DD261336A1

DD261336A1 - Radialreifen mit verbessertem wulstaufbau

Info

Publication number: DD261336A1
Application number: DD30312787A
Authority: DD
Inventors: Horst Poethke; Peter Roggisch; Kristina Galke
Original assignee: Fuerstenwalde Reifen Veb K
Priority date: 1987-05-26
Filing date: 1987-05-26
Publication date: 1988-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radialreifen mit verbessertem Aufbau der Wulst sowie der unteren Seitenwand bei leichten und schweren Lkw-Reifen sowie Transportreifen mit einem H/S-Verhaeltnis von 0,5 bis 0,9 und Einsatz auf Felgen mit einer Sitzflaechenneigung von 15. Die Erfindung bezieht sich auf Radialreifen dieser Art, mit denen die Karkassneutrale dargelegte Beziehungen zu bestimmten Punkten und Bereichen des Reifens erfuellt. Durch die Erfindung ist eine Massereduzierung, eine Erhoehung der Lebensdauer sowie der Runderneuerungsquote erreichbar.

Description

wobei hi den Abstand des Felgenpunktes vom Sitzdurchmesser, h₂ den Abstand eines vorgenommenen Punktes A (senkrechte Verlängerung über Maulweite) vom Sitzdurchmesser, α den Neigungswinkel der Karkaßneutralen, H die Querschnittshöhe und S die Nennbreite darstellen.

2. Radialreifen mit verbessertem Wulstaufbau gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Karkasse und Drahtkern (5) ein Druckstück (7) aus einem Vulkanisat mit besonderen Eigenschaften angeordnet sein kann.

3. Radialreifen mit verbessertem Wulstaufbau gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Vulkanisationshärte des Druckstücks (7) im Bereich zwischen 65° und 95° Shore A liegt.

4. Radialreifen mit verbessertem Wulstaufbau gemäß den Ansprüchen 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Druckstück (7) unter dem Drahtkern (5) und zwischen Drahtkern (5) und Lagenende bzw. Lage (1) angeordnet ist.

5. Radialreifen mit verbessertem Wulstaufbau gemäß den Ansprüchen 2, 3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Druckstück (7) entweder unter oder seitlich des Drahtkerns (5) angeordnet ist.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Radialreifen mit verbessertem Aufbau der Wulst und der unteren Seitenwand bei leichten und schweren LKW-Reifen sowie Transportreifen mit einem H/S-Verhältnis von 0,5 bis 0,9 (H = Querschnittshöhe; S = Nennbreite), die mit hohen Geschwindigkeiten und hoher Belastung auf befestigten und teilweise unbefestigten Fahrbahnen gefahren werden. Die Erfindung ist unabhängig vom Festigkeitsträger der Karkasse und der Anzahl der Karkassenlagen bei radialem Verlauf der Karkassenfäden von Wulst zu Wulst anwendbar.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, der in jeder Wulst einen Drahtkern enthält, um den die Karkaßlagen — gegebenenfalls nur eine einzige Lage—herumgeschlagen sind. Die Erfindung ist anwendbar für Reifen, die auf Felgen mit einer Sitzflächenneigung von 15° zum Einsatz kommen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Der Bereich der Wulst und der unteren Seitenwand ist eine sehr kritische Stelle des Reifens. Durch dieEinfederung des Reifens unter Last entstehen zwischen und in den Materialien Scherbeanspruchungen. Die Beanspruchungen des Materials sind so stark, daß an den Ausläufen des Stahlkordseitenbandes und der Stahlkordlage Scherbrüche entstehen. Diese Scherbeanspruchungen sind in Verbindung mit den hohen Materialkonzentrationen in der Wulst die Hauptfaktoren für die Entstehung und Speicherung von Wärmeenergie. Bei den schnellaufenden Fahrzeugen wird zusätzlich die durch die Bremstrommel erzeugte Wärme in den Bereich der Wulst eingeleitet.

