DE102020207242A1 - Fahrzeugluftreifen für Nutzfahrzeuge - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Nutzfahrzeugluftreifen in Radialbauart, insbesondere für Lastkraftwagen, Busse und Lastkraftwagenanhänger, welcher einen vier- oder mehrlagigen Gürtel (4) mit einer Sperrlage (5), zwei Arbeitslagen (6, 8) und einer 0°-Lage (7) aufweist, wobei in der 0°-Lage (7) Stahlkorde (10) mit wenigstens zwei Strängen (11) mit je wenigstens 6 Stahlfilamenten (12) angeordnet sind und wobei durch Verseilung jeder Strang einen gleichen ersten Verseilungswinkel α und der Stahlkord einen zweiten Verseilungswinkel β aufweist.Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Stahlkord (10) der 0°-Lage (7) die Konstruktion 2 bis 4 × n × d mit n = 6 bis 8 und mit d = 0,15mm bis 0,29mm aufweist, wobei diese Konstruktion bedeutet, dass der Stahlkord (10) 2 bis 4 miteinander verdrehte Stränge (11) aufweist, wobei jeder Strang (10) 6 bis 8 Stahlfilamente (12) enthält, dass jedes Stahlfilament (12) des Stahlkordes (10) den gleichen Filamentdurchmesser (13) aufweist und dass die Summe aus dem Verseilungswinkels α eines Stranges (11) und dem Verseilungswinkel β des Stahlkord zwischen 37° und 50°, bevorzugt zwischen 37° und 45°, besonders bevorzugt zwischen 38,5° und 42,5° und ganz besonders bevorzugt zwischen 39.3° und 41.3° liegt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen für Nutzfahrzeuge in Radialbauart, insbesondere für Lastkraftwagen, Busse und Lastkraftwagenanhänger, welcher einen vier- oder mehrlagigen Gürtel mit einer Sperrlage, zwei Arbeitslagen und einer 0°-Lage aufweist, wobei in der 0°-Lage Stahlkorde mit wenigstens zwei Strängen mit je wenigstens 6 Stahlfilamenten angeordnet sind und wobei durch Verseilung jeder Strang einen gleichen ersten Verseilungswinkel α und der Stahlkord einen zweiten Verseilungswinkel β aufweist.
- Stahlkorde für Verstärkungslagen von Fahrzeugreifen sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Ein Stahlkord zeichnet sich im Allgemeinen dadurch aus, dass dieser wenigstens zwei Stahlfilamente aufweist, welche miteinander verdreht sind.
- Gürtelkonstruktionen von Nutzfahrzeugreifen sind dem Fachmann ebenfalls hinreichend bekannt. Übliche Gürtelkonstruktionen von Nutzfahrzeugreifen ohne 0°-Lage weisen üblicherweise vier Gürtellagen auf, welche aus in Gummimischungen eingebetteten Stahlkorden bestehen. Die Gürtellagen werden üblicherweise von radial innen nach radial außen durchnummeriert. Die radial innerste Lage wird bei einem 4-Lagen-Gürtel als „1.Gürtellage“ oder nach ihrer Funktion als „Sperrlage“ bezeichnet. Radial außen auf dieser sind die 2. Gürtellage und die 3. Gürtellage in Funktion von sogenannten „Arbeitslagen“ angeordnet. Die radial äußere Arbeitslage wird von der 4. Gürtellage, der sogenannten „Abdecklage“ oder „Schutzlage“, abgedeckt, welche optional ist.
Es ist ebenfalls bekannt, eine weitere Gürtellage vorzusehen, welche eine sogenannte „0°-Lage“ ist, deren Festigkeitsträger etwa in Umfangsrichtung des Reifens (+/- 5° in Bezug auf die Umfangsrichtung) verlaufen und welche üblicherweise entweder zwischen den Arbeitslagen oder zwischen der Sperrlage der ersten Arbeitslage angeordnet ist. Diese Ausbildung bewirkt eine größere Umfangssteifigkeit, wodurch die Beweglichkeit der Gürtelkanten reduziert und die Haltbarkeit positiv beeinflusst wird. - Die Stahlkorde der Sperrlage weisen in der Regel einen Winkel > 45° in Bezug auf die Umfangsrichtung auf und „sperren“ die Beweglichkeit der Arbeitslagen in lateraler Richtung. Die Stahlkorde der beiden Arbeitslagen weisen typischerweise einen gleichen Winkel zwischen 10° und 45° in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung auf, wobei die Stahlkorde der einen Arbeitslage gegenläufig zu den Stahlkorden der anderen Arbeitslage in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung geneigt sind. So sind die Stahlkorde der einen Arbeitslage kreuzend zu den Stahlkorden der anderen Arbeitslage angeordnet. Die Arbeitslagen übernehmen hohe Scher- und Zugkräfte, tragen die Hauptlast im Gürtel und sind daher für die Gürtelhaltbarkeit von besonderer Bedeutung.
