DE2854090A1 - Einstichfester luftreifen, sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Einstichfester luftreifen, sowie verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-ing. C u rt Wal lach
. Dipl.-mg. Günther Koch
' Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach
2854090 Dipl.-lng. Rainer Feldkamp
D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d
Datum: 14. Dezember I978
Bernard O1CoIn
Oakville, Ontario / Canada
Oakville, Ontario / Canada
Einstichfester Luftreifen sowie Verfahren zu seiner Herstellung
909827/0723
-X- Patentanwälte Dipl.-!ng. C u rt Wal lach
§ Dipl.-lng.^ij^h^igKoch
Dipl.-Phys.tir.Tlho Haibach
Dipl.-lng. Rainer Feldkamp
D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d
Datum:
Unser Zeichen: 16 476 - Fk/Ne
Bernard O'Coin
Oakville, Ontario / Canada
Oakville, Ontario / Canada
Einstichfester Luftreifen sowie Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen einstichfesten Luftreifen
mit einer Reifendecke, die flexible Seitenwände und eine konkave Innenoberfläche aufweist, wobei eine Lauffläche auf dem
Außenumfang angeordnet ist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung
eines derartigen Luftreifens.
Es ist bekannt, daß erhebliche Kosten und Zeitverluste bei Baugeräten und schweren Lastkraftwagen auftreten, die !umgefüllte
Reifen verwenden, wenn derartige Fahrzeuge auf grobem Gelände verwendet werden, wo scharfe Felsblöcke und Stümpfe
dünner Bäume leicht einen Reifen durchstechen können, wodurch Verluste entstehen während der Reifen ersetzt oder repariert
wird. Es ist bekannt, daß flüssiges Kunststoffmaterial in eine Reifendecke injiziert werden kann, wenn diese an einer Felge
befestigt ist, so daß sich dieses Kunststoffmaterial aushärtet
und an die Innenseite der Reifendecke anpaßt, so daß sich ein einstichfester innerer Kern für den Reifen ergibt.
Es wurde festgestellt, daß wenn kunststoffgefüllte Reifen abgenutzt
sind oder wenn die Reifendecke beschädigt ist, so daß sie weggeworfen werden muß, der Kunststoffkern ebenfalls weggeworfen
werden muß weil er mit den Wänden der Reifendecke verbunden wurde, während er in dieser Reifendecke geformt wurde.
Die Kosten für die Füllung einer Reifendecke mit einem Kunststoff wie z.B. Urethan können den größten Teil der Kosten insbesondere
bei großen Reifen darstellen, wenn das Urethanmaterial
nicht wiedergewonnen werden kann. Es besteht daher eine große Nachfrage und die Notwendigkeit eines gegen Einstiche oder Durchstiche
schützenden Schutzkerns für große Reifen, der aus abgenutzten oder zerstörten Reifendecken aufgearbeitet oder wiedergewonnen
werden kann.
Es ist weiterhin bekannt, daß die meisten Einstiche oder Durchstiche
durch Gegenstände hervorgerufen werden, die eine Länge von weniger als 75 mm aufweisen. Es ist daher nicht erforderlich,
den Reifen vollständig zu füllen, um einen Schutz gegen Einstiche
oder Durchstiche zu erzielen.
Urethan oder eine hohe Dichte aufweisender Schaumgummi kann in einen Reifen injiziert werden, um Reifenpannen zu beseitigen
oder zu verhindern, doch arbeiten derartige gefüllte Reifen lediglich unter bestimmten Gewichtsbeschränkungen und wenn sie
bei Geschwindigkeiten unter 72 km pro Stunde über kurze Strecken
betrieben werden. Wenn gefüllte Reifen mit Autobahngeschwindigkeiten
betrieben werden, wird eine große Wärmemenge durch das Biegen und Walken der Reifendecke hervorgerufen, die gegen die
Kunststoffüllung schlägt, wodurch sich eine Umwandlung und Verflüssigung des Gummis oder des Kunststoffmaterials ergibt. Im
Fall von massivem Gummi explodiert dieses oder trennt sich von der Reifendecke auf Grund der darin erzeugten Wärme. Obwohl
das Füllmaterial in den Reifen unter Druck injiziert wird, wodurch eine Ausdehnung der Reifendecke hervorgerufen wird
und die Reifendecke und das Füllmaterial in Druckkontakt gehalten werden, besteht keine ausreichende Rückstellkraft und
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Ealstizität in dem Füllmaterial, damit sich dieses mit der
gleichen Rate ausdehnen kann wie die Reifendecke, wenn diese gewalkt wird während sie auf der Straßenoberfläche abrollt,
wodurch die die Wärme erzeugende Schlagwirkung der inneren Wandoberfläche der Reifendecke gegen das Füllmaterial hervorgerufen
wird. Andererseits haftet ein Luftschlauch auf Grund des Luftdruckes an der Reifendecke und die Luft leitet die
Wärme ab.
