DE1605692C3 - Fahrzeugluftreifen mit einer Gürteleinlage, deren Cordfäden unter einem Winkel von weniger als 45 Grad zur Reifenumfangsrichtung verlaufen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Fahrzeugluftreifen gemäß dem π Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Reifen ist aus der DE-AS 11 06 626 bekannt, bei dem die Cordfäden der Karkasse und der Gürteleinlage unterschiedliche Winkel zur Reifenumfangsrichtung einschließen.

Obwohl Radialreifen oder Semiradialreifen einige der Schwierigkeiten von Diagonalreifen vermeiden, haben diese selbst charakteristische Nachteile. Zum Beispiel haben Fahrzeuge mit solchen Reifen gelegentlich die Neigung zur Abtrift nach links oder rechts. Diese 4^r> Neigung ist offenbar durch die unausgeglichenen Seitenkräfte im Reifen bedingt und ist bei Radialreifen ausgeprägter als bei Diagonalreifen, in Grenzfällen kann die Kraftunausgeglichenheit zur Folge haben, daß das Fahrzeug ganz erheblich in der Richtung abweicht, ->o wenn das Lenkrad nicht gehalten wird.

Ein Reifen, der eine beträchtliche Seitenkraft beim Drehen in der einen Richtung entwickelt, erzeugt auch eine große seitliche Kraft, wenn die Drehrichtung umgekehrt ist. Die Bemühungen waren bisher auf die <;-> Herabsetzung dieser Kraft in der einen Drehrichtung auf einen zulässigen Wert gerichtet. Hiermit war jedoch nicht unbedingt eine wesentliche Verringerung der Kraft in der anderen Richtung verbunden. Aus diesem Grunde haben die Reifenhersteller ihre Reifen gekenn- _ho zeichnet, um die bevorzugte Drehrichtung anzuzeigen.

Zwischen einem Reifen und der Oberfläche, über welche er rollt, werden verschiedene seitliche Kräfte erzeugt, die sich über den ganzen Kontaktbereich oder die Aufstandsfläche verteilen. Diese Kräfte treten sogar ^ in gut gebauten und genau ausgewuchteten Reifen auf. Bestimmte dieser Kräfte, die in der geometrischen Mittellinien der Aufstandsfläche in Fahrtrichtung nach einer Seite wirken, scheinen die Kräfte zu simulieren, die erzeugt werden, wenn ein Reifen eine Sturz- oder Neigungsstellung zur Senkrechten hat, und werden daher als Pseudo-Sturz- oder Reststurz bezeichnet. Diese Kräfte erzeugen für sich selbst gewöhnlich kein Drehmoment von der Art, das eine Abtrift des Fahrzeugs verursacht.

Bestimmte andere Kräfte, die in der seitlichen Richtung wirken und die gleiche Wirkung wie ein Reifen zu haben scheinen, der mit einem geringen Schlupfwinkel (nicht parallel zur Bewegungsrichtung) rollt, werden als Pseudoschlupf oder Restschlupf bezeichnet. Der Kraftmittelpunkt entsteht im allgemeinen vor der geometrischen Mitte des Kontaktbereichs, wodurch ein Drehmoment entsteht, welches gleich der Kraft mal der Länge des Momentenarms ist. Dieses Drehmoment, das am Reifen an einer Stelle wirkt, die von der geometrischen Mitte entfernt ist, erzeugt eine Schwenkwirkung um diese Mitte, wodurch das Fahrzeug eine Abtrift erfährt.

