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Die Erfindung betrifft eine Einheit aus einer Felge mit
einem umlaufenden Wulsthaltervorsprung und einem Luftreifen
mit radialer Karkassenbewehrung ohne unabhängige
Luftkammer. Sie betrifft ferner eine Spezialfelge mit wenigstens
einem umlaufenden Vorsprung.
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Bekanntlich sind die Wulste eines Luftreifens unter der
kombinierten Wirkung der vielfältigen zwischen der
Bodenkontaktfläche des Reifens und dem Boden auftretenden Kräfte
und der nicht weniger vielfältigen das Rad beeinflussenden
Drehmomente, beträchtlichen Beanspruchungen ausgesetzt,
insbesondere bei einem großen Druckverlust und beim Fahren
auf einer Bahn mit kleinem Radius. Diese Beanspruchungen
führen zur axialen Verschiebung des am weitesten vom
Mittelpunkt der Bahn entfernten Wulstes in Richtung des hohlen
Bereichs der verwendeten Felge.
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Es sind diverse Mittel bekannt, mit denen dieses Problem
gelöst werden soll, und die im allgemeinen in der Auswahl
einer geeigneten Form des Felgenprofils bestehen. Eines
dieser Mittel besteht darin, den Wulst durch einen zwischen
der umlaufenden Montageauskehlung und dem kegelförmigen
Sitz der Felge angeordneten umlaufenden Vorsprung
zurückzuhalten, der im allgemeinen als "Hump" bezeichnet wird. Es
gibt gegenwärtig verschiedene Formen von umlaufenden
Vorsprüngen, die standardisiert sind, z.B. durch ETRTO-
Normen). Man kann unterscheiden zwischen:
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- dem als "hump" bezeichneten einfachen Vorsprung, der im
Querschnitt eine kreisbogenförmige Kontur hat,
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- dem als "Flat Hump" bezeichneten flachen Vorsprung, der
im Querschnitt eine Kontur mit einem flachen Abschnitt
aufweist. Sowohl beim "Hump" als auch beim "Flat Hump"
hat der umlaufende Vorsprung einen solchen Durchmesser,
daß der Reifenwulst den Vorsprung bei der Montage an der
Felge überwinden kann. Der so erzielte Kompromiß zwischen
Entwulstungs- und Montage-Demontageeigenschaften ist
nicht befriedigend.
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Daher ist eine Felge mit asymmetrischen Vorsprüngen
("Asymmetric-Hump") aufgekommen, bei der ein Vorsprung eine
in Umfangsrichtung veränderliche Höhe über dem Felgensitz
hat, die in einem Durchmesserschnitt von einem Maximalwert
zu einem Minimalwert übergeht und in einem zweiten, gegen
den vorherigen axial verschobenen Durchmesserschnitt von
einem Minimalwert zu einem Maximalwert übergeht.
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Bei den bekannten Reifenwulsten hat diese Variante von
Felge das Problem offenbar nicht gelöst, obwohl die Höhe des
Vorsprungs größer ist als bei einem runden oder flachen
Vorsprung.
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Für die Verwendung von Luftreifen auf Feigen mit
umlaufendem Vorsprung scheint es daher notwendig zu sein, die
Struktur der Wulste dieser Luftreifen zu ändern. Das Patent
FR 2 548 970 lehrt eine solche Abwandlung, es betrifft den
Wulst eines Reifens, der vorgesehen ist zur Montage und
Verwendung auf einer Felge mit flachem Vorsprung. Dieser
Wulst ist gekennzeichnet durch die Kombination der
Querschnittskontur seiner Basis, die an die Kontur des Sitzes
der Montagefelge angepaßt ist, und die axiale Anordnung
seines Wulstkerns, wobei diese Kombination eine starke
Klemmung des Wulstes an der Felge ermöglicht, ohne daß dies
die Montage des Luftreifens auf der Felge behindert.
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Diese Lösung ist nicht ideal, da die Wulste unter harten
Fahrbedingungen bei nichtverschwindenden Drücken die
Felgensitze verlassen, wobei die Druckwerte je nach zulässigen
Toleranzen an den Felgen sehr variabel sind.