Ein weiterer Nachteil der mit massiven oder S-ehaumgumm3|gefüllten
Reifen besteht darin, daß sie ein zusätzliches Gewicht für das Fahrzeug ergeben und eine verringerte Flexibilität und Biegsamkeit
aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einstichfesten Luftreifen der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen
Betrieb bei Autobahngeschwindigkeiten unter Last ermöglicht, ohne daß er auf Grund der durch die Reibungswirkung der Reifendecke
gegen ein Schutzelement während der Walkbewegung des Reifens auffder Straßenoberfläche hervorgerufenen Wärme aus-
-■ftiit.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Luftreifen der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein komprimierT
bares aus elastomerem Material bestehendes Schutzelement In Form eines Ringes mit konkavem Querschnitt vorgesehen ist,
dessen äußere Umfangsoberfläche, an die konkave Innenoberfläche
der Reifendecke angepaßt 1st, daß die äußere Umfangsoberfläche
des aus elastomerem Material bestehenden Schutzelementes mit der Innenoberfläche der Reifendecke zusammenwirkt und auf diese
konvergiert, so daß eine sich verjüngende Klappe entlang jeder
Seitenwand der Reifendecke gebildet wird, und daß ein Luftschlauch in dem kreisringförmigen Raum angeordnet ist, der
durch das konkave aus Elastomermaterial bestehende Schutzelement umgrenzt ist.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen jsinstichfesten Luftreifens geschaffen, das
die Schritte der Bestimmung des Punktes der größten Seitenbiegung in den Wänden der Reifendecke, der Bestimmung des
Punktes der geringsten Seitenbiegung in der Innenseite der Oberfläche der Reifendecke, der Ausformung eines aus elastomerem
Material bestehenden Schutzelementes in Form eines Ringes mit konkavem Querschnitt, der eine äußere Umfangsoberfläche
aufweist, die an die konkave Innenoberfläche der Reifendecke angepaßt ist und eine verjüngte Klappe entlang jeder
Seitenwand des Gehäuses aufweist, und der Verjüngung der Klappen des aus elastomerem Material bestehenden Schutzelementes
von im wesentlichen in der Nähe des größten Biegungspunktes
nach unten zu einem Punkt oberhalb des Punktes der geringsten Durchbiegung.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt damit die Bestimmung der Biegungseigenschaften für eine spezielle zu schützende Reifendecke,
worauf ein Schutzelement aus einem eine hohe Dichte aufweisenden Schaumgummi derart ausgeformt wird, daß das Schutzelement
mit der Reifendecke in einer Form zusammenpaßt, die ein Einstechen oder Durchstechen des Reifens verhindert, während
dieses Schutzelement innerhalb der Reifendecke ausreichend flexibel ist, um einen Ausfall des Schaumgummis auf Grund der
Temperaturerhöhung sowie ein Ausbeulen und Einklemmen des Luftschlauches durch das Schutzelement zu verhindern wenn die Reifendecke
gebogen und gewalkt und in ihrer Form verändert wird, während sie auf einer Straßenoberfläche mit hoher Geschwindigkeit
abrollt. Vorzugsweise weist der Reifen weiterhin einen inneren Luftschlauch auf und der auf den Luftschlauch gerichtete
Umriß des Schutzelementes ist an den Kanten nach oben abgerundet, um mit geringer Stärke die Wände der Reifendecke am
Punkt maximaler Biegung der Reifendecke klappenförmig zu berühren, wobei der Mittelabschnitt des Schutzelementes etwas
nach oben ausgebeult Ist, damit sich eine Tiefe des aus Gummi bestehenden Schutzelementes von zumindest 75 mm über der Wand
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der Reifendecke ergibt. Das Schutzelement ist ringförmig aus
natürlichem Gummi sowie einer kleinen Menge an synthetischem Gummi und einem Aufschäummittel wie z.B. Stickstoff in einer
Form ausgeformt. Das Schutzelement ist mit einem relativ dünnen Querschnitt am kritischen Biegungspunkt für die spezielle Reifendecke
ausgebildet, um einen gelenkförmigen Teil an dem Verbindungs·
punkt der Klappe mit dem mittleren Teil des Schutzelementes zu bilden, so daß eine Überhitzung und Zusammenballung des Schutzelementes
an dem kritischen Biegungspunkt verhindert wird.
