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Die Erfindung betrifft einen Reifen mit Diagonalkarkasse, bei welchem die die von Reifenwulst zu
Reifenwulst reichenden vollständigen Gewebeeinlagen, die sogenannten Grundeinlagen, bildenden Korde mit der
Kronenlinie des Reifens einen Winkel von 30 bis 460 einschliessen und ausser den Grundeinlagen auch noch sogenannte Hilfseinlagen vorgesehen sind.
Der Verwendungswert eines Fahrzeugluftreifens wird im allgemeinen von drei Parametern bestimmt. Diese
Parameter sind : die Maximalbelastbarkeit, die Maximalgeschwindigkeit und die Lebensdauer.
Die Belastbarkeit des Fahrzeugluftreifens hängt von der Auflagefläche auf der Fahrbahn und von dem in dem Reifen herrschenden Luftdruck ab. So braucht man für die grösseren, schwereren Kraftfahrzeuge Reifen mit grosser Auflagefläche und mit hohem Luftdruck (5 bis 7 atu). Mit der Steigerung des Luftdruckes muss gleichzeitig die Festigkeit der Karkasse, d. h. die Anzahl der Einlagen, erhöht werden.
Die Erhöhung der Einlagezahl ist aber nur begrenzt möglich, da sie von der beim Reifenbiegen auftretenden Spannung, bzw. bei der erlaubten Maximalgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges von der
Erwärmungseigenschaft des Reifens abhängig ist.
Bei gegebener Belastung oder gegebener Geschwindigkeit wird durch die Erwärmung des Reifens auf die sogenannte kritische Temperatur für die Erhöhung der einen oder der andern Forderung eine Grenze gesetzt.
Wenn nämlich die Beanspruchung diese, von der kritischen Temperatur vorgeschriebene Grenze überschreitet, wird eine Kompensation benötigt, die bisher nur in Form von Kompromissen möglich war, d. h. eine Erhöhung der Belastung erforderte eine Geschwindigkeitsverringerung, und eine Erhöhung der Geschwindigkeit erforderte eine Belastungsverringerung.
Die Reifen werden entsprechend der zu erwartenden, jeweiligen Inanspruchnahme ausgebildet. Abhängig von der Art des Aufbaues sind zwei grosse Gruppen zu unterscheiden, u. zw. Reifen mit Diagonal- oder
Radialkonstruktion.
Zur Zeit werden auf der Welt die Reifen zum überwiegenden Teil nach der Diagonal-Konstruktion hergestellt. Das Wesentliche des Diagonalkonstruktionsprinzips ist, dass die Kordfäden in der Karkasse in der Reifenlängsrichtung und in der Richtung der resultierenden Kraft, welche sich aus der Summierung der angenommenen vertikal zur Laufrichtung wirkenden Kraftbeanspruchungsvektoren ergibt, oder zumindest annähernd in dieser Richtung liegen. Nach dem Konstruktionsprinzip von Reifen mit Diagonalkarkassen bilden die in den Einlagen der im allgemeinen mit paariger Einlagenzahl aufgebauten Karkasse befindlichen Kordfäden mit der Laufrichtung des Reifens einen spitzen WinkeL Die Gewebeeinlagen reichen von Reifenwulst zu Reifenwulst und die Kordfäden kreuzen einander von Einlage zu Einlage abwechselnd. Der Winkel beträgt im allgemeinen 30 bis 460.
In der Praxis wird gewöhnlich die Ausführungsvariante angewendet, bei der das Ende der einzelnen Einlagen unmittelbar über, neben dem Wulstdraht oder ihn umwickelnd untergebracht wird. Ausser den vollständigen Einlagen kann der Reifen mit Diagonalkonstruktion an der Aussenseite der Karkasse eine oder zwei sogenannte Polstereinlagen besitzen.
Die Festigkeit der Karkasse dieser Diagonalreifen wird an dem ganzen Profilumfang entlang, also sowohl in der Zone unter dem Laufstreifen (Reifenkrone), als auch in der Walkzone (in der Seitenwand) von der gleichen Einlagenzahl gesichert.
Die Kraftfahrzeugindustrie und die schnelle Entwicklung des Verkehrs benötigen geeignete Reifen für die immer grössere Belastungs- und Geschwindigkeitsbeanspruchungen. Diesen Beanspruchungen sind die Diagonalreifen durch die erwähnten Erwärmungseigenschaften nicht mehr gewachsen.
Die Kordfäden (Textil oder Stahl) der Einlagen in der Karkassenkonstruktion der in der letzten Zeit verbreiteten Radialreifen liegen in der Richtung der Kraftbeanspruchungsvektoren selbst. Die Karkasse des Reifens besteht nach dem Radialkonstruktionsprinzip einerseits aus einer um zwei oder mehrere Wulstdrähte gewickelten Einlage, in der die Korde mit der Kronenlinie einen Winkel von 900 oder annähernd 900 bilden, anderseits aus dem zwischen dem Laufstreifen und den vorherigen Einlagen befindlichen zwei- oder mehrschichtigen Gürtel-nicht breiter als Laufstreifen-dessen Korde zu der Kronenlinie parallel verlaufen, oder mit der Kronenlinie sehr spitze Winkel (5 bis 18 ) bilden.