Hohe Temperaturen sind jedoch Ausgangspunkt für eine geringe Haltbarkeit bzw. für das Auftreten von vorzeitigen Separationen zwischen den Aufbauteilen. Separationen und Scherbrüche sind an den Reifen nach dynamischen Laborprüfungen und Fahrversuchen bei teilweise unbefriedigenden Laufstrecken festgestellt worden. Obwohl viele Versuche mit unterschiedlichen Aufbauteilen durchgeführt worden sind, konnte bisher keine optimale Lösung gefunden werden. Bei neueren Reifenkonstruktionen wird durch den Einsatz eines Seitenbandes aus zwei bis vier Lagen Polyamidkord eine bessere Reifenqualität erreicht. Drei Lagen Polyamidkord von relativ großer Breite erhöhen die Materialdicke der Wulst jedoch erheblich. Außerdem ergeben sich bei der Herstellung der Reifen infolge der sich kreuzenden Winkel der Lagen erhebliche Schwierigkeiten und damit Produktivitätsverluste. Den auftretenden Schubbeanspruchungen versucht man bei bekannten Lösungen durch den zusätzlichen Einbau von Wulstfüllelementen und von Stahlkordseitenbändern zu begegnen.

Zur Verankerung der Stahlkordlage wird ein Drahtkern, gefertigt aus Flachdrähten, mit Seitenneigungen von jeweils 15°, eingesetzt. Durch diese Neigung entsteht eine relativ spitze Ecke, um die sich die Karkaßlage infolge der hohen Biegesteifigkeit schlecht umlegen läßt. Die Einleitung der Kraft von der Karkasse zum Drahtkern erfolgt dadurch punktförmig. An dieser Stelle entstehen nach Ablauf einer Fahrperiode Schaden an den Karkaßfäden. Zur Reduzierung dieser Schädigungen wird zwischen Drahtkern und Lage ein textiles Material (Flipperfahne) eingelegt. Durch den Einsatz von Kernen mit hexagonalem Querschnitt kann ein besseres Anschmiegen der Lage an den Kern erreicht werden

Der Aufwand zur Anschaffung und zum Betreiben dieser Technologie ist jedoch sehr hoch.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei Einsatz von bandgespritzten Drahtkernen, unter Nutzung der vorhandenen Technologie der Drahtkernfertigung, eine neue konstruktive Gestaltung der Reifen zu entwickeln, durch die die genannten Nachteile deutlich reduziert und folgende Vorteile erreicht werden:

1. Erhöhung der Lebensdauer und der Runderneuerungsquote der Reifen durch Reduzierung der Frühausfälle infolge Separationen und Brüchen.

2. Reduzierung der Masse der Reifen, resultierend aus der Verringerung der Aufbauelemente bzw. aus deren Verkleinerung.

3. Rationalisierung der Fertigung.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die konstruktive Gestaltung der Reifen im Bereich Wulst/untere Seitenwand auf neuer Grundlage auszubilden, wobei eine Verringerung bzw. Verkleinerung der Aufbauelemente Seitenbänder, Wulstfüllgummi und Kerngummi anzustreben ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Radialreifen mit verbessertem Wulstaufbau für Montage auf Felgen mit einer Sitzflächenneigung von 15°, mit einem H/S-Verhältnis von 0,9 bis 0,5, mit einer verankerten Karkassenbewehrung, die in jeder Wulst einen Drahtkern hat und dessen Karkassenverlauf im Bereich der Wulst und unteren Seitenwand dem natürlichen Verlauf gemäß der Gleichgewichtstheorie entspricht, gelöst, wobei bei dem Radialreifen druckbeaufschlagt und auch ohne Druck bei nicht vorliegender Belastung die Karkaßneutrale 1 a folgende Beziehungen erfüllt:

a) hi > 0,07 H²/S

b) h₂ <0,26H²/s

c) tan α > 0,65 S/H

i

wobei hi den Abstand des Felgenpunktes vom Sitzdurchmesser, h₂ den Abstand eines angenommenen Punktes A (senkrechte Verlängerung über Maulweite) vom Sitzdurchmesser, α den Neigungswinkel der Karkaßneutralen, H die Querschnittshöhe und S die Nennbreite darstellen.

Dabei kann zwischen Karkasse und Drahtkern ein Druckstück mit besonderen Eigenschaften angeordnet sein. Vorzugsweise liegt die Vulkanisationshärte des Druckstückes im Bereich zwischen 65° und 95° Shore A. Das Druckstück kann unter dem Drahtkern und zwischen Drahtkern und Lagenende bzw. Lage angeordnet sein. Auch kann die Anordnung unter oder seitlich des Drahtkernes erfolgen.