Wenn der Reifen lediglich für sich langsam bewegende Fahrzeuge auf grobem Gelände verwendet werden soll, kann ein einstückiger
Ring aus Hartgummi oder anderem Kunststoffmaterial, wie z.B.
Urethan gegen das Schutzelement unter Druck eingepaßt werden, so daß sich ein wiederbenutzbares Paar von Kernen ergibt, die
gegen ein Einstechen oder Durchstechen des Reifens widerstandsfähig
sind und dennoch ein sanftes Fahren für die Bedienungsperson und einen Schutz des Fahrzeuges gegen übermäßige Stöße
von dem Gelände ergeben.
Wenn das Hartgummi- oder Urethan-Materlal in der Reifendecke angeordnet werden soll, können zusätzliche Abänderungen für
die Herstellung des Reifens verwendet werden. Hierbei kann beispielsweise die Reifendecke als Form verwendet werden oder
ein vorgeformtes Schutzelement aus einfachem ringförmig geformtem Schaumgummi wird unter Druck in der Nähe des Randes
einer Felge gehalten, SfIe die Reifendecke trägt, worauf ein Kunststoffüllmaterial zwischen diesen Teilen Injiziert wird
und unter Druck in der Reifendecke aushärtet. Auch In diesem Fall kann das Sehutzelement nach der Abnutzung der Reifendecke
wiedergewonnen und erneut verwendet werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von In der Zeichnung
dargestellten Ausfuhrungsformen noch näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen:
Pig. 1 zeigt eine einfache Ausführungsform des Verfahrens
zum Einpassen eines gegen ein Einstechen oder Durchstechen schützenden Schutzelementes
in eine Reifendecke, wobei diese Ausführungsform des Reifens für Fahrzeuge mit
niedrigen Geschwindigkeiten verwendbar ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht der Ausführungsform des
Reifens nach Flg. 1;
Fig. J eine teilweise weggeschnittene Ansicht einer
Ausführungsform eines Reifens mit einem Wulstring
oder Innenkern aus weichem leicht einsetzbarem eine zellförmige Ausdehnung aufweisenden
Kunststoffmaterial und mit einem mit der Reifendecke in Berührung stehenden Schutzelement aus hartem Material, das in der
Reifendecke ausgeformt wird, nachdem der Wulst kernring auf die Felge und in die Reifendecke
unter Druck eingesetzt wurde;
Fig. 4 eine Schnittansicht durch die Mitte der Ausführungsform des Reifens nach Fig. J>;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform
eines Reifens mit einer Reifendecke, die im ungewalkten unbelasteten Zustand gezeigt ist, in dem das Schutzelement gegen
die Wand der Reifendecke anliegt und wobei die Form der den Luftschlauch schützenden
Klappe und der halsförmige Teil des Schutzelementes am kritischen Biegungspunkt des Reifens
gezeigt ist.
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In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 eine Ausführungsform
eines großen Traktorreifens, der ein aus Elastomermateriäl
bestehendes Schutzelement aus Urethan-Kunststoffmaterial enthält, das in Form eines großen Ringes oder in der dargestellten
Weise in Form von Segmenten 11, 12 und 1J> hergestellt sein
kann. Um das Einpassen des ringförmigen Schutzelementes in die Reifendecke zu erleichtern, wird ein Stopfen I5 zwischen die
Segmente In der Reifendecke eingepreßt. Ein massiver Ring 16 aus Hartgummi oder dergleichen ist zwischen den Reifenfüßen
18, 19 der Reifendecke eingepaßt, um die Abschnitte zusammenzuhalten, wenn übliche hydraulische Aufpreßeinrichtungen verwendet
werden. Fig. 2 zeigt, wie die Selten- und Verriegelungstelle
20 die Reifendecke 10 an der Felge 21 festhalten.
