DE3406926C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Wulstkerne zum Einbau in die Wülste von Fahrzeugluftreifen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Derartige Wulstkerne sind aus der DE 30 00 428 C3 bekannt. Diese neuen Fahrzeugluftreifentypen bergen die besondere Problematik in sich, daß im Gegensatz zu den bisher üblichen Reifen die Wulstkerne im Betrieb des Reifens nicht auf Zug, sondern im wesentlichen auf Druck belastet sind. Deswegen müssen diese Wulstkerne über eine ausreichend große Drucksteifigkeit in Umfangsrichtung bzw. Tangentialrichtung verfügen. Dies ist auch in der obengenannten Druckschrift beschrieben, wobei dort gesagt ist, daß die Drucksteifigkeit durch eine geeignete Werkstoffwahl oder durch eine besondere Vereinigung einzelner Kernelemente erzeugt werden könnte. Bei den bisher verwendeten Wulstkernen wird üblicherweise eine Seele aus Stahldraht von Wickeldrahtlagen ebenfalls aus Stahldraht umgeben, so daß ein verseilter Wulstkern entsteht. Zur Montage eines derartigen Reifens auf einer entsprechenden Felge muß der Reifen zunächst in axialer Richtung etwa elliptisch verformt werden, damit die Felge quer zum Reifen eingeschoben werden kann. Daran anschließend wird die Felge um 90° verdreht, so daß Reifen und Felge koaxial zueinander angeordnet sind. Dabei liegen die mit den Wulstkernen versehenen Wülste seitlich außen neben den Felgenhörnern. Die Querschnittsform des Reifens ist dabei etwa trapezförmig. Zur Montage des Reifens auf der Felge müssen nun die Seitenflanken mit den Wulstkernen nach innen geschwenkt werden und die Wulstkerne über die Felgenhörner gedrängt werden, so daß sie nach vorübergehender Stauchung in die Sitzfläche unter der ihnen eigenen Federvorspannung einrasten.

Diese montagetechnischen Notwendigkeiten haben zur Folge, daß die erforderliche hohe Drucksteifigkeit oder Knicksteifigkeit nicht durch eine entsprechende massive Ausbildung des Wulstkerns zu erreichen ist, da dann die Montage der Felge entweder überhaupt nicht oder nur unter bleibender Verformung des Wulstkerns möglich wäre.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Wulstkerne zur einfacheren Montage von Reifen zu gestalten.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Die Seele ist dabei vorzugsweise mit zwei oder mehr Wickeldrahtlagen umgeben, deren äußere möglichst genau eine rohrförmige Umhüllung kreisförmigen Querschnitts aufspannt. Des weiteren ist erforderlich, daß mindestens die äußerste Wickeldrahtlage relativ zu der ihr benachbarten inneren Wickellage bzw. bei einlagiger Wickelung relativ zur Seele um die Mittelachse der Seele mindestens begrenzt, vorzugsweise weitgehend unbegrenzt, drehbeweglich ausgebildet ist. Im Gegensatz zu den bisherigen Erkenntnissen, wonach die Drehsteifigkeit des Wulstkerns eine erhebliche Bedeutung hatte und als Grundvoraussetzung für die Brauchbarkeit angesehen wurde, ist bei der erfindungsgemäßen Ausbildung notwendig und erforderlich, daß eine Rotation des Wulstkerns innerhalb des Reifens möglich ist, wenn dieser Reifen relativ einfach auf eine entsprechende Felge montiert werden soll. Sofern der Wulstkern drehstabil ausgebildet wäre, würden die Wulstkerne nach der Montage des Reifens in einem Torsionsspannungszustand auf der Sitzfläche der Felge angeordnet sein, was zu Abrissen des mit der äußersten Wickellage verbundenen Gummimaterials führen würde und weiterhin die Gefahr beinhalten würde, daß der Reifen bei ungünstigen Belastungszuständen selbstständig sich von der Felge löst.

