DE19750229A1 - Schlauchloser Fahrzeugluftreifen und Verfahren zum Herstellen eines schlauchlosen Luftreifens - Google Patents
Schlauchloser Fahrzeugluftreifen und Verfahren zum Herstellen eines schlauchlosen LuftreifensInfo
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Description
Die gegenständliche Erfindung betrifft einen schlauchlosen Fahrzeugluftreifen mit
Wulstbereichen, Seitenwänden, einem Laufstreifen und einer zumindest
weitgehend luftdicht ausgeführten Innenschicht. Die Erfindung betrifft ferner ein
Verfahren zum Herstellen eines schlauchlosen Fahrzeugluftreifens, welcher an
seiner Innenseite mit einem Perforationen abdichtbaren Material versehen ist.
Es wurden bereits Verfahren vorgeschlagen, mit welchen bei infolge einer
Perforation der Reifenhülle stattfindendem Druckverlust im Reifen der Reifen
funktionsfähig gehalten werden soll. Ein derartiges bekanntes Verfahren für
schlauchlose Reifen besteht in der Verwendung einer zähen Flüssigkeit bzw. Paste,
die unter der Bezeichnung Gen Seal in den USA auf dem Markt ist und auf die
Innenfläche des vulkanisierten Reifens vor dem Aufbringen desselben auf die Felge
aufgesprüht wird. Im Falle einer Verletzung des Reifens dringt die auf der
Innenplatte anhaftende und viskos bleibende Paste über den Verletzungskanal der
Reifenhülle nach außen, härtet aus und dichtet auf diese Art und Weise die
Verletzung ab. Dieses bekannte Produkt behält jedoch über die Lebensdauer eines
Reifens nicht die erforderliche Fließfähigkeit, so daß die Dichtwirkung schließlich
nachläßt.
Andere bekannte Verfahren und Vorrichtungen befassen sich damit, bei
Reifenpannen Notlaufsysteme zur Verfügung zu stellen. So ist es beispielsweise
aus der DE 25 35 494 A1 bekannt, in ein Fahrzeugrad einen sogenannten
Notlaufschlauch einzubringen, welcher innen im Bereich seines äußeren Umfanges
mit einer plastischen oder pastösen Schicht zum Schließen von Perforationen des
Schlauches versehen ist. Dieser Schlauch funktioniert derart, daß im Falle einer
Verletzung des Luftreifens durch den im Luftraum zwischen dem Luftreifen und dem
einen geringeren Durchmesser aufweisenden Notluftschlauch abfallenden Druck
infolge des noch im Notlaufschlauches befindlichen Überdrucks dieser eine
Durchmesservergrößerung erfährt, so daß sich der Schlauch an den Luftreifen von
innen anlegt.
Andere bekannte Systeme befassen sich mit im Inneren des Reifens an der Felge
unterzubringenden Stützkörpern, die im Falle einer Reifenpanne ein Abstützen des
nun luftleeren Reifens gestatten. Eine bekannte Lösung sieht dabei vor, einen
Kunststoffring mit Z-förmigen Querschnitt in eine geteilte Felge einzusetzen, der
einerseits die Reifenwülste festklemmt und andererseits den luftleeren Reifen
abfedert, wobei ein Gleitmittel die Reibung zwischen Riefeninnenseite und
Stützkörper vermindert. Bekannt sind auch Notlaufsysteme, bei denen im
Reifeninneren ein Schaumstoffring untergebracht ist, der sich bei plötzlichem
Druckverlust ausdehnt und den Innenraum wie ein Luftpolster füllt. Allen derartigen
Notlaufsystemen gemeinsam ist allerdings, daß der Reifen zwar nicht sofort, aber
nach einer gewissen Fahrtstrecke doch so stark erhitzt und mechanisch geschädigt
wird, daß er gegen einen neuen ausgetauscht werden muß.
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, für den Pannenfall eine Lösung zu
finden, die ohne Stützsysteme auskommt, mit der ein Abdichten von Verletzungen
im Reifen von innen her erfolgt, ohne die Nachteile der bekannten Lösung zu
besitzen, und die über die mögliche Lebensdauer eines Reifens zuverlässig
funktioniert.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß sich an der
Reifeninnenseite, an dieser haftend, eine Schicht aus geschlossenporigem
Schaumstoff befindet.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil einer zuverlässigen Funktion auf
die mögliche Lebensdauer von Reifen, da alterungsbeständige Schaumstoffe
eingesetzt werden können. Bei einer Verletzung des Reifenkörpers ist
sichergestellt, daß durch den Innendruck im Reifen Zellen der Schaumstoffschicht
in die Verletzung eindringen und somit die Öffnung schließen können.