Ein Verfahren zur Herstellung eines entfernbaren Schutzelementes nach den Figuren 1 und 2 für große Lasten bei niedrigen Geschwindigkeiten
Ist anhand der Figuren 3 und 4 zu erkennen, in denen eine Reifendecke 40, die entweder neu oder alt sein kann, als
Form verwendet wird. Hierbei wird die Innenseite der Reifendecke mit Slllca-Pulver eingestaubt, um zu verhindern, daß
eine Verbindung zwischen der Reifendecke und dem Schutzelement oder dem Füllmaterial entsteht. Zwei aus Nylongewebe bestehende
Riemen 42, 43 sind gegen die Innenseite 41 der Reifendecke eingesetzt,
um diese Innenseite 41 zu umgeben und diese Riemen 42, 43 weisen Zuglappenabschnitte 44, 45 auf, die sich von jeder
Seite der Reifendecke aus nach außen erstrecken. Ein Basisoder Kranzring 46 aus Schaumgummi ist in die Reifendecke benachbart
zur Felge eingesetzt und wird durch diese Feifee 47
unter Druck gehalten. Ein Öffnungskanal 54 ist durch den Ring 46 ausgebildet oder es wird ein Kanal mit Hilfe von nadeiförmigen
Teilen durch die Gehäusedecke 40 hindurch hergestellt, um den Hohlraum zwischen der Reifendecke und dem Ring 46 zu
erreichen. Flüssiges Urethan wird dann unter Druck in diesen Hohlraum derart Injiziert, daß es diesen Hohlraum vollständig
füllt und In diesem aushärtet. Um das Einsetzen des Ringes 46
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in die Reifendecke 4O zu erleichtern, ist ein Schlitz 48 in
dem Ring ausgebildet und zur Erleichterung der Entfernung dieses Ringes aus der Reifendecke umgeben Nylonriemen 49, 50 diesen
Ring. Wenn der Ring 46 jedoch aus einem eine hohe Dichte aufweisenden
Schaumgummi hergestellt ist, ist es verständlieh, daß er leicht verformt werden kann, um an seinen Platz gebracht
zu werden. Die Riemen 49, 50 weisen Zuglappen 51, 52 auf, die
über dem Ring liegen, um es dem Formarbeiter zu erleichtern, den Sehaumring 46 aus der Reifendecke herauszuziehen. Das
unter Druck in die Reifendecke injizierte Urethan härtet zu einem Schutzelement 55 aus, das gegen die Reifendecke und
gegen die Innenoberfläche des aus Schaummaterial bestehenden
Ringes drückt. Wenn die Reifendecke abgenutzt ist, wird sie von dem inneren Sehutzelement und dem Ring abgeschnitten, wobei
die letztgenannten Teile wiedergewonnen und in einer neuen Reifendecke erneut verwendet werden. Das Sehutzelement kann
in Segmente aufgeteilt werden, um es in einen neuen Reifen einzusetzen oder im üblichen Fall von großen Reifen wird die
Reifendecke lediglich an den Reifenfüßen oder Wülsten auseinandergedehnt,
worauf das Sehutzelement in die Reifendecke eingesetzt wird. Der aus Schaumgummi bestehende Ring wird dann
unter Druck eingepreßt und durch die üblichen Felgenteile festgehalten. In anderen Fällen kann ein Luftschlauch in Verbindung
mit dem Sehutzelement 55 verwendet werden.
Die Füllmaterialkomponenten dieser Ausführungsform können alle
erneut verwendet werden, was bei bekannten Füllmaterialien nicht der Fall ist, und zwar im wesentlichen auf Grund ihrer Abmessungen,
die es nicht ermöglichen, daß sie in einen neuen Reifen eingepaßt werden. Die bekannten Arten von gefüllten Reifen
können ihre Höhe nicht beibehalten, wenn sie abgenutzt werden, während bei Verwendung eines unter Druck stehenden Schlauches
mit der aus Urethan bestehenden Füllung des Schutzelementes 55 für den Reifen 40fso ausgebildet werden kann, daß die erforderliche
Höhe beibehalten wird, die beispielsweise für Erdbewegungsgeräte wesentlich ist. Wenn sich der Reifen 40 bei Benutzung
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ausdehnt, wie dies bei allen bekannten Reifen der Fall ist, dehnt sich auch der durch das injizierte flüssige Urethan
komprimierte Schaum 46 aus, so daß das Schutzelement in Druckkontakt mit der Reifendecke gehalten wird und ein Druckverlust
und eine Verringerung der Höhe des Reifens 40 verhindert wird. Bekannte gefüllte Reifen können den Druck und die Höhe nicht
aufrechterhalten weil eine Druckkompensation fehlt, wie sie beispielsweise durch den aus Schaum bestehenden Ring 46 erzielt
wird. Bei manchen Anwendungen kann Schaummaterial für
das Schutzelement 55 mit Urethan anstelle des Schaumgummis 46 verwendet werden.
