DE197575C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es sind Radkonstruktionen bekannt, bei

welchen zwischen einer festen, mit der Nabe verbundenen Felge und einer freien Lauffelge elastische Kissen, insbesondere Preßluftreifen, angeordnet sind.

Dennoch haben solche Räder keine Verbreitung finden können, und zwar entweder, weil die Felgen, meist aus zu vielen Teilen zusammengesetzt, den Erschütterungen der Fahrt

ίο nicht lange standhalten konnten, oder weil die Bauart der Räder nicht darauf Rücksicht nahm, die Luftschläuche gegen unzulässige äußere Beanspruchungen sowohl in Richtung der Radebene als seitlich dazu zu schützen, oder endlich, weil der Luftschlauch so gelagert, war, daß sehr hohe Luftspannungen zum Tragen des Wagengewichtes erforderlich wurden, wodurch der Luftschlauch von innen unzulässig hoch beansprucht wurde. Um diese Verhältnisse näher zu beleuchten, wird folgende allgemeine Betrachtung vorausgeschickt.

Es sei in der schematischen Fig. 1 a die äußere, freie oder lose Felge, b die feste, durch Arme c, c mit der Nabe d verbundene Felge, im unbelasteten Zustande des Rades; zwischen beiden Felgen sei der elastische. Preßluftschlauch gelagert. Wird nun das Rad vertikal belastet, so sinkt der Mittelpunkt der Nabe und jeder andere Punkt des festen Rades um die Größe r vertikal nach abwärts; die feste Felge und ihre Arme nehmen dann die punktiert angedeutete Stellung ein.

Wird das belastete Rad gedreht, so kommt jede Speiche abwechselnd in die Lage der vertikalen Speiche, und es ist leicht nachzuweisen, daß bei fortgesetzter Drehung jeder Punkt des festen Rades um seine Ruhelage im unbelasteten Zustand einen Kreis vom Radius der elastischen Senkung r beschreibt.

Hieraus geht hervor, daß alle elastischen Räder, welche den Speichen radiale Führungen geben, grundsätzlich falsch sind, weil diese radiale Führung nur an der momentan vertikal stehenden Speiche zur Wirkung kommen kann, bei allen anderen Speichen aber nicht. Solche Räder sind also trotz des elastischen Mittels (hydraulischer oder pneumatischer Zylinder, Luftschlauch usw.) doch steif und unelastisch und gehen infolge der Zerrungen an den Führungsmechanismen der Speichen bald zugrunde.

Ein richtiges elastisches Rad muß also diese Kreisbewegungen des inneren. Rades in der Radebene innerhalb der Grenzen der zulässigen elastischen Bewegungen ungehindert zulassen; auf der andern Seite aber müssen diese Bewegungen begrenzt sein. Nimmt man z. B. an, der Luftschlauch sei ungenügend aufgeblasen oder habe Luft verloren, so werden die Drehbewegungen mit dem Radius r eine derartige Größe annehmen, daß sie den Luftschlauch in kürzester Zeit zerreißen. Ist das Rad ein Triebrad, d. h., wird es von der Nabe aus durch den Motor in Drehung versetzt, so muß, im Falle unbegrenzter Bewegungsfrei-

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heit, die ganze Tangentialkraft P durch den Schlauch hindurch übertragen werden, wodurch letzterer nicht nur um das Rad herumwandern, sondern ebenfalls in kürzester Zeit zerreißen wird.

Richtet man jedoch das Rad in später zu erläuternder Weise so ein, daß die Kreisbewegungen nicht über eine für das Gummimaterial gegebene Erfahrungsgröße r hinausgehen könneu, so wird der Schlauch vor den zwei zerstörenden Wirkungen

1. unzulässige Zerrungen im normalen Laufe,

2. Zerreißungen durch die Antriebskräfte und Wandern um die Felge,

geschützt und daher Gewähr für lange Haltbarkeit des Schlauches gegeben sein.