Die polygonale Querschnittsausbildung der Seele führt zu der erwünschten hohen Knicksteifigkeit, wegen des damit verbundenen hohen Trägheitsmoments, wobei auch ein guter Schutz gegen seitliches Ausbrechen erreichbar ist.

Der Ausdruck rohrförmige Umhüllung kreisförmigen Querschnitts ist so zu verstehen, daß durch die äußerste Wickeldrahtlage im Extremfall ein Rohr erzeugt wird, wenn nämlich der Draht aneinanderliegend gewickelt ist. Sofern die Schlaglänge beim Wickeln der Wickeldrahtlage erhöht wird, so wird ebenfalls die im wesentlichen rohrförmige Umhüllungsform beibehalten.

Diese Umhüllung, die an sich aus der US-38 61 442 bekannt ist, gewährleistet einerseits, daß bei der Vulkanisation zwar eine Verbindung zwischen dieser äußeren Wickellage und dem Reifenmaterial eingegangen werden kann, jedoch eine fest Bindung zwischen der Wickellage und der Seele bzw. einer evtl. zwischen Seele und äußerer Wickellage befindlichen Wickellage nicht entsteht, so daß bei der Montage die Rotation der Seele möglich ist, was im Ergebnis zu einer stabilen Montagelage führt, die nahezu oder vollständig frei von Torsionsspannungszuständen ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung gewährleistet zudem, daß der Reifen zur Montage der Felge elliptisch aufgeweitet werden kann, ohne daß hierdurch plastische Verformungen im Wulstkernmaterial entstehen.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Seele im Querschnitt ein regelmäßiges Polygon bildet. Ein regelmäßiges Polygon hat den Vorteil, daß es erheblich einfacher ist, Wickellagen darum zu führen, die ein rohrförmiges Gebilde aufspannen und somit die Drehfähigkeit des Kerns ermöglichen. Als Querschnitte kommen beispielsweise Sechseck- oder Achteckprofile in Betracht, wobei allerdings das seitliche Ausbrechen entsprechend der Flächenanzahl in seinen Richtungsmöglichkeiten vervielfacht wird. Bei einer Kreisform wäre ein Ausbrechen in sämtliche Richtungen möglich, so daß es in der Praxis zu spiralförmigen Verformungen des Wulstkerns kommen könnte, welche spiralförmige Verformung allerdings durch Seelenkerne polygonalen Querschnitts praktisch auszuschließen sind.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Seele einen quadratischen Querschnitt aufweist.

Bei dieser Ausbildung ergibt sich lediglich die Möglichkeit des Ausbrechens in zwei Richtungen, nämlich jeweils parallel zu den Seitenflächen der Seele. In diagonaler Richtung ist ein Ausbrechen praktisch auszuschließen.

Weiterhin kann vorteilhaft sein, daß die seitlichen Seelenflanken ballig ausgebildet sind.

Diese Ausbildung ist einerseits sehr nützlich für die rohrförmige Ausbildung der äußeren Drahtlage und andererseits wird hierdurch verhindert, daß beim Vulkanisieren des Reifens Gummimaterial in die ansonsten bestehenden Hohlräume eindringt.

Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die Seele einstückig mit den Ballungen ausgebildet ist.

Diese Ausbildung ist durch die entsprechende Profilierung des zur Seelenherstellung dienenden Stahlprofils möglich.

Von besonderer Bedeutung und besonders vorteilhaft ist, wenn der Wickeldrahtdurchmesser so auf Seelenquerschnittsform abgestimmt ist, daß mindestens die zweite Wickellage mindestens annähernd eine Rohrform kreisrunden Querschnitts aufspannt.

