Beschreibung;
Verfahren zur Variierbarkeit der Laufflächenbeschaffenheit von Kraftfahrzeugrädern
Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Variierbarkeit der Laufflächenbeschaffenheit von KralLfahrzeugrädern mit Luftreifen, deren Reibungsverhalten bei allen Fahrzuständen über eine Anpassung der Reifenlaufflächenbeschaffenheit an die jeweilige Fahrbahnbeschaffenheit gesteuert werden kann.
Solche Verfahren und Einrichtungen sind bereits über mehrere Offenlegungsschriften bzw. Patentanmeldungen bekannt geworden.
So wird mit dem Patent CH 542 732 eine Konzeption mit Mehrkammer-Luftreifen und teilweiser Spikesbestückung vorgestellt, bei der im Bereich der Lauffläche mindestens eine aufblasbare ringförmige Luftkammer enthalten ist, wobei durch Aufblasen dieser Kammer bzw. durch Ablassen des Druckes die Spikes in oder außer Wirkung gebracht werden können.
Im einzelnen sind mit der Konzeption des v. g. Patents -CH 542 732 - folgende Mängel verbunden:
- Die Steuerung der reibungsverstärkenden Elemente besteht in einem Wechsel der Laufflächenbeschaffenheit von dem Zustand "Spikes nicht im Eingriff" in den Zustand "Spikes im Eingriff", wobei dieser Wechsel durch eine Änderung des Reifendruckes in den Reifenteilkammern hervorgerufen wird.
Diese Änderung der Spii.esposition läßt sich nur während des Fahrzeugstillstandes herbeiführen.
- Die entsprechende Reifen-Luftdruckänderung läßt sich nur von außen - z. B. durch Tankstellen-Luftpumpen realisieren.
Ein rasches Reagieren auf plötzliche Schlechtwettereinbrüche bzw. auf plötzlich auftretende Fahrbahnvereisungen ist nicht möglich.
- Infolge des möglicherweise sehr unterschiedlichen Verschleißes der beiden - wechselweise - beanspruchten Reifen-Laufflächenzonen können je nach den Straßenzu
ständen - z. B. während einer Wintersaison - die Spikeszonen oder die spikesfreien Laufflächenzonen stärker verschleißen, so daß es zu ausgeprägten Schwankungen der Austrittshöhe der Spikes kommen kann.
Als Folge dieses Sachverhaltes können
- differierende Reifen-Abrollverhältnisse mit entsprechender stärkerer Beeinträchtigung des Federungskomforts und
- stark differierende Kraftflußverhältnisse mit zum Teil sehr hohen Werkstoffbeanspruchungen an den Anschlußstellen der druckgesteuerten Laufdeckenteile in Erscheinung treten.
- Der zur Steuerung des Spikeseingriffs erforderliche Kraftaufwand für die Rückstell- und Ausstellbewegungen der verschiedenen Reifenlaufzonen ist in hohem Maße von dem jeweiligen Abnutzungsgrad der verschiedenen Laufzonen abhängig. Die Optimierung des Spikeseingriffs bei vereisten Straßen, mit dem Ziel, halbwegs eindeutige Reibschlußverhältnisse an den Radaufstandsflachen zu erreichen, ist daher nur durch eine entsprechende Anpassung des Luftdruckes in der den Spikeseingriff steuernden Reifenteilkammer erreichbar: Die Konzeption nach CH 542 732 gibt keinen Hinweis auf eine adäquate regelungstechnische Lösung dieser Problematik.
Die Patentanmeldung DE-OS 2131 918 weist ein Grundprinzip auf, das eine weitgehende Ähnlichkeit mit der vorstehend beschriebenen Konzeption aufweist.
Die Konzeption von DE-OS 21 31 918 wird wie folgt definiert:
"Kraftfahrzeugrad mit Krallelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Krallelemente an einem, in Laufrichtung um den Fahrzeugstreifen gelegten Band angeordnet sind und sich zwischen Band und Reifen Mittel befinden, die das Band nach außen drücken."
Die entscheidenden Nachteile dieser Anmeldung resultieren - wie bei der Konzeption von CH 542 732 - aus dem Mechanismus zur Spikesbetätigung. Dementsprechend gilt
auch für DE-OS 21 31 918:
- Die Steuerung der reibungsverstärkenden Elemente erfolgt durch einen Wechsel der Krallelemente von der Position "Spikes nicht im Eingriff" in die Position "Spikes im Eingriff", wobei die Krallelemente von einer zurückspringenden - berührungsfreien und daher verschleißfreien Stellung - nach außen in eine hochbeanspruchte und damit verschleißintensive Stellung gedrückt werden. Infolge des möglicherweise sehr unterschiedlichen Verschleißens der wechselweise beanspruchten Laufflächenbestandteile können je nach den Wetter- und Straßenverhältnissen während einer Wintersaison die seitlichen - spikesfreien - Bereiche oder die mittigen, nur bei Eisfahrten eingesetzten - spikesbewehrten - Reifenzonen stärker verschleißen, so daß es infolge der unterschiedlichen Abnutzung zu ausgeprägten Schwankungen der Austrittshöhe der Spikes kommen kann. Als Folge dieses Sachverhalts können stark differierende Reifen-Abrollverhältnisse mit entsprechend stärkeren Beeinträchtigungen des Federungskomforts zusammen mit einer schwankenden Sicherheit der Spikes-Eingriffsverhältnisse in Erscheinung treten.
