DE69916797T2

DE69916797T2 - Flexibler reifen zur drucklosen verwendung

Info

Publication number: DE69916797T2
Application number: DE69916797T
Authority: DE
Inventors: Daniel Laurent; Antonio Delfino; Henri Hinc
Original assignee: Conception et Developpement Michelin SA
Current assignee: Conception et Developpement Michelin SA
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: EP1056604A1; DE69916797D1; WO2000037269A1; US6640859B1; US20030213541A1; EP1056604B1; US7032634B2; CN1291142A; ES2220137T3; CN1193903C; RU2234425C2; BR9907940A; AU1982700A; KR100694521B1; FR2787388B1; FR2787388A1; JP2002532329A; KR20010040890A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Räder von Fahrzeugen eines beliebigen Typs, und mehr im einzelnen die Reifen, die konzipiert wurden, um ohne Aufpumpdruck eine Last zu tragen, und die Reifen zur drucklosen Verwendung genannt werden.
Bekanntlich ist der verstärkte und auf einen Einsatzdruck aufgepumpte Luftreifen aus Gummi so zur allgemeinen Verwendung gelangt, wie seine Qualitäten der Bequemlichkeit und Festigkeit groß sind. Er wurde mit Erfolg an so unterschiedliche Anwendungen angepaßt, wie Pkws, Baumaschinen, Flugzeuge, Motorräder, Landmaschinen, Schwerlast-Transportfahrzeuge usw.. Der Aufpumpdruck gestattet es, eine Last zu tragen und sie über den Boden zu verteilen.
Wie bemerkenswert die Zuverlässigkeit eines Luftreifens auch geworden sein mag, ist es doch bekannt, daß die Gefahr eines Plattfußes nicht völlig ausgeräumt ist. Das Problem ist es, daß, im Fall eines Verlustes des Aufpumpdrucks, oder sogar noch hinterhältiger im Fall einer wesentlichen Verringerung des Aufpumpdrucks, der Reifen sich nicht im Zustand befindet, um unter guten Bedingungen den Dienst zu erfüllen, für den er konzipiert ist. Daraus ergibt sich eine Vielzahl von Vorschlägen eines drucklosen Reifens (siehe zum Beispiel das US-Patent 5,050,656), deren Aufgabe es ist, den Hauptfehlergrund der Luftreifen (Plattfuß) auszuräumen, aber es gelingt ihnen nicht, ein ausreichendes Niveau des Komforts und/oder der Dauerhaftigkeit und/oder der Fähigkeit zu bieten, schwere Lasten zu tragen. Daraus ergeben sich auch zahlreiche Vorschläge, die darauf abzielen, Luftreifen eine größere Fähigkeit zu verleihen, provisorisch ohne Aufpumpdruck zu laufen, wie zum Beispiel der des US-Patentes 5,535,800. Man kann auch das Patent FR 374 345 benennen, mit dem der Oberbegriff des Anspruchs 1 übereinstimmt.
Der oben benannte Vorschlag hat indessen den Nachteil, daß es kompliziert, ja unmöglich ist, einen Reifen zu bemessen, dessen Flanken flexibel bleiben und es doch ohne Schaden ertragen können, ein wenig heftig auf einen Gehsteig hinaufzufahren. Tatsächlich laufen die Verstärkungselemente, die in die Flanken mit aufgenommen sind, im Fall einer sehr kräftigen Belastung Gefahr, an der Stelle, an der ihr radial äußeres Ende ihre radial innere Basis erreicht, gebogen zu werden. In diesem Fall, wenn diese Elemente örtlich ausreichend eingeklemmt sind, so daß man sehr kleine Krümmungsradien erreicht, wird man ihre Bruchgrenze oder ihre Elastizitätsgrenze entsprechend den verwendeten Materialien überschreiten. Der vorgeschlagene Gegenstand bietet demnach keine ausreichende Sicherheit, da die Wahrscheinlichkeit ja groß ist, daß er zerstört wird (oder noch schlimmer, örtlich in gefährlicher, aber nicht unmittelbar erkennbarer Weise geschädigt wird), und zwar durch die Belastungen, die gewiß extrem, aber nicht ungewöhnlich sind (ein Stoß auf dem Rand eines Gehsteigs). Ein üblicher Luftreifen, auch wenn er nur sehr wenig aufgepumpt ist, erträgt im übrigen dank seiner sehr weichen Flanken, die außerstande sind, ihrerseits die Last zu tragen, diese Belastungen viel besser.
Der Stand der Technik zeigt durch die Unschlüssigkeiten zwischen den Radikallösungen (druckloser Reifen) und den Lösungen, die Luftreifen mit einer begrenzten Fähigkeit versehen, drucklos zu laufen, daß das Problem des möglichen Versagens der Luftreifen äußerst schwierig zu lösen ist.
Außerdem, ohne auf das Problem des Versagens zu stoßen, bietet ein Luftreifen, so, wie er gegenwärtig konzipiert ist, auch andere Nachteile, an die man sich längst gewöhnt hat. Man kann erinnern, daß ein Wulst dafür konzipiert ist, daß er die Montage und Demontage des Reifens auf die bzw. von der Felge zuläßt, während er gleichzeitig die Übertragung der Betriebskräfte zwischen dem Luftreifen und der Felge durch eine ausreichende Klemmung des Luftreifens auf der Felge zuläßt. Dies erfordert ein recht feinfühliges Vorgehen. Dies führt zu dem recht massiven und ausgesteiften Aufbau, den man kennt. Aber wenn man an den dem Benutzer überlassenen Betrieb denkt, gibt es eine gewisse Materialvergeudung, denn die Verwendung eines Teiles dessen läßt sich nur erklären, um die Fähigkeit zur Montage und Demontage des Luftreifens sicherzustellen.
Es ist auch bekannt, daß der Kompromiß zwischen dem Komfort (um so größer, je weicher die Flanken sind) und dem Fahrverhalten (genaue Führung, was dazu führt, die Flanken auszusteifen und/oder immer niedrigere Formen für Luftreifen von Pkws zu entwickeln) recht schwierig einzustellen ist. Man weiß auch, daß die Neigung von Pkw-Reifen groß ist, sich unter dem Vorderrad an der Außenseite einer Kurve im Falle bedeutender Querbeschleunigung umzulegen. In diesem Fall arbeitet der Luftreifen recht schlecht, wobei der auf der Innenseite die Lauffläche zu sehr heraustreten läßt und sich auf der Straße durch die Schulter des Luftreifens abstützt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reifen vorzuschlagen, den man tatsächlich ohne Aufpumpdruck verwenden kann, und der nach Art eines Luftreifens imstande ist, eine erhebliche Last zu tragen, wobei er zudem einen guten Komfort liefert. Es handelt sich darum, eine Alternativlösung zum Reifen vorzuschlagen. Es handelt sich nicht darum, dem Luftreifen einfach zeitweise die Fähigkeit zu verleihen, mit Plattfuß zu laufen.
Die Erfindung schlägt einen flexiblen Reifen vor, der eine Drehachse hat und im wesentlichen eine Lauffläche aufweist, die durch eine tragende, flexible Struktur getragen wird, die radial im Inneren der genannten Lauffläche sitzt und mindestens teilweise einen inneren Rotationshohlraum umgrenzt, wobei die tragende Struktur folgendes umfaßt:

– eine Befestigungszone radial auf der Seite der Drehachse, für die unbewegliche Festlegung der genannten, tragenden Struktur auf Mitteln zur Verbindung mit einer Nabe, wobei die genannte Befestigungszone axial zwischen den seitlichen Begrenzungen der genannten, tragenden Struktur angeordnet ist, die genannte Befestigungszone dazu bestimmt ist, in Berührung mit Mitteln zur Verbindung mit einer Nabe zu treten, und die genannten Mittel zur Verbindung mit einer Nabe eine starre Baugruppe bilden,
– eine Vielzahl von Trägerelementen, die sich im wesentlichen in Querrichtung erstrecken und zwischen der Befestigungszone und den Trägerelementen angeordnet sind, wobei die genannten Trägerelemente in Umfangsrichtung nebeneinanderliegend und alle auf den Umfang verteilt sind, die Trägerelemente in der Befestigungszone eingelassen sind, und jedes Trägerelement ein Bündel von flexiblen Basisstücken aufweist, die übereinanderliegen und durch eine Elastomerschicht getrennt sind, die auf jedem Basisstück derart anhaftet, daß ein Träger gebildet ist, der auf Biegung belastet ist, und
– eine Verbindungsstruktur zwischen den Trägerelementen, die derart angeordnet ist, daß sich ein Teil einer radialen Belastung eines Trägerelements auch den in Umfangsrichtung benachbarten Trägerelementen mitteilt, während sie gleichzeitig Unterschiede in der Versetzung zwischen benachbarten Trägerelementen zuläßt.