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Um diese Probleme zu lösen und einen guten Kompromiß
zwischen der Montage oder Demontage des Luftreifens an der
Pelge, dem Rotationsverhalten des Wulstes an der Felge und
der Entwulstung zu erzielen, schlägt die Erfindung eine
verbesserte Lösung vor, die die Kombination der
Querschnittskontur der Felge, an der der Luftreifen montiert
wird, mit der Form und dem Aufbau des oder der Wulste des
Luftreifens betrifft.
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Die beanspruchte Einheit ist nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 gebildet aus einem Luftreifen für ein
Leichtfahrzeug, der keine unabhängige Luftkammer besitzt und mit
einer radialen Karkassenbewehrung und einer aus wenigstens
zwei Lagen von unter kleinem Winkel gegen die
Umfangsrichtung geneigten Fäden oder Seilen aufgebauten
Scheitelbewehrung versehen ist, wobei die Karkassenbewehrung in jedem
Wulst durch Wickeln um einen im wesentlichen nicht
dehnbaren Wulstkern verankert ist, und einer Felge, die zwei
Kanten, eine umlaufende Auskehlung und, wenigstens an der
Außenseite des Fahrzeugs, einen Felgensitz, der mit der
Drehachse der Einheit einen Winkel (δ) von 5º ± 1º bildet und
mit einem um die Drehachse rotationssymmetrischen
umlaufenden Vorsprung versehen ist, aufweist, wobei der radial am
weitesten von der Drehachse entfernte Punkt (A) dieses
Vorsprungs einen axialen Abstand (L) von der Felgenkante hat.
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Diese Einheit ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß die Felge im Querschnitt einen Sitz mit einem
umlaufenden Vorsprung hat, dessen von der Drehachse am weitesten
entfernter Punkt in einem radialen Abstand (H), gemessen
zwischen dem Punkt (C) des Sitzes mit minimalem Durchmesser
und dem Punkt (A), von 3 bis 4 mm angeordnet ist, wobei
dieser Punkt (A) axial nach außen mit der Kegelerzeugenden
des Sitzes, die einen Winkel (δ) von 5º ± 1º mit der
Drehachse der Einheit bildet, über einen Kreisbogen (15),
dessen Mittelpunkt auf der Senkrechten zur Drehachse liegt
die durch (A) verläuft, und der einen Radius (R&sub2;) von 6 bis
8 mm hat, und über einen zweiten Kreisbogen mit Radius (R&sub3;)
verbunden ist, der tangential zum ersten Kreisbogen (R&sub2;)
und zur Kegelerzeugenden des Sitzes liegt, wobei (R&sub3;)
gleich 2 ± 1 mm ist, und axial nach innen mit der
Montageauskehlung (4) über eine Kegelerzeugende (16) verbunden
ist, die mit der Drehachse einen Winkel (θ) von 10 bis 30º
bildet und eine axiale Breite (λ) von wenigstens 5 mm hat,
daß der zur Montage am Sitz der mit dem umlaufenden
Vorsprung versehenen Felge vorgesehene Wulst eine Basis hat,
deren Querschnittskontur der Querschnittskontur des Sitzes
angepaßt ist, wobei die Querschnittskontur ausgehend von
einem Punkt, der von der vertikalen Wand des Wulstes eine
Entfernung von 0,9 L - 1 mm bis 0,9 L hat, eine Erzeugende
in Form eines Kreisbogens mit Radius ( ) von 4 bis 8 mm
aufweist, wobei die von dieser Erzeugenden aufgespannte
Sehne mit der Drehachse einen Winkel von 20º bis 40º bildet
und die Erzeugende durch eine letzte, quasizylindrische
Erzeugende verlängert ist, wobei die axial inneren Enden
dieser Erzeugenden einen Abstand (L) bzw. einen Abstand (L&sub1;),
der um wenigstens 5 mm größer ist als L,von der vertikalen
Wand des Wulstes haben, und daß das Vulkanisat, das den
Komplex aus Wulstkern, der Karkassenbewehrung und deren
Rückführung beiderseits dieses Komplexes und wenigstens in
dem Bereich radial innerhalb einer durch das Ende der
Rückführung der Karkassenbewehrung verlaufenden, zur Drehachse
parallelen Achse einen Streckelastizitätsmodul bei 10 %
Dehnung von wenigstens 4 MPa hat.