- Die radial äußerste Gürtellage hat die Funktion einer Schutzlage für die beiden darunter liegenden Arbeitslagen, indem sie eine Barriere für Steine oder andere Gegenstände darstellt, die durch das Laufstreifenpaket dringen könnten. Die Festigkeitsträger weisen üblicherweise einen Winkel zwischen 15° und 30° in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung auf. Die Schutzlage schützt die Arbeitslagen gegen Einschnitte von außen und insbesondere auch vor Korrosion. Dadurch werden die Haltbarkeit und Runderneuerungsfähigkeit des Reifens erhöht.
- Es ist bekannt, in der 0°-Lage Stahlkorde beispielsweise der Konstruktion 3 × 7 × 0,22mm einzusetzen. Bei dieser Konstruktion sind drei Stränge mit je 7 Stahlfilamenten des Durchmessers 0,22 mm miteinander zu einem Stahlkord verdreht. Die 7 Stahlfilamente sind derart in jedem Strang angeordnet, dass 6 Lagenfilamente um 1 Kernfilament herum verdreht sind. Eine analoge Bezeichnung der Konstruktion ist 3 × (1+6) × 0,22mm.
Ein solcher Kord ist besonders kompakt und stabil und wird heutzutage bereits in einer 0°-Lage oder der Schutzlage von NFZ-Reifen eingesetzt. Die Filamente eines Stranges sind derart dicht zueinander angeordnet, so dass dieser als „geschlossen“ bezeichnet wird und kein Gummi zwischen die Filamente des Kordes penetrieren kann. Für den im Betrieb befindlichen NFZ-Reifen in einer 0°-Lage, bei der die Festigkeitsträger etwa in Umfangsrichtung angeordnet sind, ist diese Kompaktheit und nur bei großen Kraftaufwand erreichbare gewisse Dehnung vorteilhaft, um die Reifenkontur gegen die Fliehkräfte und den Innendruck zu erhalten. - Es ist erwünscht, die Ermüdungsbeständigkeit des Kordes der 0°-Lage zu verbessern.
- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Nutzfahrzeugreifen mit einem Stahlkord für eine 0°-Gürtellage der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass dieser eine verbesserte Haltbarkeit aufweist.
- Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der Stahlkord der 0°-Lage die Konstruktion 2 bis 4 × n × d mit n = 6 bis 8 und mit d = 0,15mm bis 0,29mm aufweist, wobei diese Konstruktion bedeutet, dass der Stahlkord 2 bis 4 miteinander verdrehte Stränge aufweist, wobei jeder Strang 6 bis 8 Stahlfilamente enthält, dass jedes Stahlfilament des Stahlkordes den gleichen Filamentdurchmesser aufweist und dass die Summe aus dem Verseilungswinkels α eines Stranges und dem Verseilungswinkel β des Stahlkordes zwischen 37° und 50°, bevorzugt zwischen 37° und 45°, besonders bevorzugt zwischen 38,5° und 42,5° und ganz besonders bevorzugt zwischen 39.3° und 41.3° liegt.
- Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass Stahlkorde der vorgenannten Konstruktion und mit einer Summe aus dem Verseilungswinkels α eines Stranges und dem Verseilungswinkel β des Kordes zwischen 37° und 50° besonders ermüdungsbeständig sind und daher eine verbesserte Haltbarkeit aufweisen.
