DE4124398A1 - Notlaufkern fuer luftreifen - Google Patents

Notlaufkern fuer luftreifen

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Notlaufkern für einen Luftreifen, mit dessen Hilfe es möglich ist, dann noch für eine bestimmte Strecke sicher weiterzufahren, wenn der Innendruck des Luftreifens aufgrund eines Loches oder dgl. abgesunken ist.
Es gibt bereits viele Ausführungsformen, bei denen der Notlaufkern, der aus Leichtmetall mit hoher Steifigkeit und geringem spezifischen Gewicht besteht, auf einer Felge befestigt ist. Da in den meisten dieser Ausführungsformen der Notlaufkern jedoch auf der Felge mit Hilfe von Schrauben oder dgl. befestigt ist, besteht ein Nachteil darin, daß während des Fahrens ohne Luft (also im Zustand des eingesunkenen Reifens) zwischen dem Reifen und dem Notlaufkern aufgrund des Unterschiedes der Umfangslänge zwischen dem Reifen und dem Notlaufkern eine Reibung entsteht mit der Folge, daß der Reifen möglicherweise zerstört wird.
Im Gegensatz dazu ist bereits ein umlauffähiger Notlaufkern bekannt, wie er in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 55-3 163 offenbart ist. Dieser Notlaufkern besteht aus einem elastisch federnden Material und dann, wenn die Felge und der Notlaufkern in gleitende Berührung miteinander kommen, wird eine verbesserte Wirkung erzielt, die eine Beschädigung des Reifens im wesentlichen verhindert. In dem Fall jedoch, daß ein Reifen mit diesem umlauffähigen Notlaufkern ausgerüstet ist, besteht der Nachteil, daß dann, wenn die Plattlaufentfernung relativ lang ist und bei hoher Belastung oder bei großer Geschwindigkeit stattfindet, wie dies im praktischen Betrieb vorkommen kann, die Oberfläche des Notlaufkernes, die den Tiefbettabschnitt der Felge berührt, aufgrund der Reibung abgenützt wird. Dies kann wiederum zu Schwingungen führen, die eine Weiterfahrt des Fahrzeuges praktisch unmöglich machen.
Der Erfindung liegt hiernach die Aufgabe zugrunde, einen Notlaufkern für einen Luftreifen anzugeben, der in der Lage ist, die Reibung zwischen den Berührungsflächen zu vermindern, nämlich zwischen der inneren Umfangsfläche des Notlaufkernes und dem Tiefbettabschnitt der Felge, und der gleichzeitig kostengünstig hergestellt werden kann, leichtgewichtig ist und einen Plattlauf über eine relativ lange Distanz ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der vorliegenden Erfindung ein Notlaufkern für einen Luftreifen vorgesehen ist, der aus zwei oder mehr bogenförmigen Gliedern besteht, die an ihren jeweiligen Enden zu einer Kreisform zusammengesetzt sind, die auf den Tiefbettabschnitt einer Felge mit aufmontierten Reifen aufgesetzt ist und sich relativ dazu dann verdrehen kann, wenn die Außenumfangsfläche des Notlaufkerns im Falle eines Einsinkens des Luftreifens nach einem Abfall des Innendruckes in Berührung mit der inneren Umfangsfläche des Kronenabschnittes des Luftreifens kommt, wobei die innere Umfangsfläche des Notlaufkernes auf der äußeren Umfangsfläche des Tiefbettabschnittes der Felge gleitet. Ein solcher Notlaufkern ist dadurch gekennnzeichnet, daß wenigsten ein Teil der inneren Umfangsfläche des Notlaufkernes einen Gleitabschnitt darstellt, der aus einem Kunststoffmaterial besteht, das gute Gleiteigenschaften und eine hohe Wärmewiderstandsfähigkeit hat, so daß der Gleitabschnitt auf der äußeren Umfangsfläche des Tiefbettabschnittes gleiten kann und dadurch, daß der verbleibende Teil des Notlaufkernes mit Ausnahme des Gleitabschnittes aus einem Material besteht, das eine hohe Steifigkeit, aber ein geringes spezifisches Gewicht hat.
