VEHICLE WHEEL

Abstract: 1. Vehicle wheel fitted with a pneumatic tyre, comprising a rigid rim (6, 7; 6') and a pneumatic vehicle tyre which is formed substantially from rubber or rubber-like plastics materials and has a tread strip (4), which is relatively resistant to bending in relation to the lateral tyre wall and is provided more especially with a belt insert ply (5), and a single- or multiple-ply carcase (1, 1'), more especially a radial carcase, which is formed from metallic and/or textile reinforcing members and is secured in the tyre beads (2, 2') by being looped around bead cores (3, 3'), the tyre being disposed with its beads (2, 2') on rim seating surfaces adjacent to the rim flanges (8, 8'), and the lateral tyre wall extends in a flat manner laterally and outwardly in the region of the rim flanges, characterised in that the path of the neutral line (10) of the carcase, at least in the lower lateral wall region at rim flange level and laterally externally of the rim flange (8, 8'), conforms to the function of a catenary curve (sk ) which can be described by the equation y = lambda + a . cosh (x/a - b) wherein the x-axis lies in the axis of rotation of the wheel and tyre, and the y-axis lies in the central plane of the wheel, and _b . _a corresponds to the distance between the y-axis and the lowermost point (A) of the catenary curve (sk ), lambda + _a corresponds to the distance between the x-axis and the lowermost point (A) of the catenary curve, and a corresponds to the smallest radius of curvature (zeta) at the lowermost point of the catenary curve (sk ).

Description: Fahrzeugrad Die Erfindung betrifft ein luftbereiftes Fahrzeugrad mit einer starren Felge und mit einem Fahrzeugluftreifen der im wesentlichen aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen besteht und eine einoder mehrlagige Karkasse aus metallischen und/oder textilen Festig keitsträgern aufweist, die in den Relfenwülsten durch Umschlingen von Wulstkernen verankert ist, bei dem der Reifen mit seinen Wülsten auf Felgensitzflachen neben den Felgenhörnern angeordnet ist und bei dem die Reifenwand sich im Bereich der Felgenhörner flach nach seitlich aussen erstreckt. Ein solches Fahrzeugrad, bei dem die Wülste des Reifens radial innen am Felgenkranz angeordnet sind, wird z.B. in der DE-OS 31 45 252 beschrieben. Bei diesem bekannten Rad wird ein Gürtelreifen eingesetzt, wie er sonst auch bei üblichen Felgen verwendet wird, wo er auf der radial äusseren Seite der Felge angebracht wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Karkassneutralenoptimierung auf einem möglichst breiten Gebiet von Fahrzeugrädern vor allem im unteren Seitenwandbereich und im Wulstbereich anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei Fahrzeugrädern der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Verlauf der Karkassneutralen und zumindest im unteren Seitenwandbereich auf Felgenhornhöhe seitlich aussen vom Felgenhorn der Funktion einer Kettenlinie gehorcht. Die Erfindung ist nicht nur auf Fahrzeugräder mit einem Gürtelreifen mit Radialkarkasse anwendbar, sondern auch auf solche, bei denen der Reifen mit einer Winkelkarkasse versehen ist und einen Gürtel aufweisen kann oder auch nicht. Die Erfindung ist sowohl bei Fahrzeugrädern für PKW als auch bei solchen für LKW und andere Fahrzeuge anwendbar. Es hat sich als entscheidend herausgestellt, dass die Karkassneutrale im unteren Seitenwandbereich auf Felgenhornhöhe und seitlich aussen vom Felgenhorn der Funktion einer Kettenlinie gehorcht, während die Karkassneutrale im Wulstbereich den Bedürfnissen im Einzelfall angepasst sein kann. Die Erfindung ist sogar bei Fahrzeugrädern anwendbar, bei denen der Reifen radial aussen an der Felge befestigt ist und bei denen die Reifenwände sich im Bereich der Felgenhörner extrem flach nach seitlich aussen#erstrecken. Mit der Erfindung wird eine Verbesserung mehrerer Reifeneigenschaften erzielt. So werden vor allem die Fahrstabilität und die Haltbarkeit des Reifens im Wulstbereich verbessert. Durch den kettenlinien förmigen Verlauf der Karkassneutralen im unteren Seitenwandbereich wird bei Rotation dieser Kurve um die Drehachse des Rades (x-Achse) eine Fläche mit kleinstmöglichem Flächeninhalt erzeugt, die gleichzeitig ein Energieminimun darstellt; d.h. bei jeglicher Auslenkung aus dieser Gleichgewichtslage im Fahrbetrieb wird der Reifen nach Beendigung der Störung von allein in die Gleichgewichtslage zurück- gebracht. Weiterhin gewährleistet der kettenlinienförmige Verlauf der Karkassneutralen einen sicheren Sitz des Reifens auf der Felge, und bei der Herstellung des Reifens ergibt sich eine Materialeinsparung gegenüber bekannten Reifen, bei denen die genannte Rotationsfläche nicht minimal gewählt ist. Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Rad mit einem Gürtelreifen mit einer einlagigen Radialkarkasse in einem radialen Teilschnitt, Fig. 2 das Rad gemäss Fig. 1 mit einer eingezeichneten Kar kassneutralen in einem x, y-Reifenkoordinatensystem > Fig. 3 ein kettenlinienförmiges Teilstück der Karkassneutra- len in zwei Koordinatensystemen, Fig. 4 ein Rad mit einem Reifen mit einer Winkelkarkasse und ohne Gürtel in einem radialen Teilschnitt (rechte Hälfte mit eingezeichneter Karkassneutralen), Fig. 5 ein Rad, bei dem sich zwischen Felge und Reifen ein AbstandspDfil befindet, in einem radialen Teilschnitt, Fig. 6 ein Rad, bei dem der Reifen radial aussen am Felgenkranz befestigt ist, in einem radialen Teilschnitt, Fig. 7 eine Kurvenschar, von der die Kurve sk die Karkass neutrale im Wulstbereich des Reifens nach Fig. 6 dar stellt. Der beim Rad gemäss Fig. 1 verwendete Fahrzeugluftreifen, der im wesentlichen aus Gummi oder gummiähnlichen Stoffen besteht, weist eine einlagige Radialkarkasse 1 auf, die aus in Cordlage angeordneten EMI4.1 Die Kettenlinie sk endet auf der einen Seite im Innern des Wulstkerns 3 und auf der anderen Seite im unteren Seitenwandbereich des Reifens. Der sich anschliessende Teil der Karkassneutralen 10 lässt sich mit Hilfe der Membrantheorie formelmässig beschreiben. Der übergang der beiden Kurvenformen zeichnet sich dadurch aus, dass dort die Krümmungsradien und die Steigungen beider Kurven identisch sind. Der kettenlinienförmige Karkassneutralenverlauf wird in der Nachbarschaft der Wulstkerne 3 durch die Form únd Erstreckung der Felgenhörner 8 zwangsgeführt. Es hat sich gezeigt, dass diese an sich gün- stige Zwangsführung sich nicht über mehr als 80 X der Gesamtlänge des kettenlinienförmigen Karkassneutralenverlaufs sk erstrecken sollte. In Fig. 3 ist der kettenlinienformige Karkassneutralenverlauf gemäss Fig. 2 im Rahmen einer Koordinatentransformation mit y = Y + x = x + b. a dargestellt, so dass sich im x,y-System die allgemein bekannte Gleichung für eine Kettenlinie y = a Cosh(x/a) ergibt. Für den Krümmungsradius # dieser Kurve gilt: # = acosh2(x/a) Daraus folgt für den kleinsten Krümmungsradius # an der tiefsten Stelle der Kurve (x = o): # = a Bei üblichen PKW-Reifengrössen sollte a in einem Bereich von 10 bis 40 mm liegen, wobei 15 bis 30 mm bevorzugt werden. Beim Fahrzeugrad nach Fig. 4 ist der Reifen mit einer Winkelkarkasse 11 versehen, und er weist keinen Gürtel auf. Die übrigen Teile des Fahrzeugrades entsprechen bis auf die Auslegung der Karkassneutralen 10 im Wulstbereich dem Rad der Fig. 1. Während beim Fahrzeugrad der Fig. 4 die Karkassneutrale 10 im unteren Seitenwandbereich auf Felgenhornhöhe und seitlich aussen vom Felgenhorn 8 der Funktion einer Kettenlinie (Kurve Sk) gehorcht und im weiteren Seitenwandbereich durch die Membrantheorie beschreibbar ist (Der Übergang zwischen beiden Kurven ist wie beim Rad der Fig. 1 definiert), wurde die Karkassneutrale 10 im Wulstbereich, d. h. axial innen von der Felgen hornhöhe empirisch ermittelt (Abschnitt WN) und ausgelegt. Zum Vergleich ist in Fig. 4 die Kurve der Kettenlinie sk nach axial innen hin weitergezeichnet, und man erkennt, dass sie ausserhalb der Querschnitts fläche des Wulstkerns 3 vorbeiführt. wobei sie sie im Grenzfall tangential berühren kann. In Fig. 5 ist ein Fahrzeugrad dargestellt, bei dem die Karkassneutrale 10 des Reifens sowohl im unteren Seitenwandbereich als auch im Wulstbereich der Funktion einer Kettenlinie gehorcht, wobei ein recht grosser Abschnitt des fallenden Astes der Kettenlinie sk im Wulstbereich verwendet wurde und der tiefste Punkt A sich etwa unterhalb vom Felgenhorn 8 befindet. Damit bei dieser Konstruktion mit der starken Wölbung der Kettenlinie sk die Felgenhörner 8 und aie - - Reifenwülste 2 und Seitenwände in üblicher Weise ausgelegt sein können, befindet sich zwischen der Reifenwand und dem Felgenhorn 8 ein Abstandsprofil 12 aus einem genügend harten Gummi, das auf das Felgenhorn 8 geklebt oder in sonstiger Weise an ihm befestigt sein kann. Das Abstandsprofil 12 kann gleichzeitig zur Zwangsführung des Reifens seitlich vom Felgenhorn 8 dienen. Der Reifen kann eine Radialoder