DE820546C - Laufflaechenausbildung fuer Luftreifen, insbesondere fuer landwirtschaftliche Betriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen, der insbesondere bei landwirtschaftlichen Traktoren Verwendung finden soll, die auf leicht verform- baren Oberflächen oder auf einem Boden arbeiten, der stark wechselndes Gefüge und wechselnden Feuchtigkeitsgehalt aufweist.

Bei Zugvorrichtungen, beispielsweise einem Rad

. oder Reifen, die auf weichem Boden arbeiten, ist es wichtig, daß eine hinreichend große Zugkraft erhaltenbleibt, ohne daß ein großer Teil der durch den Antriebsmotor erzeugten Antriebskraft des Traktors verlorengeht. Zu diesem Zwecke wurden bei landwirtschaftlichen Traktoren Stahlkrampen und Profile verwendet, um eine Zugwirkung zu erhalten. Die ersten Traktoren hatten eine relativ geringe Geschwindigkeit und hohes Gewicht. Bei

. diesem großen Gewicht war es möglich, wenn der Traktor überhaupt durchzog, mit wenig tiefen Krampen oder Profilen auszukommen. Mit der Entwicklung der schnell laufenden und leistungsfähigeren Maschinen wurden die Traktoren viel leichter. Um einen nennenswerten Teil der effektiven Motorleistung als Zugkraft freizumachen, war es notwendig, die Höhe der Stahlaufsätze zu vergrößern, was hauptsächlich von der Beschaffenheit des unmittelbar unter der Oberfläche liegenden Bodens abhing. Weil die Profilteile auf dem Radumfang ähnlich wie eine Getriebeverzahnung arbeiten, ist die Geschwindigkeit der einzelnen Punkte, die verschieden weit von der Drehachse entfernt sind, jeweils verschieden. Es gibt folglich auch einen entsprechenden Teilkreisdurchmesser, auf dem die daraufliegenden Punkte eine Umfangsgeschwindigkeit haben, die der Geschwindigkeit der Vorwärts-

bewegung entspricht unter der Voraussetzung, daß die Räder nicht rutschen.

Je höher die Aufsätze auf dem Radumfang und je tiefer die Eindrücke in den Untergrund sind, desto größer sind die Geschwindigkeitsdifferenzen der einzelnen Punkte der Aufsätze, welche in den Grund eindringen. Dies führt zu einer Grabwirkung der Profile entsprechend der Veränderung des Winkels, unter dem die Profile in den Grund eintreten und ihn wieder verlassen. Dadurch wird ein nennenswerter Teil der Motorleistung vernichtet bzw. der effektive Rollwiderstand des Traktors erhöht.

Die Erfindung zeigt einen Luftreifen, der einen geringen Rollwiderstand besitzt, aber gleichzeitig eine erhöhte Zugwirkung ergibt. Konstruktion und Anordnung der Lauffläche des Reifens sind so gewählt, daß der wirksame Rolldurchmesser unmittelbar im Bereich der äußeren Teile der Reifengestalao tung liegt. Der Scherwiderstand der oberen Schicht des losen Bodens wird herabgesetzt, um eine erhöhte Zugwirkung zu erzielen, wobei durch die Zugwirkung weniger Kraft vergeudet wird.

Die vorherrschenden Faktoren, um Zugkraft bei as einem Rad oder Reifen hervorzubringen, der in losen Medien, beispielsweise den verschiedenen Bodenarten arbeitet, unterscheiden sich von den Faktoren, die die Zugwirkung auf harten Oberflächen bestimmen. Im letzteren Falle ist die Reibung zwischen Rad oder Reifen und Bahnoberfläche der Hauptfaktor. Im ersteren Falle dagegen, wo der Boden verformbar ist, ist es meist unter den Bedingungen, unter denen landwirtschaftliche Traktoren im allgemeinen arbeiten, unmöglich, einen ausreichenden Reibungswiderstand zwischen Boden und Reifen zu erzielen, wie er notwendig ist, um eine genügende Zugwirkung sicherzustellen.