Dieser Vorteil hat sich insbesondere gezeigt, wenn die Summe aus dem Verseilungswinkels α eines Stranges und dem Verseilungswinkel β des Kordes zwischen 37° und 45°, bevorzugt zwischen 38,5° und 42,5° und besonders bevorzugt zwischen 39.3° und 41.3° liegt. -
- Ls: Schlaglänge des Stranges, welche der axiale Abstand ist, welcher für eine 360°-Drehung eines Stahlfilamentes um die Längsachse des Stranges benötigt ist
- d: Durchmesser eines jeden Filamentes.
-
- Lc: Schlaglänge des Kordes, welche der axiale Abstand ist, welcher für eine 360°-Drehung eines Stranges um die Längsachse des Kordes benötigt ist
- d: Durchmesser eines jeden Filamentes
- m: Anzahl der Stränge im Kord.
- Jeder Verseilungswinkel α hat üblicherweise eine Fertigungstoleranz von bis zu +/- 0,5°.
- Vorteilhaft ist es, wenn der Kord die Konstruktion 3 × 7 × d mit d = 0,20mm bis 0,24mm, besonders bevorzugt die Konstruktion 3 × 7 × 0,22mm aufweist und wenn die Summe aus dem Verseilungswinkels α eines Stranges und dem Verseilungswinkel β des Kordes in einem Bereich von 39,3° bis 41,3° liegt, bevorzugt 40,3° beträgt, wobei jeder Strang einen Verseilungswinkel α in einem Bereich von 19° bis 20°, bevorzugt von 19,5° aufweist und der Kord einen Verseilungswinkel β in einem Bereich von 20,3° bis 21,3°, bevorzugt von 20,8° aufweist.
Die nachfolgende Tabelle zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Stahlkordes für die 0°-Lage eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens gegenüber einem Stahlkord der Konstruktion 3x7x0,22 für die 0°-Lage eines Fahrzeugluftreifens des Standes der Technik. TabelleParameter Stahlkord für die 0°-Lage eines Fahrzeugluftreifens des Standes der Technik Stahlkord für die 0°-Lage eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens Stahlkordkonstruktion 3x7x0,22 3x7x0,22 Strang Schlaglänge (mm) 4,8 3,9 Stahlkord Schlaglänge (mm) 8 6,3 Verseilungswinkel α des Stranges (Grad) 16.1 19.5 Verseilungswinkel β des Kordes (Grad) 16.7 20.8 Summe des Verseilungswinkel α und des Verseilungswinkel β (Grad) 32.7 40.3 Schlagrichtung Stang S S Schlagrichtung Kord S S - In einer Ausführungsform des Fahrzeugluftreifen für Nutzfahrzeuge mit einem 4-lagigen Gürtel, wobei in einer Reihenfolge von radial innen nach radial außen eine Sperrlage eine erste und eine zweite Arbeitslage angeordnet sind, ist es zweckmäßig, wenn die 0°-Lage entweder zwischen der Sperrlage und der ersten Arbeitslage oder bevorzugt zwischen der ersten Arbeitslage und der zweiten Arbeitslage angeordnet ist.
- In einer anderen Ausführungsform des Fahrzeugluftreifens für Nutzfahrzeuge mit einem 5-lagigen Gürtel, wobei in einer Reihenfolge von radial innen nach radial außen eine Sperrlage eine erste und eine zweite Arbeitslage und eine Schutzlage angeordnet sind, ist es zweckmäßig, wenn die 0°-Lage entweder zwischen der Sperrlage und der ersten Arbeitslage oder bevorzugt zwischen der ersten Arbeitslage und der zweiten Arbeitslage angeordnet ist.
- Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnungen, welche ein Ausführungsbeispiel darstellen, näher beschrieben. Dabei zeigen die:
-
1 einen Teilquerschnitt eines erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugluftreifens im Gürtel- und Laufstreifenbereich; -
2 einen Querschnitt durch einen Festigkeitsträger, welcher in der 0°-Lage des Nutzfahrzeugreifens der1 angeordnet ist. - Die
1 zeigt einen Querschnitt durch den Laufstreifen- und Gürtelbereich eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens für Nutzfahrzeuge, wie beispielsweise Lastkraftwagen, Busse oder Lastkraftwagenanhänger. Von den im gezeigten Bereich des Fahrzeugluftreifens üblicherweise vorhandenen Bauteilen sind ein profilierter Laufstreifen1 , eine Innenschicht2 , eine Karkasseinlage3 und ein mehrlagiger Gürtel4 dargestellt. Nicht dargestellt sind die üblicherweise zwischen den Randabschnitten der Gürtellagen, insbesondere im Bereich der Gürtellagenkanten, vorgesehenen Gürtelpolster und dergleichen. - Der Gürtel
4 weist fünf Gürtellagen5 ,6 ,7 ,8 und9 auf, wobei die erste Gürtellage die radial innerste Gürtellage5 und als Sperrlage ausgebildet ist. Die zweite Gürtellage6 ist eine Arbeitslage, es folgt die 3. Gürtellage, welche als eine 0°-Lage 7 ausgeführt ist, oberhalb derer die vierte Gürtellage8 als Arbeitslage angeordnet ist. An die vierte Gürtellage8 schließt die radial äußerste Gürtellage9 , die Schutzlage, an. Sämtliche Gürtellagen5 ,6 ,7 ,8 und9 bestehen aus in eine Gummimischung, der sogenannten Gürtelgummierung, eingebetteten Festigkeitsträgern, welche in jeder Lage parallel zueinander verlaufen. - Die Festigkeitsträger in den Gürtellagen
5 ,6 ,7 ,8 und9 sind unter bestimmten Winkeln in Bezug auf die Umfangsrichtung geneigt. Die Festigkeitsträger verlaufen, beginnend bei der radial innersten Gürtellage5 , gemäß der Abfolge rechtssteigend - rechtssteigend - 0° - linkssteigend - linkssteigend. Unter einer 0°-Gürtellage 7 ist eine solche zu verstehen, in welcher die Festigkeitsträger zur Umfangsrichtung verlaufen und um höchsten ± 5° von der exakten 0°-Orientierung (= Reifenumfangsrichtung) abweichen. Der Winkel der Festigkeitsträger in der ersten Gürtellage5 beträgt 45° bis 90°, insbesondere 48° bis 57°, der Winkel der Festigkeitsträger in der 0°-Gürtellage 7 beträgt 0° ± 5°, die Winkel der Festigkeitsträger in der zweiten und dritten Gürtellage (Arbeitslagen)6 ,8 betragen jeweils 10° bis 45° und der Winkel der Festigkeitsträger in der vierten Gürtellage9 beträgt ebenfalls 10° bis 45°, jeweils in Bezug auf die Umfangsrichtung. Wie bereits erwähnt sind die zweite Gürtellage6 und die dritte Gürtellage8 Arbeitslagen, ihre Festigkeitsträger verlaufen daher unter relativ kleinen Winkeln zur Umfangsrichtung und die Steigung der Lagen ist entgegengesetzt. - Der Festigkeitsträger
10 der2 ist in der 0°-Gürtellage 7 des Gürtelbereiches des Nutzfahrzeugreifens der1 angeordnet. Die Konstruktion lautet 3 × 7 × 0,22 mm, was bedeutet, dass dieser Stahlkord10 drei miteinander verdrehte Stränge11 aufweist, wobei jeder Strang11 sieben Stahlfilamente12 enthält. Die Stahlfilamente12 sind in jedem Strang11 derart angeordnet, dass ein Stahlfilament12 als Kernfilament und die 6 weiteren Stahlfilamente12 in einer ersten Lage um dieses Kernfilament herum angeordnet sind. Eine andere Schreibweise der Konstruktion lautet 3 × (1 + 6) × 0,22mm. Dabei weist jedes Stahlfilament12 des Stahlkordes10 den gleichen Filamentdurchmesser13 von 0,22mm auf. Jeder Strang11 ist mit einem gleichen Verseilungswinkels α, mit α=19,5° und der Stahlkord10 ist mit einem Verseilungswinkel β, mit β= 20,8° verseilt. Die Summe aus Verseilungswinkels α und Verseilungswinkel β liegt zwischen 39,3° und 41,3° und beträgt hier 40,3°. Der Verseilungswinkels α ist kleiner als der Verseilungswinkel β. Jeder Strang11 als auch der Stahlkord10 sind gleichsinnig verseilt, also jeder Strang11 und der Stahlkord10 sind in S- oder in Z-Richtung verdreht. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Laufstreifen
