DE535507C - Scheibenrad aus elastischen Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rad, welches gleicherweise für Kraftfahrzeuge, Flugzeuge und andere Fahrzeuge geeignet ist.

Die Neuheit liegt neben anderen besonderen S Eigentümlichkeiten in den geometrischen. Querschnittsformen, die sich' auf die Gesamtheit des Rades als Ganzes erstrecken. Die Seitenflächen des Rades sind bis zur Lauffläche hin bikonvex. Diese Außenform, wie in der Zeichnung dargestellt, hat bedeutende aerodynamische Vorteile. Die streng elliptische Höhlung des Rades sorgt in Verbindung mit dieser Außenfläche für die bestmögliche Materialverteilung in bezug auf die Wirkungsweise und Stabilität des Rades. Das Rad erreicht ohne Luftschlauchfüllung durch seinen sinnreichen Aufbau großmöglichste Elastizität bei Belastung, so daß stoßdämpfende Zusatzorgane, wie bei Luftreifen, überflüssig werden. Dazu kommt als

ao wesentliches Moment die verhältnismäßige Leichtigkeit des Rades. Die verwendete innere Versteifung durch Metallplatten der angegebenen Form ist besonders wirksam und neu, da diese Versteifung auftretende Kräfte nicht auf einzelne Punkte überträgt, sondern durch ein elastisches Zwischenmittel auf größere Flächen verteilt, als wie es bisher bei anderen Konstruktionen üblich war.

Die Zeichnungen stellen eine Ausführungsform eines gemäß Erfindung konstruierten Rades dar.

Abb. ι zeigt einen Querschnitt durch das Rad in der durch die Linie A-A der Abb. 2 gehenden Ebene.

Abb. 2 stellt in der oberen Hälfte einen Längsschnitt durch das Rad und in der unteren Hälfte eine Stirnansicht des Rades dar.

Das Rad besteht aus einem in sich abgeschlossenen Gehäuse 1 aus elastischem Material, z. B. Gummi, und hat im allgemeinen die Form einer bikonvexen Scheibe. In der Mitte dieser Scheibe befindet sich eine Bohrung 10 zur Befestigung des Rades auf der Achse. Am äußeren Umfang der Scheibe besitzt diese einen zylindrischen und verhältnismäßig schmalen Laufkranz n. Die Scheibe ist im Innern rings um die mittlere Bohrung 10 herum ausgehöhlt. Die äußere Profilkontur des Gehäuses ι bestimmt zusammen mit der Kontur der Aushöhlung 3 die Verteilung des Materials für die Gehäusewandungen. Das Material ist so verteilt, daß sich bei geringstem Gewicht die größtmöglichste Elastizität ergibt. Die Form des Gehäuses 1 ist aus einem in dem Achsmittelpunkt 12 befestigten Sparrenkopf ent-

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standen gedacht. Auf den Laufring ii werden Druck- und Biegekräfte ausgeübt. Aus diesem Grunde ist das Gehäuse ι von dem Laufring ii nach innen hin allmählich verbreitert. Dabei ist der größte Teil des Materials in die äußere Kontur gebracht. Die so erhaltene Form des Rades, das eine innere Stabilität hat, nähert sich sehr stark der angestrebten Radform.