- Bei Kraftfahrzeugreifen nach DE-OS 21 31 918 sind zur Umsetzung der Krallelemente bzw. der Spikes von der Position "Spikes nicht im Eingriff" in die Position "spikes im Eingriff" relativ große Hubbewegungen mit entsprechend großen Kräften erforderlich, die zu entsprechend großen Beanspruchungen an den Spikesträgern bzw. an deren Anschlüssen in der Reifenlauffläche führen.
- Aus der Befestigung der spikestragenden Bänder an elastischen Bändern resultiert eine ausgeprägte Labilität der Reifendecke bei dem Einsatz entsprechender Reifen als Spikesreifen. Das führt zu einer ausgeprägten Beeinträchtigung der seitlichen Führungsfähigkeit bzw. der Spurtreue entsprechender Reifen - insbesondere bei Kurvenfahrten.
Die mit der DE-Patentschrift 21 06 225 sowie mit den
Offenlegungsschriften DE 35 23 506 A1 und DE 35 05 216 A1 dargestellten Konzeptionen von Gleitschutzvorrichtungen für Kraftfahrzeuge weisen eine weitgehende Gleichheit des technischen Lösungsprinzips auf.
Bei den hier vorgestellten und analogen Reifengleitschutzvorrichtungen werden zylindrische Krallelemente - druckluftbeaufschlagbar - in der Reifenlauffläche ausund einfahrbar angeordnet. Kennzeichnend ist bei dieser Konzeption des weiteren die Verwendung von zusätzlichen, von der Druckluftfüllung des Reifens unabhängige Druckluftsysteme.
Mit den letztgenannten Systemen sind insbesondere folgende Mängel vorgegeben: Hoher Bau-und Fertigungsaufand, die durch den hohen Aufwand für die Integration der relativ komplizierten Krall-Betätigungssysteme in den Reifen bedingt sind, große Gefährdung der Funktionssicherheit der Krallbewegungssysteme durch Korrosion, Straßenschmutz und Schmelzwasser sowie durch die hiermit vorgegebene Vereisungstendenz in den Spikesführungen. Vorrangig das letztgenannte Problem - in Verbindung mit dem großen Aufwand für Dichtungsmaßnahmen zur Vermeidung von Druckluftverlusten bzw. zur Verhinderung des Eindringens vereisungsgefährdenden Wassers - dürfte für den bisherigen Verzicht auf eine großtechnische Einführung dieser und ähnlicher Systeme verantwortlich sein.
Mit dem United States Patent Nr. 4, 582, 108 wird ein System zur drahtlosen Impulsübertragung vorgestellt, mit dem über radinterne Regelorgane und Steuerenergien Reifendruckerhöhungen und -steuerungen ausgelöst werden. Das Ziel dieses Patents ist eine Änderung des Reifendruckes mit dem Ergebnis einer Änderung der Reifenhärte und der Reifenaufstandsfläche.
Im Gegensatz zu der Konzeption der Neuanmeldung wird jedoch keine Lösung zur Vergrößerung der Reifenaufwölbung im Sinne einer Reduzierung der Laufflächenradien und keine Möglichkeit zum Einsatz von reibungsverstärkenden Mitteln über die Exponierung von reibungsverstärkenden Mitteln aufgezeigt.
Der neuen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei
Kraftfahrzeugrädern mit variierbarer Laufflächenbeschaffenheit bei allen Fahrzuständen durch Druckmittelsteuerung reibungsverstärkende Maßnahmen kurzfristig so einsetzen zu können, daß eine erhebliche Verbesserung des Reibungsverhaltens auf glatten Fahrbahnen erzielt werden kann, und zwar
- mit einer möglichst geringen Beeinträchtigung des Reifen-Federungskomforts,
- mit weitgehender Aufrechterhaltung der Reifenstabilität und des Radführungsverhaltens,
- bei allen Fahrzuständen,
- mit möglichst geringem Zeitaufwand,
- mit relativ geringem Energieaufwand sowie
- mit einer möglichst großen Betriebssicherheit.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Anmeldung gelöst.
Einige der kennzeichnenden Merkmale der ersten Ansprüche gehören "für sich" zum Stand der Technik. Zu diesen bekannten Merkmalen gehört der Einsatz von Krallelementen bzw. von Spikes, deren Verwendung als feste oder einvulkanisierte Bestandteile der Reifendecke vom Gesetzgeber - wegen der Fahrbahnbeschädigungstendenz - untersagt wurde.
Zum Stand der Technik zählen des weiteren Lösungsansätze mit beweglichen Spikes, die durch zylindrische Öffnungen - meist mit Spielpassungen - durch die Reifendecke geführt werden und wechselweise von kontaktfreie in fahrbahnangreifende Positionen übergeführt werden können. Zum Stand der Technik gehören mehrere Lösungsversuche, bei denen an bzw. in der Reifenlauffläche Spikes angeordnet sind, die über eine Druckbeaufschlagung von Laufflächenanteilen wechselweise von "kontaktfreie" in "fahrbahnangreifende" Positionen umsetzbar sind.