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Unter quasizylindrischer Erzeugender ist eine Erzeugende zu
verstehen, die mit der Drehachse der Einheit einen Winkel
zwischen - 5º und + 5º bildet, d.h., eine Erzeugende, die
mit der Drehachse einen Winkel von 5º bildet, die aber auf
beiden Seiten der Drehachse liegen kann.
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Vorzugsweise weist die Basis des Wulstes, die vorgesehen
ist, um auf dem Felgensitz mit Vorsprung anzuliegen,
ebenfalls einen Kreisbogen auf, der tangential zur vertikalen
Wand des Wulstes und einer Kegelerzeugende liegt, die mit
der Drehachse der Einheit einen Winkel (α) von 0º bis 15º
bildet, wobei diese Erzeugende axial nach innen durch eine
zweite Erzeugende verlängert ist, die mit der Drehachse
einen Winkel (β) von 20º bis 35º bildet, und die ihrerseits
verlängert ist durch eine quasizylindrische Erzeugende, die
der obengenannten kreisförmigen Erzeugenden mit Radius ( )
vorangeht, wobei die axial inneren Enden dieser Erzeugenden
axiale Abstände von der vertikalen Wand des Wulstes (B) von
(L&sub1;&sub0;) = 0,4 L ± 1 mm, (L&sub1;&sub1;) = 0,7 L ± 1 mm bzw. (L&sub1;&sub2;) von
zwischen 0,9 L - 1 mm und 0,9 L haben.
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Der Verbindungsabschnitt zwischen der vertikalen Wand des
Wulstes und dem ersten kegelförmigen Abschnitt der Basis
des Wulstes ist im allgemeinen kreisförmig, kann aber
vorzugsweise Kegelform haben, wobei die Erzeugende dieser
Oberfläche mit der Drehachse einen positiven Winkel (φ) von
45 bis 60º bildet. Diese Kegelform ermöglicht bei der
Montage des Luftreifens auf der Felge eine bessere Position
des Wulstes, die die Montage erleichtern kann.
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Um nach mehreren Montagen und Demontagen des Luftreifens
dieselben Dichtigkeitseigenschaften aufrechtzuerhalten, ist
der untere Bereich des Wulstes, der den zweiten
kegelförmigen Abschnitt mit Winkel (β) bedeckt, und höchstens der
quasizylindrische Abschnitt, der diesen verlängert, aus
einem Vulkanisat gebildet, das als Vulkanisat mit niedrigem
Streckelastizitätsmodul bezeichnet wird. Vorzugsweise
beträgt der Streckelastizitätsmodul des verwendeten
Vulkanisats bei 10 % Dehnung höchstens 0,7 MPa.
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Unter Streckelastizitätsmodul ist der Wert des
Verhältnisses zwischen der vom Probekörper bei 10 % Dehnung
erfahrenen Kraft zur relativen Dehnung von 10 % zu verstehen.
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Die oben beschriebene Montagefelge ist zwar speziell
ausgelegt für passende Reifenwulste, kann aber erfindungsgemäß
auch zur Montage von Reifen verwendet werden, deren Wulste
in normaler und bekannter Weise geformt und aufgebaut sind.
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Nichteinschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung sind
nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben, deren einzige Figur eine Querschnittsdarstellung
in einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene eines
Luftreifenwulstes im Verhältnis zur Kontur der Montagefelge an
der Außenseite des Fahrzeugs, mit einem verbesserten
Vorsprung, ist.
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In der Figur ist die Kontur der Felge gestrichelt
dargestellt, wohingegen die Kontur des nicht auf die Felge
montierten und nicht auf Arbeitsdruck aufgepumpten Luftreifens
durchgezogen dargestellt ist.
