DE3642036A1 - Luftbereiftes fahrzeugrad mit gesichertem wulstsitz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugrad bestehend aus einer einteiligen Felge mit Tiefbett und einem Luftrei­ fen, dessen Wülste sich radial außen auf der Felge abstüt­ zen, wobei im Bereich der Flanken des Felgentiefbettes Sicherungselemente angebracht sind, die die Wülste bei luftdrucklosem Fahrbetrieb gegen axiales Verrutschen nach innen sichern.

Solche Sicherungselemente sind in der DE-PS 27 58 342 beschrieben. Die Idee ist dort, daß die Siche­ rungselemente erst durch Fliehkrafteinwirkung ihre Ver­ riegelungsstellung einnehmen, im Stillstand hingegen leicht gelöst werden können. Nun wird man aber gerade mit einem platten Reifen geneigt sein, eher langsam zu fahren, und dann kann bei fortgeschrittener Korrosion und damit erhöhter Reibung der fliehkraftbetätigte Mechanismus versagen. Überdies müssen die Riegel, die bei ihrer Funktion auf Biegung und Scherung beansprucht werden, relativ schwer ausgeführt werden. Es werden also die ungefederten Massen spürbar erhöht, und es können sich, da die Endstellungen der Riegel durch eingefallenen Abrieb im Laufe der Betriebs­ zeit verändert werden können, Unwuchten ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Sicherungselemente leicht zu halten und Unwuchten zu vermeiden. Überdies dürfen die Sicherungselemente die Montage des Reifens auf die Felge nicht behindern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sicherungselemente dünnwandige, elastische Zungen sind, die nach radial außen in gegenüber der Rotationsachse flachem Winkel ( ) aufgestellt sind und ohne plastische Deformation bis auf die Felge nach radial innen drückbar sind.

Die flach aufgestellten, vorzugsweise aus Stahlblech gefertigten Zungen sind hinreichend biegeweich, daß die beiden Wülste des Reifens, bei Beförderung vom Tiefbett auf ihre Sitzflächen, sie durch axiale Krafteinwirkung nach radial innen gegen die Felgenwand elastisch biegen können. Die dabei auftretende zusätzliche Belastung auf die Wulstkerne, die diese aufzuweiten sucht, ist geringer, als wenn ein so großer Felgenhump überwunden werden müßte, der allein schon den Wulst gegen Verrutschen nach axial innen auch im drucklosen Fahrbetrieb sichern würde. Wenn die beiden Reifenwülste auf der Felge ihre Sitzflächen erreicht haben, dann geben sie die elastisch nach innen gebogenen Zungen wieder frei so daß diese sich selbsttätig aufstellen.

Der Kern der Erfindung besteht also darin, als Sicherungs­ elemente biegeelastische und gegenüber der Montagerichtung flach angestellte Zungen zu nehmen, die zwischen Reifen und Felge einen Schnappmechanismus ergeben, der zwangsläu­ fig von den am Schluß der Montage axial bewegten Wülsten betätigt wird. Die vorgeschlagenen Zungen sind von vernach­ lässigbarer Masse und ändern ihre Stellung während der Reifenlebensdauer nicht. Sie können also die Auswuchtung des Rades nicht stören. Zum Zwecke einer besonders einfa­ chen Reifenmontage werden die Zungen auf einer axialen Seite erst nachdem beide Wülste - von eben dieser Seite aus - über das Felgenhorn mit der bekannten taumelähnlichen Bewegung gebracht sind und sich über dem Tiefbett befinden, in die schnappbereite Stellung gebracht.

Die Verzögerung der Schnappbereitschaft auf einer axialen Seite kann dadurch erreicht werden, daß die Zungen bei der Befestigung an die Felge eine an der Felge weitgehend an­ ligende Form aufweisen und, erst nachdem beide Reifenwülste sich über dem Tiefbett befinden, plastisch hochgebogen wer­ den. Natürlich ist es auch möglich, auf beiden Seiten die Zungen erst dann aufzustellen, wenn sich beide Wülste über dem Tiefbett befinden. Damit, wie beschrieben, die Zungen überhaupt während der Radmontage hochgebogen werden können, müssen sie aus einem plastisch verformbaren Werkstoff be­ stehen. Stahl- und Aluminiumblech sind besonders geeignet, es kommen aber auch thermoplastisch verformbare Kunststof­ fe mit gummiähnlicher Elastizität in Frage.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, durch Klammern oder ähnliches die Zungen zumindest einer Seite in einem ela­ stisch vorgespannten Zustand eng an der Felge anliegend so lange zu verriegeln, bis beide Reifenwülste sich über dem Tiefbett befinden. Durch Abziehen oder Verschieben der Klammern werden die Zungen anschließend entriegelt und sind dann schnappbereit. Für diese Variante ist die plastische Verformbarkeit der Zungen nicht erforderlich.

