DE4428516A1 - Fahrzeugreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Es wurden bereits unterschiedliche Fahrzeugreifen mit Notlaufeignungseigenschaften vorgeschlagen. Beispielsweise sind derartige Fahrzeugreifen bekannt, bei denen die Felge mit in den gefüllten Raum des Reifens reichenden Stützflächen ausgebildet ist. Während bei luftgefülltem Reifen die unter Druck befindliche Luft die Stützwirkung in radialer Richtung ausübt, übernimmt bei zu geringem Luftdruck die Stützfläche die tragende Wirkung. Dabei verliert der Reifen jedoch an der durch die Luft gewährleisteten radialen Einfederungskapazität. Ein derartiger Reifen kann nur bei reduzierten Geschwindigkeiten und über eine begrenzte Fahrdauer im Notlaufbereich eingesetzt werden. Da bei herkömmlichen Fahrzeugluftreifen alle Kräfte sämtlich über den Kern auf die Felge übertragen werden, muß die Felge sowie der Kernwulst zudem besonders abwurfsicher ausgebildet sein. Andererseits sind Fahrzeugreifen bekannt, bei denen eine Lauffläche lediglich auf einem zentralen, konzentrisch zur Radachse scheiben­ förmigen, radial unterhalb des Laufstreifens angeordneten, tragenden Steg angeordnet ist, wobei der Laufstreifen den zentralen radialen Steg in beide Achsrichtungen des Reifens jeweils deutlich überragt. Gegen Einknicken ist dieser Steg durch in bestimmten Abständen in Umfangsrichtung verteilt angeordnete seitliche, strebenartige Verstärkungen gestützt. Zwischen den strebenartigen Verstärkungen sind zur Seite offene Freiräume gebildet, so daß eine fachwerkartige Struktur aus Streben und wabenartigen halboffenen Hohlräumen beiderseits der Scheibe gebildet ist. Ein derartiger Reifen ermöglicht zwar gegenüber herkömmlichen Luftreifen aufgrund der fehlenden Gefahr des Luftverlusts geringere Pannen­ anfälligkeit. Die schlechte radiale Eindämpfung aufgrund der gegen Knicken erforderlichen Stabilisierung der einzigen Trägerscheibe ermöglicht einen derartigen Einsatz jedoch lediglich bei Fahrzeugen mit sehr geringen Fahrgeschwindig­ keiten. Die seitlich offene Wabenstruktur begünstigt außerdem das Ansammeln von Schmutz, welches zu erhöhten Gleichförmigkeitsproblemen am Reifen führen kann. Ein solcher Reifen ist zum Einsatz an Fahrzeugen mit höheren Einsatzgeschwindigkeiten und mit Dauerstraßeneinsatz wenig geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln einen Fahrzeugreifen mit geringer Pannenanfällig­ keit, der auch für den Betrieb mit hohen Geschwindigkeiten an Kraftfahrzeugen geeignet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Reifens, zu schaffen.

Erfindungsgemäß gelöst wird die Aufgabe durch die Ausbildung eines Fahrzeugreifens gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch das Verfahren zur Herstellung eines solchen Fahrzeugreifens gemäß den Merkmalen von Anspruch 14.

Die Ausbildung des Unterbaues unterhalb des Gürtels mit nach radial außen und zu den Seiten hin geschlossenen Kammern zur vertikalen Einfederbarkeit und einem darunter angeordneten, die Kammer in axialer Richtung verstärkenden Ring, ermöglichen die Beibehaltung bekannter, bewährter Eigen­ schaften eines mit zwischen Unterbau und Laufstreifen angeordnetem Gürtel versehenen Fahrzeugreifens. Die durch die Dichtwirkung des Rings vollständig geschlossenen Kammern mit ihren Seitenwänden gewährleisten eine hohe radiale Einfederbarkeit. Der die Kammer in axialer Richtung verstärkende Ring bewirkt zudem einen sicheren Sitz auf der Felge auch ohne den Einsatz von bei herkömmlichen Fahrzeugluftreifen für einen sicheren Sitz auf einer Felge erforderlichen Wulstkern. Die dort mit Wulstkernen verbundenen Herstellungs- und Montageprobleme entfallen.