Ein Reifen dieser Art ist beispielsweise aus der Schweizer Patentschrift Nr. 343818 bekannt, wobei bei einem Ausführungsbeispiel der Winkel zwischen der Kronenlinie und den die vollständigen Einlagen und die Hilfseinlagen bildenden Korden zwischen 75 und 850 und der Winkel zwischen der Kronenlinie und den den Gürtel bildenden Korden zwischen 5 und 15'beträgt. Solche Reifen werden auch als Semiradialreifen bezeichnet. Die Verbreitung der Radialreifen wird von den zu ihrer Herstellung benötigten komplizierten und speziellen Anlagen, sowie von dem begrenzten Anwendungsgebiet (gute Fahrbahn) verzögert.
Zur Beseitigung der genannten Schwierigkeiten wurden zahlreiche Versuche unternommen, u. zw. einerseits um die Mängel der Radialreifen zu beseitigen, anderseits um die Diagonalreifen den neuesten Forderungen entsprechend herzustellen.
Aus der franz. Patentschrift Nr. 1. 472. 840 sind verschiedene Bauarten von Radial- bzw. Semiradialreifen bekannt. Dabei kann der Gürtel zwischen den Radialeinlagen und der Lauffläche oder bei einer andern Ausführungsform zwischen den Radialeinlagen angeordnet sein. Beim Aufbau der Reifenlagen können die Korde des Gürtels unter einem Winkel von 45 bis 60 gegen die Kronenlinie geführt auf die Radialeinlagen gesetzt
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werden. Während der Bombierung wird der so aufgebaute Gürtel länger und schmäler, so dass im fertigen
Produkt die Winkel der Korde des Gürtels bis auf 250 abnehmen.
Aus der Schweizer Patentschrift Nr. 400801 ist ein Reifenaufbau bekannt, bei welchem Hilfseinlagen nicht als gesonderte Gewebebahnen aufgebracht werden. Es findet hiebei das sogenannte Zweilagenverfahren
Anwendung, wo zur Herstellung der Gewebeeinlagen von einem Material mit mehr als der doppelten Breite des
Herkömmlichen ausgegangen wird. Die vollständige Einlage reicht von Reifenwulst zu Reifenwulst und die
Ränder sind jeweils um den Reifenwulst umgeschlagen und wirken als über die Reifenlauffläche reichende
Hilfseinlagen. Dieser Reifenaufbau hat den Nachteil, dass für die Herstellung eine spezielle Maschine erforderlich ist, wo das Umlappen auf einer doppelt breiten Trommel erfolgt.
Daraus ergibt sich der weitere Nachteil, dass nicht mehr als vier Einlagen angewendet werden können, da das gleichzeitige Umlappen eine grössere Anzahl von
Einlagen ausschliesst.
Schliesslich ist aus der Schweizer Patentschrift Nr. 451728 eine Reifenkonstruktion mit gesonderten
Verstärkungseinlagen für die Lauffläche und für die Seitenwände bekannt, wobei die Kordfäden der Einlagen beim Aufbau unter solchen Winkeln angeordnet werden, dass die Hilfseinlage beim fertigen bombierten Reifen einen Winkel von 220 mit der Kronenlinie einschliesst. Es handelt sich dabei um eine Diagonal-Radialreifen-Kombination, also einen Semiradialreifen, in welchem die Kordfäden kontinuierlich ohne
Unterbrechung geführt sind.
Im Zusammenhang mit der Erfindung wurden Versuche, insbesondere in der Richtung unternommen, eine
Steigerung des Gebrauchswertes von Diagonalreifen unter Verwendung des Diagonalkonstruktionsprinzipes und der vorhandenen technologischen Einrichtungen zu erzielen. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass bei einem Reifen der eingangs erwähnten Art die Hilfseinlagen zwischen den einzeln oder paarweise angeordneten Grundeinlagen als höchstens bis zur Walkzone reichende Zoneneinlagen ausgebildet sind, deren Kordfäden mit der Kronenlinie einen spitzen Winkel bilden, der zwischen 25 und 460 liegt und zwischen diesen Grenzen jeweils durch die Lage der die benachbarten Grundeinlagen bildenden Korde festgesetzt wird, wobei dieser Winkel kleiner als der Winkel der die Grundeinlagen bildenden Korde ist.
Gemäss der Erfindung wird die Steigerung des Gebrauchswertes der Diagonalreifen dadurch erreicht, dass die Gewebeeinlagen nach dem Diagonalprinzip, aber bezüglich der Festigkeit über den ganzen Profilumfang entlang nicht gleich, sondern auf Grund der verschiedenen Beanspruchungen nach Zonen differenziert so angeordnet werden, dass die Festigkeit der Kronenzone gegenüber der Walkzone (der Seitenwand) erhöht wird. Die zwischen den von Reifenwulst zu Reifenwulst verlaufenden Gewebeeinlagen in der Kronenzone befindlichen Zoneneinlagen mit Diagonalkonstruktion verhalten sich gegenüber beliebigen Beanspruchungen der Kronenzone genauso, wie die Diagonalgewebeeinlagen bzw. Einlagepaare.