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In Figur 1 ist die Kontur einer Felge (1) mit einem
Nenndurchmesser von 380,2 mm gezeigt. Die Montagefelge (1)
umfaßt eine Felgenkante (11), die auf der Drehachse senkrecht
steht und mit einer Kegelerzeugenden (13) über einen
kreisbogenförmigen Abschnitt (12) mit Radius (R&sub1;) von maximal
6,4 mm verbunden ist. Diese Erzeugende (13) bildet mit der
Drehachse einen Winkel (δ) von 5º ± 1º. Die Felge (1)
umfaßt ferner einen umlaufenden Vorsprung (2), der
vollständig rotationssymmetrisch ist: Die am weitesten von der
Drehachse entfernten Punkte (A) liegen auf einem um die
Drehachse der Felge zentrierten Kreis. Die Punkte (A) haben
einen axialen Abstand (L) von der Felgenkante (11) von
22 mm. Die Höhe (H) des umlaufenden Vorsprungs (1), d.h.
der senkrecht zur Drehachse zwischen zwei zur Achse
parallelen, durch den Scheitelpunkt (A) des Vorsprungs (2) bzw.
denjenigen Punkt (C) der Erzeugenden (13), für den der
Durchmesser ( c) minimal ist, verlaufenden Geraden
gemessene radiale Abstand ist gleich 4 mm. Der Scheitelpunkt (A)
ist axial nach außen mit dem Punkt (C) über die
kreisförmige Erzeugende (15) mit Radius (R&sub2;) von 8 mm verbunden,
wobei der Mittelpunkt (O) des Kreisbogens (15) auf der durch
(A) verlaufenden Senkrechten zur Drehachse liegt. Die
Erzeugende (15) ist durch einen zweiten Kreisbogen (14) mit
Radius (R&sub3;) von 2 mm ± 1 mm verlängert.
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Derselbe Punkt (A) ist mit der Montageauskehlung (4) (nicht
gezeigt) im wesentlichen durch einen Kegelabschnitt mit
einer Erzeugenden (16) verbunden, deren Neigung (θ) gegen die
Drehachse gleich 14º ist, und dessen axiale Breite (λ)
gleich 11 mm ist.
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Im Vergleich zu dieser Felgenkontur besitzt erfindungsgemäß
der Wulst (B) des Luftreifens mit einem Wulstkern (5), um
den herum die Karkassenbewehrung (6) verankert ist, eine
Basis (3) mit einer axialen Breite (L&sub1;), die wenigstens
5 mm größer ist als der Abstand (L) Im betrachteten und in
Figur 1 gezeigten Fall ist die Kontur der Basis (3) des
Wulstes (B) gebildet aus einer vertikalen Wand (31), einem
Kreisbogen oder einer Kegelerzeugenden (32), zwei
Kegelerzeugenden (33) und (34) einer quasizylindrischen
Erzeugenden (35), die axial nach innen durch eine kreisbogenförmige
Erzeugende (36) verlängert ist, wobei die Kontur der Basis
(3) durch eine quasizylindrische Erzeugende (37)
abgeschlossen wird.
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Die vertikale Wand (31) hat denselben Abstand von der
Mittelebene des Reifens wie die Innenwand (11) der
Felgenkante. Die Erzeugende (32) bildet mit der Drehachse einen
Winkel (φ) von 48º. Die mit der Wand (31) über die Erzeugende
(32) verbundene Erzeugende (33) bildet mit der Drehachse
einen Winkel (α) von 11º, und das Ende dieser Erzeugenden
(33) hat einen axialen Abstand (L&sub1;&sub0;) von 9,5 mm von der
Felgenkante. Die Erzeugende (34) bildet mit der Drehachse
einen Winkel (β) von 24º und das Ende dieser Erzeugenden
(34) befindet sich in einem axialen Abstand (L&sub1;&sub1;) von 15 mm
von der Felgenkante (11). Verlängert man die Erzeugende
(34) axial nach innen, so hat die zylindrische Erzeugende
(35) ihr axial inneres Ende in einem Abstand (L&sub1;&sub2;) von der
Kante (11) von 19 mm und ist verlängert durch eine
kreisbogenförmige Erzeugende (36) mit einem Radius ( ) von 8 mm,
deren Ende einen Abstand (L&sub1;&sub3;) von der Felgenkante (11)
hat, der gleich (L) und gleich 22 mm ist. Die vom
Kreisbogen (36) aufgespannte Sehne bildet mit der Drehachse der
Felgen-Reifeneinheit einen Winkel (λ) von 30º. Die Basis
(3) ist abgeschlossen durch eine Zylindererzeugende (37)
mit einer geringen Breite von 3 mm.