Die Fähigkeit zum Tragen einer Last mit dem vorgeschlagen Reifen geht im Wesentlichen von Trägerelementen aus. Im Umfangsrichtung verteilt, greifen die Trägerelemente aufeinanderfolgend ein, um zur Aufnahme der Last beizutragen, wenn der Reifen abrollt. Bevorzugt greifen in der Berührungsfläche mehrere gleichzeitig ein. Die Trägerelemente sind in Querrichtung ausgerichtet, und im wesentlichen auf Biegung belastet, um ihren individuellen Beitrag zur Aufnahme der Last einzubringen (das heißt, sogenannte "Z"-Kräfte). Man führt hier die Biegebelastung ein, aber der Leser wird in der Folge verstehen, daß diese Belastung gegenüber anderen Belastungen nicht exklusiv ist.
Was die Ausbildung eines jeden Trägerelements angeht, so wird man in der Folge sehen, daß sie ein Bündel von flexiblen Basisstücken mit dem Aussehen eines Bandes aufweisen, die radial übereinandergelegt und durch eine Elastomerschicht getrennt sind, die an jedem der Basisstücke anhaftet. Der Träger, den sie so bilden, ist imstande, in einer Radialebene auf Biegung belastet zu werden. Dieser Aspekt der Ausbildung der Trägerelemente ist indes nicht einschränkend, besonders, wenn man vermerkt, daß diese Trägerelemente sich auch an andere Verformungen in dem Maße anpassen müssen, daß sie sich nicht alle in identischer Weise gleichzeitig verformen, wie das noch besser in der Folge der Beschreibung ersichtlich wird. Indem man angibt, daß die Mittel zur Verbindung mit einer Nabe eine starre Baugruppe bilden müssen, will man angeben, daß die Gesamtauslenkung zwischen dem Boden und der Drehachse sich aus der Verformung des erfindungsgemäßen, flexiblen Reifens ergibt, und nicht der Felge oder des Rades oder irgendeiner Vor richtung, die als Mittel zur Verbindung mit der Nabe herangezogen wird, nach Art zur Zeit geläufiger Luftreifen in Bezug auf deren Räder.
Die Erfindung wird noch weiter und detailliert durch die Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele erläutert, die nicht einschränkend sind und in den beigefügten Figuren dargestellt sind, in denen:
1 einen Radialschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reifens zeigt, der eine Lauffläche mit ausgewölbtem Verlauf aufweist, die den Luftreifen ähnelt, die konzipiert wurden, um bedeutende Sturzwinkel hinzunehmen,
2 eine Vergrößerung des Teils ist, der mit dem Kreis A in 1 umringt ist,
3 den selben Reifen zeigt, wie er auf eine Höhe mit mittlerer Durchbiegung verformt ist,
4 ein Schnitt längs IV-IV in 1 ist,
5 ein Schnitt längs V-V in 1 ist,
6 einen Radialschnitt einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reifens zeigt, der eine Lauffläche mit recht flachem Verlauf hat, wie sie für Luftreifen geläufig ist, die dafür konzipiert sind, bei Sturzwinkeln von null oder bei sehr geringen Sturzwinkeln zu funktionieren,
7 den Reifen der 6 zeigt, wie er auf Höhe einer mittleren Durchbiegung verformt ist,
8 einen Radialschnitt einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reifens zeigt, die ebenfalls eine Lauffläche mir recht flachem Verlauf hat, wie sie für Luftreifen geläufig ist, die dafür konzipiert sind, bei Sturzwinkeln von null oder bei sehr geringen Sturzwinkeln zu funktionieren,
9 den Reifen der 8 zeigt, der auf einer unterschiedlichen Felge montiert ist,
10 eine abgezogene und schematische Perspektivansicht ist, die im wesentlichen die Struktur des Reifens nach der zweiten oder dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, ohne Last und in völlig spannungsfreiem Zustand, und
11 eine abgezogene und schematische Perspektivansicht ist, die im wesentlichen die Verformung unter Last des Reifens nach der zweiten oder dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In 1 sieht man einen Reifen, der eine Lauffläche 11 aufweist, deren Profil einen insgesamt gekrümmten Verlauf hat. Die Wand des Reifens weist im wesentlichen zwei Teile auf, die "erster und zweiter Strukturteil 11I und 11E" genannt werden. Dieser erste und zweite Teil liegen radial übereinander und bilden zwei Federn, die in Serie wirken und jeweils radial auf der Innenseite und radial auf der Außenseite angeordnet sind. Ein Merkmal dieser ersten Ausführungsform ist das Pseudoscharnier, das das erste 11I und zweite 11E Strukturteil voneinander trennt, und das eine Zone geringeren Biegewiderstandes bildet. Diese Zone des Reifens setzt sich aufgrund ihrer Ausbildung der Biegung nicht oder recht wenig entgegen, das heißt, der relativen Drehung der Teile der Enden des ersten radial inneren Strukturteils und des radial außenliegenden, zweiten Strukturteils. Die Enden jeweils des ersten und zweiten Teils der tragenden Struktur sind im wesentlichen an den seitlichen Enden der tragenden Struktur gelegen. Die Trägerelemente sind durch laminierte Elemente 12 gebildet. Jedes Trägerelement des ersten Teils der tragenden Struktur reicht von einem seitlichen Ende bis zum anderen seitlichen Ende. Das Profil der radial äußeren Oberfläche erinnert an das der Luftreifen für Motorräder.
Die laminierten Elemente 12 sind imstande, Biegemomente in viel größerem Maße als Seile – sogar aus Metall – aufzunehmen, wie sie üblicherweise verwendet werden, um die Luftreifen zu verstärken. Die laminierten Elemente 12 weisen einen Stapel von flexiblen Lamellen 13 auf, die übereinanderliegen und durch eine Kautschuk- bzw. Gummischicht 15 (siehe 2) getrennt sind. Man schlägt vor, Kautschuk als Elastomer in allen Beispielen zu verwenden, aber dies ist ausdrücklich nicht einschränkend. Die Aufnahme einer Last läßt jede der Lamellen 13 auf Biegung und den Gummi einer jeden Schicht 15 auf Scherung arbeiten. Die Dicke jeder Schicht 15 (die außerdem variieren kann), die Dicke jeder Lamelle 13 (die auch variieren kann), die Anzahl der Lamellen, das Elastizitätsmodul der Materialien, die für die Lamellen verwendet wurden, das Elastizitätsmodul des verwendeten Elastomers und die Anordnung der Lamellen sind ebenfalls Parameter, die es gestatten, die Eigenschaften des Reifens einzustellen (was darauf hinausläuft, die Kurve einzustellen, die eine Kraft ergibt, die verantwortlich ist für die Fähigkeit des Reifens, eine Last zu tragen, in Funktion der Zusammendrückung des Reifens, und die üblicherweise mit dem Ausdruck "Last-Durchbiegungs-Kurve" bezeichnet wird).
Die Lamellen sind zum Beispiel im wesentlichen aus einer Matrix aus warm aushärtendem oder thermoplastischen Material gebildet und durch Fasern verstärkt, die überwiegend in jeder Lamelle in Längsrichtung angeordnet sind, das heißt, parallel zu einer Meridianebene (das heißt, zu einer Ebene, die die Achse des Reifens enthält) im Reifen. Glasfasern ergeben gute Ergebnisse, aber man könnte auch Fasern einer anderen Natur verwenden, gemäß dem Vorteil, der durch ihre Eigenschaften herbeigeführt wird. Man kann sich zahlreiche Ausführungsvarianten der Lamellen vorstellen. Zum Beispiel, wie man es in 2 sieht, ist jede Lamelle aus der übereinanderliegenden Anordnung von Bändern 14 gebildet, die miteinander verklebt sind.
Die Bänder können zum Beispiel an Ort und Stelle verklebt werden, das heißt, im Reifen und im Verlauf der Herstellung. Dies ist eine Lösung unter anderen, um die Lamellen ohne vorherige Last oder mindestens mit einer vernachlässigbaren vorherigen Last herzustellen, wenn sie in den Reifen mit der gewünschten Krümmung eingesetzt werden, wie sie in 1 gezeichnet ist. Der Vorteil, daß man hier von kleinen Bändern ausgeht, ist es, daß man, von einer beliebigen Form zur Herstellung der genannten Bänder ausgehend, sie leicht an eine beliebige Endform anschmiegen kann, wobei die Endform die ist, auf die für eine Lamelle abgezielt wurde. Man kann die Bänder miteinander zum Beispiel mittels einer dünnen Schicht aus Elastomer oder mittels eines Harzes verkleben, was in diesem letzten Fall die Lamellen monolithischer macht.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Reifens, der eine Drehachse aufweist und eine tragende Struktur umfaßt, die eine Mittelebene senkrecht zur Drehachse hat und einen inneren Rotationshohlraum umgrenzt, wobei die tragende Struktur eine Vielzahl von Trägerelementen aufweist, die alle rund um den Umfang verteilt sind, jedes Trägerelement im wesentlichen in Querrichtung angeordnet ist und jedes Trägerelement ein laminiertes Element aufweist, das einen Stapel von flexiblen Lamellen umfaßt, die radial übereinandergelegt sind, ein Verfahren, in dem man auf einer zerstörbaren Unterlage die Bestandteile auflegt, die zum Erhalt des Reifens erforderlich sind, wobei das genannte Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

– Zuführen eines Teilstückes von Bändern auf die Unterlage,
– Krümmen des Teilstücks, damit es sich an die Form der Unterlage anschmiegen läßt,
– Festlegen der Enden des Bandes, und
– Wiederholen der vorangehenden Schritte, bis man den gewünschten Stapel erhält.