Die auf diesen Prinzipien basierenden Lösungsansätze weisen jedoch durchgängig die vorstehend - bei der Analyse von DE-OS 21 31 918 - dargestellten Mängel auf.
Die neue Erfindung führt über den integrierten Einsatz mehrerer bekannter Merkmale zu einer neuen - mit dem v.g. Vorzügen ausgestatteten - Lösung.
Kennzeichnend für diese neuen Lösungen sind folgende Sachverhalte:
- Durch Druckerhöhungen innerhalb von Reifen-Teilkammern 1.3 oder von mehrsträngigen schlauchartigen Steuerleitungen 20/21 können Teile der Reifendecke 1.2 nacn dem Prinzip der Durchbiegung von biegebeanspruchten tten um Δ R aufgewölbt werden, wobei über die elastische Verkleinerung der Laufflächenradien - zusammen mit der partiellen Erhöhung der Reifenhärte - die Teile 1.2 der Reifenlauffläche exponiert werden, mit dem Ergebnis, daß hier eine Konzentration der Radkraft auf eine verkleinerte Radaufstandsfläche - mit einer entsprechenden Reibungsverstärkung infolge einer erhöhten Fahrbahneindringtendenz - hervorgerufen wird.
- Das vorstehend beschriebene Prinzip der drucksteuerbaren Reibungsverstärkung kann durch die Bestückung der exponierbaren Laufflächenteile 1.2 mit reibungsverstärkenden Mitteln weiter verstärkt werden - u.a. über Krallelemente 15 in Verbindung mit deren Heraushebung Δ R.
- Die reibungsverstärkenden Mittel - z. B. Spikes bzw. Krallelemente 15 oder besondere Reifenprofile - sind für normale Fahrzustände bündig mit dem umgebenden Material der Reifenlauffläche integriert. Sie haben bei allen Fahrbahnzuständen - d. h. bei Fahrten auf trockenen wie bei vereisten Straßen - Kontakt mit der Fahrbahn.
- Das vorstehend beschriebene Prinzip der drucksteuerbaren Reibungsverstärkung kann durch eine ausgeprägte elastische Verformbarkeit der Laufdecke - z. B. durch Minimierung oder durch völligen Verzicht einer Gürtelarmierung - verstärkt werden.
- Durch das v. g. Prinzip der bündigen Einordnung von reibungsverstärkenden Mitteln kann der Verschleiß diedieser nirtel weitgehend dem Verscnieib des übrigen Laufflächenmaterials angepaßt werden, und zwar unababhängig von den wetterbedingten - von Jahr zu Jahr wechselnden - Vereisungszuständen der Straßen.
Daraus folgt, daß z. B. bei dem Einsatz der entsprechenden Reifen als Spikesreifen die Spikesheraushebungen weitgehend konstant gehalten werden können unabhängig davon, ob die Reifen im neuen Zustand oder mit abgenutztem Gumϊmiprofil eingesetzt weiden. Auta diesem Sachverhalt folgt des weiteren, daß bei der erfindungsgemäßen Konzeption der Einfluß des ReifenVerschleißzustandes - auf die Reifenabrollverhältnisse, ebenso wie auf die Kraftflußverhältnisse innerhalb der Reifendecke - relativ gering gehalten werden kann. - Winterreifen nach dem vorstehend beschriebenen Grundprinzip sind vorrangig für Regionen geeignet, die relativ kurzfristige Fahrbahnvereisungen aufweisen.
Für Regionen mit längerdauernden Frostperioden - das gilt z. B. für nördliche Länder oder für die Alpen kann es erforderlich sein, diese Grundkonzeption über die Merkmale der Neben- bzw. Unteransprüche zu modifizieren, z. B. durch den Einsatz entsprechender Krallelemente bzw. -Werkstoffe oder durch den gezielten Einsatz der Steuerungstechnik. Hierzu käme insbesondere die erfiindungsgemäße Möglichkeit zur Veränderung des Reifensteuerungsdruckes in Abhängigkeit von dem Verschleißzustand der verschiedenen Laufflächenzonen in Frage, z. B. um einen relativ größeren Verschleiß der spikesbestückten Laufzone 1.2 über eine Erhöhung des Druckes in den Reifenteilkammern 1.3 bzw. in den schlauchartigen Steuerleitungen 20/21 - mit einer entsprechenden Erhöhung der Spikeshervorhebung auszugleichen.
Mit der vorstehend beschriebenen Konzeption wird erfindungsgemäß der rasche, bei stehenden oder fahrenden Fahrzeugen vornehmbare Zugriff auf gleitschutzverbessernde Maßnahmen realisierbar.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung werden überdie Neben- bzw. Unteransprücha err öglicht..