Der Druckkompensationsring 46 kann in der Reifendecke mit dem Schutzelement 55 verbleiben oder er kann alternativ entfernt
und durch einen unter Druck stehenden Schlauch ersetzt werden. Weiterhin kann in den Fällen, wenn das Schutzelement in einer
Form hergestellt wird, um in eine Reifendecke eingepaßt zu werden, ein Luftschlauch anstelle des Ringes 46 verwendet werden,
weil Urethan sich ausdehnt und wenn vollständig gefüllte Reifen benötigt werden ist das in den Zeichnungen dargestellte
Ausführungsbeispiel sowie das Verfahren zu bevorzugen, bei dem das· Urethanmaterial unter Druck in die Reifendecke injiziert
wird, um das Schaummaterial 46 um zumindest 5 % über den erforderlichen
Reifendruck für die gewünschte Lastaufnahme zu komprimieren. Nach der auf Grund der Benutzung entstehenden
Ausdehnung des Reifens kompensiert der Schaum die Vergrößerung der Wände, so daß sich der richtige Druck ergibt. Die Verwendung
von.Schaum ergibt für das Fahrzeug und die Bedienungsperson
das Gefühl des Fahrens auf einem Luftreifen, was sowohl für die Annehmlichkeit der Bedienungsperson als auch für einen
Stoßschutz der Geräte wichtig ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird Urethan-Material
mit einer Zugreißfestigkeit von 69 bis I03 bar (1000 bis I500 psi)
verwendet.
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Anstelle der Verwendung eines speziell hergestellten Ringes 46 als Kranzring kann auch eine andere Reifendecke mit kleinerer
Größe als der Reifen 40 verwendet werden. Das Urethan-Material wird in den Hohlraum zwischen den Reifendecken injiziert, während
ein Luftschlauch den Kranzring unter geeigneter Druckspannung hält bis das Urethanmaterial gehärtet ist. Weil der
Luftschlauch sich in seiner natürlichen Umgebung im Inneren einer Reifendecke befindet, kann das Fahrzeug mit Autobahngeschwindigkeiten
betrieben werden und ergibt gleichzeitig eine Einstich- oder Durchstichfestigkeit auf grobem Gelände,
wie z.B. auf einer Müllkippe, wo viele scharfe Gegenstände die Reifendecke 40 durchstechen können. In bezug auf das vorstehend
beschriebene Verfahren sei darauf hingewiesen, daß, bevor das Urethanmaterial injiziert und zwischen die Reifendecke 40 und
die kleinere Reifendecke eingepumpt wird, die kleinere Reifendecke
und der zugehörige Luftschlauch in Halteeinrichtungen oder
auf einer Felge festgehalten und mit einem Druck beaufschlagt werden müssen, der größer als der Druck ist, mit dem das Urethan-Material
eingeleitet wird.
Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Schutzelementes
72 in Verbindung mit einem Hochlastschlauch 74 in einer Lastkraftwagen-Reifendecke
70 für einen Lastkraftwagen, der sich mit Autobahngeschwindigkeiten bewegen und eine Last tragen
kann und der außerdem in grobem Gelände betrieben werden muß. Wenn der Lastkraftwagen oder der Traktor lediglich bei niedrigen
Geschwindigkeiten und In grobem Gelände betrieben würde, würden die vorher anhand der Figuren 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsformen
ausreichend sein, um den Reifen gegen ein Einstechen oder Durchstechen zu schützen.
Das Schutzelement 72 wird in einer Form aus natürlichem Gummi,
kleinen Mengen von synthetischem Gummi und mit Stickstoff als Blähmittel geformt, so daß sich ein geschäumtes Gummiprodukt
mit hoher Dichte ergibt. Hierbei werden vorzugsweise 70 % Naturgummi verwendet. Jeder Typ von Reifendecke weist eine
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spezielle Art von Schutzelement auf, das entsprechend den Biegung se ig ens cha ft en der Wände der Reifendecke ausgebildet ist.