In dieser ersten Ausführungsform nimmt in einem laminierten Element 12, wenn man die Länge der Lamellen in krummliniger Abszisse betrachtet, wenn man sich längs einer Lamelle in einer Richtung bewegt, die von einem seitlichen Ende zum anderen seitlichen Ende verläuft, die genannte Länge einer jeden der Lamellen 13 ab, wenn man sich in der Dicke des laminierten Elements vom Hohlraum nach außen bewegt. Das ist es, was in den 1 und 3 zu sehen ist. Indem man diese Anordnung auswertet, kann man die Merkmale der Flexibilität des Reifens einstellen, indem man den Stapel an das Biegemoment anpaßt, das er örtlich aufnehmen muß, und indem man den Stapel an die Durchbiegungen anpaßt, die man zu erhalten wünscht.
Bevorzugt ist jedes laminierte Element mindestens in dem Teil der tragenden Struktur, der radial außen liegt, symmetrisch und axial zentriert. Schließlich wollen wir anzeigen, daß bevorzugt die Befestigungszone 110 einstückig ist, wie dies in den 1 und 3 zu sehen ist. Hierunter versteht man, daß dieser Teil, der dazu bestimmt ist, an einer Felge befestigt zu werden (oder mittels einer Verbindung an einer Achse, die ihre Stelle einnimmt), keine laminierte Struktur aufweist. Er weist zum Beispiel nur eine Harzmatrix und Verstärkungsfasern auf, und es wird darauf hingewiesen, daß dies bevorzugt die selben Materialien sind, die auch die Lamellen bilden, und er weist keinen Kautschuk auf. Diese Befestigungszone stellt einen Einschluß der Trägerelemente sicher.
Nachdem man die Hauptaspekte der Architektur des Reifens beschrieben hat, der im Meridianschnitt zu sehen ist, soll untersucht werden, wie die Architektur ist, wenn man sie im Umfangsschnitt sieht. Der Leser wird hierzu auf die 4 und 5 verwiesen. Ebenfalls bevorzugt ist in einem laminierten Element, wenn man in Betracht zieht, daß die Breite "l" die Abmessung der Lamellen ist, und wenn man sich längs einer Lamelle in einer Umfangsrichtung bewegt, die Breite l der Lamellen konstant (siehe 4 und 5, sowie die 10 und 11, denn der Leser wird verstanden haben, daß dieser Aspekt wie viele andere, die beschrieben werden, auch für andere Ausführungsformen gilt). Es kann tatsächlich einfacher sein, nur Lamellen mit der selben Breite herzustellen. Es wird darauf hingewiesen, daß, wie man es beim Vergleich der 4 und 5 sieht, da ja die Breite l der Lamellen 13 konstant ist, der Raum zwischen den laminierten Elementen 12 im radial inneren Teil 11I der tragenden Struktur schmäler ist als im radial äußeren Teil 11E der tragenden Struktur.
Im übrigen und noch immer bevorzugt ist die Breite "l_s" der Trägerelemente (in Umfangsrichtung gesehen) so, daß die Anzahl von Trägerelementen auf jedem Umfang mindestens 80 beträgt. Dies ist im wesentlichen in den 10 und 11 gezeichnet. Dies macht den Reifen ausreichend gleichförmig, obwohl die tragende Struktur, die so hergestellt ist, zum Beispiel wegen ihrer Modellierung nicht als in Umfangsrichtung homogen betrachtet werden kann. Eine solche tragende Struktur weist nach klassischer Terminologie eine zyklische Symmetrie auf. Um die Gleichförmigkeit noch zu verbessern, kann man die Anzahl von Trägerelementen erhöhen und, damit gleichlaufend, ihre Breite l_s im Umfang verringern. Der erfindungsgemäße Reifen ist nun vorteilhafterweise so beschaffen, daß, wenn man in Betracht zieht, daß die Breite "l_s" die Abmessung der Trägerelemente ist, und wenn man sich in Umfangsrichtung bewegt, die Breite l_s so beschaffen ist, daß die Anzahl der Trägerelemente in jedem Umfang mindestens in der Größenordnung von 200 liegt.
Im radial äußeren Teil der tragenden Struktur weist die vorgeschlagene Verbindungsstruktur mindestens unter der Lauffläche Umfangsverstärkungen auf. Dies sind zum Beispiel Umfangsdrähte 16, die man besonders in den 1 und 4 erkennt. Diese Drähte stellen die Abmessungsstabilität des Reifens bei der Fliehkraftwirkung sicher. Außerdem tragen diese Umfangsdrähte 16 dazu bei, die Last eines Trägerelements (laminiertes Element 12) auf das oder die benachbarte(n) Trägerelement(e) zu verteilen. Wenn man sich besonders das vorstellt, was erfolgt, wenn ein Trägerelement auf ein punktförmiges Hindernis aufläuft, wird dieses die Neigung haben, auszuweichen, denn die Last trachtet danach, nur dieses laminierte Element zu beaufschlagen, statt über mehrere laminierte Elemente verteilt zu werden. Sobald sich das laminierte Element mehr biegt als seine Nachbarn, ziehen die Umfangsdrähte 16 an den benachbarten Trägerelementen und übertragen so einen Teil der Last. Dies ist begleitet von einer gewissen Schrägstellung der Trägerelemente. Der Aufbau der Trägerelemente ist so, daß ihnen ein gewisser Grad der Schrägstellung gestattet ist. Die vorgeschlagene Ausführung aus laminierten Elementen 12, die Stücke der Basisstücke umfassen (hier der Lamellen 13), die radial übereinanderliegen und durch eine Kautschukschicht 15 getrennt sind, ist kompatibel mit dem wünschenswerten Grad der Schrägstellung. Aber es wird darauf hingwiesen, daß auch auf andere Ausführungen abgezielt werden kann. Der Reifen ist so imstande, ein punktförmiges Hindernis wie einen Stein auf der Landstraße zu "schlucken". Außerdem tragen die Umfangsdrähte 16 zum Durchlauf eines Moments bei, indem sie die Belastung auf die Gesamtheit der laminierten Elemente 12 des gesamten Umfangs des Reifens verteilen.
Außerdem weist die vorgeschlagene Verbindungsstruktur auch eine Kautschukmatrix 165 auf, die die Umfangslamellen trennt (siehe 4). Beim Vorbeigehen wollen wir anzeigen, daß die genannte Verbindungsstruktur auch nur Kautschuk aufweisen könnte, der eine Verbindung zwischen den Trägerelementen sicherstellt, zum Beispiel für Anwendungen der Erfindung bei Reifen, die nur mäßig belastet sind. Im beschriebenen Beispiel füllt der Kautschuk vollständig den Raum zwischen zwei benachbarten laminierten Elementen aus. Im übrigen deckt eine Kautschukschicht vollständig die strukturellen Verstärkungen des Reifens ab, wobei er so eine äußere, durchgehende Haut nach Art der üblichen Luftreifen schafft. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß man auch andere Varianten entwickeln könnte, die zum Beispiel keinen Kautschuk aufweisen, oder mit viel weniger Kautschuk radial im Inneren der Umfangsdrähte 16. Dies kann sich als vorteilhaft erweisen, um ein niedrigeres Niveau des Widerstands bei der Vorwärtsbewegung zu erhalten.
In der vorliegenden Anmeldung verwendet man den Ausdruck "Draht" in einem recht allgemeinen Sinn, wobei darauf hingewiesen wird, daß der genannte Draht ausreichende Eigenschaften aufweisen soll, um einen Teil der radialen Belastung auf benachbarte Trägerelemente zu übertragen, und um die Last über den Kontaktbereich hinaus zu übermitteln. Man kann Monofilamente, Multifilamente oder Anordnungen wie Seile oder sogar auch noch jede beliebige, äquivalente Struktur verwenden, und dies gleichgültig, wie das Material oder die Materialien dieser Drähte, ihre Module und die beliebige Behandlung dieser Drähte auch sein mag bzw. mögen, zum Beispiel eine Oberflächenbehandlung oder -umkleidung oder -Vorab-Kleberbeschichtung, um die Haftung auf dem Kautschuk zu begünstigen. Man versteht unter "in Umfangsrichtung" eine Ausrichtung unter einem Winkel von null Grad, gemessen bezüglich einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Trägers, wobei man so auf die üblichen Konventionen für Luftreifen zurückgreift. In der Praxis kann die Verstärkung durch Aufspulen eines Drahtes mit einer bestimmten Verlegeteilung erfolgen, woraus sich ergibt, daß der Winkel nicht null Grad im strengen Sinn beträgt, aber er ist in der Praxis höchstens örtlich ein wenig größer als null Grad, um die gesamte, gewünschte Breite abdecken zu können.
