DE2612301A1

DE2612301A1 - Plastics wheel structure - having integrally moulded rubber tyre

Info

Publication number: DE2612301A1
Application number: DE19762612301
Authority: DE
Inventors: William F Kreling; Vernon Sappington
Original assignee: NIXDORFF KREIN MANUFACTURING C
Current assignee: NIXDORFF KREIN MANUFACTURING C
Priority date: 1976-03-23
Filing date: 1976-03-23
Publication date: 1977-10-06

Abstract

A wheel structure includes a plastic wheel section having a hub and a peripheral web joined by an intermediate section, and a synthetic or natural rubber type moulded around the web. The surface of the web is roughened in order to enhance the bond between it and the tyre. Pref. both hub and tyre are injection moulded, the hub being of foamed plastic if desired, the foaming giving the desired roughened surface to the web. Suitable plastics for the wheel section are polystyrene, polyethylene, polycarbonate or polysphenylene oxide. The tyre is retained solid in place. The wheel may be used in carts, lawn mowers, tractors, etc. or for mobilizing articles such as workbenches or tool cabinets.

Description

Einheitliche Rad- und Reifenanordnung sowie Uniform wheel and tire arrangement as well

Verfahren zu ihrer Herstellung. Process for their manufacture.

Die Erfindung betrifft eine einheitliche Rad- und Reifen anordnung sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung und bezieht sich in diesem Zusammenhang insbesondere auf Fahrzeugräder.The invention relates to a unitary wheel and tire arrangement as well as a process for their production and relates in this context especially on vehicle wheels.

Auf dem Spielwarengebiet ist es üblich geworden, ein Rad ganz aus Gummi zu formen oder einen verhältnismäßig unelastischen Reifen auf ein Rad aufzuformen. Derartige Anordnungen haben sich zugegebenermaßen für Spielzeuge und Niniaturmodelle bewährt, weil sie in diesen Fällen nur einem beschränkten Verschleiß und minimalen Beanspruchungen unterworfen sind.In the toy industry, it has become common to have a wheel completely off To mold rubber or to mold a relatively inelastic tire onto a wheel. Such arrangements have admittedly become useful in toys and miniature models proven because in these cases they only show limited wear and tear Are subject to stress.

Bei größeren Rädern, die für praktische Verwendungszwecke vorgesehen sind, so beispielsweise für Industriewagen aller Art sowie für Eahrzeugrahmen, die in der Lage sind, erhebliche Gewichte aufzunehmen, sind bisher nur unabhängig geformte Reifen eingesetzt worden, die mit Hilfe bekannter mechanischer Mittel auf die Räder aufgezogen werden. Es versteht sich jedoch, daß die Rad- und Reifenanordnungen der letztgenannten Art verhältnismäßig kostspielig sind, und zwar sowohl was die Herstellung anbelangt als auch bei der Anwendung selbst.For larger bikes intended for practical purposes are, for example, for industrial vehicles of all types and for Eahrzeugrahmen that are able to take significant weights, are so far only independently shaped Tires have been placed on the wheels by known mechanical means be raised. It will be understood, however, that the wheel and tire assemblies of the latter type are relatively expensive, both in terms of manufacture as well as the application itself.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine einheitliche Rad- und Reifenanordnung zu schaffen, die sich für viele Arten der im täglichen Einsatz befindlichen fahrzeuge verwenden laSt, einen relativ geringen Verschleiß aufweist und keinen zu großen Fertigungsaufwand erfordert.The object of the invention is therefore to provide a uniform To create wheel and tire arrangements that are useful for many types of everyday use Vehicles currently in use use load, relatively little wear and tear and does not require too much manufacturing effort.