Sofern bei polygonalen Seelenquerschnitten ein zu geringer Wickeldrahtdurchmesser verwendet würde, so würde sich die Profilform der Seele auch nach dem Aufwickeln der Wickeldrähte ergeben, so daß der gewünschte Effekt der rohrförmigen Ausbildung der mindest äußersten Wickellage nicht zu erzielen wäre. Es ist deshalb eine entsprechende Abstimmung des Wickeldrahtdurchmessers auf den Seelenquerschnitt erforderlich. Dabei ist darauf zu achten, daß der Wickeldrahtdurchmesser nicht zu groß gewählt wird, weil hierdurch die Verformungsmöglichkeit des Wulstkerns bei der Montage zu stark eingeschränkt würde.

Weiterhin kann zum Zwecke der Materialersparnis und der damit verbundenen Gewichtserleichterung vorteilhaft sein, daß die Flanken der Seele in Längsrichtung verlaufende Ausnehmungen aufweisen.

Zudem ist vorteilhaft, wenn die Seele aus mehreren Lagen Bandstahl gebildet ist.

Um die gewünschte hohe Knicksteifigkeit des Wulstkerns dabei zu erreichen, ist zweckmäßig und vorteilhaft, wenn die Bandstahl-Lagen fest miteinander verbunden sind.

Die Verbindung der Bandstahl-Lagen kann durch Klebstoff oder auch durch Verschweißen erfolgen.

Um durch konstruktive Maßnahmen eine Relativverschiebung der Bandstahl-Lagen quer zur Längserstreckung zu unterbinden, ist vorteilhaft, wenn der die Seele bildende Bandstahl V-förmig profiliert ist, wobei die Spitze nach radial außen angeordnet ist.

Wegen der erforderlichen hohen Knicksteifigkeit ist die entsprechende Anordnung des V-förmig profilierten Bandstahls vorteilhaft.

Zur Erzeugung einer in der Projektion kreisförmigen Querschnittsfläche der äußersten Wickeldrahtlage ist vorteilhaft, daß die Kantenlänge der Seele bei quadratischem Seelenquerschnitt etwa den zwei- bis vierfachen Wickeldrahtdurchmesser ausmacht.

Dem gleichen Zwecke dient, daß die Kantenlänge einer im Querschnitt ein gleichseitiges Dreieck bildenden Seele etwa dem drei- bis sechsfachen Wickeldrahtdurchmesser entspricht.

Dem gleichen Zwecke dient bei einer Seele aus Bandstahl als im Querschnitt quadratischer Paketkern, daß die Kantenlänge der Seele etwa dem zwei- bis fünffachen Wickeldrahtdurchmesser entspricht.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Dicke einer Bandstahllage etwa einem Zehntel bis einem Zwanzigstel der Kantenlänge der Seele entspricht.

Des weiteren ist vorteilhaft, wenn die Projektion der Seelenbreite etwa dem drei- bis sechsfachen Wickeldrahtdurchmesser entspricht, wobei insbesondere die Bandstahldicke einem Zwanzigstel bis einem Dreißigstel der genannten Seelenbreite entspricht.

Um einerseits ein Aufspreizen der Wickellagen bei Druckbelastungen des Wulstkerns weitgehend zu unterbinden und andererseits eine ausreichende Deformation des Wulstkerns bei der Reifenmontage zu ermöglichen, ist vorteilhaft, daß die Wickelschlaglänge des Wickeldrahts kleiner/gleich 240 mm beträgt.

Um einen sicheren Sitz des Reifens auf der Felge zu gewährleisten, ist bei einer Fahrzeugfelge für mit Wulstkernen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 versehenen Luftreifen, wobei die Felge beidseits ein nach radial innen vorspringendes Felgenhorn außen neben der Sitzfläche als Stützfläche für die mit Wulstkernen versteifte Reifenwulst aufweist vorgesehen, daß die Mittelachse des Felgenhorns größeren Abstand von der Sitzfläche als die Mittelachse der Seele des Wulstkerns aufweist.

Auf diese Weise wird eine stabile Lage des Wulstkerns an der Felge erreicht, so daß ein unbeabsichtigtes Lösen des Reifens bei ungünstigen Belastungszuständen auszuschließen.

