DE2314036A1 - Reifen, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl,-Ing. W. Beyer 231 A 036

Dipl.-Wirtsch.-Ing. B, Joche.n

Frankfurt am Main General-vom-Stein-Str. 18

Gabriel Rüget
7 cours Fauriel
Saint-^tienne (Loire)
Frankreich

Reifen, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft auf einer Felge zu montierende Reifen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem äußeren Mantel und einem im fertig montierten Zustand gespannten hohlen Innenteil.

Die bisher bekannte Gummibereifung von Fahrzeugen läßt sich einteilen in sog. Vollgummireifen und pneumatische Reifen (Pneus). Zur begrifflichen Abgrenzung könnte der hiermit neu vorgeschlagene, nachstehend beschriebene Reifen als "vorgespannter Reifen" bezeichnet werden.

Die älteste Gummibereifung ist der Vollgummireifen. Dieser bestand aus einem Vollgrummiring mit radial von innen nach außen abnehmender Elastizität, der auf eine Radfelge aufgepreßt wurde. Wegen seiner übermäßigen Steifigkeit oder Starrheit in radialer Richtung waren die damit ausgerüsteten Fahrzeuge sehr unbequem, laut und führten zu verhältnismäßig starken Beschädigungen an befestigten Wegen und Straßen.

Man hat versucht, die Vollgummireifen durch sich von ihren Flanken ins Innere vordringende Hohlräume weicher zu machen.

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Es ergab sich aber erst eine zufriedenstellende Weichheit, wenn die Reifen vollständig hohl ausgeführt wurden, so daß sie die Form einer im Querschnitt C-förmigen Decke hatten, welche sich mit ihren beiden Flanken auf der Radfelge abstützte. Allerdings mußte man nun wiederum, um eine ausreichende radiale Steifigkeit zu bekommen, im Mantel einen bestimmten Innendruck aufrechterhalten, wozu man einen abgedichteten Innenraum schuf und den Reifen mit einem Luftdruck von einigen Bar aufpumpte: Auf diese Weise entstand der pneumatische Reifen.

Wegen der Geschmeidigkeit seiner Lauffläche und Flanken gleicht der pneumatische Reifen Bddenunebenheiten weitgehend aus, indem er sich diesen anschmiegt, und er dämpft Stöße beim Auftreffen auf größere Hindernisse, wie z.B. Löcher im Fahrdamm oder große Steine. Infolge dieser hervorragenden Eigenschaft hat er den Aufschwung des Automobils seit dem Anfang des 20. Jahrhunderts zur heutigen Blüte ermöglicht. Dennoch hat auch dieser Reifen angeborene Schwächen und Fehler, die mit seinem grundsätzlichen Aufbau und Funktionsprinzip verbunden sind und deshalb durch keinerlei Verbesserungen ausgeschaltet werden können.

Der wichtigste Nachteil des zur Zeit üblichen Reifens besteht darin, daß ein kleines Loch genügt, um ihn in Kürze platt werden zu lassen. Wenn dies bei hoher Geschwindigkeit geschieht, kann das Fahrzeug ins Schleudern kommen und einen schweren Unfall verursachen. Bei niedriger Fahrgeschwindigkeit kann ein zumindest teilweise platter Reifen möglicherweise längere Zeit unbemerkt bleiben, so daß er durch die Fahrbeanspruchung irreparabel beschädigt wird. Im einen wie im anderen Falle muß die Panne an Ort und Stelle behoben werden, indem das schadhafte Rad gegen ein Ersatzrad ausgetauscht wird, welches aus diesem Grunde jedes Fahrzeug ständig mitführen muß. Der Reifenwechsel ist eine schmutzige, anstrengende und, insbesondere bei schlechtem Wetter, unangenehme Arbeit, oft auch sehr gefährlich, wenn das

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Fahrzeug dazu nicht vollständig vom Fahrdamm gefahren werden

