DE3642036A1 - Luftbereiftes fahrzeugrad mit gesichertem wulstsitz - Google Patents
Luftbereiftes fahrzeugrad mit gesichertem wulstsitzInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugrad bestehend
aus einer einteiligen Felge mit Tiefbett und einem Luftrei
fen, dessen Wülste sich radial außen auf der Felge abstüt
zen, wobei im Bereich der Flanken des Felgentiefbettes
Sicherungselemente angebracht sind, die die Wülste bei
luftdrucklosem Fahrbetrieb gegen axiales Verrutschen nach
innen sichern.
Solche Sicherungselemente sind in der DE-PS
27 58 342 beschrieben. Die Idee ist dort, daß die Siche
rungselemente erst durch Fliehkrafteinwirkung ihre Ver
riegelungsstellung einnehmen, im Stillstand hingegen leicht
gelöst werden können. Nun wird man aber gerade mit einem
platten Reifen geneigt sein, eher langsam zu fahren, und
dann kann bei fortgeschrittener Korrosion und damit erhöhter
Reibung der fliehkraftbetätigte Mechanismus versagen.
Überdies müssen die Riegel, die bei ihrer Funktion auf
Biegung und Scherung beansprucht werden, relativ schwer
ausgeführt werden. Es werden also die ungefederten Massen
spürbar erhöht, und es können sich, da die Endstellungen
der Riegel durch eingefallenen Abrieb im Laufe der Betriebs
zeit verändert werden können, Unwuchten ergeben.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Sicherungselemente leicht
zu halten und Unwuchten zu vermeiden. Überdies dürfen die
Sicherungselemente die Montage des Reifens auf die Felge
nicht behindern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Sicherungselemente dünnwandige, elastische Zungen sind, die
nach radial außen in gegenüber der Rotationsachse flachem
Winkel ( ) aufgestellt sind und ohne plastische Deformation
bis auf die Felge nach radial innen drückbar sind.
Die flach aufgestellten, vorzugsweise aus Stahlblech
gefertigten Zungen sind hinreichend biegeweich, daß die
beiden Wülste des Reifens, bei Beförderung vom Tiefbett
auf ihre Sitzflächen, sie durch axiale Krafteinwirkung
nach radial innen gegen die Felgenwand elastisch biegen
können. Die dabei auftretende zusätzliche Belastung auf
die Wulstkerne, die diese aufzuweiten sucht, ist geringer,
als wenn ein so großer Felgenhump überwunden werden müßte,
der allein schon den Wulst gegen Verrutschen nach axial
innen auch im drucklosen Fahrbetrieb sichern würde. Wenn
die beiden Reifenwülste auf der Felge ihre Sitzflächen
erreicht haben, dann geben sie die elastisch nach innen
gebogenen Zungen wieder frei so daß diese sich selbsttätig
aufstellen.
Der Kern der Erfindung besteht also darin, als Sicherungs
elemente biegeelastische und gegenüber der Montagerichtung
flach angestellte Zungen zu nehmen, die zwischen Reifen
und Felge einen Schnappmechanismus ergeben, der zwangsläu
fig von den am Schluß der Montage axial bewegten Wülsten
betätigt wird. Die vorgeschlagenen Zungen sind von vernach
lässigbarer Masse und ändern ihre Stellung während der
Reifenlebensdauer nicht. Sie können also die Auswuchtung
des Rades nicht stören. Zum Zwecke einer besonders einfa
chen Reifenmontage werden die Zungen auf einer axialen
Seite erst nachdem beide Wülste - von eben dieser Seite
aus - über das Felgenhorn mit der bekannten taumelähnlichen
Bewegung gebracht sind und sich über dem Tiefbett befinden,
in die schnappbereite Stellung gebracht.
Die Verzögerung der Schnappbereitschaft auf einer axialen
Seite kann dadurch erreicht werden, daß die Zungen bei der
Befestigung an die Felge eine an der Felge weitgehend an
ligende Form aufweisen und, erst nachdem beide Reifenwülste
sich über dem Tiefbett befinden, plastisch hochgebogen wer
den. Natürlich ist es auch möglich, auf beiden Seiten die
Zungen erst dann aufzustellen, wenn sich beide Wülste über
dem Tiefbett befinden. Damit, wie beschrieben, die Zungen
überhaupt während der Radmontage hochgebogen werden können,
müssen sie aus einem plastisch verformbaren Werkstoff be
stehen. Stahl- und Aluminiumblech sind besonders geeignet,
es kommen aber auch thermoplastisch verformbare Kunststof
fe mit gummiähnlicher Elastizität in Frage.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, durch Klammern oder
ähnliches die Zungen zumindest einer Seite in einem ela
stisch vorgespannten Zustand eng an der Felge anliegend so
lange zu verriegeln, bis beide Reifenwülste sich über dem
Tiefbett befinden. Durch Abziehen oder Verschieben der
Klammern werden die Zungen anschließend entriegelt und sind
dann schnappbereit. Für diese Variante ist die plastische
Verformbarkeit der Zungen nicht erforderlich.