Während der normalen Fahrt dreht sich der Notlaufkern für einen Luftreifen nach der vorliegenden Erfindung aufgrund der Reibung zwischen seinem Gleitabschnitt und der äußeren Umfangsfläche des Tiefbettabschnittes der Felge zusammen mit der Felge. Wenn der Innendruck des Luftreifens aufgrund eines Loches oder dgl. abfällt, dann sinkt der Bodenberührungsabschnitt des Luftreifens zusammen, so daß die innere Umfangsfläche des Kronenabschnittes mit der äußeren Umfangsfläche des Notlaufkernes in Berührung kommt. An dieser Verbindungsstelle stützt der Notlaufkern den Kronenabschnitt des Luftreifens radial von innen ab, um einen weiteren Zusammenfalls zu verhindern und ermöglicht auf diese Weise einen Plattlauf des Luftreifens im Zustand verminderten Innendrucks. Gleichzeitig verdreht sich der Notlaufkern durch eine Gleitbewegung auf der äußeren Umfangsfläche des Tiefbettabschnittes der Felge aufgrund der Kraft, die ihm vom Luftreifen mitgeteilt wird, so daß auf diese Weise eine Reibung zwischen der inneren Umfangsfläche des Kronenabschnittes des Luftreifens und der äußeren Umfangsfläche des Notlaufkernes verhindert wird. Da nur für den Gleitabschnitt, der wenigstens einen Abschnitt der inneren Umfangsfläche des Notlaufkernes bildet, ein unterschiedliches Material, d. h. ein Kunststoffmaterial mit guten Gleiteigenschaften und einer hohen Wärmewiderstandsfähigkeit verwendet wird, wird demzufolge beim Notlaufkern nach der Erfindung die Wärmemenge vermindert, die aufgrund der Reibung zwischen dem Notlaufkern und dem Tiefbettabschnitt der Felge erzeugt wird, wobei dieses Material zusätzlich noch eine höhere Wärmewiderstandsfähigkeit hat. Selbst dann also, wenn das Fahrzeug nach einem Abfall des Innendruckes im Reifen mit hoher Geschwindigkeit unter hoher Belastung gefahren wird, wird ein Plattlauf über eine relativ lange Entfernung möglich, ohne daß aufgrund der Reibung eine Zerstörung der Innenfläche des Notlaufkernes zu befürchten wäre, die in Berührung mit dem Tiefbettabschnitt der Felge steht.
Darüber hinaus ist es möglich, das Gesamtgewicht des Notlaufkernes zu vermindern, da für den Gleitabschnitt des Notlaufkernes ein Material wie Polyamid, Polyimid, Polyarylat, Polyacetal, Phenol-Harz, ein Kunststoffmaterial mit einem Füller oder einem Verstärkungsmaterial, oder eine Mischung aus diesen Kunststoffmaterialien verwendet wird und ein sehr steifes Material mit geringem spezifischem Gewicht, wie z. B. Leichtmetall, z. B. Aluminium, Magnesium oder eine Legierung davon, für den übrigen Abschnitt des Notlaufkernes mit Ausnahme des Gleitabschnittes. In bezug auf die physikalischen Eigenschaften des Kunststoffmaterials sollte festgestellt werden, daß es vorzugsweise eine Wärmeverformungstemperatur von 180° (18,6 kg/cm2) oder mehr hat, sowie einen kritischen PV-Wert von 100 kg/cm2 × cm/sec oder mehr.
Da der Notlaufkern darüber hinaus aus einem Kunststoffmaterial und einem Leichtmetall besteht, ist es möglich, die Kosten des Notlaufkernes im Vergleich zu dem Fall zu reduzieren, in dem der gesamte Notlaufkern aus einem Kunststoffmaterial mit guten Gleiteigenschaften und einer hohen Wärmewiderstandsfähigkeit besteht, wobei dieses Material im allgemeinen teuer ist.