Schließlich ist bei einem auf einer Fahrzeugfelge montierten Luftreifen mit Wulstkernen nach einem der Ansprüche 1 bis 15 vorteilhaft, daß mindestens die der Sitzfläche unmittelbar benachbarten Seelenfläche mindestens etwa parallel zur Sitzfläche angeordnet ist.

Die Sitzfläche kann dabei eine Neigung von beispielsweise 5 bis 15° aufweisen, wobei dann die der Sitzfläche benachbarte Seelenfläche des Wulstkerns möglichst parallel zu dieser Sitzfläche anzuordnen ist.

Zusammenfassend werden noch einmal kurz die Unterschiede zum Stand der Technik und die Vorteile herausgestellt.

Beim Stand der Technik war bei bisherigen Reifen die Zugbeanspruchung der Wulstzone sehr hoch, wobei eine sehr hohe Drehsteifigkeit sowie gute Haftung zwischen Gummi und Stahl erwünscht und eine möglichst starre Konstruktion aufgebaut wurde.

Gemäß der Erfindung weist der Wulstkern bei diesem neuen Reifentyp eine solche Ausbildung auf, daß er hohen Druckbeanspruchungen standhalten kann, daß er eine hohe Drehfreudigkeit besitzt und daß seine elastische Konstruktion dennoch eine hohe Knickfestigkeit gewährleistet. Dies wird durch knickfeste und dennoch elastische Seelenkonstruktionen erreicht, wobei die Schlaglängen des Wickeldrahts möglichst klein gehalten werden, damit die freie Knicklänge möglichst gering gehalten ist. Die Festigkeit der Materialien ist möglichst hoch anzusetzen, damit eine hohe Druckfestigkeit erreicht wird.

Dies ist durch Einsatz entsprechend guter Stahlqualitäten für die Ausgangsmaterialien erreichbar.

Bei Verwendung einer Vierkantseele wird ein stumpf geschweißter Ring aus Stahl verwendet, der entweder scharfe oder auch abgerundete Kanten aufweisen kann. Bei Seelen aus Profilbandstahl sind die einzelnen Bandstahllagen miteinander verklebt oder auch mechanisch verklammert, damit bei Druckbelastungen kein spiralförmiges Aufblättern des Kerns erfolgen kann. Bei Dreikant- oder sonstigen Polygonkernen sind ebenfalls stumpfgeschweißte Ringe als Seelen ausgebildet.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen mit den erfindungsgemäßen Wulstkernen versehenen Farhzeugluftreifen in der Montagelage im Querschnitt gesehen;

Fig. 2 eine Variante stark schematisiert in gleicher Ansicht;

Fig. 3 bis 5 weitere Varianten in gleicher Ansicht.

Der in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugluftreifen weist eine sogenannte Radialkarkasse 1 auf, die in ihren Wülsten 2 durch Wulstkerne 3 verstärkt ist. Unterhalb des Laufstreifens 4 befindet sich zwischen diesem und Karkasse 1 ein in Umfangsrichtung zugfester, aus zwei oder mehreren Cordgewebelagen gebildeter Gürtel 5. Die Radialkarkasse 1 umschlingt im übrigen den Wulstkern 3 und ist auf diese Weise verankert. Der Reifen ist auf einer Metallfelge 6 montiert, deren Felgenkranz zur Halterung der Reifenwülste und zur Abstützung des Reifens im Notlauffall dient. Die Ränder der Felge weisen seitlich außen je ein Felgenhorn 7 auf, an welches sich eine Sitzfläche 8 für die Reifenwülste anschließt. In der Montagelage liegen die Reifenwülste 2 am inneren Umfang des Felgenkörpers an, wobei sie einen Teil der Felgenhörner 7 sowie die Sitzfläche 8 berühren. Die Wulst 2 verläuft zunächst fast horizontal nach außen und geht schließlich bogenförmig in die Seitenfläche und die Laufbahn des Reifens über. Zur Halterung der Reifenwülste 2 auf den Sitzflächen 8 kann ein umlaufender Vorsprung an der Felge vorgesehen sein, oder auch ein Sicherungsring zusätzlich befestigt werden. Der Wulstkern 3 dieses Reifens weist eine Seele 9 polygonaler Querschnittsform auf, die gemäß Ausführungsbeispiel Fig. 2 bis 5 mit jeweils zwei Wickeldrahtlagen, die endlos um die Seele 9 herumgeführt sind, umwickelt ist. Mindestens durch die äußerste Wickellage 10 ist eine rohrförmige Umhüllung kreisförmigen Querschnitts aufgespannt, so daß die Seele 9 entweder allein oder zusammen mit der inneren Wickellage 11 relativ zu der äußeren Wickellage 10 um die Mittelachse der Seele 9 mindestens begrenzt drehbeweglich ist.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bis 4 bilden die Seelen 9 Querschnitte eines regelmäßigen Polygon.