Um Kantenpressungen bei der Kraftübertragung von der axial inneren Seite der Wülste auf die Zungen zu vermeiden, sind die Enden der Zungen vorteilhafterweise nach oben (radial außen) abgekantet und verrundet. Beim Hochschnappen über­ streichen die Zungen im Querschnitt eine bestimmte kreis­ sektorähnliche Fläche. Vorteilhafterweise weist der Luft­ reifen an den axial inneren Seiten seiner Wülste entspre­ chende Aussparungen auf, wodurch die Spielarmut zwischen Zungenende und Reifeninnenwand erreicht wird. Die Endstel­ lung der Zungen kann durch einen die Aussparung begrenzen­ den Absatz am Reifen definiert werden.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Zungen an der Felge zu befestigen. Die geringstmögliche Masse ergibt sich, wenn die Zungen direkt im Felgenbett angeschweißt werden, z. B. durch Punktschweißung. Die Zungen können aber auch indirekt befestigt werden, indem im Felgenbett ein Ring festgelegt wird, der die Zungen trägt. Radial- und Axialkräfte über­ trägt ein solcher Ring formschlüssig auf die Felge, Umfangs­ kräfte - die in nur geringer Größe durch Bremsen und Be­ schleunigen hervorgerufen werden - reibschlüssig. Dieser Ring ist zweckmäßigerweise dadurch gekennzeichnet, daß er einteilig, dünnwandig und im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ist und an seinen beiden axialen Rändern im wesent­ lichen axial verlaufende Kragen aufweist, aus denen die elastischen Zungen ausgestellt sind, daß also die Zungen an ihrer Wurzel einstückig mit dem Sicherungsring verbunden sind.

Vorteilhafterweise wird der Ring aus nur einem gebogenen, endlich langen Profilstreifen mit einer Fügestelle ge­ bildet. Der Streifen braucht nicht aus mehreren Teilen ge­ bildet zu werden, da er insgesamt nur eine geringe Steifig­ keit aufweist und durch eine leichte elastische Verwindung das Felgenhorn überwinden kann. Die Fügestelle, mit der er zum Ring gefügt wird, muß erheblichen, durch Fliehkräfte be­ dingten Kräften in Umfangsrichtung widerstehen. Gefügt werden kann durch Klebung oder durch Formschluß, beispiels­ weise mit einem Schnappverschluß. Die (eventuelle) Klebe­ stelle steht vorteilhafterweise nicht senkrecht, sondern in einem spitzen Winkel zur Umfangsrichtung. So kann ohne jede Überlappung, die eine gewisse Unwucht bewirken würde, eine hinreichend große und auf Schub beanspruchte Klebefläche erzielt werden. Eine formschlüssige Verbindung hat an­ dererseits den Vorteil, daß sie bei Bedarf besonders leicht gelöst werden kann. Dadurch wird beim Reifenwechsel das empfehlenswerte Mitauswechseln des Sicherungsringes er­ leichtert.

Der Sicherungsring mit seinen einstückig angebundenen Zun­ gen läßt sich besonders kostengünstig herstellen, wenn er von gleichmäßiger Wandstärke ist; damit die Zungen für den erfindungsgemäßen, radialen Schnappeffekt hinreichend ela­ stisch sind, muß die Wandstärke gering sein. Andererseits dürfen die Zungen Axialkräften nicht wesentlich ausweichen, um den Reifen sicher auf der Felge halten zu können. Die dazu erforderliche axiale Steifigkeit an den Zungenwurzeln wird dadurch erreicht, daß sich die Kragen formschlüssig gegenüber der Felge abstützen. Bei Felgen mit Hump über­ decken dazu nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Er­ findung die Kragen des Sicherungsringes den jeweiligen Hump bündig und krallen sich formschlüssig hinter dessen axial äußere Flanken. Bei humplosen Felgen, die eine beson­ ders einfache Reifenmontage erlauben, kann der entsprechen­ de Effekt dadurch erreicht werden, daß die Felge je eine zum Felgenbett hin offene Rille an den axial inneren Rän­ dern der Wulstsitzflächen aufweist, in die die Kragen des Sicherungsringes mit je einer Abkantung formschlüssig ein­ greifen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 im Querschnitt ein erfindungsgemäßes Fahrzeugrad, links mit direkt an der Felge befestigten Zungen, rechts mit einem die Zungen tragenden Sicherungs­ ring,

