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LUFT-REIFEN AUS ELASTISCHEM MATERIAL
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Die Erfindung betrifft einen Luft-Reifen aus elastischem Material,
der einen torusförmigen Körper und an den Flanken desselben angeordnete Wulste aufweist,
die in an der Innenseite der ringförmigen Felge eines Fahrzeugrades befindliche
ringförmige Vertiefungen eingreifen.
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Bei herkömmlichen Luft-Reifen sind in den Wulsten ringförmig geschlossene
Kerne eingeschlossen, die aus Metalldraht bestehen und daher nahezu undehnbar und
nicht kompressibel sind. Diese Wulsteinlagen sind für Luft-Reifen, die auf der'Außenseite
der Felge eines Fahrzeugrades montiert werden, notwendig, um den Luft-Reifen auf
der Felge zu halten. Außerdem werden sie benutzt, um die Cordeinlage zu halten.
Zu diesem Zweck ist die Cordeinlage um die Wulsteinlagen herumgelegt oder in anderer
Weise an den Wulsteinlagen verankert.
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Auch bei neuartigen Fahrzeugrädern, bei denen die Luft-Reifen mit
den Wulsten an der Innenseite der Felge in dort befindlichen ringförmigen Vertiefungen
verankert werden, versieht man die im wesentlichen aus elastischem Material bestehenden
Luft-Reifen in den Wulsten mit ringförmigen und somit praktisch undehnbaren und
drucksteifen Einlagen bzw.
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Wulstkernen.
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Ringförmige, praktisch undehnbare Wulstkerne aus Drahtmaterial oder
dergleichen haben den Nachteil, daß sie die Montage der entsprechend ausgestatteten
Reifen erschweren, weil die Wulste mit den undehnbaren Kernen über den größeren
Außenumfang der Felge gezogen werden müssen, um den Luft-Reifen an der Felge zu
montieren. Um einen dichten Sitz des Luft-Reifens an der Felge zu gewährleisten,
müssen die Kernringe in ihren Abmessungen und Eigenschaften auf die Betriebsbedingungen
abgestimmt sein. Während bei herkömmlichem Reifensitz außer auf der Felge die Kernringe
ausschließlich Zugkräften ausgesetzt sind, erhalten die herkömmlichen Kernringe
in den Wulsten von am inneren Felgenumfang
sitzenden Luft-Reifen
auch ganz erhebliche Druckkräfte. Dies schafft für den sicheren Sitz der Reifenwulste
an der Felge zusätzliche Probleme, da die aus vielen Einzelquerschnitten , z.B.
Draht, gebildeten Kerne infolge ihres excentrischen Verlaufs und ihres Schlankheitsgrades
schon bei geringen, ungünstig angreifenden Kräften dazu neigen auszuknicken, was
sofort zur Zerstörung führt. Diese Kernringe müssen also überdimensioniert werden.
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Ein weiteres Problem besteht z.B. auch darin, daß kein ausreichend
genauer Verlauf der Kernringe im Wulst sichergestellt werden kann, so daß bei den
Fertigungstoleranzen der Serie der Kernring in seinem gesamten Verlauf nicht dicht
genug an das Felgenhorn als Gegenlager für die resultierenden Kräfte (Zug-Druck)
positioniert werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luft-Reifen mit an
der Innenseite einer Radfelge anzubringenden Wulsten zu schaffen, der gleichförmiger
ausgebildet und einfacher am Fahrzeugrad zu montieren ist und nicht empfindlich
auf Druckspannungen reagiert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Luft-Reifen der eingangs
genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Wulste begrenzt dehnbar und kompressibel
ausgebildet sind und einen größeren Außendurchmesser als die ringförmigen Vertiefungen
der Felge, in denen sie nach der Montage des Luftreifens liegen, haben.
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Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß ein Luft-Reifen vorgeschlagen,
dessen Wulste keine ringförmig geschlossenen und praktisch undehnbaren Wulstkerne
enthalten, sondern entweder überhaupt keine Wulstkerne oder zumindest begrenzt dehnbare
und somit auch kompressible Wulstkerne, beispielsweise aus mehreren Teilen bestehend,
enthalten. Vor der Montage haben die Wulste bzw. deren Sitzflächen einen größeren
Außendurchmesser als die ihnen zugeordneten Anlageflächen an der Felge des Fahrzeugrades,
so daß sich der an der Felge montierte Luft-Reifen mit einem durch Kompression seiner
Wulste bedingten Anpreßdruck auf die Anlage flächen der Felge legt. Die durch das
Montieren des Luft-Reifens an der Felge entstehenden Druckspannungen - und damit
die hohe Reibung - im Bereich der
begrenzt dehnbaren und somit auch
kompressiblen Wulste sind so groß, daß die Wulste sicher in die ringförmigen Vertiefungen
oder Rillen der Felge gedrückt werden und sich auch in Notlauffällen, d.h. wenn
der Luftdruck aus dem Luft-Reifen entwichen ist, nicht von ihrer Sitzfläche lösen.