Die Profilkontur des Gehäuses ι ist außen ίο durch den verhältnismäßig schmalen Laufring ii und die Seitenwandungen 8 und 9 bestimmt, die sich nach außen bis zu der Achse des Rades erstrecken und sich von der Mittelebene des Rades entfernen. Die Wandüngen 8 und 9 folgen einer konvexen Kurve in bezug auf die Mittelebene, und zwar verläuft diese Kurve zweckmäßig nach einem Kreisbogen mit einem Radius, der ungefähr gleich dem doppelten Durchmesser des Rades ist und von der Achse des Rades geschlagen wird. Die beiden Wandungen 8 und 9 sind daher bikonvex und kugelförmig. Dieser Verlauf der ^ Wandungen 8 und 9 wird durch zwei Kegelflächen 6 und 7 unterbrochen, die symmetrisch zu der Mittelebene liegen und deren Kegelspitzen in einem Punkt 12 zusammenfallen, der auf der Mittelebene liegt. Der Kegelwinkel der Flächen 6 und 7 kann innerhalb weiter Grenzen beliebig geändert werden. Ein Winkel von 120° hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Linie, in welcher sich die Wandungen 8 und 9 mit den Flächen 6 und 7 schneiden, ist ein Kreis (Abb. 2). In dieser Linie sind die Wandungen 8 und 9 zweckmäßig durch . 35 eine kleine .Leiste oder Einfassung (Abb. 1) verstärkt.

Die beiden Kegelflächen 6 und 7 dienen dazu, das Rad sowohl in radialer als auch in seitlicher Richtung fest zwischen zwei entsprechend geformten Kegeln 1,3 und 14 einer Metallnabe zu halten. Da die. Kegel 13 und 14 einen konstanten Druck auf die Flächen 6 und 7 ausüben, erhält man genügend Reibung zwischen dem Rad.und der Welle, die zum Antrieb und zum Bremsen erforderlich ist.

Die Aushöhlung 3 hat den Zweck, das Gewicht des Rades zu verkleinern. Es ist nicht notwendig, diese Aushöhlung aufzupumpen. Die Aushöhlung 3 kann man sich durch Drehen einer Ellipse um die Achse 1 entstanden denken, wobei die Ellipse so angeordnet ist, daß ihre große Achse mit der Mittelebene des Gehäuses ι zusammenfällt. Die elliptische Kontur der Aushöhlung 3 ergibt zusammen mit der äußeren Profilkontur des Gehäuses 1 eine besonders vorteilhafte und zweckmäßige Verteilung des Materials für das Gehäuse 1 derart, daß alle Teile des Gehäuses bei Ausübung von Stoß, Druck und Biegekräften eine gleichmäßige Wirkung ausüben.

Der Laufring 11, von welchem die Wandungen 8 und 9 ausgehen, ist mit Rücksicht auf die starke Abnutzung, der dieser Ring ausgesetzt ist, verhältnismäßig stark bemessen. Von dem Laufring 11 aus nehmen die Wandüngen 8 und 9 an Stärke allmählich ab, da die Höhlung 3 sich nach der Mitte des Rades zu stärker als die Wandungen 8 und 9 erweitert, bis zu einem Punkt in der Nähe der kleinen Achse der Höhlung 3, ungefähr um ²/₃ des Gehäuseradius von der Achse des Gehäuses entfernt. An dieser Stelle sind die Wandungen 8 und 9 am schwächsten. Von da an werden sie aber nach innen zu wieder stärker, da die ■ Breite der Höhlung 3 abnimmt, während die Wandungen 8 und 9 sich noch weiter von der Mittelebene entfernen, bis sie die Kegelflächen 6 und 7 schneiden. An diesem Punkt, haben die Wandungen 8 und 9 die größte Stärke. Längs der Flächen 6 und 7 nimmt die Stärke der Wandungen wieder ab, da die Kegelflächen 6 und 7 tangential zu der Höhlung 3 verlaufen (Abb. 1). Die Stärke des Materials um die Bohrung 10 hängt von dem Durchmesser der Bohrung ab. Es genügt jedoch, wenn das Material höchstens so stark ist wie an der dünnsten Stelle der Wandungen 8 und 9.