In Fig. 2 ist der Seelenquerschnitt quadratisch, während in Fig. 3 ein gleichseitiges Dreieck als Seelenquerschnitt ausgebildet ist. Gegebenenfalls können mindestens die in der Zeichnung seitlichen Seelenflanken ballig ausgebildet sein, was durch Füllstücke oder durch entsprechende einstückige Ausbildung der die Seelen bildenden Profile erreicht werden kann. Die Seelen sind im übrigen an ihren aneinandergestoßenen Enden stumpf verschweißt.

Der Wickeldrahtdurchmesser der Wickellagen 10 und 11 ist so auf die Seelenquerschnittsform abgestimmt, daß mindestens die zweite Wickellage mindestens annähernd eine Rohrform kreisrunden Querschnitts aufspannt. Hierauf wird später noch eingegangen. Die Flanken der Seelen können in Längsrichtung verlaufende Ausnehmungen aufweisen, die beim Profilieren der Seelenausgangsmaterialien angebracht werden können. Gemäß Ausführungsbeispiel Fig. 4 und 5 ist die Seele 9 aus mehreren Lagen Bandstahl gebildet. Die Bandstahllagen sind dabei durch Klebstoff oder Verschweißen fest miteinander verbunden. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist die Seele aus einem V-förmigen Bandstahl gebildet, dessen Spitze nach radial außen gerichtet ist. Die verbleibende Höhlung der V-Form ist durch ein Füllstück 12 ausgefüllt.

Bei dem quadratischen Seelenquerschnitt gemäß Fig. 2 soll die Kantenlänge der Seele etwa dem zwei- bis vierfachen Wickeldrahtdurchmesser entsprechen. Bei dem Seelenquerschnitt gemäß Fig. 3 soll die Kantenlänge der Seele etwa dem drei- bis sechsfachen Durchmesser des Wickeldrahts entsprechen. Sofern die Seele aus Bandstahl, beispielsweise gemäß Fig. 4, gebildet ist, so soll bei quadratischem Seelenquerschnitt die Kantenlänge der Seele etwa dem zwei- bis fünffachen Wickeldrahtdurchmesser entsprechen. Die Dicke einer Bandstahllage soll dabei etwa einem Zehntel bis einem Zwanzigstel der Kantenlänge der Seele entsprechen. Sofern, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5, die Projektion der Seelenbreite als Grundmaß betrachtet wird, so soll diese Projektion etwa dem drei- bis sechsfachen Wickeldrahtdurchmesser entsprechen. Dabei soll die Bandstahldicke etwa einem Zwanzigstel bis einem Dreißigstel der genannten Seelenbreite entsprechen.

Die Wickelschlaglänge des Wickeldrahts soll möglichst 240 mm betragen oder kleiner als diese Wickelschlaglänge sein. Durch diese Ausbildung ergibt sich eine gewisse Federungswirkung, wobei zudem ein Aufspreizen der Wickellagen bei Druckbelastungen praktisch unterbleibt.