Da der Notlaufkern nach der vorliegenden Erfindung so ausgebildet ist, wie dies oben beschrieben ist, bietet die vorliegende Erfindung ungewöhnliche Vorteile dadurch, daß es möglich ist, die Reibung zwischen den Kontaktflächen zu vermindern, nämlich zwischen der inneren Umfangsfläche des Notlaufkernes und dem Tiefbettabschnitt der Felge und dadurch, daß der Notlaufkern zu niedrigen Kosten hergestellt werden kann und leichtgewichtig ist, und ferner dadurch, daß ein Plattlauf über eine relativ große Distanz möglich ist.
Anhang der beigefügten Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise beschrieben, wobei weitere Merkmale und Vorteile hervortreten werden. Es zeigen:
Fig. 1 ist die perspektivische Ansicht eines Notlaufkerns für einen Luftreifen nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Querschnittansicht eines Luftreifens, an dem ein Notlaufkern nach der ersten Ausführungsform der Erfindung angebracht ist, wobei der Querschnitt in Achsrichtung des Reifens vorgenommen ist;
Fig. 3 ist eine Querschnittansicht, die den Plattlaufzustand eines Luftreifens darstellt, in dem ein Notlaufkern nach der ersten Ausführungsform der Erfindung eingebaut ist, wobei der Querschnitt in Achsrichtung des Reifens vorgenommen worden ist;
Fig. 4A ist eine teilweise Seitenansicht eines Notlaufkerns für einen Luftreifen nach der ersten Ausführungsform der Erfindung, gesehen in Achsrichtung des Reifens;
Fig. 4B ist eine teilweise Draufsicht in radialer Richtung auf einen Notlaufkern für einen Luftreifen nach der ersten Ausführungsform der Erfindung, gesehen von der Innenseite her;
Fig. 4C ist eine Teilschnittansicht längs der Linie C-C in Fig. 4A;
Fig. 5A bis 5C, 6A bis 6C, 7A bis 7C und 8A bis 8C sind jeweils Teildarstellungen von Notlaufkernen für Luftreifen gemäß weiteren Ausführungsformen; und
Fig. 9A bis 9C sind Teildarstellungen eines üblichen Notlaufkerns für einen Luftreifen.
Anhand der Fig. 1 bis 4 wird nun eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, besteht ein Notlaufkern 10 nach diesem Ausführungsbeispiel aus wenigstens zwei (in dieser Ausführungsform: drei) bekannten bogenförmigen Gliedern 11, die durch überlappende Verbindungen der jeweils einander gegenüberliegenden Enden 11A und 11B der bogenförmigen Glieder 11 zu einem ringförmigen Aufbau zusammengesetzt worden sind.
Wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, ist die Querschnittform des Notlaufkerns 10 in Umfangsrichtung im wesentlichen I-förmig, und seine innere Umfangsfläche sitzt verdrehbar auf einer äußeren Umfangsfläche eines Tiefbettabschnittes 14A der Felge 14, an der wiederum die Wulstabschnitte 12A des Luftreifens 12 festgelegt sind. Der Abschnitt des Notlaufkerns 10, der nicht der am weitesten innenliegende Abschnitt ist, d. h. also, der Hauptkörper, besteht aus einem sehr steifen Material mit einem niedrigen spezifischen Gewicht, wie z. B. aus einem Leichtmetall, z. B. Aluminium, Magnesium oder einer Legierung dieser Materialien. Die äußere Umfangsfläche 10B des Hauptkörpers liegt einem in bezug auf die Breitenrichtung des Reifens mittleren Abschnitt der inneren Umfangsfläche 18A des Kronenabschnitts 18 des Luftreifens 12 gegenüber.