Vorteilhafterweise ist der Ring fest mit den Kammern verbunden, so daß auch bei hohen Belastungen die Kammern eine hohe Stabilität aufweisen und auftretende Kräfte besonders zuverlässig auf die Felge übertragen werden können.

Bevorzugt ist der Dichtring an den Kammerseitenwände anvulkanisiert. Hierdurch ist eine besonders zuverlässige, dauerhafte, sichere Kraftübertragung in radialer, in axialer und in Umfangsrichtung auf die Felge gewährleistet.

Bevorzugt wird der Ring aus festigkeitsgebendem, in axialer Richtung verstärkendem Material, insbesondere aus Metall oder faserverstärktem Kunststoff, beispielsweise aus kohlenfaserverstärktem Kunststoff oder glasfaserverstärktem Kunststoff ausgebildet. Vorteilhafterweise ist der Dichtring direkt auf der Felge befestigt, so daß die Kräfte auch in extremen Situation direkt auf die Felge übertragen werden und nicht über zusätzliche Übertragungsstufen erst in die Felge eingebracht werden müssen. Hierzu kann der Dichtring auf der Felge vorgespannt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der die Kammern verschließende Ring selbst als Felge ausgebildet ist. Zur Fertigstellung eines solchen Rades ist es lediglich erforderlich, den Reifen bestehend aus Laufstreifen, Stahlgürtel und Unterbau mit nach radial innen offenen Kammern auszubilden und diesen Reifen auf die Felge aufzusetzen. Gute radiale Einfeder- und Eindämpfbarkeit und Kraftübertragung auf die Felge sind somit mit wenigen einfachen Mitteln auch ohne Kerne und ohne zusätzliche Ringe zu erreichen.

Die Merkmale der Ansprüche 8 bis 10 stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, wobei ein derartiger Fahrzeugreifen entweder wie ein herkömmlicher Fahrzeugluftreifen mit gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck oder aber mit im wesentlichen dem Umgebungsdruck entsprechendem Druck im Kammerinnern ausgebildet sein kann. Im Innern ist bevorzugt ein gasförmiges Fluid. Es ist aber auch der Einsatz von geschäumtem Füllmaterial möglich.

Ein Fahrzeugreifen, bei dem zumindest eine zusätzliche Kammer ausgebildet ist, die zur Seite hin nach außen offen ausgebildet ist und die mit einem vom umgebenden Reifen­ material abweichenden Füllmaterial gefüllt ist, ermöglicht eine bessere Abstimmung der Eigenschaften eines Reifens hinsichtlich der Einfederung und der Aufstandsfläche. Durch eine dem Material des Reifens entsprechend abgestimmte Füllung in der nach außen offenen Kammer durch Wahl des geeigneten Elastizitätsmoduls von Reifenmaterial und Füllstoff lassen sich Radialsteifigkeit und Quersteifigkeit des Reifens sehr genau einstellen. Außerdem kann die Füllung zur Ausbildung eines Farbstreifens am Reifen dienen.

Vorteilhafterweise sind die Kammern gleichmäßig über den Reifenumfang und in Achsrichtung verteilt angeordnet, so daß über den gesamten Umfang eine gleichbleibende Einfeder- und Eindämpfbarkeit sichergestellt ist. Bevorzugt sind die Kammern statistisch gleichförmig über den Reifenumfang und über die Reifenachsrichtung verteilt. Hierdurch kann das Auftreten harmonischer Schwingungen und dadurch bedingte Effekte, beispielsweise hoher Geräuschpegel, reduziert und ein gleichbleibendes Eindämpfungsverhalten über den Reifen ermöglicht werden.