Daher erscheint es, daß durch den Pseudo-Sturz kein ernstes Abtriftproblem entsteht und hauptsächlich durch Pseudoschlupfkräfte verursacht wird. Durch Vermeidung oder Herabsetzung der Kräfte, die zum Pseudoschlupf beitragen, kann demnach die Reifenabtrift beträchtlich vermindert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese nachteiligen Seitenkräfte in Radial- oder Semiradialreifen stark zu ,verkleinern, um unabhängig von der Reifendrehrichtung die Abtrift weitgehend zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

In einer bekannten Anordnung gemäß der DE-AS 10 16 584 ist zwar ebenfalls eine zentrale Ringeinlage im Bereich zwischen Karkasse und Gürteleinlage vorgesehen, jedoch sind dieser keine Randeinlagen zugeordnet, und die Ringeinlage hat lediglich die Aufgabe, bei zu starker Durchbiegung ein Auseinanderreißen der zwischen den parallelen Radialfäden der Karkasse befindlichen Gummiteile an der Reifeninnenseite zu verhindern.

Die Anordnung eines Mittelstreifens, dessen Cordfäden in einer bestimmten Richtung zur Umfangsrichtung des Reifens geneigt sind, mit beiderseits des Mittelstreifens liegenden Randstreifen, deren Cordfäden entgegengesetzt zur Neigung der Cordfäden des Mittelstreifens liegen, ist gemäß der US-PS 29 58 359 bekannt. In dieser bekannten Gürteleinlage sind Mittelstreifen und Randstreifen jedoch abweichend von der erfindungsgemäßen Ausbildung nicht notwendig als unterste Lage und unmittelbar benachbart liegend vorgesehen, sondern zum Teil als obere Lagen, sich überlappend und gegebenenfalls mit unterschiedlichen Lagenzahlen und Fadenwinkeln in verschiedenen Gürtelbereichen.

Daneben zeigt die FR-PS 13 77 323 eine Gürtelgestaltung wie sie sich gegebenenfalls aus der Verbindung der Gestaltung gemäß der DE-AS 10 16 584 mit der gemäß der US-PS 29 58 359 ergeben könnte.

Die Anordnung eines Mittelstreifens mit zwei anliegenden Randstreifen als unterste Gürteleinlage ist bereits bekannt, jedoch weisen die Cordfäden in allen drei Lagenteilen die gleiche diagonale Winkellage auf, so daß die erfindungsgemäße Wirkung nicht eintreten kann (US-PS 18 42 353), abgesehen davon, daß die gesamte Gürteleinlage aus derartigen Streifen aufgebaut ist.

Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit

der Zeichnung beschrieben und zwar zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Reifens,

F i g. 2 eine Teildraufsicht des Reifens, wobei Karkasse und Gürteleinlage sichtbar werden,

Fig.3a eine graphische Darstellung, welche die Seitenkraftschwankung eines gemäß der Erfindung hergestellten Reifens zeigt und

Fig.3b eine ähnliche Darstellung eines herkömmlichen Radialreifens.

In F i g. 1 ist ein Fahrzeugluftreifen 1 von herkömmlicher Querschnittsform gezeigt. Dieser Reifen besitzt eine aus zwei Lagen 3 und 5 bestehende Karkasse, eine Lauffläche 7 und mehrere Lagen 9, 11, 13 und 15 als Gürteleinlage zwischen Karkasse und Lauffläche. Die Karkassenlagen sind vorzugsweise von herkömmlicher Ausbildung und bestehen aus in. engem Abstand voneinander befindlichen Cordfäden aus textilem oder einem anderen Material, das mit einem Elastomer beschichtet ist. Die Ränder der beiden Lagen 3 und 5 sind um Wülstkerne 17 und Kernreiter 20 zur Bildung der Wülste 19 gefaltet. Natürlich kann der Reifen schlauchlos ausgebildet sein und die Seitenwand 21 gegebenenfalls dekorativ wirkende Einsätze aus weißem oder farbigem Gummi aufweisen.