Ein dem pneumatischen ähnlicher Reifen, bei welchem nur der Luftdruck durch eine innere elastische Füllung ersetzt ist, könnte offensichtlich, selbst wenn er durchlöchert würde, nicht platt werden. Aus diesem Grunde hat man schon Reifen geschaffen, deren innerer Hohlraum mit einem faserigen oder geschäumten Material gefüllt war. Leider drückt sich jedoch dieses Material, welches ja nicht kompakt ist, durch die ständige Belastung beim Rollen des Rades sehr schnell zusammen und kann dann die Reifendecke nicht mehr unter Spannung halten. Diese fällt dann zusammen, wie wenn sie nur teilweise aufgepumpt wäre. In diesem Zustand erwärmt sich der Reifen beim Rollen außerordentlich stark, wodurch das Zusammendrücken der Füllung noch beschleunigt wird, so daß die Lebensdauer derartiger Reifen nur kurz ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reifen zu schaffen, welcher im wesentlichen die Vorteile des pneumatischen Reifens hat, bei dem aber nicht die Gefahr des Druckverlusts besteht.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Innenteil des Reifens ein allein durch Verspannung mit der Felge und dem Hantel unter Druckspannung versetzter, elastischer, im wesentlichen hohlringförmiger Körper ist. Dies hat den Vorteil, daß nur der bei der Montage erzeugte innere Spannungszustand, nicht aber ein aufgepumpter innerer Hohlraum oder eine Füllung dem Reifen seine charakteristischen Fe der eigenschaft en gibt, somit eine praktisch hundertprozentige Betriebssicherheit erreicht wird·

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Ee zeigen:

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Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Rad mit einem Reifen gemäß der Erfindung,

Pig. 2-4 Querschnitte durch verschiedene Reifenausführungen gemäß der Erfindung,

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Reifen nach Fig· 4· vor dessen Montage auf einer Felge.

Das in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugrad "besteht aus einer starren Felge 3 "und einer darauf montierten weichen Decke 1, die der Art nach wie bei den bekannten Gürtelreifen ausgebildet sein kann.

Im Inneren der Decke 1 befindet sich ein unter Druck montiertes Innenteil 2, welches infolge elastischer Reaktionskräfte auf die Decke 1 von innen her einen auf die gesamt Flächer verteilten Druck ausübt, der in der radialen Gewebeeinlage der Karkasse der Decke 1 Zugspannungen zu^ Poige hat.

In Fig. 2 ist genauer gezeigt, wie eine Decke 101 auf einer Radfelge 103 montiert ist. In dem ilola ..raum, welcher durch die Innenfläche der Decke und die äußere Umfangsflache der Felge begrenzt wird, befindet sich ein mit 102 bezeichnetes Innenteil. Dieses ist erfindungsgeinäß ein Hohlkörper, welcher jedoch nicht, wie bei pneumatischen Reifen, aufgepumpt wird, und auch nicht mit einem geschäumten oder faserigen Material ausgestopft ist. Die Decke 101 stützt sich mit ihrer gesamten Innenfläche auf dem Innenteil 102 ab. Di3 Wanddicke 120 des Innenteils 102 ist kleiner als 1/10 der Gesamtbreite 121 des Reifens, gemessen parallel zur Drehachse 5·

Bei einer möglichen Ausführungsfoxm (J?ig. 2) hat das Innenteil 102 im Querschnitt die Forir« eines geschlossenen Hinges. Die äußere Oberfläche des Innentails 102 ist im entspannten Sustand (vor der Montage) größer alv. im tncntierten, vorgespannten Zu-

