DE3916711A1 - Tiefrillen-reifen - aqua-planing-verhinderungs-reifen - Google Patents
Tiefrillen-reifen - aqua-planing-verhinderungs-reifenInfo
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Description
Das Aqua-Planing-Problem ist seit etwa zwei Jahrzehnten bekannt.
Man bezeichnet damit das Endstadium sich allmählich verschlech
ternder Bodenhaftung bei Nässe, Regen, Straßenüberflutungen,
Pfützen, etc. Gelegentlich wird auch vom Wasserski-Effekt ge
sprochen oder Wasserglätte. Die Resthaftung entspricht etwa
derjenigen von Glatteis, d.h. einer Reibzahl von 0,1 bis 0,2.
Für das Aqua-Planing wie auch seine Verhinderung sind mehrere Pa
rameter wichtig: die Geschwindigkeit, die Höhe des Wasserfilms,
das Profil mit mehreren Teilparametern, z.B. Restprofiltiefe,
Profilnegativ, geometrische Ausbildung der Drainage u.a., sowie
als weiterer, wesentlicher Parameter die Straßenoberfläche, eben
falls mit div. Teilaspekten.
Alle Verbesserungen im Detail, einschließlich neuester Laufflä
chenmischungen, sogenannter Regenmischungen, konnten die Boden
haftung bei starken Regenfällen wesentlich verbessern, das Aqua-
Planing-Verhalten in höhere Geschwindigkeitsbereiche verschieben,
aber nicht soweit, daß man von einer Lösung des Problems sprechen
könnte. Außerdem zeigen die bisherigen Verbesserungen zusätzlich
sehr negative Resultate. Bei Breitreifen mußten z.B. die Profil
negative gegenüber früheren Normalreifen verdoppelt werden und
damit die Lebenserwartungen entsprechend absinken, umgekehrt
proportional zu den Motorleistungen. Die besten Breitreifen sind
daher in Punkto Aqua-Planing und Lebenserwartung die schlech
testen. Die öffentliche Diskussion läuft auf eine Anhebung der
Mindestprofiltiefe hinaus - eine weitere Ressourcen-Verschwen
dung.
Dem Stand der Technik folgend, gibt es heute Lösungen, die einen
Verbesserungs-Effekt durch erheblichen Aufwand erreichen. So wer
den Doppelreifen auf einer Felge vorgesehen. Eine Doppelreifen-
Lösung wird von J.J. Juhan in Europa angeboten. Auf einer Spe
zial-Alufelge werden zwei gleiche Reifen montiert. Wie bei einem
Zwillingsreifen entsteht zwischen den beiden schmalen Reifen ein
tiefer Hohlraum, der eine hervorragende Mittendrainage zuläßt.
Das System scheitert z.Zt. neben den hohen Kosten an Randbedin
gungen. Beim Ausfall z.B. eines Reifens der Doppelbereifung wird
der andere überlastet und könnte gefährlich versagen. Daher sind
Warneinrichtungen notwendig, die z.Zt. nicht preiswert zur Verfü
gung stehen.
Bisher war die Grenze dieser Drainage-Rillen die Tiefe des Pro
fils bis zum Gürtel bzw. seiner Schutzzone. Bei Sommerreifen etwa
7 bis 9 mm. Die Breite solcher Drainage-Rillen wird dagegen kaum
begrenzt und ist etwa bei Rennreifen für Regen extrem breit. Die
vorliegende Erfindung erlaubt es, die Tiefe dieser Längsrille
bzw. Längsrillen im Rahmen bestimmter physikalischer Grenzen
mindestens zu verdoppeln ggfs. zu verdreifachen, ohne gleichzei
tig in die Breite gehen zu müssen. Eine Ausgestaltung der Erfin
dung erlaubt sogar noch eine weit tiefere Drainage-Rille vorzu
sehen. Bei sehr breiten Reifen oder bei Spezialreifen wie reinen
Regenreifen ist es möglich, diese neue Rille doppelt oder sogar
mehrfach vorzusehen.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die bisherige Grenze
für eine sinnvolle Profilgestaltung, die Profiltiefe, zu durch
brechen und das Aqua-Planing-Verhalten besonders von Breitreifen
erheblich zu verbessern. Erstmals soll es damit möglich werden,
den entscheidenden Parameter: die Drainage der Mittelpartie der
Aufstandsfläche wesentlich und fast unbegrenzt zu steigern. Das
Aqua-Planing-Verhalten soll in Höchstgeschwindigkeitsbereiche
verlagert werden, die bisher undenkbar sind. Damit gewinnt der
normale Autofahrer einen wesentlichen Sicherheitszuwachs, ohne
daß diese Maßnahme auf Kosten eines zu großen Profilnegativs ge
hen muß. Beispielhaft soll eine angenommene, auf bestimmte Rand
bedingungen bezogene Grenze von heute 130 km/h auf über 200 km/h
hinausgeschoben werden. Für Rennfahrzeuge sind Sonderkonstruk
tionen möglich, die einen noch höheren Bereich erreichen. Das
gleiche gilt für Flugzeugradialreifen im Bereich um 300 km/h.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine hohe Mittendrainage für
jeden Breitreifen ohne wesentliche Änderung der bisherigen Rei
fenkonzeption und unter Beibehaltung der heutigen Felgen.
