-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Reifen mit elastischen
Konvexblöcken, welche gleichförmig auf der Außenfläche des
Reifens angeordnet sind und mit dieser ein Stück bilden, wobei
jeder Konvexblock in die zu der linearen
Geschwindigkeitsrichtung der Reifenoberfläche, wo sich der Konvexblock
befindet, entgegengesetzte Richtung mit einem spitzen Winkel (α)
zwischen der Mittellinie des Konvexblocks und der linearen
Geschwindigkeitsrichtung, wo sich der Konvexblock befindet, so
geneigt ist, daß jeder Konvexblock gegen die Drehrichtung des
Reifens gerichtet ist.
-
Derartige Reifen werden bei Transportmaschinen mit Rädern
benützt, insbesondere als Reifen verschiedener Kraftfahrzeuge,
nicht nur als Deckreifen eines pneumatischen Reifens mit
Schlauch sondern auch als schlauchloser, nicht pneumatischer
Reifen.
-
Auf der Reifenoberfläche der verschiedenen herkömmlichen
Reifen sind einige geformte Konvexblöcke angeordnet. Die
geformten Konvexblöcke erstrecken sich zur Bildung von
Konvexblöcken mit verschiedenen Formen so längs der Radialrichtung
des Reifens überall auf der Reifenoberfläche, daß sie
Antirutschformen auf der Reifenoberfläche des Reifens bilden. Die
geformten Konvexblöcke des Reifens sind alle senkrecht zu der
Tangente der Reifenoberfläche, wo sich ein entsprechender
Konvexblock befindet. Diese Art von radialen Formen sind weit
verbreitet, sie haben aber den Nachteil, daß der Bremsweg lang
ist, daß das Anfahren des Fahrzeugs ein größeres Moment
erfordert, weil das auf das Antriebsrad ausgeübte Anfahrmoment zum
Inbewegungsetzen des Fahrzeugs nicht nur die Anfahrträgheit
sondern auch das Rollwiderstandsmoment des Reifens überwinden
muß, daß die sich radial auf dem herkömmlichen Reifen
erstreckenden geraden Formen nicht dazu beitragen, das
Rollwiderstandsmoment zu überwinden, und daß der Fahrkomfort
schlechter ist.
-
Auf dem herkömmlichen Reifen erstrecken sich alle geformten
Konvexblöcke radial, wie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt ist.
Wenn sich das Fahrzeug in einem statischen Zustand befindet,
kontaktiert der Reifen die Straßenoberfläche, die von der
Schwerkraft zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche
gebildete Reaktionskraft wird gleichförmig verteilt, wie bei p
in Fig. 1 gezeigt ist, und die resultierende Kraft P richtet
sich auf den Mittelpunkt O des Reifens. Wenn ein Anfahrmoment
Mc auf das Antriebsrad ausgeübt wird, würde sich die
Reaktionskraft zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche
verändern, d.h. die Reaktionskraft auf dem vorderen Abschnitt
des Kontaktbereichs ist größer als die auf dem hinteren
Abschnitt dem Kontaktbereichs, und deshalb bewegt sich die
resultierende Kraft der Reaktionskraft vorwärts, so daß sie
nicht zum Mittelpunkt O des Reifens gerichtet ist, wodurch ein
Rollwiderstandsmoment Mr gebildet wird (Mr = P l, l ist der
Abstand zwischen dem Mittelpunkt O des Reifens und der
Richtungslinie der resultierenden Kraft der Reaktionskräfte
zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche, wenn das Fahrzeug
sich zu bewegen beginnt). Nur wenn das Anfahrmoment Mc größer
als das Rollwiderstandsmoment Mr ist, kann das Rad rollen.