Bevorzugt wird ein solcher Reifen durch Aufspritzen des Unterbaues radial innen auf den Gürtel und die anschließende Vulkanisation des Reifens hergestellt. Der aufwendige, herkömmliche einer Automatisierung abträgliche Herstellungs­ prozeß mit mehreren Stufen zum einen zum Aufbau des Stahlgürtels und zusätzlich zum aufwendigen Aufbau der Karkasse mit Seitenwand und Kernwulst, mit anschließender Bombage und Vulkanisation kann durch den für einen erfindungsgemäßen Fahrzeugreifen möglichen Einsatz der Spritztechnik vereinfacht werden. Besonders einfach ist die Vorverfestigung von Laufstreifen und Gürtel durch Vorvulkanisation und das anschließende Aufspritzen des Unterbaues. Bevorzugt wird im Anschluß daran der festigkeitsgebende Dichtring an den Unterbau anvulkanisiert.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierin zeigen

Fig. 1 Schema eines Fahrzeugrads mit erfindungsgemäßem Reifen in Seitenansicht,

Fig. 2 Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Reifens,

Fig. 3 Schnitt in radial nach innen gerichteter Blick­ richtung gemäß dem Schnitt III-III von Fig. 2,

Fig. 4 ausschnittsweise Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Reifens mit gefüllter nach außen hin offener Kammer,

Fig. 5 schematische Darstellung zur Befestigung eines erfindungsgemäßen Reifens auf einem Scheibenrad,

Fig. 6 schematische Darstellung zur Erläuterung der Herstellung,

Fig. 7 schematische Darstellung entsprechend Schnitt VII-VII von Fig. 6.

Fig. 8 schematische Darstellung entsprechend Schnitt VII-VII von Fig. 6 mit klappbaren Stempeln.

Die Fig. 1, 2, 3 und 5 zeigen ein erfindungsgemäßes Fahrzeugrad, wie bei einem herkömmlichen Fahrzeugluftreifen auf einen sich über den Umfang erstreckenden und in axialer Richtung erstreckenden Unterbau 14 ein sich über den Umfang und in axialer Richtung erstreckender Gürtel 2 aus einer oder mehreren Lagen und radial darüber angeordnet ein sich ebenfalls über den Umfang und in axialer Richtung erstreckender Laufstreifen 1 aufgelegt ist. Zur Herstellung werden Laufstreifen 1 und Stahlgürtel 2 konventionell vorgefertigt und, wie in Fig. 6 dargestellt ist, in eine Mulde 20 gelegt. Wie in den Fig. 6 und 7 schematisch dargestellt ist, werden dann über den Umfang verteilte und zueinander beabstandete Stempel 15 sowie parallel hierzu und von den Stempeln 15 und jeweils untereinander zueinander beabstandet weitere Stempelreihen 17 und 19 radial nach außen bewegt, bis sie mit ihrer Oberkante in eine vorbestimmte Abstandsposition unterhalb des Stahlgürtels gelangen. Nach Schließen der Mulde wird durch Einspritz­ kanäle 21, von denen in Fig. 6 lediglich einer schematisch dargestellt ist, Kautschukmasse in den zwischen Stempeln und Stahlgürtel und Lauffläche befindlichen Raum gespritzt. Sobald der Raum vollständig mit Kautschukmaterial gefüllt ist, wird der Reifen vulkanisiert. Nach erfolgter Vulkanisation werden die Stempel 17, 15, 19 nach radial innen entfernt. An den Stellen, an denen sich zuvor die Stempel während des Vulkanisationsprozesses im Unterbau sich befanden, sind nun nach radial innen offene Kammern 5, 7, 9 gebildet, die der Form der Stempel entsprechen. Die Kammern sind voneinander beabstandet und nach allen Seiten hin durch die Umfangsstege 6, 8 und die Seitenumfangsstege 3, sowie durch die Axialstege 22 nach allen Seiten hin geschlossen. Der Unterbau wird im Anschluß daran auf einen metallischen Ring 4 geschoben und die radial inneren Endflächen der Stege 3, 6, 8, 22 von außen auf die Außenfläche des Rings 4 anvulkanisiert. Der so, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellte, Reifen wird nun auf einer Felge beispielsweise durch Anflanschen befestigt.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist es denkbar, den Ring 4 als Felge zu gestalten, der mit Hilfe eines von innen am Ring 4 beispielsweise durch Schweißen befestigten Flansches 12 an das Scheibenrad 13 angeflanscht ist.