Ganz besonders kommt diese verbesserte Drainage aber zusätzlich
der Wirtschaftlichkeit solcher Reifen zugute. Sie sind auch mit
Mindestprofiltiefe noch sicher - gewinnen also erheblich an Lauf
leistung und das Profilnegativ kann kleiner gehalten werden, was
ebenfalls sich zur Laufleistung addiert. Gleichzeitig profitieren
die Handling-Eigenschaften eines solchen Reifens. Dieses Plus
steht alternativ ggfs. auch als Zuwachs beim Komfort zur Disposi
tion.
Die Vorteile der Erfindung gehen über die ausgezeichnete Drainage
und die Verbesserung des Aqua-Planing-Verhaltens hinaus. Ein Rei
fen mit erfindungsgemäßer Ausbildung hat eine wesentlich bessere
Wintertauglichkeit. Darüber hinaus können Winterreifen nach die
sem Prinzip gebaut werden und sind herkömmlichen Reifen in Sei
tenführung und Traktion im Tiefschnee weit überlegen. Eine weite
re Ausgestaltung der Erfindung bei der Anwendung auf Spezial M+
S-Reifen gestattet sogar erstmals, voll ausfahrbare und versenk
bare Hilfsmittel vorzusehen, wie Klauen, Krallen, Spikes oder
ähnliches.
Ein ganz erheblicher Vorteil der Erfindung ist ferner ihre Wirt
schaftlichkeit. Die Herstellung dieser Gürtel-Varianten als we
sentliche Änderung, ist mit den heutigen Reifenfertigungs-Maschi
nen und geringen Anpassungsänderungen durchführbar. Das betrifft
sowohl die 1 Stage TAM (Tire Assembly Machine) wie die Heiz
presse. Auch ändert sich in der Montage nichts, weder im Handel
noch an den Automobil-Bandautomaten (Glocken) (Ausnahme eine
spezielle Ausgestaltung der Erfindung).
Um eine Vertiefung der Längsrille(n) und damit eine erhebliche
Vergrößerung des Drainage-Querschnittes in radialer Richtung bei
modernen Gürtelreifen, vorzugsweise Breitreifen, durchführen zu
können, bedarf es der erfindungsgemäßen Mittel und Maßnahmen, die
im folgenden beispielhaft beschrieben und durch weitere Ausge
staltungsmöglichkeiten ergänzt werden.
Beispielhaft wird von einem Stahlgürtelreifen mit Textilkakasse
ausgegangen. Ein Zweilagen-Stahlkordgürtel wird durch eine ein-
oder zweilagige 0 Grad Abdeckung umhüllt. Die Abrollneutrale lie
ge etwa zwischen erster und zweiter Gürtellage. Trennt man den
Gürtel und den Reifen in der Mitte längs in zwei Hälften, so müs
sen erhebliche Zugkräfte übernommen werden. Leitet man diese Zug
kräfte nach innen um, zum Zwecke der Vertiefung der Rille, ent
stehen darüber hinaus erhebliche Momente. Erfindungsgemäß werden
hierfür sogenannte Brückenglieder vorgesehen. Sie bestehen vor
zugsweise aus sehr dünnem Blech, welches hoch elastisch im Sinne
hoher Wechselbeanspruchungen ist, aber ausreichend verformbar,
damit die sehr komplizierten und anspruchsvollen biegesteifen
"Kastenprofile" gestanzt und gepreßt werden können. Die beidsei
tigen geraden Verlängerungen haben die Funktion von Zugankern und
werden als Zungen zwischen die Stahlcordgürtellagen gelegt und
beim Heizprozeß mit diesen zusammenvulkanisiert, wobei die übli
chen Maßnahmen für gute Haft-Bindung angewandt werden. Um hohe
Biegesteifigkeiten zu erzielen, werden die Brückenglieder durch
bekannte Blechverarbeitungsmethoden wie Umgürtelung, Abknickung,
Sickenbildung, etc. versteift und verformt. Vorzugsweise ge
schieht die Knickung radial nach innen, so daß ein bis zwei Kar
kass-Cordfäden dazwischen liegen können, die anderen außerhalb.
Auch müssen die Flanken derart gestaltet werden, daß Federungs
zonen für das Auseinander- bzw. Zueinander Federn der Brücken
glieder möglich wird, wie dies beim Ein- und Auslauf der Auf
standsfläche geschieht. Die Wärme-Entwicklung und damit Dauer
haltbarkeit dieser Zone wird hierdurch entscheidend bestimmt. Im
radial außenliegenen Teil kann die Null-Abdeckung in die Rille
mit eingefügt werden, ggfs. mit einer zusätzlichen Schutzschicht.