Die Erfindung benutzt zur Erzielung einer Zugwirkung die Reibung zwischen Teilen der Bodenoberfläche, auf der infolge des Traktorengewichtes - und der Zugkraft eine Spur gebildet ist, und dem Reifenprofil, welches damit in Eingriff kommt. Bei Reifen, die auf harten Oberflächen arbeiten, war es üblich, eine Reifengestaltung vorzusehen, die eine Anzahl leicht verformbarer Kanten aufweist, welche die Reibung zwischen den Reifen und der harten Oberfläche erhöhen. Derartige Ausbildungsformen sind auf losem oder weichem Grund unwirksam, weil hier der Reibungswiderstand sehr gering ist. Weil der auf dem Boden aufliegende Reifenteil sehr begrenzt ist, wenn die Fläche der Vorsprünge des Reifenprofils im Verhältnis zur Fläche der dazwischenliegenden Nuten oder Aussparungen groß ist, hängt die erreichbare Zugwirkung von der Reibung zwischen Reifenprofil und dem Boden ab. Der Scherwiderstand des Bodens, der in diesem Falle in die dazwischenliegenden Aussparungen im Reifenprofil eintritt, ist verhältnismäßig unwirksam, weil die Oberfläche des Bodens so auf gebrochen und zerstört wird, daß gar keine Bildung eines Scherwiderstandes möglich ist. Die schmalen dazwischenliegenden Aussparungen zwingen das Reifenprofil, wie die Verzahnung einer Säge zu arbeiten, wobei der Reifen gleitet, sich eingräbt und den Boden wegschiebt, ohne daß irgendwelche Zugwirkung erreicht wird. Wenn der Untergrund lose oder naß ist, gräbt sich der Reifen immer weiter und weiter in den Boden ein, und der Traktor versinkt.

Gemäß der Erfindung wird ein neuer Traktorenreifen geschaffen, der so konstruiert ist, daß die dem Reifen anhaftende Neigung, bei auftretenden Stoßen auf dem Boden zu gleiten, den Boden zwingt, sich zu verdichten, um auf diese Weise einen großen Scherwiderstand zu erzielen.

Weiterhin zeigt die Erfindung eine Profilgestaltung für pneumatische Reifen, bei der die Neigung der Zugelemente, sich mit losem oder klebrigem Boden auszufüllen, durch die normale Nachgiebigkeit, die Form und das Rollen des Reifens herabgemindert werden.

Ein Häuptmerkmal der Erfindung wird darin gesehen, einen nachgiebigen Reifen zu schaffen, welcher eine Profilausbildung aufweist, die die Zugwirkung in einem verformbaren oder haftfähigen Untergrund verstärkt.

Bei der neuen Reifenausbildungsform wird die wirksame Kraft benutzt, um den Scherwiderstand des Bodens, in welchem der Reifen arbeitet, zu erhöhen.

Erfindungsgemäß sind die Profilteile so geformt und angeordnet, daß bei einem geringen, durch den Antrieb hervorgerufenen Schlupf die nach der Seite gerichteten Komponenten der Zugkraft den Scherwiderstand des Bodens sowohl an den Seiten als auch am Umfang des Reifens erhöhen. Dabei befinden sich die seitlichen Komponenten der Zugkraft, die bei einem leichten Schlupf erzeugt werden, annähernd im Gleichgewicht. Andererseits sind bei dem neuen Reifen mehrere Gruppen von Vorsprüngen vorgesehen und so ausgebildet und angeordnet, daß sie sich beim Arbeiten des Reifens nur geringfügig verdrücken.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Reifen auf seinem Umfang Rippen aufweist, deren äußere Begrenzung bei einer Projektion auf eine quer zum Reifen liegende Fläche einen einzigen Krümmungsradius aufweist. Die Rippen liegen im Abstand voneinander über den Reifenumfang verteilt und haben in einer gemeinsamen Hauptrichtung einen konkaven Verlauf.

