Airless-Reifen

Airless-Reifen oder nicht-pneumatische Reifen (NPT) sind Reifen, die nicht durch Luftdruck unterstützt werden. Sie werden bei einigen kleinen Fahrzeugen wie beispielsweise Rasenmähern und motorisierten Golfwagen verwendet. Sie werden auch bei schweren Geräten wie Bagger eingesetzt, die zum Beispiel an Baustellen wie dem Abriss von Gebäuden eingesetzt werden müssen, wo das Reifenpannenrisiko hoch ist. Reifen aus geschlossenzelligem Polyurethanschaum sind auch für Fahrräder und Rollstühle geeignet.

Airless-Reifen sind Reifen, die keine komprimierte Luft aufnehmen, um strukturelle Unterstützung zu bieten. Sie werden derzeit in kleinen Fahrzeugen wie Rasenmähern und motorisierten Golfwagen verwendet. Sie werden auch in schweren Geräten wie Bagger eingesetzt, die an Orten wie dem Abriss von Gebäuden eingesetzt werden, an denen Stechen wahrscheinlich auftreten. Diese Reifen bestehen aus geschlossenzelligem Polyurethanschaum und werden auch an Fahrrädern und Rollstühlen verwendet. Der Hauptvorteil von Airless-Reifen ist, dass sie nicht durchstochen und entleert werden können, aber sie sind viel weniger beliebt als Luftreifen.

Airless-Reifen haben gewöhnlich einen höheren Rollwiderstand und bieten viel weniger Federung als Luftreifen mit ähnlichen Größen und Formen. Andere Probleme von Airless-Reifen sind, dass sie heiß werden, wenn sie verwendet werden, aufgrund von internen Reibungsprozessen in dem Material, aus dem sie gebaut sind. Airless-Reifen sind oft mit Polymeren (Kunststoff) gefüllt.

Michelin entwickelt ein integriertes Reifen und Rad, ein Konzept namens “Tweel”, das ohne Luft funktioniert. Michelin weist darauf hin, dass “Tweel” im Vergleich zu herkömmlichen Reifen eine vergleichbare Tragfähigkeit, Dämpfung und Fahreigenschaften aufweist. Die Ingenieursgruppe der Fahrzeugtechnikabteilung der Universität Clemson entwickelt zusammen mit Michelin im Rahmen des NIST ATP-Projekts einen Airless-Reifen mit geringer Verlustleistung.

Resilient Technologies und das Polymer Engineering Center der University of Wisconsin-Madison arbeiten an der Entwicklung eines “Airless-Reifens”, der im Wesentlichen aus einer kreisförmigen Polymerwabe besteht, die mit einer dicken Lauffläche umwickelt ist. Die ursprüngliche Version des Reifens ist für einen Humvee. Airless-Reifen Resilient Technologies wurden von der US Army getestet und verwendet.

Geschichte und Fahrzeuge
Thomas Hancock entdeckte den 1.843 Hartgummi – Härter und übernahm die Herstellung verschiedener Artikel, für die er Formen entwarf. 1845 produzierte er den ersten Vollgummireifen für Pferdekutschen. Das Produkt konnte sich im Automobilbereich nicht durchsetzen. Außerdem wurden hölzerne Räder mit geschrumpftem Eisenband als Reifen für Wagen verwendet, wie im Falle der Draisine.

Fahrrad und Motorrad
Die ersten Pedalfahrräder, die Michaulinen (1863-69), wurden ebenfalls mit hölzernen Speichenrädern und geschrumpften Eisenbändern hergestellt. Die Gebrüder Hanlon erhielten am 9. Februar 1869 ein Patent auf einen Vollgummireifen, und Eugène Meyer in Paris am 4. August 1869 patentierte eine Michauline mit Vollgummireifen (4-mm-Drahtspeichen und Eisenfelge). Allerdings wurden nur mit dem Ariel Hochrad von 1871 Vollgummireifen in größeren Stückzahlen für High-Wheels produziert. waren übliche rote oder graue Gummireifen, zwischen 3/4 und 7/8 Zoll dick. Bei der Wiederentdeckung des Luftreifens durch John Boyd Dunlop (1888) wurde der Vollgummireifen am Unterlenker bis 1894 durch Luftreifen ersetzt. Das erste Serienmotorrad, Hildebrand und Wolfmüller (1894), und alle folgenden Motorräder haben Luftreifen.