vliese rufgabe wird erfindungsgemäß durch eine einheitliche Rad- und Reifenanordnung gelöst, die aus einem aus einem thermoplastiscn Kunstharz gefcrmten Rad und einem elastischen, verschleißbestänligen Reifen besteht, der direkt auf das Rad aufgeformt ist. Diese Anordnung läßt sich für die verschiedenartigsten praktischen Anwendungsfälle nutzen, so beispielsweise für industrielle Wagen aller Art, kleine Traktoren, Rasenmäher, etc., wobei die Räder einen erheblich größeren Durchmesser aufweisen als diejenigen, die bisher für Spielzeuge und Miniaturmodelle Verwendung gefunden haben.According to the invention, fleece task is provided by a uniform wheel and Tire assembly released, which is molded from a thermoplastic synthetic resin Wheel and an elastic, wear-resistant tire, which is directly on the wheel is molded. This arrangement can be used for the most diverse practical Use cases, for example for industrial wagons of all kinds, small ones Tractors, lawn mowers, etc., with the wheels having a considerably larger diameter than those previously used for toys and miniature models have found.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsvorschlags läßt sich das Rad mit einer unregelmäßigen äußeren Oberfläche ausstatten, die eine enge, zähe, mechanische Verbindung mit den gegenüberliegenden inneren Oberflächenteilen des Reifens herstellt. Darüber hinaus kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung auch dadurch, daß der Reifen hervorragende elastische Eigenschaften aufweist sowie einen hohen Reibungskoeffizienten und dadurch sich für die ütertragung hoher Zugkräfte sehr gut eignet.According to an advantageous embodiment of the proposed invention, can the wheel has an irregular outer surface that creates a tight, tough, mechanical connection with the opposing inner surface parts of the tire. In addition, the inventive characterizes arrangement also in that the tire has excellent elastic properties as well a high coefficient of friction and thus the transmission of high tensile forces very suitable.

Zur Verbesserung der Festigkeit der einheitlichen Rad- und Reifenanordnung läßt sich das Rad unter Verwendung von Treibmittel formen, wodurch auch eine erhebliche Einsparung in den Herstellungskosten erreicht wird.To improve the strength of the unitary wheel and tire assembly the wheel can be shaped using propellant, which also results in a considerable Saving in manufacturing costs is achieved.

Darüber hinaus kennzeichnet sich die erfindungsgemäße einheitliche Rad- und Reifenanordnung durch Zuverlässigkeit und hohe Lebensdauer, Haltbarkeit des Reifens auch unter unvorhergesehenen Beanspruchungen, zu denen auch die Einwirkung von Radialkräften gehört. Trotz dieser sehr guten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Anordnung ist diese einfach aufgebaut, verursacht nur geringe Kosten und eignet sich aufgrund des fortschrittlichen Herstellungsverfahrens für die Massenherstellung. Bei diesem Herstellungsverfahren wird zunächst eine erste Spritzgußform zur Herstellung des Rades mit einem Kunstharz beschickt und das geformte Rad dann in einer zweiten Spritzgußform angeor<inet, der elastisches Material zugeführt wird, mit dem auf dem Rad ein Reifen geformt wird.In addition, the uniform according to the invention is characterized Wheel and tire arrangement by reliability and long service life, durability of the tire even under unforeseen stresses, which also include the impact heard of radial forces. Despite these very good properties of the invention This arrangement has a simple structure, causes only low costs and is suitable due to the advanced manufacturing process for mass production. In this production process, a first injection mold is initially used for production of the wheel is charged with a synthetic resin and then the molded wheel in a second Injection mold angeor <inet, the elastic material is fed, with the on a tire is formed on the wheel.