Das dargestellte Schutzelement 72 für. die Reifendecke 70 ist so konstruiert, daß sichergestellt ist, daß der Teil der Reifendecke,
bei dem die größte Seitenbiegung auftritt, oberhalb der Oberseite des Schutzelementes am kritischen Biegungspunkt 75
liegt. Der Bereich von der gestrichelten Linie 97 bis zur Außenseite der Reifendecke 70 weist die größte Biegung auf und stellt
die Biegungszone dar. In diesem Bereich tritt die größte Arbeit in dem Schutzelement auf und gleichzeitig beult sich die Reifendecke
beim Abrollen in diesem Bereich am stärksten aus. Das Schutzelement muß daher in dieser Zone nicht nur am stärksten
wärmebeständig sein, die durch den Winkel aus Schaum 82 dargestellt
ist, sondern das Schutzelement muß einen gleichförmigen Umriß gegenüber dem Schlauch aufweisen, der von oben gegen
das Schutzelement drückt. Irgendwelche scharfen Ecken auf der Oberseite des Schutzelementes insbesondere auf der Linie 86-75
ergeben eine Diskontinuität für den Schlauch, in die sich dieser ausdehnen kann, wobei der Schlauch schließlich seine Elastizität
an diesem Punkt verliert.
Wenn sich die Seitenwände der Reifendecke nach außen biegen, folgt der Schlauch gleichzeitig nach, um den hierdurch gebildeten
Hohlraum zu füllen; weil jedoch das Schutzelement weniger elastisch ist, folgt es dieser Bewegung nur verzögert, wodurch
ein Hohlraum zwischen dem Schutzelement und der Wand der Reifendecke
hervorgerufen wird. Wenn das Stützelement keinen glatten
Umriß für den Schlauch aufweist, würde die Zusammenballung des sich nur langsam bewegenden Schutzelementes den Schlauch einklemmen.
Die Überdehnung des Segmentes des Schlauches an der Stelle, an der dieser an der Reifendecke anliegt, ruft den Ausfall des
Schlauches hervor, wenn nicht das Schutzelement in der dargestellten Weise ausgelegt ist.
Wenn der Reifen 70 auf der Straße abrollt, bewegt sieh die
Lauffläche 73 nach oben und die Reifendecke biegt sich von
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einem Punkt 88 in Richtung auf die welge. Der LauTflächenbereich
J5O wird abgeflacht und drückt die Reifendecke nach oben
und außen, wir dies durch die Linie 95 angedeutet ist, wobei der Punkt 96 in die Position 90 gelangt. Die nach unten gerichtete
Reaktionskraft der Felge bewirkt eine Bewegung des Punktes 86 nach außen, so daß dieser Punkt der Punkt maximaler Biegung
wird. Wie es aus Fig. 5 zu erkennen ist, ändert sich die Entfernung
von Punkten entlang der Linie 95 sehr stark gegenüber ihrer nicht ausgelenkten Position. Der Punkt 88 bewegt sich
lediglich nach oben während sich der Punkt 86 zum Punkt 90 bewegt.
Wenn das Schutzelement so ausgebildet wäre, daß es eine nicht verformte Reifendecke entlang einer Linie 86-86 füllt,
wobei der über dem Schutzelement befindliche Schlauch den empfohlenen Innendruck von 65,5 bar für einen Lastkraftwagen-Reifen
unter Last aufweist, so würde der Ring aus Schaumgummi eine dichte Masse in der Reifendecke bilden. Der Schlauchdruck
wäre längs der Oberfläche 77 des Schutzelementes gleich wenn der Reifen abrollt und die Wand 70 biegt sich nach außen, wobei
der Druck des Schlauches die Wand 74 des Schlauches zwingt,
sich gleichzeitig mit dem Reifen zu bewegen. Die dichte Masse des sich langsamer bewegenden Schutzelementes am Punkt 86
klemmt die Ausbeulung des Schlauches am Punkt 86 ein, so daß dieser Schlauch nach fortgesetzter Überdehnung und Einklemmung
an diesem Punkt zerstört wird.
