DE10155584B4

DE10155584B4 - Luftreifen-Felgenanordnung

Info

Publication number: DE10155584B4
Application number: DE2001155584
Authority: DE
Inventors: Norbert Kendziorra; Heiner Volk; Horst Sergel
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: DE10155584A1

Abstract

Fahrzeugrad, das folgende Bestandteile enthält,
– einen hohlen Notlauf-Felgenring (4), wobei der Notlauf-Felgenring (4) aus einem Felgenring (6) und einem Notlaufstützkörper (5), in einem einzigen Bauteil aufgebaut ist,
– einen Luftreifen (1) mit einem Laufstreifen (7), einem Gürtel (8), zwei Seitenwänden (10, 11) und einer Karkasse (9) mit Festigkeitsträgern und zwei Karkassenrandbereichen (16, 17), die jeweils in einem Adapterring (2, 3) enden, der mit dem Felgenring (6) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad, enthaltend einen Luftreifen mit einem Laufstreifen, einem Gürtel, zwei Seitenwänden, einer Karkasse mit Festigkeitsträgern und zwei Karkassrandbereichen, einen Felgenring sowie einen Notlaufstützkörper.

Bei üblichen Fahrzeugluftreifen wird die Karkasse durch Umschlingen von beiden freien Karkassenenden um jeweils einen Wulstkern verankert. Die Wulstkerne, die eine hohe Dehnsteifigkeit besitzen, sind aus mehreren Drahtwindungen aufgebaut und der Reifen wird durch die Wulstkerne in den Reifenwülsten kraftschlüssig auf der Felge fixiert. Die entsprechenden Felgen müssen als Tiefbettfelgen ausgebildet sein, um den Reifen auf die Felge montieren zu können.

Herkömmliche Fahrzeugluftreifen besitzen den Nachteil des relativ hohen Gewichts, welches u. a. durch den Wulstkern bedingt ist. Außerdem kann der Reifen beim Beschleunigen und Bremsen auf der Felge wandern, da er nicht formschlüssig mit ihr verbunden ist. Das Wandern des Reifens auf der Felge hat einen Verschleiß zur Folge und reduziert die Lebensdauer des Reifens. Der notwendige Einsatz einer Tiefbettfelge besitzt ferner den Nachteil, dass damit der Einbauraum für die Bremse reduziert wird.

Es sind schon Reif ohne Wulstkerne vorgeschlagen worden. So ist aus der DE 21 57 076 A ein Fahrzeugreifen mit einem Notlaufreifen ohne Wulstkerne bekannt. Die radial nach außen abgeknickten Hörner einer Felge reichen in zwei Umfangsschlitze der Reifenseitenwände. Der Luftreifen besitzt zwei Karkassenlagen, die die Felgenhörner jeweils von beiden Seiten umschließen. Die Reifenseitenwände sind direkt am Felgenhorn befestigt, wodurch die für gute Federungseigenschaften erforderliche Flexibilität eingeschränkt ist.

In der DE 195 30 939 C1 ist ebenfalls ein Fahrzeugrad mit einem wulstkernlosen Luftreifen offenbart. Der Reifen umschließt die Felge im Wesentlichen auf ihrer innenliegenden Seite und ist dort direkt an die Felge vulkanisiert. Ein Nachteil dieser Anordnung ist u. a. das aufwendige Herstellungsverfahren.

Die DE 33 43 890 C2 zeigt ein Fahrzeugrad mit einem Luftreifen ohne Wulstkerne, bei dem der Reifen die Felge ebenfalls auf ihrer innenliegenden Seite umschließt. Die Festigkeitsträger der Karkasse sind aus dem Reifenkörper herausgeführt und am Felgenkörper befestigt. Die Reifenendbereiche werden außerdem über zwei Federringe mit dem Felgenkörper verspannt und auf diese Weise gegen ein Ablösen gesichert. Radial außen an der Felge sind Stützteile angeordnet, auf denen sich der Reifen im Pannenfall auflegen kann. Der Nachteil dieser Fahrzeugradkonstruktion liegt u. a. in dem aufwendigen Herstellungsverfahren, da die Fäden der Festigkeitsträger einzeln mit dem Felgenkörper verbunden werden müssen.