Über die Ansprüche 1 bis 3 werden verschiedene Auεführungsvarianten der Erfindung verdeutlicht. Die Einheitlichkeit dieser Varianten ist dadurch gegeben, daß in
allen Fällen die reibungsverstärkenden Mittel über die Vergrößerung der Aufwölbung von Reifen-Laufdeckenteilen zum Einsatz kommen, wobei nach der Konzeption der Ansprüche 1 und 2 die Aktivierung der reibungsverstärkenden Mittel über einen großflächigen Kraftangriff erfolgt, und zwar über die Druckbeaufschlagung von Reifenteilkammern 1.3, während nach dem Anspruch 3 die entsprechende Steuerbewegung - z. B. der Spikesträger 19 und der Spikes 15 - über die Druckbeaufschlagung von mehrsträngigen schlauchartigen Druckmittel-Steuerleitungen 20 nach den Figuren 3 bis 5 erfolgen kann.
Durch die Drucksteuerung der Laufflächenbeschaffenheit über mehrere schlauchartige Drucksteuerleitungen 20 und 21 nach Anspruch 3 werden insbesondere folgende Vorzüge gewonnen:
- geringe Dickenabmessungen der druckführenden Teile zur Beherrschung der Druckkräfte, und zwar auch bei hohen Drücken. Daraus resultiert eine leichte Reifenkonstruktion mit relativ geringen Schwungmassen,
- Erzielung einer großen Betriebssicherheit durch die Möglichkeit zur Unterteilung bzw. zur Abschottung z.B. der Druckmittel-Steuerleitungen 20 und 21 in mehrere eigenständige Funktionseinheiten.
- Wegen der Möglichkeit zur Verwendung einfacher Formen und Bauteile kann ein relativ geringer Fertigungsaufwand erzielt werden.
- Die neue Konzeption bietet eine einfache Möglichkeit zur steuerungs- bzw. regelungstechnischen Beherrschung der gewünschten Spikesposition, da über die Spikesträger 19 als Stellglieder in Verbindung mit den Druckmittel-Steuerleitungen 20 und 21 - z. B. über radinterne Steuerventile 9 - sowohl ausfahrende wie rückführende Einstellbewegungen der Spikes herbeigeführt werden können.
- Die Stabilität der Reifen wird durch die gute Integrierbarkeit der Krallelemente und deren Steuerorgane verbessert, und zwar dadurch, daß zwischen den einzelnen Schlauchelementen bzw. Kanälen stegartige Ver
bindungen 22 angeordnet werden können, womit die Möglichkeit gewonnen wird, die Kraftflußverhältnisse zwischen Spikesträger 19 und Karkasse 23 entscheidend zu verbessern. Der Einfluß der Fliehkraft auf die Beanspruchungs- und Verformungsverhältnisse im Bereich der Lauffläche kann damit weitgehend ausgeschaltet bzw. beherrscht werden.
Die erfindungsgemäße Konizität der Krallelemente 15 stellt bereits ein wesentliches Element zur Realisierung der Spikes-Rückstellungsbewegung für die Reifenumstellung von der "Fahrt auf Eis" auf "Normalfahrt" dar. Genauigkeit und Schnelligkeit der entsprechenden SpikesPositionierung können nach Anspruch 4 über die Druckbeaufschlagung von oberhalb der Spikesträger 19 angeordneten elastischen Druckmittel-Steuerleitungen 21 verstärkt werden.
Der Anspruch 5 stellt ein Beispiel für die Möglichkeiten zur Krafteinleitung von den Spikesträgern 19 in die Spikes 15 dar. Dazu ist herauszustellen, daß die Spikessträger 19 die Aufgaben wahrzunehmen haben, die Spikes zu führen und die Spikesdrucksteuerung über die Bündelung und Weiterleitung der Druckkräfte von den mehrsträngigen Druckmittel-Steuerleitungen sicherzustellen. Dieser Aufgabe entsprechend werden die Spikesträger 19 über die Wahl geeigneter Werkstoffe - z. B. durch den Einsatz von armierungsverstärkten Kunststoffen bzw. Kunststoffgeweben - oder durch besondere Formgebungsmaßnahmen - z. B. durch gezielte Aussparungen 24 nach Fig. 6 - angemessenen dehnungsfähig und tragfähig gestaltet.
Die erfindungsgemäß« Minimierung der Zugriffszeit wird mit Lösungen nach den Ansprüchen 6 bis 9 erreicht wobei über die Zündung von Gaspatronen 8 nach dem Airbag-System, über die Verdampfung z. B. von FCKW-ähnlichen Stoffen oder über die Zuführung von Druckluft aus radinternen Druckluftbehältern 10 die erforderliche Reifendruckerhöhung in den speziellen Reifen-Teilkammern 1.3 bzw. in den Steuerleitungen 20 erreicht werden kann.
Gemäß Anspruch 6 können zu diesem Zweck vom Fahrer ausgelöste Impulse bzw. Signale mechanisch oder über eines der bekannten Verfahren zur drahtlosen Signalübertragung auf die Regel- und Steuerorgane der Räder eines Fahreuges übertragen werden, womit hier über die Zündung von Gaspatronen 8 oder über die Auslösung von druckerhöhenden chemischen oder physikalischen Reaktionen eine Änderung des Druckes in den Reifenteilkammern 1.3 bzw. in den Druckmittel-Steuerleitungen 20 - mit einer entsprechenden Aktivierung der Spikesträger 19 - ausgelöst wird.