Die in den drei vorausgehenden Absätzen beschriebenen Anordnungen sind jedoch in keiner Weise zwingend. Die laminierten Elemente können miteinander durch Lamellen einer Natur verbunden sein, die den Lamellen 13 eines jeden Stapels vergleichbar ist. Viele andere Formen der Verbindung können durchgeführt werden. In der Zusammenfassung und um das wesentliche zu sagen, die laminierten Elemente tragen die Last, und sie arbeiten nicht in vollkommen voneinander isolierter Weise, sondern sie sind miteinander derart verbunden, daß eine gute Funktion der Anordnung sichergestellt wird, indem man zu intensive Scherungen zwischen zwei benachbarten, laminierten Elementen vermeidet, und zwar derart, daß eine gute Gleichförmigkeit geboten ist. Das heißt, eine relative Konstanz der Eigenschaften, wie auch die Umfangsposition des Reifens in Bezug auf den Boden sein mag.
Kommen wir zurück auf die Verbindung zwischen dem radial äußeren Teil 11E der tragenden Struktur und dem radial inneren Teil 11I der tragenden Struktur, von der man sagt, daß sie eine Art Scharnier 17 bildet. Radiale, im wesentlichen undehnbare Drähte 170, die in eine Kautschukmatrix eingebettet sind, bedecken die Verbindung auf deren Außenseite, um den radial inneren Teil der tragenden Struktur und den radial äußeren Teil der tragenden Struktur auf korrekte Weise fest miteinander zu verbinden (siehe den linken Teil der 1). Diese radialen Drähte 170 sind in den Zonen geringeren Biegewiderstandes angeordnet und sind in eine Kautschukmatrix eingebettet. In einer Variante (siehe den rechten Teil der 1) ist jeder radiale Draht in Bezug auf die Trägerelemente auf der Seite des inneren Hohlraums der Teile der tragenden Struktur angeordnet (siehe die Drähte 170a und 170c), und auf dem anderen der Teile der tragenden Struktur auf der Außenseite (siehe die Drähte 170b und 170d), wobei von den aufeinanderfolgenden Drähten des genannten ersten, radial inneren Teils der tragenden Struktur die einen auf der Aussenseite und die anderen auf der Innenseite des inneren Hohlraums angeordnet sind, und zwar bevorzugt alternierend.
In der ersten Ausführungsform haben die laminierten Elemente 12 den Verlauf von Lamellenfedern, außer dort, wo die Lamellen miteinander durch eine Kautschukschicht verklebt sind. Der radial innere 11I und der radial äußere Teil 11E der tragenden Struktur bieten in jeder Meridianebene beiderseits gewissermaßen eine Symmetrie beiderseits des gedachten Zylinders, der durch die Scharniere 17 hindurchläuft. Der radial äußere 11E und radial innere 11I Teil der tragenden Struktur sind derart konstruiert, daß jeder etwa die Hälfte der Durchbiegung aufnimmt, die sich aus einer Belastung ergibt, was für die Zone, die das Scharnier bildet, günstig ist, denn die Durchbiegung ist ohne Relativbewegung der axialen Enden der Teile der tragenden Struktur möglich. 3 zeigt das Verhalten unter Last.
Man versteht, daß im Falle einer sehr erheblichen Überlast, wie zum Beispiel aufgrund eines Stoßes gegen eine Gehsteigeinfassung, der radial äußere Teil der tragenden Struktur natürlicherweise gegen den radial inneren Teil der tragenden Struktur in Anschlag gerät. Dies erfolgt deutlich, bevor die laminierten Elemente bis zu dem Punkt durchgebogen werden können, daß sie einen Bruch erreichen. Aus diesem Grund erbringt der durch die Erfindung vorgeschlagene Reifen eine sehr robuste Lösung und bietet eine gute Dauerhaftigkeit unter der Wirkung der schwersten Belastungen, auf die man im Normalbetrieb auf einem Fahrzeug antreffen kann.
Der Reifen, der die erste Ausführung, die weiter oben beschrieben ist, darstellt, weist laminierte Elemente auf, die im wesentlichen radial angeordnet sind. Am Beispiel dessen, was von der Funktion eines üblichen Radial-Luftreifens bekannt ist, vermerken wir, daß sich die laminierten Elemente ein wenig während des Durchlaufens der Berührungsfläche "entradialisieren", was sie außer der Biegung auch auf Torsion belastet. Man nennt "Entradialisierung" die Tatsache, daß die Verstärkungen, die normalerweise in den Flanken radial ausgerichtet sind (Karkassendrähte für einen üblichen Radial-Luftreifen, Trägerelemente für die Ausführungsformen des hier beschriebenen Reifens), sich ein wenig von dieser radialen Ausrichtung abspreizen, wobei das Maximum dieser Abspreizung für die Verstärkungen gegenüber dem Einlauf und dem Auslauf der Berührungsfläche mit dem Boden beobachtet wird. Vermerken wir, daß diese Entradialisierung durch die Fähigkeit ermöglicht ist, die die Trägerelemente haben, auch andere Verformungen aufzunehmen als eine einfache Biegung in einer Radialebene.
Was die Befestigung auf den Mitteln zur Verbindung mit einer Nabe angeht, so kann der Reifen an einer Radscheibe oder an jedem anderen Organ befestigt werden, das die funktionell steife Verbindung mit einer Nabe sicherstellt. Die Gruppe aus Reifen und Rad weist, am Beispiel dessen, was man für die Luftreifen weiß, eine ausreichende Quersteifigkeit auf, um ein Fahrzeug führen zu können, besonders in Kurven. Was der Reifen angeht, sind eine oder mehrere, undehnbare Umfangsverstärkungen, zum Beispiel steife Ringe 18 für die erste Ausführungsform, in der Befestigungszone angeordnet und tragen zur guten, unbeweglichen Festlegung des Reifens auf der Felge im Fall von Querkräften bei.
6 stellt eine zweite Ausführungsform dar, in der das Profil des Reifens, im Meridianschnitt gesehen, an das Profil eines Luftreifens erinnert, der konzipiert wurde, um bei einem Sturzwinkel von null oder einem sehr geringen Wert zu funktionieren (zum Beispiel die Luftreifen für Pkws). Die Flanken 29 sind abgerundet und nehmen den größeren Teil der radialen Höhe des Reifens ein. Die tragende Struktur weist im wesentlichen laminierte Elemente 22 auf, die einen Stapel von flexiblen Lamellen 23 umfassen, die übereinandergelegt sind und durch Kautschukschichten 25 getrennt sind, und die die Trägerelemente bilden. Die Befestigungszone 210 ist im wesentlichen in der Mitte der radial inneren Wand des Reifens angeordnet. Die Trägerelemente, die diese Befestigungszone 210 kreuzen und beiderseits überstehen, sind wie in der ersten Ausführungsform in die genannte Befestigungszone eingelassen.
Die Dimensionierungsparameter zur Einregulierung der Eigenschaften des Reifens nach dieser zweiten Ausführungsform sind insbesondere die, die schon vorher genannt wurden, und zwar die Dicke jeder Schicht 25, jeder Lamelle 23, die Zahl der Lamellen, das Elastizitätsmodul des Materials, das für die Lamellen verwendet wurde, und die Anordnung der Lamellen. Ebenso wird der Leser für die Ausbildung der Lamellen 23 auf die Erläuterungen verwiesen, die für die Lamellen 13 gegeben wurden. Der Reifen weist auch Verstärkungen auf, die unter der Lauffläche in Umfangsrichtung ausgerichtet sind (nicht dargestellt).
Der Reifen weist eine Lauffläche 21 auf, die sehr leicht bogenförmig sein kann, wenn sie keine Last trägt. Der radial äußere Teil der tragenden Struktur, das heißt, die Zone, die die Lauffläche 21 und den Teil der Flanken 29 umfaßt, der der Lauffläche 21 naheliegt, trägt nur wenig zur Aufnahme der Durchbiegung (im radialen Sinne) unter Wirkung der Last bei. Die Flanken 29, und mehr im einzelnen der radial innere Teil dieser, sowie die radial innere Wand der tragenden Struktur, sind Sitz der Verformungen, die für den größeren Teil der Durchbiegung unter Last verantwortlich sind. Der radial innere Teil der tragenden Struktur, der bei einer Last null im wesentlichen geradlinig (siehe 6) und parallel zur Drehachse verläuft, nimmt ein bogenartig verformtes Aussehen an, wo bei die Höhlung nach innen gerichtet ist (siehe 7), was von einer leichten relativen Annäherung seiner seitlichen Grenzen begleitet ist. Diese Art der Verformung bringt auf jede der seitlichen Zonen der tragenden Struktur unter der Lauffläche ein Moment auf, das danach trachtet, Last in der mittigen Zone der Lauffläche zu übertragen und, damit einhergehend, die Schultern des Reifens zu entlasten, was es insgesamt gestattet, eine relative Beständigkeit der Drücke auf den Boden in der Berührungsfläche sicherzustellen.
Ganz wie bei der ersten Ausführungsform ist der Reifen an einer Radscheibe oder an jedem anderen Organ befestigt, das eine funktionell steife Verbindung mit der Nabe sicherstellt. Die Baugruppe bietet in der mittigen Zone der radial inneren Wand der tragenden Struktur eine Quersteifigkeit, die ausreicht, um ein Fahrzeug zu führen, besonders in Kurven.
