DE3111566A1 - Luftreifenanordnung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf Luftreifenanordnungen, insbesondere von der Art, die "betrieben werden kann auch wenn der Luftreifen seinen Reifendruck verloren hat.

Die Erfindung beruht auf einer neuartigen Ausbildung eines ringförmigen Einsatzes, der innerhalb des Luftreifens und über der Radfelge einer Luftreifenanordnung sitzt, um zu verhindern, daß der Reifen völlig platt wird, wenn die Luft entweicht.

Der Gedanke als solcher, einen Einsatz zwischen den Wulsten eines Reifens einen Einsatz vorzusehen, damit der Reifen in einem "Plattfuß"-Zustand ruhen kann, ist seit langem bekannt. Bekannte Beispiele solcher Einsätze sind in den US-Patentschriften 2 O67 5^5 und 2 22^ O66 gezeigt. Ein gemeinsames Problem solcher Einsätze, wie sie in den genannten Patentschriften dargestellt sind, besteht jedoch darin, daß wenn der Einsatz stark genug gebaut wird, um den Belastungen standzuhalten, die normalerweise durch den aufgepumpten Reifen aufgenommen werden, und die Wulste des Reifens auf ihren Sitzen zu halten, der Einsatz zu schwer und zu unelastisch wird um ihn leicht auf die Radfelge aufmontieren zu können. Beispielsweise werden bei den Einsätzen nach den beiden vorerwähnten Patentschriften schwere unelastische Metallrahmen verwendet und der· Einsatz nach der US-Patentschrift 2 22^ O66 hat tatsächlich einen schweren elastischen Abschnitt. Ein weiterer Nachteil vieler Einsätze besteht darin, daß diese infolge ihrer Steifigkeit nicht auf eine Standard-PeIge aufmontiert werden können sondern eine Felge erfordern, die in Abschnitte unterteilt ist, welche zum Einbauen des Einsatzes getrennt werden nüssen. Der Einsatz nach der US-Patentschrift 2 067 5^5 ist ein Beispiel für einen Einsatz, der eine solche geteilte Felge erfordert. Wieder andere Einsätze, beispielsweise diejenigen nach der US-Patentschrift 2 22k O66 erfordern eine gesonderte Luftkammer, die gegen den Reifen abgedichtet ist, um es den Ein-

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satz zu ermöglichen, die Last zu tragen, wenn der Reifen abgelassen ist.

Im Gegensatz dazu ist die erfindungsgemäße Luftreifenanordnung rait einem elastischen Einsatz versehen, der leicht mit einer herkömmlichen Radfelge zusammengebaut werden kann, jedoch die Fahrzeugbelastungen, die normalerweise von einem aufgepumpten Reifen getragen werden abstützt, selbst wenn der Reifen abgelassen ist und mit Geschwindigkeiten bis zu kO km/h fährt. Außerdem fällt der elastische Einsatz die Wulste des Reifens in ihrer Lage in den Wulstsitzen auf der Felge und hält den Reifen gegen seitliches Wackeln während seiner Drehung. Der Einsatz ist von leichter Bauart, so daß er das Fahrzeuggewicht wenig erhöht, wobei er ferner fest in seiner Anordnung zwischen den Wulsten des Reifens gehalten wird und verursacht keine Schwingungen durch die Fliehkraft, selbst wenn das Fahrzeug mit Geschwindigkeiten von 88 km/h bei auf normalen Druck aufgepumpten Reifen fährt.

Ferner ist der erfindungsgemäße Einsatz als eine vom Reifen gesonderte Einheit hergestellt und wird so montiert, daß er die Reifeneigenschaften, wie Reifentransport und -handhabung sowie den Rollwiderstand nicht beeinträchtigt, wenn der Reifen auf den normalen Druck aufgepumpt wird. Darüber hinaus erfordert der Einsatz keinen Reifendruck als Träger des Reifens wenn dieser abgelassen ist, und der Einsatz kann auf eine herkömmliche einteilige Radfelge aufmontiert werden. Um

die vorgenannten Ergebnisse zu erzielen, weist der ringförmige Einsatz der Luftreifenanordnung radial innere Kanten auf, die an den Flanschen der Radfelge angeordnet sind und gegen die Reifenwulste anliegen, die ebenfalls an diesen Flanschen angeordnet sind. Der Einsatz ist in Abstand voneinander befind-

