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Die
Erfindung betrifft ein Stützmittel
der Lauffläche
eines Luftreifens bzw. Reifens. Das genannte Stützmittel bildet zusammen mit
dem genannten Reifen und seiner Montagefelge eine rollende Baugruppe
für ein
Fahrzeug, die dazu bestimmt ist, nach einem konsequenten und unerwarteten
Druckverlust des Reifens noch rollen bzw. fahren zu können, wobei
der genannte Reifen im einzelnen ein Reifen ohne Kammer des Last-
oder Tiefbautyps ist.
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Die
französische
Patentanmeldung FR 2 756 221 beschreibt und beansprucht als Stütz- oder
Tragmittel der Lauffläche
eine torusförmige
Membran aus verstärktem
Kautschuk, die auf einen Druck p0 aufgepumpt
wird, der höher
ist als der Druck p1 der Reifenhöhlung, und
die in aufgepumptem Zustand einen Scheitelradius RM aufweist,
der kleiner als der zusammengedrückte
Radius RE des bei seinem empfohlenen Druck
verwendeten Reifens ist, wobei die genannte Membran mindestens in
ihrem Scheitel durch mindestens eine Lage aus Drähten oder Seilen verstärkt ist,
und wobei der Scheitel der genannten Membran außerdem mindestens eine Umschnürungsbewehrung
aus Drähten
oder Seilen aufweist, die in Umfangsrichtung ausgerichtet sind und
eine Bruchkraft pro cm der Lage aufweisen, die mindestens gleich
ist dem Produkt des Scheitelradius RM und
dem Druck pro cm2
der Oberfläche der
genannten Lage, was zu einem Zug pro cm Lage führt, der gleich ist dem Zug
aufgrund der maximalen Fliehkraft, der der Reifen unterzogen werden
kann, und den Bruch der Umschnürungsdrähte oder
-seile für
einen Durckunterschied p0 – p'1 gestattet,
der im Fall des Druckverlustes vorliegt, dem der Reifen unterzogen
wird, der größer ist als
der anfängliche
Druckunterschied p0 – p1,
das heißt,
bei normaler Fahrt. Die genannte Umschnürungsbewehrung kann aus mindestens
einer Lage zusammengesetzt sein, die im all gemeinen bei den Scheitel-Verstärkungslagen
sitzt, oder aus mehreren Bändern,
die in den Ausnehmungen sitzen, die auf der Schutzschicht erzeugt
wurden, die radial die darunterliegenden Lagen abdeckt.
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Der
Innendruck p0 der genannten Membran, im
kalten gemessen, das heißt,
bei 20°C,
ist größer als
der Druck p1 des Innenhohlraums des Reifens, und
zwar in einem Maß,
das zwischen 0,5.105 Pa und 5,0.105 Pa liegt, entsprechend den betroffenen Reifenabmessungen.
Wenn man als gegeben annimmt, daß der Scheitelradius RM der torusförmigen Membran bevorzugt zwischen
dem 0,80- und dem 0,97-fachen
des zusammengedrückten
Radius RE des Reifens liegt, und zwar in
erster Linie aus Gründen
der Erwärmung
des genannten Reifens, läuft eine
zu hohe Druckdifferenz Gefahr, eine bestimmte Anzahl von Eigenschaften
des Reifens selbst zu ändern,
zum Beispiel die Haltbarkeit der Karkassenbewehrung des genannten
Reifens, während
gleichzeitig eine zu bedeutende Umhüllungsbewehrung gefordert wird.
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Der
Scheitel der genannten Membran ist bevorzugt durch zwei Lagen aus
Drähten
oder Seilen verstärkt,
die untereinander in jeder Lage parallel sind und von einer Lage
zur folgenden überkreuz
laufen, wobei sie zur Umfangsrichtung einen Winkel bilden, der zwischen
50° und
85° liegt.
Die Seile oder Drähte
sind aus Gründen
der Leichtigkeit, der Weichheit und der guten Korrosionshaltigkeit
vorteilhafterweise Textilmaterial und bevorzugt aus aromatischem
Polyamid. Die axialen Enden der beiden Lagen sind bevorzugt auf
den Flanken der Membran gelegen, und zwar derart, daß, wenn
man S die axiale, maximale Breite der Karkassenbewehrung des Reifens
nennt, die Breite der Lagen bevorzugt zwischen S und 1,30 S liegt.