Der Luftschlauch ist aber in ebenso großem Maße Zerstörungen durch Seitenkräfte, welche beim Kurvenfahren, beim seitlichen Rutschen des Wagens usw. auftreten, ausgesetzt. Wirkt auf das Rad die Seitenkraft C (Fig. 2), so wird durch die auftretende Reibung R eine so starke Seitenzerrung stattfinden, daß der Schlauch in die Gefahr kommt, seitlich aus der Felge gedrückt oder gerissen zu werden; eine richtige Konstruktion muß diese Möglichkeit verhindern, jedoch nicht mit Hilfe umständlicher, aus vielen Teilen zusammengesetzter Felgen, welche unter diesen Zerrungen unter Umständen noch mehr leiden als der Schlauch.

Endlich ist von großer Wichtigkeit, die Lagerung des Luftschlauches so zu bewirken, daß das Wagengewicht mit einem möglichst geringen Luftdruck im Schlauch getragen wird; es ist klar, daß ein aufgeblasener Schlauch, welcher nur tangential aufruht, das auf ihm lastende Gewicht auf einer sehr geringen Abplattungsfläche zu tragen hat, z. B. von 2 cm Breite. Ruht dagegen der Schlauch auf einem großen Teile seines Umfange's nach Fig. 2 auf, z. B. auf 8 cm Breite in der Projektion, so wird das gleiche GeAvicht mit dem vierten Teil des Luftdruckes getragen, denn das Produkt aus Auflagerfläche und Luftdruck ist immer gleich dem zu tragenden Gewicht.

Hiernach ergeben sich für ein richtig gebautes elastisches Rad der hier in Rede stehenden Gattung vier Bedingungen:

i. der eigentliche Körper sowohl der festen als der freien Kränze muß aus geschlossenen Metallringen aus einem einzigen Stück bestehen ;

. 55 2. die elastischen Bewegungen in Richtung der Radebene müssen frei sein, aber nur innerhalb festgesetzter Grenzen, welche die Elastizität des Gummimaterials nur ^: innerhalb zulässiger Erfahruugsgrößen beanspruchen und weit hinter der Zerreißgrenze zurückbleiben;

3. die Zerrungen auf die elastischen Kissen durch Seitenkräfte müssen aufgehoben sein;

4. die Kränze müssen derart konstruiert sein, daß der Schlauch auf ■ einem möglichst großen Teil seines Umfanges gestützt wird.

Einzelne dieser Bedingungen sind bereits an zahlreichen Konstruktionen elastischer Räder bekannt geworden. In der vorliegenden Erfindung beruht der Fortschritt auf der Kombination einzelner bekannter mit einigen neuen Konstruktionseinzelheiten.

Innerhalb der angeführten vier Bedingungen ergibt sich eine große Zahl von Äusführungsmöglichkeiten, von welchen einige im folgenden dargestellt sind.

In Fig. 3 ist α der Felgenkranz gewöhnlicher Konstruktion mit den Holzspeichen b; auf dieses Holzrad ist in gewöhnlicher Weise aufgezogen der geschlossene, aus einem Stück bestehende Eisen- oder Stahlreifen c, dessen Querschnitt bogenförmig sich der Innenseite des Pneumatiks d anschmiegt; e ist die unabhängige, selbständige, aus einem Metallstück bestehende freie Felg^-e, ebenfalls von bogenförmigem Querschnitt, welche den Luftreifen an seiner äußeren Seite umhüllt; g (Fig. 3 und 4) sind Stifte, welche am Stahlkranz c befestigt sind und durch die Schlitze h (Fig. 4) des Laufkranzes e derart frei hindurchgehen, daß beide Kränze in der Richtung der Radebene sich gegeneinander innerhalb der gegebenen Grenzen frei bewegen, d. h. die geschilderten kreisförmigen Vibrationen ausführen können, dagegen in der Richtung senkrecht oder seitlich zur Radebene .sich gegenseitig mitnehmen. Die Stifte g geben selbstverständlich auch seitlich nicht eine absolut feste Führung; ein geringes Spiel ist schon aus praktischen Gründen immer vorhanden, aber doch nicht so groß, daß der Gummireifen selbst die Seitenkräfte zu übertragen hätte.