Es soll noch vermerkt werden, daß man die Eigenschaften des Reifens einstellen kann, indem man auf das Konzept der Mittel zur Verbindung des Reifens mit der Nabe einwirkt, die man der sprachlichen Bequemlichkeit halber "Felge" nennt. Indem man die Auflageoberfläche 291 des Reifens auf der Felge mehr oder weniger verbreitert, bevorzugt symmetrisch, kann man die radiale Flexibilität des Reifens einstellen, ein wenig nach Art des Aufpumpdrucks eines Luftreifens, den man für einen Luftreifen des selben Modells gemäß dem ausgestatteten Fahrzeug, gemäß der Achse im Fahrzeug und gemäß dem Umstand einstellt, ob das Fahrzeug unter Last oder leer verwendet wird. Demnach verändert sich nach der verwendeten Felge die radiale Flexibilität des Reifens, der auf seiner Felge montiert ist.
Die Erfindung erstreckt sich auf eine Felge, die dazu bestimmt ist, mit einem verformbaren Reifen verwendet zu werden, der gemäß dem konzipiert wurde, was oben erläutert wurde, wobei die genannte Felge Montagemittel aufweist, um die genannte Befestigungszone des Reifens aufzunehmen und festzulegen, und auf mindestens axial der einen Seite (und bevorzugt auf beiden) einen Sitz aufweist, der sich im wesentlichen parallel zur genannten Befestigungszone des Reifens erstreckt, in der die axiale Lage des axial am weitesten außenliegenden Punktes 284, der sich noch in Berührung mit dem Reifen befindet, einstellbar ist (siehe 7, wobei man vermerkt, daß die genannte Auflageoberfläche axial zwischen den Grenzen liegt, die durch die Punkte 284 oder 384 in 9 festgelegt ist). Auf diese Weise kann man veranlassen, daß sich die Auflageoberfläche 291 des Reifens auf der Felge verändert. Längs der gesamten Auflage kann sich die Wand des Reifens nicht axial gegen die Drehachse versetzen, was die Funktion des Reifens modifiziert.
Die 8 und 9 stellen eine dritte Ausführungsform dar, die der zweiten stark ähnelt. Man findet eine Lauffläche 31 und Trägerelemente 32 wieder. Die Verbindungsstruktur weist Umfangsverstärkungen 36 in Form von Lamellen auf. Die Befestigungszone ist in Umfangsrichtung geschlitzt (in den vereinfachten Ansichten der 10 und 11 nicht dargestellt), so daß der Reifen in den Verbindungsecken 320 zwei Verdickungen aufweist, die imstande sind, axial relativ zueinander versetzt zu werden. Die genannten Verbindungsecken 320 sind jeweils dazu bestimmt, in Berührung mit den genannten Mitteln zur Verbindung mit einer Nabe zu gelangen, besonders durch einen Berührungsbereich 391 auf der radial inneren Seite einer jeden der genannten Verbindungsecken 320. Die genannten Verbindungsecken, die die bereits erwähnte Befestigungszone bilden, stellen das Einschließen der Trägerelemente 32 sicher.
Man sieht in 8, daß die genannten Verbindungsmittel einer geraden Felge ähneln, die dazu konzipiert wurde, um die genannten Verbindungsecken 320 mittels eines Profils 321 mit geeigneter Form einzuklemmen. Man sieht eine Radscheibe 38, die durch eine erste Umrandung 380 verlängert ist. Eine zweite Umrandung 381 ist auf der Scheibe 38 mittels Schrauben und Muttern 382 angebracht, nachdem das Profil 321 und die genannten Verbindungsecken 320 des Reifens eingeführt wurden. Das Profil 321 ist ein Rotationsteil, dessen Meridianschnitt in den 8 und 9 gut sichtbar ist, und das geschlitzt und demnach in Umfangsrichtung unterbrochen sein kann, um auf diese Weise dadurch das Einführen zwischen die genannten Ecken 320 des Reifens zu erleichtern. Dann wird der Reifen mit dem zwischen die genannten Ecken 320 eingeführten Profil bezüglich der ersten Umrandung 380 ordnungsgemäß positioniert, und dann wird, unter Zwischenlage des Profils, dann wird die zweite Umrandung 381 auf der ersten befestigt. Das Profil 321 gestattet, zusammen mit der ersten und zweiten Umrandung 380 und 381, die genannten Verbindungsecken 320 derart festzuklemmen, daß der Reifen auf den Verbindungsmitteln mit der Nabe eingeschlossen wird, was die bevorzugte Montage des Reifens ist.
So erstreckt sich die Erfindung auch auf eine Felge, die Montagemittel aufweist, um einen flexiblen Reifen aufzunehmen und festzulegen, der eine Drehachse hat und im wesentlichen eine Lauffläche aufweist, die von einer flexiblen Tragestruktur getragen ist, die radial auf der Innenseite der genannten Lauffläche gelegen ist und mindestens teilweise einen inneren Rotationshohlraum begrenzt, wobei die genannte Tragestruktur radial auf der Seite der Drehachse eine Befestigungszone zur Festlegung der genannten Tragestruktur auf Mitteln zur Verbindung mit einer Nabe aufweist, die genannten Mittel zur Verbindung mit einer Nabe eine starre Baugruppe bilden, die genannte Befestigungszone axial zwischen den seitlichen Begrenzungen der genannten Tragestruktur angeordnet ist, und die genannte Befestigungszone in Umfangsrichtung derart geschlitzt ist, daß der Reifen zwei Verbindungsecken 320 aufweist, die in der Lage sind, axial gegeneinander versetzt zu werden, wobei die genannte Felge:

– zwei Ränder 380, 381, die jeweils als Sitze für eines der beiden Ecken 320 dienen, und
– ein Profil 321 aufweist, das dazu bestimmt ist, mit den genannten Rändern 380, 381 zusammenzuwirken, um die genannten Ecken 320 auf der Felge festzuklemmen und sie festzulegen. Die Herstellungsform des Reifens kann von der Verwendungsform verschieden sein, die durch die Verbindungsmittel aufgezwungen wird, die die Stelle der Felge einnehmen. Zum Beispiel kann man die genannten Verbindungsecken 320 zwingen, sich während der Montage aneinander anzunähern. Die konisch erweiterte Form der genannten Verbindungsecken 320, die eine Art Schwalbenschwanz bilden, trägt dazu bei, jedes unerwünschte Lösen des Reifens unter Wirkung der Vorspannung zu vermeiden, die in diesen eingebaut ist. Man kann so die Flexibilität durch eine Vorspannung ihn den laminierten Elementen 32 entsprechend dem relativen, axialen Abstand zwischen den genannten Verbindungsecken 320 des Reifens einstellen.

Im übrigen und ganz so, wie es bereits oben erläutert wurde, kann man entsprechend der Abmessung der Berührungsfläche 391 auf die Herstellung einer Durchbiegung durch den Reifen einwirken. Man kann auch ergänzende Ringe 383 hinzufügen, um die Auflageoberfläche des Reifens zum oben erwähnten Zweck zu verbreitern (siehe den Bereich 391b in 9).
Schließlich stellen die 10 und 11 das allgemeine Aussehen der flexiblen, tragenden Struktur dar. Der Vergleich dieser Figuren zeigt den Durchbiegung, die mit einem erfindungsgemäßen Reifen erreicht wurde. Vermerken wir, daß eine gewisse Entradialisierung der Trägerelemente in allen beschriebenen Ausführungsformen vorliegt. Dies ist besonders in dem unteren Teil der 11 zu sehen, indem man die durchgebogene Zone D genau betrachtet, wo man feststellt, daß die Biegung der Trägerelemente begleitet ist von einer Verschwenkung der Trägerelemente, was eine Schrägstellung ihres Teils gerade jenseits des Einschlusses bzw. der Halterung hervorruft, wobei diese Schrägstellung und diese Verschwenkung um so bedeutender sind, wenn man sich in Längsrichtung von der Schnittebene entfernt.
In den Beispielen, die den vorliegenden Aufsatz illustrieren, haben die Trägerelemente die Form von laminierten Elementen. Das Bündel der Basisstücke ist demnach von einem Stapel von Lamellen unter Zwischenlage von Kautschuk gebildet, gleichgültig, wie die Ausführungsform der Lamellen ihrerseits auch sein mag. Im Lichte der folgenden Beschreibung wird die Funktion dieser Trägerelemente deutlicher erkennbar, und der Fachmann, worauf ausdrücklich hingewiesen wird, wird diese laminierten Elemente auch durch andere Ausführungsformen ersetzen, das heißt, die Lamellen durch andere Formen für die Basisstücke ersetzen, vorausgesetzt, daß die Trägerelemente die erforderliche radiale Nachgiebigkeit bieten und den Beitrag leisten, der zur Aufnahme der Last erforderlich ist, und auch geeignet sind, die zweckmäßigen Eigenschaften gegenüber den nicht radialen Belastungen zu bieten, deren Sitz ein solcher Reifen ist (Übertragung der sogenannten "X"- und "Y"-Kräfte), und harmonisch mit den benachbarten Trägerelementen zu arbeiten. Das heißt, daß die tragende Struktur, indem sie sich verformt, ein gewisses Flachlegen der Zone unter der Lauffläche gestattet, die durch die Berührung mit dem Boden betroffen ist, so daß der Abdruck des beladenen Reifens eine bestimmte Größe aufweist, nach dem Beispiel der gut bekannten Funktion der aufgepumpten Luftreifen.