Gemäß Fig.2 besteht die unterste Lage 9 der Gürteleinlage aus einem Mittelstreifen 9a und zwei Randstreifen 96, deren Cordfäden in der gleichen Richtung verlaufen und einen gleich großen Winkel mit der Reifenumfangsrichtung bilden, während die Cordfäden im Mittelstreifen 9b sich unter gleichem Winkel in dazu entgegengesetzter Richtung erstrecken. Dieser Winkel kann bis zu 45° betragen, ist jedoch häufig weniger als 20°. Es hat sich jedoch gezeigt, daß, wenn sich der Cordfadenwinkel der Gürteleinlage 0° annähert, die Korrekturwirkung durch die Umkehrung des Winkels des Mittelstreifens der innersten Lage abnimmt. Die unterste Gürtellage 9 kann unmittelbar an der Oberseite der äußeren Karkassenlage 3 angeordnet werden, in welchem Falle die Cordfäden der Gürteleinlage von der Karkassenlage durch zwei dünne Elastomerschichten getrennt sind, weiche die jeweiligen Lagen bedecken, oder es kann gegebenenfalls ein zusätzliches Kissen aus Gummi oder dergleichen zwischen der äußersten Karkassenlage und der ganzen oder einem Teil der Gürteleinlage angeordnet werden.

Die Breite des Mittelstreifens beträgt im allgemeinen etwa 25% der Gesamtbreite der untersten Gürtellage, kann jedoch insgesamt zwischen 10 und 40% der Breite dieser Lage schwanken. Die Gesamtbreite der untersten Gürtellage 9 kann von der in Fig.2 gezeigten abweichen, so daß sie beträchtlich schmaler als die Breite der Lauffläche sein kann oder so breit, daß sie sich teilweise in die Seitenwandteile des Reifens erstreckt.

Drei aufeinanderfolgende Gürtellagen 11, 13 und 15 sind um die unterste Gürtellage 9 gelegt. Die gezeigte Anordnung der Gürtellagen, bei welcher die zweite Lage 11 und die vierte Lage 15 beträchtlich schmaler als die innerste Gürtellage 9 und die dritte Lage 13 sind, hat sich als besonders wirksam erwiesen.

Die Fig.3a und 3b zeigen in zwei Oszillogrammen die Seitenkräfte von Reifen. Bei der Messung wird die Lauffläche des Reifens auf eine Prüftrommel mit einem Sturz von 0° und einem Schlupf von 0° aufgebracht, und eine gegebene Belastung in radialer Richtung ausgeübt. Reifenachse und Prüftrommelachse werden in festem Abstand voneinander (für die Kraftmessungen) gehal

ten, während der Reifen in der einen Richtung gedreht wird. Die Größe und die Richtung der verschiedenen Kräfte werden durch die Fühlorgane gemessen, die auf den Enden der Achse der Prüftrommel angeordnet sind.

Die linke Seite der Fig. 3a stellt die induzierten Seitenkräfte dar, die erzeugt werden, wenn der erfindungsgemäße Reifen im Gegenzeigersinn gedreht wird, während die rechte Seite des Oszillogramms die bei einer Uhrzeigersinndrehung erzeugten Kräfte darstellt. Der geprüfte Reifen hatte den folgenden Aufbau: Die Karkasse bestand aus zwei Lagen kalandrierten Reyongewebes mit einer Fadendichte von 8 Enden je cm. Der Cordfadenwinkel der Lagen war 90°. Zwischen Karkasse und Lauffläche befanden sich vier Gürtellagen aus kalandrierten parallellaufenden Cordfäden aus 1650/3 Reyon mit einer Endenzahl von 9,5 je cm. Die innerste Gürtellage war 101,6 mm breit, der: Mittelstreifen 25,4 mm breit und mittig auf der Karkasse aufliegend angeordnet. Die Cordfäden in diesem Mittelstreifen waren mit einem Winkel von 12° nach rechts angeordnet. Die Randstreifen auf jeder Seite des Mittelstreifens waren 38,1 mm breit, und die Cordfäden bildeten einen Winkel von 12° nach links. Die Gürtellage nächst benachbart der innersten Gürtellage war 82,5 mm breit, während die dritte Gürtellage 95,3 mm und die äußere Gürtellage 69,9 mm breit waren. Die Cordfäden in der zweiten und in der vierten Gürtellage bildeten einen Winkel von 12° nach rechts, während die Cordfäden in der dritten Gürtellage einen Winkel von der gleichen Größe nach links bildeten.