Die DE 2937269 A1 , DD 91 605 und DE 3206171 A1 zeigen weitere alternative Verbindungen zwischen Reifen und Felge. Die DE 3341969 A1 offenbart einen in einem Reifen angeordneten Notlaufstützkörper.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hochstabile Reifen-Felgen-Anordnung bereitzustellen, die ein geringes Gewicht besitzt, bei der die Reifenmontage durch den Endkunden entfällt, die Felge kein Tiefbett und darüber hinaus eine Pannenlauffähigkeit besitzt.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß Anspruch 1.

Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass bei dieser Reifen-Felgen-Anordnung kein Wulstkern mehr benötigt und auf diese Weise eine erhebliche Gewichtseinsparung erzielt wird. Dieser Effekt wird dadurch verstärkt, dass bei dieser Anordnung keine Materialdoppelung im Kontaktbereich zwischen Felgenhorn und Reifenwulst vorliegt, wie dies bei herkömmlichen Fahrzeugluftreifen der Fall ist. Da das erfindungsgemäße Fahrzeugrad im aufgepumpten Zustand komplett mit Felgenring ausgeliefert werden soll, ist keine aufwendige und kostenintensive Reifenmontage mehr nötig, wie das bei herkömmlichen Fahrzeugluftreifen der Fall ist. Das Auswuchten des Reifens entfällt ebenfalls, da es im Herstellungsverfahren integriert werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass auf ein Felgentiefbett verzichtet werden kann und dadurch mehr Bauraum für die Fahrzeugbremse zur Verfügung steht. Durch die nach radial außen gerichtete konvexe Oberfläche des Felgenringes besitzt das Fahrzeugrad darüber hinaus ausgezeichnete Notlaufeigenschaften. Der Reifen kann sich im Pannenfall auf der Oberfläche des Felgenringes abstützen und über relativ weite Strecken im drucklosen Zustand gefahren werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Felgenring und der Notlaufstützkörper in einem einzigen Bauteil, im Folgenden Notlauf-Felgenring genannt, zusammengefasst sind. Durch die Integration der beiden Funktionsteile in einem Bauteil entfällt die Montage des Notlauf-Felgenringes.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Notlauf-Felgenring im Wesentlichen hohl ist. Der Hohlraum trägt erheblich dazu bei, dass der Notlauf-Felgenring ein sehr geringes Gewicht besitzt. Der Notlauf-Felgenring zeichnet sich bezogen auf sein Gesamtgewicht durch eine hohe spezifische Stabilität aus.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Hohlraum des Notlauf-Felgenringes Stützelemente angeordnet sind. Die Stützelemente erhöhen die Stabilität des Notlauf-Felgenringes, der dadurch die Radlasten besser aufnehmen kann und eine höhere Festigkeit besitzt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hohlraum des Notlauf-Felgenringes mit einem Schaumstoff gefüllt ist. Der Schaumstoff erhöht zum einen die Stabilität und verbessert zum anderen die mechanischen Dämpfungseigenschaften des Notlauf-Felgenringes beim Einfedern des Fahrzeugrades.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Notlauf-Felgenring aus einem Faserverbundkunststoff, einem Leichtmetall oder einer Metalllegierung besteht. Durch den Einsatz dieser Werkstoffe werden erhebliche Gewichtseinsparungen bei gleichzeitig optimalen Festigkeitseigenschaften erzielt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Adapterringe aus einem elastischen Werkstoff, vorzugsweise einem Metall, bestehen. Der Zusammenbau der elastischen Adapterringe mit dem Notlauf-Felgenring lässt sich dadurch wesentlich einfacher realisieren. Die elastischen Adapterringe können beim Zusammenbau so deformiert werden, dass der Notlauf-Felgenring in den Reifenhohlraum eingebracht und anschließend die Adapterringe auf beiden Seiten mit dem Notlauf-Felgenring verbunden werden können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Karkassenrandbereiche und die Adapterringe durch eine Vulkanisation miteinander verbunden sind. Die Verbindung in diesem Bereich muss eine hohe Festigkeit aufweisen, da der Übergang zwischen Adapterring und Karkassenrandbereich im Betriebszustand des Reifens hohen Belastungen ausgesetzt ist. Durch die Vulkanisation wird eine hochstabile und luftdichte Verbindung zwischen beiden Bauteilen