Erfindungsgemäß wird also eine einheitliche Rad- und Reifenanordnu g geschaffen, die aus einem spritzgegossenen, thermoplastischen Rad und einem Reifen besteht, der durch Spritzguß auf dem Rad angebracht wird. Der Reifen besteht aus elastischem Material, beispielsweise einem synthetischen oder Naturgummi, und weist unregelmäßige innere Oberflächenteile auf, die komplementär zu den gegenüberliegenden Oberflächenteilen des Rades vorhandenen Unregelmäßigkeiten ausgebildet sind, so daß ein zuverlässiger mechanischer Eingriff dieser beiden gegenüberliegenlen Teile erreicht wird.According to the invention, a uniform wheel and tire arrangement is thus achieved g created consisting of an injection molded, thermoplastic wheel and a tire which is injection molded onto the wheel. The tire consists of elastic material, for example a synthetic or natural rubber, and has irregular inner surface parts that are complementary to the opposite Surface parts of the wheel existing irregularities are formed so that a reliable mechanical engagement of these two opposite parts is achieved.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer einheitlichen Rad- und Reifenanordnung, wobei ein Teil des Reifens weggeschnitten ist, Fig. 2 eine Seitenansicht der aus Rad und Reifen bestehenden Anordnung, wobei die der in Fig. 1 gezeigten gegenüberliegende Seite dargestellt ist, und Fig. 3 eine senkrechte Querschnittsansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 1.The invention is illustrated below with reference to the in the drawing Embodiment explained in more detail. The drawings show: FIG. 1 a side view a unitary wheel and tire assembly with a portion of the tire cut away Figure 2 is a side view of the wheel and tire assembly, wherein the opposite side shown in FIG. 1 is shown, and FIG. 3 3 is a vertical cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 1.

Mit A ist in Fig. 1 eine einheitliche Rad- und Reifenanordnung bezeichnet, die ein Rad 1 aufweist, das aus einem geeigneten thermoplastischen Kunstharz, beispielsweise Polystyrol, Polyäthylen, Polyphylenoxid und Polycarbonat spritzgegossen ist, dem vorzugsweise ein herkömmliches Treibmittel, beispielsweise Benzen-sulfonyl-hydrazid, zur Expansion oder Schaumbildung des Kunstharzes zugesetzt wurde. Der Einbau eines Treibmittels ist zu empfehlen, da dieses Treibmittel die Festigkeit des Rades verbessert und dabei gleichzeitig eine Senkung der Herstellungskosten mit sich bringt.A uniform wheel and tire arrangement is designated in FIG. 1, which has a wheel 1 made of a suitable thermoplastic resin, for example Polystyrene, polyethylene, polyphylene oxide and polycarbonate is injection molded to the preferably a conventional propellant, for example benzene sulfonyl hydrazide, was added to expand or foam the resin. The installation of a Propellant is recommended as this propellant improves the strength of the wheel and at the same time brings a reduction in manufacturing costs.

Der äußere Oberflächenteil des Rades 1 ist unregelmäßig, uneben oder rauh und zeigt damit eine Beschaffenheit, wie sie durch Schäumen des Kunstharzes erzielt wird, wie auch durch eine entsprechende Oberflächenkonfiguration der verwendeten Spritzgußform.The outer surface part of the wheel 1 is irregular, uneven or rough and thus shows a texture that is caused by foaming the synthetic resin is achieved, as well as by a corresponding surface configuration of the used Injection mold.

Das Rad 1, das als Ganzes durch Spritzgießen hergestellt wird, weist eine Nabe 2, einen zentralen speichenähnlichen Abschnitt 3 und einen Radkranz 4 mit leicht konvex geformten oder nach außen gekrümmten Seitenwandteilen 5,5 und einer Umfangsfläche oder Randkante 6 auf, die einen im wesentlichen flachen Querschnitt besitzt. Die in radialer Richtung inneren Enden der Seitenwandteile 5,5' enden an den Ringschultern 7,7', die auf den Wülsten 8,8' zwischen dem Radkranz 4 und dem zentralen, speichenähnlichen Abschnitt 3 ausgebildet sind. Die Sabe 2 ist mit einer Öffnung 9 zur Aufnahme eines metallenen Einsatzes oder Lagers 10 versehen, in dem eine nichtdargestellte Achse geführt wird.The wheel 1, which is manufactured as a whole by injection molding, has a hub 2, a central spoke-like section 3 and a wheel rim 4 with slightly convex or outwardly curved side wall parts 5,5 and a peripheral surface or edge 6 which has a substantially flat cross-section owns. The ends of the side wall parts 5, 5 ′ which are inner in the radial direction end at the ring shoulders 7,7 'on the beads 8,8' between the wheel rim 4 and the central, spoke-like section 3 are formed. The Sabe 2 comes with a Opening 9 provided for receiving a metal insert or bearing 10 in which an axis, not shown, is guided.