Der Pneumatik d braucht grundsätzlich keine Schutzdecke, er kann sehr leicht gehalten sein und ist keiner Abnutzung unterworfen; in Praxis wird derselbe doch mit einer äußeren Hülle versehen sein, um ihn vor der Berüh_r rung mit dem Schmutz, Staub oder Sand der Straße zu behüten, um die Reibung zwischen Gummi- und Stahlfelgen zu vermeiden, und um ihm eine größere Festigkeit zu geben, als no sie der Gummi allein aufweist.

Dieser Schutz wird aber nicht in schweren, teuren, mehr oder weniger gepanzerten Schutzdecken bestehen, welche heute angewendet. werden, sondern in einfachen oder imprägnierten Stoffumlagen, oder in umhüllenden leichten Rohren aus Leder oder anderem geeigneten Material. Diese Schutzdecken brauchen nicht einmal den ganzen Umfang des Luftreifens zu bedecken; sie können unter

Umständen sich auf bloße Streifen an den freien Stellen des Schlauches zwischen den beiden Stahlfelgen beschränken.

Sobald die Luft aus dem Preßluftreifen entlassen wird, ist der äußere Stahlreif e (Fig. 3) frei beweglich und kann nach Entfernung der Stifte g ohne weiteres abgenommen werden. Es ist daraus ersichtlich, wie einfach und schnell der Ersatz eines geplatzten Luftreifens ' 10 sowohl als einer abgenutzten Lauffelge stattfindet.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform einer solchen Reifenkonstruktion. Der Radkörper selbst ist mit einer halbrunden Innenfelge α und den Stiften g aus einem Stück Stahl gepreßt; die Außen- oder Lauf felge mit ■ den Haken h ebenfalls. Die Stifte g werden bajonettartig in die Haken h durch eine kleine Drehbewegung der Außenfelge ein- oder ausgehakt, so daß das Auseinandernehmen oder Zusammenfügen eines solchen Rades mit einem einzigen Handgriff erfolgt ; selbstverständlich können Stifte und Haken auch zweiseitig statt einseitig angebracht sein und werden in diesem Falle zweckmäßig links und rechts gegeneinander versetzt. Die offene Seite des Bajonettverschlusses wird dann durch einen Vorstecker oder irgendwie sonst abgeschlossen. Andererseits ist es auch sehr leicht, im Falle des Platzens eines Luftreifens sofort die feste mit der losen Felge zu verbinden, um auf diese Weise bis zum Ersatz des Schlauches auf unelastischem Rade weiterfahren zu können; man braucht hierzu bloß in die Schlitze h (Fig. 4 oder 7) die keilförmigen Füllstücke nach Fig. 3 a einzusetzen und festzuschlagen.

Die Fig'. 8 bis 11 zeig'en eine weitere Ausführungsform einer elastischen Reifenkonstruktion. Hier erfolgt die Seitenverbindung der festen mit der losen Felge durch das umklappbare Ohr h und die Schraube g; letztere hat in den weiten Löchern I der festen Felge so viel Spiel, daß die freie, aber begrenzte kreisförmige elastische Bewegung in der 'Radebene ermöglicht bleibt; das Ohr kann auch statt mit Scharnieren mit Steckstiften versehen sein, wie es die, Fig. 10 andeutet. Die Fig. 11 zeigt, wie man im Falle des Platzens des Luftreifens die Schraube g durch Einsatzstücke ersetzt, welche die Löcher I ausfüllen und dadurch die beiden Felgen fest und zentrisch miteinander verbinden.
., Fig. 12 zeigt wiederum ein anderes Ausführungsbeispiel; hier besteht der Radkörper aus zwei leichten, gepreßten und durch Schrauben s verbundenen, je. aus einem Stück be-■ stehenden Stahlringen, welche zwischen sich die feste Hohlfelge C₁, C₂ bilden. Die aus einem Stück gepreßte freie Felge ist hier noch mit Vollgummi p ausgerüstet, wodurch der Gang noch weicher wird. Statt des Vollgummis kann auch Leder, Holz, irgendeine gepreßte Masse aus geeigneten Stoffen usw., verwendet werden. Diese Vollgummireifen können aus einem Stück oder aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt sein; letzteres ist vorzuziehen wegen leichterer Ersetzbarkeit und Vermeidung der Spannungen.