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Die
Druckdifferenz p0 – p1 nimmt
im Fall des Platzens des Reifens zu, und die Seile der Umhüllungslage
oder -lagen brechen, wobei sich die torusförmige Unterstützungsmembran
in den Hohlraum des Reifens hinein ausweitet und das Rollen der
Baugruppe trotz des Druckabfalls im Reifenhohlraum gestattet.
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Eine
solche Membran hat demzufolge den Gegenstand mehrerer Vervollkommnungen
gebildet: das Patent FR 2 772 666, das dem Oberbegriff des Anspruchs
1 entspricht, betrifft das Einführen
von Verstärkungselementen
in die Verstärkungslage(n) der
Flanken, wobei die genannten Elemente eine Beschaffenheit aufweisen,
die ihren Bruch für
ihre im wesentlichen selbe Druckdifferenz p0 – p'1 und
demzufolge die Expansion der genannten Membran im Hohlraum des Reifens
gestattet. Eine zweite Vervollkommnung hat darin bestanden, die
Flanken-Verstärkungslage(n)
der Membran mit Elementen zu versehen, die einerseits von einer
Seele, die imstande ist, bei einem gegebenen Druckdifferential zu
brechen, und andererseits von einem Seil gebildet sind, das wendelförmig um
die genannte Seele herumgewickelt ist, um auf diese Weise eine beträchtliche Dehnung
der Lagen-Verstärkungselemente
der Flanken zu gestatten und so die Expansion zu gestatten. Die
Verwendung solcher Seile mit Kraft-Dehnungskurven, die im wesentlichen
durch zwei benachbarte Geradensegmente mit unterschiedlichen Steigungen dargestellt
werden, hat die Heranziehung mehrerer Architekturen der Scheitelbewehrung
der Membran gestattet, und zwar einer Scheitelbewehrung, die notwendig
ist, um der Perforierung der Membran selbst zu widerstehen, und
die fertiggestellt wird durch die Umhüllungsbewehrung aus Umfangs-Verstärkungselementen,
die dazu bestimmt ist, den Scheitel der genannten Membran in ihrer
Anfangsposition zu halten, das heißt, bei normaler Fahrt mit
den gewünschten
Drücken
in der Membran und im Reifen.
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Die
aufgeführten
Architekturen sprechen nicht auf Bedingungen an, die durch die Fahrt
einer solchen Baugruppe festgelegt wurden, wenn der Druck des Hohlraums
des Reifens infolge einer Perforierung aufgehoben wurde, und wenn
die Baugruppe bei einem verringerten Druck fährt. Der Widerstand der Membran
gegenüber
einem schneidenden und perforierenden Gegenstand, der von der selben Drehbewegung
wie die rollende Baugruppe angeregt wurde, muß in sehr hohem Umfangs verbessert
werden.
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Zu
diesem Zweck und erfindungsgemäß ist die
torusförmige
Membran, die als Unterstützungsmittel
der Lauffläche
eines Reifens P verwendet wird und mit dem genannten Reifen P und
seiner Montagefelge J eine Baugruppe bildet, die rollen kann, wenn
der Reifen einem Druckverlust ausgesetzt wurde, wobei die genannte
Membran ausweitbar ist, die imstande ist, den Innenhohlraum des
Reifens auszufüllen,
und die von einer Abdeckung gebildet ist, die von einer Umhüllungsbewehrung
verstärkt
ist und mittels zweier Flanken, die durch eine Karkassenbewehrung
verstärkt
sind, mit zwei Wülsten
vereint ist, wobei jeder Wulst mindestens einen undehnbaren und
beständigen
Verstärkungsring
aufweist, rund um den die Karkassenbewehrung durch einen Umschlag verankert
ist, dadurch gekennzeichnet, daß radial über einer
inneren, für
Aufpumpgas undurchlässigen Kautschukschicht
eine Scheitelbewehrung aus mindestens zwei Lagen aus textilen Verstärkungselementen
vorliegt, die von einer Lage zur folgenden unter Bildung von Winkeln
zur Umfangsrichtung überkreuz
laufen, die zwischen 40° und
75° liegen,
wobei die genannte Scheitelbewehrung von der genannten, inneren
Schicht über
eine Meridianstrecke getrennt ist, die ihrer Breite gleicht und
die radial durch die Ränder
der beiden Karkassen-Halblagen überdeckt ist,
die sich in den Flanken erstrecken, während sie gleichzeitig von
den genannten Rändern
getrennt sind, wobei jede Karkassen-Halblage in jedem Wulst um einen
Verstärkungsring
herumgeschlagen ist und aus textilen Verstärkungselementen gebildet ist,
die bezüglich
der Umfangsrichtung unter einem Winkel ausgerichtet sind, der zwischen
40° und
75° liegt,
wobei die genannten Ränder
beiderseits der Äquatorialebene
radial auf der Außenseite
durch mindestens eine Verbindungslage aus Textilelementen verbunden
ist, wobei radial über
der Gruppe aus den genannten Rändern
und der Verbindungslage eine Umhüllungsbewehrung
angebracht ist, die aus mindestens einer Lage aus Elementen zusammengesetzt ist,
die in Umfangsrichtung verlaufen und textil sind, und wobei die
Verstärkungselemente
der Umhüllungsbewehrung
und die Elemente der Verbindungslage Widerstände aufweisen, die es ihnen
gestatten, bei einem Unterschied der Drücke p0 – p'1 zu
brechen, der im Fall des Druckverlustes im Innenhohlraum des Reifens
vorliegt, der größer ist
als der anfängliche
Druckunterschied p0 – p1,
der bei normaler Fahrt vorliegt.