Ausführungsbeispiei

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: Reifen im Wulstbereich nach bekannter Ausführung Fig.2: Reifen im Wulstbereich gemäß Erfindung Fig.3: Reifen im Wulstbereich gemäß Erfindung

Die konstruktive Gestaltung der Wulst eines Luftreifens in Verbindung mit der zum Einsatz kommenden Felge ist eine entscheidende Voraussetzung für die Haltbarkeit des Reifens im praktischen Fahrbetrieb. Der Reifen wird bezüglich der Festigkeit von Drahtkern 5 und Karkasse mit Stahlkordlage 1 im Beispiel berechnet und entsprechend dimensioniert. Der Verlauf der Karkassenneutralen 1 a wird entsprechend der Theorie der natürlichen Gleichgewichtslinie berechnet. Wie bereits dargelegt, wird der natürliche Verlauf jedoch durch die Anhäufung von Aufbauelementen im Bereich der Wulst/unteren Seitenwand nicht realisiert. Durch den Einsatz von Drahtkernen, die nach der herkömmlichen Technologie — bandgespritzt — hergestellt werden, wird der Felgenpunkt B gemäß Erfindung um bis zu 100% angehoben. Der Felgenpunkt B oder auch Fußpunkt ist der Punkt auf der Karkassenneutrale 1 a oberhalb des Drahkernes 5 bzw. des Felgenhornes, der sich auch bei Einfederung des unter Innendruck stehenden Reifensauf der Felge geometrisch nicht mehr verlagert, der also wirklich fest steht. Oberhalb des Felgenpunktes B ist die Karkasse frei beweglich, so daß sich der natürliche Verlauf der Karkassenneutrale 1 a entsprechend der Druckbeaufschlagung einstellen kann. Durch die Anhebung dieses Felgenpunktes B kann der natürliche Verlauf der Karkasse bereits bei der Vulkanisation des Reifens realisiert werden. Eine Materialverlagerung bei Druckbeaufschlagung des Reifens kann damit vermieden werden

Erfindungsgemäß gelten folgende Beziehungen des Verlaufs der Karkassenneutrale:

1. h-, >0,07H²/S

2. h₂ <0,26H²/S

3. tanas 0,65 S

Diese Richtlinien gelten universell für alle Reifen mit einem H/S-Verhältnis von 0,9 bis 0,5, wobei H die Höhe des Reifenquerschnitts vom Sitzdurchmesser bis zum Außendurchmesser und S die Nennbreite gemäß den Standardfestlegungen bedeuten.

Weiterhin bedeuten bei diesen Beziehungen

In₁ = Abstand des Felgenpunktes vom Sitzdurchmesser

h₂ = Abstand eines angenommenen Punktes A (senkrechte Verlängerung über Maulweite auf Karkaßneutrale) vom Sitzdurchmesser

α = Neigungswinkel der Karkaßneutralen.

Die in Fig.2 und 3 gemäß Erfindung bzw. in Fig. 1 entsprechend bekannter Lösung gegebenen weiteren Zeichen stellen Sitzdurchmesser D, Kerngummi 2, Flipperfahne 6, Druckstück 7 sowie Maulweite Mw dar.

Aus Fig. 1 ist der Wulstaufbau eines herkömmlichen LKW-R-Reifens in schlauchloser Ausführung erkennbar. Zur genauen Kennzeichnung dieser Reifenkonstruktion ist der Punkt A in senkrechter Verlängerung über der Maulweite Mw auf der Karkassenneutrale angegeben. Die Höhe dieses Punktes, gemessen vom Sitzdurchmesser D des Reifens, beträgt bei diesen Reifen 21 % bis 23% der Querschnittshöhe H gemäß Norm. Der Neigungswinkel der Karkassenneutrale 1 a in diesem Punkt liegt zwischen 34° bis 37°. Meist besitzt die Karkaßneutrale in diesem Bereich einen Wendepunkt. Durch die vielen Aufbauteile ist

Ein abweichender Verlauf führt zwangsläufig dazu, daß bei Druckbeaufschlagung starke Materialverlagerungen und damit Scherbeanspruchungen auftreten.

Das nachfolgend beschriebene und in Fig. 1 dargestellte Beispiel für einen herkömmlichen Reifen der Größe 12 R 22,5 in schlauchloser Ausführung ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

Nach der Norm besitzt dieser Reifen eine Querschnittshöhe H = 256,75mm und eine Nennbreite S = 300mm.