Über eine analoge Signalverarbeitung kann gemäß Anspruch 7 durch die Betätigung von Steuerventilen 9 der Übergang von komprimierten Gasen aus radinternen Gasdruck-Ausgleichskammern 10 in die Reifenteilkammer 1.3 bzw. in die Druckmittel-Steuerleitungen 20 - mit einer entsprechenden Aktivierung der Spikesträger 19 - herbeigeführt werden. Mit den Ansprüchen 8 und 9 werden die Möglichkeiten zur weiteren Optimierung der Spikes-Drucksteuerung geschaffen, und zwar durch
- die Automatisierung des Steuerungsprozesses über die Auslösung durch Sensoren, nach Anspruch 8 - und ¬
- durch die Koppelung der Reifendrucksteuerung mit Radkraft- oder Bremsschlupfregeleinrichtungen - z. B. mit sogenannten Antiblockiersystemen nach Anspruch 9.
Zu dem vorstehenden Sachverhalt ist zu ergänzen, daß die zur Änderung der Reifenlaufeigenschaften erforderlichen Drucksteuerungen dosiert gesteuert werden können, und zwar durch den Einsatz von mehreren bzw. unterschiedlich dosierten Gaspatronen 8 nach Anspruch 6, durch die Dosierung des Druckes mit Steuerventilen 9 bzw. über Regelaggregate 6, womit die Möglichkeit geschaffen wird, die Anpassung an den verschiedenen Straßenzuständen über Erhöhungen wie über Minderungen des Reifendruckes herbelzuführen.
Die zur Abwicklung der Steuerungs- und Regelungsvorgänge erforderliche Energie kann des weiteren gemäß Anspruch 10 über die Umsetzung der Räder-Bewegungsener
gie in elektrische Energie erzeugt werden - z. B. über Spulen oder Wicklungen 12 in den Rädern und Magneten 13 an den Fahrzeugzellen-, wobei ihre Verwendung über entsprechende elektrische Leitungen 14 entweder direkt oder über die Speicherung in Akkumulatoren bzw. Batteiien 7 geregelt werden kann.
Über den Anspruch 11 werden die Technologie-Bereiche Hydraulik und Pneumatik für die erfindungsgemäße Reifen-Drucksteuerung herangezogen. Dabei bietet der Einsatz der Hydraulik vorrangig den Vorzug der geringen Kompressibilität dieses Druckmediums. Ferner können zur Steuerung der reibungsverstärkenden Maßnahmen Hydraulikund Pneumatikelemente und -Medien kombiniert eingesetzt werden, wobei deren Verbindung zu gemeinsam wirkenden Steuereinheiten über Druckspeicher, Druckmittelwandler 25 oder über Druckübersetzer herbeigeführt wird.
Nach Anspruch 12 können die verschiedenen Reifenlaufflächenzonen mit Reifenwerkstoffen unterschiedlicher Beschaffenheit ausgestattet werden, und zwar derart, daß z. B. bei üblicher Straßenfahrt - mit frostfreier Wetterlage - Normal-Laufflächenzonen 1.1 aus ReifenwerkStoffen mit den üblichen Reibungswerten die Fahreigenschaften bestimmen, während z. B. bei vereister Fahrbahn - in Verbindung mit einer Reifendrucksteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 9 - besondere Reifen-Laufflächenzonen 1.2 verstärkt zum Tragen kommen, die aus Werkstoffen mit besseren Reibungswerten für Eisschichten bzw. mit größerer Härte zur Eindringung in die Eisschichten der Fahrbahn oder mit größeren Abflußkanälen gegen Aquaplaninggefahr ausgestattet sind.
Nach den Merkmalen der Ansprüche 13 und 14 wird der Werkstoff der reibungsverstärkenden Mittel - z. B. von Spikes 15 - der Abriebfestigkeit des umgehenden Reifenmaterials angepaßt, so daß bei Normalfahrten die reiDungsverεr.arκenαen Mittel weirgenend uunüig mit der normalen Reifenlauffläche abschließen und verschleißen, wohingegen ein Heraustreten der reibungsverstärkenden Mittel aus dem umgebenden Reifenmaterial erst nach
Druckerhöhungen - z. B. in den Reifenteilkammern 1.3 -herbeigeführt wird. Mit der Möglichkeit der erfindungsgemäßen kurzfristigen Anpassung der reibungsverstärkenden Maßnahmen an kritische Fahrbahnzustände - in Verbindung mit einer Begrenzung αer uinsatzdauer der besonders exponierten Laufflächenzonen - kann nach den Ansprüchen 13 und 14 der Verschleiß der reibungsverstärkenden Mittel minimiert und der Verschleiß aller Teile der Lauffläche weitgehend egalisiert werden. Aus dieser Sachlage resultiert die relativ geringe Beeinträchtigung des Reifen-Federungskomforts während der Beriebsdauer von erfindungsgemäß ausgerüsteten KFZ-Rädern.