Vorzugsweise hat der neue Reifen ein im Querschnitt bogenförmiges Grundprofil (Karkasse) und ein darauf sitzendes Randprofil (Lauffläche), welches gebogen ist und allmählich in das Grundprofil übergeht. Die Lauffläche setzt sich aus Serien von gekrümmten Rippen zusammen, die sich von der Seite des Reifens her nach dessen Mitte zu erstrecken, wobei alle Rippen im gleichen Sinne entlang dem Radumfang gekrümmt sind und die Rippen einer Gruppe zueinander exzentrisch angeordnet sind, so daß der sich in Umfangsrichtung erstreckende freie Raum zwischen zwei benachbarten Rippen irgendeiner Gruppe sich nach der Seite des Reifens zu erweitert, um das seitliche Austreten der Erde zu erleichtern.

Außerdem ist die Ripp:nanordnung erfindungsgemäß so getroffen, daß ein großes Gummivolumen in der Mittelzone des Reifens besteht, welches sich nach der Reifenmitte zu noch erhöhen kann. Darüber hinaus hat der Reifen ein Minimum an Lauffläche, die sich aus Teilen zusammensetzt, welche gegenüber vorhergehenden Typen größere Abstände zwischen sich lassen. Die Lauffläche ist infolgedessen besonders dazu geeignet, um auf ίο weichem Boden, Sumpf o. dgl. zu arbeiten.

Andere und weitere Merkmale der Erfindung werden aus den Zeichnungen ersichtlich, und zwar zeigt

Fig. ι eine perspektivische Ansicht eines Luftreifens gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach den Linien 2-2 durch Fig. ι in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 einen Schnitt nach den Linien 3-3 durch den Reifen gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 4 einen Schnitt nach den Linien 4-4 durch den Reifen gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 5 eine Draufsicht auf einen flachen Reifenteil gemäß der Erfindung und

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen flachen Reifenteil einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Die Erfindung zeigt eine Ausbildungsform eines Reifens, der insbesondere für landwirtschaftliche Fahrzeuge geeignet ist, die eine große, entsprechend dem Gewicht des Fahrzeuges zur Wirkung zu bringende horizontale Zugkraft entwickeln müssen, wenn sie über weichen oder losen Boden fahren. Die neue Konstruktion sieht eine Reifenlauffläche vor, die eine größere Neigung hat, sich selbst zu reinigen und bei einem Minimum von Gummi eine gesteigerte Zugwirkung ergibt. Das Hauptmerkmal der Erfindung wird dadurch erreicht, daß das Material der Zugelemente so angeordnet wird, daß bei belastetem Reifen nur eine geringe Verschiebung von Teilen der Lauffläche gegenüber dem Reifenkörper erfolgt, wenn der Reifen beim Auftreffen und Verlassen des Bodens ausbiegt.

Erfindungsgemäß wird eine Anzahl gekrümmter und über dem Umfang des Reifens verteilter Rippen vorgesehen, die untereinander exzentrisch liegen, wobei die konkave Krümmung aller Rippen in der Hauptdrehrichtung des Reifens liegt, um auf diese Weise ein Maximum an Zugwirkung zu erreichen. Vorzugsweise werden die Zugelemente von den Seiten des Reifens aus, nach der Mittelebene des Reifens zu, höher.

In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben, und zwar ist hier ein Reifen 10 gezeigt, der die übliche Karkasse 12 (Grundprofil) und die Lauffläche 13 aufweist. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, wird die Lauffläche aus einem Zugteil gebildet, der sich wieder aus zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Gruppen gekrümmter Rippen 14 und 15 zusammensetzt. Die Rippen einer jeden Serie liegen in Umfangsrichtung in Abständen voneinander, so daß dazwischenliegende Vertiefungen 16 und 17 gebildet sind.

Die Rippen 14 und 15 sind einander identisch ι und verlaufen radial nach außen konisch verjüngt.

j An ihrem Unterteil ist die Rundung 18 gebildet, wie es Fig. 4 zeigt. Bei der gezeigten Ausführungsform reichen die Rippen 14 der einen Rippengruppe von der einen Reifenseite aus über die Mittellinie des Reifens hinaus, wobei sich ihre inneren Teile über den Umfang hinweg mit den inneren Teilen der Rippen 15 der anderen Gruppe überlappen. Wie gezeigt, können die inneren Enden der Rippen aus einer Gruppe jeweils an eine Rippe der anderen Gruppe angeschlossen sein, und zwar an einem Punkt, der zwischen den Enden der letzteren liegt. Eine solche Verbindung ergibt für beide Rippen eine Verstärkung gegen seitliches Ausbiegen, wenn der Reifen gedreht wird und tangential gerichteten Beanspruchungen unterworfen wird. In besonderen Fällen ist es aber auch möglich, daß die Rippen der einen Gruppe kurz vor den Rippen der anderen Gruppe endigen. Sämtliche inneren Enden der Rippen 14 und 15 liegen im wesentlichen parallel zur Mittelebene des Reifens, um in diesem Bereich eine Konzentration der Lauffläche zu erreichen. Der Winkel A gemäß Fig. 5 ist vorzugsweise kleiner als 45⁰, welches der Winkel ist, wie er durch die Laufflächenelemente bekannter Reifenkonstruktionen gebildet wurde. Sämtliche zwischen den Rippen liegenden Vertiefungen 16 und 17 sind nach den einander gegenüberliegenden Seiten des Reifens offen, wobei ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin besteht, daß sich alle Vertiefungen 16 und 17 allmählich erweitern, und zwar je weiter man sich von der Verbindungsstelle der einzelnen Rippen entfernt, und daß diese Erweiterung so lange zunimmt, wie die Rippen im allgemeinen ihre maximale Höhe haben, d. h. im außen liegenden Teil (Tragzone) des Reifens.

Eine solche Ausbildungsform ergibt im weitgehenden Maße eine Selbstreinigung der Profilvertiefungen und verhindert im allgemeinen das Anhaften des Bodens oder das Zusetzen der Lücken, wenn die Lauffläche den Boden verläßt. Sämtliche Rippen 14 und 15 haben über den Reifenumfang hinweg in einer gemeinsamen Richtung einen konkaven Verlauf. Dabei sind die Rippen einer jeden Gruppe untereinander exzentrisch angeordnet, so daß sich der in Umfangsrichtung erstreckende, zwischen zwei benachbarten Rippen irgendeiner Gruppe gebildete Zwischenraum allmählich nach der Seite des Reifens zu erweitert. Fig. 2 zeigt am besten, daß die Rippen der einen Gruppe genau mit den Rippen der anderen Gruppe übereinstimmen, um so eine glatte, bogenförmig verlaufende Peripherie für die Zugelemente zu bilden. Die Enden der Rippen gehen allmählich in die Seitenwandungen der Reifenkarkasse über, wie es am besten Fig. 2 zeigt. Während die Rippen über ihre ganze wirksame Länge hinweg dieselbe Breite haben, können sie allmählich nach der Mittelebene des Reifens zu höher werden, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, so daß bei den Zugelementen die größte Gummimasse dort angeordnet ist, wo die größte Beanspruchung auftritt. Das Maß B in Fig. 5 bezeichnet den Punkt, an welchem die benachbarten Rippen

einer Gruppe am weitesten voneinander entfernt sind. Die Anordnung der Rippen ist, wie es Fig. 5 zeigt, so getroffen, daß eine mehr oder weniger kontinuierlich verlaufende, zickzackförmige Mittelrippe gebildet ist, welche wiederholt die Mittelachse des Reifens schneidet und die durch die einander überlappenden Zugelemente gebildet ist. Dadurch wird erreicht, daß der Reifen ruhig läuft, selbst auf harten Oberflächen, und daß der Reifen bzw. die Lauffläche gleichmäßig trägt. Diese Konstruktion der Lauffläche verringert das Ausbiegen der Rippen, wenn diese belastet sind.

Sämtliche Zugelemente sind vorzugsweise in der Mittelebene des Reifens erheblich höher oder sind von der Reifenkarkasse aus weiter vorstehend, als sie breit sind bzw. als die Breite der Rippen an deren oberem Rand, um besser in den weichen Boden, auf welchem der Reifen hauptsächlich gebraucht werden soll, eintauchen können. Des-

ao gleichen erleichtert auch der Abstand der die Lauffläche bildenden Rippen das Eindringen derselben in den weichen Boden, um auf diese Weise eine bessere Zugwirkung zu erzielen.

Fig. 5 zeigt, daß die benachbarten Rippen einer

»5 Serie an ihren freien Enden ein wenig dichter aneinander herankommen als am übrigen Teil. Dies ist nicht nachteilig, weil diese vergrößerte Dimension nur dort auftritt, wo die Rippen in die Seitenwandungen des Reifens übergehen und· nur geringe Höhe haben. Unabhängig davon verbreitern sich alle Profilzwischenräume in dem Bereich des Reifens, der normalerweise mit dem Boden in Berührung kommt, nach den Seiten des Reifens hin. Am Umfang des Reifens bilden die Rippen, von der Mittelebene des Reifens aus gesehen, einen vergrößerten Abstand zwischen sich.

Tn Fig. 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Laufflächenausbildung gemäß der Erfindung wiedergegeben, wobei wieder zwei Gruppen von Zugelementen oder Rippen 14" und 15" im Laufflächenkörper gebildet sind. Bei dieser Ausführungsform sind in jeder Rippengruppe noch Zwischenteile gebildet, die vorzugsweise kürzer als die anderen Rippenelemente sind. Die kurzen Rippen reichen bis zur Mittelebene des Reifens und stoßen an eine große Rippe der anderen Rippengruppe. Die abgewandelte Ausführungsform der Lauffläche gemäß Fig. 6 ist im allgemeinen der Lauffläche ge^p maß der anderen Figuren der Zeichnung ähnlich, mit Ausnahme der Tatsache, daß bestimmte Rippenelemente, wie eben beschrieben, verkürzt sind.

Weiterhin ist erkennbar, daß jeweils zwei Rippen der einen Gruppe gegen eine lange Rippe der gegenüberliegenden Rippengruppe stoßen, wohingegen bei der anderen Ausführungsform der Erfindung jeweils immer eine Rippe der einen Gruppe gegen eine Rippe der anderen Gruppe stößt oder in diese übergeht. Bei allen Ausführungsformen der Erfindung sind die Zugelemente über den Umfang gleichmäßig verteilt, außerdem verlaufen sie alle in der gleichen Hauptrichtung. Vorzugsweise wird die Drehrichtung für die erfindungsgemäßen Reifen so gewählt, daß die Zugkräfte auf der konkaven Seite der Rippen zur Auswirkung kommen (Fig. 1), so daß die Rippen gegen Ausbiegungen widerstandsfähiger sind als entsprechend ausgebildete verstärkte Rippenelemente, wobei das Gummivolumen in den Rippen entweder erhöht werden kann, ohne die Wirksamkeit des Reifens zu beeinträchtigen, oder es wird das gleiche Gummivolumen zur Bildung eines Reifens verwendet mit Rippen von größerer Stärke als die handelsüblichen Konstruktionen.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Sie wird durch die folgenden Ansprüche präzisiert.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Laufflächenausbildung für Luftreifen, insbesondere für landwirtschaftliche Betriebe, mit zwei Gruppen von konvergierenden Rippen, wobei zwischen den Rippen jeder Gruppe Vertiefungen vorgesehen sind, die sich von der Mittellinie des Reifens aus in entgegengesetzten Winkeln erstrecken, und die Rippen jeder Gruppe im wesentlichen auf der gleichen Laufflächenseite liegen, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Rippen (14 und 15) beider Gruppen gekrümmt sind und über ihre Länge Bögen vom gleichen Krümmungsradius bilden und daß die zwischen den Rippen liegenden Vertiefungen (16 und 17) sich allmählich im wesentlichen gleichförmig von der Reifenmitte aus nach ihren offenen Enden zu erweitern, um eine selbsttätige Reinigung der Lauffläche zu bewirken.
2. 2. Laufflächenausbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rippe (14 und 15) von der konvexen Längsseite einer benachbarten Rippe ausgeht und daß mindestens einige der Rippen von der Seitenwandung des Reifens (10) ausgehen und sich bis zur Mittelebene des Reifens und über diese hinaus erstrecken.
3. 3. Laufflächenausbildung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rippe (14 und 15) eine trapezförmige Querschnittsform und eine gegenüber der Grundfläche schmale flache obere Begrenzungsfläche aufweist, die über die ganze Länge der Rippe hinweg gleichmäßig breit ist und an dem Ende der Rippe in Umfangsrichtung des Reifens sich verbreitert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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