DE1680482A1 - Luftreifen fuer Fahrzeuge,insbesondere Radial-Reifen - Google Patents

Luftreifen fuer Fahrzeuge,insbesondere Radial-Reifen

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Description

DIPL.-INQ. F. THIELEKE γ FRICKE
, R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. ü, FRICKE
BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN
P 16 80 482.3 uns.Z.s 11 259
"uniroyal Englebert Prance, S.A.
57 Rue de ¥illiers, 92 ITeuilly-sur-Seine, Frankreich
Luftreifen für Fahrzeuge, insbesondere Radial-Reifen
Die Erfindung betrifft einen Luftreifen für Fahrzeuge, insbesondere Radialschichtenreifen, bestehend aus einer Karkasse, von deren beiden Seitenwänden, die eine -bezogen auf eine vorbestimmte normale Laufrichtung - als die äußere Seitenwand bezeichnet ist, bei dem eine Lauffläche welche den Kronenabschnitt der Karkasse umgibt, und zwischen der Karkasse und der Lauffläche ein Gürtel vorgesehen sind.
Der Ausdruck Radialreifen oder Radialschichten-Reifen, wie er allgemein in der pneumatischen Reifenteohnik verwendet wird, kann eine Reihe verschiedener Reifenkonstruktionen umfassen, welche eine oder mehrere Schichten aus schußfreiem Tuch aufweisen, welche sich von Wulstrand zu Wulstrand erstreckt, wobei die jeweiligen Fäden in jeder Sehicht im wesentlichen radial im Reifen orientiert sind, d.h. es sind die Fäden im wesentlichen senkrecht zu den Wulsträndern und der Mittellinie der Reifenkrone angeordnet. In einer einschichti-
NeUe Unterlagen (Art. 7 g ι Abs. 2 Nr. t
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gen Ausbildung eines Radialreifens haben die Fäden für gewöhnlich einen Vorspannwinkel von 90°, d.h. sie erstrecken sich in der noch nicht ausgeformten Karkasse im wesentlichen senkrecht zu den Ebenen der Wulstränder.
In einem zweischichtigen Radialreifen sind die Fäden in jeder Schicht im wesentlichen unter entgegengesetzt verlaufenden geringen Winkeln bis etwa 10° gegenüber der Senkrechten zu den Ebenen der Wulstränder orientiert. Man kann also sagen, daß hierbei die Körperschichten unter entgegengesetzt geneigten Vorspannwinkeln von etwa 80° oder mehr (jedoch weniger als 90°) orientiert sind. In einem vierschichtigen oder schwereren Radialreifen sind ähnliche entgegengesetzte Orientierungen für die Fäden in aufeinanderfolgenden Körperschichten verwendet. Alle diese Körperfunktionen oder Karkassen sollen innerhalb des Rahmens und der Bedeutung des Ausdruckes "radial" oder im wesentlichen radial liegen, wie sie für Reifen gemäß der Erfindung verwendet werden.
Es ist der Fachwelt bekannt, daß Reifen dieser Art im allgemeinen mit einem Band oder Gürtel versehen sind, welches denKronenabschnitt der Karkasse unterhalb der Lauffläche umgibt. Ein solcher Gürtel kann entweder aus einer einzelnen Schicht oder aus mehreren Schichten bestehen, von denen wenigstens der radial äußerste Abschnitt für gewöhnlich aus einem für Reifen verwendeten Tuch besteht, das aus im allgemeinen nicht dehnbaren Fadenelementen besteht, die unter einem relativ kleinen Vorspannwinkel gegenüber der Mittellinie des Kronenabechnittes
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oder der Äquatorialebene des Reifens angeordnet sind.