Der Teil des Schutzelementes 72 oberhalb der Lauffläche 75
bewegt sich lediglich nach oben, doch verläuft der Teil des Schutzelementes im Bereich 88-75 nach außen, so daß eine gelenkartige
Zone bei 75-88 gebildet wird, in der eine Dehnung und eine Wärmeerzeugung in dem Schutzelement auftritt. Je
größer die Stärke des Schutzelementes am Punkt 75 ist, desto größer ist die Wärme, die beim Fahrbetrieb mit hohen Geschwindigkeiten
erzeugt wird und das Ergebnis ist eine Zerstörung des Schutzelementes. Die dargestellte und beschriebene Ausgestaltung
des Schutzelementes für Lastkraftwagenreifen ermöglicht einen Schutz sowohl des Schlauches als auch des Schutz-
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-γΓ-
elementes gegen eine Materialermüdung, wobei dies dadurch erzielt
wird, daß das aus Schaumgummi bestehende Schutzelement
in Form eines einstückigen durchgehenden Ringes ausgebildet ist, der auf der Außenseite konkav geformt ist, um mit der
Innenseite einer Reifendecke zusammenzupassen und der allgemein konvex auf der Innenseite gekrümmt ist, um einen unter
Druck stehenden Schlauch aufzunehmen. Damit ein maximaler Schutz gegen ein Durchstechen des Reifens im Laufflächenbereich
von vorzugsweise zumindest 75 mm erzielt wird, kann die
innere konvexe Seltenes Schutzelementes nach oben in einem kontinuierlichen
gleichförmigen Umriß ausgebeult sein, so daß zwei klappenförmige Flügel gebildet werden, die sich zum
äußeren Ringbereich des Schutzelementes hin verjüngen. Die Linie 77, und die Linie 78 werden dann kombiniert, um die
obere konvexe und innere Seite des Schutzelementes zu bilden, wobei sich die endgültige Konstruktion für ein durchstichfestes
Schutzelement ergibt, das wärmewiderstandsfähig ist und außerdem den Schlauch gegen ein Ausbauchen und Einklemmen schützt
well dieses Schutzelement auf der Linie der Biegegelenkzone 75 in der dargestellten Weise relativ dünn ist. Die Linie 77-,
würde eine ausreichende Tiefe des Schutzelementes darstellen,
wenn die Laufflächenstollen eine ungewöhnliche Tiefe aufweisen würden. Es ist aus dem Vorstehenden zu erkennen, daß die Gelenktiefe
ein kritisches Konstruktionsmerkmal darstellt, das von der Verwendung des Reifens und von der Geschwindigkeit abhängt,
mit der dieser abrollt.
Als zusätzliche Schutzmaßnahme kann ein entfernbarer Stahlgürtel
80 zwischen dem Schutzelement 72 und der Reifendecke 70 eingefügt
werden. Der Stahlgürtel muß nicht in der Reifendecke eingebettet werden, um ihn an seinem Platz zu halten und um den
Sehlauch gegen diesen Gürtel zu schützen, weil der Druck des Schutzelementes den Stahlgürtel an seinem Platz hält. Wenn die
Reifendecke abgenutzt 1st, kann dieser Stahlgürtel zusammen rrLt dem aus Schaum bestehenden Schutzelement und dem Schlauch
wiedergewonnen und weiterverwendet werden. Bei der Konstruk-
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tion eines Schutzelemöntes für einen speziellen Reifen wird
die Biegungszonenline 97 wie folgt ermittelt: Eine Linie parallel zur Straße wird durch den Schnittpunkt der Außenkante 66 der
Lauffläche mit der Außenwand der Reifendecke 70 gezeichnet, wobei diese parallele Linie die Innenseite der Reifendecke
am Punkt 88 schneidet, wobei dieser Punkt den Punkt darstellt, an dem die Wand beginnt, sich nach außen zu biegen. In Fig. 5
ist eine gestrichelte Linie gezeigt, die durch den Punkt 86 läuft, der den maximalen Biegungspunkt der Reifendecke darstellt
und diese gestrichelte Linie verläuft Im wesentlichen tangential zum Reifen am Punkt 86. Die dargestellte Reifendecke ist eine
nylonverspannte Lastkraftwagenreifendecke vom Typ 1000 X 20 und die Klappenabmessungen für das Schutzelement werden dadurch
gefunden, daß der Winkel 82 ungefähr zu 60° gewählt wird, um den oberen Umriß des Schutzelementes beim Durchlaufen des
Punktes 75 zu gewinnen, wobei dieser Punkt den kritischen
Biegungspunkt des Schutzelementes 72 darstellt. Eine Form wird unter Verwendung der Krümmung der Innenseite des Reifens
als Boden der Form hergestellt, wobei die Grenze der Klappe die Entfernung zum Biegungspunkt 86 eines nicht verwalkten
Reifens Ist. Die Abmessungen der Klappe und damit des Winkels 82 sind durch die gewünschte Stärke des Gelenks an der kritischen
Biegungslinie 97 bestimmt, d.h. die Strecke, die für das Gelenk 88-75 zulässig ist. Mit den vorstehenden Daten für jede Art
von Reifen können Schutzelemente für diese Reifen mit Hilfe einer Form hergestellt werden, die speziell für jeden Reifentyp ausgelegt
ist.