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stand. Die Vorspannung des Innenteils 102 geschieht durch Stauchung infolge des Drucks, den nach der Hontage die Decke 101 und die Felge 103 auf das Innenteil 102 ausüben, wobei dessen Wand, die insgesamt dem Druck ausgesetzt ist, wegen ihrer im Querschnitt konvexen Form nicht einknickt. Das Innenteil 102 reagiert auf die Vorverforraung, indem es einen Druck auf die gesamte Innenfläche der Decke 101 ausübt. Es wird dadurch in der Decke 1 und speziell in den Gewebeeinlagen 104 der Karkasse jin Zustand der Vorspannung unter Zug erzeugt, wie sonst durch einen inneren erhöhten Luftdruck. Diese Reaktion des Innenteils 102 ist dauerhaft, insbesondere wenn man das Letztere, wie im übrigen auch die Einlagen 104 der Karkasse der Decke 101, mit Materialien geringer Gesamtreaktivität ausführt. Bestimmte Bereiche des Innenteils 102 können auch mit Einlagen analog denen der Decke 101 verstärkt sein.

Die Decke 101 ist in jeder Hinsicht mit der eines pneumatischen Reifens vergleichbar· Sie hat auch eine Karkasse 104, die aus einer oder mehreren Lagen Kabelfäden besteht, deren seitliche Enden 108 schlauf enförmig um stärkere~Drähte 1Ö9 in den Endwülsten 106 der Decke 101 geschlungen sind. Die Verstärkungseinlage wird nach außen geschützt durch den Flankengummi 107 und den das Reifenprofil bildenden Gummi 105 der Decke. Unterhalb der Lauffläche des Reifen können zur weiteren Verstärkung eine oder mehrere Lagen Kabelfäden 110 vorgesehen sein·

Die Decke 101 ruht mit dem Wülsten 106 auf Bandleisten 111 der Felge 103· Diese hat einen grundsätzlich bekannten Aufbau mit flacher Basis, denn die Erzeugende ihrer Peripherie ist zwischen den beiden Randleisten 111 im wesentlichen eine Gerade· Die Felge kann in mehrere Teile zerlegbar sein, um die Hontage und Demontage der drei Elemente des Reifens (Felge, Innenteil, Decke) nach Belieben vornehmen zu können. Im Falle der Fig. 2 hat die Felge 103 eine flache Basis ohne ein abnehmbares Teil. Diese Besonderheit, welche bei einem erfindungsgemäßen vorgespannten

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Reifen vorteilhaft ist, macht sie für einen pneumatischen Reifen unbrauchbar, denn dieser muß von der Felge abnehmbar sein, um ihn nach jeder Panne abnehmen und reparieren zu können. Im Gegensatz dazu braucht der von Natur aus pannensichere vorgespannte Reifen nur ein einziges Mal auf die Felge aufgezogen zu werden. Es ist sogar zweckmäßig ihn während seiner Gebrauchsdauer nicht wieder zu demontieren, um den bei der Erstmontage erzeugten, aus der Anpassung des Innenteils an die Decke resultierenden Gleichgewichtszustand nicht zu verändern.

Bei einem pneumatischen Reifen erfolgt die Anpassung an eir.e bestimmte Belastung oder eine bestimmte Geschwindigkeit durch Wahl des Luftdrucks. In ähnlicher Weise kann man auch den erfindungsgemäß vorgespannten Reifen von Anfang an auf eine bestimmte Belastung oder einen bestimmten Geschwindigkeitsbereidi durch geeignete Wahl der Form und Verformung des Innenteils auslegen, denn der Grad der Vorspannung der Decke 101 wächst mit dem Grad der Verformung des Innenteils.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher eine Decke 201 auf einer Felge 203 montiert ist. Das hier mit 202 bezeichnete Innenteil hat eine im Querschnitt C-förmige, also nicht geschlossene Gestalt mit verdickten Enden 212 der Flanken. Diese werden durch einen Abstandhalter 211 in Gestalt eines Ringes, der den Boden der Felge 203 umgibt, in einem bestimmten Zwischenabstand gehalten. Bei vorgegebenem Reifen gemäß der Erfindung wächst der Grad der Vorspannung der Decke 201 mit der Breite des Abstandhalters 211.