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liehe erste Abschnitte unterteilt, die um seinen Umfang herum angeordnet sind und jeder dieser ersten Abschnitte weist eine rechteckige radial-äußere Wand auf, die zur Lauffläche des Luftreifens im wesentlichen konzentrisch ist und zwei Seitenkanten besitzt, die je im wesentlichen parallel zu einer der vorerwähnten radial-inneren Kanten des Einsatzes sind. Jeder dieser ersten Abschnitte ist ferner mit einem ersten Paar von Seitenwänden versehen, die sich zwischen den erwähnten zwei Seitenkanten der radial-äußeren Wand und der radial-inneren Kanten des Einsatzes erstrecken, sowie ein zweites Paar von Seitenwänden, die sich radial nach innen von den anderen zwei Seitenkanten der rechteckigen radial-äußeren Wand erstrecken. Alle Seitenwände sind zu der radial-äußeren Wand im wesentlichen senkrecht. Der elastische Einsatz weist ferner eine Anzahl von in der Umfangsrichtung im Abstand voneinander befindliche zweite Abschnitte auf, welche die ersten Abschnitte miteinander verbinden, welche zweiten Abschnitte mit seitlichen Wänden versehen sind, die sich zwischen den zweiten Paaren der Wände der ersten Abschnitte erstrecken und sich radial nach außen und zueinander von den radial-inneren Kanten des Einsatzes erstrecken, die gegen die Wulste des Reifens anliegen.

Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigen:·

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Luftreifenanordnung, von der Teile weggebrochen sind, welche eine Ausführungsform der Erfindung darstellen!

Fig. 2 eine Ansicht der Luftreifenanordnung nach Fig. 1 im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. Ij

Fig. 3 eine Ansicht eines Teils nämlich des ringförmigen Einsatzes der Luftreifenanordnung nach Fig. 1, gesehen nach der Linie III-III in Fig. Z;

Fig. 4 eine weitere Ansicht der Luftreifenanordnung nach Fig.l

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im Schnitt nach der Linie IV-IV in Pig. I.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Luftreifenanordnung 2 besitzt eine Radfelge k mit seitlich abstehenden Flanschen 6, einen Luftreifen 8 mit Wulsten 9_t die auf den Flanschen 6 sitzen, und einen ringförmigen elastischen Einsatz 10, der sich um den Umfang der Felge k herum erstreckt. Der Reifen ist in seinem abgelassenen Zustand gezeigt, was durch den Umstand erkennbar ist, daß der Punkt am Umfang, an welchem die Reifenlauffläche auf dem Boden aufsitzt, der Reifen 8 sich in einem teilweise ausgeflachten Zustand befindet und die Radfelge 4 im wesentlichen durch den Einsatz 10 getragen wird.

Der elastische Einsatz 10 ist mit radial-inneren Kanten 12 versehen, die auf den Flanschen 6 der Felge 4 angeordnet sind und gegen die Reifenwulste 9 anliegen. Wie in den weggebrochenen Teilen an Fig, 1 dargestellt, ist der Einsatz 10 in in der Umfangsrichtung abwechselnde Abschnitte Ik und 15 unterteilt.

Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, weist jeder Abschnitt 14· konzentrisch zur Lauffläche des Reifens 8 eine rechteckige, radial-äußere Wand 16 mit Seitenkanten 18 auf, die sich parallel zu den radial-inneren Kanten 12 des Einsatzes erstrecken. Zwischen den Seitenkante!! 18 und den radial-inneren Kanten 12 erstrecken sich zwei Seitenwände 20. Die kastenförmige Ausbildung jedes Abschnitts 14 ist durch ein zweites Paar von Seitenwänden 22 ergänzt, die sich von den Kanten der Außenwand 16 radial nach innen erstrecken. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jede der Seitenwände 22 in zwei gesonderte Abschnitte durch die Öffnung 23 (Fig. 4) unterteilt. Jede der Seitenwände 20 und 22 ist im wesentlichen senkrecht zu der radial-äußeren Wand 16 und diese Seitenwände sind so angeordnet, daß sie mit der Druckfestigkeit knick-