geschaffen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Adapterringe und der Notlauf-Felgenring formschlüssig, vorzugsweise in Form einer Gewinde- oder Schnappverbindung, miteinander verbunden sind. Die formschlüssige Verbindung vereinfacht den Zusammenbau beider Bauteile. Die Adapterringe greifen in Form von Widerhaken in die beiden seitlichen Aussparungen des Notlauf-Felgenringes, wodurch eine stabile und hochfeste Verbindung geschaffen wird. Im Betriebszustand des Reifens können die in diesem Bereich auftretenden Zugspannungen optimal übertragen werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Adapterringe und der Notlauf-Felgenring festhaftend, vorzugsweise in Form einer Klebe- oder Schweißverbindung, miteinander verbunden sind. Auf diese Weise ist die Verbindung luftdicht verschlossen und kann Kräfte sicher übertragen. Die feste Fixierung des Luftreifens an dem Felgenring durch die beiden Adapterringe besitzt ferner den Vorteil, dass das Wandern des Luftreifens auf der Felge nicht mehr eintreten kann. Die Karkassenrandbereiche des Reifens sind unlösbar in den Adapterringen verankert, die wiederum fest in den Aussparungen des Felgenringes fixiert sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Notlaufstützfläche des Notlauf-Felgenringes mit einem Schmiermittel benetzt ist. Das Schmiermittel auf der radial äußeren Seite des Notlauffelgenringes reduziert die im Pannenfall auftretende Reibung zwischen der Innenseele des Reifens und der Oberfläche des Notlauf-Felgenringes. Auf diese Weise verbessern sich die Notlaufeigenschaften des Fahrzeugrades.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Reservoir für das Schmiermittel im Hohlraum des Notlauf-Felgenringes angeordnet ist. Das Schmiermittel kann sich durch die im Pannenfall auftretende Reibungswärme reduzieren. Über das Reservoir im Notlauf-Felgenring wird kontinuierlich eine ausreichende Schmiermittelmenge bereitgestellt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Innenseiten der beiden Seitenwände des Luftreifens mit Self-Supporting-Tire-Lagen (SST) verstärkt sind. Durch den Einsatz dieser Lagen werden die Seitenwände des Reifens erheblich verstärkt. Für den Pannenfall bietet dies den Vorteil, dass das Fahrzeugrad wesentlich länger im drucklosen Zustand gefahren werden kann, da die Seitenwände des Reifens einer geringeren Knickbelastung ausgesetzt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass am Notlauf-Felgenring ein Luftdrucksensor angeordnet ist. Der Luftdrucksensor überwacht den Luftdruck im Reifen und signalisiert dem Fahrer einen fehlerhaften Luftdruckzustand.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Hohlraum des Notlauf-Felgenringes ein Schallabsorber angeordnet ist. Der im Notlauf-Felgenring angeordnete Schallabsorber soll u. a. den über die Radaufhängung in den Fahrzeuginnenraum übertragenen Körperschall reduzieren.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Notlauf-Felgenring mit Adapterringen und Reifen
2 den Adapterring mit Notlauf-Felgenring und Reifen aus 1 in Teilansicht
3 einen modifizierten Adapterring in Teilansicht
4 einen weiteren modifizierten Adapterring in Teilansicht
5 einen Notlauf-Felgenring mit Reifen und verschiedenen Weiterbildungen sowie
6 ein Fahrzeugrad gemäß 1 im Notlaufzustand.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel als Radialschnitt, bestehend aus einem Reifen 1, der über zwei Adapterringe 2 und 3 mit dem Notlauf-Felgenring 4 verbunden ist. Der Notlaufstützkörper 5 und der Felgenring 6 sind als ein einziges Bauteil in dem Notlauf-Felgenring 4 integriert. Der Reifen 1 besitzt einen Laufstreifen 7, zwei Gürtellagen 8, eine Karkasse 9 sowie zwei Seitenwände 10 und 11.
Der Adapterring 2 steckt in der Aussparung 12 und der Adapterring 3 in der Aussparung 13 des Notlauf-Felgenringes 4. Beide Adapterringe 2 und 3 sind dort fest verankert. Der Notlauf-Felgenring 4 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Hohlraum 14 mit einer konvex gekrümmten Notlaufoberfläche 15 auf. In den beiden Karkassenrandbereichen 16 und 17 liegen keine Randverdickungen bzw. Reifenwülste vor, da die freien Enden der Karkasse 9 nicht wie bei üblichen Reifen umgeschlagen werden.