Während des Anfahrvorgangs des Fahrzeugs stellt sich der
geformte Konvexblock 1 auf dem hinteren Abschnitt des konvexen
Bereichs durch elastische Kraft wieder her, weil sich die
Reaktionskraft zwischen dem geformten Konvexblock 1 und der
Straßenoberfläche verringert und die elastische
Wiederherstellungskraft des Konvexblockes auf der Straßenoberfläche
wirkt, und gleichzeitig hat die Straßenoberfläche eine
Reaktionskraft S, die auf den Konvexblock wirkt. Da der geformte
Konvexblock des herkömmlichen Reifens sich radial erstreckt,
ist die elastische Wiederherstellungskraft des Konvexblocks
ebenfalls radial, und die Reaktionskraft der Straßenoberfläche
zu dem Konvexblock ist ebenfalls radial und auf den
Mittelpunkt O des Reifens gerichtet, so daß die elastische
Wiederherstellungskraft des geformten Konvexblocks nicht zum Drehen
des Rades des Fahrzeugs beiträgt.
-
Die US-A-2 891 594 beschreibt einen Fahrzeugkautschukreifen
der gattungsgemäßen Art, bei welchem der Kontaktbereich
zwischen den das Profil des Reifens bildenden Stollen und dem
Boden aufgrund einer festgelegten Kautschukmenge vergrößert
ist. Die Stollen haben einen insgesamt rhomboiden radialen
Querschnitt, so daß sie parallele Seitenwände haben, die einen
spitzen Winkel mit dem Umfang des Reifens weg von dessen
Drehrichtung bilden.
-
Ziel der Erfindung ist es, einen Reifen der gattungsgemäßen
Art vorzuschlagen, welcher die Bremsleistung des Fahrzeugs
verbessert, den Bremsweg verkürzt, den Fahrkomfort verbessert
und das zum Inbewegungsetzen des Fahrzeugs erforderliche
Anfahrmoment reduziert.
-
Dieses Ziel wird durch mehrere parallel angeordnete elastisch
verformbare Ringwellen erreicht, wobei jede Ringwelle einen
Ringwellenkörper und Abschnitte aufweist, welche auf der
äußeren Umfangsoberfläche des Ringwellenkörpers angeordnet
sind und mit dieser ein Stück bilden und welche eine
Neigungsrichtung, einen Neigungswinkel, einen Anordnungsabstand und
eine Anzahl haben, die der der Konvexblöcke entspricht, wobei
der Ringwellenkörper und seine Abschnitte in den Reifen so
eingebettet sind, daß jeder Abschnitt in einen Konvexblock
entlang dessen Mittellinie eingebettet ist.
-
Der erfindungsgemäße Reifen hat geneigte elastische
Halteblöcke auf seiner Außenfläche, wobei einige elastische
Haltekonvexblöcke gleichförmig auf der äußeren Reifenumfangsfläche
des Reifens verteilt sind und mit dieser ein Stück bilden,
wobei die Konvexblöcke gegen die Drehrichtung des Reifens
gerichtet, d.h. in die der linearen Geschwindigkeitsrichtung
der äußeren Reifenfläche des Reifens entgegengesetzte Richtung
geneigt sind. Der Winkel zwischen der Mittellinie des
Konvexblocks und der linearen Geschwindigkeitsrichtung der
Reifenoberfläche, wo sich der Konvexblock befindet, ist ein spitzer
Winkel von 30º bis 80º.
-
Der Querschnitt des Konvexblocks ist ein Rechteck, und dessen
Vertikalschnitt ist im wesentlichen ein Rechteck, wobei sich
aber am oberen Ende des Konvexblocks ein Flansch längs der
lokalen linearen Geschwindigkeitsrichtung erstreckt.
-
Bei pneumatischen Reifen ist die Erstreckungslänge des
Konvexblocks etwa 1/40 bis 1/10 des Reifenradius. Bei nicht
pneumatischen Reifen beträgt die Erstreckungslänge des Konvexblocks
etwa 1/40 bis 1/5 des Reifenradius.