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Leerseite
Claims (10)
- Patentanwälte Dipl.-!ng. Curt Wallach Dipl.-ing. öünther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer FeldkampD-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai dDatum:Unser Zeichen: 16 476 - Fk/NePatentansprüche :Λ1JEinstichfester Luftreifen mit einer Reifendecke mit flexiblen Seitenwänden und einer konkaven Innenoberfläche sowie einer am Außenumfang angeordneten Lauffläche, dadurch gekennzeichnet, daß ein komprimierbares aus elastomerem Material bestehendes Schutzelement (11, 12, 13; 55; 72) in Form eines Ringes mit konkavem Querschnitt vorgesehen ist, dessen äußere Umfangsoberfläche an die konkave Innenoberfläche der Reifendecke (10; 4θ; 70) angepaßt ist, daß die äußere Umfangsoberfläche des aus elastomerem Material bestehenden Schutzelementes mit der Innenoberfläche der Reifendecke zusammenwirkt und auf diese konvergiert, so daß eine sich verjüngende Klappe entlang jeder Seitenwand der Reifendecke gebildet wird, und daß ein Luftschlauch in dem kreisringförmigen Raum angeordnet ist, der durch das konkave aus Elastomermaterial bestehende Schutzelement umgrenzt ist.
- 2. Einstichfester Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n zeichnet, daß das Schutzelement (11, 12, 13; 55; 72) aus einem eine hohe Dichte aufweisenden Schaumgummi besteht.
- 3. Einstichfester Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein entfernbarer Stahlgürtel (80) zwischen dem Schutzelement (72) und der Reifendecke (70) angeordnet ist.OflIGJNAi. INSPECTED903827/0723
- 4. Einstichfester Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement durch eine Anzahl von Segmenten (11, 12, Ij5) gebildet ist.
- 5. Einstichfester Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche des aus Elastomermaterial bestehenden Schutzelementes einen in der Mitte angeordneten ausgebeulten Teil oberhalb der Lauffläche aufweist, der eine Stärke von zumindest 75 mm aufweist.
- 6. Einstichfester Luftreifen nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche des aus Elastomermaterial bestehenden Schutzelementes einen abgeflachten Teil mit einer Stärke von zumindest 75 ram aufweist.
- 7. Verfahren zur Herstellung eines einstichfesten Luftreifens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte der Bestimmung des Punktes der größten Seltenbiegung In den Wänden der Reifendecke, der Bestimmung des Punktes mit der kleinsten Seitenbiegung in der Innenseite der Oberfläche der Reifendecke, der Ausformung eines aus Elastomer bestehenden Schutzelementes In Form eines Ringes mit konkavem Querschnitt, der eine äußere Umfangsflache aufweist, die an die konkave Innenoberfläche der Reifendecke angepaßt ist und eine sich verjüngende Klappe entlang jeder Seitenwand der Reifendecke aufweist, und der Verjüngung der Klappen des aus Elastomermaterial bestehenden Schutzelement ausgehend von einer dem Punkt der größten Biegung benachbarten Stelle nach unten zu einem Punkt oberhalb des Punktes mit der größten Durchbiegung.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennze lehnet, daß die Innenoberfläche des Schutzelementes oberhalb der Lauffläche der Reifendecke mit einem derartigen909827/0723"3" 285409QUmriß versehen wird, daß ein nach oben gerichteter Wulst oder eine Ausbeulung gebildet wird.
- 9· Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement so ausgeformt wird, daß die Tiefe des Schutzelementes an dem Punkt der geringsten Ausbiegung der Reifendecke nicht mehr als 6,25 cm beträgt, um auf diese Weise den Gelenkpunkt für die stärkste Durchbiegung des Schutzelementes zu bilden.
- 10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Ausformung des Schutzelementes unter Verwendung einer Reifendecke als Form durchgeführt wird, -wobei ein vorgeformter Ringformer unter Druck gegen den Rand einer die Reifendecke haltenden Felge gehalten und Kunststoffüllmaterial zwischen die Reifendecke und den Ringformer Injiziert wird, wobei dieses Kunststoffüllmaterial· unter Druck in der Reifendecke aushärtet.909827/07.21
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