Fig. 1a als Einzelheit im Querschnitt eine besondere Verankerung der Ringkragen in der Felge,

Fig. 2 in perspektivischer Ansicht einen noch nicht gefügten Sicherungsring allein und

Fig. 3 schematisch in sechs Querschnitten die Montage­ abfolge ausgehend von einer Felge mit Sicherungs­ zungen und einem Luftreifen bis zum fertigen Fahrzeugrad.

Das in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugrad besteht im wesentli­ chen aus einem Luftreifen 2 und einer Felge 1, wobei die Felge 1 entweder, wie links gezeigt, direkt mit Sicherungs­ zungen 4 ausgestattet ist, oder aber, wie rechts gezeigt, in ihrem Tiefbett einen die Zungen tragenden Sicherungsring aufnimmt. Die Felge 1 ist einteilig und stimmt bis auf die Zungen bzw. den Sicherungsring mit den derzeitig üblichen, in Großserie gefertigten Felgen überein. Sie weist ein Tiefbett 1.1 auf, das die Montage der Reifenwülste 2.1 über ein Felgenhorn 1.2 erleichtert. Zur Aufnahme der Wül­ ste 2.1 weist die Felge 1 Wulstsitzflächen 1.3 auf, die beide nach axial innen durch je einen Hump 1.4 begrenzt sind. Der gesamte Bauraum zwischen den Felgenhörnern 1.2 wird als Felgenbett 1.5 bezeichnet.

Bei der in der linken Bildhälfte gezeigten Ausführungsform sind die Zungen 4 einzeln an die Felge 1 angeschweißt. Die Schweißstelle liegt an den axial inneren Seiten der Flan­ ken 1.7 des Felgentiefbettes 1.1. Bei der in der rechten Bildhälfte gezeigten Ausführungsform stützt sich im Felgen­ tiefbett 1.1 axial unverschieblich ein dünnwandiger Siche­ rungsring 3 ab, der an seinen axialen Rändern je einen Kragen 3.1 aufweist. Die Kragen 3.1 umschließen bündig die Humps 1.4 und sichern dadurch die Zungenwurzel 3.21 gegen Verschieben nach axial innen bei Einleitung axialer Kräfte in den Reifen 2. Die Enden 4.2, 3.22 der Zungen 3.2 sind leicht nach oben gebogen und an allen Kanten verrundet, um in der Krafteinleitungsstelle Zunge/Wulst zu große Pressun­ gen und Kantenspannungen zu verhindern; insbesondere wird dadurch die Reifeninnenseite vor Schnittverletzungen durch die Zungen 3.2 bewahrt.

Mit der Erfindung können alle gängigen Reifen so gut auf der Felge gesichert werden, daß sie auch im drucklosen Be­ trieb nicht von der Felge springen können. Ein günstiges Lenkverhalten, das auch beim Notlauf wichtig ist, wird durch eine besondere Gestaltung der Innenseiten der Reifen­ wülste 2.1 erreicht: Die Kontur entspricht der kreissektor­ ähnlichen Bewegungsbahn der Zungenenden 4.2, 3.22. Die Wül­ ste 2.1 zeigen damit axial innen im Querschnitt eine kreis­ sektorartige Aussparung 2.2, die nach oben hin (also nach radial außen) durch die Verdickung 2.3 begrenzt ist und für die Zungen 4, 3.2 eine Endstellung nach dem Einschnap­ pen festlegt.

Die Fig. 1a zeigt als Einzelheit eine andere Verankerungs­ art der Sicherungskragen 3.1. Die Wulstsitzflächen 1.3 sind nach axial innen hin durch je eine umlaufende Felgenrille 1.6 begrenzt. Die Kragen 3.1 des Sicherungsringes 3 sind dort, wo sie nicht als Zungen hochgestellt sind, nach unten (radial innen) hin abgekantet; diese Abkantungen 3.5 greifen in die Felgenrille 1.6 ein und ergeben einen sicheren, gegenüber Axialkräften steifen Formschluß.