Wie dies in den Fig. 3, 4A und 4B dargestellt ist, ist ein Kunststoffmaterial 20, das seinerseits gute Gleiteigenschaften und eine hohe Wärmewiderstandsfähigkeit hat, am radial innen liegenden und die Innenumfangsfläche bildenden Abschnitt 10A des Notlaufkerns 10 befestigt, so daß auf diese Weise längs der Umfangsabmessung ein Gleitabschnitt entsteht. Als Kunststoffmaterial 20 können Materialien verwendet werden, wie z. B. Polyamid, Polyimid, Polyarylat, Polyacetal, Phenol-Harz, ein Kunstharz, das mit einem Füllmaterial oder mit einem Verstärkungsmaterial gemischt ist oder eine Mischung aus diesen Kunststoffmaterialien. In bezug auf die physikalischen Eigenschaften des Kunststoffmaterials 20 ist es von Vorzug, daß die Wärmeverformungstemperatur 180° (18,6 kg/cm2) oder mehr ist und daß der kritische PV-Wert 100 kg/cm2 × cm/sec oder mehr ist.
Wie dies in Fig. 4C dargestellt ist, ist das Kunstharzmaterial 20 auf der gesamten inneren Umfangsfläche des Notlaufkerns 10 angeordnet und die Dicke des in Breitenrichtung mittleren Abschnittes ist größer als die der verbleibenden Abschnitte.
Es wird nun die Wirkungsweise des beschriebenen Ausführungsbeispiels dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform dreht sich der Notlaufkern 10 während des normalen Umlaufs des Reifens aufgrund der Reibung zwischen der inneren Umfangsfläche des Notlaufkerns und der äußeren Umfangsfläche des Tiefbettabschnittes 14A der Felge 14 zusammen mit der Felge 14. Wenn der Innendruck des Reifens 12 aufgrund eines Loches oder dgl. abfällt, dann fällt der Bodenberührungsabschnitt (obere Beite in Fig. 3) des Luftreifens zusammen und der innere Umfangsabschnitt 18A des Kronenabschnitts 18 wird in Berührung mit der Außenumfangsfläche 10B des Notlaufkerns 10 gebracht, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. An dieser Verbindungsstelle unterstützt der Notlaufkern 10 den Kronenabschnitt 18 des Luftreifens 12 radial von innen her, um ein weiteres Zusammenklappen zu verhindern, wodurch ein Plattlauf des Luftreifens im Zustand eines verminderten Innendrucks ermöglicht wird. Gleichzeitig verdreht sich der Notlaufkern 10 durch eine Gleitbewegung uber die äußere Umfangsfläche des Tiefbettabschnittes 14A der Felge 14 aufgrund einer Kraft, die ihm durch den Luftreifen 12 mitgeteilt wird, wodurch eine Reibung zwischen der inneren Umfangsfläche 18A des Kronenabschnittes 18 des Luftreifens und der äußeren Umfangsfläche 10B des Notlaufkerns 10 vermieden wird.
Das Kunststoffmaterial 20 ist zusätzlich auf dem radial inneren Abschnitt 10A des Notlaufkerns 10 befestigt und stellt die innere Umfangsfläche des Notlaufkerns dar, wie dies oben bereits erwähnt worden ist; auf diese Weise wird die Erzeugung von Wärme aufgrund der Reibung zwischen dem Notlaufkern 10 und dem Tiefbettabschnitt 14A der Felge 14 vermieden, und es wird ein Wärmewiderstand erzeugt. Selbst in dem Fall, daß das Fahrzeug nach einem Abfall des Innendruckes mit hoher Geschwindigkeit und unter starker Belastung fährt, wird auf diese Weise ein Plattlauf über eine relativ große Entfernung möglich, ohne daß die Oberfläche des Notlaufkernes 10 aufgrund der Reibungsberührung mit dem Tiefbettabschnitt 14A der Felge 14 zerstört würde.
Wie dies in den Fig. 5A bis 5C dargestellt ist, kann das Kunststoffmaterial 20 in Breitenrichtung des Notlaufkerns auch nur in einem mittleren Abschnitt des sich radial nach innen erstreckenden Abschnittes 10A des Notlaufkerns 10 angeordnet sein.
