DE19539336A1 - Einsatz für einen schlauchlosen Reifen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Einsatz für einen schlauchlosen Reifen, wobei dieser Einsatz aus Gummi oder Elastomer besteht und den gesamten Raum einnimmt, der im Inneren des Reifenman­ tels zur Verfügung steht.

Die Reifen, die mit diesen Einsätzen ausgestattet sind, wer­ den in erster Linie bei Maschinen zum Transport oder zur Be­ förderung schwerer Lasten (militärische Maschinen, Maschinen für den Tiefbau bzw. öffentliche Arbeiten usw.) benutzt, die sich mit geringer Geschwindigkeit (in der Größenordnung von beispielsweise 5 bis 15 km/h) oder mittlerer Geschwindigkeit (in der Größenordnung von beispielsweise oder bevorzugt 30 bis 50 km/h) bewegen, wobei diese Reifen die kombinierten Ei­ genschaften der Haftung, Elastizität, Quersteifigkeit, gerin­ gen Rollwiderstandes und großer Abnutzungsbeständigkeit auf­ weisen müssen und sich durch diese Eigenschaften von Konkur­ renzerzeugnissen unterscheiden, wie etwa weichen Vollreifen oder Reifen, die mit Polyurethanschaum gefüllt sind, die im allgemeinen sehr hart sind und die eine Lebensdauer aufwei­ sen, die niedriger ist als die eines normalen Reifens, wobei die Reifen, die mit Polyurethanschaum gefüllt sind, außerdem den Nachteil aufweisen, daß sie sich beim Stillstand flach­ drücken, wenn sie eine bestimmte Zeit benutzt waren, und zwar aufgrund der Warmverformbarkeit des Polyurethanschaumes.

Die von der Erfindung betroffenen Einsätze bestehen im we­ sentlichen aus einem kreisringförmigen Kissen, in dem dichte Kanäle ausgebildet sind, die sich in Umfangsrichtung rund um die Achse des Reifens erstrecken und mit Gas, insbesondere Luft, gefüllt sind, wobei das kreisringförmige Kissen einen Querschnitt aufweist, der dem der Innenfläche des Reifenman­ tels entspricht.

Es ist durch das französische Patent 2 655 919 der Anmelderin bereits ein solcher Einsatz bekannt, in dem die Kanäle einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und matrixartig angeord­ net sind, indem sie in Reihen und Spalten angeordnet sind, die parallel bzw. senkrecht zur Achse des Reifens verlaufen.

Die vorliegende Erfindung hat im wesentlichen zum Zweck, die Leistungen und die Betriebsdauer dieser Einsätze zu verbes­ sern.

Sie schlägt zu diesem Zweck einen Einsatz für einen schlauch­ losen Reifen, insbesondere für Maschinen zum Transport und/ oder zur Beförderung schwerer Lasten, vor, wobei dieser Ein­ satz dazu bestimmt ist, im wesentlichen den gesamten Innen­ raum einzunehmen, der im Inneren eines Reifenmantels zur Verfügung steht, und im wesentlichen aus einem kreisringför­ migen Elastomer- oder Gummikissen gebildet ist, das mit einer Vielzahl dichter, paralleler Kanäle ausgebildet ist, die mit Gas gefüllt sind, voneinander getrennt sind und sich in Um­ fangsrichtung um die Achse des Einsatzes erstrecken; der Ein­ satz ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle einen poly­ gonförmigen bzw. mehreckigen Querschnitt mit abgerundeten Scheiteln aufweisen, mit einer Seitenzahl, die gleich oder größer ist als 5, und daß diese Kanäle zueinander versetzt angeordnet sind und voneinander durch eine im wesentlichen gleichmäßige Materialdicke getrennt sind.

Man hat festgestellt, daß dank dieser Merkmale die Betriebs­ lebensdauer des Einsatzes in hohem Umfang gesteigert wurde, und zwar aufgrund der besseren Verteilung der Spannungen im Material des betreffenden Einsatzes.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Kanäle einen sechseckigen Querschnitt auf.