Auto
Im Autobereich wurde der Vollgummireifen länger verwendet. Erste Pkw-Modelle wurden immer mit Vollgummireifen ausgeliefert. Michelin produzierte 1895 den ersten Luftreifen für das Auto L’Eclair, und 1898 erschienen die ersten Luftreifen für Serienautomobile, aber ihre Haltbarkeit war auf 500 km begrenzt. Im Jahr 1902 betrug die durchschnittliche Haltbarkeit von Luftreifen 2200 Meilen. Mit der Einführung des Kordgewebes (1920) nahm die Lebensdauer des Reifens mehr als 20.000 km weg. Mit den Ballonreifen (1924) führte dies zum Ende des Vollreifens für Personenkraftwagen. Das letzte Auto mit Vollgummibereifung lieferte Trojan Limited 1929 ..

LKW und Bus
Für Lastkraftwagen war das Problem der Haltbarkeit von Luftreifen noch größer. Noch 1922 nutzten 80 Prozent aller Lkw in Deutschland Vollgummireifen. Die Verordnung über den Kraftfahrzeugverkehr vom 5. Dezember 1925 beschränkte die Verwendung von Vollgummireifen in Lastkraftwagen. Dreiachsige Fahrzeuge über 9 Tonnen mussten insgesamt mit Luftbereifung ausgestattet werden, über 5,5 Tonnen Gesamtgewicht für Pkw mit Vollgummibereifung erreichten innerhalb der Stadt eine Höchstgeschwindigkeit von 25 km / h. Bei Geschwindigkeiten über 25 km / h überhitzen Vollgummireifen und zerstören die Tatsache selbst. Aufgrund des Straßenverkehrssicherheitsstandards vom 13. November 1937 wurde der Vollgummireifen für alle Fahrzeuge über 25 km / h Höchstgeschwindigkeit verboten. Dieses Verbot gilt noch heute.

Baubeschreibung
Die Gusmatik ist eine Kautschukschale, deren Innenvolumen mit einer speziellen elastischen Masse gefüllt ist, die in der Regel aus Glycerin und Gelatine besteht – der sogenannten gusmatischen Komposition. Anschließend wurde als Füllmaterial tatsächlich Schwammgummi verwendet, der in Form eines separaten Produkts hergestellt wurde, das anstelle der Kamera in den Serienreifen eingesetzt wurde, wobei der Name “gusmatic” beibehalten wurde.

Der Hauptvorteil des Airless-Reifens ist die Unverwundbarkeit für Reifenpannen sowie für Geschosse, Granatsplitter und ähnliche Verletzungen.

In den endgültigen Dokumenten des sowjetischen Kommandos wurde festgestellt, dass …
3. Feuer und Maschinengewehr Feuer für Airless-Reifen schadet nicht. Ein ganzes 37-mm-Projektil zu treffen, bringt keinen Airless-Reifen außer Gefecht, sondern macht ein sauberes Loch und die Maschine arbeitet weiter …
– Panzerwagen in Schlachten, Kapitel III. Service und Kampfeinsatz von gepanzerten Fahrzeugen der Vorkriegsbau, MV Kolomiets, Armour on Wheels. Die Geschichte des sowjetischen Panzerwagens 1925 – 1945.

