DE19750229A1 - Schlauchloser Fahrzeugluftreifen und Verfahren zum Herstellen eines schlauchlosen Luftreifens - Google Patents

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.