Wie aus den Ausführungsbeispielen Fig. 2 bis 5 deutlich ersichtlich, soll die Mittelachse 13 des Felgenhorns 7 größeren Abstand von der Sitzfläche 8 aufweisen, als die Mittelachse 14 der Seele 9 des Wulstkerns 3. Hierdurch ist ein unbeabsichtigtes Lösen des Wulstkerns von der Sitzfläche praktisch ausgeschlossen.

Des weiteren ist beabsichtigt, daß die der Sitzfläche 8 unmittelbar benachbarte Fläche der Seele 9 mindestens etwa, möglichst genau, parallel zur Sitzfläche 8 ausgerichtet ist. Entsprechend dem üblichen Standard kann die Sitzfläche 8 auch in einer Winkelstellung von 5 bis 15° geneigt sein.

Claims (15)

1. Wulstkerne zum Einbau in die Wülste von Fahrzeugluftreifen, die mit ihren zwischen dem Laufstreifen und den Wülsten befindlichen Flanken die zugehörige Felge umgreifen, wobei die Wülste in Sitzflächen am inneren Umfang der Felge angeordnet sind und wobei die Wulstkerne jeweils aus einzelnen Kernelementen zusammengefügt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wulstkerne jeweils aus einer über ihre gesamte Erstreckung gleichbleibenden, polygonalen Querschnitt aufweisenden, ringförmig geschlossenen Seele (9) und mindestens einer endlos um die Seele gewickelten Wickeldrahtlage (10) bestehen, wobei mindestens die äußere Wickeldrahtlage (10) eine kreisförmige Umhüllung bildet, und daß mindestens die äußerste Wickeldrahtlage (10) relativ zu der ihr benachbarten inneren Wickellage (11) bzw. zur Seele (9) um die Mittelachse der Seele (9) begrenzt drehbeweglich ist.

2. Wulstkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (9) im Querschnitt ein regelmäßiges Polygon bildet.

3. Wulstkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (9) einen quadratischen Querschnitt aufweist.

4. Wulstkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Seelenflanken ballig ausgebildet sind.

5. Wulstkern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (9) einstückig mit den Ballungen ausgebildet ist.

6. Wulstkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Seele (9) in Längsrichtung verlaufende Ausnehmungen aufweisen.

7. Wulstkern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (9) aus mehreren Lagen Bandstahl gebildet ist.

8. Wulstkern nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandstahl-Lagen fest miteinander verbunden sind.

9. Wulstkern nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Seele (9) bildende Bandstahl V-förmig profiliert ist, wobei die Spitze radial nach außen angeordnet ist.

10. Wulstkern nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenlänge der Seele (9) bei quadratischem Seelenquerschnitt etwa den zwei- bis vierfachen Wickeldrahtdurchmesser ausmacht.

11. Wulstkern nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenlänge einer im Querschnitt ein gleichseitiges Dreieck bildenden Seele (9) etwa dem drei- bis sechsfachen Wickeldrahtdurchmesser entspricht.

12. Wulstkern nach Anspruch 10, wobei die Seele aus Bandstahl als im Querschnitt quadratischer Paktekern ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenlänge der Seele (9) etwa dem zwei- bis fünffachen Wickeldrahtdurchmesser entspricht.

13. Wulstkern nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke einer Bandstahllage etwa einem Zehntel bis einem Zwanzigstel der Kantenlänge der Seele (9) entspricht.

14. Wulstkern nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion der Seelenbreite etwa dem drei- bis sechsfachen Wickeldrahtdurchmesser entspricht, wobei insbesondere die Bandstahldicke einem Zwanzigstel bis einem Dreißigstel der genannten Seelenbreite entspricht.

15. Wulstkern nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelschlaglänge des Wickeldrahts kleiner/gleich 240 mm beträgt.