Wie dies in den Fig. 6A bis 6C dargestellt ist, können auch zwei Reihen von Kunststoffmaterial 20 nebeneinander und parallel zueinander an in Breitenrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des radial nach innen stehenden Abschnittes 10A des Notlaufkernes 10 angebracht sein.
Gemäß den Fig. 7A bis 7C kann das Kunststoffmaterial 20 auch in Form einer Leiter auf dem radial nach innen ragenden Abschnitt 10A des Notlaufkernes 10 angeordnet sein.
Gemäß den Fig. 8A bis 8C kann das Kunststoffmaterial 20 auch so geformt sein, daß mehrere dreieckige Stücke längs der jeweiligen Seiten des radial nach innen stehenden Abschnittes 10A des Notlaufkernes 10 in zwei Sätzen angeordnet sind, wobei ihre jeweiligen Spitzen einander gegenüberliegen.
Es wird jedoch festgestellt, daß die oben beschriebenen Ausformungen des Kunststoffmaterials 20 nur beispielsweise angegeben sind und daß verschiedene andere Ausführungsformen ausgeführt werden können.
Testbeispiele
Es wurde ein Vergleichstest durchgeführt mit Notlaufkernen nach den Vergleichsbeispielen 1 und 2 (bei denen sich auf dem radial nach innen erstreckenden Abschnitt 10A des Notlaufkernes 10 in keinem Fall ein Kunststoffmaterial 20 befand, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist) und zu Versuchszwecken angefertigten Ausführungsformen 1 bis 9, deren Einzelheiten in Tabelle 1 anhand von montierten Luftreifen dargestellt sind (Reifengröße: 195/70 R14, Felgengröße: 5 1/2 J14).
Die Luftreifen wurden jeweils auf das linke Vorderrad eines Testfahrzeuges montiert. Nach einer Strecke von etwa 50 km mit einem normalen Innendruck (2,0 kg/cm2) bei einer Geschwindigkeit von 50 bis 100 km/h wurde dann ein Luftdruckabfall herbeigeführt, wobei der Innendruck im Reifen auf 0 kg/cm2 abfiel; das Fahrzeug fuhr dabei auf einer normalen Straße bei einer Geschwindigkeit von 60 km/h, während die Belastung des Reifens das 0,8-fache der normalen Belastung betrug. Für jeden einzelnen Reifen wurde danach die Entfernung bis zu dem Punkt gemessen, an dem der Reifen oder der Notlaufkern zerstört war. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Diese Ergebnisse zeigen, daß bei den Ausführungsformen 1 bis 5 und 7 und 8, bei denen die Erfindung angewendet worden war, die Entfernung bis zu dem Punkt, an dem eine Zerstörung auftrat, also die Plattlaufstrecke in bezug auf die Vergleichsausführungen 1 und 2, verbessert war. Bei der Ausführungsform 6 war die Plattlaufstrecke mit der der Vergleichsausführung 2 gleich. Bei der Ausführungsform 9 lag die Plattlaufstrecke geringfügig unterhalb der der Vergleichsausführung 2. In diesen beiden Fällen war die Plattlaufstrecke jedoch im Vergleich zur Vergleichsausführung 1 wesentlich verbessert.
Bei allen Ausführungsformen 1 bis 9, bei denen die vorliegende Erfindung angewendet worden war, wurde zusätzlich das Gewicht im Vergleich mit der Vergleichsausführung 2 wesentlich herabgesetzt. Wenn mithin eine Gesamtbewertung sowohl in bezug auf die Plattlaufentfernung als auch auf das Gewicht angestellt wird, dann kann festgestellt werden, daß die Ausführungsformen 1 bis 9 entsprechend der vorliegenden Erfindung gegenüber den Vergleichsausführungen 1 und 2 wesentlich verbessert sind.