Hinzu kommt, daß die begrenzt dehnbaren und somit auch kompressiblen Wulste mit
gleichförmigem Anlagedruck auf dem gesamten Umfang der Felge an dieser bzw. in deren
Vertiefungen anliegen, ohne daß unnötige Verformungen erforderlich wären. Bei der
Montage werden die Wulste so stark komprimiert, daß durch Betriebsbedingungen erzeugte
Kräfte den Anpreßdruck nicht aufheben können.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Wulste können diese nicht
nur preiswerter hergestellt werden, sondern benötigen auch nicht einen so großen
Querschnitt wie vorbekannte Wulste mit eingelegten Kernringen, weil die Druckspannung
des montierten Wulstes über einen größeren Querschnitt verteilt ist und die durch
die vorgespannte Anlage an der Kontur des Felgensitzes resultierenden Kräfte direkt
in die Felge eingeleitet werden, was zu einer Entlastung der den Reifensitz bildenden
Wulste führt. Dementsprechend benötigt man für die Wulste geringere Dimensionen
als bei vorbekannten Luft-Reifen mit undehnbaren Kernringen in den Wulsten , weil
die erfindungsgemäßen Wulste druckstabiler sind.
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Vorzugsweise bestehen die Wulste des erfindungsgemäßen Luft-Reifens
ganz oder wenigstens teilweise aus ausreichend hartem, begrenzt dehnbarem und kompressiblem
Gummi oder Kunststoff. Wenigstens der Teil der Wulste, der formschlüssig in die
Vertiefungen oder Rillen der Felge eingreift, sollte aus kompressiblem Material
bestehen, um sich bei der Montage zusammendrücken zu lassen und sich unter einem
gewissen Anpreßdruck gegen die Anlagefläche der Felge zu legen. Der außerhalb der
Felgenvertiefungen oder Felgenrillen befindliche Teil der Wulste kann hingegen fester
ausgebildet und dementsprechend weniger dehnbar und kompressibel sein. Auch können
beispielsweise aus Metall bestehende Stützringe in die montierten Luft-Reifen im
Bereich der Wulste eingesetzt werden, um die Kompressibilität der Wulste zu begrenzen.
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Durch die Erfindung wird ein neuartiger Luft-Reifen für Fahrzeugräder
geschaffen, der in den Wulsten keine praktisch undehnbaren und drucksteifen Kernringeinlagen
enthält, sondern allein oder weitgehend aufgrund eines elastischen Verhaltens der
Wulste, das eine entsprechende Vorspannung hervorruft, und über Reibungsschluß in
den an der Innenseite der Radfelge befindlichenMontagevertiefungen oder Montagerillen
gehalten wird. Dieser Luft-Reifen ist nicht nur preiswerter als vorbekante Luft-Reifen
mit Kernringeinlagen herzustellen, sondern kann auch im Bereich der Wulste leichter
ausgebildet werden, so daß das Gewicht des Luft-Reifens insgesamt gesenkt werden
kann.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Luft-Reifens
schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein Fahrzeugrad
im Felgenbereich mit daran montiertem Luft-Reifen, wobei angedeutet ist, wie stark
der Luft-Reifen im Wulstbereich durch die Montage an der Felge etwa komprimiert
wird, Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform des an eine Radfelge
montierten Luft-Reifens mit in den Wulst eingesetztem Stützring, Fig. 3 einen Teilschnitt
durch den Wulst einer weiter abgewandelten Ausführungsform des Luft-Reifens, Fig.
4 einen Teilschnitt durch noch eine andere Ausführungsform des begrenzt dehnbaren
und kompressiblen Wulstes, Fig. 5 einen Querschnitt durch zwei Teile, welche zum
in Fig. 4 dargestellten Wulst zusammengesetzt werden, Fig. 6 einen Querschnitt einer
Ausführungsform des aus Metall bestehenden, in die Wulste einzulegenden Stützprofilringes,
Fig.
7 einen Teilschnitt durch den Wulst noch einer anderen Ausführungsform des Luft-Reifens
und Fig. 8 einen Querschnitt einer kompressiblen Einlage eines Wulstes gemaß Fig.
7.