Diese Form gestattet es insbesondere, eine zu wesentliche Klemmwirkung der Ränder der Kanäle und eine "Katzenaugen" Wirkung zu vermeiden, die bei der Zusammendrückung des kreis­ ringförmigen Kissens auftritt, wenn die Kanäle einen kreis­ förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Verringerung oder Unterdrückung der Einklemmung und dieses "Katzenaugen"-Effek­ tes das Auftreten von Ausgangspunkten von Rissen im Material des kreisringförmigen Kissens vermeidet.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die vorgenannten Kanäle untereinander in Ebenen ausgerichtet, die senkrecht zur Achse des Reifens stehen, und sind in den Rich­ tungen parallel zu dieser Achse zickzackförmig oder versetzt angeordnet, und sie weisen zwei Seiten auf, die parallel zur Achse des Reifens oder des Einsatzes verlaufen.

Diese spezielle Anordnung der Kanäle ist vorteilhaft zum Er­ reichen einer im wesentlichen konstanten Materialdicke zwi­ schen benachbarten Kanälen sowie zum Unterdrücken der Riß- Ausgangsstellen im Einsatz.

Das bessere Verständnis der Erfindung und das deutlichere Aufzeigen anderer Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge dieser ergibt sich aus der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung, die beispielsweise vorgelegt ist und sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, in welchen:

Fig. 1 eine schematische Querschnitt-Teilansicht eines Rades ist, das mit einem erfindungsgemäßen Einsatz aus­ gestattet ist; und

Fig. 2 eine schematische Perspektiv-Teilansicht eines Elements dieses Einsatzes ist.

Das schematisch in Fig. 1 dargestellte Rad ist mit einem er­ findungsgemäßen Einsatz ausgestattet und weist im wesentli­ chen eine Felge 10 auf, auf der ein Reifenmantel 12 mittels ringförmiger Halte- und Sperrmittel 14, 16 montiert ist, wobei der im Inneren des Mantels 12, der auf der Felge 10 montiert ist, zur Verfügung stehende Raum gänzlich von einem Einsatz 18 eingenommen wird, der aus zwei identischen Halb- Kreisringen 20 gebildet ist, die Stirnseite an Stirnseite und längs einer Mittel- oder Äquatorialebene 22 nebeneinanderlie­ gend eingesetzt sind, die senkrecht zur Achse 24 des Rades oder Reifens verläuft.

Die Halb-Kreisringe 20 werden durch Extrusion eines Rohgummi­ wulstes mit Hilfe einer geeigneten Extrusionsdüse herge­ stellt, wobei deren ebene Fläche 26 es gestattet, sie ohne Verformung am Austritt der Extrusionsdüse abzustützen. Der extrudierte Wulst wird dann auf Länge zugeschnitten, die Stücke werden auf kreisringförmige Vulkanisierplatten aufge­ legt, wo die beiden ebenen und abgeschrägten Enden 28 eines jeden Stücks zusammengeführt und gegeneinandergelegt werden, wonach die so erhaltenen, vulkanisierten Halb-Kreisringe Stirnfläche an Stirnfläche im Inneren eines Reifenmantels 12 auf einer Felge 10 eingesetzt werden.

Bevorzugt werden die beiden Halb-Kreisringe 20 nicht aneinan­ der angeklebt oder angeschweißt, sondern im Inneren des Man­ tels 12 ganz einfach nebeneinandergesetzt, und die Verbin­ dungsflächen der verschweißten Enden 28 der Halb-Kreisringe 20 werden bevorzugt gegeneinander im Inneren des Mantels 12 versetzt.

Jeder Halb-Kreisring 20 ist mit parallelen Längskanälen 30 ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung rund um die Achse 24 des Reifens oder des Rades erstrecken, wobei diese Kanäle 30 abgedichtet, voneinander getrennt und mit Gas gefüllt sind, im allgemeinen mit Luft und mit einem normalen Atmosphären­ druck zum Zeitpunkt der Herstellung der Halb-Kreisringe 20.