Claims (10)

1. Notlaufkern (10) für einen Luftreifen (12), bestehend aus zwei oder mehr bogenförmigen Gliedern (11), die an ihren jeweiligen Enden (10A, 10B) zu einer Kreisform zusammengesetzt sind, die ihrerseits auf dem Tiefbettabschnitt (14A) einer Felge (14) mit aufmontiertem Luftreifen (12) aufgesetzt ist und sich relativ dazu dann verdreht, wenn die Außenumfangsfläche (10B) des Notlaufkerns (10) in Berührung mit der Innenumfangsfläche (18A) des Kronenabschnittes (18) des Luftreifens (12) kommt, wobei der Notlaufkern (10) über die äußere Umfangsfläche des Tiefbettabschnittes (14A) der Felge (14) dann gleitet, wenn der Luftreifen (12) wegen eines Druckabfalls im Inneren einsinkt, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß wenigstens ein Teil der inneren Umfangsfläche (10A) des Notlaufkerns (10) einen Gleitabschnitt aufweist, der aus einem Kunststoffmaterial (20) besteht, das gute Gleiteigenschaften und eine hohe Wärmewiderstandsfestigkeit hat, so daß der Gleitabschnitt auf der äußeren Umfangsfläche des Tiefbettabschnittes (14A) gleiten kann, und
  • - daß der verbleibende Teil des Notlaufkernes mit Ausnahme des Gleitabschnittes aus einem Material besteht, das eine hohe Steifigkeit, aber ein niedriges spezifisches Gewicht hat.
2. Notlaufkern für einen Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial (20) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Polyamid-Kunststoff, Polyimid-Kunststoff, Polyarylat-Kunststoff, Polyacetal-Harz und Phenol-Harz umfaßt sowie Kunststoffe, deren Gleiteigenschaften und Wärmewiderstandsfähigkeit mit den genannten Kunststoffen im wesentlichen gleich sind, ferner aus Mischungen von zwei oder mehreren Arten der genannten Kunststoffe oder einem Kunststoff, in dem wenigstens eine der genannten Kunststoffe als Füller eingemischt ist, sowie ein Kunststoff, zu dem ein Verstärkungsmaterial aus wenigstens einem der genannten Kunststoffe beigemischt ist.
3. Notlaufkern für einen Luftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial (20) in bezug auf seine physikalischen Eigenschaften eine Wärmeverformungs-Temperatur von 180°C (18,6 kg/cm2) oder mehr hat sowie einen kritischen PV-Wert von 100 kg/cm2 × cm/sec oder mehr.
4. Notlaufkern für einen Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit guter Gleiteigenschaft und hoher Wärmewiderstandsfähigkeit ein Leichtmetall ist.
5. Notlaufkern für einen Luftreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leichtmetall aus der Gruppe ausgewählt ist, die Aluminium, Magnesium oder Legierungen davon umfaßt.
6. Notlaufkern für einen Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitabschnitt auf der gesamten Oberfläche der inneren Umfangsfläche (10A) des Notlaufkerns (10) vorgesehen ist.
7. Notlaufkern für einen Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitabschnitt in Kreisform auf dem in Breitenrichtung mittleren Abschnitt der inneren Umfangsfläche des Notlaufkerns (10) angeordnet ist.
8. Notlaufkern für einen Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitabschnitt aus zwei Reihen besteht, die jeweils neben sich in Breitenrichtung einander gegenüberliegenden Enden der inneren Umfangsfläche (10A) des Notlaufkernes (10) angeordnet sind.
9. Notlaufkern für einen Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitabschnitt ringförmig in Form eines Gitters auf dem in Breitenrichtung mittleren Abschnitt der inneren Umfangsfläche (10A) des Notlaufkernes (10) angeordnet ist.
10. Notlaufkern für einen Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitabschnitt so ausgebildet ist, daß zwei Reihen von jeweils dreieckigen Stücken mit im wesentlichen gleichen Grundlinien vorhanden sind, wobei sich die Dreiecksform jeweils auf eine in Breitenrichtung der inneren Umfangsfläche des Notlaufkernes mittige Linie so zu erstrecken, daß die Spitzen der dreieckigen Stücke sich auf der mittigen Linie gegenüberliegen.
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