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Die
Umhüllungsbewehrung
ist in vorteilhafter Weise von der Baugruppe getrennt, die von den
Karkassen-Halblagen und der Lage zur Verbindung der Ränder der
genannten Halblagen gebildet ist, was es gestattet, die beiden Vorteile
zu kombinieren, die einerseits der Umstand, daß die Verstärkungselemente der Umhüllungsbewehrung
nach dem Bruch nicht verteilt werden, und andererseits der Umstand
sind, daß der
Scheitel der Stützmembran
in höchstem Maße weich
ist.
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Unter
Bewehrung, Lage oder Schicht, die von einer Bewehrung, einer Lage
oder einer Schicht getrennt ist, muß man eine Bewehrung, eine
Lage oder eine Schicht verstehen, die im vulkanisierten Zustand
keinerlei Verklebung mit der Bewehrung, Lage oder Schicht aufweist,
die ihr radial benachbart ist, wobei das genannte, absolute Fehlen
von Verklebung durch Verwendung eines Antiklebeerzeugnisses vor
der Vulkanisation der Membran erzielt wird, zum Beispiel einer Lösung auf
der Basis von Stearaten und Metallpulver.
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Die
Merkmale der Erfindung werden mit Hilfe der folgenden Beschreibung
noch besser verständlich,
die sich auf die Zeichnung bezieht, die nicht einschränkend ein
Ausführungsbeispiel
abbildet, die Zeichnung, in der
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1 schematisch
in Übereinstimmung
mit der Erfindung eine torusförmige
Unterstützungsmembran
darstellt, und
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2 schematisch
die Membran der 1 in ihrer Lage im Reifen darstellt,
der auf seiner Einsatzfelge montiert und aufgepumpt ist.
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Die
erfindungsgemäße Stützmembran
M weist eine Abdeckung 17 auf, die mittels zweier Flanken 13 mit
zwei Wülsten
B beiderseits der Äquatorialebene
XX' vereint ist.
Die genannte Membran M ist geschlossen und weist im Inneren eine
Schicht aus kautschukartiger Mischung 10 auf der Basis
von halogeniertem Elastomer auf, eine Schicht, die für die Aufpumpgase
undurchlässig
ist, die im allgemeinen in der Reifenindustrie verwendet werden.
Die genannte Schicht 10 ist während der Konfektion der Membran
in gleichförmiger
und durch geeignete Mittel erfolgende Weise über eine Meridianlänge abgedeckt,
die im wesentlichen gleich der Länge
ist, die zwischen den beiden Punkten S der Membran vorliegt, zwischen
denen parallel zur Drehachse der rollenden Baugruppe die maximale,
axiale Innenbreite gemessen wird, und zwar durch einen Anstrich
auf der Grundlage von Stearaten, Erzeugnissen, die für ihre Antiklebeeigenschaft
in vulkanisiertem Zustand bekannt sind. Auf dem Scheitel der Membran
und auf der inneren, bestrichenen Schicht 10 ist eine Scheitelbewehrung 14 aufgelegt,
die aus zwei Lagen 141 und 142 aus Polyesterseilen
zusammengesetzt ist, die in eine Kalandrierung aus geeigneter Kautschukmischung
eingelassen sind, und zwar untereinander in jeder Lage parallel
und von einer Lage 141 zur folgenden 142 überkreuz,
wobei zur Umfangsrichtung Winkel α, α' gleich 60° gebildet
sind. Es wird ausdrücklich
darauf hingewiesen, daß die
Winkel α und α' zueinander ungleich
sein können
und zwischen 40° und
75° liegen.