Nach dem Anspruch 16 werden die Spikes zur Vermeidung des Wassereintritts mit Schrumpfspannungen in die Reifenlauffläche eingesetzt. Über den Anspruch 15 werden die Spikes 15 konisch - mit einer Verjüngungstendenz nach außen - gestaltet und möglichst spielfrei bzw. mit SchrumpfSpannungen in die Reifendecke eingefügt, so daß eine Optimierung der Abdichtung der Spikesführungen bei herausgeschobenen ebenso wie bei zurückgenommenen bzw. bündig abschließenden Spikes erzielt werden kann. Mit dieser Art der Spikesgestaltung kann des weiteren erreicht werden, daß die Kraftverhältnisse an den geneigten Spikesflächen jene Rückkehrbewegung in die - bündige - Ausgangsstellung der Spikes unterstützt, die - nach der Beendigung der Druckbeaufschlagung der Spikes - von den Radaufstandskräften herbeigeführt wird. Eine weitere Maßnahme zur Spikes-Abdichtung wird nach Anspruch 17 dadurch ermöglicht, daß über die Wahl der Werkstoffbeschaffenheit der Spikes und der umgebenden Reifenteile eine Werkstoffkombination mit wasserabstoßender bzw. kapillardepressiver Tendenz herbeigeführt wird.
Nach dem Prinzip des Anspruches 18 kann die Intensität der reibungsverstärkenden Maßnahmen erheblich verstärkt werden. Zu diesem Zweck werden z. B. die Krallelemente 15 im Inneren der Reifendecke von einem im Vergleich zu der Reifendecklage elastischerem bzw. porö
serem Material - z. B. in Form von Einlagen 16 - umgeben, wobei die jeweilige Position der reibungsverstärkenden Mittel bezüglich ihrer Austrittshöhe von dem Wechselspiel zwischen der auswärts wirkenden Kraft des Reireninneπdrucks in der Reifenteilkammer 1.3 und der elastischen bzw. kompressibelen - ggf. elastisch vorgespannten - Einlage 16 innerhalb der Reifendecke geregelt wird.
Über den Anspruch 19 soll die durch die Druckänderung hervorgerufene Laufflächen-Aufwölbungstendenz Δ R durch besondere Armierungseinlagen 17 beeinflußt werden, und zwar mit dem Ziel, eine Optimierung der Aufstandsfläche und der Abrollverhältnisse herbeizuführen, wozu die Wahl entsprechender Werkstoffe, die Abstimmung der Abmessungen und eine die angestrebte Krümmungstendenz fördernde Vorspannung der Armierungseinlagen 17 vorrangig zum Einsatz kommen.
Eine Verbesserung der Montage- und Reparaturfreundlichkeit wird gemäß Anspruch 20 über die Gestaltung der spikesbewehrten Sonderlaufzone 1.2 als Bandage 18 verwirklicht.
Eine Anwendungserweiterung der erfindungsgemäßen Reifenkonzeption zum Alwetter-Reifen erfolgt nach Figur 7 z. B. über einen Dreikammer-Reifen nach Anspruch 21:
Hier werden zur Anpassung an unterschiedliche Fahrzustände Sonder-Laufzonen 1.2 mit unterschiedlicher Bestückung ausgerüstet, die über die Drucksteuerung der Reifen-Teilkammern 1.3 wechselweise oder gemeinsam zur Aufwölbung Δ R und damit zur Änderung der Reifen-Reibungseigenschaften veranlaßt werden.
Auch nach Anspruch 22 wird das Ziel einer allwettertauglichen Fahrwerkskonzeption nach der Prinzip des Mehrkammerreifens angestrebt, und zwar dadurch, daß gemäß der Figur 8 die Reifen-Hauptkammer durch eine die Seitenwangen des Reitens verbindende, zugfeste Membrane 26 unterteilt wird, wobei die durch die Druckbeaufschlagung bedingte Durchbiegung der Membrane eine Distanzverkürzung der beiden Seitenwangen und dadurch eine Verstär
kung der Aufwölbungstendenz der Reifen-Lauffläche Δ R auslöst.
Die Erfindung im Sinne der Realisierung mehrerer neuer Merkmale wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 9 verdeutlicht. Dazu ist zu ergänzen, daß die Einheitlichkeit der Beispiele nach den Figuren 1 und 3/4 dadurch gegeben ist, daß in beiden Fällen die reibungsverstärkenden Mittel über die Vergrößerung der Aufwölbung von Reifen-Laufdeckenteilen zum Einsatz kommen, wobei nach der Konzeption der Figur 1 die Aktivierung der reibungsverstärkenden Mittel über einen großflächigen Kraftangriff erfolgt, und zwar durch die Druckmittelbeaufschlagung der Reifenteilkammer 1.3, während nach den Figuren 3 und 4 die entsprechende Steuerbewegung - z. B. der Spikesträger 19 und der Spikes 15 - über die Druckbeaufschlagung von mehrsträngigen schlauchartigen Druckmittel-Steuerleitungen 20 herbeigeführt wird.