Es soll auch vermerkt werden, daß jedes Trägerelement mindestens in dem Teil der tragenden Struktur vorliegt, der zwischen den seitlichen Enden der tragenden Struktur und der Lauffläche umfaßt ist, und nicht notwendigerweise unter der Lauffläche, obwohl in den beschriebenen Beispielen die genannten Trägerelemente unter der Lauffläche durchgehen. Man könnte indessen in einer Variante und mindestens unter einem wesentlichen Teil der Lauffläche den Lamellenstapel, das heißt, das Bündel aus Basisstücken, ersetzen durch einen recht steifen Ring, nach Art dessen, der als Verstärkung unter der Lauffläche im US-Patent 4,111,249 vorgeschlagen ist. Man kann auch den Lamellenstapel durch einen relativ starren Stab ersetzen; in Umfangsrichtung ordnet man eine große Zahl von Stäben an, wobei die Anordnung von Stäben, die untereinander gelenkig verbunden sind, so eine Art in Umfangsrichtung verlaufender Gleiskette sind (siehe zum Beispiel die Verstärkungsstruktur unter der Lauffläche, die in der Patentanmeldung EP 0 836 956 beschrieben ist). Man könnte, allgemeiner, so unter der Lauffläche irgendeine beliebige Struktur anordnen, vorausgesetzt, sie ist in der Lage, eine Scherung auf die seitlichen Teile des Reifens zu übertragen.
Es soll noch vermerkt werden, daß in allen vorgeschlagenen Varianten der radial innere Teil der tragenden Struktur, der der Drehachse nächst gelegen ist, einen wesentlichen Beitrag zur Durchbiegung unter Last und demnach zum Komfort leistet, für den durch den Reifen gesorgt ist. Ebenso ist es zweckmäßig, daß die Befestigungszone bevorzugt unter einem Bruchteil, der höchstens 50% entspricht, des Abstands angeordnet sein sollte, der axial die seitlichen Grenzen des Reifens trennt. Der genannte radial innere Teil der tragenden, flexiblen Struktur ist so recht ausgeprägt über die Befestigungszone hinaus freitragend. Es ist eine zu begünstigende, bauliche Anordnung, daß die Trägerelemente gerade jenseits der Befestigungszone in einer Richtung ausgerichtet sind, die im wesentlichen parallel zur Drehachse ist. Dies erscheint auch in den unten beschriebenen Beispielen. Schließlich soll noch vermerkt werden, daß, weil die beschriebenen Reifen symmetrisch sind, und die Befestigungszone im wesentlichen zwischen den axialen Grenzen des genannten Reifens zentriert ist, ohne daß dies in irgendeiner Weise einschränkend ist. Man könnte, worauf ausdrücklich verwiesen wird, auch eine asymmetrische Struktur heranziehen, besonders in der Anordnung der Befestigungszone.
Was den Grad des Beitrags zur Durchbiegung unter Last des radial äußeren Teils der tragenden Struktur angeht, so kann er entsprechend den Ausführungsformen variabel sein.
In ersten vorgeschlagenen Beispiel weist die tragende Struktur einen ersten, radial inneren Teil der tragenden Struktur und einen zweiten, radial äußeren Teil der tragenden Struktur auf, wobei der erste und zweite Teil der tragenden Struktur miteinander durch eine Zone geringeren Biegewiderstandes fest verbunden sind, jeder des genannten ersten und genannten zweiten Teils der tragenden Struktur die genannten Trägerelemente enthält, und jedes Trägerelement des ersten, radial inneren Teiles der tragenden Struktur mindestens von einem radialen Ende zur genannten Befestigungszone verläuft, so daß die Zonen geringeren Biegewiderstandes zwischen dem ersten und zweiten Teil der tragenden Struktur unter der Wirkung der Betriebsbelastung radial bezüglich der Befestigungszone beweglich sind. Bevorzugt verläuft jedes Trägerelement des zweiten, radial äußeren Teils der tragenden Struktur von einem seitlichen Ende zum anderen seitlichen Ende des genannten zweiten Teils der tragenden Struktur.
Der radial innere Teil der tragenden Struktur bildet zwei Zonen, die bezüglich der mittleren, steifen Verbindung überstehen. Diese beiden Zonen nehmen erfindungsgemäß voll an der Nachgiebigkeit des Reifens teil. Das ist es, was man oben ausdrücken wollte, indem man genau erklärt hat, daß die Zonen geringeren Biegewiderstandes unter Wirkung der Betriebsbelastungen radial bezüglich der Befestigungszone beweglich sind. Hieraus ergibt sich eine deutliche Konsequenz, die im übrigen für alle Ausführungsformen gültig ist: um eine gute Funktion des erfindungsgemäßen Reifens zu erlauben, darf kein Hindernis die elastische Verformung radial nach innen des radial inneren Teils der tragenden Struktur behindern, das heißt, des Teils, der in die mittige, steife Verbindung einmündet. Dieser nähert sich, indem er sich biegt, ein wenig der Drehachse. Die Form des Reifens, der sich in maximaler Biegung befindet, gibt demnach eine Grenzumhüllung vor, auf deren Außenseite man keines der mechanischen Teile des Fahrzeugs vorfinden darf: Radscheibe und/oder Felge, Bremsorgane, Aufhängungsorgane usw..
Im ersten der dargestellten Beispiele ist der Grad des Beitrags an die Durchbiegung unter Last des ersten, radial äußeren Teils der tragenden Struktur im wesentlichen äquivalent dem Maß des Beitrages zur Durch biegung unter Last des zweiten, radial inneren Teils der tragenden Struktur. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die genannte Zone geringeren Biegewiderstandes weniger lokalisiert sein kann und einen wesentlicheren Teil der Wand der tragenden Struktur betreffen kann.
In der zweiten Ausführungsform sind die Trägerelemente in der Flanke des Reifens durchgehend. Den Beitrag zur Durchbiegung liefert hauptsächlich der Teil der tragenden Struktur, der radial im Inneren gelegen ist. Indem man die Gruppe der 6 und 7 heranzieht, sieht man, daß die Durchbiegung unter einer Last eine Verringerung des Radius der Krümmung hervorruft, die von den Trägerelementen gebildet ist: R in 6, die einen unbeladenen Reifen darstellt, ist größer als r in 7, die einen beladenen Reifen darstellt.
Kehren wir zur Montage des von der Erfindung vorgeschlagenen Reifens zurück. Im Fall eines üblichen Luftreifens ist bekannt, daß die Felge im wesentlichen die Breite des Reifens hat. Hier mündet der Reifen dagegen in hohem Maße beiderseits des mechanischen, mittleren Teils, das die Stelle der Felge einnimmt und das man in der Einleitung der Erfindung allgemeiner durch den funktionelleren Ausdruck "Mittel zur Verbindung mit einer Nabe" bezeichnet hat. Diese Mittel können sehr verschiedene Formen annehmen. Es kann sich um eine Scheibe handeln, die einer Radscheibe ähnelt, die durch ein Rotationsteil abgeschlossen ist, dessen Meridianprofil eine zu den größeren Radien hin offene Auskehlung ist, und die zum Beispiel aus zwei Teilen hergestellt ist, um eine Rippe des Reifens mit komplementärer Form einzuklemmen. Es kann sich auch um ein Rad nach Art dessen handeln, das in dem US-Patent 5,071,196 beschrieben ist, das heißt, ohne Scheibe. In der Zusammenfassung und um das wesentliche zu sagen, die genannten Mittel zur Verbindung mit einer Nabe sind starr, wie es auch das Rad mit seiner Felge im Stand der Technik und im üblichen Gebrauch ist.
Was das Material angeht, das die Basisstücke bildet, so ist ein Verbundmaterial von Vorteil, das heißt, eine Zuordnung unterschiedlicher Materialien. Die hier dargestellten Trägerelemente sind laminierte Elemente. Die Geometrie der Trägerelemente gestattet es ihnen, die wünschenswerte Flexibilität zu bieten, ohne den Bruch oder die Elastizitätsgrenze bei Verformungen zu erreichen, die auftreten. Jede der Lamellen hat eine sehr geringe Dicke. Sie kann sich demnach verformen, indem sie nur geringe Krümmungsradien erreicht. Keine Lamelle ist imstande, von alleine die angestrebte Nennlast zu tragen. Man vervielfacht daher die Lamellen: ihr jeweiliger Beitrag zur Aufnahme der Last addiert sich näherungsweise. Die Lamellen sind durch Kautschuk bzw. Gummi miteinander fest verbunden, der an den genannten Lamellen anhaftet. So erhält man dank der Stapelung einiger, sehr dünner Lamellen eine ausreichende Tragfähigkeit, während man gleichzeitig eine bedeutende Durchbiegung erreichen kann.
Die vorgeschlagene Reifenarchitektur gestattet es, Reifen zu entwerfen, die dazu konzipiert sind, ohne Aufpumpdruck zu funktionieren (Nicht-Luftreifen). Vermerken wir, und dies ist eine bedeutende Anmerkung, daß nichts daran hindert, in den vorgeschlagenen Reifen einen gewissen Luftdruck einzubringen. Es genügt, worauf verwiesen wird, dafür zu sorgen, daß der Reifen luftdicht ist. Man fügt der tragenden Struktur eine geeignete Haut hinzu, was in jedem Fall zweckmäßig ist, um die Verunreinigung des inneren Hohlraums zu vermeiden. Man kann nun die Merkmale einstellen, besonders die Flexibilität, indem man den inneren Hohlraum mit einem gewissen Druck "p" beaufschlagt. Indem man eine Analogie zu einem aufgepumpten Luftreifen herstellt, ist die hier genannte Beaufschlagung auf den Druck "p" für den erfindungsgemäßen Reifen vergleichbar mit der Druckänderung Δp um einen Nenndruck P, für den der genannte, aufzupumpende Luftreifen ausgelegt ist. So und um die Vorstellung zu festigen, benutzt man, wenn man einen herkömmlichen Luftreifen gemäß seinen Bestimmungen auf Druckniveaus verwendet, die von P bis P + Δp reichen, den Reifen der Erfindung gemäß seinen Bestimmungen auf "Druckniveaus", die von 0 (das heißt kein Druck) bis Δp gehen.
Aber dies ist nur ein Regulierungsmittel unter anderen, mehr strukturbedingten, die erläutert wurden. Es ist nichts desto weniger zutreffend, daß der vorgeschlagene Reifen dazu ausgelegt ist, um tatsächlich ohne Aufpumpdruck zu funktionieren, und er weist folgende Merkmale auf:

– eine radial auf der Seite der Drehachse befindliche Befestigungszone für die Festlegung der genannten tragenden Struktur auf Mitteln zur Verbindung mit einer Nabe, wobei die genannten Mittel zur Verbindung mit einer Nabe dazu konzipiert sind, eine starre Baugruppe zu bilden,
– eine Vielzahl von Trägerelementen, die sich im wesentlichen in Querrichtung erstrecken und zwischen der Befestigungszone und der Lauffläche angeordnet sind, wobei die genannten Trägerelemente in Umfangsrichtung nebeneinanderliegen und über den gesamten Umfang verteilt sind, und jedes Trägerelement ein Bündel aus flexiblen, übereinanderliegenden Basisstücken 13, 23 aufweist, die durch eine Elastomerschicht 15, 25 getrennt sind, die an jedem der Basisstücke derart anhaftet, daß ein Träger gebildet ist, der zur Belastung auf Biegung eingerichtet ist,
– eine Verbindungsstruktur zwischen den Trägerelementen, die derart angeordnet ist, daß ein Teil einer radialen Belastung eines Trägerele ments sich auch auf in Umfangsrichtung benachbarte Trägerelemente überträgt, während sie gleichzeitig Unterschiede der Versetzung zwischen den benachbarten Trägerelementen gestattet, und
– die Trägerelemente und die Verbindungsstruktur sind für eine Funktion des genannten Reifens ohne Aufpumpdruck ausgelegt.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, eine Architektur vorzuschlagen, die mehr im einzelnen gestattet, gleichzeitig die gewünschte Last zu tragen und ohne Beschädigung sehr punktuelle Hindernisse wie einen Stein auf der Straße zu absorbieren.
Es ist noch ein anderer Vorteil der Erfindung, anders als durch Klemmung eines Wulstes auf einer Felge, die Verbindung zwischen dem Reifen und der Felge oder dem oder den Teilen, die den Platz der Felge einnehmen, sicherzustellen, um die Drehachse als Bezug anzugeben. Hieraus ergibt sich eine Ökonomie an Material und demnach ein Gewichtsvorteil dieses Teiles des Reifens.
Man hat gesehen, daß der vorgeschlagene, flexible Reifen eine tragende Struktur, eine Lauffläche radial auf der Außenseite der tragenden Struktur und Mittel zur Befestigung an einer starren Felge oder einem äquivalenten, mechanischen Teil umfaßt. Man hat auch gesehen, daß die tragende Struktur eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden und um den gesamten Umfang verteilten Trägerelementen aufweist, und jedes Trägerelement in einer Richtung angeordnet ist, die in erster Linie eine Querrichtung und insgesamt eine Radialrichtung ist, so daß jedes Trägerelement aufeinanderfolgend eingreift, um einen Bruchteil der Last des Reifens von der Lauffläche auf die Nabe zu übertragen, wenn der Reifen rollt und beladen ist, wobei die Übertragung der Last jedes Trägerele ment im wesentlichen auf Biegung belastet. Die Reifen, die die Erfindung darstellen, sind imstande, für eine gute Haftung und eine gute Fähigkeit zu sorgen, erhebliche seitliche Schubkräfte zu übernehmen. Man hat außerdem festgestellt, daß für Reifen nach den 6 bis 11 eine Erhöhung der Querbelastung, die zum Beispiel in der Kurve auftritt, begleitet ist von einer geringen Verringerung der Durchbiegung des genannten Reifens, was für eine Antirollwirkung sorgt.
In der Zusammenfassung sind die Trägerelemente vorteilhafterweise von laminierten Elementen gebildet, die einen Stapel aus flexiblen Lamellen umfassen, die radial übereinanderliegen und durch eine Elastomerschicht getrennt sind, die auf jeder der Lamellen haftet, wobei die Biegung der laminierten Elemente begleitet ist von einer tangentialen, relativen Versetzung zwischen den Lamellen und von einer Scherspannungsbeaufschlagung des Elastomers, und wobei jedes laminierte Element radial unter der Wirkung der Betriebsbelastungen flexibel ist und die Biegung eines laminierten Elements ein Moment auf die Befestigungsmittel überträgt. Außerdem hat man gesehen, daß die tragende Struktur Mittel zur gegenseitigen Verbindung zwischen den Trägerelementen (den laminierten Elementen) aufweist, die derart angeordnet sind, daß ein Teil der radialen Belastung der Trägerelemente auf die in Umfangsrichtung benachbarten, laminierten Elemente übertragen wird, während sie gleichzeitig die Unterschiede der Verlagerung zwischen benachbarten, laminierten Elementen zuläßt. Diese Verbindungsmittel können die Trägerelemente über ihre gesamte Länge oder nur über einen Teil dieser und genauer unter der Lauffläche betreffen. Die tragende Struktur ist derart eingerichtet, daß, wenn der radiale Durchhang, der durch den Reifen hergestellt ist, den radial äußeren Teil der tragenden Struktur bis in Anschlag gegen die Befestigungszone der Felge (unbeweg lich) mitnimmt, die Spannungen aufgrund der Biegung in den Trägerelementen, die sich hieraus ergeben, kleiner sind als die Bruchgrenze (und kleiner sind als die Elastizitätsgrenze, wenn ein Material, das eine Elastizitätsgrenze hat, die niedriger ist als die Bruchgrenze, in der Ausbildung der Basisstücke auftritt).

Claims

Flexibler Reifen, der eine Drehachse hat und im wesentlichen eine Lauffläche (11) aufweist, die durch eine tragende, flexible Struktur (11I, 11E) getragen wird, die radial im Inneren der genannten Lauffläche sitzt und mindestens teilweise einen inneren Rotationshohlraum umgrenzt, wobei die tragende Struktur folgendes umfaßt: – eine Befestigungszone (110) radial auf der Seite der Drehachse, für die unbewegliche Festlegung der genannten, tragenden Struktur auf Mitteln zur Verbindung mit einer Nabe, wobei die genannte Befestigungszone axial zwischen den seitlichen Begrenzungen der genannten, tragenden Struktur angeordnet ist, die genannte Befestigungszone dazu bestimmt ist, in Berührung mit den genannten Mitteln zur Verbindung mit einer Nabe zu treten, und die genannten Mittel zur Verbindung mit einer Nabe eine starre Baugruppe bilden, – eine Vielzahl von Trägerelementen (12), die sich im wesentlichen in Querrichtung erstrecken und zwischen der Befestigungszone und den Trägerelementen angeordnet sind, wobei die genannten Trägerelemente in Umfangsrichtung nebeneinanderliegen und alle um den Umfang verteilt sind, die Trägerelemente in der Befestigungszone eingelassen sind, und jedes Trägerelement ein Bündel von flexiblen Basisstücken (13, 23) aufweist, und – eine Verbindungsstruktur (165) zwischen den Trägerelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Basisstücke (13, 23), die im Bündel übereinanderliegen, von einer Elastomerschicht (15, 25) getrennt sind, die auf jedem der Basisstücke derart anhaftet, daß sie einen Träger bilden, der dazu eingerichtet ist, auf Biegung belastet zu werden, und daß die Verbindungsstruktur (165) zwischen den Trägerelementen (12) derart angeordnet ist, daß sich ein Teil einer radialen Belastung eines Trägerelements auch den in Umfangsrichtung benachbarten Trägerelementen mitteilt, während sie gleichzeitig Unterschiede in der Versetzung zwischen benachbarten Trägerelementen zuläßt.