Der Hauptnachteil von Reifen dieser Art ist eine geringere Elastizität im Vergleich zu herkömmlichen Luftreifen, was die zulässigen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs signifikant begrenzt und infolgedessen den Umfang von Reifen – Reifen GK (mit einer Schwammkammer) für große Geschwindigkeiten schnell erhitzen oben, und innerhalb des Reifens beginnt die Emission von Gasen, die Selbstentzündung von Reifen oder sogar deren Bruch verursachen können.

Moderne Analoga
Gegenwärtig werden neue, leistungsfähigere Analoga von Airless-Reifen entwickelt, bei deren Konstruktion ein ähnliches Prinzip angewendet wurde. Sie werden anstelle der elastischen Masse zur Dämpfung verwendet, wobei hochelastische zellulare Strukturen zwischen einem festeren und haltbareren Vollreifen und einer Radscheibe verwendet werden.

Situation im 21. Jahrhundert
Derzeit sind fast alle Flurförderzeuge, Gabelstapler und Palettenwagen mit Vollgummireifen ausgestattet, die dreimal länger halten können als Luftreifen. Vollgummireifen wie Luftreifen bestehen fast zur Hälfte aus Naturkautschuk und Synthesekautschuk, zu einem Viertel aus Carbon Black, zu einem Fünftel aus Stahl sowie aus Stoffen, Zinkoxid, Schwefel und anderen Stoffen.

Nach den Straßenverkehrszulassungsvorschriften sind Fahrzeuge mit einer Höchstgeschwindigkeit von 25 km / h (für Kraftfahrzeuge ohne Federungsachse, aber nur bei Höchstgeschwindigkeiten von nicht mehr als 16 km / h) Vollreifen zulässig. Diese Verordnung sollte die Straßen schützen.

Der asiatische Fahrradhersteller Obike hat im Jahr 2017 mehrere Mietfahrräder im Zentrum von Berlin ohne feste Stationen errichtet. Diese Räder sind mit Vollgummireifen ausgestattet und haben einen leicht verstellbaren Sattel. Ein finnisches Mietsystem greift aufgrund der Durchstoßfestigkeit auch auf Vollgummireifen zurück.

Vorteile
Der Hauptvorteil von Airless-Reifen ist, dass sie nicht flach werden können. Andere Vorteile sind, dass Airless-Reifen seltener ausgetauscht werden müssen, was zu Einsparungen führt. Schwere Ausrüstung, die mit Airless-Reifen ausgestattet ist, kann mehr Gewicht tragen und robustere Aktivitäten ausführen. Airless-Fahrradreifen können einfach zu installieren sein. Airless-Rasenmäherreifen gibt es in verschiedenen Varianten.

Nachteile
Airless-Reifen haben im Allgemeinen einen höheren Rollwiderstand und bieten etwas weniger Federung als ähnlich geformte und dimensionierte Luftreifen. Andere Probleme für Airless-Reifen für schwere Ausrüstung umfassen das Ableiten der Wärmeentwicklung, die auftritt, wenn sie angetrieben werden. Airless-Reifen werden oft mit komprimierten Polymeren (Kunststoff) anstelle von Luft gefüllt oder können ein festes geformtes Produkt sein.

Airless-Reifen sind für Radfahrer attraktiv, da Fahrradreifen viel verletzlicher sind als Reifen von Kraftfahrzeugen. Die Nachteile von Airless-Reifen hängen von der Verwendung ab. Heavy-Equipment-Betreiber, die Maschinen mit Vollgummireifen verwenden, beschweren sich über Müdigkeit, während Rasenmäher, die feste oder luftlose Reifen verwenden, keine Nachteile haben. Fahrradfahrer, die Airless-Reifen verwenden, können sich darüber beschweren, dass der Reifen härter ist als ein vergleichbarer Luftreifen. Es gibt nur anekdotische Hinweise darauf, dass Airless-Reifen gebrochene Speichen an einem Fahrradrad verursachen können. Jeder Airless-Reifen ist schwerer als der Gummireifen, den er ersetzen soll; Viele Gummiluftreifen sind jedoch auch schwer. Gummireifen variieren im Rollwiderstand und ein Airless-Reifen oder eine massive Einlage kann den Rollwiderstand nur geringfügig erhöhen, wenn überhaupt.