In der 2 ist der Adapterring 2 mit dem Reifen 1 und dem Notlauf-Felgenring 4 aus 1 in Teilansicht dargestellt.
Der Reifen 1 ist mit dem Adapterring 2 festhaftend, vorzugsweise durch eine Vulkanisation, verbunden. Die freien Enden 30 der Karkasse 9 sind im Adapterring 2 und 3 eingebettet und besitzen eine zur Radachse parallele Ausrichtung. Der Adapterring 2 steckt in der Aussparung 12 des Notlauf-Felgenringes 4 und ist dort festhaftend, vorzugsweise über eine Klebung, mit dem Notlauf-Felgenring 4 verbunden. Die Form des Adapterringes 2 und der Aussparung 12 gewährleisten eine optimale Kraftübertragung von dem Reifen 1 auf den Notlauf-Felgenring 4.
In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Adapterringes 2 dargestellt. Der Adapterring 2 besitzt in dieser Variante ein Außengewinde 18a und 18b zur Fixierung in der Aussparung 12, die ein entsprechendes Innengewinde besitzt. Durch diese Art der Fixierung wird die Festigkeit der Verbindung zwischen Notlauf-Felgenring 4 und Adapterring 2 erheblich erhöht, da das Gewinde wie ein Widerhaken wirkt. Denkbar ist ebenfalls, dass der Adapterring nur das Außengewinde 18a oder nur das Außengewinde 18b besitzt.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Adapterring besteht aus einem innenliegenden Adapterring 27 und einem außenliegenden Adapterring 28. Das freie Ende 30 der Karkassenlage 9 ist durch eine Klebung fest zwischen den beiden Adapterringen 27 und 28 verankert, die wiederum über ein Gewinde formschlüssig mit dem Notlauf-Felgenring 4 verbunden sind. Die Wellenform des freien Ende 30 der Karkasse 9 entsteht beim Zusammenpressen der beiden Adapterringe 27 und 28, die vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff bestehen. Beim Zusammenpressen wird das freie Endes 30 zwischen den Adapterringen 27 und 28 eingeklemmt und gleichzeitig die Gewindeform des Adapterringes 2 erzeugt.
In der 5 ist ein Notlauf-Felgenring mit Reifen und verschiedenen Weiterbildungen dargestellt. Die Seitenwände 10 und 11 des Reifens 1 sind auf der Innenseite mit zwei "Self-Supporting-Tire-Lagen" 19 und 20 versehen, die im Pannenfall eine zusätzliche Stabilisierung bewirken. Auf diese Weise werden die Seitenwände 10 und 11 in einem geringen Umfang auf Knickung belastet, wodurch das Fahrzeugrad wesentlich länger im drucklosen Zustand gefahren werden kann.
Die radial nach außen gerichtete Oberfläche des Notlauf-Felgenringes 4 ist mit einem Schmiermittelfilm 21 benetzt, um die im Notlaufzustand auftretende Reibungswärme zu reduzieren. Das im Notlauf-Felgenring 4 angeordnete Reservoir 25 ist für die Bereitstellung von Schmiermittel vorgesehen. Der Hohlraum 14 ist mit Stützelementen 22 versehen, die eine zusätzliche Stabilisierung des Notlauf-Felgenringes 4 bewirken. Der im Hohlraum 14 angeordnete Schaumstoff 23 trägt ebenfalls zur Stabilitätssteigerung bei und verbessert die Dämpfungseigenschaften des Notlauf-Felgenringes 4. Das Schaumstoffmaterial soll ferner schallabsorbierende Eigenschaften besitzen. Die Wirkung der Schallabsorption wird durch die Öffnungen 24 im Notlauf-Felgenring 4 unterstützt. Der im Notlauf-Felgenring 4 angeordnete Luftdrucksensor 26 überwacht den Luftdruck im Reifen 1 und signalisiert einen fehlerhaften Luftdruckzustand.
In 6 ist ein Fahrzeugrad gemäß 1 im Notlaufzustand dargestellt. Der Reifen 1 liegt mit der Reifeninnenseele direkt auf der konvexen Oberfläche des Notlauf-Felgenringes 4 auf, so dass die Kraftübertragung im Wesentlichen nicht über die Seitenwände 10 und 11 erfolgt. Die Kontur des Reifens 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Seitenwände 10 und 11 Krümmungen mit einem großen Radius aufweisen und dadurch einer geringeren Knickbeanspruchung ausgesetzt sind. Die Reifeninnenseele 29 tritt im Notlaufzustand ebenfalls an keiner Stelle mit sich selber in Kontakt, wie das bei herkömmlichen Luftreifen der Fall ist. Die Zerstörung des Luftreifens tritt bei herkömmlichen Luftreien in der Regel zuerst an diesen Kontaktstellen auf. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugrad kann hingegen eine lang andauernde Pannenlauffähigkeit gewährleistet werden.