Wie bereits oben erwähnt, ist es nicht erforderlich, ein so konstruiertes Rad aufzupumpen, damit es die Stöße und Belastungen aufnimmt. Das Rad gemäß Erfindung hat die Fähigkeit, sich bei Druck zusammenzudrücken und bei Spannung auszudehnen. Hierdurch unterscheidet sich die Konstruktion gemäß Erfindung wesentlich von dem Prinzip der bisher verwendeten Luftreifen, bei welchen z. B. Druckkräften dadurch, entgegengewirkt wurde, daß das Gehäuse sich so weit deformiert, bis der innere Druck dem äußeren spezifischen Druck gleich ist. Während bei einem Luftschlauch das elastische Material den Hauptzweck hat, den Schlauch deformierbar zu machen und der Schlauch versteift werden muß, um den inneren Druck aushalten zu können, wird das elastische Material bei dem Rad gemäß Erfindung vorzugsweise nicht durch den Luftdruck, sondern direkt durch die auf das Rad wirkenden statischen und dynamischen Kräfte gedruckt. Das Rad gemäß Erfindung hat dabei in sich die erforderliche Elastizität. Es ist daher nicht mehr erforderlich, das Gehäuse 1 untor der Einwirkung einer örtlichen Kraft deformierbar zu machen; im Gegenteil, bei dem Rad gemäß Erfindung wird die Kreisform des Laufringes ir immer aufrechterhalten, um die Spannung über das ganze Material des Gehäuses 1 zu verteilen.

Zu diesem Zweck ist der Laufring 11 mit einem im wesentlichen starren Versteifungsmittel versehen, das bei der bevorzugten Aus- führungsforni gemäß Abb. 1 und 2 die Form eines Metallringes 2 besitzt. Dieser ist an dem.

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äußeren Umfang der Höhlung 3 angeordnet und im Querschnitt so geformt, daß er sich an die Kontur der Höhlung 3 anschmiegt. Die besondere Querschnittform des Ringes 2 ergibt eine wertvolle Versteifung gegen durch örtliche Kräfte verursachte Deformation. Das Material und die Bearbeitung des Reifens 2 werden so gewählt, daß dieser dem Rad eine entsprechende Elastizität erteilt, ohne daß er bei plötzlichen Stoßen bricht. Die bisher beschriebene Ausbildung des Rades gemäß Erfindung ermöglicht vor allem die in Richtung normal zum Laufring 11 wirkenden Kräfte aufzunehmen. Eine in einer solchen Richtung an einer beliebigen Stelle des Laufringes 11 wirkende Druckkraft wird zunächst durch die Masse des Laufringes unterdrückt, bevor diese Kraft auf den Reifen 2 und durch diesen auf das ganze Gehäuse 1 als Druck auf die eine Seite der Achse und als ao Zug auf die andere gegenüberliegende Seite übertragen wird. Die Wandungen des Gehäuses ι werden durch die Druckkräfte zusammengedrückt und durch die Zugkraft um ein gewisses Stück ausgedehnt, so daß der Ring 2 exzentrisch in bezug auf die Achse des Gehäuses 1 verstellt wird. Es ist jedoch andererseits bei keiner übermäßigen als auch normalen Belastung die Größe der Zugkraft (infolge der Verteilung in der ganzen Masse) zu klein, um das Gehäuse um einen nennenswerten Betrag zu verziehen.

Um das Gehäuse 1 insbesondere gegen Druckkräfte zu versteifen und die Stabilität gegen Seitenkärfte zu erhöhen, sind in dem Gehäuse mehrere Querwände 4 in radialer Lage in gleichem Abstand voneinander angeordnet. Diese Wände werden zweckmäßig aus demselben Material wie das Gehäuse und mit diesem aus einem Stück hergestellt. Die Wände 4 gehen ungefähr von der- mittleren Öffnung 10 aus und erstrecken sich radial zwischen den Wandungen 8 und 9 der Höhlung 3 und endigen ein gewisses Stück vor dem Laufring 11 bzw. dem Metallring 2. Von innen nach außen nehmen die Wände 4 an Stärke ab und gehen dann mit seitlichen Rippen in die Wandungen 8, 9 des Gehäuses 1 über. In jede Wand 4 ist fest eine Metallplatte 5 eingebettet, welche die Wand gegen seitliche Kräfte versteift.