Auf den Radkranz 4 des Rades 1 ist ein Reifen 11 aus Naturgummi oder synthetischem Gummi aufgeformt, der eine massive Lauffläche 12 besitzt, welche auf der Randkante 6 sitzt, und der mit ringförmigen Seitenteilen 13,13' versehen ist, die die Seitenwandteile 5,5' des Radkranzes 4 bedecken und umfassen, wobei sie an die Krümmung dieser Seitenwandteile angepaßt sind, und deren innere Ränder an der Oberfläche der Schultern 7,7' anliegen.On the rim 4 of the wheel 1 is a tire 11 made of natural rubber or molded synthetic rubber, which has a massive tread 12, which on the edge 6 is seated and which is provided with annular side parts 13, 13 ', which cover and encompass the side wall parts 5,5 'of the wheel rim 4, whereby they at the curvature of these side wall parts are adapted, and their inner edges on the The surface of the shoulders 7,7 '.

Der Reifen 11 ist somit eng auf die komplementäre Oberfläche des Radkranzes 4 aufgepaßt und mit dieser Oberfläche aufgrund der Unebenheiten, die sich in ihr befinden, fest verkeilt, wobei die Unebenheiten in die Berührungsoberfläche des Radkranzes 4 ihrerseits zum Entstehen von Unregelmäßigkeiten in den gegenüberliegenden Reifenoberflächenteilen führen wodurch die Zuverlässigkeit und Zähigkeit der Verbindung zwischen den besagten Flächen noch verbessert wird. Somit ist ein mechanikher Eingriff zwischen den genannten Oberflächen vorhanden.The tire 11 is thus close to the complementary surface of the wheel rim 4 Take care and use this surface because of the bumps that are in it are firmly wedged, with the bumps in the contact surface of the Wheel rim 4 in turn to the emergence of irregularities in the opposite Tire surface parts cause the reliability and toughness of the connection between the said areas is still being improved. This is a mechanical intervention present between the named surfaces.

Die berührenden Oberflächenteile des Reifens il passen sich an die Oberflächenrauhigkeit des Radkranzes 4 an, da letzterer einen Teil der Form für die Herstellung des Reifens 11 bildet.The contacting surface parts of the tire il adapt to the Surface roughness of the rim 4, since the latter is part of the shape for the manufacture of the tire 11 forms.

Dazu kommt, daß ein Schrumpfen des elastischen oder Gummimaterials beim Abkühlen erwartet werden kann, so daß das Festkrallen des Reifens 11 auf dem Rad 1 noch erheblich gesteigert wird. Demzufolge wird die gesamte Oberfläche des Radkranzes 4 von dem Reifen 11 bedeckt, also einschließlich der Seitenwandteile 5,5' und der Randkante 6, wodurch eine verhältnismäßig große Grenzfläche geschaffen wira. Aus Gründen des Verschleißes ist die Lauffläche oder Sohle 12 des Reifens dicker als die ringförmigen Seitenteile 13,13t, da letztere die Aufgabe haben, den Reifen an dem Rad festzuhalten, indem sie die Oberflächenbertihrlng verbessern.In addition, there is a shrinkage of the elastic or rubber material can be expected when cooling, so that the clawing of the tire 11 on the Bike 1 is increased considerably. As a result, the entire surface of the Wheel rim 4 covered by the tire 11, so including the side wall parts 5,5 'and the marginal edge 6, whereby a relatively large interface is created wira. For reasons of wear and tear, the tread or sole 12 of the tire is thicker than the ring-shaped side parts 13,13t, since the latter have the task of Hold tires to the wheel by improving surface performance.