Um jenen Bereich am Reifenkörper, welcher am ehesten der Gefahr von ihn
durchdringenden Verletzungen ausgesetzt ist, zu schützen, ist es von Vorteil, wenn
sich die Schaumstoffschicht zumindest im Bereich radial innerhalb des Laufstreifens
befindet.
Geschlossenporiger Schaumstoff hat ferner den Vorteil, eine luftdichte Schicht
bilden zu können. Es kann daher auf das Vorsehen einer gesonderten luftdicht
ausgeführten Innenschicht im Reifen, zur Gänze oder zum Teil, verzichtet werden,
in dem diese durch die Schaumstoffschicht ersetzt wird.
Um den erwähnten Effekt der Abdichtung von Verletzungen in der Reifenhülle
sicher zu erzielen, ist es ferner von Vorteil, wenn die Schaumstoffschicht eine
gewisse Dicke besitzt. Dabei soll die Dicke der Schaumstoffschicht zwischen 1 und
5 mm, insbesondere bis zu 2 mm, betragen.
Auch die Größe der Zellen der Schaumstoffschicht spielt hier eine gewisse Rolle.
Es ist dabei ein Schaumstoff zu wählen, der überwiegend kleinvolumige Zellen
bildet, deren durchschnittlicher Durchmesser höchstens einige Zehntelmillimeter,
insbesondere bis zu maximal 0,5 mm, beträgt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Schaumstoffschicht derart
ausgeführt, daß sie im Bereich des Laufstreifens mit zumindest einem umlaufenden
und zum Einlaufen in das Tiefbett der den Reifen tragenden Felge vorgesehenen,
verdickten Bereich versehen ist. Diese Ausführung bringt somit zusätzlich den
Vorteil, daß im Falle eines gegebenenfalls dennoch stattfindenden Druckverlustes
im Inneren des Reifens - dies kann etwa bei größeren Verletzungen der Reifenhülle
der Fall sein - der verdickte Bereich in der Art einer Laufschiene in das Tiefbett
eingreifen kann und somit die seitliche Beweglichkeit des drucklosen Reifens stark
herabsetzt. Dadurch kann mit dem Reifen noch über eine gewisse Strecke mit
geringer Fahrgeschwindigkeit gefahren werden. Bei einer solchen Ausführungsform
ist es ferner günstig, wenn zur Verminderung der entstehenden Reibungswärme in
das Reifeninnere bereits vorab zumindest auf die Schaumstoffschicht ein Gleitmittel
aufgebracht wird.
Insbesondere dann, wenn ein bereits fertig hergestellter Reifen mit der
erfindungsgemäßen Schicht ausgerüstet werden soll, bietet sich an, die
Schaumstoffschicht auf der Reifeninnenseite anzukleben.
Geschlossenporiger Schaumstoff besitzt eine gewisse, wenn auch eher geringe,
schallabsorbierende Wirkung. Um die Schallabsorption im Reifeninneren zu
verbessern, kann nun der geschlossenporige Schaumstoff mit einem offenporigen
Schaumstoff kombiniert werden, indem im Innenraum des Reifens, diesen
umlaufend und zumindest zum Teil ausfüllend, offenporiger Schaumstoff
untergebracht wird.
Die gegenständliche Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines
schlauchlosen Fahrzeugluftreifens, welcher an seiner Innenseite mit einem
Perforationen abdichtbaren Material versehen ist. Das Verfahren gemäß der
gegenständlichen Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an der
Reifeninnenseite eine Schicht aus geschlossenporigem Schaumstoff haftend
angebracht wird.
Im Gegensatz zu der bekannten Lösung, wo mit einer viskosen Paste zu hantieren
ist, deren Dichtwirkung mit der Zeit nachläßt, besitzen die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Reifen eine Schicht aus einem festen
Material, nämlich aus geschlossenporigem Schaumstoff, durch welchen ein
sauberes Hantieren mit dem Reifen gewährleistet ist. Bei der Auswahl eines
entsprechend alterungsbeständigen Materials sind auch eine lange Lebensdauer
und eine lang anhaltende Funktionssicherheit gegeben.
Dabei kann der Schaumstoff auch schon beim Aufbau des noch unvulkanisierten
Reifens angebracht werden. Die Maßnahme, das Aufbringen der Schicht in den
Produktionsprozeß des Reifens einzubinden, bietet den Vorteil, daß ein
nachträgliches Hantieren mit einem in den fertigen Reifen einzuklebenden
Schaumstoff nicht erforderlich ist.