Diese Brückenglieder sind zur Verarbeitung zweckmäßigerweise
durch eine zusätzliche Reihung etwa mit Textilcord endlos zusam
menzuhalten, oder durch eine beim Stanzen erzeugte minimale Steg
verbindung, zweckmäßigerweise im Bereich der Zuganker. Werden aus
besonderen Gründen, z.B. bei sehr breiten Reifen, zwei oder mehr
Längsrillen gewünscht, so ist dies in gleicher Weise möglich. In
einem solchen Falle können dann die einzelnen in Betracht kommen
den Zuganker miteinander verbunden bleiben und die dabei entste
hende zusätzliche Versteifung durch dünnere Gürtel-Cord-Wahl kom
pensiert werden. Im Sinne der Erfindung kann die Ober- und Unter
seite der Zuganker in Richtung der Stahlcord-Lagen ganz minimal
vorgeprägt werden, um die Einbettung zu optimieren.
Der erfindungsgemäß entstehende Hochleistungs-Drainage-Kanal kann
in seiner Wirkung auch noch dadurch unterstützt werden, daß der
Profilgrund mit einer sehr glatten und dennoch widerstandsfähigen
Schicht aus Gummi ausgekleidet wird, oder z.B. Vulkollan/Polyure
than oder sehr glatten Kunststoffmaterialien.
Im Sinne der Erfindung ist es nicht notwendig, die Brückenglieder
allein aus Stahl, der sich als Federstahl gut bewährte, Alu oder
anderen Metallen zu fertigen. Es bieten sich ebenso hochwertige
Kunststoffe an, die ggfs. noch leichter und widerstandsfähiger
sein können. So ist es denkbar, sämtliche Brückenglieder zusam
menhängend in einem einzigen Spritzguß herzustellen und als ge
schlossenen Ring mit leichter Dehnung in der Produktion zu verar
beiten. Vor allem könnten sich auch Verbundwerkstoffe, etwa fa
serverstärkte Kunststoffe, bestens eignen, sowie selbstbindende
Kunststoffe, die bei der Vulkanisation dies mit Gummi tun (z.B.
Vestoran, Firma Hüls).
Bei sehr hoch beanspruchten Reifen wie etwa Flugzeugreifen mit 15
bis 20 Bar Innendruck, bieten sich Verbundbrückenglieder an. In
der einfachsten Form könnten sie so aussehen, daß z.B. ein Vier
lagen-Gürtel zwischen jeder Lage ein Brückenglied erhält, deren
Zwischenräume durch Gummi ausgefüllt werden. Auch sind Brücken
glieder in Sandwich-Bauweise vorgesehen.
Die Form der Rille kann verschieden gestaltet sein. Im Normalfall
bei PKW′s wird sie zweckmäßigerweise sich leicht konisch nach au
ßen öffnen, um das "Steinesammeln" zu minimieren. In speziellen
Fällen ist aber auch eine umgekehrte Konizität oder Verjüngung
nach außen möglich, z.B. bei Flugzeugreifen, um den hohen Draina
ge-Effekt mit großem Abriebsvolumen zu verbinden (das Problem der
Hinterschneidung wird dazu gesondert gelöst).
Eine Variation der Mittenentwässerung stellt die Erzeugung einer
sehr breiten und tiefen Rille mittels der Radialkarkasse selbst
dar. Hier wird der Festigkeitsträger der Karkasse, hier der Sei
tenwände innen, zu einer gemeinsamen Mittenverbindung vereinigt
oder im Sinne einer erfindungsgemäßen wirtschaftlichen Lösung um
einen neuartigen dritten Mittenkern gelegt. Die Fahrversuche
zeigten jedoch, daß der Eigenbewegung des dritten Mittenkerns
oder der Mittenverbindung begegnet werden muß. Hierfür sind soge
nannte Rückhaltesysteme oder Verankerungen am Felgen-Tiefbett
vorzusehen - die später beschrieben werden. Hierdurch wird der
Reifen zwar aufwendiger und komplizierter zu montieren, kompen
siert dies jedoch durch bessere Seitenführung in der höchstbean
spruchten Kurvenlage (Fahrzeug-Außen-Kurve, mit Sitz des Tief
bettes).
Da die Eigenbewegung des dritten Kerns vorzugsweise eine Spreit
zung der beiden Gürtelhälften, etwa über die Aufstandsfläche im
höchsten Punkt des Reifens, bewirkt, kann dieser Spreitzung durch
eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme begegnet werden.
