwerkzeug hergestellt, wie in Fig. 6 dargestellt. Das Formwerkzeug weist ein Formoberteil 70, Verstrebungen 72 und Wände 74 auf, die die Struktur tragen.

Das Formwerkzeug weist auch eine Formwerkzeugeinlage 80 auf, die eine Einlagewelle 82, die sich auch nach unten erstreckt (nicht dargestellt), ein Kernkammerraumfüllmittel 84, und ein Ringkantenfüllmittel 86 aufweist. Die Formwerk­ zeugeinlage 80 ist symmetrisch und hat identische Merkmale, wenn man sie von unten betrachtet, und ebenso, wenn man sie von oben betrachtet.

Das Formwerkzeug weist ferner ein Formunterteil 90 mit einer gerundeten Radoberflächenform 92, einem flachen Formwerkzeugrand 94, einer Innenwand 95, einem vorspringen­ den Stützrand 96 und einer unteren Fläche 98 auf.

Bei Verwendung wird die ringförmige Formwerkzeugein­ lage 80 in das Formunterteil eingefügt, so daß die Einlage­ welle 82 im unteren Teil der Formwerkzeugeinlage 80 auf der Bodenfläche 98 ruht. Eine Innenwand 95 ist niedriger als der untere Abschnitt der Formwerkzeugwelle 82 der Einlage, und das Ringkantenfüllmittel 86 der Einlage weist einen Abstand über der flache Fläche 94 auf. Das Formwerkzeugoberteil 70 wird dann über dem Formwerkzeugunterteil 90 angeordnet, so daß die untere Fläche des Formwerkzeugoberteils 70 auf einem Stützrand 96 ruht. Geschmolzenes Polyurethan wird dann in den oberen Teil des Formwerkzeugoberteils 70 gespritzt und kann in alle freien Zwischenräume des Formunterteils 90 und auch um die Formwerkzeugeinlage 80 herum strömen und das Formoberteil 70 füllen. Die Ringradkomponente wird somit von der gerundeten Radoberflächenform 92 im Formwerkzeugunter­ teil 90 und in einer ähnlich gerundeten Konstruktion im Formwerkzeugoberteil 70 ausgebildet. Der Hohlringkern 21 der Ringradkomponente 10 wird durch das Kernkammerraumfüllmittel 84 und die ringförmige Außenseiten- und Innenseitenkante 30 und 32 der Ringradkomponente 10 ausgebildet, und der Abstand zwischen ihnen wird durch das Ringkantenfüllmittel 86 gebil­ det. Das geschmolzene Polyurethan kann im Formwerkzeug ab­ kühlen, das Formwerkzeug wird geöffnet und die Ringradkompo­ nente 10 entfernt.

Die Ringradkomponente 10 und der Hohlringkern 21, die im Formwerkzeug geformt worden sind, haben einen ununterbro­ chenen Ringradkomponentenaußenumfang 40 und Kernaußenumfang 22; allerdings ist, so wie im Formwerkzeug ausgebildet, der Innenumfang 24 des Kerns durch die Herstellung der Ringrad­ komponente 10 unterbrochen, wobei ihre ringförmige Außensei­ teninnenkante 30 von ihrer ringförmigen Innenseiteninnenkan­ te 32 weggedehnt wird, wie in Fig. 3 dargestellt wird.

Bei Verwendung werden die Außenseitenradnabe 50 und die Innenseitenradnabe 52 an der Ringradkomponente 10 ange­ ordnet, wobei die Nabenwellenkanten 55 anstoßen. Die Außen­ seitennabenlippe 60 greift in die Außenseitennut 16 ein, und die Innenseitennabenlippe 61 greift in die Innenseitennut 18 ein, während die Außenseitenradlippe 19 in die Nabennut 56 der Außenseitenradnabe 50 eingreift und die Inneseitenrad­ lippe 20 in die Nabennut 56 der Innenseitenradnabe 52 ein­ greift. Dadurch wird die ringförmige Außenseiteninnenkante 30 in durchgehende Anstoßberührung mit der ringförmigen In­ nenseiteninnenkante 32 gebracht, so daß ein Hohlkern 21 die Form eines Ringkörpers annimmt. Die Außenseitenradnabe 50 und die Innenseitenradnabe 52 treten miteinander in Ein­ griff, vorzugsweise durch Schrauben oder Bolzen (nicht dar­ gestellt), die in Bolzenlöchern 57 und Bolzennuten 58 aufge­ nommen werden.

Vor dem Zusammenbringen der ringförmigen Außenseiten­ innenkante 30 und der ringförmigen Innenseiteninnenkante 32 wie in Fig. 5 dargestellt, kann ein steifigkeitsmodulieren­ des Material 100 in den Hohlringkern 21 eingefügt werden, indem die Kanten weiter auseinandergedehnt werden und das steifigkeitsmodulierende Material 100 dorthin vordringen kann. Das steifigkeitsmodulierende Material 100 kann auf gleiche Weise entfernt werden, und ein anderes steifigkeits­ modulierendes Material kann an seiner Stelle eingefügt wer­ den.