Die Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Profil­ streifen 3.3 allein. Unter Ausnutzung seiner Biege- und Verwindungsweichheit, die die dünnwandige Gestaltung mit sich bringt, läßt er sich in die Felge montieren und dort zum endlosen Ring fügen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Fügen durch Kleben vorgesehen. Dazu ist die Fügestelle 3.4 gegenüber der Umfangsrichtung in spitzem Winkel schräg gestellt, wodurch sie (3.4) eine große, von Klebstoff zu benetzende Fläche erreicht. Die Schrägstellung bewirkt weiterhin, daß die Klebstoffschicht im wesentlichen auf Schub beansprucht wird, wo gute Festigkeiten zu errei­ chen sind, und kaum auf Normalspannung.

Die Zungen 3.2, die aus dem linken (3.11) der beiden Kragen 3.1 ausgestellt sind, sind durch Klammern 3.12 in einer niedrigen Stellung arretiert. Dadurch wird die Reifenmontage von links erleichtert. Nach Abziehen der Klammer 3.12 oder nach deren Verschieben, wie es oben links gezeigt ist, stehen die Zungen 3.2 wieder hoch und sind damit schnappbe­ reit.

Der Ring weist auf jeder Seite zehn Zungen 3.2 auf, wodurch der Ring gleichmäßig verteilt Axialkräfte aufnehmen kann. Das größte Bauvolumen an dem Ring 3 beansprucht seine U-för­ mige Mittelpartie, die in ihrer Formgebung auf das Tiefbett der vorgesehenen Felge abgestimmt ist. In der Mitte weist er mindestens ein Loch 3.7 für den Ventildurchgang auf; zur Gewichtsersparnis können auch mehrere Löcher im Mittel­ bereich vorgesehen werden.

Die Fig. 3 zeigt schematisch in sechs aufeinanderfolgenden Querschnitten a bis f die Montage eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftrades. In der Felge sind bereits die Sicher­ heitszungen angebracht, wobei es keine Rolle spielt, ob sie direkt in den Flanken des Felgentiefbettes befestigt sind oder ob sie aus einem Ring ausgestellt sind.

Die Fig. 3a zeigt Reifen und Felge vor der Montage. Der Pfeil deutet an, daß der Reifen von rechts nach links, beginnend mit dem linken Wulst, montiert werden soll. Die Montagerichtung ist dabei willkürlich festgelegt. Es emp­ fiehlt sich zur Montageerleichterung, daß die Zungen auf der Seite, von der der Reifen montiert werden soll, nicht hoch stehen, so wie hier an der rechten Zunge gezeigt. In Fig. 3b hat der linke Reifenwulst das Felgenbett er­ reicht. Der Pfeil deutet an, daß nun in gleicher Weise der rechte Reifenwulst in das Felgenbett zu bringen ist. In Fig. 3c hat auch der linke Reifenwulst das Felgenbett erreicht. Der Pfeil zeigt, daß als nächstes die rechten Zungen aufgestellt werden in ihre schnappbereite Stellung. Dies kann durch plastisches Verbiegen erfolgen oder durch Lösen irgendwelcher Arretierungen, die die Zungen elastisch gespannt niedergehalten haben, so wie es z. B. in der Fig. 2 dargestellt ist. Das Verfahren, die Zungen durch Arre­ tierungslösung aufzustellen, ist insbesondere dann vorteil­ haft, wenn die Zungen zu einem Sicherungsring aus einem plastisch unverformbaren Kunststoff gehören.

In Fig. 3d stehen die Zungen auf beiden Seiten schnapp­ bereit. Als nächstes müssen die Wülste nach axial außen in Richtung ihrer Felgensitzflächen gebracht werden. Dazu wird in den Reifeninnenraum Luft gepumpt, wie es die Pfeile darstellen.

Die Fig. 3e zeigt die Reifenwülste auf halbem Weg. Die Wülste können sich wegen ihrer zugfesten und zugsteifen Kerne kaum nach radial außen aufweiten. Stattdessen biegen sie die gegenüber der axialen Richtung flach angestellten Laschen durch axiale Krafteinwirkung elastisch nach innen. Zur Reibungsverminderung empfiehlt sich die Zugabe eines Gleitmittels axial innen an die Zungen. Die Pfeile deuten an, daß der Reifen weiter aufgepumpt werden soll, um die Wülste weiter zu bewegen.

In Fig. 3f haben die Wülste ihre Endstellung auf den Sitzflächen erreicht und in dem Moment die Sicherheitszunge freigegeben. Die Zungen sind selbsttätig hochgeschnappt und damit ist die Montage des Fahrzeugrades abgeschlossen.

Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante ist der Kern der Erfindung, daß in dem - beim fertigen Rad unzu­ gänglichen - Innenraum in der Weise eine Wulstverriegelung realisiert wird, daß die zur Betätigung erforderliche Ener­ gie in einer elastischen Deformation gespeichert wird und diese Energie durch die Wulstbewegung sowohl geliefert als auch schließlich freigegeben wird.

Claims (10)

1. Fahrzeugrad bestehend aus einer einteiligen Felge (1) mit Tiefbett (1.1) und einem Luftreifen (2), dessen Wülste (2.1) sich radial außen auf der Felge (1) ab­ stützen, wobei im Bereich der Flanken (1.7) des Felgen­ tiefbettes (1.1) Sicherungselemente (4, 3.2) angebracht sind, die die Wülste bei luftdrucklosem Fahrbetrieb ge­ gen axiales Verrutschen nach innen sichern, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungselemente (4, 3.2) dünnwandige, elastische Zungen (4, 3.2) sind, die nach radial außen in gegenüber der Rotationsachse (5) flachem Winkel (α) aufgestellt sind und ohne plastische Deformation bis auf die Felge (1) nach radial innen gedrückt werden können.

2. Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (4, 3.2) aus Stahlblech bestehen.

3. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrades nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (4, 3.2) auf einer axialen Seite, von dieser aus der Reifen (2) zu montieren ist, erst nach Beförderung beider Rei­ fenwülste (2.1) in das Felgenbett (1.5) durch plasti­ sches Aufbiegen oder durch Entriegeln aus einem ela­ stisch vorgespannten Zustand aufgestellt werden.

4. Verfahren zur Montage eines Fahrzeugrades nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wülste (2.1) des Reifens (2), bei Beförderung vom Tiefbett (1.1) auf ihre Sitzflächen (1.3), durch axiale Krafteinwirkung die flach aufgestellten Zungen (4, 3.2) nach radial innen gegen die Felgenwand elastisch biegen und nach Erreichen ihrer Sitzflächen (1.3) wieder freigeben, so daß die Zungen (4, 3.2) sich am Ende der Montage selbst­ tätig aufstellen.

5. Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftreifen (2) an den axial inneren Seiten seiner Wülste (2.1) kreissektorartige Aussparungen (2.2) aufweist.

6. Fahrzeugrad nach Anspruch 1 bestehend - neben einer Felge (1) und einem Luftreifen (2) - aus einem im Fel­ gentiefbett (1.1) spielfrei angeordneten Sicherungs­ ring (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungs­ ring (3) einteilig, dünnwandig und im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ist und an seinen beiden axialen Rändern im wesentlichen axial verlaufende Kragen (3.1) aufweist, aus denen die elastischen Zungen (3.2) ausge­ stellt sind, daß also die Zungen (3.2) an ihrer Wurzel (3.21) einstückig mit dem Sicherungsring (3) verbunden sind.

7. Fahrzeugrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungsring (3) aus nur einem gebogenen, end­ lich langen Profilstreifen (3.3) mit einer Fügestelle (3.4) gebildet ist.

8. Fahrzeugrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (3.2) mindestens eines (3.11) der beiden Ringkragen (3.1) in nicht ausgestellter Stellung durch Klammern (6) arretierbar sind und nach Lösung der Arre­ tierung (6) sich durch elastische Rückfederung aufstel­ len.

9. Fahrzeugrad nach Anspruch 6, dessen Felge (1) zur axial inneren Begrenzung der Wulstsitzflächen (1.3) je einen Hump (1.4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kragen (3.1) des Sicherungsringes (3) den jeweiligen Hump (1.4) bündig überdecken und durch formschlüssiges Krallen hinter die axial äußeren Flanken des jeweiligen Humpes jedes örtliche Verschieben der Kragen (3.1) nach axial innen unterbinden.

10. Fahrzeugrad nach Anspruch 1 mit einer humplosen Felge (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Felge (1) je eine zum Felgenbett (1.5) hin offene Rille (1.6) an den axial inneren Rändern der Wulstsitzflächen (1.3) auf­ weist, in die die Kragen (3.1) des Sicherungsringes (3) mit je einer Abkantung (3.5) formschlüssig eingreifen und so jedes örtliche Verschieben der Kragen (3.1) nach axial innen unterbinden.