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steifer Ausbildungen gegen Belastungen wirken, die auf die radial-äußere Wand 16 ausgeübt werden. Diese Seitenwände 20 und 22 sind jedoch mit Bezug auf ihre radiale Höhe dick genug hergestellt, so daß sie auf die schwersten zu erwartenden Belastungen elastisch reagieren und niemals in ihrem geknickten ■ Zustand nachgeben. Bei dieser Ausbildung teilen die Abschnitte Ik in Zusammenwirkung mit den nachfolgend beschriebenen Abschnitten 15 den Einsatz 10 die Fähigkeit mit, die Fahrzeugbelastungen von der Größe aufzunehmen, wie sie normalerweise durch einen aufgepumpten Luftreifen 8 getragen wird. Die gehäuseförmige Gestalt der Abschnitte 14, wie sie in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, trägt ferner dazu bei, dem Einsatz 10 eine gute seitliche Stabilität und Widerstandsfähigkeit gegen seitliches Taumeln zu verleihen, wenn der Einsatz auf einen abgelassenen Reifen rollt.

Die Abschnitte 15 des Einsatzes 10 sind dreieckig oder von V-förmigem Querschnitt, wie in Fig. 2· gezeigt. Jeder Abschnitt 15 weist nach innen schräge Seitenwände 26 auf, die sich zwischen den Seitenwänden 22 benachbarter Abschnitte 14 erstrecken. Die Wände 26 erstrecken sich von den Seitenkanten 12 des Einsatzes radial nach außen und zueinander und die Wände 26 sind vorzugsweise mit ihren radialen Außenkanten mit einer Überbrückungswand 28 (Fig. 2) verbunden. Die schrägen Wände 26 reagieren auf radiale Belastungen in der Weise, daß ein Teil dieser Belastungen axial nach außen gegen die Wulste 9 des Reifens gerichtet wird. Die Abschnitte I5 teilen daher dem Einsatz 10 eine Auswartshaltekraft auf die Reifenwulste 9 mit, um sie auf ihrem Sitz zu halten während der Reifen 8 in einem abgelassenen Zustand rollt.

Die Fähigkeit der Seitenkanten 12, die Reifenwulste 9 auf ihren Flanschsitzen 6 zu halten, kann dadurch verbessert werden, daß sich verjüngende Innenflächen 30 (Fig. 2 und 4)

bilden, welche die radial-inneren Kanten 12 schmal machen, wo sie an den Flanschen 6 anliegen. Vorzugsweise haben die sich verjüngenden Flächen einen Winkel von etwa 4·5 zur Drehachse der Radanordnung 2. Wenn eine Last auf die radial-äußeren Wände 16 und 28 ausgeübt wird, gewährleisten die sich verjüngenden Flächen 30 die Einwärtsbiegetendenz der Wände 20 und 26. Dies hat zur Folge, daß jede der Kanten eine seitlich nach außen gerichtete Kraft gegen den benachbarten Wulst 9 ausübt, wodurch der Wulst auf seinem Flansch 6 gehalten wird.

Bevorzugte Materialien für den elastischen Einsatz 10 sind Polyurethan, wie das Adipren LW510 oder LlOO von der E.I. DuPont Company oder das Adipren LW55O oder Ll67 von DuPont. Obwohl die Materialien LW55O und Ll67 den Vorteil eines höheren Elastizitätsmoduls haben und sich daher unter Fahrzeugbelastungen nicht so leicht verformen, haben die Materialien LW5IO und LlOO höhere Dauerbiegefestigkeiten und können vorzuziehen sein wegen ihrer Fähigkeit stärkeren Biegungen ohne Rissebildung standzuhalten.

Die LlOO und LI67 Materialien bestehen aus Toluoldiisocyanat, Präpolymerisaten von Polytetramethylen und Ätherglykolen. Das LlOO ist ein Material von einem höherem Molekulargewicht als das LI67. Bei der Vorbereitung des Materials LlOO zum Härten und Preßformen werden 100 Gewichtsteile des Materials LlOO mit I^ Gewichtsteilen k_tk'Methylen-bis-2-chloranilin (MOCA) und 10 Gewichtsteilen Dioctylphthalat verwendet. Das Dioctylphthalat hilft bei der Verarbeitung, erhöht die Dauerbiegefestigkeit und vermindert die Steifigkeit, setzt jedoch auch den Endwert zur Zugfestigkeit herab. Je nach den gewünschten Eigenschaften kann es verwendet werden oder nicht. Das Gemisch wird dann während 1 bis 2 Stunden in eine Form von einer Temperatur von etwa 1O²+⁰ C (etwa 220° F) gebracht.