Die Erfahrung hat bereits gezeigt, daß Radialschichten-Reifen mit einem Band oder Gürtel unterhalb der Lauffläche eine Reihe von Vorteilen gegenüber üblichen Reifen besitzen. Diese bestehen z.B. aus einem verbesserten Kantenhaltevermögen, geringerer Abnutzung, geringerem Energieverbrauch und Flexibilität auf glatten Straßen oder auf Straßen, welche eine Profilveränderung von relativ großer Wellenlänge aufweisen. Solche Reifen besitzen jedoch den Nachteil von Vibrationen, wenn sie durch Hindernisse mit einer relativ niedrigen Wellenlänge, beispielsweise beim Überrollen von gepflasterten Straßen mit einer gerippten oder waschbrettähnlichen Oberfläche erregt werden. Derartige Vibrationen werden sehr schädlich, wenn die Reifen an Fahrzeugen montiert sind, in denen das Aufhängesystem nicht geeignet ist, die Resonanz-Schwingungen, die der Vibrationsfrequenz der radialen Reifen entsprechen, zu absorbieren, so daß in dem Fahrzeugkörper oder im Motor und den Zubehörteilen ganz erhebliche Vibrationen oder. Schwingungen entstehen. Das Fahren in einem solchen Fahrzeug wird daher außerordentlich unbequem und unbefriedigend. Gleichfalls ist der durch die Vibrationen erzeugte Lärm manchmal nicht mehr erträglich, wobei Messungen gezeigt haben, daß das Lärmniveau einen Wert bis zu etwa 105 - 110 Decibel für bestimmte Fahrzeugtypen erreicht.
Intensive Forschungen mit dem Zweck, diese Probleme zu eliminieren und zwar durch Veränderung oder Wechsel in der Gummiart, aus welcher die Reifen gemacht worden sind, in der Veränderung
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der Reifenprofile und in der Änderung der Materialien, aus denen sowohl der Gürtel als auch die Karkasse gemacht worden sind,haben nur geringe Verbesserungen gebracht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den eingangs genannten Radialreifen so weiter zu entwickeln, daß die geschilderten Nachteile vermieden werden und sowohl das Fahren als auch das G-'eräuschverhalten mit Reifen der Radialbauart auch auf ungünstigen Straßen wesentlich günstiger und vorteilhafter wird.
Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß man eine Verminderung der schädlichen Frequenzen bzw. deren Wirkung dadurch erhalten kann, daß man die Karkasse eines Radiaischichten-Reifens in einer solchen Weise konstruiert, daß man entweder die Vibrationsfrequenzen des Reifens nach niedrigeren oder höheren Werten verschiebt, oder indem man die Amplitude dieser Vibrationen verkleinert. Im ersten Fall besteht der Vorteil darin, daß durch das Verschieben der Vibrationsfrequenzen des Reifens, die Frequenzen außer Phase mit den Vibrationen des Fahrzeuges gebracht werden können. Im anderen Fall können durch die kleineren Amplituden, d.h. durch die geringe übertragene Energie, die Vibrationen des Fahrzeuges erheblich vermindert werden.
Es ist damit auch Aufgabe der Erfindung, die entstehenden Vibrationen zu günstigen Frequenzen hin zu verschieben und sie auf kleine Amplituden zu beschränken.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Radialreifen mit einer Radialschichten-Karkasse und Seitenwänden sowie einer Lauffläche, welche den Kronenbereich der Karkasse umgibt und einem Gfürtel unterhalb der lauffläche dadurch gelöst, daß die Karkasse aus wenigstens zwei Schichten zusammengesetzt ist, von denen die eine im wesentlichen radial verlaufende Schicht und eine andere eine Schicht mit einer Vorspannlage ist, deren Fäden unter einem Winkel zwischen 85° und 45° gegenüber der Mittelebene oder der mittleren Äquatorialebene des Reifens orientiert M sind. Dies entspricht einem Winkel.λ zwischen 5 und 45° gegenüber einer Quer- oder Meridianebene.
Zweckmäßigerweise wird die eine Seitenwand des Reifens, die nachfolgend als die äußere bezeichnet ist, speziell für das Nachaußenweisen am Fahrzeug ausgebildet, und zwar bezogen auf ein Fahrzeug, an welchem der Reifen montiert ist. Damit weist der Reifen eine vorbestimmte normale Laufrichtung auf und die Fadenwinkel der vorgeschnittenen Schicht ist in der äußeren Seitenwand des Reifens positiv und in der inneren Seitenwand negativ. ™ Die Ausdrücke "positiv" und"negativ" werden hier in dem Sinne verwendet, daß sie sich bezogen auf das kartesische Koordinaten-System verstehen. Im vorliegenden Fall fällt die X-Achse des Systems zusammen mit der Mittellinie der Krone des Reifens, während die I-Achse des Systems sich quer zu der Mittellinie der Krone des Reifens erstreckt. Der Ursprung liegt im Schnittpunkt der beiden Koordinaten=, wobei die positive Y-Richtung vom Ursprung in Richtung nach der äußeren iieitenwand und die positive X-Richtung entgegengesetzt zu der normalen Drehrichtung des
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Reifens zu verstehen sind. Unter dieser Definition ist deshalb ein positiver Fadenwinkel in der äußeren Seitenwand ein Winkel, der im ersten Quadranten eines solchen Koordinaten-Systems liegt und in einer entwickelten Ebene des Reifens, welche von rückwärts betrachtet ist, d.h. in Richtung der Drehbewegung,, würde dies bedeuten, daß sich die Fäden von unten rechts (äußere Seitenwand) nach oben links (innere Seitenwand) erstrecken.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die vorgespannte Schicht entweder radial nach außen oder nach innen gegenüber der Radialschicht angeordnet werden, wobei diese Schicht entweder kontinuierlich, d.h. von Wulstrand zu Wulstrand, oder diskontinuierlich verlaufen kann, d.h. in zwei Abschnitten von den äußeren Wulsträndern nach oben entlang der Seitenwände in Richtung auf die Schultern und das Schutzband des Reifens erstrecken. Vorzugsweise ist diese besondere Schicht aus Fadenelementen aus einem Material hergestellt, dessen Dehnungseiganschaften unterschiedlich gegenüber denen des Materials sind, aus dem die Fadenelemente in der normalen Radialschicht gemacht sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen im einzelnen näher erläutert.