Claims (22)

1. Ringradkomponente, die aus einem einzelnen ein­ stückigen Stück mit einer Außenseitenaußenfläche und einer Innenseitenaußenfläche ausgebildet ist und die bei Verwen­ dung so angepaßt ist, daß sie einen Hohlringkern bildet, wo­ bei die Ringradkomponente so angepaßt ist, daß sie bei Ver­ wendung einen Außenumfang zum Rollen auf einer Fläche und einen Innenumfang aufweist, der so angepaßt ist, daß er eine Rad­ nabe berührt, und der Hohlringkern einen Außenumfang auf­ weist, der vom Außenumfang der Komponente radial verschoben ist, und so angepaßt ist, daß er bei Verwendung einen Innen­ umfang aufweist, der vom Innenumfang der Komponente radial verschoben ist, wobei die Komponente entlang einer Linie, die die Innenumfänge verbindet, unterbrochen ist, so daß ei­ ne ringförmige Außenseiteninnenkante, die von der Außensei­ tenaußenfläche verschoben ist, und eine ringförmige Innen­ seiteninnenkante, die von der Innenseitenaußenkante verscho­ ben ist, gebildet werden, wobei die Kanten so angepaßt sind, daß sie bei Verwendung aneinander oder an ein Abstandsele­ ment anstoßend angeordnet sind.

2. Ringradkomponente nach Anspruch 1 mit einer Shore- A-Härte zwischen etwa 70 und etwa 95.

3. Ringradkomponente nach Anspruch 1 oder 2 aus Po­ lyurethan.

4. Rad mit der Ringradkomponente nach Anspruch 1 bis 3.

5. Rad nach Anspruch 4, außerdem mit einem Abstandse­ lement.

6. Rad nach Anspruch 4 oder 5, außerdem mit einer Au­ ßenseitenlagernabe, die mindestens an einen Abschnitt der Außenseitenaußenfläche der Komponente anstößt, und einer In­ nenseitenlagernabe, die mindestens an einen Abschnitt der. Innenseitenaußenfläche der Komponente anstößt, wobei die Na­ ben Einrichtungen zum Eingriff miteinander aufweisen, wo­ durch die Außenseiteninnenkante und die Innenseiteninnenkan­ te in Anstoßberührung miteinander oder mit einem Abstandse­ lement gehalten werden.

7. Rad nach Anspruch 6, wobei die Außenseitenaußen­ fläche der Komponente Einrichtungen zum Eingriff mit der Au­ ßenseitenlagernabe aufweist und die Innenseitenaußenfläche der Komponente Einrichtungen zum Eingriff mit der Innensei­ tenlagernabe aufweist.

8. Rad nach Anspruch 6 oder 7, außerdem mit einem steifigkeitsmodulierenden Material, das den Hohlkern füllt.

9. Rad nach Anspruch 4 bis 8 mit Gas unter einem grö­ ßeren Druck als dem Umgebungsdruck, das den Hohlkern füllt.

10. Rad nach Anspruch 9, wobei das Gas in einem ring­ förmigen Behälter eingeschlossen ist.

11. Rad nach Anspruch 4 bis 8 mit Gas mit Umgebungs­ druck, das den Hohlkern füllt.

12. Rad nach Anspruch 4 bis 8 mit einer nichtkompri­ mierbaren Flüssigkeit, die den Hohlkern füllt.

13. Rad nach Anspruch 4 bis 8 mit einem Polymer­ schaumstoff, der den Hohlkern füllt.

14. Rad nach Anspruch 4 bis 8 mit einem Metall, das den Hohlkern füllt.

15. Verfahren zum Formen einer Ringradkomponente nach Anspruch 1, mit den Schritten:

• a) Bereitstellen eines Formwerkzeugs mit einer Form, die der Ringradkomponente entspricht, wobei die Innenseiten- und die Außenseitenkante auseinandergedehnt sind;
• b) Einleiten einer Flüssigkeit oder eines weichge­ machten (nicht festen) formfähigen Materials in das Formwerk­ zeug;
• c) Aushärtenlassen der Flüssigkeit oder des weichge­ machten (nichtfesten) Materials in dem Formwerkzeug;
• d) Entfernen des ausgehärteten Materials aus dem Formwerkzeug, wodurch das ausgehärtete Material die Form der Ringradkomponente hat.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das formbare Material ein Kunststoff ist, der durch Spritzen in das Form­ werkzeug eingeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das formbare Material ein flüssiges Material ist, das durch Gießen in das Formwerkzeug eingeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 15 bis 17, ferner mit den Schritten:
Ausrichten der Außenseiten- und der Innenseitenkante der Ringradkomponente in Anstoßberührung; und
Eingriff mit der Komponenteneinrichtung zum Halten der Außenseiten- und der Innenseitenkante in Anstoßberüh­ rung.

19. Verfahren nach Anspruch 15 bis 17, ferner mit den Schritten:
Anordnen einer Einlage anstoßend an die Außenseiten- und die Innenseitenkante der Komponente; und
Eingriff mit der Komponenteneinrichtung zum Halten der Außenseiten- und der Innenseitenkante in Anstoßberührung mit dem Abstandselement.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, ferner mit dem Schritt: Einfügen eines steifigkeitsmodulierenden Mate­ rials in den Raum, der so angepaßt ist, daß er den ringför­ migen Hohlkern bildet.

21. Verfahren zum Modulieren der Steifigkeit eines Rades oder einer Radkomponente nach Anspruch 1 bis 14, mit den Schritten:

• a) Einfügen eines steifigkeitsmodulierenden Materials in den Hohlringkern; und
• b) Bringen der ringförmigen Innenseiteninnenkante und der ringförmigen Außenseiteninnenkante in Anstoßberührung miteinander oder mit einem Abstandselement und Halten der Kanten in der Anstoßberührung.

22. Verfahren nach Anspruch 21, mit den Schritten: zuerst erfolgendes Entfernen eines ersten steifigkeitsmodu­ lierenden Materials aus dem Hohlkern, bevor das steifig­ keitsmodulierende Material gemäß Schritt a) eingefügt wird, wobei das eingefügte steifigkeitsmodulierende Material eine andere Steifigkeit hat als das erste steifigkeitsmodulieren­ de Material.