Das so entstandene Rad weist eine Lauffläche 1 mit verstärkendem Gürtel 2 sowie einem durch die Hohlkammern 5, 7, 9 und die Stege 6, 8, 3 in radialer Richtung gut einfederbaren und gut dämpfenden Unterbau auf.

Dabei ist es denkbar, den Ring 4 auch aus anderem in axialer Richtung festigkeitsgebendem Material auszubilden. Beispielsweise ist es denkbar, den Ring 4 aus faserverstärktem Kunststoff, beispielsweise aus CFK (kohlen­ faserverstärktem) oder GFK (glasfaserverstärktem), auszubilden.

Ebenso ist es denkbar, wie in Fig. 4 dargestellt ist, im Außensteg 3 eine zusätzliche zur axial vom Reifen wegweisenden Seite hin halboffene Kammer 10 auszubilden und diese den individuellen Anforderungen an die Einfeder­ barkeit entsprechend durch Abstimmung der radialen Steifigkeit und an die Aufstandsfläche entsprechend durch Abstimmung der Quersteifigkeit mit vom Material des Stegs abweichendem Elastizitätsmodul zu füllen. Die axial vom Reifen wegweisende Seite des Füllmaterials bildet dabei mit der sichtbaren Fläche des Stegs 3 eine kontinuierliche Form der Reifenseitenwand. Das Füllmaterial kann auch in seiner Farbgestaltung von der Farbe des Stegs abweichen, wodurch farbige Gestaltungen in der Seitenwand möglich werden.

Die Trennung des Unterbaues von der Felge beispielsweise nach Ablauf der Lebensdauer kann mechanisch, beispielsweise durch Drehen, Schleifen, Fräsen erfolgen.

Es ist denkbar, die Kammern durch entsprechende Wahl der Stempelform in ihrem Grundriß rund, oval, rechteckig quadratisch oder in vielen weiteren Formen auszubilden.

Die Kammern können zusätzlich, falls für besondere Einsatz­ fälle gewünscht, beispielsweise durch Montage des Reifens auf dem Felgenring in einer Überdruckkammer unter Überdruck gesetzt werden. Ebenso können die Kammern 5, 7, 9, falls für besondere Einsatzfälle gewünscht, mit Schaumstoff gefüllt werden.

Es ist auch denkbar, Gürtel und Laufstreifen herkömmlich zu konfektionieren und in entsprechender Form zunächst gemeinsam vorzuheizen und im Anschluß daran dieses vorgeheizte Paket auf die zurückgezogenen Stempel 15, 17, 19 aufzuschieben, die Stempel danach zu expandieren und den Unterbau im Anschluß daran wie oben beschrieben durch Einspritzen zu erzeugen. Ebenso ist es denkbar, Gürtel und Laufstreifen separat vorzufertigen und den Unterbau in einem eigenständigen Fertigungsprozeß durch Einspritzen in eine entsprechende Mulde mit Stempeln herzustellen und im Anschluß daran Unterbau und die einzelnen Bestandteile des Reifens zusammenzubringen und gemeinsam zu vulkanisieren.

Es ist denkbar, wie in Fig. 8 dargestellt ist, die Stempel als Teil von Klappsegmenten 23 auszubilden, die in ihrer Arbeitspostition 23 einen gemeinsamen Zylinder mit radial außen angeordneten Stempeln 15 bilden, und nach Einspritzen des Materials nach innen in ihre Position 23′′ weggeklappt werden können.