Der Gummischlauch ist hier vollständig eingeschlossen und durch Metallwände w . vor jedem äußeren Einfluß geschützt; diese Wände können aber dünn gehalten sein, namentlich wenn man sie durch Rippen r verstärkt. Das Herausnehmen des Schlauches und der Felgen geschieht durch einfaches Losschrauben des einen Radteiles C₁. Die Stifte in, welche durch die Löcher I frei hindurchgehen, ermöglichen die kreisförmigen Vibrationen, verhindern aber das Wandern und Zerreißen des Schlauches durch die Tangentialkräfte. Auch hier kann durch Einlegen von Scheiben nach Fig. 12 a in die Löcher I der freie Kranz mit dem Rad fest verbunden werden und dadurch beim Versagen des Pneumatiks sofort ein festes,' unelastisches Rad hergestellt werden. Die in Fig. 12 veranschaulichte vollständig geschlossene Form der Felge kann auch bei der Ausführungsform nach Fig. 8 bis 11 durchgeführt werden.

Man kann solche elastische Kränze auch aus mehreren Pneumatikkammern zusammensetzen, und zwar in radialer Anordnung, wie in den Fig. 13, 14 und 15, oder in achsialer Anordnung, wie Fig. 16. In den Fig. 13 und 14 besteht der .Stahlkranz des Radkörpers aus zwei halbkreisförmigen Kränzen C₁ und C₂, die durch eine Anzahl Stege .? fest zu einem Stück verbunden sind; der Laufkranz besteht auch aus einem Stück, besitzt aber ebenfalls zwei Schlauchlager <?, und e.₂, die Schrauben d verbinden die Stege „τ mit den Augen I fest gegen Seitenkräfte und unter Wahrung der betonten freien aber begrenzten Beweglichkeit in der Radebene. -

Beim Platzen eines Schlauches, den man nicht sofort ersetzen will oder kann, genügt es,* die Schrauben d fest anzuziehen, ev. unter Ausfüllen des Ringraumes mittels einer entsprechend gelochten Scheibe, um ohne weiteres auf unelastischem Rade weiterfahren zu können.

Eine solche Konstruktion mit mehreren Luftreifen übereinander gibt dem Rad eine große Elastizität und Weichheit; es ist, wie wenn das AVagenrad auf einem Blattfedersystem dahinrollte, welches sich kontinuierlich auf seinen Weg legt.

Die Fig. 15 zeigt eine Abänderung der Fig. 13 und 14; hier ist der Zwischenkraiiz ν

zwischen den Stegen s, s frei beweglich, so daß der Luftdruck ini beiden Luftreifen sich aufeinander überträgt, wobei aber die Bedingung, daß jede der losen Felgen aus geschlossenen Metallringen bestehe, gewahrt ist.

Bei den Ausführungsformen Fig. 13, 14 und 15 können statt zweier elastischer Kränze deren auch drei, vier oder mehr angebracht sein; der ganze Radkörper kann zwischen Laufkranz und Nabe aus solchen elastischen Kränzen zusammengesetzt sein; es entstehen hierdurch Konstruktionen nach Fig. 18, 19 und 20. Die Pneumatiks können dabei frei aufeinanderliegen oder mit Zwischenfelgen nach Fig. 14 oder 15 ausgerüstet sein. Diese Pneumatiks können auch aus einem einzigen spiralig aufgerollten Schlauch bestehen, statt aus lauter einzelnen selbständigen Kränzen. In diesem Falle kann auch die Zwischenfelge nach Fig. 15 spiralig g^vunden sein und selbst als Feder mitwirken.