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Der schraffierte Bereich (8) in Figur 2 zeigt die Anordnung
des Vulkanisats mit geringem Streckdehnungsmodul. Es
versteht sich, daß die dargestellte Kontur dieses Abschnitts
eine Idealkontur ist, denn obwohl die Kontur des
erforderlichen Kautschukstreifens im Rohzustand sehr genau
definiert und kontrolliert ist, bewirken Formung und
Vulkanisierung doch, daß die theoretische Kontur nur sehr selten
perfekt eingehalten ist. Dieser Abschnitt (8) hat ein sehr
kleines Volumen im Verhältnis zu dem von dem Gemisch mit
hohem Streckelastizitätsmodul belegten Volumen, welches in
der Figur 1 die ganze Oberfläche außerhalb der
Karkassenbewehrung (6) und ihrer Rückführung (60) belegt, wobei die
radial äußeren Enden dieses Vulkanisats beiderseits der
Karkassenbewehrung (6) oberhalb des Endes der Rückführung
(60) angeordnet sind. Im betrachteten Fall ist das Gemisch
mit geringem Elastizitätsmodul ein Gemisch mit derselben
Zusammensetzung wie dasjenige Gemisch, das die dichte
innere Verkleidung (7) des Luftreifens bildet.
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Mit der Höhe (H) des Vorsprungs (2) von zwischen 3 und 4 mm
können unabhängig von der Art des an der mit diesem
Vorsprung versehenen Felge (1) montierten Wulstes gute
Entwulstungseigenschaften erzielt werden, die jenen entsprechen,
die mit einer Einheit erzielt werden, die aus einem
Luftreifen mit verbreitertem, angepaßtem Wulst und einer Felge
mit umlaufendem, standardisiertem rundem oder flachem
Vorsprung erzielt werden. Mit der Einheit aus Luftreifen mit
verbreitertem Wulst und Felge mit rotationssymmetrischem
umlaufendem Vorsprung der Höhe (H) werden hingegen
ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, da bei verschwindendem Druck
der Wulst nicht aus seiner ursprünglichen Anordnung
entweicht.
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Der durchgeführte Test bestand darin, ein Fahrzeug mit
einer Geschwindigkeit von 50 km/h einen Weg in Form einer
Euler-Spirale fahren zu lassen, wobei der Krümmungsradius
der mittleren Bahn fortschreitend von unendlich bis 20 m
variiert. Der Entwulstungsdruck wurde gemessen. Bei einem
Reifen wie im Patent FR 2 548 970 beschrieben und an einer
"Flat Hump"-Felge montiert, traten Entwulstungen bei
Drükken von 0,6 - 0,5 bar auf. Bei einer Einheit aus einem
Luftreifen mit einem Wulst wie oben beschrieben und einer
standardisierten "Hump"-Felge treten dieselben
Entwulstungen bei Drücken von 0,4 - 0,3 bar auf. Dasselbe gilt für
Einheiten aus einer Felge wie im Anspruch 5 beschrieben und
Luftreifen mit bekannten Wulsten, deren Basis eine axiale
Breite hat, die im FalLe des untersuchten Formats gleich
12 mm ist. Bei einer Enheit wie in Anspruch 1 definiert,
tritt keine Entwulstung bei 0 bar auf, und dieses Ergebnis
wird erreicht, ohne daß Schwierigkeiten bei der Montage
oder Demontage auftreten. Das Vorhandensein der gegen die
Drehachse geneigten Erzeugenden (16) ermöglicht einen
provisorischen Druckangriff des Wulstes (B) an der Rampe (16)
der zur Durchführung der Montage nötig ist und erleichtert
dem Wulst das Überwinden des Vorsprungs (2) im
Seitenwechsei, d.h. zunächst an einer gegebenen Stelle der Felge und
dann fortschreitend über den Rest des Umfangs. Außerdem
ermöglicht das Vorhandensein einer kreisförmigen Erzeugenden
(15) axial außerhalb des Scheitelpunkts (A) des Vorsprungs
(2) eine leichte Demontage, ohne aber, wie gezeigt, das
Entwulstungsverhalten des Wulstes zu verschlechtern.