Bezugszeichenliste

1 Laufstreifen
2 Gürtellage
3 Seitensteg
4 Metallring
5 Kammer
6 Steg
7 Kammer
8 Steg
9 Kammer
10 halboffene Kammer
11 Füllung
12 Flansch
13 Scheibenrad
14 Unterbau
15 Stempel
16
17 Stempel
18
19 Stempel
20 Mulde
21 Einspritzkanal
22 Steg
23 Klappsegmente

Claims (16)

1. Fahrzeugreifen

• - mit Laufstreifen (1), Gürtel (2) und radial darunter angeordnetem Unterbau (14)
• - wobei der Unterbau mit radial unterhalb des Laufstreifens (1) angeordneten, nach radial außen und zu den Seiten hin geschlossenen Kammern (5, 7, 9) zur vertikalen Einfederung des Reifens ausgebildet ist,
• - wobei die Kammern nach radial innen mit einem die Kammern (5, 7, 9) in Reifenachsrichtung verstärkenden Ring (4), der die Kammern zur Felge hin abdichtet, geschlossen sind.

2. Fahrzeugreifen gemäß den Merkmalen von Anspruch 1,

• - bei dem der Ring (4) fest mit den Kammern (5, 7, 9) verbunden ist.

3. Fahrzeugreifen gemäß den Merkmalen von Anspruch 2,

• - bei dem der Ring (4) an Kammerseiten­ wände (3, 6, 8, 22) anvulkanisiert ist.

4. Fahrzeugreifen gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3,

• - bei dem der Ring (4) festigkeitsgebend aus in axialer Richtung verstärkenden Material, insbesondere aus Metall oder faserverstärktem Kunststoff, ausgebildet ist.

5. Fahrzeugreifen gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,

• - bei dem der Ring (4) auf der Felge befestigt ist.

6. Fahrzeugreifen gemäß den Merkmalen von Anspruch 5,

• - bei dem der Ring (4) auf der Felge vorgespannt ist.

7. Fahrzeugreifen gemäß den Merkmalen von Anspruch 6 und Anspruch 3,

• - bei dem der Ring (4) als Felge ausgebildet ist.

8. Fahrzeugreifen gemäß den Merkmalen von Anspruch 1,

• - wobei im Innern der Kammern (5, 7, 9) im aufmontierten, nicht belasteten Zustand des Reifens im wesentlichen Umgebungsdruck herrscht.

9. Fahrzeugreifen gemäß den Merkmalen von Anspruch 1,

• - bei dem die Kammern (5, 7, 9) mit einem Fluid mit gegenüber den Umgebungsdruck erhöhtem Druck gefüllt sind.

10. Fahrzeugreifen gemäß den Merkmalen von Anspruch l,

• - wobei die Kammern (5, 7, 9) mit geschäumtem Füllmaterial gefüllt sind.

11. Fahrzeugreifen gemäß den Merkmalen von Anspruch 1,

• - der zumindest eine zusätzliche Kammer (10) aufweist, die nach außen hin zu einer Seitenfläche des Reifens hin offen ausgebildet ist, wobei diese Kammer (10) mit Füllmaterial (11) gefüllt ist.

12. Fahrzeugreifen gemäß den Merkmalen von Anspruch 1,

• - mit gleichmäßig über den Reifenumfang und in Achsrichtung verteilten Kammern (5, 7, 9).

13. Fahrzeugreifen gemäß den Merkmalen von Anspruch 1,

• - mit statistisch gleichförmig über den Reifenumfang und in Reifenachsausrichtung verteilten Kammern (5, 7, 9).

14. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugreifens gemäß den Merkmalen von Anspruch 1,

• - bei dem der Laufstreifen (1) auf die radial äußere Seite des Gürtels (2) gelegt, im Anschluß daran der Unterbau (14) radial innen auf den Gürtel aufgespritzt und dann der Reifen vulkanisiert wird.

15. Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 14,

• - bei dem der Laufstreifen (1) und der Gürtel (2) zunächst vorvulkanisiert werden, bevor der Unterbau (14) aufgespritzt wird.

16. Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 14 oder Anspruch 15,

• - bei dem im Anschluß an die Vulkanisation ein festigkeitsgebender Ring (4) an den Unterbau (14) anvulkanisiert wird.