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Nach dem Preßformen sollte man den Teil (in diesem Falle den Einsatz 10) noch weiter mehrere Tage bei Raumtemperatur erhärten lassen, bevor er in einer Reifenanordnung verwendet wird. Das Material LI67 wird in der gleichen Weise und unter den gleichen Bedingungen vorbereitet und gehärtet mit der Ausnahme, daß 21,5 Teile MOCA statt I^ Teilen verwendet werden.

Die Materialien LlOO und Ll67 haben, wenn MOCA als Härtungsmittel verwendet wird, den Kachteil, daß sie für die Arbeiter potentiell schädlich sind wegen der carcinogenen Art ihrer Dämpfe vor dem Aushärten und Preßformen. Bei den Materialien LW55O und LW5IO wird kein MOCA als Härtungsmittel verwendet, so daß sie nicht carcinogen sind. Das Material LW510 hat ein höheres Molekulargewicht als das LW55O und wird zubereitet durch Mischen von 100 Gewichtsteilen LV/5IO mit 11 Gewichtsteilen Methylendianilin und 10 Gewichtsteilen Dioctylphthalat. Auch in diesem Falle kann Dioctylphthalat je nach den gewün-. sehten Eigenschaften verwendet oder nicht verwendet werden. Dieses Gemisch wird in eine Preßform gebracht und etwa 20 Stunden lang bei 10i<·⁰ C (220° P) gehärtet. Nach dem Preßformen sollte man den Teil (den Einsatz 10) bei Raumtemperatur . mehrere Tage lang weiter erhärten lassen, bevor es in einer Reifenanordnung verwendet wird. Das LW55O wird in der gleichen Weise und unter den gleichen Bedingungen zubereitet und ausgehärtet mit der Ausnahme, daß l^-,Ι Gewichtsteile Methylendianilin statt 11 Gewichtsteilen verwendet werden.

Zur Herabsetzung der Reibung zwischen dem Einsatz 10 und der Innenwand des Reifens 8 wenn der Reifen in seinem platten Zustand rollt, ist zu empfehlen, die Innenwand des Reifens 8 mit einem Schmiermittel zu beschichten. Ein geeignetes Schmiermittel ist ein Gemisch aiis 100 Gewichtsteilen Wasser-Äthylenglykolgemisch mit mindestens einem Teil Wasser für je ^ Teile Äthylenglykol, 0,05 bis 2 Gewichtsteilen eines Polyäthylen-

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oxids, 0,15 "bis 2 Gewichtsteilen Polysaccharid und bis z\x 8 Gewichtsteilen Cellulosefasern. Dieses Schmiermittel ist in der US-Patentschrift 4 0^5 3&2 näher "beschrieben und erläutert,

Zum Testen der Erfindung wurde ein Einsatz 10 mit Wänden 16, 20, 22, 26 und 28 von einer Dicke von etwa 9,5 mm (3/8 Zoll) hergestellt. Die Reifenanordnung hatte einen Felgen-Nenndurchmesser von etwa 38O mm (15 Zoll) und die empfohlene radiale Dicke X (Fig. h) des Einsatzes betrug etwa 95 mm (3 3A Zoll), während die Breite W des Einsatzes 10 1^0 mm (etwa 5 1/2 Zoll) war. Die empfohlene Länge Y (Fig. 1) jedes Abschnitts Ik war etwa 89 mm (3 1/2 Zoll), während die empfohlene Länge Z jedes Abschnitts 15 etwa 63,5 mm (2 1/2 Zoll) war.

Mit den vorstehend gegebenen Abmessungen wird der Einsatz 10 aus Adipren LW510 oder LW55O Polyurethan in den Reifen 8 eingesetzt und kann dann leicht über die Flansche 6 der Felge h verformt werden. Straßentests der Reifenanordnungen mit Einsätzen 10 von den vorstehend angegebenen Abmessungen hergestellt sowohl aus LW5IO als auch aus LW55O Polyurethanen haben ergeben, daß sie das Fahrzeugrad bei abgelassenem Reifen tragen können und die Wulste des Reifens auf den Radflanschen angeordnet halten, selbst bei scharfen Windungen und Geschwindigkeiten bis zu k0 km/h (25 Meilen je Stimde). Ferner treten bei den beschriebenen Einsätzen keine Schwingungen durch Fliehkraftwirkung auf, durch die sie von ihren Sitzen abgehoben werden, wenn der Wagen mit auf den normalen Druck aufgepumpten Reifen bei Geschwindigkeiten bis zu 90 km/h {^5 Meilen je Stunde) gefahren wird.