Aus Fig.3a ist ersichtlich, daß die im Reifen entwickelten Seitenkräfte, wenn dieser sich im Gegenzeigersinn dreht, einen maximalen Wert von etwa 10,9 kp und im Uhrzeigersinn von etwa 8,2 kp hatten, wobei kein Unterschied in der Richtung dieser Kraft bestand, wenn die Drehrichtung umgekehrt war.

In Fig.3b ist eine Seitenkraftkurve eines ähnlich aufgebauten Reifens, jedoch erstreckten sich die Cordfäden der innersten Gürtellage in der gleichen Richtung, gezeigt, und es ergibt sich, daß der Kurvenverlauf des Diagramms wesentlich verschieden ist, denn es sind, wenn die Drehrichtung umgekehrt wurde, die Seitenkräfte von der einen Seite der Null-Linie zur anderen Seite verlagert. Im Gegenzeigersinn wurde eine maximale Seitenkraft von 13,6 kp erzeugt, und im Uhrzeigersinn betrug die maximale Kraft etwa 12 kp.

Die Erfindung zeigt eine wesentliche Verbesserung gegenüber früheren Versuchen, die Abtrift auszugleichen. Die bisherigen Bemühungen waren darauf gerichtet, eine geringe Pseudoschlupfkraft in der einen Drehrichtung zu erhalten. Dies wurde jedoch nur mit einer großen Pseudoschlupfkraft in der entgegengesetzten Drehrichtung erreicht. Es mußte daher auf den Reifen die Drehrichtung für den Einbau angegeben werden. Die Erfindung ermöglicht den Ausgleich der Abtrift in einem solchen Maße, daß der Reifen in beiden Drehrichtungen verwendet werden kann, ohne daß ein ernstes Abtriftproblem auftritt. Obwohl die Gesamtseitenkräfte innerhalb eines erfindungsgemäßen Reifens nur wenig geringer als diejenigen in einem vergleichbaren Reifen bekannter Art sind, wird die Abtriftneigung des Fahrzeugs stark verringert.

Die Cordfäden in den Gürtellagen können in bekannter Weise beispielsweise aus Nylon, Reyon, Polyester, Glasfaser oder Metall, wie mit Messing überzogenen Stahldrähten, hergestellt werden. Die Cordfäden in der innersten Gürtellage können gegebc-

nenfalls aus einem anderen Material als diejenigen in den anderen Gürtellagen sein. Ferner können gegebenenfalls auch Co^rdmaterial und/oder Fadendichle im Mittelstreifen und in den Scitenstreifen der innersten Gürtellagc verschieden sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasse, deren Cordfäden unter einem Winkel von mindestens 45° > zur Reifenumfangsrichtung angeordnet sind, und einer zwischen Karkasse und Lauffläche angeordneten Gürteleinlage, deren Breite zumindest im wesentlichen der Laufflächenbreite entspricht und die aus einer Anzahl übereinanderliegender Lagen ι ο gebildet ist, wobei die Cordfäden der Lagen der Gürteleinlage unter einem gleich großen Winkel von weniger als 45° zur Reifenumfangsrichtung verlaufen und in jeweils aufeinanderliegenden Lagen kreuzend angeordnet sind, dadurch gekenn- r> zeichnet, daß die auf der Karkasse (3, 5) angeordnete unterste Lage (9) der Gürteleinlage (9, ti, 13 und 15) in an sich bekannter Weise aus einem Mittelstreifen (9a) und zwei unmittelbar benachbart liegenden Randstreifen (9b) besteht, daß die Breite >o des Mittelstreifens zwischen 10 und 40% der Breite der untersten Lage (9) beträgt und daß die Cordfäden des Mittelstreifens (9a), den Cordfäden der beiden Randstreifen (9b) entgegengesetzt, in Richtung der Cordfäden der darüberliegenden Lage 2^r> (11) verlaufen.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Cordfäden der Gürteleinlage in bekannter Weise unter einem Winkel von weniger als 30° zur Reifenumfangsrichtung verlaufen. }< >