Die Kanäle 30 werden im Inneren eines Halb-Kreisrings 20 der­ art ausgerichtet und angeordnet, daß die Materialdicke zwi­ schen benachbarten Kanälen in einem Querschnitt des Halb- Kreisrings, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, im wesentlichen konstant ist, wobei die Materialdicke zwischen der Außenum­ fangsfläche eines Halb-Kreisrings und den Kanälen 30, die dieser Umfangsfläche benachbart sind, in gleicher Weise im wesentlichen kontant sein kann und der Materialdicke zwischen den benachbarten Kanälen gleich sein kann.

Jeder Kanal 30 weist einen polygonförmigen, insbesondere sechseckigen, Querschnitt auf, und die Kanäle sind zwischen­ einander in Ebenen ausgerichtet, die senkrecht zur Achse 24 des Reifens oder des Einsatzes angeordnet sind, d. h., paral­ lel zur Äquatorial- oder Mittelebene 22 des Rades, sind dage­ gen hierbei in Richtungen parallel zur Achse 24 zickzackför­ mig angeordnet oder versetzt, was zum Erreichen der ange­ strebten Wirkung vorteilhaft ist.

Beispielsweise und wie in Fig. 1 deutlich zu sehen, ist ein Kanal 30a einer Reihe senkrecht zur Achse 24, der zwischen zwei anderen Reihen von Kanälen senkrecht zur Achse 24 liegt, von sechs Kanälen 30 mit sechseckigem Querschnitt umgeben, von denen er durch eine im wesentlichen konstante Material­ dicke getrennt ist. In gleicher Weise ist ein Kanal 30b der folgenden Reihe ebenso von sechs Kanälen 30 mit sechseckigem Querschnitt umgeben, die vom Kanal 30b durch eine im wesent­ lichen konstante Materialdicke getrennt sind.

Bestimmte Kanäle 30, die sich in Nähe der äußeren Umfangsflä­ che des Halb-Kreisrings 20 befinden, können auch einen halb­ sechseckigen Querschnitt, d. h., einen trapezförmigen Quer­ schnitt, aufweisen, wie bei 30c dargestellt, um von dieser Außenoberfläche des Halb-Kreisrings durch eine Materialdicke getrennt zu sein, die im wesentlichen konstant ist und gleich ist der vorgenannten Materialdicke.
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Außerdem können bestimmte Kanäle 30, wie etwa die der Reihe senkrecht zur Achse 24, die den vorgenannten Kanal 30a ent­ hält, Querschnittsabmessungen aufweisen, die ein wenig unter denen der Kanäle der benachbarten Reihen liegen.

Der polygonförmige Querschnitt mit mindestens fünf Seiten, und zwar der bevorzugt sechseckige Querschnitt, der Kanäle 30 hat einerseits zum Zweck, den "Katzenaugen"-Effekt bei Bela­ stung an den Scheiteln der Querschnitte der Kanäle und die Bildung von Riß-Ausgangspunkten auf diesen Scheiteln zu ver­ meiden, andererseits eine Materialdicke zwischen den benach­ barten Kanälen aufzuweisen, die so konstant ist wie möglich, was es gestattet, Spannungen und Riß-Ausgangsstellen in den Zonen zu vermeiden, die sonst eine geringere Dicke hätten. Daraus ergibt sich in gleicher Weise eine bessere Aufnahme und Verteilung der Wärme, die im Einsatz beim Betrieb erzeugt 4rwird. All dieses setzt sich zu einer Steigerung der Betriebs­ lebensdauer des Einsatzes um.

Die halb-kreisringförmigen Abschnitte 20, die mit den Buch­ staben A und B bezeichnet sind, d. h., die Teile der Halb- Kreisringe, die der Verbindungsebene 22 zwischen den Halb- Kreisringen sowie der Mantel-Lauffläche 12 bzw. der Felge 10 benachbart sind, weisen keine Kanäle auf, um eine höhere Druckbeständigkeit zu bieten und um ein Einsinken des Reifens in diesen Zonen A und B zu vermeiden, sowie um in gleicher Weise die Übertragung des auf das Rad aufgebrachten Antriebs­ momentes zu gestatten.

Schließlich weisen alle Kanäle 30 die gleiche Winkelanordnung in einem Querschnitt eines Halb-Kreisrings 20 auf, mit zwei Seiten, die parallel sind zur Achse 24 des Reifens oder des Rades, und mit keiner Seite, die parallel ist zur Verbin­ dungsebene 22 der Halb-Kreisringe.

Um unter Last die Bildung von Riß-Ausgangsstellen am Scheitel der polygonförmigen Querschnitte der Kanäle 30 zu vermeiden, sind diese Scheitel mit einem Radius abgerundet, der zwischen etwa 1 und 5 mm liegt, entsprechend den Abmessungen des Ein­ satzes und der Querschnitte der Kanäle.

In typischer Weise weist ein Einsatz, der dazu bestimmt ist, in einem Reifenmantel mit einem Durchmesser von 8 bis 25 Zoll, das sind 20,32 bis 63,5 cm montiert zu werden, etwa 12 bis 65 Kanäle 30 mit einer Querschnittsfläche von etwa 1,24 bis 3,81 cm² auf. Näherungsweise weist die Oberfläche des Querschnitts der Gruppe von Kanälen 30 etwa 15 bis 25% und bevorzugt 20% des Querschnitts des Einsatzes auf.

Die Abmessungen eines Einsatzes in freiem Zustand (nicht in einem Mantel 12 montiert) sind ein wenig größer als die In­ nenabmessungen des Mantels 12, damit sich der Einsatz im In­ neren des Einsatzes bzw. des Mantels unter Druck befindet, und bevorzugt unter Gleichdruck, d. h., in gleichförmiger Weise im Inneren des Mantels 12 komprimiert. Man verbessert somit sehr deutlich die Betriebslebensdauer des Einsatzes und sein Verhalten unter Last, insbesondere durch die Erhöhung seiner Quersteifigkeit.

Im allgemeinen gestattet es die Anordnung und Ausbildung der Kanäle 30 in den Halb-Kreisringen 20, die Steifigkeit des Halb-Kreisringes unter Druck zu vergleichmäßigen, und im Ma­ terial der Halb-Kreisringe die Spannungen besser zu vertei­ len, die sich aus den Rollkräften ergeben, und Riß-Ausgangs­ stellen zu vermeiden, die sich aus der radialen Zusammen­ drückung der Kanäle ergeben, und zwar derart, daß die Be­ triebslebensdauer des Einsatzes beträchtlich höher ist als die früherer Einsätze.

Dauerversuche haben die Feststellung ermöglicht, daß die Be­ triebslebensdauer eines erfindungsgemäßen Einsatzes etwa dreimal größer ist als die des Reifenmantels, in dem er mon­ tiert ist. Man kann demnach unter normalen Bedingungen einen Reifen mit einem erfindungsgemäßen Einsatz bis zur Abnutzung des Reifens benutzen, den Einsatz abmontieren und ihn in einem neuen Reifen wieder montieren, diesen bis zur Abnutzung benutzen, den Einsatz abmontieren und noch ein erneutes Mal in einem neuen Reifen montieren und wieder bis zur Abnutzung des dritten Reifens benutzen. Die Herstellungskosten eines erfindungsgemäßen Einsatzes sind deutlich niedriger als die konkurrierender Vorrichtungen mit weichem Vollreifen oder mit einem mit Polyurethanschaum gefüllten Reifen.

Im übrigen können die Einsätze so ausgelegt werden, daß sie, wenn sie in den Reifenmänteln montiert sind, die gleiche Weichheit eines herkömmlichen Reifens ergeben, dessen Auf­ pumpdruck zwischen etwa 2 und 10 bar liegt.

Die Erfindung ist auf Fahrzeugräder anwendbar, wie etwa die von Materialförderwagen bzw. Flurförderwagen, Baustellenma­ schinen, Transportanhängern aller Arten usw., und im allge­ meinen eines jeglichen militärischen oder zivilen Fahrzeugs, das unter schwierigen Bedingungen fährt und das seine Beweg­ lichkeitseigenschaften selbst im Falle eines Reifenschadens am Mantel eines Rades bewahren muß, während gleichzeitig Rolleigenschaften, insbesondere die Weichheit, dargeboten werden sollen, die mit denen üblicher Luftreifen mit oder ohne Luftkammer vergleichbar sind.

Die Erfindung betrifft, zusammengefaßt, einen Einsatz für einen schlauchlosen Reifen, der aus zwei Halb-Kreisringen 20 aus Elastomer oder Gummi gebildet ist, die längs einer Äqua­ torial- oder Mittelebene 22 im Inneren eines Reifenmantels 12 nebeneinanderliegen und mit einer Vielzahl von Kanälen 30 mit sechseckigem Querschnitt ausgebildet sind, wobei diese Kanäle parallel zueinander verlaufen und derart voneinander getrennt sind und angeordnet sind, daß die Materialdicke zwischen be­ nachbarten Kanälen im wesentlichen konstant ist.

Claims (8)

1. Einsatz für einen schlauchlosen Reifen, insbesondere für Transport- und Beförderungsmaschinen für schwere Lasten, wo­ bei dieser Einsatz dazu bestimmt ist, im wesentlichen den ge­ samten Innenraum einzunehmen, der im Inneren eines Reifenman­ tels (12) zur Verfügung steht, und im wesentlichen von einem kreisringförmigen Kissen aus einem Elastomer oder Gummi ge­ bildet ist, das mit einer Vielzahl von dichten, parallelen Kanälen (30) ausgebildet ist, die mit Gas gefüllt sind, von­ einander getrennt sind und sich in Umfangsrichtung rund um die Achse (24) des Einsatzes erstrecken, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kanäle (30) einen poly­ gonförmigen Querschnitt mit abgerundeten Scheiteln und mit einer Seitenzahl aufweisen, die größer ist als 5, und daß diese Kanäle zickzackförmig zueinander versetzt angeordnet und voneinander durch eine Materialdicke getrennt sind, die im wesentlichen konstant ist.

2. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kanäle (30) einen sechseckigen, insbesondere regelmäßig sechseckigen, Querschnitt aufweisen.

3. Einsatz nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kanäle (30) ein und dieselbe Winkelausrichtung in einem Querschnitt des Einsatzes auf­ weisen und zwei Seiten besitzen, die parallel zur Achse (24) des Reifens verlaufen.

4. Einsatz nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (30) aufeinander in Ebenen ausgerichtet sind, die senkrecht zur Achse (24) des Reifens verlaufen, und in den Richtungen par­ allel zu dieser Achse zickzackförmig angeordnet oder versetzt sind.

5. Einsatz nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er Kanäle (30, 30a) mit unterschiedlichen Querschnittabmessungen aufweist.

6. Einsatz nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitts­ fläche der Gesamtheit der Kanäle (30) etwa 15 bis 25% und be­ vorzugt etwa 20% der Querschnittsfläche des Einsatzes bildet.

7. Einsatz nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei Halb- Kreisringen (20) gebildet ist, die längs einer Äquatorial- oder Mittelebene (22) nebeneinanderliegen, die senkrecht zur Achse (24) des Reifens verläuft.

8. Einsatz nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er in freiem Zu­ stand Abmessungen aufweist, die größer sind als die Innenab­ messungen des Reifenmantels (12), um dann, wenn er im Mantel (12) montiert ist, zusammengedrückt zu sein.