Die Figur 1 zeigt das Prinzip des neuen Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei diese Zeichnung insbesondere über die Gegenüberstellung der Reifenzustände 1 und 2 den Einfluß der Reifendrucksteuerung auf die Reifenaufwölbungen Δ R und Δ R' verdeutlichen soll.
Die Figur 2 zeigt eine Detailzeichnung mit Einzelheiten zur Bestückung bzw. Ausgestaltung der Reifen-Sonderlaufzone 1.2.
Die Figur 3 stellt eine Reihe der kennzeichnenden Teile für die Realisierungsmöglichkeit nach den Ansprüchen 3 und 4 dar, wobei die Prinzipien dieser Ansprüche insbesondere über die Detailzeichnung A nach Figur 5 - mit der Gegenüberstellung der Reifenzustände 1 und 2 - verdeutlicht werden sollen.
Die Figur 4 zeigt den Teilschnitt eines erfindungsgemäßen KFZ-Rades mit der Möglichkeit zu einer hydro-pneumatischen Drucksteuerung, und zwar zusammen mit einer Druckmittelzufuhr von außen - über den Anschluß 27 am Felgenhorn.
Die Figur 6 zeigt das Prinzip eines Spikesträgerε, dessen Verformungsfähigkeit durch Aussparungen 24 erhöht
wurde. Mit der Figur 7 wird die Konzeption eines Allwetterreifens in Form einer Kombination von mehreren Elementen der Erfindung dargestellt.
Die Figur 8 verdeutlicht das Prinzip eines Allwetterieifena nach dem Anspruch 22, wobei der Einflub der erfindungsgemäßen Drucksteuerung über die Gegenüberstellung von zwei extremen Reifenzuständen geklärt wird. Die Wirkungsweise dieses Reifens besteht darin, daß unterhalb der Lauffläche eine die Seitenwangen des Reifens verbindende Membrane (26) angeordnet ist, deren durch eine Druckbeaufschlagung bedingte Durchbiegung eine Distanzverkürzung der beiden Seitenwangen und dadurch eine Verstärkung der Aufwölbungstendenz der Reifen-Lauffläche herbeiführt.
Die Figur 9 zeigt eine einfache Form der erfindungsgemäßen Steuerung der Reifenbeschaffenheit, deren Prinzip in der Exponierung der reibungsverstärkenden Mittel über eine Druckerhöhung innerhalb der Reifenhauptkammer besteht.
Die Erfindung wird nachstehend in Form eines Beispiels an wand αer Figuren 1 und 2 erläutert.
Mit der Annahme einer besonders kritischen Gefahrensituation, vorgegeben durch das plötzliche Auftreffen eines fahrenden Fahrzeuges auf ein vereistes Fahrbahnstück, soll über eine möglichst kurze Zugriffszeit eine möglichst sofortige Anpassung des Fahrwerks an die neue Fahrbahnsituation erreicht werden.
Zur Bewältigung dieser Aufgabe sollen hierzu erfindungsgemäß - gemäß Fig. 1 - folgende Einrichtungen zum Einsatz gelangen:
- Felgen 2 und Reifen 1 mit gesondert druckbeaufschlagbaren Reifenteilkammern 1.3,
- eine Bestückung der Reifen-Sonderlaufzonen 1.2 mit Krallelementen 15 nach den Ansprüchen 13 bis 15, mit vorgeformten Armierungs-Einlagen 17 nach Anspruch 19 und besonderen elastischen Einlagen 16 nach Anspruch 18,
- Gaspatronen 8 mit ihrem Zündmechanismus in den Rädern 1/2
Einrichtungen zur Auslösung und Übertragung des Zündimpulses für die Gaspatronen 8. Das sind im einzelnen:
- Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren unterhalb des Fahrzeuges in Reifen- und Fahrbahnnähe,
- Umwandier und Verstärker zur Umsetzung der SensorenMeßgrößen, z. B. in elektromagnetische Wellen,
- Sender - je nach Wahl der Informationsverarbeitung bzw. der Signal- oder Impulsgeber - 3,
- Impulsaufnehmer bzw. Empfänger 4 für die Aufnahme der Signale bzw. Impulse vom Impulsgeber 3 - sowie
- Impulsleiter 5, Regel- bzw. Steuerventile 9 , elektr. Energiespeicher 7, Gasdruck-Leitungen 11 sowie Steuer- und Regelaggregate 6 zur Verarbeitung der Impulse bzw. Signale, z. B. für die Gaspatronen 8 bzw. für die Steuerung des Reifendruckes über die Gasdruck-Ausgleichskammer 10.
Werden jetzt während der Fahrt eines erfindungsgemäß ausgerüsteten Kraftfahrzeuges von den Sensoren kritische Fahrbahnzustände mit Nässe bei Temperaturen im Bereich des Gefrierpunktes registriert, so kann z. B. nach akustisch-optischer Vorwarnung des Fahrers jene Automatik in Betrieb gesetzt werden, die nach Erreichen von kritischen Grenzwerten jene Zündimpulse auslöst, die -von den Sensoren kommend-über Impulsumwandler, über die drahtlosen Informationsvermittler 3 und 4 sowie über die Informationsverarbeitung im Steuer- und Regelaggregat 6 die Gaspatronen 8 zur Entzündung bringen. Mit dieser Zündung wird jene Reifendruckerhöhung in den ReifenTeilkammern 1.3 erzeugt, die die Reifenlaufflächen aufwölbt bzw. jene hervorragenden bzw. tragenden Reifenelemente zum Einsatz bringt, die über eine Verringerung der tragenden Reifenfläche eine Erhöhung der Flächenpressung und somit ein Eindringen und Verkrallen im Eis der Straßen herbeiführen kann.