Geschlossenporiger Schaumstoff ist von seiner Struktur her weitgehend luftdicht.
Es kann daher vorteilhafterweise die Innenschicht des Reifens durch eine solche
Schaumstoffschicht ersetzt werden.
Das Hantieren mit dem flüssigen Rohmaterial für die Schaumstoffschicht soll in
jedem Fall auf einfache und möglichst saubere Art und Weise möglich sein. Bei
einer möglichen Ausführungsform ist daher nun vorgesehen, daß das flüssige
Rohmaterial in einem Schleuderverfahren, und zwar entweder in den rohen
unvulkanisierten Reifen oder in den bereits fertig vulkanisierten Reifen eingebracht
und gleichzeitig auch gleichmäßig verteilt wird. Dieses Verfahren eignet sich auch
dafür, die übliche Innenschicht zu ersetzen.
Wird das flüssige Rohmaterial für die Schaumstoffschicht in den rohen, also noch
unvulkanisierten Reifen eingebracht, so stehen, je nach der Auswahl des
Schaumstoffes bzw. der das Aufschäumen und Aushärten bewirkenden Zusätze,
einige Möglichkeiten offen, Einfluß auf den Ablauf des Aufschäumens und des
Aushärtens zu nehmen. So kann der Prozeß des Aufschäumens und Aushärtens
vor und/oder während des Vulkanisationsprozesses des Reifens erfolgen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der
Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt, näher beschrieben.
Dabei zeigen Fig. 1 und Fig. 2 je einen radialen Teilschnitt durch ein luftbereiftes
Fahrzeugrad mit unterschiedlichen Ausführungsvarianten der Erfindung.
Das in den beiden Zeichnungsfiguren dargestellte Fahrzeugrad umfaßt einen auf
einer Felge 1 befindlichen Fahrzeugluftreifen 2. Die Felge 1 ist in bekannter Weise
ausgebildet und umfaßt ein Tiefbett 1a, Sitzflächen 1c für die Wulstbereiche des
Fahrzeugluftreifens 2, wobei an diese Sitzflächen 1c zum Tiefbett 1a zu je ein
Felgenhump 1b und zu den Außenbereichen der Felge 1 zu jeweils ein Felgenhorn
1d anschließt. Die Ausgestaltung des Fahrzeugluftreifens 2 ist für die
gegenständliche Erfindung nicht von Bedeutung. Erwähnt sei daher lediglich, daß
es sich bei dem in den Zeichnungsfiguren dargestellten Reifen um einen in
herkömmlicher Art und Weise aufgebauten schlauchlosen Radialluftreifen für PKW
handelt. Die gegenständliche Erfindung ist jedoch auch bei LKW-Reifen oder
Luftreifen für andere Einsatzzwecke anwendbar.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird auf die üblicherweise aus einer
luftdichten Kautschukmischung hergestellte Innenschicht 4 des Reifens eine
Schicht 3 aus einem geschlossenporigen Schaumstoff aufgebracht. Dabei wird ein
Schaumstoff verwendet, welcher sich aus relativ kleinvolumigen Zellen
zusammensetzt und dessen Anteil an Zellen pro Volumseinheit sehr hoch ist. Die
Zellen sollten überwiegend einen durchschnittlichen Durchmesser von bis zu
einigen Zehntelmillimetern, insbesondere von maximal 0,5 mm, besitzen. Die
Schicht 3 selbst wird in einer Dicke von 1 bis 2 mm, maximal von 5 mm,
aufgebracht. Der Schaumstoff ist dabei so aufgebracht, daß er eine zumindest im
wesentlichen gleich dicke Schicht über den Großteil der Innenfläche des Reifens
bildet, insbesondere in jenen Bereichen, wo eine erhöhte Verletzungsanfälligkeit
besteht, dies ist radial unterhalb des Laufstreifens und auch in den
Seitenwandbereichen.
In jedem Fall werden die Dicke der Schaumstoffschicht 3 und die Größe der Zellen
aufeinander abgestimmt, so daß im Falle einer Verletzung des Reifens ausreichend
geschlossene Zellen in der Schaumstoffschicht 3 zur Verfügung stehen. Im Falle
einer Verletzung des Reifens im Bereich der Reifenseitenwand oder des
Laufstreifens, die in einer Perforation resultiert - die Seitenwand bzw. der
Laufstreifen werden beispielsweise durch einen spitzen Gegenstand durch
stoßen - werden durch den Innendruck im Reifen, der ja höher ist als der den Reifen von
außen umgebende Luftdruck, im Bereich dieser Perforation Zellen der Schicht 3 in
die verletzte Stelle hinein gepreßt, womit das Loch abgedichtet wird.