Um Kantenpressungen bei der Kraftübertragung von der axial
inneren Seite der Wülste auf die Zungen zu vermeiden, sind
die Enden der Zungen vorteilhafterweise nach oben (radial
außen) abgekantet und verrundet. Beim Hochschnappen über
streichen die Zungen im Querschnitt eine bestimmte kreis
sektorähnliche Fläche. Vorteilhafterweise weist der Luft
reifen an den axial inneren Seiten seiner Wülste entspre
chende Aussparungen auf, wodurch die Spielarmut zwischen
Zungenende und Reifeninnenwand erreicht wird. Die Endstel
lung der Zungen kann durch einen die Aussparung begrenzen
den Absatz am Reifen definiert werden.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Zungen an der Felge
zu befestigen. Die geringstmögliche Masse ergibt sich, wenn
die Zungen direkt im Felgenbett angeschweißt werden, z. B.
durch Punktschweißung. Die Zungen können aber auch indirekt
befestigt werden, indem im Felgenbett ein Ring festgelegt
wird, der die Zungen trägt. Radial- und Axialkräfte über
trägt ein solcher Ring formschlüssig auf die Felge, Umfangs
kräfte - die in nur geringer Größe durch Bremsen und Be
schleunigen hervorgerufen werden - reibschlüssig. Dieser
Ring ist zweckmäßigerweise dadurch gekennzeichnet, daß er
einteilig, dünnwandig und im Querschnitt im wesentlichen
U-förmig ist und an seinen beiden axialen Rändern im wesent
lichen axial verlaufende Kragen aufweist, aus denen die
elastischen Zungen ausgestellt sind, daß also die Zungen an
ihrer Wurzel einstückig mit dem Sicherungsring verbunden
sind.
Vorteilhafterweise wird der Ring aus nur einem gebogenen,
endlich langen Profilstreifen mit einer Fügestelle ge
bildet. Der Streifen braucht nicht aus mehreren Teilen ge
bildet zu werden, da er insgesamt nur eine geringe Steifig
keit aufweist und durch eine leichte elastische Verwindung
das Felgenhorn überwinden kann. Die Fügestelle, mit der er
zum Ring gefügt wird, muß erheblichen, durch Fliehkräfte be
dingten Kräften in Umfangsrichtung widerstehen. Gefügt
werden kann durch Klebung oder durch Formschluß, beispiels
weise mit einem Schnappverschluß. Die (eventuelle) Klebe
stelle steht vorteilhafterweise nicht senkrecht, sondern in
einem spitzen Winkel zur Umfangsrichtung. So kann ohne jede
Überlappung, die eine gewisse Unwucht bewirken würde, eine
hinreichend große und auf Schub beanspruchte Klebefläche
erzielt werden. Eine formschlüssige Verbindung hat an
dererseits den Vorteil, daß sie bei Bedarf besonders leicht
gelöst werden kann. Dadurch wird beim Reifenwechsel das
empfehlenswerte Mitauswechseln des Sicherungsringes er
leichtert.
Der Sicherungsring mit seinen einstückig angebundenen Zun
gen läßt sich besonders kostengünstig herstellen, wenn er
von gleichmäßiger Wandstärke ist; damit die Zungen für den
erfindungsgemäßen, radialen Schnappeffekt hinreichend ela
stisch sind, muß die Wandstärke gering sein. Andererseits
dürfen die Zungen Axialkräften nicht wesentlich ausweichen,
um den Reifen sicher auf der Felge halten zu können. Die
dazu erforderliche axiale Steifigkeit an den Zungenwurzeln
wird dadurch erreicht, daß sich die Kragen formschlüssig
gegenüber der Felge abstützen. Bei Felgen mit Hump über
decken dazu nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Er
findung die Kragen des Sicherungsringes den jeweiligen
Hump bündig und krallen sich formschlüssig hinter dessen
axial äußere Flanken. Bei humplosen Felgen, die eine beson
ders einfache Reifenmontage erlauben, kann der entsprechen
de Effekt dadurch erreicht werden, daß die Felge je eine
zum Felgenbett hin offene Rille an den axial inneren Rän
dern der Wulstsitzflächen aufweist, in die die Kragen des
Sicherungsringes mit je einer Abkantung formschlüssig ein
greifen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 im Querschnitt ein erfindungsgemäßes Fahrzeugrad,
links mit direkt an der Felge befestigten Zungen,
rechts mit einem die Zungen tragenden Sicherungs
ring,
Fig. 1a als Einzelheit im Querschnitt eine besondere
Verankerung der Ringkragen in der Felge,
Fig. 2 in perspektivischer Ansicht einen noch nicht
gefügten Sicherungsring allein und
Fig. 3 schematisch in sechs Querschnitten die Montage
abfolge ausgehend von einer Felge mit Sicherungs
zungen und einem Luftreifen bis zum fertigen
Fahrzeugrad.