1: Reifen
2, 3: Adapterringe
4: Notlauf-Felgenring
5: Notlaufstützkörper
6: Felgenring
7: Laufstreifen
8: Gürtellagen
9: Karkasse
10, 11: Seitenwände
12, 13: Aussparung des Notlauf-Felgenringes
14: Hohlraum des Notlauf-Felgenringes
15: Notlaufoberfläche
16, 17: Karkassenrandbereiche
18a, 18b: Außengewinde des Adapterringes
19, 20: Self-Supporting-Tire-Lagen
21: Schmiermittelfilm
22: Stützelemente
23: Schaumstoff
24: Öffnung im Notlauf-Felgenring
25: Reservoir für Schmiermittel
26: Luftdrucksensor
27: Innenliegender Adapterring
28: Außenliegender Adapterring
29: Reifeninnenseele
30: freies Ende der Karkasse

Claims

Fahrzeugrad, das folgende Bestandteile enthält, – einen hohlen Notlauf-Felgenring (4), wobei der Notlauf-Felgenring (4) aus einem Felgenring (6) und einem Notlaufstützkörper (5), in einem einzigen Bauteil aufgebaut ist, – einen Luftreifen (1) mit einem Laufstreifen (7), einem Gürtel (8), zwei Seitenwänden (10, 11) und einer Karkasse (9) mit Festigkeitsträgern und zwei Karkassenrandbereichen (16, 17), die jeweils in einem Adapterring (2, 3) enden, der mit dem Felgenring (6) verbunden ist.
Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum des Notlauf-Felgenringes (4) Stützelemente (22) angeordnet sind.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum des Notlauf-Felgenringes (4) mit einem Schaumstoff (23) gefüllt ist.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Notlauf-Felgenring (4) aus einem Faserverbundkunststoff, einem Leichtmetall oder einer Metalllegierung besteht.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterringe (2, 3) aus einem elastischen Werkstoff, vorzugsweise einem Metall, bestehen.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkassenrandbereiche (16, 17) und die Adapterringe (2, 3) durch eine Vulkanisation miteinander verbunden sind.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterringe (2, 3) und der Notlauf-Felgenring (4) formschlüssig, vorzugsweise in Form einer Gewinde- oder Schnappverbindung, miteinander verbunden sind.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterringe (2, 3) und der Notlauf-Felgenring (4) festhaftend, vorzugsweise in Form einer Klebe- oder Schweißverbindung, miteinander verbunden sind.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Notlaufoberfläche (15) des Notlauf-Felgenringes (4) mit einem Schmiermittel benetzt ist.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reservoir (25) für das Schmiermittel im Hohlraum des Notlauf-Felgenringes (4) angeordnet ist.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseiten der beiden Seitenwände (10, 11) des Luftreifens mit Self-Supporting-Tire-Lagen (SST) (19, 20) verstärkt sind.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Notlauf-Felgenring (4) ein Luftdrucksensor (26) angeordnet ist.
Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum des Notlauf-Felgenringes (4) ein Schallabsorber angeordnet ist.