In Fig. 16 sind zwei Luftreifen nebeneinander im Radkranz enthalten; man kann be-■ liebig viel Schläuche nebeneinanderlegen und auf diese Weise für Lastfuhrwerke sehr große Radgewichte mit kleinen, wenig angestrengten Pneumatiks tragen.

Fig. 17 zeigt, daß man den Radkörper auch in den Laufkranz einhängen kann, statt ihn, wie in den bisherigen Beispielen, zu stützen. Der Radkörper mit der festen Felge ist a, der freie oder Laufkranz ist e; die halbrunde Felge des letzteren ist hier itm den festen Kranz herum zu einer besonderen Lauffläche p' ausgebildet.

Die Fig. 16 und 17 beziehen sich bloß auf die Anordnung der Schlauchlager, es sind die Vorrichtungen zum seitlichen Verbinden des festen und losen Kranzes unter Wahrung der begrenzten Be\veglichkeit in der Radebene nicht mehr angegeben, da sie den früher beschriebenen entsprechen.

Es können in allen angeführten Beispielen die freien Felgen mit beliebigen Vorsprüngen oder \^ertiefungen zum Schutz gegen Gleiten versehen sein, und zwar entweder im Material selbst durch Einpressen erzeugt, oder in Form von aufgenieteten, gerade oder schräg stehen-

f den Metallstreifen oder -platten.

Ferner können die verschiedensten Kornbinationen der angeführten Ausführungsformen stattfinden; so kann der Vollgummi p der Fig. 12 sehr wohl an den Ausführungen nach Fig. 3, 4 und 13 bis 17 soAvie 19 und 20 angebracht'sein. Alle bekannten Konstruktionen zum leichten und schnellen Ersatz oder zur Befestigung der Decken, der Vollgummireifen und alle am gewöhnlichen Pneumatikrad gemachten Erfahrungen sind sinngemäß übertragbar. Bei der Ausführung Fig. 12 kann z. B. der Radkörper auch aus einem einzigen Stück bestehen und das Bloßlegen des Luftreifens durch Entfernen eines abschraubbaren Teiles der festen oder losen Felge allein stattfinden usw.

Bei besonders einfachen Fällen ist es auch möglich, den eigentlichen Luftreifen zu ersetzen durch etwas weiche, aber volle Gummiwülste oder durch starke Gummiwülste mit zentralem Loch, also mit solchen Materialien, welche. in sich eine ähnliche elastische Wirkung ausüben wie der mit Luft aufgepumpte dünnwandige Gummireif.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Elastische Radreifenkonstruktion, dadurch gekennzeichnet, daß ein fester Radkranz und ein loser Laufkranz, die je aus ■ geschlossenen Metallringen bestehen, infolge ihrer bogenförmigen Querschnittsformen zwisehen sich eine oder mehrere Kammern bilden, deren Innenflächen sich an den äußeren Umfang der zwischen ihnen liegenden Luftschläuche oder elastisehen Polster anlegen, und welche derartig mittels Augen, Flanschen, Klappen oder Bajonettverschlüssen ineinandergreifen, daß Be\vegungen in Richtung der Radebene innerhalb gewisser Grenzen zugelassen, darüber hinaus aber aufgefangen werden, während seitliche Verschiebungen beider Kränze gegeneinander verhindert sind, tind wobei diejenigen Vorrichtungen, welche zu letzteren Zwecken dienen, durch Einsetzen entsprechend geformter Füllstücke außer Wirksamkeit gesetzt werden, wenn auf unelastischem Kranz gefahren werden soll.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.