Mir. dieser Konzeption können im wesentlichen jene Reifenabroll- und Reibungsverhältnisse erreicht werden, die z. B. auch beim Fahren mit Spikesreifen auftreten, allerdings mit dem entscheidenden Vorzug der neuen Kon
zeption, nach der jetzt die Möglichkeit der kurzfristigen Anpassung an kritische, durch eine plötzliche Fahrbahnvereisung vorgegebene Situation erzielt werden kann. Insbesondere wird mit der neuen Konzeption die Tendenz zur Beschädigung der Fahrbann relativ gering genalteπ, da ein Eingriff der Krallelemente nur für Fahrten über kritisch ahrbahnstrecken in Frage kommt.
Des weit n bietet die neue Konzeption die Möglichkeit, die Härte der Krallelemente - gegebenenfalls unter Verzicht auf Hartmetall - zu verringern, so daß dadurch der Verschleiß der Krallelemente dem der übrigen Lauffläche angepaßt werden kann.
Da die Härte der Krallelemente - im Gegensatz zu der von Spikes bei üblichen Spikesreifen - nicht für den monatelangen Verschleiß durch den Kontakt mit üblichen Fahrbahnbelägen ausgelegt werden muß, genügt hier eine geringere Härte, die einerseits für das Eindringen in das Eis und andererseits für eine reduzierte Einsatzdauer von Fahrten auf eisbedeckten Straßen festgelegt werden kann.
Die Anpassung der Reifen-Sonderlaufzcne 1.2 an die Gefährdung z. B. durch Schmelzschnee oder Nässe - mit der entsprechenden Gefahr des Aquaplanings - kann des weiteren durch große Profilkanäle zwischen den tragenden Laufflächenelementen erzielt werden, wobei hierzu vorrangig das erfindungsgemäße Prinzip der LauffeächenaufWölbung - z. B. unter Verzicht auf Krallelemente - zur Anwendung kommen kann.
Des weiteren bietet die neue Konzeption die Möglichkeit, die Fahrsicherheit von Kraftfahrzeugen durch eine regelungstechnische Verknüpfung mit Bremsschlupfverhinderern bzw. mit Antiblockiersystemen zu verbessern.
Zu der Bedeutung der neuen Konzeption ist besonders herauszustellen, daß vor allem Glatteis-Wetterlagen zur vex-stärkten ünfallhäufigkeir. rühren, und zwar ol'c in Verbindung mit Massenkarambolagen.
Insbesondere die Ausrüstung von Rettungsfahrzeugen nach
der vorstehend beschriebenen Konzeption kann den Zeitaufwand von dem Augenblick des Notfalles bis zum Eintreffen der hilfeleistenden Personen entscheidend reduzieren, da Hilfs- bzw. Rettungsfahrzeuge mit der v. g. Ausrüstung eine entscheidende Verbesserung ihrer Manövrierfähigkeit bei kritischen Straßenzuständen - mit einer entsprechenden Verkürzung der Fahrzeiten - erreichen können.
In der Beschreibung ebenso wie bei der zeichnerischen Darstellung der Pat.-Anmeldung wurde im Interesse einer möglichst prägnanten Herausstellung des Erfindungsprinzips auf die Darstellung vieler technischer Einzelheiten verzichtet.
Das gilt insbesondere für die Darstellung von Ventilen, von Verschraubungen, Verschlüssen, Dichtungen, elektrisehen Einrichtungen oder von Teilfugen an den Felgen, die z. B. - wegen der besseren Zugänglichkeit zu den Steuerungsgeräten und deren Anschlüssen - teilbar sein könnten.
Das Steuer- und Regelaggregat 6 hat bei der Variierung der Reifenaufwölbung Δ R in Verbindung mit der dadurch beeinflußten Steuerung der Reifen-Laufflächenbeschaffenheit eine zentrale Stellung. Es hat neben der v. g. Steuerung der reibungsverstärkenden Maßnahmen folgende Aufgaben zu erfüllen:
- Steuerung der Ableitung von Druckluft bzw. der Gas-Luft-Gemische aus dem Reifeninnern 1 bzw. aus den Reifenteilkammern 1.3, mit dem Ziel, die Rückführung der Reifenaufwölbung auf den Normalzustand für trokkene Fahrbahnzustände anzustreben;
- Regelung des Informationsaustausches mit dem KFZ-Innenraum, damit dem Fahrer möglichst alle relevanten Daten über den Räder- und Gerätezustand - z. B. über die Reifen-Druckverhältnisse, die Energie-Reserven oder über den Verschleißzustand der Teile - übermittelt werden können.