Sehr dünne Zuganker, z.B. hochwertige, nicht rostende Stahldrähte
oder Drahtseile, verbinden in der Abrollneutralen, z.B. zwischen
den beiden Gürtellagen, diese über ihre Bindekräfte mittels Gum
mi-Metall-Vulkanisation dort. Zur Vereinfachung der Produktion
können auch nur kleine Ösen, oder Haken an beiden Seiten über An
ker eingebettet werden, die nachträglich mit zugfesten dünnen
Bindegliedern versehen werden. Letzteres hat den Vorteil, daß sie
nach einer evtl. Zerstörung erneuert werden können. Selbstver
ständlich sind hierzu auch hochfeste Kunststoffe bestens geeig
net, z.B. Kohlefaser, etc. Erfindungsgemäß können beide Maßnahmen
kombiniert werden, wenn die Abrolldynamik dies erfordert.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung schafft die oben erwähn
te Voraussetzung für neuartige M+S-Reifen mit ausfahrbaren Spi
kes oder ähnlichen ausfahrbaren zusätzlichen Traktions-Hilfs
mitteln.
Hierzu werden vorzugsweise breitere Brückenglieder verwendet, die
auch in ihrer Gesamtbelastbarkeit robuster, also höher bean
spruchbar sind. Sie übernehmen nicht nur die horizontale Zug
kraft, sondern zeitweise die punktförmige Spitzenbelastung von
z.B. Spikes. In dieser breiten Rille (Wulst) befindet sich nun
ein aufblasbarer Schlauch. Auf seinem außenliegenden Umfang be
finden sich fest verankerte (z.B.) Spikes.
Die Festigkeitsträger dieses Schlauches sind so abgestimmt, daß
mit der Steigerung des Innendruckes dieser äußere Umfang stetig
größer wird, bis die Spikes (etc.) die Reifenaußenfläche überra
gen. Der Anschluß dieses Schlauches wird mittels eines dünnen
Füllschlauches in das Reifeninnere geleitet und dort zu einem
zweiten, um 180° versetzten Ventil oder zu einem Doppelventil.
Nach Bedarf kann nun jede Einsatzart durch Luftdruckänderung,
auch unterwegs bei kurzem Stop, eingestellt werden (z.B. durch
Preßluftflasche oder einfach-Luftpumpen mit Anschluß an Zigarren
anzünder. Zum Ablassen genügt die einfache Öffnung des Ventils).
In Verbindung mit der europäischen Patentanmeldung 87 901 053.3
und deutsche Anmeldung DE 36 01 316 A1, die als EURAD (Register
Trade Mark) in Fachzeitschriften und anderen beschrieben wurde,
kann dies auch automatisch - dank eingebauter Druckbehälter-Kom
binationsfelge - erfolgen. Der für diesen Spezialschlauch zur An
wendung kommende Luftdruck kann denjenigen des Reifens überstei
gen. Die Festigkeitsträger dieses Spezialschlauches (z.B. äußerer
Gürtel) werden derart gestaltet, daß ihre Abrolldynamik mit der
des Gürtels übereinstimmt bzw. nur geringfügig differiert. Kon
struktionsziel ist gleiche Abrollumfänge im Einsatz. Um die An
triebs- und Bremsmomente von den z.B. Spikes auf den Reifen ohne
Schlupf zu übertragen, sind auf beiden Seiten des Schlauches
formschlüssige, gleitfähige, in radialer Richtung, d.h. von innen
nach außen verschiebbare Verzahnungen oder ähnliche Hinterschnei
dungen vorgesehen. Ebenso wird das Reifenprofil so ausgestaltet,
daß es für die höchste Stellung als Endanschlag dient.
Eine Ausgestaltung sieht statt eines Einkammer-Schlauches eine
Doppelkammer vor. Desgleichen, statt einer Längsreihe deren zwei
oder mehrere, wie auch Wülste. Erstmals wird es möglich, über die
Wahl des Druckes - straßenschonende Spikes zu fahren, oder sie
optimal den Winterverhältnissen anzupassen.
Mit eingezogenen Spikes ist der Reifen keinen Geschwindigkeits
beschränkungen unterworfen. Es ist auch möglich, Sommerreifen mit
Drainagerille plus versenkten Spikes zu bauen, so daß eine neue
Form des Ganzjahresreifens entsteht.
Diese bisher in mehreren Varianten beispielhaft beschriebene
Tiefrillen-Technologie kann auch noch auf andere Bereiche ange
wandt werden. Z.B. können statt der Vollgummirollen an Seilbah
nen der verschiedensten Art erstmals Luftreifenrollen mit glei
cher Sicherheit und wesentlich erhöhtem Komfort eingesetzt wer
den.
Ferner wird es bei Reifen möglich, statt kurzen Zungen - insbe
sondere, wenn 2 oder mehrere Tiefrillen bzw. Wulste vorgesehen
werden, diese Zungen zu verlängern und von einer Seite des Gür
tels bis zur anderen aus einem Stück auszubilden. Damit entfällt
die Notwendigkeit, 2 Gürtellagen zu verwenden. Man kann stattdes
sen eine 0° Gürtellage aus Stahl oder auch aus anderem Material,
z.B. Kevlar, etc., wählen. Sie kann nach innen unter den Brücken
gliedern vorgesehen werden, so wie außen, über den Brückenglie
dern, die z.Zt. übliche Nylon-Abdeckung, oder beides auch umge
kehrt.