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Ein in Fig. 1 und 2 nur schematisch angedeutetes Fahrzeugrad 1 ist
an der Innenseite der Felge 2 auf jeder Seite mit je einer ringfömrigen Vertiefung
3 versehen, die als Montagevertiefung für die Wulste eines Luft-Reifens dienen.
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Gemaß Fig. 1 hat der aus elastischem Material bestehende Luft-Reifen
4 eine sich auf dem Untergrund 5 abstützende Lauffläche 6, gewölbte Seitenflanken
7 und Wulste 8, welche sich in die ringförmigen Vertiefungen 3 der Felge 2 legen.
In das Material des Luft-Reifens 4 ist eine Cordeinlage 9 eingebettet.
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Fig. 1 zeigt, daß der Wulst 8 etwa quadratischen oder rechteckigen
Querschnitt aufweist und sich mit einer flachen Oberfläche 10 auf den ebenfalls
flachen Grund 11 der Vertiefung 3 legt. Die äußere Kante der Vertiefung 3 ist von
einem nach innen vorstehenden Horn 12 gebildet, gegen dessen Innenseite sich der
Wulst 8 mit einer etwa radial verlaufenden Fläche 13 legt und abstützt.
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In Fig. 1 ist in strichpunl<tierten Linien angedeutet, welchen
Durchmesser der Wulst 8 vor der Montage aufweist. Der Wulst 8 ist begrenzt dehnbar
und kompressibel ausgebildet, so daß er nach der Montage in der ringförmigen Vertiefung
3 einen geringeren Durchmesser aufweist als vor der Montage. Dementsprechend wird
der Wulst 8 mit dem durch seine Kompression bedingten Anpreßdruck gegen den Boden
bzw. Grund 11 der Vertiefung 3 gedrückt und somit unter großer Reibung in der Montagestellung
gehalten.
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Ein auf der'Innenseite des Wulstes 8 befindlicher nasenartiger Steg
14 dient zur Verstärkung des Wulstes 8 und als Montagehilfe.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Wulst 15 im Querschnitt
rechteckig ausgebildet und durch einen eingesetzten, aus Metall bestehenden Profilring
16 abgestützt. Der Profilring 16, der bei dieser Ausführungsform, wie insbesondere
aus Fig. 6 ersichtlich, einen winkelförmigen Querschnitt hat, kann bei der Herstellung
des Luftreifens 4 bereits angebracht und an diesen anvulkanisiert werden, läßt sich
jedoch auch noch nachträglich in den bereits montierten Luft-Reifen 4 einsetzen.
Der Stützring 16 wirkt als Kompressionsbegrenzung und verhindert, daß der betreffende
Wulst 15 aus der Vertiefung 3 herausgehoben oder herausgezogen werden kann.
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Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Wulstes 17. Der Wulst
17 ist im Querschnitt etwa quadratisch ausgebildet und hat sowohl nach außen als
auch nach innen vorspringende, im Querschnitt im wesentlichen leichter/ rechteckige
Abschnitte 18 und 19. Der Abschnitt 18 istvdehnbar und kompressibel und besteht
aus Hartgummi oder ähnlichem Material. Er kann eine Verstärkungseinlage 26 aus Fasermaterial
enthalten. Der Abschnitt 19 besteht zwar ebenfalls aus dehnbarem und kompressiblem
elastischen Material, enthält jedoch eine andersartige Verstärkungseinlage 20, beispielsweise
ebenfalls aus Fasermaterial. Beide Abschnitte 18 und 19 verfügen infolge der unterschiedlichen
Struktur und/oder Anordnung ihrer Verstärkungseinlagen 26 bzw. 20 über ein differenziertes
Verhalten bei radial einwirkenden Kräften. Der in die Vertiefung 3 einer Felge 2
unter Druck eingesetzte kompressible Abschnitt 18 des Wulstes 17 wird durch den
weniger kompressiblen Abschnitt 19 gestützt. Zusätzlich kann ein aus Metall bestehender
Profilring 21 in den Wulst 17 diesen formschlüssig umgreifend eingesetzt sein.
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Der in Fig. 4 dargestellte Wulst 22 ist im Grundaufbau dem Wulst 17
aus Fig.3 ähnlich. Er hat einen vorstehenden, im Querschnitt etwa rechteckigen Abschnitt
23 aus begrenzt dehnbarem und kompressiblem Material wie Hartgummi, der auf einem
Ring 24 aufliegt, welcher zwar auch aus Hartgummi oder ähnlichem Material besteht,
jedoch Partikel oder Granalien 25 aus härterem Material enthält. Der Abschnitt 23
und der Ring 24 sind in Fig. 5 vor dem Zusammenbau zum Wulst 22 dargestellt. Dabei
ist ersichtlich, daß die Cordeinlage 9 zwischen diesen beiden Ring-
teilen
23 und 24 eingelegt ist und mit ihrem Ende 9a auf der Innenseite des Ringes 24 aufliegt.