-
In jedem Konvexblock befindet sich ein Abschnitt einer aus
elastischem Metall oder elastischem Nichtmetall, z.B. aus
Kunststoff, hergestellten Ringwelle. Dieser
Ringwellenabschnitt ist zur Bildung von Konvexblöcken in den Kautschuk
eingebettet, und der Konvexblock bildet ein Stück mit der
Reifenoberfläche.
-
Die Ringwelle hat einen Ringwellenkörper. Einige Abschnitte
sind auf der äußeren Umfangsfläche des Ringwellenkörpers
angeordnet und bilden damit ein Stück. Die Neigungsrichtung,
der Neigungswinkel, der Anordnungsabstand und die Anzahl
dieser Abschnitte stimmen alle mit entsprechenden
Konvexblökken überein und haben identische Längen. Der mit seinen
Abschnitten ein Stück bildende Ringwellenkörper ist in den
Kautschuk des Reifens eingebettet. Mehrere Ringwellen sind
parallel angeordnet und in den Kautschuk des Reifens
eingebettet. Jeder Abschnitt ist jeweils in den entsprechenden
Konvexblock längs der Mittellinie des Konvexblocks eingebettet.
-
Da die Konvexblöcke gegen die Drehrichtung des Reifens
gerichtet sind, d.h. in die zu der linearen Geschwindigkeitsrichtung
der Reifenoberfläche, wo sich der Konvexblock befindet,
entgegengesetzte Richtung geneigt sind, d.h. da die die
Straßenoberfläche kontaktierenden Konvexblöcke in die
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs geneigt sind, reiben die die
Straßenoberfläche kontaktierenden Konvexblöcke auf der Straßenoberfläche,
während das Fahrzeug gebremst wird. Deshalb ist der Bremsweg
des mit dem erfindungsgemäßen Reifen ausgestatteten Fahrzeugs
kürzer als der des mit Reifen der herkömmlichen Art
ausgestatteten Fahrzeugs. Die Neigungsanordnung der Konvexblöcke
vergrößert die Verformung der Konvexblöcke, so daß die
Bremskollision und die durch leichte Unebenheit der
Straßenoberfläche bewirkte Vibration teilweise absorbiert werden, wodurch
der Komfort des Fahrzeugs verbessert wird.
-
Insbesondere ist zu vermerken, daß das mit dem
erfindungsgemäßen Reifen ausgestattete Fahrzeug nur ein geringeres
Anfahrmoment beim Inbewegungsetzen des Fahrzeugs benötigt.
-
Nachstehend wird jeweils eine Ausführungsform des Reifens nach
dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung bezugnehmend auf
die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
-
Fig. 1 ist eine kräfteanalysierende schematische Ansicht des
Reifens nach dem Stand der Technik im statischen
Zustand.
-
Fig. 2 ist eine kräfteanalysierende schematische Ansicht des
Reifens nach dem Stand der Technik unter der
Einwirkung des Anfahrmoments beim Anfahren.
-
Fig. 3 ist eine kräfteanalysierende schematische Ansicht des
Reifens der vorliegenden Erfindung unter der
Einwirkung des Anfahrmoments beim Anfahren, die zeigt, daß
die durch die elastische Wiederherstellungskraft des
Konvexblocks auf dem hinteren Abschnitt des
Kontaktbereichs zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche
erzeugten Reaktionskräfte nicht auf den Mittelpunkt
des Rades gerichtet sind.
-
Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Reifens der vorliegenden
Erfindung, wobei die Konvexblöcke auf der
Reifenoberfläche übertrieben gezeichnet sind.
-
Fig. 5 ist eine abgewickelte Draufsicht der Reifenoberfläche
des Reifens der vorliegenden Erfindung, welche zeigt,
daß die Konvexblöcke gleichförmig und getrennt
angeordnet sind.
-
Fig. 6 ist eine Teilschnittansicht des Reifens der
vorliegenden Erfindung.
-
Fig. 7 ist eine Seitenansicht der Ringwelle.
-
In Fig. 4 und Fig. 5 sind einige Konvexblöcke 3 gleichförmig
auf der Umfangsoberfläche eines Reifens des Typs 4.50-12, d.h.
daß die Breite der Reifenoberfläche 4,50 Zoll und der
Durchmesser
der Nabe 12 Zoll ist, verteilt und bilden damit ein
Stück. Der Querschnitt des Konvexblocks 3 ist ein Rechteck,
und sein Vertikalschnitt ist im wesentlichen ein Rechteck,
wobei aber an seinem oberen Ende auf dem bezogen auf die
Laufrichtung des Rades hinteren Abschnitt ein dreieckiger
Flansch ausgebildet ist, d.h. dort ist ein Flansch, dessen
Form im Schnitt ein Dreick auf dem bezogen auf die
Laufrichtung des Rades hinteren Abschnitt ist. Der Flansch kann ein
Rutschen des Rades verhindern. Die Länge des Konvexblocks ist
10 mm. Es gibt fünf Reihen von gleichförmig auf der
Umfangsoberfläche des Reifens angeordneten Konvexblöcken. Der
Konvexblock ist gegen die Drehrichtung des Reifens gerichtet, d.h.
er ist in die zu der linearen Geschwindigkeitsrichtung V der
Reifenoberfläche 4, wo sich der Konvexblock 3 befindet,
entgegengesetzte Richtung geneigt. Der Winkel α zwischen der
Mittellinie L des Konvexblocks 3 und der Tangente T der
Reifenoberfläche 4, wo sich der Konvexblock 3 befindet, beträgt
30º bis 80º.
-
In dem Reifen können mehrere Ringwellen eingebettet sein, wie
in Fig. 6 gezeigt ist. Die Ringwelle hat einen
Ringwellenkörper 5 und eine Anzahl geneigter Abschnitte 6, die auf der
Umfangsoberfläche des Ringwellenkörpers 5 angeordnet sind und
mit dieser ein Stück bilden. Die Anzahl, die Anordnung, der
Neigungswinkel und die Neigungsrichtung der geneigten
Abschnitte 6 entsprechen denjenigen der entsprechenden
Konvexblöcke 3. Es gibt fünf parallel angeordnete und in den
Kautschuk des Reifens eingebettete Ringwellen. Jeder Abschnitt
ist ebenfalls in den Kautschuk eingebettet, um den Konvexblock
3 auf der Reifenoberfläche zu bilden. Die Ringwelle kann aus
Metall hergestellt sein.
-
Der Reifen kann ein schlauchloser massiver Reifen sein.
-
Da die Neigungsrichtung des Konvexblocks 3 gegen die
Drehrichtung des Rades gerichtet ist, verläuft die durch die
elastische Wiederherstellungskraft des Konvexblocks 3 gebildete, in
Fig. 3 gezeigte Reaktionskraft S' der Straßenoberfläche zu dem
Konvexblock 3 auf dem hinteren Abschnitt des Kontaktbereichs
längs der Mittellinie L (Fig. 4) des Konvexblocks 3. Dadurch
ist die aus der elastischen Kraft resultierende Reaktionskraft
S' nicht gegen den Mittelpunkt O des Reifens gerichtet, und
folglich trägt das durch die Reaktionskraft S' hervorgerufene
Moment zur Drehung des Reifens bei, wodurch der Reifen das
Anfahrmoment verringern kann, was zum Rollen des Rades
beiträgt. Andererseits kann, wenn das Fahrzeug auf und ab
schwingt, der Druck des Reifens auf die Straßenoberfläche
während des Fallens des Fahrzeugs das Verformen des elastischen
Halteblocks bewirken. Die auf die Straßenoberfläche wirkende
elastische Wiederherstellungskraft des elastischen Halteblocks
trägt ebenfalls zur Drehung des Rades bei und wandelt die
Vibrationsenergie des Rades des Fahrzeugs teilweise in die
Bewegungsenergie des Fahrzeugs um.