Zufriedenstellende Fahrtstrecken von 5 bis 6,5 km (3 bis 4 Keilen) wurden erzielt, wenn die Reifenanordnung, deren Reifen 8 im abgelassenen Zustand war und bei der zu verschie-

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denen Zeiten ein Einsatz 10 verwendet wurde, der aus Polyurethan LW5IO hergestellt war, und ein Einsatz 10, der aus LW550 Polyurethan hergestellt war. Über solche Strecken hinaus traten Ermüdungsanrisse in diesem Material des Einsatzes 10 auf und die Fahrt wurde rauh. Vor einer solchen Rissebildung arbeitet die Reifenanordnung jedoch wie vorangehend angegeben, und es ist zu erwarten, daß die Plattfußfahrt-Lebensdauer der Einsätze 10 dadurch verbessert werden kann, daß Materialien substituiert werden, die dem LW510 und LW55O ähnlich sind, beispielsweise LWlOO und LWI6?, jedoch eine höhere Dauerfestigkeit haben.

Obwohl im vorliegenden Fall eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, können auch andere Ausführungsformen, Abänderungen und'zusätzliche Merkmale durch den Fachmann im Rahmen der Erfindung vorgesehen werden.

Ende der Beschreibung.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   [l/ Luftreifenanordnung als Träger eines Pahrzeugrades zum Rollen über eine begrenzte Strecke, wenn die in der Anordnung enthaltene Luft entwichen ist, mit einer Radfelge, die mit Planschen versehen ist, welche Wulstsitze an den Seitenflächen der Felge bilden, einem Luftreifen mit auf den Wulstsitzen angeordneten Wulstteilen und einem ringförmigen elastischen Einsatz, der sich um den Umfang der Felge herum innenseitig zu dem Luftreifen erstreckt, welcher Einsatz mit radialen Innenkanten versehen ist,' die auf den Flanschen der Felge angeordnet sind und gegen die Wulste des Luftreifens anliegen, dadurch gekennzeichnet , daß der ringförmige Einsatz besitzt:
   (1) eine Anzahl von in Abstand befindlichen ersten Abschnitten

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   » die um den Umfang des Einsatzes (ΙΟ) herum angeordnet sind, wobei jeder der ersten Abschnitte eine rechteckige radial-äußere Wand (l6) aufweist, die zur Lauffläche des Luftreifens (8) im wesentlichen konzentrisch ist und zwei Seitenkanten (18) aufweist, die im wesentlichen parallel zu einer der radial-inneren Kanten (12) des Einsatzes sind, die an den Wulsten (9) des Reifens anliegen, jeder der ersten Abschnitte ferner mit einem ersten Paar von Seitenwänden (20) versehen ist, die sich zwischen den zwei Seitenkanten (18) der radial-äußeren Wand (16) und den radial-inneren Kanten (12) des Einsatzes erstrecken, und ferner ein zweites Paar von Seitenwänden (22) vorgesehen ist, die sich radial nach innen von den anderen beiden Seitenkanten (24) der rechteckigen radial-äußeren Wand erstrecken, wobei jede der Seitenwände (20, 22) zu der radial-äußeren Wand (16) im wesentlichen senkrecht ist,

   (2) eine Anzahl von in der Umfangsrichtung voneinander in Abstand befindlichen zweiten Abschnitten (15)» welche die ersten Abschnitte miteinander verbinden und Seitenwände (26) aufweisen, die sich zwischen den zweiten Paaren von Wänden (22) der ersten Abschnitte erstrecken und sich radial nach außen und zueinander von den radial-inneren Kanten (12) des Einsatzes an den Wulsten (9) des Reifens anliegend erstrecken.
2. 2. Luftreifenanordnung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet , daß das elastische Material des Einsatzes (10) einen hohen Elastizitätsmodul hat.
3. 3. Luftreifenanordnung nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet , daß der Einsatz (10) aus einem Polyurethanmaterial besteht.

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4. 4. Luftreifenanordnung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet , daß die Wände beider erwähnten Abschnitte des Einsatzes verjüngende innere Seitenflächen (30) benachbart den radial-inneren Kanten (12) habon.