Die Platten 5 können aus Stahl oder Duraluminium hergestellt werden und sind so geformt, daß sie sich in dem inneren, d. h. der Bohrung 10 zugekehrten Teile der äußeren Kontur des Gehäuses 1 bzw. der Kegel 6,7 anpassen. Sie sind so in die Wände 4 eingebettet, daß zwischen ihren äußeren Kanten und der äußeren Kontur des Gehäuses genügend Material verbleibt. In dem äußeren Teil Go nehmen die Platten 5 bis etwa zu dem Ende der Wände 4 ab. Die Kanten dieses Teiles jeder Platte verlaufen vorzugsweise nach einer leicht konkav gekrümmten Kurve.

Damit die Platten bei größter Steifigkeit möglichst leicht sind und die Wände 4 durch die Platten 5 nicht in zwei getrennte Hälften geteilt werden und damit die tragende Fläche der Platte auf den Wandungen vergrößert wird, wird jede Platte an mehreren Stellen durchbohrt. Die Bohrungen können wie bei der dargestellten Ausführungsform kreisrund sein. Die Platten 5 wirken mit den Kegeln 13,14 zusammen, indem, wie oben gesagt, die Kanten des inneren Teiles jeder Platte parallel zu den Kegelflächen 6, 7 verlaufen. Die Kegel 13 und 14 bilden starre Anschläge für die Platten 5 gegen seitliche Verschiebung. Die Platten 5 sind von elastischem Material umgeben, das eine gewisse Elastizität des Gehäuses 1 in allen Richtungen ermöglicht.

Der Ring 2 und die Platten 5 nehmen nicht nur axial bzw. senkrecht zur Achse verlaufende Kräfte auf, sondern wirken auch, wie oben ausgeführt, zusammen, wobei der Ring 2 seitlich auf die Wände 4 wirkende Kräfte auf diese und somit auf die Platten 5 überträgt. Andererseits unterstützen die durch die Platten 5 verstärkten Wände 4 die Wandungen des Gehäuses 1, indem sie den Druck- und Zugkräften, die der Ring 2 auf die Wandungen überträgt, widerstehen. Die Wandungen selbst nehmen diese Zug- und Druckkräfte - teilweise auf.

Der Laufkranz 11 des Gehäuses 1 ist vorzugsweise gezahnt, damit das Rad nicht so leicht auf dem Boden rutscht. Gegebenenfalls kann das Gehäuse 1 wie die bisher üblichen Luftreifen aufgepumpt werden, wenn man nicht den Ring 2 bzw. die Wände 4 mit den Platten 5 als Versteifungsmittel anwenden will.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Scheibenrad aus elastischen Stoffen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, Flugzeuge

u. dgl. mit radialen Hohlräumen und Versteifungen in den Querwänden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume im Querschnitt die Form einer Ellipse haben, deren große Achse mit der Mittelebene der Scheibe zusammenfällt.

2. Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Laufkranz ein dem äußeren Umfang der Ellipse angepaßter Metallring (2) eingesetzt ist.

3. Rad nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände ein Stück vor dem Metallring (2) enden und nach außen hin an Stärke abnehmen, wobei die in die Querwände eingebetteten Metallplätten (5) an einer oder mehreren Stellen iao durchbohrt sind, die inneren der Radachse zugekehrten Teile den Wandungen (8,9)

folgen und die äußeren Teile dreieckförmig zugeschnitten sind.

4. Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (10) für die Radnabe an beiden Enden kegelförmig erweitert ist, derart, daß die Spitzen der

beiden Kegel (6 und 7) in einem in der Mittelebene der Scheibe liegenden Punkt (12) zusammenfallen, wobei die Nabe der das Rad tragenden Achse mit entsprechend konisch geformten Bunden (13, 14) versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

BERLIN. GEDRUCKT IN DER REtCHSDItUCKEREf