können,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die beiden Lagen 141 und 142 haben
im wesentlichen gleiche axiale Breiten, die kleiner sind als die
mit Anstrich versehene Meridianlänge,
so daß die
genannten, beiden Lagen 141 und 142 völlig von
der dichten Innenschicht 10 getrennt sind. Die genannten
Lagen 141 und 142 sind über ihre axiale Breite radial
von dem selben Antiklebeanstrich abgedeckt wie der, der auf der
Innenschicht verwendet ist, was der Scheitelbewehrung die Eigenschaft
mitteilt, Im Inneren der Membran M selbst absolut frei zu sein.
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Die
Karkassenbewehrung 11 ist von zwei Halblagen 111 und 112 gebildet,
und die genannten Halblagen sind in jedem Wulst durch Herumschlagen um
ein ringförmiges
Verstärkungselement 2 verankert,
um Umschläge 121 und 122 zu
bilden. Jedes ringförmige
Verstärkungselement
(2) ist durch Aufwickeln von Seilen aus aromatischem Polyamid
167 × 2
gebildet. Eine solche Zusammensetzung verleiht dem genannten, ringförmigen Element
eine nahezu vollkommene Dehnbarkeit und eine Bruchbeständigkeit,
die mindestens gleich ist dem 1,05-fachen, notwendigen Widerstand,
der durch die Spannung eingeleitet wird, die auf das ringförmige Element
von den Verstärkungselementen
der Flankenlage ausgeübt
wird: so kann das ringförmige
Element (2) unter den genannten Bedingungen als undehnbar
und unzerbrechlich eingestuft werden. Das genannte, ringförmige Element,
das es gestattet, die Abdichtung zwischen der Membran und dem Reifen
sicherzustellen, ist radial so nahe wie möglich an der Montagefelge angeordnet,
und im gezeigten Fall liegt sein Innendurchmesser zwischen dem Nenndurchmesser der
Felge DS und dem Wert DS,
der um das Produkt LS . tgδ verkleinert
wurde, wobei LS die axiale Breite des Sitzes
des Reifenwulstes und tgδ die
Tangente des Neigungswinkels des Sitzes der Montagefelge ist.
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An
den Schultern und im größeren Teil
des Scheitels der Membran decken die Halblagen 111 und 112 radial
die beiden Bewehrungslagen der Scheitelbewehrung 141 und 142 ab,
während
sie radial über
den Punkten S der maximalen, axialen Breite von den genannten Lagen 1141 und 142 durch eine
Schicht aus Antiklebeerzeugnis getrennt sind. Die genannten Halblagen 111 und 112 weisen
Enden A auf, die beiderseits der Äquatorialebene XX' gelegen sind und
radial unter den beiden Punkten S vollkommen fest mit der inneren
Schicht 10 verbunden sind. Die Halblagen 111 und 112 sind
aus Seilen aus aromatischem Polyamid gebildet, die zueinander parallel
und bezüglich
der Umfangsrichtung in jeder Halblage um den selben Winkel α geneigt
sind (selbe Richtung und selber Wert) wie der der Scheitellage 142,
die radial von der Drehachse am weitesten entfernt ist. Die beiden
Ränder
der beiden Halblagen 111 und 112 sind axial durch
eine Verbindungslage 15 vereint, die sich beiderseits der Äquatorialebene
XX' erstreckt, mit
einer axialen Breite 1',
die im wesentlichen das 5-fache
der axialen Breite 1 beträgt, die die beiden Enden der
Halblagen 111 und 112 trennt, eine Breite 1,
die zwischen 3% und 8% der axialen, maximalen, inneren Breite beträgt. Die
genannte Verbindungslage 15 ist aus Rayon-Drähten gebildet,
die zur Umfangsrichtung einen Winkel mit einem Wert bilden, der
zwischen dem Winkel α der
Seile der beiden Halblagen 111 und 112 und 90° liegt. Zwischen
der oberen Fläche
der Lage 142 und der Verbindungslage 15 ist die
selbe Antiklebe-Anstrichschicht wie die angeordnet, die die Halblagen 111 und 112 von
der Lage 142 trennt, so daß die Lage 15 ebenfalls
von der Scheitelbewehrung getrennt ist, die von den Lagen 141, 142 gebildet
ist, und zwar über
die axiale Breite 1'.