Der zum Einsatz gelangende Schaumstoff hat gewisse Eigenschaften zu besitzen,
die für eine lange Lebensdauer und möglichst geringe Beeinflussung der sonstigen
Reifeneigenschaften von Bedeutung sind.
Die entsprechende Temperaturbelastbarkeit sowie die unter allen
Temperaturbedingungen erforderliche Haftung am Reifen sollten gewährleistet sein.
Wesentlich ist auch das dauerelastische Standhalten und Mitgehen mit allen
wechselnden Belastungen im Bereich von Laufstreifen und Seitenwand.
Die erfindungsgemäße Schicht aus geschlossenporigem Schaum kann bevorzugt in
den bereits fertig vulkanisierten Reifen auf die Innenseite desselben nachträglich
aufgebracht werden. Dabei kann eine fertig hergestellte Platte aus Schaumstoff auf
die Reifeninnenseite geklebt werden. Dies kann in Form von mehreren Streifen
erfolgen. Es kann aber auch das vorerst flüssige Rohmaterial in den Reifen
eingebracht, beispielsweise gesprüht, und gleichmäßig verteilt werden, bevor der
Aufschäumprozeß beginnt. Dabei ist es von Vorteil, wenn das flüssige Rohmaterial
in einem Schleuderverfahren, also unter Ausnützung der Zentrifugalkraft,
aufgebracht wird, um eine gleichmäßige Verteilung zu erzielen. Dabei kann
gleichzeitig unter Verwendung des Schaumstoffmaterials eine Harmonisierung des
Rundlaufes des Reifens erfolgen.
Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform wird die
erfindungsgemäße Schicht aus geschlossenporigem Schaum an Stelle der
Innenplatte bzw. Innenschicht eingesetzt. Der Reifen kann daher auch ohne
Innenschicht gefertigt werden und es wird nachträglich auf die Innenseite des
Reifens, wie oben beschrieben, die erfindungsgemäße Schaumstoffschicht
aufgebracht, wodurch auch der Effekt der Innenschicht, nämlich das Sicherstellen
der Luftdichtheit erfüllbar ist. In diesem Fall ist darauf zu achten, daß die Schicht
aus geschlossenporigem Schaum möglichst die gesamte Innenfläche des Reifens
abdeckt.
Es kann auch ein Verfahren zum Herstellen und Aufbringen der Schaumstoffschicht
in Erwägung gezogen werden, bei dem das Rohmaterial für die Schicht aus
Schaumstoff bereits vor der Vulkanisation, demnach in den grünen Reifen
eingebracht wird und der Reifen mit aufgeschäumter und ggf. auch bereits
ausgehärteter Schaumstoffschicht vulkanisiert wird. In diesem Fall ist ein
Schaumstoffmaterial zu wählen, das den üblichen Temperaturen bei der
Vulkanisation standhält. Auch hier kann zum Ein- bzw. Aufbringen des Rohmaterials
ein Schleuderverfahren angewendet werden.
Diese Möglichkeiten der Herstellung der Schaumstoffschicht sind selbstverständlich
auch dann einsetzbar, wenn die Schaumstoffschicht die Innenschicht ersetzen soll.
Der Prozeß des Aufschäumens und des Aushärtens kann an verschiedenen Stellen
des Herstellungsprozesses des Reifens erfolgen und vom Fachmann auch
entsprechend eingestellt werden. Das Aufschäumen und auch das Aushärten
können somit vor oder während des Vulkanisationsprozesses erfolgen, aber auch
so eingestellt werden, daß etwa ein endgültiges Aushärten erst während der
Vulkanisation stattfindet.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist die
Schicht 3' aus geschlossenporigem Schaumstoff lediglich im Bereich des
Laufstreifens vorgesehen und ist zusätzlich mit einem umlaufenden verdickten
Bereich 3'a versehen, der als eine Art Laufschiene dient, die im Falle eines ggf.
dennoch im Inneren des Reifens stattfindenden Druckverlustes - bei größeren
Verletzungen der Reifenhülle - in das Tiefbett 1a der Felge 1 einläuft bzw. eingreift
und somit eine irreparable Beschädigung der Seitenwände verhindert oder
zumindest zeitlich verzögert, da die seitliche Beweglichkeit des drucklosen Reifens
stark herabgesetzt wird. Diese Laufschiene 3'a kann durch ein gezieltes
Zuschneiden von fertigem Schaumstoff gebildet werden.