Außerdem ist es möglich, statt der beispielhaft beschriebenen
Längsrillen und Wulste die einzelnen Brückenglieder aus Metall
oder Kunststoff so zu versetzen, daß Pendellinien oder andere,
als sinnvoll angestrebte Linien erzeugt werden. Dies kann be
sonders dann angezeigt sein, wenn Schwingungserscheinungen, Ge
räuschbilder oder Brems- und Führungs-Verbesserungen solche Zu
satzmaßnahmen erforderlich machen. Selbst die Aqua-Planing-Ver
hinderung kann hierdurch profitieren, da die Entwässerungs-Ka
nallänge wächst und bei geschickter Anordnung insbesondere bei
mehreren - die durchschnittliche Weglänge für das zu verdrängende
Wasserelement zur Drainagerille kürzer werden kann.
Ebenso kann zur Minderung der Wärmeentwicklung im Wulst, insbe
sondere der Reifeninnenseite, die Karkasslage unterbrochen wer
den, so daß sich hier nur noch ein hochelastisches Zwischengum
mi, ggfs. aus Poren- oder Zellgummi und die Innenseele befindet.
Ausführungsbeispiele zeigen die folgenden Figuren.
Fig. 1 Lauffläche mit einer Mittelrille.
Fig. 2 Lauffläche mit zwei Tiefrillen.
Fig. 3 Lauffläche, bei der die Mittelrille durch dritten Kern
gebildet wird.
Fig. 4 Mittelrille wie Fig. 3, aber aus 2 Kernen gebildet.
Fig. 5 Typisches Brückenglied aus Stahlblech.
Fig. 6 Verankerungen des dritten Kerns von Fig. 3 und 4.
Fig. 7 M+S-Reifen mit ausgefahrenen Spikes.
Fig. 8 M+S-Reifen mit eingezogenen Spikes.
Fig. 1 zeigt eine z.Zt. typische Gürtel(Breitreifen)-Konstruk
tion. Unter dem Profil 1 befindet sich 1-2 Lagen Null-Grad-
Abdeckung 2, dann folgen 2 Stahlcordgürtellangen 3 und schließ
lich die gestrichelt angedeutete Radialkarkasse mit 1 oder 2 La
gen (ggfs. mit leichter Kreuzung). Die Tiefrille 12 wird durch
ein sogenanntes Brückenglied 5 gebildet, welches durch die beiden
waagerechten Ausläufer, die sogenannten Zungen, zwischen den bei
den Gürtellagen fixiert wird. Sie sitzen dazwischen, weil unter
stellt ist, daß in dieser Höhe in etwa die Abroll-Neutrale liegt.
Liegt sie defacto höher oder niedriger, können die Zungen auch
über oder unter den Cordlagen fixiert werden. Die Minimierung der
Walkenergie bleibt auch darüber hinaus oberstes Ziel. Z. B. können
die Zungen dafür, statt gerade, im Radius des Reifens an dieser
Stelle gebogen sein (Fig. 5, 26). Im Rillengrund (wie auch ggfs.
in den Rillenseiten) kann die Null-Grad-Abdeckung eingebettet
sein. Sie übernimmt hier die anteilige Spannung und sorgt für
Elastizität.
Fig. 2 zeigt den gleichen Reifenaufbau jetzt mit 2 Tiefrillen und
Wulsten, wobei sich die genaue Lage im Querschnitt aus der opti
malen Drainagewirkung ergibt, dem Optimum der kürzesten Entwässe
rungs-Strecken im Profil. Die Zungen 4 sind hier ohne Mittenver
bindung gezeichnet. Es bietet sich an, diese Brückenglieder in
einem Arbeitsgang und einem Blech zu fertigen und daher zu ver
binden und dies auch bei der Wahl anderer Materialien und Her
stellungsverfahren, wie Spritzguß und ähnlichem. Auch sind drei
fache und mehrfache Tiefrillen bei sehr breiten Reifen oder etwa
Rennreifen vorgesehen.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Tiefrille
13. Die Seitenwände werden, wie üblich, durch die Cordkarkasse
gebildet und das "Brückenglied" entsteht durch einen dritten Kern
7, um den sich die Karkasse als gestrichelte Linie herumlegt, was
mit leichten Änderungen an heutigen Aufbaumaschinen möglich ist.
Ein Innenring 8 mit Ösen ermöglicht beispielsweise eine Veranke
kerung 9 des dritten Kernes aus den oben beschriebenen Gründen.
Fig. 4 zeigt die Ausführung des "dritten Kernes" mittels zweier
Kerne 14 und eines U-Ringes 16. Diese Variante ermöglicht es,
beide Hälften für sich zu fertigen und dann zusammenzufügen, was
bei kleinen Serien geringere Investitionen ermöglicht. Das Kar
kassende wird, wie üblich, als Fahne 15 hochgeführt. Die Tiefril
le 13 kann am Grund je nach Füllung variiert werden. Die Veranke
rung 9 zur Felge erfolgt über ein Loch sitzend im U-Profil mit
Kopf-Halterung.