alinkelkarkasse aufweisen. Beim Fahrzeugrad gemäss Fig. 6 ist ein Reifen mit einer Radialkarkasse 1', die in den Wülsten 2' durch Umschlingen von Wulstkernen 3' verankert ist, radial aussen auf einer Felge 6'neben Felgenhörnern 8' befestigt. Ein Stützteil 13 dient zum Abstützen des Reifens bei Druckverlust infolge einer Panne. Auch in diesem Beispiel gehorcht die Kark#nutrale 10 im unteren Seitenwandbereich und im Wulstbereich der Funktion einer Kettenlinie, so dass das Fahrzeugrad die damit erziel baren Vorteile aufweist. Um den kettenlinienförmigen Verlauf besser zu verdeutlichen, ist in Fig. 7 eine Kurvenschar dargestellt, von der die untere Kurve einem Verlauf gemäss Membrantheorie entspricht, während die weiteren Kurven (gestrichelt) Kettenlinien mit unterschiedlichen Parametern darstellen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass der Reifen gemäss Fig. 6 eine Karkassneutrale gemäss der Kettenlinie sk (Fig. 7) aufweist. Zusammenfassend ist hervorzuheben, dass es bei allen beschriebenen Reifen wichtig ist, dass die Karkassneutrale 10 im unteren Seitenwandbereich, wo im Fahrbetrieb noch gewisse Bewegungen stattfinden, kettenlinienförmig ausgebildet ist, während dies im Wulstbereich ebenfalls sein kann, aber nicht muss. Somit sind bei Bedarf auch abweichend von den dargestellten Beispielen andere Kombinationen von einzelnen Elementen möglich. So kann z. B. der Reifen gemäss Fig. 4 auch mit einer Radialkarkasse versehen sein wie auch beim Beispiel gemäss Fig. 6 eine Winkelkarkasse verwendbar ist.

Claims: Patentansprüche 1. Luftbereiftes Fahrzeugrad mit einer starren Felge und mit einem Fahrzeug luftreifen der im wesentlichen aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen besteht und eine ein- oder mehrlagige Karkasse aus metallischen und/oder textilen Festigkeitsträgern aufweist, die in den Reifenwülsten durch Umschlingen von Wulstkernen ver ankert ist, bei dem der Reifen mit seinen Wülsten auf Felgen sitzflächen neben den Felgenhörnern angeordnet ist und bei dem die Reifenwand sich im Bereich der Felgenhürner flach nach seit lich aussen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Karkassneutralen (10) zumindest im unteren Seitenwandbereich auf Felgenhornhöhe und seitlich aussen vom Felgenhorn (8, 8') der Funktion einer Kettenlinie gehorcht. 2. Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifen mit seinen Wülsten (2) auf Felgensitzflächen angeordnet ist, die sich am radial inneren Umfang des Felgenkranzes (6) ne ben sich überwiegend nach radial innen erstreckenden Felgenhör nern (8) befinden. 3. Fahrzeugrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkassneutrale (10) auch im Bereich der Reifenwülste (2) der Funktion der Kettenlinie gehorcht und dass die Kettenlinie (bk) innerhalb der Kernauerschnittsfläche endet. 4. Fahrzeugrad nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Reifenwand und dem Felgenhorn (8) ein Abstands profil (12) befindet. 5. Fahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kar kassneutrale (10) im Wulstbereich empirisch ermittelt worden ist und dass eine VerlÅangerung der Kettenlinie (Sk) in Richtung auf den Wulstkern (3) hin ausserhalb von der Kernquerschnittsfläche ver läuft. 6. rahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifen mit seinen Wülsten (2') auf Felgensitzflächen ange ordnet ist, die sich am radial äusseren Umfang des Felgen kranzes (6') neben sich überwiegend nach radial aussen er streckenden Felgenhörnern (8') befinden. 7. Fahrzeugrad nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkassneutrale (10), die durch den Mittelpunkt der Wulst kerne (3, 3') führt, im unteren Seitenwandbereich von einer Kur venform abgelöst wird, die der F1embrantheorie folgt und dass am Xbergang von dieser Kurvenform zum kettenlinienförmigen Verlauf die Krümmungsradien und die Steigungen beider Kurven identisch sind. 8. Fahrzeugrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ketten linienförmige Verlauf der Karkassneutralen (10) über maximal 80 % der Kurvenlänge (Sk) durch die Felge zwangsgeführt wird. 9. Fahrzeugrad nach Anspruch l oder 3, dadurch aekennzeichnet, dass in der Gleichung v = a cosh(X#a), die den kettenlinienförmigen Verlauf (Sk) der Karkassneutralen (10) beschreibt, a in einem Be reich von 10 bis 40 mm liegt.

Inventors: DUCHOW, ALFRED, DIPL.-MATHEMATIKER, HAHN, PETER, DIPL.-ING.
Applicants: CONTINENTAL GUMMI-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: B60C15
IPC codes: B60C15