Die erfindungsgemäße Schaumstoffschicht besitzt eine gewisse, wenn auch eher
geringe schallabsorbierende Wirkung. Um die Schallabsorption im Reifeninneren zu
verbessern, ist es möglich, zusätzlich in den Innenraum des Reifens einen
offenporigen Schaumstoff einzubringen, der, je nach Ausführung, auch zu einer
Verbesserung der Notlaufeigenschaften des Reifens beitragen kann. Dabei kann an
eine Ausführung gedacht werden, bei der der komplette Innenraum des Reifens mit
einem solchen Schaumstoff ausgefüllt wird, es kann aber auch auf Varianten
zurückgegriffen werden, bei denen im Reifeninneren, etwa auf der Felge sitzend,
ein stabilisierender, den Innenraum jedoch nicht komplett ausfüllender
Schaumstoffring eingebracht ist. Die Kombination einer erfindungsgemäßen Schicht
aus geschlossenporigem Schaumstoff mit einer offenporigen Füllung im
Reifen inneren ergibt in Summe einen auch sehr pannensicheren Reifen. Bei einem
plötzlichen Druckabfall im Inneren kann durch den offenporigen Schaumstoff die
Luft nicht so schnell entweichen.
Als Material für die erfindungsgemäße Schicht im Reifen kommen beispielsweise
Schäume auf Latex- oder Lösungspolymerbasis in Frage. Hier ist jedoch dem
Fachmann, der die Anforderungen kennt, die entsprechende Auswahl überlassen.
Claims (13)
1. Schlauchloser Fahrzeugluftreifen mit Wulstbereichen, Seitenwänden, einem
Laufstreifen und einer zumindest weitgehend luftdicht ausgeführten
Innenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Reifeninnenseite, an
dieser haftend, eine Schicht (3, 3') aus geschlossenporigem Schaumstoff
befindet.
2. Schlauchloser Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Schaumstoffschicht (3, 3') zumindest im Bereich radial innerhalb
des Laufstreifens befindet.
3. Schlauchloser Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaumstoffschicht (3, 3') zumindest zum Teil die
luftdicht ausgeführte Innenschicht bildet.
4. Schlauchloser Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaumstoffschicht (3) überwiegend eine konstante
Dicke von 1 bis 5 mm, insbesondere von bis zu 2 mm, besitzt.
5. Schlauchloser Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaumstoffschicht (3, 3') überwiegend Zellen besitzt,
deren durchschnittlicher Durchmesser einige Zehntelmillimeter, insbesondere
bis zu maximal 0,5 mm, beträgt.
6. Schlauchloser Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaumstoffschicht (3') im Bereich des Laufstreifens
mit zumindest einem umlaufenden, bei drucklosem Reifen in das Tiefbett der
den Reifen tragenden Felge einlaufenden, verdickten Bereich (3a') versehen
ist.
7. Schlauchloser Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaumstoffschicht (3, 3') mit dem Reifen durch
Kleben verbunden ist.
8. Schlauchloser Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß im Innenraum des Reifens, diesen umlaufend und
zumindest zum Teil ausfüllend, offenporiger Schaumstoff untergebracht ist.
9. Verfahren zum Herstellen eines schlauchlosen Fahrzeugluftreifens, welcher an
seiner Innenseite mit einem Perforationen abdichtbaren Material versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Reifeninnenseite eine Schicht (3, 3') aus
geschlossenporigem Schaumstoff haftend angebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schaumstoffschicht (3, 3') beim Aufbau des noch unvulkanisierten Reifens
angebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schaumstoffschicht anstelle der Innenschicht aufgebracht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
das flüssige Rohmaterial für die Schaumstoffschicht (3, 3') in einem
Schleuderverfahren entweder in den rohen, unvulkanisierten Reifen oder in den
fertig vulkanisierten Reifen eingebracht und gleichmäßig verteilt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeß des
Aufschäumens und Aushärtens vor und/oder während des
Vulkanisationsprozesses des Reifens erfolgt.
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DE19750229A DE19750229B4 (de) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | Schlauchloser Fahrzeugluftreifen und Verfahren zum Herstellen eines schlauchlosen Fahrzeugluftreifens |
Applications Claiming Priority (1)
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