Fig. 5 zeigt zwei typische Brückenglieder in diesem beispielhaf
ten Fall aus Metall, z.B. Federstahl-Blech oder Alu-Blech. Die
Konstruktion ergibt sich aus den hohen Zugbeanspruchungen, welche
zum Profilgrund stetig wachsende Biegemomente erzeugen. Die Wan
gen 21 sind daher sehr stark ausgeprägt. Dieses hohe Widerstands
moment wird noch verstärkt durch die in die gleiche Richtung ge
hende Mittenausprägung 22. Deutlich und wichtig ist auch, daß
sich die Brückenglieder nach innen verjüngen, und zwar über die
radiale Verjüngung hinaus, wie oben begründet. Diese Brückenglie
der pro Reifen mehrere Hundert, können für die Fertigung durch
geeignete Maßnahmen gereiht werden (z.B. Tesaband, Magnetband,
etc.). Im Beispiel sind sie mit Reststegen 23 versehen, mittels
derer auch der Einbau-Abstand fixiert werden kann und/oder mit
nicht gezeichneten Abstandserhebungen oder Ausbildungen. Die
Zungen 20 können zur Gewichtserleichterung und zur besseren Ver
ankerung Lochungen/Stanzungen wie 24 oder 25 und andere zweck
dienliche erhalten.
Fig. 6 zeigt zwei hauptsächliche Verankerungen. Die Verankerung 9
besteht aus vielen zugfesten Seilen, z.B. Nylonseilen, Drahtsei
len, Kohlefasern, Glasfasern, etc., die an einem Ringseil 40 be
festigt sind. Während der Montage ist dieses Ringseil 40 offen
und wird nach der Montage mittels eines Spezialschlosses durch
das ausgeschraubte Ventil hindurch oder den halbmontierten Reifen
geschlossen und gleichzeitig fest gespannt. Eine Zusatzveranke
rung 28 erlaubt eine zusätzliche Zugversteifung bei sehr sportli
chen Reifen.
Eine andere beispielhafte Verankerung stellt die Querverankerung
27 zu beiden Reifenwulsten dar. Sie durchschneiden am Hump 30 die
Wulszehe leicht und sind an einem, um die Wulstferse gelegten,
sehr dünnen Ring 31 befestigt, der z.B. klebend oder kaltvulkani
sierend verbunden sein kann. Der Finger der Montagemaschine muß
für diese Montage variiert werden - sonst aber treten keine grö
ßeren Schwierigkeiten auf bzw. sind keine weiteren Maßnahmen er
forderlich.
Besonders diese Ausführung besitzt mit dem dritten Kern eine gute
Notlauffähigkeit als direkte Funktion der Steifheit dieses drit
ten Kerns. Zur Ausbildung als länger wirksames Notlaufsystem über
hunderte von Kilometern sind daher nur Optimierungen im Sinne
dieser Dauerhaltbarkeit notwendig, wie sie z.T. Stand der Technik
sind: Wärmeabfuhr, hochtemperaturbeständige Werkstoffe, etc.
Fig. 7 zeigt einen M+S-Reifen mit Tiefrille, der zusätzlich in
der Tiefrille eine ausfahrbare Spikes-Reihung aufweist im ausge
fahrenen Zustand. Bei M+S-Reifen sind die Brückenglieder und
damit auch die Wangen 39 breiter und robuster ausgebildet. Inner
halb der Brückenglieder befindet sich ein leicht quadratischer
Schlauch 33 mit dem Hohlraum 34, der an seiner Außenseite eine
dehnbare Armierung 35 besitzt, die z.B. wie ein Gürtel mit Null-
Grad-Abdeckung ausgebildet sein kann. Diese Versteifung trägt den
Spikes 38 mit seiner Umhüllung 37, wie sich diese Ausgestaltung
bisher bewährt hat. Es können aber auch andere Traktionshilfen
angewandt werden, z.B. Rechteckkörper. Im Hohlraum 34 befindet
sich Preßluft, die durch den dünnen Schlauch 32 zugeführt wurde.
Für die Durchführung sind 1-3 Spezialbrückenglieder vorgesehen,
die den Durchbruch ohne Festigkeitseinbußen an dieser Stelle ge
ringer Relativbewegung gestatten. Um die hohen, möglichen Tangen
tial(Umfangs)-Kräfte übertragen zu können, sind Verzahnungen 36,
beispielsweise, vorgesehen. Es sind aber auch zusätzliche Koni
zitäten denkbar, die nach außen hin immer höhere Pressungen er
zeugen.
Fig. 8 zeigt den eingezogenen Zustand der Spikes oder vergleich
barer Traktionshilfen. Der Hohlraum 34 ist durch Druckablaß zu
sammengeschrumpft. Der Festigkeitsträger 35 ist ebenfalls ge
schrumpft und dabei an den Hinterschneidungen 36 geführt worden.