Reifen nach Anspruch 1, worin die Befestigungszone auf einem Bruchteil angeordnet ist, der höchstens 50% des Abstands entspricht, der axial die genannten, seitlichen Begrenzungen trennt.
Reifen nach Anspruch 1 oder 2, worin die genannten Trägerelemente unter der Lauffläche durchgehen.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Basisstücke aus Verbundmaterial bestehen.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Trägerelemente, gerade jenseits der Befestigungszone, in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Drehachse ausgerichtet sind.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Befestigungszone im wesentlichen zwischen den axialen Grenzen des genannten Reifens zentriert ist.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Befestigungszone einstückig ist.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die tragende Struktur einen ersten, radial inneren Teil (11I) der tragenden Struktur und einen zweiten, radial äußeren Teil (11E) der tragenden Struktur umfaßt, wobei der genannte erste und zweite Teil der tragenden Struktur durch eine Zone (17) geringeren Biegewiderstandes fest verbunden sind, jeder des genannten ersten und zweiten Teils der tragenden Struktur die genannten Trägerelemente umfaßt, und jedes Trägerelement des ersten Teils der tragenden Struktur sich mindestens von einem seitlichen Ende der genannten Befestigungszone aus erstreckt, so daß die Zonen mit niedrigerem Biegewiderstand zwischen dem ersten und zweiten Teil der tragenden Struktur unter Wirkung der Betriebsbelastungen radial bezüglich der Befestigungszone beweglich sind.
Reifen nach Anspruch 8, worin jedes Trägerelement des zweiten, radial äußeren Teils der tragenden Struktur sich von einem seitlichen Ende zum anderen seitlichen Ende des genannten zweiten Teils der tragenden Struktur erstreckt.
Reifen nach Anspruch 8 oder 9, worin sich jedes Trägerelement des ersten, radial inneren Teils der tragenden Struktur sich von einem seitlichen Ende zum anderen seitlichen Ende erstreckt.
Reifen nach einem der Ansprüche 8 bis 10, worin der Meridianabschnitt des ersten, radial inneren Teils der tragenden Struktur einen insgesamt bogenförmigen Verlauf aufweist, dessen Höhlung radial nach außen gerichtet ist.
Reifen nach einem der Ansprüche 8 bis 11, worin der Meridianschnitt des zweiten, radial äußeren Teils der tragenden Struktur einen insgesamt bogenförmigen Verlauf hat, dessen Höhlung radial nach innen gerichtet ist.
Reifen nach einem der Ansprüche 8 bis 12, worin die Enden eines jeden von erstem und zweitem Teil der tragenden Struktur im wesentlichen auf den seitlichen Grenzen der tragenden Struktur sitzen.
Reifen nach einem der Ansprüche 8 bis 13, worin die Zonen niedrigeren Biegewiderstandes radiale, undehnbare Drähte (170) aufweisen, die in eine Elastomermatrix eingelassen sind.
Reifen nach Anspruch 14, worin jeder radiale Draht bezüglich der tragenden Elemente auf der hohlen Innenseite auf einem (11I) der Teile der tragenden Struktur und auf der Außenseite auf dem anderen (11E) der Teile der tragenden Struktur angeordnet ist, wobei die aufeinanderfolgenden Drähte auf dem genannten radial inneren Teil der tragenden Struktur auf der Außenseite (170b, 170d) und die anderen auf der Innenseiten (170a, 170c) der inneren Höhlung angeordnet sind.
Reifen nach einem der Ansprüche 8 bis 15, worin, im Trägerelement, wenn man die Länge der Basisstücke betrachtet, die in der Abszisse krummlinig ist, die Länge der Basisstücke abnimmt, wenn man in der Dicke eines Trägerelements von der Höhlung nach außen geht.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Befestigungszone in Umfangsrichtung derart gespalten ist, daß der Reifen zwei Verbindungsecken (320) darbietet, die in der Lage sind, axial zueinander versetzt zu werden.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 17, worin in dem Teil eines Trageelements, das unter der Lauffläche gelegen ist, wobei man die Länge der Basisstücke in krummliniger Abszisse betrachtet, die Länge eines jeden der Basisstücke zunimmt, wenn man sich in der Dicke eines Trägerelements von der Höhlung nach außen bewegt.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 18, worin jedes der Basisstücke eine flexible Lamelle ist, so daß jedes Trägerelement ein laminiertes Element bildet, das einen Stapel der genannten flexiblen Lamellen umfaßt.
Reifen nach Anspruch 19, worin in einem laminierten Element, indem man in Betracht zieht, daß die Breite "l" die Abmessung der Lamellen ist, die Breite der Lamellen, wenn man sich längs einer Lamelle in einer Umfangsrichtung bewegt, konstant ist.
Reifen nach Anspruch 19 oder 20, worin jede Lamelle aus der Überlagerung von Bändern (14) gebildet ist, die miteinander verklebt sind.
Reifen nach einem der Ansprüche 19 bis 21, worin die Lamellen aus einer warm aushärtenden oder thermoplastischen Harzmatrix gebildet sind, das durch Fasern verstärkt ist, die in jeder Lamelle überwiegend in Längsrichtung angeordnet sind.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 22, worin, wenn man in Betracht zieht, daß die Breite "l_s" die Abmessung der Trägerelemente ist, wenn man sich in Umfangsrichtung bewegt, die Breite l_s so ist, daß die Anzahl der Trägerelemente im gesamten Umfang mindestens 80 ist.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 22, worin, wenn man in Betracht zieht, daß die Breite "l_s" die Abmessung der Trägerelemente ist, wenn man sich in Umfangsrichtung bewegt, die Breite l_s so ist, daß die Anzahl der Trägerelemente im gesamten Umfang mindestens 200 ist.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 24, worin die Verbindungsstruktur mindestens unter der Lauffläche Umfangsverstärkungen (16) aufweist.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 25, worin die Verbindungsstruktur eine Elastomermatrix (165) aufweist, die die Trägerelemente in Umfangsrichtung trennt.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 26, worin die Trägerelemente im wesentlichen radial angeordnet sind.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 27, worin die Befestigungzone mindestens eine undehnbare Umfangsverstärkung (18) aufweist.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 28, worin das Elastomer ein Kautschuk bzw. Gummi ist.
Felge, die dazu bestimmt ist, mit einem Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 29 verwendet zu werden, mit Montagemitteln zur Aufnahme und unbeweglichen Festlegung der Befestigungszone des Reifens, und, mindestens axial auf einer Seite, mit einem Sitz, der sich im wesentlichen parallel zur Befestigungszone des Reifens erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Lage des axial am weitesten außenliegenden Punktes (284, 384), der mit dem Reifen in Berührung steht, einstellbar ist.
Felge mit Montagemitteln zur Aufnahme und zur Festlegung eines flexiblen Reifens, der eine Drehachse hat und im wesentlichen eine Lauffläche aufweist, die von einer flexiblen Tragestruktur getragen ist, die radial auf der Innenseite der genannten Lauffläche gelegen ist und mindestens teilweise einen inneren Rotationshohlraum begrenzt, wobei die genannte Tragestruktur radial auf der Seite der Drehachse eine Befestigungszone zur Festlegung der genannten Tragestruktur auf Mitteln zur Verbindung mit der Nabe aufweist, die genannten Mittel zur Verbindung mit einer Nabe eine starre Baugruppe bilden und die genannte Befestigungszone axial zwischen den seitlichen Begrenzungen der genannten Tragestruktur angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Befestigungszone in Umfangsrichtung derart geschlitzt ist, daß der Reifen zwei Verbindungsecken (320) aufweist, die in der Lage sind, axial gegeneinander versetzt zu werden, wobei die genannte Felge: – zwei Ränder (380, 381), die jeweils als Sitze für eines beiden Ecken (320) dienen, und – ein Profil (321) aufweist, das dazu bestimmt ist, mit den genannten Rändern (380, 381) zusammenzuwirken, um die genannten Ecken (320) auf der Felge festzuklemmen und sie festzulegen.
Felge nach Anspruch 31, mit ergänzenden Kreisringen (383), die es gestatten, die Auflagefläche des Reifens auf der Felge zu verbreitern.
Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Reifens, der eine Drehachse aufweist und eine Tragestruktur umfaßt, die eine Mittelebene senkrecht zur Drehachse hat und einen inneren Rotationshohlraum umgrenzt, wobei die Tragestruktur eine Vielzahl von Trägerelementen umfaßt, die über den gesamten Umfang verteilt sind, jedes Trägerelement im wesentlichen in Querrichtung angeordnet ist, und jedes Trägerele ment ein laminiertes Element ist, das einen Stapel aus flexiblen Lamellen umfaßt, die radial übereinanderliegen, wobei man in dem Verfahren auf einer zerstörbaren Unterlage die erforderlichen Bestandteile zum Erhalt des Reifens aufträgt und das genannte Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: – Zuführen eines Teilstückes von Bändern auf die Unterlage, – Krümmen des Teilstücks, damit es sich an die Form der Unterlage anschmiegen läßt, – Festlegen der Enden des Bandes, und – Wiederholen der vorangehenden Schritte, bis man den gewünschten Stapel erhält.