Das in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugrad besteht im wesentli
chen aus einem Luftreifen 2 und einer Felge 1, wobei die
Felge 1 entweder, wie links gezeigt, direkt mit Sicherungs
zungen 4 ausgestattet ist, oder aber, wie rechts gezeigt,
in ihrem Tiefbett einen die Zungen tragenden Sicherungsring
aufnimmt. Die Felge 1 ist einteilig und stimmt bis auf die
Zungen bzw. den Sicherungsring mit den derzeitig üblichen,
in Großserie gefertigten Felgen überein. Sie weist ein
Tiefbett 1.1 auf, das die Montage der Reifenwülste 2.1
über ein Felgenhorn 1.2 erleichtert. Zur Aufnahme der Wül
ste 2.1 weist die Felge 1 Wulstsitzflächen 1.3 auf, die
beide nach axial innen durch je einen Hump 1.4 begrenzt
sind. Der gesamte Bauraum zwischen den Felgenhörnern 1.2
wird als Felgenbett 1.5 bezeichnet.
Bei der in der linken Bildhälfte gezeigten Ausführungsform
sind die Zungen 4 einzeln an die Felge 1 angeschweißt. Die
Schweißstelle liegt an den axial inneren Seiten der Flan
ken 1.7 des Felgentiefbettes 1.1. Bei der in der rechten
Bildhälfte gezeigten Ausführungsform stützt sich im Felgen
tiefbett 1.1 axial unverschieblich ein dünnwandiger Siche
rungsring 3 ab, der an seinen axialen Rändern je einen
Kragen 3.1 aufweist. Die Kragen 3.1 umschließen bündig die
Humps 1.4 und sichern dadurch die Zungenwurzel 3.21 gegen
Verschieben nach axial innen bei Einleitung axialer Kräfte
in den Reifen 2. Die Enden 4.2, 3.22 der Zungen 3.2 sind
leicht nach oben gebogen und an allen Kanten verrundet, um
in der Krafteinleitungsstelle Zunge/Wulst zu große Pressun
gen und Kantenspannungen zu verhindern; insbesondere wird
dadurch die Reifeninnenseite vor Schnittverletzungen durch
die Zungen 3.2 bewahrt.
Mit der Erfindung können alle gängigen Reifen so gut auf
der Felge gesichert werden, daß sie auch im drucklosen Be
trieb nicht von der Felge springen können. Ein günstiges
Lenkverhalten, das auch beim Notlauf wichtig ist, wird
durch eine besondere Gestaltung der Innenseiten der Reifen
wülste 2.1 erreicht: Die Kontur entspricht der kreissektor
ähnlichen Bewegungsbahn der Zungenenden 4.2, 3.22. Die Wül
ste 2.1 zeigen damit axial innen im Querschnitt eine kreis
sektorartige Aussparung 2.2, die nach oben hin (also nach
radial außen) durch die Verdickung 2.3 begrenzt ist und
für die Zungen 4, 3.2 eine Endstellung nach dem Einschnap
pen festlegt.
Die Fig. 1a zeigt als Einzelheit eine andere Verankerungs
art der Sicherungskragen 3.1. Die Wulstsitzflächen 1.3 sind
nach axial innen hin durch je eine umlaufende Felgenrille
1.6 begrenzt. Die Kragen 3.1 des Sicherungsringes 3 sind
dort, wo sie nicht als Zungen hochgestellt sind, nach unten
(radial innen) hin abgekantet; diese Abkantungen 3.5 greifen
in die Felgenrille 1.6 ein und ergeben einen sicheren,
gegenüber Axialkräften steifen Formschluß.