Die Spannung des Schlauches und Festigkeitsträgers ist in dieser
Lage noch so groß, daß die Maximal-Fliehkräfte kompensiert wer
den.
Im folgenden werden spezielle Ausgestaltungen der Brückenglieder
bzw. Brückenbänder beschrieben. Es zeigen:
Fig. 9 Brückenglieder aus Hohlprofilen (z.B. dünnwandigem Rohr).
Fig. 10 Ein kontinuierliches, sogenanntes Wellenband.
Fig. 11 Ein Vollprofil z.B. im Spritzgußverfahren gefertigt.
Fig. 9: Die Zungen des Brückengliedes 4 sind plattgedrückt und
erweitern sich nach unten zu den Wannen hin immer stärker, bis
sie am tiefsten Punkt Rohrquerschnitte 42 mit Hohlräumen 44 bil
den. Die Zungen sind, wie in vorherigen Figuren, zwischen den
beiden Gürtellagen 3 eingebettet. Im Profilgrund ist mit 41 eine
Nylon-Abdeckung angedeutet, mit 6 die sich leichtwellig verfor
mende Karkasslage und dem Innenliner. Zwischen den Brückenglie
dern und den beiden zuletzt erwähnten Begrenzungen befindet sich
ein Füllmaterial, z.B. Zellgummi 43. Es ist denkbar, die Hohlräu
me 44 mit geeignetem, widerstandsfähigem Material zu füllen. Die
Flanken der Brückenglieder sind spitzer als es der radialen Seg
mentierung entspricht, so daß sie sich gegeneinander zu- und weg
bewegen können.
Fig. 10 zeigt ein Brückenband, welches zweckmäßigerweise wie ein
"Wellblech" ausgebildet ist, so daß die Bewegungsfreiheit im Pro
filgrund möglich ist 46. Die Zunge oder die Zungen 45 können als
Band gestaltet sein, oder aber Aussparungen entsprechend Fig. 5
enthalten. Dies hängt auch von der zugelassenen Restdehnung des
Gürtels ab. Es ist aber auch denkbar, die Zungen als sehr feinge
welltes Band darzustellen, so daß eine minimale Elastizität da
durch erreicht wird. Ohne daß allerdings im Verbund mit den Gür
lagen eine zu große Steifheit entsteht.
Fig. 11: Hier ist skizzenhaft ein Vollprofil 47 mit ganz geringem
Wangenüberstand 48 gezeichnet. Auch hier erfolgt der allmähliche
Übergang zu den Zungen 50, entsprechend dem Verlauf des Biegemo
mentes, was bei Spritzgußteilen hervorragend erreicht werden
kann. Ebenso können zwischen den Brückengliedern Verbindungen
entstehen, die eine Restdehnung im Gürtel zulassen. Auch können
die Zungen mit Öffnungen, etc., wie Fig. 5, und weiteren Profil
versteifungen, etwa in Form der Wangen 21 oder Ausprägungen 22,
versehen werden. Die Brückenglieder eines ganzen Reifenumfanges
können auf diese Weise in einem einzigen Spritzguß hergestellt
werden und dank ihrer Dehnung zwischen den Zungen auch so als
Ring fertigungstechnisch und vollautomatisch montiert werden. Es
versteht sich, daß hierfür sich besonders Kunststoffe eignen, die
neben ihrer hohen Festigkeit und Zähigkeit, ggfs. mittels Füller,
z.B. Kohlefasern, Glasfasern, aus einem, mit Gummi selbstvulkani
sierendem Material bestehen, z.B. Vestoran, Firma Hüls, oder ähn
lichem. Es ist hier auch denkbar, daß ein Grundgerüst aus Metall
existiert, in welches in einer Art Sandwich-Bauweise der entspre
chende Kunststoff eingespritzt wird. Es ist ferner nicht ausge
schlossen, daß die Heizform für den Reifen so ausgebildet wird,
daß die Kunststoff-Brückenglieder bzw. -Bänder während dieses
Fertigungsschrittes eingespritzt werden, wie es bisher für ein
facherere Teile bereits Stand der Technik ist (Firma Hüls).
Die weitestgehende Ausgestaltung der Erfindung ist die automati
sche Erzeugung der Tiefrille in Abhängigkeit von der Temperatur.
Bei trockener Straße dient die aufgeklappte Rille als Verbreite
rung des Breitreifens mit exzellenten, sportlichen Handling-Ei
genschaften. Bei Abkühlung durch Wasser, Regen, nasse Fahrbahn
oder in der kalten Jahreszeit, zieht sie sich als Tiefrille zu
sammen und prägt diese aus. Jetzt dient sie der Entwässerung bzw.
besseren Matsch- und Schnee-Eigenschaften. Dies kann durch die
konstruktiv sinnvolle Nutzung des reversiblen Verhaltens einiger
Metalle - z.B. Bio-Metall (Mitsubishi) oder Memory Alloy oder an
derer - erreicht werden und ist durch Anspruch 15 präzisiert.