Bei der/iflg. 4- und 5 dargestellten weiteren Ausführungsform sitzt eine Decke 301 auf einer Felge 303, "und die beiden Flanken 312 eines Innenteils 302 stützen sich an einem den Boden der Felge 303 umgebenden Abstandhalter 3Ί1 ab. Nur folgende Einzelheiten unterscheiden diese Ausführungsform von der nach Fig. 3:

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a) Im Falle der Pig. 4 sind, anders als nach. Pig· 2 und 3» das Innenteil 302 und die Decke 301 nicht zwei getrennte Teile, die auseinander genommen werden können. Beide sind vielmehr über ihre gesamte Berührungsfläche fest miteinander verbunden, wobei diese Verbindung beliebiger bekannter Art sein kann, sofern sie nur funktionsgerecht ist.

b) Pig. 5 zeigt einen Querschnitt durch den Reifen im freien Zustand, also nicht auf der Pelge. Es ist ersichtlich, daß in diesem Zustand der Krümmungsradius H im Punkt A auf der Innenfläche des Innenteils großer ist als der Krümmungsradius r (Pig. 4) im selben Funkt A im vorgespannten Zustand des Innenteils. Dies gilt für alle Funkte auf dem inneren Umfang des Innenteils. Da die Armierungsfäden oder -drähte der Karkasse 304 der Decke von Natur aus sehr wenig dehnbar sind, folgt, daß nach der Montage der aus der Decke und dem Innenteil bestehenden Einheit auf der Pelge 303 innerhalb der Wandstärke des Innenteils 302 über deren größten Teil, und zwar von der inneren Oberfläche ab, Druckspannungen herrschen. Bei denjenigen Ausführungsformen, wo die Karkasse der Decke in Richtung der Erzeugenden ihres Querschnitts praktisch undehnbar ist (weil ihre als Armierung dienenden Einlagen wie bei Gürtelreifen in Meridianen angeordnete Kabeldrähte sind), und wo das Innenteil 302 unmittelbar mit der Innenfläche der Karkasse 304 der Decke 301 verbunden ist, wird die gesamte Wand des Innenteils 302 der Vorspannung unter Druck ausgesetzt, wenn die aus Decke und Inne&teil bestehende Einheit auf der Felge 303 montiert wird, auu diesem Grunde ist die letztere Ausführungsform besonders interessant.

Um vorgespannte Reifen herzustellen werden vorzugsweise solche Materialien ausgewählt, die außer einer schwachen Gesamtreaktivität für Druckbelastung einen Elastizitätsmodul von mehr als 10 Newton pro mm haben. Venn nämlich dieser Elastizitätsmodul deutlich ^ unterhalb diesem Grenzwert liegt, besteht die Gefahr, daß das

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Innenteil bei der dann stärkeren Vorverformung, insbesondere im Falle der Ausführungen nach Fig. 2 und 3» wo keine Verbindung mit der Decke besteht, einknickt und beschädigt wird.

Ein Reifen gemäß der Erfindung hat im "vergleich zu einem pneumatischen Reifen bekannter Art in wesentlichen folgende Vorteile:

1) Es ist nicht nötig, von Zeit zu Seit den Reifendruck zu kontrollieren und ggf. zu "berichtigen. Deshalb ist die Gefahr schlechter Straßenlage; infolge falschen Reifendrucks behoben. Aus demselben Grunde gibt es auch keinen verstärkten Reifenverschleiß wegen Mährens mit Unterdruck. Schließlich entfällt die Gefahr des Aufspaltens in die Einzelbestandteile bei schneller Fahrt mit su geringem Druck.

ist

2) Der neue Reifen/von Natur aus pannensichsr. Dies "bedeutet,

daß keine Decke mehr durch. Fahren mit plattem Seifen "beschädigt zu werden braucht, keine Unfälle mehl¹ durch plötzlich platzende Reifen zu befürchten, sir·³., Reifenwechsel mit dem Ersatzrad und damit auch die häufige Unfallursache des Auffahrens auf am Straßenrand reparierte Pannenfahrzeuge ententfällt, und schließlich durch den 7ortfall des Reserverads 20% der Kosten der Reifenausstätzung gespart werden, das Fahrzeugleergewicht verringert wird und der bisher durch das Reserverad beanspruchte Platz is Kofferraum oder unter der Motorhaube gewonnen wird.