Der Reifen 11 wird im Spritzgußverfahren direkt auf das Rad 1 aufgebracht, wobei dieser Verfahrensschritt den zweiten Schritt in einem g-rndsätzlich zweistufigen Spritzgußverfahren darstellt. Das mit Treibmittel versehene thermoplastische Eunstharz wird einer Spritzgußform zur Herstellung des Rades 1 zugeführt, wobei die Herstellung selbst in an sich bekannter Weise erfolgt. Daraufhin wird das geformte, also im Spritzgußverfahren hergestellte Rad 1, in einer zweiten Spritzgußform angeordnet, und der Naturgummi oder synthetische Gummi, aus dem der Reifen 11 bestehen soll, wird dieser zweite Spritzgußform zugeführt, so daß der Reifen ii geformt wird. Man erkennt, daß das Rad 1 in der zweiten Spritzgußform einen integralen Bestandteil dieser Form bildet. Zwischen den beiden Formungsschritten bedarf es keiner erheblichen zeitlichen Verzögerung, so daß die Herstellung rasch erfolgt und damit auch in großer Stückzahl pro Zeiteinheit durchgeführt werden kann.The tire 11 is applied directly to the wheel 1 by injection molding, this process step being the second step in a basically two-step process Represents injection molding process. The thermoplastic synthetic resin provided with blowing agent is fed to an injection mold for producing the wheel 1, the production even takes place in a manner known per se. Then the formed, i.e. in the Injection molding manufactured wheel 1, arranged in a second injection mold, and the natural rubber or synthetic rubber from which the tire 11 is to be made, is fed to this second injection mold so that the tire ii is molded. Man recognizes that the wheel 1 in the second injection mold is an integral part forms this shape. There is no significant requirement between the two shaping steps time delay, so that the production takes place quickly and thus also in large Number of pieces per unit of time can be carried out.

Der Reifen 11, der auf diese Weise mit dem Rad 1 zu einer Einheit fest verbunden wird, widersetzt sich allen Kräften, die bestrebt sind, ihn vom Rad herunterzuziehen. In der praktischen Anwendung hat sich gezeigt, daß ein Rad mit einem Durchmesser von 20,3 cm und einem Reifen mit einer Lauffläche oder Sohle von 0,64 cm Dicke einer radial auf ihn einwirkenden Zugkraft von 181 Kp widersteht. Somit ist die zwischen dem Reifen 11 und dem Rad 1 bestehende Verbindung stabil genug, um den verschiedenartigsten Kräften und Beanspruchungen zu widerstehen, die während der verschiedenartigsten Benutzungsfälle auftreten.The tire 11, which in this way forms a unit with the wheel 1 is firmly connected, opposes all forces that strive to get him off the bike pull down. In practical application it has been shown that a wheel with a diameter of 8 inches and a tire with a tread or sole of 0.64 cm thick withstands a radial tensile force of 181 Kp. Thus, the connection existing between the tire 11 and the wheel 1 is stable enough to withstand the most diverse forces and stresses that occur during the most diverse cases of use.

Für die erfindungsgemäß hergestellten einheitlichen Rad- und Reifenanordnungen eröffnet die Industrie weite Anwendungsbereiche. So sind diese Räder besonders für zwei-, drei- und vierrädrige Wagen aller Art geeignet sowie auch für Rasenmäher, kleine Traktoren und ähnliche Gartenbaugeräte und -maschinen. Darüber hinaus eignen sie sich dazu, verschiedene Gegenstände beweglich zu machen, beispielsweise Werkbänke, Werkzeugschränke, etc..For the unitary wheel and tire assemblies produced according to the invention opens up wide areas of application to the industry. So these bikes are especially for two-, three- and four-wheeled wagons of all kinds suitable as well as for lawnmowers, small tractors and similar horticultural implements and machines. In addition, suitable they are used to make various objects movable, for example workbenches, Tool cabinets, etc ..