Beim Zusammenbau des Luftreifens 4 wird die Cordeinlage 9 in das Reifenmaterial
integriert.
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Es ist aber nicht erforderlich, daß die Cordeinlage 9 im Bereich der
Wulste des Luft-Reifens 4 umgeschlagen wird. Vielmehr kann man sie in den Bereich
der Wulste enden lassen, wobei die Enden der Cordeinlage sogar aus den Wulsten heraushängen
können, weil eine besondere Verankerung im Wulst nicht notwendig ist. Die Enden
der Cordeinlage sind also in dem "harten" Material der Wulste gelagert. DAbei werden
im Hinblick auf die Festigkeit der Lagerung ähnliche Bedingungen geschaffen, wie
sie beim herkömmlichen Luft-Reifen durch den Umschlag um die Kernringe erreicht
werden, jedoch ohne deren bekannte Nachteile im Hinblick auf die genaue Positionierung
bzw. zentrischen Verlauf innerhalb der Wulste, so daß die Karkasse insgesamt in
ihrer Gleichförmigkeit und Stetigkeit wesentlich verbessert wird.
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Die Einlagen des Ringes 24 können auch stumpf aneinanderstoßende oder
einander leicht überlappende Drahtstücke aus Metall oder Fasermaterial sein. Wesentlich
ist, daß der Wulst 2 dur die Montage an der Felge 2 gewünschte begrenzte Dehnbarkeit
und Kompressibilität aufweist.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 enthält jeder Wulst 27 des Luftusreichend/
Reifens 4 eine ringförmige Einlage 28 ausvhartem, aber kompressiblem Material wie
Hartgummi, welche mit einer Hülle 29 versehen ist, die aus um die Einlage 28 wendelförmig
gewickeltem Metalldraht besteht. Der Metalldraht ist zweckmäßig mit möglichst geringer
Steigung eng um die Einlage 28 gewickelt und bildet eine Art Anschlag, der die Kompressibilität
der umwickelten Einlage 28 begrenzt.
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Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 die in den Wulsten 27
des Luft-Reifens 4 vorgesehene Einlage 28 einen kreisförmigen Querschnitt hat, ist
die in Fig. 8 angedeutete Einlage 30 im Querschnitt quadratisch Wird diese Einlage
30 in ihrer Achsrichtung unter Druck gesetzt und dadurch komprimiert, weitet sie
sich durch Aufwölben ihrer an sich geradlinigen Seitenwände auf, wie die gestrichelten
Linien 31 andeuten. Ist
die Einlage 30 mit einer Hülle 29 aus Metalidraht
umwickelt, bietet sich über die Querschnittsvergrößerung, ohne daß das Drahtmaterial
selbst galäntt würde, ein konstruktiver Weg zur Beeinflussung der Kompressbilität.
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Die Hülle 29 kann ebenso wie aus Metalldraht auch aus Kunststoffdraht
gewickelt werden. Auch kann die HÜlle 29 aus Bandmaterial, Gewebe, Geflecht und
dergleichen bestehen, und zwar sowohl aus Metall als auch aus Kunststoff oder textilem
Material.
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Für die Hülle 29 gilt allgemein, daß für eine geringe Kompressibilität
der Einlage 30 Steigung und Abstände der beispielsweise gewickelten Festigkeitsträger
der Hülle klein gehalten werden. Ist hingegen eine größere Kompressibilität erwünscht,
werden Steigungswinkel und Abstände der gewickelten Festigkeitsträger größer gewählt,
so daß sich die Kompressibilitätsbegrenzung über die Querschnittsvergrößerung entsprechend
später einstellt. Dabei kann das Material der Einlage 30 auch weicher sein, d.h.
die Einlage muß nicht unbedingt aus Hartgummi bestehen.
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Besteht der Festigkeitsträger aus anderem Material wie Draht, gilt
die vorstehende Erläuterung sinngemäß.
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Die Aufgabe der aus elastischem Material wie Gummi bestehenden Einlage
30 kann auch durch eine hydraulische oder pneumatische Einlage wie einen mit Druckflüssigkeit
oder Druckgas gefüllten flexiblen Schlauch erfüllt werden. Auch in diesem Fall begrenzt
eine Hülle 29 die Kompressibilität mit der damit verbundenen Querschnittszunahme.
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