Die Installation von Airless-Reifen hängt von der Verwendung ab. Schwere Ausrüstung benötigt spezielle Ausrüstung, um montiert zu werden, aber ein Airless-Fahrradreifen kann mit wenig oder keiner Anstrengung montiert werden. Solide Airless-Rasenmäherreifen sind bereits vormontiert und ermöglichen eine schnelle Installation.

Beispiele
Viele Fahrrad-Sharing-Systeme verwenden diese Reifen, um den Wartungsaufwand zu reduzieren.

Im Jahr 2005 begann Michelin mit der Entwicklung einer integrierten Reifen-Rad-Kombination, der “Tweel” (abgeleitet von “Reifen” und “Rad”, die, wie der Name “Tweel” andeutet, zu einem neuen, verschmolzenen Teil kombiniert werden) ganz ohne Luft. Michelin behauptet, dass sein “Tweel” Lasten trägt, stoßdämpfend und Handhabungseigenschaften, die im Vergleich zu herkömmlichen Luftreifen positiv sind. Bei 80 km / h (50 mph) ist der Reifen jedoch sehr vibrationsanfällig. Ein Marktausbau ist daher in naher Zukunft nicht geplant. Der Maschinenbaukonzern der Clemson University entwickelt mit Michelin über das NIST ATP-Projekt einen Airless-Reifen mit geringem Energieverlust.

Crocodile Tyres entwickelt und vertreibt eine robuste Version, die mit Standard-Mining-Equipment verbunden werden kann.

Resilient Technologies und das Polymer Engineering Center der University of Wisconsin-Madison entwickeln einen “nicht-pneumatischen Reifen”, bei dem es sich im Grunde genommen um eine runde polymere Wabe handelt, die mit einer dicken schwarzen Lauffläche umwickelt ist. Die erste Version des Reifens ist für den Humvee und wird voraussichtlich im Jahr 2012 verfügbar sein. Airless-Reifen von Resilient Technologies wurden getestet und werden von der US-Armee verwendet. und ist auch die erste Gruppe, die nach ihrer Übernahme durch Polaris einen kommerziell erhältlichen Airless-Reifen in Massenproduktion herstellt, allerdings nur in Verbindung mit ihrem Fahrzeug. Die Reifenmarke ist “Terrainarmor”

Bridgestone entwickelt den Bridgestone Air-Free Concept Reifen, der dem Tweel ähnlich ist und 150 kg pro Reifen aufnehmen kann.

Bei dem Energierücklaufrad ist der äußere Rand des Reifens durch ein Federsystem mit dem inneren Rand verbunden. Die Spannung der Federn kann verändert werden, um die Handhabungseigenschaften zu variieren.

Big Tire Pty Ltd in Australien entwickelt ein “nicht-pneumatisches, nicht-festes Rad”, das für hohe Arbeitslasten, wie sie in Untertage-Minen vorkommen, ausgelegt ist. Das Rad verwendet mehrere Anordnungen von konzentrischen Blattfedern, um die Kraft gleichmäßig über das Rad zu verteilen. Ein Prototyp des Rades wurde 2011 gebaut und wurde mit einem Eimco 936 Tieflader getestet.

Im Jahr 1938 erfand JV Martin in den Vereinigten Staaten einen Sicherheitsreifen mit Reifen aus Hickory, die mit Gummi ummantelt und mit gekreuzten Speichen aus geripptem Gummi versehen waren. Es könnte über 100 mm (4 Zoll) Blöcke fahren, wenn es in einem federlosen Testwagen getestet wird.

Hankook Tire entwickelt den iFlex Airless-Reifen.