Patentansprüche

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Claims (13)

1. 2314038

   Patentansprüche

   ι Λ β Auf einer Felge zu montierender Reifen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer äußeren Decke und einem im fertig montierten Zustand gespannten hohlen Innenteil, dadurch gekennzeichnet , daß das Innenteil (2, 102, 202, 302) ein allein durch Verspannung mit der Felge (3» 103» 203« 303) und der Decke ( 1, 101, 201, 301) unter Druckspannung versetzter, elastischer, im wesentlichen hohlringförmiger Körper ist.
2. 2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wandstärke (120) des Innenteils (2, 102, 202, 302) ein Zehntel der Gesamtbreite (121) des Reifens nicht übersteigt.
3. 3· Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Decke (1, 101, 201, 301) mit ihrer gesamten Innenfläche an dem Innenteil (2, 102, 202, 302) anliegt.
4. 4. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß im Querschnitt der Krümmungsmittelpunkt der Außenfläche des Innenteils (2, 102, 202, 302) im entspannten und im montierten Zustand auf derselben Seite dieser Fläche liegt.
5. 5· Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß das Innenteil (2, 102, 202, 302) auch im entspannten Zustand eine konvex gekrümmte Außenfläche aufweist.
6. 6. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche F_Q des Innenteile (2, 102, 202, 302) im extepannten Zustand größer ist

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   als im Gespannten Zuatand (Fläche F,.) und daß der Verformungsgrad ( 0 " 1 ) einstellbar ist, welcher einer bestimmten Vor-

   spannung auf Zug der Einlagen (104, 304) der Decke (1, 101, 201,301) entspricht.
7. 7. Reifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Verformungsgrad durch Änderung des Zwischenabstands der Abstützstellen (111, 211, 311) des Innenteils an der Felge einstellbar ist.
8. 8. Reifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt hat, dessen öffnung zur Felge weist, wobei sich die Enden (212, 312) an einem den Boden der Felge umgebenden, ringförmigen Abstandhalter (211, 311) abstützen.
9. 9. Reifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil auf der gesamten Berührungsfläche fest mit der Decke verbunden ist und im entspannten Zustand der Krümmungsradius an jedem Punkt der Innenfläche größer ist als im vorgespannten Zustand, wobei die aus Decke und Innenteil bestehende Einheit durch Änderung des Zwischenab stands ihrer seitlichen Enden bis auf ein durch die Breite der Befestigungsstellen auf der Felge bestimmtes Maß vorspannbar ist.
10. 10. Reifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil aus einem Material mit hoher Elastizität besteht, dessen Elastizitätsmodul für Druckbelastung, bei schwacher Geeamtreaktivität, mehr als 10 Newton pro mm beträgt.
11. 11. Reifen nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Verstärkragseinlagen bzw. Armierungen im Innenteil

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    (2, 102, 202, 502) ähnlich denen in Decken von pneumatischen Reifen.
12. 12. Reifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke eine solche von 'bekannten pneumatischen Reifen ist.
13. 13. Reifen nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet , daß die Decke eine Karkasse wie bei Gürtelreifen mit Stahldrahteinlage hat und das Innenteil unbeweglich mit der Innenfläche der Decke verbunden ist.

    Reifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge eine solche bekannter Art mit einer flachen Basis ist und keine zur Demontage lösbaren Teile hat, und daß der Gummireifen darauf für seine gesamte Lebenddauer fest montiert ist.

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