Die Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Profil
streifen 3.3 allein. Unter Ausnutzung seiner Biege- und
Verwindungsweichheit, die die dünnwandige Gestaltung mit
sich bringt, läßt er sich in die Felge montieren und dort
zum endlosen Ring fügen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist
ein Fügen durch Kleben vorgesehen. Dazu ist die Fügestelle
3.4 gegenüber der Umfangsrichtung in spitzem Winkel schräg
gestellt, wodurch sie (3.4) eine große, von Klebstoff zu
benetzende Fläche erreicht. Die Schrägstellung bewirkt
weiterhin, daß die Klebstoffschicht im wesentlichen auf
Schub beansprucht wird, wo gute Festigkeiten zu errei
chen sind, und kaum auf Normalspannung.
Die Zungen 3.2, die aus dem linken (3.11) der beiden Kragen
3.1 ausgestellt sind, sind durch Klammern 3.12 in einer
niedrigen Stellung arretiert. Dadurch wird die Reifenmontage
von links erleichtert. Nach Abziehen der Klammer 3.12 oder
nach deren Verschieben, wie es oben links gezeigt ist,
stehen die Zungen 3.2 wieder hoch und sind damit schnappbe
reit.
Der Ring weist auf jeder Seite zehn Zungen 3.2 auf, wodurch
der Ring gleichmäßig verteilt Axialkräfte aufnehmen kann.
Das größte Bauvolumen an dem Ring 3 beansprucht seine U-för
mige Mittelpartie, die in ihrer Formgebung auf das Tiefbett
der vorgesehenen Felge abgestimmt ist. In der Mitte weist
er mindestens ein Loch 3.7 für den Ventildurchgang auf; zur
Gewichtsersparnis können auch mehrere Löcher im Mittel
bereich vorgesehen werden.
Die Fig. 3 zeigt schematisch in sechs aufeinanderfolgenden
Querschnitten a bis f die Montage eines erfindungsgemäßen
Fahrzeugluftrades. In der Felge sind bereits die Sicher
heitszungen angebracht, wobei es keine Rolle spielt, ob sie
direkt in den Flanken des Felgentiefbettes befestigt sind
oder ob sie aus einem Ring ausgestellt sind.
Die Fig. 3a zeigt Reifen und Felge vor der Montage. Der
Pfeil deutet an, daß der Reifen von rechts nach links,
beginnend mit dem linken Wulst, montiert werden soll. Die
Montagerichtung ist dabei willkürlich festgelegt. Es emp
fiehlt sich zur Montageerleichterung, daß die Zungen auf
der Seite, von der der Reifen montiert werden soll, nicht
hoch stehen, so wie hier an der rechten Zunge gezeigt.
In Fig. 3b hat der linke Reifenwulst das Felgenbett er
reicht. Der Pfeil deutet an, daß nun in gleicher Weise der
rechte Reifenwulst in das Felgenbett zu bringen ist.
In Fig. 3c hat auch der linke Reifenwulst das Felgenbett
erreicht. Der Pfeil zeigt, daß als nächstes die rechten
Zungen aufgestellt werden in ihre schnappbereite Stellung.
Dies kann durch plastisches Verbiegen erfolgen oder durch
Lösen irgendwelcher Arretierungen, die die Zungen elastisch
gespannt niedergehalten haben, so wie es z. B. in der Fig.
2 dargestellt ist. Das Verfahren, die Zungen durch Arre
tierungslösung aufzustellen, ist insbesondere dann vorteil
haft, wenn die Zungen zu einem Sicherungsring aus einem
plastisch unverformbaren Kunststoff gehören.
In Fig. 3d stehen die Zungen auf beiden Seiten schnapp
bereit. Als nächstes müssen die Wülste nach axial außen in
Richtung ihrer Felgensitzflächen gebracht werden. Dazu wird
in den Reifeninnenraum Luft gepumpt, wie es die Pfeile
darstellen.
Die Fig. 3e zeigt die Reifenwülste auf halbem Weg. Die
Wülste können sich wegen ihrer zugfesten und zugsteifen
Kerne kaum nach radial außen aufweiten. Stattdessen biegen
sie die gegenüber der axialen Richtung flach angestellten
Laschen durch axiale Krafteinwirkung elastisch nach innen.
Zur Reibungsverminderung empfiehlt sich die Zugabe eines
Gleitmittels axial innen an die Zungen. Die Pfeile deuten
an, daß der Reifen weiter aufgepumpt werden soll, um die
Wülste weiter zu bewegen.
In Fig. 3f haben die Wülste ihre Endstellung auf den
Sitzflächen erreicht und in dem Moment die Sicherheitszunge
freigegeben. Die Zungen sind selbsttätig hochgeschnappt
und damit ist die Montage des Fahrzeugrades abgeschlossen.
Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante ist der
Kern der Erfindung, daß in dem - beim fertigen Rad unzu
gänglichen - Innenraum in der Weise eine Wulstverriegelung
realisiert wird, daß die zur Betätigung erforderliche Ener
gie in einer elastischen Deformation gespeichert wird und
diese Energie durch die Wulstbewegung sowohl geliefert als
auch schließlich freigegeben wird.
Claims (10)
1. Fahrzeugrad bestehend aus einer einteiligen Felge (1)
mit Tiefbett (1.1) und einem Luftreifen (2), dessen
Wülste (2.1) sich radial außen auf der Felge (1) ab
stützen, wobei im Bereich der Flanken (1.7) des Felgen
tiefbettes (1.1) Sicherungselemente (4, 3.2) angebracht
sind, die die Wülste bei luftdrucklosem Fahrbetrieb ge
gen axiales Verrutschen nach innen sichern, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sicherungselemente
(4, 3.2) dünnwandige, elastische Zungen (4, 3.2) sind,
die nach radial außen in gegenüber der Rotationsachse
(5) flachem Winkel (α) aufgestellt sind und ohne
plastische Deformation bis auf die Felge (1) nach
radial innen gedrückt werden können.
2. Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zungen (4, 3.2) aus Stahlblech bestehen.
3. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrades nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (4,
3.2) auf einer axialen Seite, von dieser aus der Reifen
(2) zu montieren ist, erst nach Beförderung beider Rei
fenwülste (2.1) in das Felgenbett (1.5) durch plasti
sches Aufbiegen oder durch Entriegeln aus einem ela
stisch vorgespannten Zustand aufgestellt werden.
4. Verfahren zur Montage eines Fahrzeugrades nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wülste (2.1)
des Reifens (2), bei Beförderung vom Tiefbett (1.1) auf
ihre Sitzflächen (1.3), durch axiale Krafteinwirkung
die flach aufgestellten Zungen (4, 3.2) nach radial
innen gegen die Felgenwand elastisch biegen und nach
Erreichen ihrer Sitzflächen (1.3) wieder freigeben, so
daß die Zungen (4, 3.2) sich am Ende der Montage selbst
tätig aufstellen.
5. Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftreifen (2) an den axial inneren Seiten
seiner Wülste (2.1) kreissektorartige Aussparungen
(2.2) aufweist.
6. Fahrzeugrad nach Anspruch 1 bestehend - neben einer
Felge (1) und einem Luftreifen (2) - aus einem im Fel
gentiefbett (1.1) spielfrei angeordneten Sicherungs
ring (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungs
ring (3) einteilig, dünnwandig und im Querschnitt im
wesentlichen U-förmig ist und an seinen beiden axialen
Rändern im wesentlichen axial verlaufende Kragen (3.1)
aufweist, aus denen die elastischen Zungen (3.2) ausge
stellt sind, daß also die Zungen (3.2) an ihrer Wurzel
(3.21) einstückig mit dem Sicherungsring (3) verbunden
sind.
7. Fahrzeugrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sicherungsring (3) aus nur einem gebogenen, end
lich langen Profilstreifen (3.3) mit einer Fügestelle
(3.4) gebildet ist.
8. Fahrzeugrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zungen (3.2) mindestens eines (3.11) der beiden
Ringkragen (3.1) in nicht ausgestellter Stellung durch
Klammern (6) arretierbar sind und nach Lösung der Arre
tierung (6) sich durch elastische Rückfederung aufstel
len.
9. Fahrzeugrad nach Anspruch 6, dessen Felge (1) zur axial
inneren Begrenzung der Wulstsitzflächen (1.3) je einen
Hump (1.4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kragen (3.1) des Sicherungsringes (3) den jeweiligen
Hump (1.4) bündig überdecken und durch formschlüssiges
Krallen hinter die axial äußeren Flanken des jeweiligen
Humpes jedes örtliche Verschieben der Kragen (3.1) nach
axial innen unterbinden.
10. Fahrzeugrad nach Anspruch 1 mit einer humplosen Felge
(1), dadurch gekennzeichnet, daß die Felge (1) je eine
zum Felgenbett (1.5) hin offene Rille (1.6) an den
axial inneren Rändern der Wulstsitzflächen (1.3) auf
weist, in die die Kragen (3.1) des Sicherungsringes (3)
mit je einer Abkantung (3.5) formschlüssig eingreifen
und so jedes örtliche Verschieben der Kragen (3.1) nach
axial innen unterbinden.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CONTINENTAL AKTIENGESELLSCHAFT, 3000 HANNOVER, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |