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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fahreinheit bestehend aus einem
Luftreifen und einem Rad, wobei das Rad mindestens eine Umfassung umfasst,
welche die Verbindung zwischen einer nahezu zylindrischen Felge
und dem Luftreifen sicherstellt.
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Die
meisten bekannten Luftreifen/Rad-Einheiten sind derart aufgebaut,
dass das Rad vom ausgestatteten Fahrzeug abmontiert werden kann,
wobei der Luftreifen durch einen Arbeitsgang in der Werkstatt mit
geeigneten Maschinen vom Rad abgenommen werden kann. Ein gewöhnliches
Rad umfasst unter anderem eine Felge, die je nach dem betreffenden
Fahrzeug und der betreffenden Einheit aus einem oder mehreren Teilen
bestehen kann. Die Montage eines Luftreifens, die darin besteht,
die Luftreifenwülste
richtig auf den Auflagen und an den Rändern einer Felge anzuordnen,
ist schon für
einen Spezialisten keine leichte Aufgabe und erst recht nicht für einen
normalen Benutzer und führt
nicht immer zu den erwünschten
Ergebnissen: richtige Position, perfekte Dichtheit, ausreichende
Befestigung an der Auflage, usw. Ebenso ist es bei der Demontage des
Luftreifens, die aufwändig
ist und eine gewisse Sorgfalt erfordert, die ein durchschnittlicher
Fahrer nicht aufbringen kann. Um die Arbeitsgänge zur Montage und Demontage
eines Luftreifens zu vereinfachen, d. h. um keine besonderen Maschinen
und kein umfassendes Knowhow zu benötigen, wurde ein Verfahren
vorgeschlagen, dass darin besteht, auf einem zylindrischen bzw.
nahezu zylindrischen Träger,
der im weiteren Sinne als Felge bezeichnet werden soll, den Luftreifen
durch eine einfache relative Querbewegung zwischen der Felge und
dem Luftreifen aufzuziehen. Es versteht sich, dass die praktische Durchführung des
Verfahrens ein drittes Element benötigt.
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Für Baumaschinen
beschreibt das Patent
FR-A-2
087 770 Wülste,
die auf ihren Tragflächen
mit einem oder mehre ren ringförmigen
Metallteilen versehen sind, die permanent an den Wülsten befestigt sind,
wobei die Teile als Felgenauflagen dienen und dazu gedacht sind,
auf einem zylindrischen Träger
zu liegen, der mit dem ausgestatteten Fahrzeug einstückig ist
und als Felgenboden bzw. Felge dient. Das oben genannte dritte Element
entspricht also allen Metallteilen, die es ermöglichen, die Einheit aus Luftreifen
und Auflagen auf dem Träger
gleiten zu lassen und somit eine einfachere Montage und Demontage sicherzustellen.
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Für Luftreifen
mit kleineren Abmessungen und üblichen
Strukturen, d. h. mit mindestens einer Karkassenarmierung, einer
Lauffläche,
die über
zwei Flanken mit zwei Wülsten
verbunden ist, beschreibt die
FR-A-2 773 745 eine Einheit, die den Luftreifen, einen
nahezu zylindrischen Träger
oder eine Felge und ein drittes Element, das aus einer Umfassung oder
einem speziell entwickelten Adapter besteht, um mit dem Luftreifen
verbunden zu werden und ein Teilsystem zu bilden, das die angestrebten
Eigenschaften der Montage- und Demontagefähigkeit aufweist, umfasst.
Die Umfassung, deren Breite axial im Wesentlichen gleich der Breite
des Trägers
oder der Felge ist, ist dazu gedacht, unter den Wülsten des Luftreifens üblicher
Struktur montiert zu werden, und umfasst zwei Auflagen, um die Wülste aufzunehmen. Sie
ist in der Lage, mit dem Luftreifen eine geschlossene Kreiswulst
zu bilden, die eine dichte Zelle definiert, und ist die radial innere
Wand der Kreiswulst. Sie umfasst Arretierungsmittel, um den Reifen
axial auf der Felge festzulegen; die Mittel sind auf ihrer radial
inneren Seite eingerichtet, sind dazu gedacht, mit einem ergänzenden
Element zusammenzuwirken, das auf der Felge eingerichtet ist, um
sich jeglicher Axialbewegung zwischen Felge und Luftreifen entgegenzustellen,
und sind in einem Teil der Umfassung eingerichtet, der einen gewissen
Grad an Flexibilität zwischen
einer natürlichen
freien Position und einer radial nach außen erzwungenen Position aufweist,
in der die Arretierungsmittel von jeglichem Eingriff mit dem ergänzenden
Element frei sind. Wenn sich die dichte Zelle unter dem gleichen
Druck befindet wie der Atmosphärendruck,
werden die Arretierungsmittel mit dem ergänzenden Element in Eingriff
gebracht, um den Luftreifen axial zu arretieren, und werden nur
durch Auferlegung äußerer Mittel
freigegeben. Die Arbeitsgänge
für Montage
und Demontage beziehen sich gemäß der beschriebenen
Erfindung auf eine Unterdruckbeaufschlagung der dichten Zelle, die
durch den Luftreifen und die Umfassung gebildet wird, wobei der
Unterdruck eine Vergrößerung des
Durchmessers des größten Teils
der Umfassung hervorruft, und somit ein leichtes Aufziehen des Luftreifens
auf die Felge, wobei die Festlegung des Luftreifens durch das Einsetzen
der Arretierungsmittel nach Aufheben des Unterdrucks erfolgt. Bei
der Demontage ermöglicht
die Unterdruckbeaufschlagung der dichten Zelle, dass die Arretierungsmittel
zu größeren Durchmessern
hin bewegt werden und der Luftreifen somit aus der Felge gleiten
kann. Im Allgemeinen sind die Arretierungsmittel vorteilhaft eine Ausstülpung oder
eine Nut, die zu einer geeigneten Nut oder Ausstülpung auf der Felge gehört. Durch
die Wahl der Werkstoffe, der Auslegung und der Bemessung der Umfassung
ist es sehr leicht möglich,
dem größten Teil
der Umfassung die für
die erwünschten Verformungen
notwendige Flexibilität
zu vermitteln.
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Eine
Umfassung aus verstärktem
Elastomermaterial, die auf jeder Seite der Äquatorebene einen Rand, der
dazu gedacht ist, eine Luftreifenwulst aufzunehmen, wobei der Rand
hauptsächlich
durch eine Metallfeder verstärkt
ist, und zwischen den beiden Rändern
einen mittleren Teil, der die Arretierungsmittel umfasst und durch
eine Lage von radialen Verstärkungselementen
verstärkt
ist, aufweist, weist zusammen mit den Maßabweichungen der Luftreifenwülste folgende
Nachteile auf: das Auftreten von zu starken Reibungen der Ränder der
Umfassung auf der Felge bei der Montage und das Auftreten von nicht unerheblichen
Verrutschungen zwischen der radial inneren Seite der Umfassung und
der radial oberen Seite der Felge bei der Verwendung des Fahrsystems
führen
zu unannehmbaren Abnutzungsvorgängen
der Umfassung und der Felge und zu einer übermäßigen Verformung der radialen
Verstärkungselemente,
die einer guten Haltbarkeit schadet.
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Um
bei diesen Nachteilen Abhilfe zu schaffen, ist die erfindungsgemäße Fahreinheit,
umfassend einen Luftreifen mit mindestens zwei Wülsten, eine nahezu zylindrische
Felge, eine Umfassung aus Polymermaterial mit zwei jeweils durch
mindestens einen Ring verstärkten
Axialrändern
und zwischen den Rändern
einen mittleren Teil, der durch mindestens eine Armierung aus Verstärkungselementen verstärkt ist,
so dass der Teil flexibel genug ist, um die Radialbewegung eines
Arretierungselements zu ermöglichen,
das mit einem gleichnamigen ergänzenden
Element der Felge mit der Axialbreite W zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstärkung
jedes Randes der Umfassung ein Umfassungshaken mit einer Auflage
und einem Felgenring ist, wobei die Haken, Auflage und Felgenringe
dem Haken, der Auflage und dem Felgenring der Felge ähnlich sind,
und zwar mit radialen und axialen Abmessungen, die den geltenden
Normierungen entsprechen, wobei die Felgenbreite kleiner ist als
der Axialabstand, der die axial inneren Enden der Auflagen der Umfassung
trennt. Die Verstärkung
der Ränder der
Umfassung durch standardmäßige steife
Haken für übliche Felgen
lässt die
Montage der Reifen unter Berücksichtigung
der Maßabweichungen
der Wülste, die
je nach Modell bzw. Fabrikat zu beobachten sind, zu. Die Montage
des Teilsystems aus Luftreifen und Umfassung auf der Felge ist somit
mit Sicherheit eine einfache Montage, die keine besonderen Werkzeuge benötigt, und
ohne das Risiko, dass das Teilsystem aus Luftreifen und Umfassung
mit einem kleineren Durchmesser vorliegt als derjenige der Felge
in den Bereichen der Umfassungshaken.
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Die
Abnutzungserscheinungen zwischen der Umfassung und der Felge können sehr
deutlich minimiert werden, oder sogar ganz behoben werden, wenn
der mittlere Teil der Umfassung ein gewisses Einschnürungsvermögen besitzt,
das ihm durch die Verstärkung
mittels einer Armierung aus mindestens zwei Lagen von Verstärkungselementen übermittelt wird,
die in jeder Lage zueinander parallel sind und sich von einer Lage
zur anderen kreuzen, wobei sie zur Umfangsrichtung der Umfassung
Winkel bilden, die zwischen 30° und
65° liegen
können.
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Die
umfangsmäßige Einschnürung des
mittleren Teils ist vorteilhaft an den Rändern des Teils größer: somit
kann jeder Umfassungsabschnitt gegenüber den Rändern der Felge durch ein zusätzliches
Band aus Umfangsverstärkungselementen
verstärkt
werden, wobei die Elemente bevorzugt aus aliphatischem Polyamid
bestehen, das sich unter Hitzeeinwirkung zusammenzieht.
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Die
für die
Verstärkungselemente
der Umfassung gewählten
Winkel, die anders als 90° sind, ermöglichen
es den Elementen, bei Beanspruchung widerstandsfähiger zu sein, da sie keinen
wiederholten Kantenbiegungen unterzogen werden.
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Die
Erfindung soll anhand der nachstehenden Beschreibung eines nicht
einschränkenden
Beispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung, in der die einzige
Figur schematisch eine erfindungsgemäße Einheit darstellt, besser
verständlich
werden.
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Die
Einheit E aus 1 besteht aus einem Luftreifen 1,
einer Felge J und einer elastomerischen Umfassung 2; XX' stellt die Spur
der mittleren Ebene der Einheit E dar. Der Luftreifen 1 umfasst,
wie an sich bekannt, eine Karkassenarmierung, über der radial eine Oberseitenarmierung
und eine Lauffläche (Armierungen
und Lauffläche
nicht gezeigt) liegen, die über
zwei Flanken 11 mit zwei Wülsten 10 verbunden
sind.
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Die
Wülste 10 des
Luftreifens 1 sind dazu gedacht, auf den Metallhaken 21 der
Umfassung 2 montiert zu werden, wobei die Haken durchaus
mit den üblichen
und bekannten Felgenhaken vergleichbar sind, d. h. Haken, die aus
einer flachen und/oder kegelstumpfförmigen Auflage 210 und
einem Felgenring 211 gebildet werden, der durch das Hinzufügen eines
Teils 213, der zur Drehachse der Einheit E rechtwinklig
ist, und eines abgerundeten Teils 212 gekennzeichnet sein
kann.
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Die
Haken 21 sind einerseits radial benachbart und andererseits
axial an den Polymerteil 20 der Umfassung 2 angefügt. Der
Teil 20 besteht aus zwei Abschnitten 202, die
dazu gedacht sind, mit den Auflagen 210 der Haken 21 der
Umfassung 2 in Kontakt zu treten, die axial von zwei zylindrischen
Abschnitten 203 verlängert
werden, die dazu gedacht sind, mit den zylindrischen Teilen 41 in
Kontakt zu treten, die der Felge J der Einheit E entsprechen, wobei
die Abschnitte 203 axial durch das Arretierungselement 204 der
Umfassung 2 verbunden werden. Das Element 204 liegt
in Form einer Ausstülpung
vor mit einem Arretierungsvorsprung 205 auf jeder Seite,
der umfangsmäßig durchgehend
und im beschriebenen Fall rechtwinklig zur Drehachse der Einheit
ausgerichtet ist. Die radial äußere Seite
der Umfassung 2 weist axial eine Form auf, die im Wesentlichen
zu derjenigen der radial inneren Seite parallel ist; der Abschnitt 202 und
der zylindrische Abschnitt 203 sind jedoch axial über die
obere Seite eines Vorsprungs oder Flachstücks 206 mit ähnlicher
Form und ähnlichen Abmessungen
wie die der Vorsprünge
oder Flachstücke,
die für übliche Felgen
normalisiert sind, verbunden.
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Der
Polymerteil der Umfassung 2 besteht aus einer Verstärkungsarmierung 3,
die aus zwei Lagen 31 und 32 von Metallkabeln
aus Stahl gebildet ist, die in jeder Lage zueinander parallel sind,
von einer Lage zur anderen gekreuzt sind, indem sie mit der Umfangsrich tung
einen Winkel von 45° bilden, und
mit einem vulkanisierten Gummigemisch umhüllt sind. Die Lagen 31 und 32 haben
eine derartige Dicke, dass sie die beiden Auflagen 210 der
Umfassung bedecken, um an den Abrundungen, welche die Auflagen 210 mit
den Felgenringen 211 verbinden, zu enden. Die Armierung 3 ist
in ihrem Teil zwischen den Auflagen 210 und radial außen mit
einer Schicht 33 aus einem gasundurchlässigen Gummigemisch beschichtet,
während
sie radial außen
in den Abschnitten 202 mit einer Schicht 34 aus
Schutzgummimischung beschichtet ist. Unter einer Schicht von gasundurchlässigem Gummigemisch
versteht man eine bekannte Zusammensetzung ähnlich wie die Schicht aus
Gummigemisch, die üblicherweise
im Innern der so genannten schlauchlosen Luftreifen oder gleichartig
zusammengesetzten Luftreifen verwendet wird. Ebenso versteht man
unter einer Schicht aus Schutzgummimischung eine Schutzgummischicht
mit einer bekannten Zusammensetzung ähnlich wie die Schicht, die üblicherweise
zum Schutz der Luftreifenwülste
angewendet wird, oder eine gleichartig zusammengesetzte Schicht.
Auf der radial unteren Seite und in dem Teil zwischen den Auflagen 210 der Umfassung 2 ist
eine Schutzschicht 35 angeordnet, die mit der oben genannten
Schutzschicht identisch ist und hauptsächlich zum Kontakt mit der
Felge J gedacht ist.
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Was
die Montagefelge J betrifft, so liegt diese in Form eines Zylinders
mit einer Oberfläche
vor, die zwei zylindrische Abschnitte 41 und zwischen den Abschnitten 41 eine
umfangsmäßig durchgehende Nut 40 umfasst,
die als ergänzendes
Arretierungselement dient und Abmessungen aufweist, die zur Bemessung
des Elements 204 der Umfassung 2 geeignet sind.
Auf jeder Seite über
eine Arretierungstragfläche 205 verfügend wirkt
das Element 204 mit der Nut 40 zusammen, um jede
Axialbewegung im Verhältnis
zur Felge J der Umfassung 2 und des Luftreifens 1,
der auf seinen empfohlenen Fahrreifendruck aufgepumpt ist, beim
Fahren zu vermeiden. Die Felge J weist eine Axialbreite W auf, die
zwischen den äußeren Enden
der zylindrischen Abschnitte gemessen wird und zwischen dem Axialabstand
L, der die inneren Enden der Auflagen 210 trennt, und 60%
dieses Abstandes L liegen kann, wobei der Radialkontakt zwischen
dem Metall der Auflagen und dem Metall der Felge zu vermeiden ist.
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Wie
in der einleitend erwähnten
Patentanmeldung, auf die Bezug genommen wird, erläutert, umfasst
das Verfahren zur Montage des Luftreifens 1, der auf der
Umfassung 2 montiert ist und eine dichte Zelle bildet,
folgende Schritte:
- – Unterdruckbeaufschlagung
der Zelle, bis eine ausreichende Bewegung des Arretierungselements 204 in
Richtung auf die größten Radien veranlasst
wird (in 1 gestrichelt schematisch dargestellt),
- – Aufziehen
oder Beenden des axialen Aufziehens der Einheit aus Luftreifen und
Umfassung auf die Montagefelge J, bis sie ihre axiale Endposition
im Verhältnis
zur Felge J eingenommen hat,
- – Aufheben
des Unterdrucks, so dass das Arretierungselement sich radial auf
die kleineren Radien zu bewegt, um sich in der Nut 40 anzuordnen.
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Das
Demontageverfahren der Einheit aus Luftreifen und Umfassung umfasst
die gleichen Schritte, nämlich
Unterdruckbeaufschlagung und Axialbewegung. Die Unterdruckbeaufschlagung
der Zelle reicht aus, um die Radialbewegung des elastomerischen
Teils der Umfassung 2 zu veranlassen, ohne jedoch die anderen
Bestandteile des Luftreifens 1 zu beeinflussen.
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Es
versteht sich, dass die Unterdruckbeaufschlagung der Zelle und ihre
spätere
Druckbeaufschlagung das Vorhandensein eines Reifenventils V benötigen, das
in 1 sehr schematisch dargestellt ist, wobei der
Ventilkörper 51 durch
eine Öffnung
in dem Radialanhang 214, der eine der Auflagen 210 der
Umfassung 2 axial und radial verlängert, angeordnet ist, wobei
der Körper
die Ausgangsöffnung aufweist,
die sich im Wesentlichen in der Nähe der axial inneren Seite
des Vorsprungs 206 der Oberseite der Umfassung 2 befindet.