Fig.1, 2 und 3 sind schematische Querschnitte oder radiale Schnitte eines Reifens gemäß der Erfindung, während
Fig.4 eine graphische Wiedergabe der Fadenwinkelorientierung
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_ 7 —
der vorgespannten Schicht ist gegenüber der Mittelebene oder Radialebene des Reifens.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnungen sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig.1 ist der Reifen 10 dargestellt mit einer Karkasse 11, Seitenwänden 12 und 13, welche an ihren radial innen liegenden Enden in Wulsträndern 14 und 15 enden. Weiterhin ist eine Lauffläche 16 vorgesehen, welche den Kronenabschnitt der Karkasse umgibt sowie ein Schutzband oder Gürtel 17, das zwischen der Lauffläche und dem Kronenabschnitt der Karkasse angeordnet ist. Das Schutzband ist, wie zuvor beschrieben, aus einem Tuch aus Reifenfäden hergestellt, in welchem die Fadenelemente (die unter einem schwachen Winkel orientiert sind) im allgemeinen nicht dehnbar sind und aus solchen Materialien, wie Metalldrähten, Glasfasern, Polyesterfasern, Rayon-Fasern oder dgl. hergestellt sind.
In dem Reifen 10 nach Fig.1 umfaßt die Karkasse 11 eine innere Körperschicht 18 "von im wesentlichen radial orientierten Fäden und eine äußere Körperschicht 19 von unter einem Winkel orientierten Fäden.
In dem Reifen 10a gemäß Fig.2, unterscheidet sich die Karkasse 11a von der Karkasse 11 nur dadurch, daß die radiale Schicht 18a außerhalb* der Vorspannschicht 19a angeordnet ist.
In dem Reifen 10b, der in Fig.3 gezeigt ist, umfaßt die Karkasse 11b eine innere, im wesentlichen radial verlaufende Schicht 18b
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und eine äußere Schicht 19"b von unter Vorspannung geschnittenem Tuch, welch letztere Schicht diskontinuierlich ist und aus zwei Schichtabschnitten 20 und 21 zusammengesetzt ist, die sich von den jeweiligen Wulsträndern 14 und 15 durch die Seitenwände 12 und 13 bis in die Schulterabschnitte 22 und 23 des Halses erstreckent Diese Schichtabschnitte können unter den entgegengesetzten Seitenkanten des Schutzbandes 17 enden, wie dies gezeigt ist oder sie können sich sogar noch etwas weiter in Richtung auf die Mittellinie der Krone des Reifens erstrecken. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Schichtenabschnitte auch oberhalb des Schutzbandes enden können und auch daß sie sich nicht vollständig bis zu dem Schutzband erstrecken zu brauchen und kurz vor diesem Schutzband enden können, beispielsweise in dem Bereich der Seitenwandschultern 22 und 23 an Punkten, wie sie mit 20' und 21* gezeichnet sind.