- 2
- Innenschicht
- 3
- Karkasseinlage
- 4
- Gürtel
- 5
- Sperrlage
- 6
- Arbeitslage
- 7
- 0°-Gürtellage
- 8
- Arbeitslage
- 9
- Schutzlage
- 10
- Stahlkord
- 11
- Strang
- 12
- Stahlfilament
- 13
- Durchmesser des Stahlfilamentes (d)
Claims (6)
- Fahrzeugluftreifen für Nutzfahrzeuge in Radialbauart, insbesondere für Lastkraftwagen, Busse und Lastkraftwagenanhänger, welcher einen vier- oder mehrlagigen Gürtel (4) mit einer Sperrlage (5), zwei Arbeitslagen (6, 8) und einer 0°-Lage (7) aufweist, wobei in der 0°-Lage (7) Stahlkorde (10) mit wenigstens zwei Strängen (11) mit je wenigstens 6 Stahlfilamenten (12) angeordnet sind und wobei durch Verseilung jeder Strang einen gleichen ersten Verseilungswinkel α und der Kord einen zweiten Verseilungswinkel β aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlkord (10) der 0°-Lage (7) die Konstruktion 2 bis 4 × n × d mit n = 6 bis 8 und mit d = 0,15mm bis 0,29mm aufweist, wobei diese Konstruktion bedeutet, dass der Stahlkord (10) 2 bis 4 miteinander verdrehte Stränge (11) aufweist, wobei jeder Strang (10) 6 bis 8 Stahlfilamente (12) enthält, dass jedes Stahlfilament (12) des Stahlkordes (10) den gleichen Filamentdurchmesser (13) aufweist und dass die Summe aus dem Verseilungswinkels α eines Stranges (11) und dem Verseilungswinkel β des Stahlkord zwischen 37° und 50°, bevorzugt zwischen 37° und 45°, besonders bevorzugt zwischen 38,5° und 42,5° und ganz besonders bevorzugt zwischen 39.3° und 41.3° liegt.
- Fahrzeugluftreifen nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlkord (10) die Konstruktion 3 × 7 × d mit d = 0,20mm bis 0,24mm aufweist, dass die Summe aus dem Verseilungswinkels α eines Stranges und dem Verseilungswinkel β des Kordes in einem Bereich von 39,3° bis 41,3° liegt, bevorzugt 40,3° beträgt, wobei jeder Strang einen Verseilungswinkel α in einem Bereich von 19° bis 20°, bevorzugt von 19,5° aufweist und der Kord einen Verseilungswinkel β in einem Bereich von 20,3° bis 21,3°, bevorzugt von 20,8° aufweist. - Fahrzeugluftreifen (10) nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlkord (10) die Konstruktion 3 × 7 × d mit d = 0,22mm aufweist und dass die Summe des Verseilungswinkels α eines Stranges (11) und der Verseilungswinkel β des Stahlkordes (10) 40,3° beträgt, wobei jeder Strang (11) einen Verseilungswinkel α von 19,5° und der Stahlkord (10) einen Verseilungswinkel β von 20,8° aufweist. - Fahrzeugluftreifen (10) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strang (11) als auch der Stahlkord (10) gleichsinnig verseilt sind, also jeder Strang (11) und der Stahlkord (10) in S- oder in Z-Richtung verdreht ist.
- Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, mit einem 4-lagigen Gürtel (4), wobei in einer Reihenfolge von radial innen nach radial außen eine Sperrlage (5) eine erste und eine zweite Arbeitslage (6, 8) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die 0°-Lage (7), entweder zwischen der Sperrlage (5) und der ersten Arbeitslage (6) oder bevorzugt zwischen der ersten Arbeitslage (6) und der zweiten Arbeitslage (8) angeordnet ist.
- Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche 1 bis4 , mit einem 5-lagiger Gürtel (4), wobei in einer Reihenfolge von radial innen nach radial außen eine Sperrlage (5) eine erste und eine zweite Arbeitslage (6, 8) und eine Schutzlage (9) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die 0°-Lage (7), entweder zwischen der Sperrlage (5) und der ersten Arbeitslage (6) oder bevorzugt zwischen der ersten Arbeitslage (6) und der zweiten Arbeitslage (8) angeordnet ist.
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