Rad- und Reifenanordnungen der erfindungsgemäßen Art eignen sich insbesondere für Räder mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 12,7 und 38,1 cm, in dem gegenwärtig entweder Luftreifen oder harte, unelastische Reifen dominieren, die getrennt von dem Rad hergestellt und durch bekannte Techniken und Mittel auf die Räder aufgezogen werden.Wheel and tire assemblies of the type according to the invention are particularly suitable for wheels with a diameter in the range between 12.7 and 38.1 cm, in the present either pneumatic tires or hard, inelastic tires dominate the separate from manufactured on the wheel and mounted on the wheels by known techniques and means will.

Die Lauffläche 12 des Reifens 11 kann eine Dicke zwischen 0,64 und 1,9 cm haben. So ist beispielsweise ein mit einem 20,3 cm Reifen versehenes Rad, wobei der Reifen eine Laufflächendicke von 0,64 mm aufweist, eine außerordentlich beliebte und günstige Größe.The tread 12 of the tire 11 can have a thickness between 0.64 and 1.9 cm. For example, a wheel fitted with a 20.3 cm tire is the tire having a tread thickness of 0.64 mm, an extraordinary one popular and cheap size.

Somit soll die erfindungsgemäße einheitliche Rad- und Reifenanordnung weniger für Spielzeuge oder Miniaturmodelle verwendbar sein als für einen beträchtlichen Radgrößenbereich industrieller Wagen und Fahrzeugräder, für den gegenwärtig im wesentlichen nur Luftreifen Verwendung finden.Thus, the uniform wheel and tire arrangement according to the invention be less useful for toys or miniature models than for a sizeable one Wheel size range of industrial cars and vehicle wheels for which currently essentially only pneumatic tires are used.

Claims

Patent to claims 1. Process for producing a uniform Wheel and tire arrangement, characterized in that it is a thermoplastic Synthetic resin fed to a first injection mold for the manufacture of a wheel is that then the shaped wheel is placed in a second injection mold, and that this second injection mold is charged with an elastic material, so that a tire is molded onto the wheel.

2. Uniform wheel and tire assembly produced by the process according to claim 1, consisting of an injection molded rim (1) and an elastic one Tire (11) molded onto the wheel.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that it is e k e n n -z e i c h n e t that the wheel (1) is made of a thermoplastic material and that the tire (11) is made of a synthetic or natural rubber.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that g e k e n n -z e i c n e t that the wheel (1) has wheel rim parts (5,5 ') and a Ranate part (6), and that the tire (11) sidewall parts (13, 13 ') and a tread part (12) has, which are fixedly arranged on the rim parts or the edge part.

Arrangement according to claim 4, characterized by g e k e n n -z e i c h n e t, that the rim parts (5,5 ') are provided with irregular surfaces, and that the riding sidewall parts (13,13 ') on their rim parts facing surfaces provided with complementary surface irregularities which are in close mechanical connection with the wheel rim parts (5,5 ').

6. Arrangement according to one of claims 2 to 5, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the wheel (1) is made of a thermoplastic material which contains a propellant that makes the outer surfaces of the wheel uneven, and that the tire (11) has inner, the wheel (1) opposite sections is provided, which have complementary bumps and with the opposite Wheel parts come into close engagement.

7. Arrangement according to claim 5, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the wheel (1) has a hub (2) and a central or spoke-like part (3), which extends from the rim parts (5,5 ') in the radial direction inward is that the rim parts (5,5 ') are curved convex on the outside, and that the tire side parts (13,13 ') are curved concavely on the inside, their curvature with the convex curvature the rim parts fit together.

8. The arrangement according to claim 7, g e k e n n z e i c h n e t by a Shoulder (7,7 '), which is directly between the central wheel part (3) and the wheel rim parts (5,5 '), wherein the tire side part (13,13') is provided with edges (8,8 '), which rest on the shoulder (7.7 ').