In jeder der Schichten 19, 19a und 19b sind die jeweiligen Fäden gemäß Fig.4 unter einem Winkelt gegenüber der Quer- oder Meridianebene y - y des Reifens orientiert, wobei der Winkel in einem Bereich zwischen 5° und 45° liegt. Wie zuvor bemerkt, ist dieser Winkel positiv in der Außenseitenwand und negativ in der inneren Seitenwand im Sinne einer Bezugnahme auf ein kartesisches Koordinaten-System, dessen Koordinaten bestimmt werden, durch die Mittelebene y - y und der Mittellinie der- Krone χ - χ des Reifens. Die positive Y-Richtung verläuft vom Ursprung in Riohtung auf die äußere Seitenwand des Reifens. Bei Blickrichtung auf den Reifen von hinten, d.h. rechts in Fig.4, in der normalen oder Vorwärtsrichtung der Drehbewegung f ist der vordere oder innere Seitenwandabschnitt 19' jedes Verstärkungselementes der vorgespannten
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Schicht an der Oberseite des Reifens weiter von dem Betrachter weg angeordnet als das rückwärtige oder äußere Seitenwandteil 19" des gleichen Elementes.
Es wurde weiterhin als wesentlich und vorteilhaft festgestellt, in der radialen und in der vorgespannten Schicht jeweils Fadenmaterialien zu verwenden, die unterschiedliche Dehnungseigenschaften besitzen. So kann lediglich als Beispiel, die Radialschicht 18 als Padenelementen aus Rayon hergestellt werden, während die vorgespannte Schicht 19 aus Padenelementen aus Nylon hergestellt sein kann. Es ist Jedoch ersichtlich, daß andere Fadenkombinationen der erhältlichen Materialien verwendet werden können und zwar mit Vorteil beispielsweise metallische Drahtkabeln in einer Schicht und Polyester-Fäden in der anderen Schicht oder Nylon in einer Schicht und Polyester in der anderen Schicht oder Fiberglas in einer Schicht und in einer anderen Nylon oder Polyester usw.
Teste haben bestätigt, daß ein modifizierter Radialreifen gemäß der Erfindung allgemein niedrige Resonanzfrequenzen besitzt, die niedriger liegen als bei einem üblichen Radialschichten-Reifen. Weiterhin wurde festgestellt, daß die Amplituden der Vibrationen der modifizierten Radialreifenausbildung gemäß der Erfindung niedriger als die Vibrationsamplituden in einem üblichen Radialreifen sind. Weiterhin wurde festgestellt, daß die Fahreigenschaften bei einem Fahrzeug, welches mit einem Reifensatz gemäß der Erfindung ausgerüstet ist, wobei
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die Reifen gemäß der Erfindung angeordnet sind, wesentlich komfortabler als die bei einem Fahrzeug sind, welches mit üblichen Radialschichtenreifen ausgerüstet ist.
Patentansprüche
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Claims (6)

- 11 Pa teiitansprüche
1. Luftreifen für Fahrzeuge, insbesondere Radialschichten-Reifen, bestehend aus einer Karkasse, von deren beiden Seitenwänden, die eine - bezogen auf eine vorbestimmte normale Laufrichtung - als die äußere Seitenwand bezeichnet ist, bei dem eine Lauffläche, welche denKronenabschnitt der Karkasse umgibt, und zwischen der Karkasse und der Lauffläche ein Gürtel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Karkasse wenigstens zwei Schichten aufweist, wobei die Fäden oder dgl. in der einen Schicht im wesentlichen radial zum Reifen orientiert sind, während in der anderen Schicht die
Fäden oder dgl. unter einem Winkel von etwa 85° und 45° gegenüber der Mittel- oder Äquatorialebene (x - x) des Reifens angeordnet sind, wobei der Winkel in der zuletzt genannten
Schicht positiv in dem Bereich der äußeren Seitenwand und
negativ im Bereich der inneren Seitenwand ist.
2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die an zweiter Stelle genannte Schicht außerhalb der radialen Schicht angeordnet ist.
3. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die als letzte erwähnte Schicht innerhalb der Radialschicht angeordnet ist.
4. Luftreifen nach Anspruch 1 bis 3f dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß die zuletzt erwähnte Schicht entlang
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Unterlagen (Art. 7 S l Abs. 2 Kr. I εοίζ 3 des Änderung*!««. V.4.& 196t,
- 12 des Kronenbereiches des Reifens unterbrochen ist.
5. luftreifen nach Anspruch 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Fadenmaterial der zuletzt erwähnten Schicht unterschiedliche Längendehnungseigenschaften aufweist gegenüber dem Fadenmaterial der Radialschicht»
6. Luftreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Materialpaarungen für die beiden
Schichten Nylon in der einen Schicht und Rayon in der anderen Schicht bzw. Polyester in der einen Schicht und Stahl in der
anderen Schicht verwendet sind.
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