Eine Umhüllungsbewehrung,
die im untersuchten Fall von einer einzigen Lage 16 aus
Verstärkungselementen
aus aromatischem Polyamid gebildet ist, die in Umfangsrichtung verlaufen,
das heißt, mit
der Umfangsrichtung einen Winkel von 0° ± 2,5° bilden, ist ebenfalls von den
beiden Halblagen 111 und 112 sowie der Lage 15 durch
einen Antiklebemittelanstrich getrennt. Die Umhüllungslage 16 und
die Verbindungslage 15 stellen eine Umhüllungsfunktion der Membran
M einerseits gegen die Kräfte
aufgrund der Fliehkraft, der der Scheitel der Membran während der
Fahrt der rollenden Baugruppe unterworfen ist, und andererseits
gegen die Kräfte
aufgrund des Unterschieds der Drücke
p0 – p1 sicher, wobei p0 der
Aufpumpdruck der torusförmigen
Membran M ist, der zum Beispiel 10.105 Pa beträgt, der höher ist als der Druck p1 des Reifens, der zum Beispiel 9,0.105 Pa beträgt. Die
Umhüllungsfunktion
gestattet es der Membran M und ihrem Scheitel, unter normalen Fahrtbedingungen
der rollenden Baugruppe, das heißt, unter den Bedingungen von
Last, Druck und Geschwindigkeit, die für den betreffenden Reifen empfohlen
werden, einen Scheitelradius der Membran zu bewahren, der als Radius
des Punktes der Membran definiert ist, der am weitesten von der Drehachse
entfernt ist und in der Äquatorialebene gemessen
wird, praktisch konstant ist und kleiner ist als der eingedrückte Radius
des Reifens unter normalen Fahrtbedingungen.
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Dagegen
sind Art und Aufbau der Verstärkungselemente
der Umhüllungslage 16 und
der Verbindungslage 15 derart gewählt, daß sie bei einem Druckunterschied
p0 – p'1 brechen
können,
der im Fall des Druckverlusts vorliegt, der vom Reifen erfahren wird,
wobei p'1 dann kleiner als pi ist und der Unterschied
p0 – p'1 größer als
p0 – p1.
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In 2 ist
die Baugruppe E erfindungsgemäß zusammengesetzt
aus dem Reifen P, im beschriebenen Beispiel mit der Abmessung 495/45-R-22.5, der Montagefelge
J und der torusförmigen
Membran M. Der Reifen P ist ein allgemein bekannter Reifen, mit
Flanken, die radial auf der Außenseite
durch eine Lauffläche
(21) vereint und radial nach innen durch zwei Wülste (22)
verlängert
sind, wobei jeder Wulst (22) durch mindestens einen Wulstkern
(23) verstärkt
ist, um den herum eine radiale Karkassenbewehrung (24)
zur Verankerung kommt, um Umschläge
(25) zu bilden. Radial über der
Karkassenbewehrung (24) im Scheitel ist eine Scheitelbewehrung
(26) angebracht, die aus mindestens zwei Lagen aus Metalldrähten oder
-seilen zusammengesetzt sind, die in jeder Lage zueinander parallel
und von einer Lage zur folgenden überkreuz verlaufen, wobei sie
zur Umfangsrichtung einen Winkel bilden, der zwischen 5° und 45° liegen kann.
Der Reifen P ist "ohne
Kammer" genannt
und weist innen eine Schicht aus Kautschukmischung auf, die für die Aufpumpgase
undurchlässig
ist.
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Der
Aufbau der obigen Membran gestattet es nicht nur, sich nach dem
Platzen und dem Druckverlust des Reifens völlig zu entfalten und so im
wesentlichen die Form des genannten Reifens zu bewahren, ohne indessen
innere Verschlechterungen des Reifens während der Phasen der normalen
Fahrt hervorzurufen, sondern ermöglicht
es auch, zu gestatten, fahren zu können, wenn das perforierende
Element im Reifen verankert ist und über die Innenwand über eine
Strecke hinausgeht, die im wesentlichen 30 mm beträgt, und
zwar über
eine Fahrstrecke von mindestens 60 km, wobei der Innendruck der
rollenden Baugruppe der nach dem Entfalten der Membran abgesenkte
Druck ist, um eine Aufpumpstation zu erreichen und nach dem erneuten
Aufpumpen mit Nenndruck zu fahren, und wobei der perforierende Gegenstand
noch immer über
eine Strecke von mindestens 500 km an Ort und Stelle ist, eine Strecke,
die es gestattet, dann eine Reifenreparaturwerkstatt zu finden.