Die Erfindung ermöglicht es, dass einerseits die Reifen für normale Beanspruchung mit einer verringerten Anzahl vollständiger Einlagen hergestellt werden können, wobei die Zone unter dem Laufstreifen mit schmalen Zoneneinlagen ergänzt ist, und dass anderseits bei Reifen für erhöhte Beanspruchungen vollständige Einlagen in unveränderter Anzahl und zusätzlich Zoneneinlagen verwendet werden.
Die Zoneneinlagen sind zweckmässig paarweise zwischen Grundeinlagenpaaren angeordnet. Die Seitenkanten der jeweils übereinanderliegenden Zoneneinlagen können auch eine Abstufung bilden.
Bei Versuchen wurde festgestellt, dass jede Zoneneinlage bei Verwendung gleicher Winkel die Bruchfestigkeit bzw. die Brucharbeit einer vollständigen Einlage ergibt. Wird der Winkel der Korde in den Zoneneinlagen verringert, so wird sich beim Bruch eine grössere Laufstreifenfläche deformieren, und bei Gewebekonstruktion mit gleicher Schichtanzahl hat die Verkleinerung des Kordwinkels eine Vergrösserung der zum Bruch erforderlichen Kraft zur Folge. Der Winkel der Korde der Zoneneinlagen darf aber nur so weit verringert werden, dass das Bombieren des Reifens vor bzw. während der Vulkanisation nicht verhindert wird.
Der experimentell ermittelte Winkel beträgt 25 bis 300.
Die Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
In Fig. l ist der Querschnitts- bzw. zerlegte Gewebeaufbau eines für hohe Geschwindigkeiten geeigneten LKW-Reifens dargestellt, wobei --1-- der Reifenwulst, --2-- die Seitenwand bzw. Walkzone und-3- die Laufflächen-bzw. Kronenzone ist. In der in der Abbildung gezeigten Ausführung wird die Karkasse des
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veränderte Richtung der Kordfäden sowohl in den vollständigen Einlagen als auch in den Zoneneinlagen. Die Laufzone des nach dem Beispiel angefertigten Reifens verhält sich in bezug auf die Festigkeit wie ein Reifen mit 12 Einlagen, der in herkömmlicher Art aufgebaut ist.
Die Fig. 2 zeigt im Querschnitt bzw. zerlegt den Gewebeaufbau eines LKW-Reifens für ungünstige Geländeverhältnisse, wobei --1-- den Reifenwulst, --2-- die Seitenwand, --3-- die Laufflächenzone bedeutet. In diesem Falle ist die Karkasse des Reifens aus zehn vollständigen Einlagen--4-, aus sechs
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angeordnet, dass die Kordfäden nach Einlagen abwechselnd einander kreuzen. In diesem Fall hat die Laufzone des nach dem Beispiel aufgebauten Reifens eine gleichwertige Festigkeit wie ein Reifen mit 16 Einlagen.
Der Reifen gemäss der Erfindung ist sowohl in technischer als auch in ökonomischer Hinsicht günstig, weil einerseits die Steigerung der Festigkeit der einer grossen Beanspruchung ausgesetzten Kronenzone, ohne die Dicke der Reifenseitenwand und damit die als schädliche Erscheinung auftretende Erwärmung steigern zu müssen, erreicht wir ; und anderseits die Produktion mit den herkömmlichen Anlagen durchzuführen ist, so dass keine neuen Investitionen benötigt werden. Hinsichtlich des Gebrauchswertes bedeutet es einen weiteren Vorteil, dass die Abriebfestigkeit zu den gewöhnlichen Reifen mit diagonaler Einlagenzahl verbessert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Reifen mit Diagonalkarkasse, bei welchem die die von Reifenwulst zu Reifenwulst reichenden vollständigen Gewebeeinlagen, die sogenannten Grundeinlagen, bildenden Korde mit der Kronenlinie des Reifens einen Winkel von 30 bis 460 einschliessen und ausser den Grundeinlagen auch noch sogenannte Hilfseinlagen vorgesehen sind, d a d u r c h g e k e n n z.
e i c h n e t, dass die Hilfseinlagen zwischen den einzeln oder paarweise angeordneten Grundeinlagen (4) als höchstens bis zur Walkzone reichende Zoneneinlagen (5) ausgebildet sind, deren Kordfäden mit der Kronenlinie einen spitzen Winkel bilden, der zwischen 25 und 460 liegt und zwischen diesen Grenzen jeweils durch die Lage der die benachbarten Grundeinlagen bildenden Korde festgesetzt wird, wobei dieser Winkel kleiner als der Winkel der die Grundeinlagen bildenden Korde ist.
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