Claims (15)
1. Luftreifen, vorzugsweise Breitreifen in Radial-Bauweise mit um
laufender Längsrille oder mehreren Längsrillen dadurch gekenn
zeichnet, daß eine oder mehrere Längsrillen Fig. 1-4; 12, 13
durch die Gürtelebene hindurch bis merklich unter den Gürtel rei
chen und im Reifen-Inneren dabei einen Wulst Fig. 1-4; 5, 7, 16
bilden.
2. Luftreifen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Brücken
glieder Fig. 1 + 2; 4, Fig. 5, Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11 mit bie
gesteifen Querschnitten in etwa in die Abroll-Neutrale Fig. 1; 3
des Gürtelreifens oder gürtelähnlichen Reifenunterbaues eingefügt
und wesentlicher Bestandteil des Wulstes sind.
3. Reifen nach Anspruch 1 mit Brückengliedern nach Anspruch 2 da
durch gekennzeichnet, daß diese Brückenglieder Fig. 5, Fig. 9,
Fig. 10, Fig. 11 sich zum Mittelpunkt hin verjüngen und zwar
stärker, d.h. spitzer, als es der radialen Verjüngung entspricht,
d.h. daß sich die Tangenten an die Flanken vor dem Reifenmittel
punkt schneiden.
4. Reifen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dieser Wulst
durch einen dritten Kern Fig. 3; 7 gebildet wird und durch die
Karkasslage/n Zugkräften ausgesetzt wird.
5. Reifen nach Anspruch 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß dieser
dritte Kern oder Mittelkern Verankerungen Fig. 3+4; 9, Fig. 6;
9, 27, 28, 30, 31 zur Felge besitzt.
6. Reifen nach Anspruch 1 und Anspruch 4 und 5 dadurch gekennzeich
net, daß diese Verankerung Fig. 6; 9, 28, 29, 40 vorzugsweise im
Tiefbett fixiert wird und die Felgen im Rahmen der Normabmessungen
dazu vorbereitet sind, z.B. kleine Vertiefung/Positionierung 40;
oder daß diese Verankerungen mit den Wülsten des Reifens 30 im
Zusammenwirken mit der Schräg-Schulter 31 und Horn 31 auf der
Felge verbunden sind.
7. Reifen nach Anspruch 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß über dem
dritten Wulst in der Höhe etwa der Abrollneutralen Zuganker Fig.
4; 11 in größerem Abstand beide Seiten des Gürtels verbinden.
8. Reifen nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß sich
in der Rille (Wulst) Fig. 7+8 ein aufblasbarer Schlauch 33, 34
befindet, auf dessen äußerem Umfang 35 Traktions-Elemente z.B.
Spikes 37, 38 angebracht sind, die durch Luftdruck-Zufuhr 32 sich
über die äußere Umfangslinie des Reifens erheben.
9. Reifen nach Anspruch 1, 2, 3 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß
der Anschlußschlauch über Spezialbrückenglieder in das Reifen
innere 32 führt, und dort zu einem um 180 Grad versetzten zweitem
Ventil oder zu einem Doppelventil.
10. Reifen nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß der
Wulst Fig. 1 oder die Wulste Fig. 2, oder der dritte Wulstkern
Fig. 3 und Fig. 4, Fig. 6 als Notlauf-System ausgebildet sind und
sich hierzu auf der Felge, soweit sie berühren, gleitend und ge
schmiert abstützen können.
11. Brückenglieder nach Anspruch 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß
sie für mehrere Tiefrillen aus einem Stück bestehen und in den
Reifenaufbau integriert sind, Fig. 2.
12. Brückenglieder nach Anspruch 2 und 3 und 9 und 11 dadurch gekenn
zeichnet, daß zwei und/oder mehrere Ebenen von Brückengliedern
übereinander vorgesehen werden, deren Zwischenräume vorzugsweise
mit beliebigem Füllmaterial (z.B. Zellgummi) ausgefüllt sind.
13. Brückenglieder nach den obigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet,
daß sie zu Bändern vereinigt oder als Bänder gefertigt werden
Fig. 10, z.B. sogenannte Wellblech-Bänder, die im Profilgrund
tangential elastisch sind.
14. Brückenglieder nach den obigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet,
daß sie aus dünnwandigem Rohr, Fig. 9; 42, 44, d.h. hohl oder
z.B. als Spritzgußteil Fig. 11; 47 voll gestaltet sind, oder auch
kombiniert, z.B. in Sandwich-Bauweise.
15. Brückenglieder oder Bänder nach den obigen Ansprüchen dadurch ge
kennzeichnet, daß sie aus Bio-Metall oder Memory Alloy oder ähn
lichem reversiblem Material derart gestaltet sind, daß sie sich
im warmen Zustand in der Mitte verbreitern (Sommer-Breitreifen)
und bei Abkühlung, z.B. durch Regen um 20-30°, sich zur Tief
rille wieder zusammenziehen (Regenreifen).
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