Infolge der Aufbauteile

• Wulstfüllgummi

• Seitenband

• Flachdrahtkern

ist der natürliche Verlauf der Karkasse deutlich gestört

Die die Konstruktion kennzeichnenden Größen betragen:

• hi = 63 mm

• h₂ = 14 mm

• α = 33°.

Der Winkel α kennzeichnet die Neigung der Karkassenneutralen 1 a gegen die Symmetrieachse des Reifenquerschnitts.

Bei Montage des Reifensauf eine Regelfelge 9.00 χ 22.5 und Beaufschlagung mit dem Normdruck von 80OkPa sind im Bereich der Wulst/unteren Seitenwand Materialverschiebungen feststellbar. Am Reifen ist visuell deutlich wahrnehmbar, daß die breiteste Stelle des Reifens nicht in der Mitte des Reifenquerschnitts (H/2), sondern weit unterhalb dieser Linie liegt.

Die Figuren 2 und 3 zeigen den unteren Teil von Reifenquerschnitten der Größen 12R 22.5 gemäß der Erfindung Die kennzeichnenden Größen der Wulst/unteren Seitenwand sind:

• h-i = 47 mm

• h₂ = 22 mm

• α = 47°.

Der natürliche Verlauf der Karkassenneutrale 1 a ist ungestört (ohne Wendepunkt). Wird dieser Reifen auf eine Felge montiert, entstehen unter Innendruck keine Materialverlagerungen.

Gemäß Fig. 3 sind zwei bandgespritzte Drahtkerne 5 der Konstruktion 9 χ 14 eingesetzt worden. Der Einzeldrahtdurchmesser der Wu Ist drähte beträgt 0,89 mm. Die Möglichkeit des Einsatzes von Einzeldrähten mit Durchmessern größer 0,9 mm bis ca. 1,8 mm ist gegeben.

Vor der Verarbeitung sind die beiden Drahtkerne 5 zu einem Aufbauteil komplettiert worden. Der Drahtkern kann auch als ein Teil der Konstruktion 18 χ 14 Drähte hergestellt und verarbeitet werden. Die Vorteile der besseren Produktivität sind hierbei offensichtlich. Zusätzlich kann bei großen Reifen zur besseren Einleitung und Verteilung der Kräfte zwischen Felge und Drahtkern sowie zwischen Drahtkern und Lage ein Druckstück 7 eingebaut werden.

Die Vulkanisationshärten des Druckstücks liegen im Bereich 65° bis 90° oder größer Shore A— Einheiten gemäß ST RGW 1198—78.

In Fig.2 sind zwei Drahtkerne der Konstruktion 9 χ 13/9 χ 15 mit unterschiedlichem Innendurchmesser eingesetzt worden.

Nach der Komplettierung ergibt sich damit eine Neigung der Basisfläche und eine noch bessere Möglichkeit zur Aufnahme und Verteilung der Kräfte.

Der Einbau von zusätzlichen Elementen wie Wulstfüllgummi 4 und Seitenband 3 ist bei normal belasteten Reifen nicht erforderlich. Es soll jedoch nicht unerwähnt bleiben, daß bei großen schwerbelasteten Reifen Seitenbänder 3 und Wulstfüllgummi 4 unter Nutzung der erfindungsgemäßen Konstruktion zusätzlich eingebaut werden können.

Claims

1. Radialreifen mit verbessertem Wulstaufbau für Montage auf Felgen mit einer Sitzflächenneigung von 15° für leichte und schwere LKW-Reifen sowie Transportreifen mit einem H/S-Verhältnis von 0,9 bis 0,5, mit einer verankerten Karkassenbewehrung, die in jeder Wulst einen Drahtkern hat, herstellbar aus mehreren einzelnen Drahtkernen ohne oder bis zu einer Neigung von 15° der Basisfläche, dessen Karkassenverlauf im Bereich der Wulst und unteren Seitenwand dem natürlichen Verlauf gemäß der Gleichgewichtstheorie entspricht, gekennzeichnet dadurch, daß bei dem Radialreifen druckbeaufschlagt und auch ohne Druck bei nicht vorliegender Belastung die Karkaßneutrale (1 a) folgende Beziehungen erfüllt:

a) (I₁ >0,07H²/S

b) h₂ <0,26H²/S

c) tan α >0,65 S/H