DE2063623A1

DE2063623A1 - Luftreifen, insbesondere Radialreifen.'

Info

Publication number: DE2063623A1
Application number: DE19702063623
Authority: DE
Inventors: Koichi Higashi Murayama City; Takahashi Shiro Kodaira City; Tokio Yamagishi (Japan) P
Original assignee: Bndgestone Tire Co. Ltd., Tokio
Priority date: 1969-12-24
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1971-07-08
Also published as: US3821977A; CH535136A

Description

' betreffend
Luftreifen, insbesondere Radialreifen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, insbesondere Radialreifen, mit einer iextileinlagen aufweisenden Karkasse, die durch im wesentlichen radial angeordnete gummierte Kordfäden verstärkt ist, sowie mit einer Protektoreinlage aus mehreren übereinandergeschichteten gummierten Lagen, von denen in Jede parallel verlaufende Kordfäden eingebettet sind, die bezüglich der Äquatorial- oder Umfangsrichtung des Reifens mit einem Schrägungswinkel angeordnet sind.

Bei den sogenannten Radialreifen sind die Kordfäden der Reifenkarkasse im wesentlichen in Ebenen angeordnet, welche durch die Rotationsachse des Reifens verlaufen, bzw. in radialen Ebenen, die von der Rotationsachse des Reifens ausgehen.

Die Karkassen der Radialreifen können daher nur solche Lasten aufnehmen, die in radialer Richtung bei Fahrt eines mit Radialreifen ausgerüsteten Fahrzeuges auf die Reifen in radialer Bdlchtung auegeübt w#rden_t ζ·Β. durch den Luftdruck in den Reifen oder durch Stoßbeanspruchungen von aussen. Ss ist daher

1 0 9 8 i'e / 1 3 2 1

BAD ORIGINAL

-2-

erforderlich, eine geeignete Verstärkung vorzusehen, um die Steifigkeit des Reifens in Ümfangrichtung zu erhöhen. Aus diesem Grunde ist an der Umfangskantenflache des Radialreifens eine Protektoreinlage vorgesehen.

Die Protektoreinlage umspannt die radial angeordneten Kord- . fäden der Karkasse von aussen her mit einer zur Rotatiozisacliee des Reifens hinwirkenden Spannkraft. Die Spannwirkung der Protektoreinlage wird im allgemeinen als "Gürteleffekt" bezeichnet.

Konventionelle Gürtelreifen sind unter Verwendung dos Gürteleffektes als Kriterium gestaltet worden, und die Praxis ist dahin gegangen, die Kordfaden in der Protektoreinlage so anzuordnen, daß sie bei aufgepumptem Reifen in Unifangsrichtung des Eeifens oder geringfügig davon abweichend schräg zur Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet sind. .

Der Gürteleffekt ist jedoch nicht allein maßgebend für optimale Eigenschaften eines Radial-Luftreifens. Ton der Anmelderin ist festgestellt worden, daß bei Anordnung der Kordfäden in der Protektoreinlage in' Umfangs- oder Äquatorialrichtung des Reifens einige andere Eigenschaften des Reifens schlechter werden als bei Reifen mit abweichend angeordneten Protektoreinlagen* Versuche der Anmelderin haben ergeben, daß die Seitenführungö-kraft eines Radialreifens, die eine der wichtigsten Reifen-' eigenschaften darstellt, ihren maximalen. Wert erreicht,; wenn die Kordfaden der Protektoreinlage schräg bezüglich der Iquatorialrichtung des Reifens verlaufen. In den. Versuchen wurde insbesondere gefunden, daß die^Seitenführungskraft des Radial- ; reifens mit parallel zur Umfangsrichtung des Reifens angeordneten Protektor-Kordfäden kleiner.ist als die Seitenführungs^ ; kraft eines Radialreifens, in dem die Kordfäden: der Protektor-· } ein3.age um einen bestimmten Schrägungawinkel aur Iquatorial;-· ' richtung dea Reifens geneigt sind. Es besteht somit/die Möglich-^r keit einer Verbesserung des- Aufbaues der -bekannten li

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BAD

Radialreifen mit Protektoreinlagen, deren Kordfaden geringfügig gegenüber der Iquatorialebene des Keifens schräg verlaufen, sind bekannt. Der Winkel zwischen den Kordfaden in der Protektoreinlage und der Äquatorialrichtung ist bei diesen bekannten Radialreifen jedoch ohne Berücksichtigung der physikalischen Eigenschaften des Werkstoffes der Kordfaden bzw. der Protektoreinlage bestimmt.

Mach den Ergebnissen der Untersuchungen der Aninelderin ist eine optimale Gestaltung eines Reifens für vorgegebene Betriebsbedingungen (oder geforderte Leistungseigenschaften) von den physikalischen Eigenschaften eines den Reifen bildenden Werk- stoffes abhängig. Es wurde festgestellt, daß die Leistungsmerk- ™ male eines mit einer Protektoreinlage, wie oben beschrieben, versehenen Radialreifens in hohem Maße sich mit dem Elastizitätsmodul des für die Kordfaden der Protektoreinlage verwendeten Werkstoffes verändern. ' ■

Bisher existierten keine theoretischen oder experimentellen Untersuchungen über die_mBeziehung zwischen der Elastizität der Protektor-Kordfäden und den Leistungseigenschaften von Radialreifen. Die konventionellen Radialreifen wurden deshalb ohne hinreichende Berücksichtigung der Elastizität der Protektor-Kordfäden gestaltet. In einigen Fällen wurden Protektor-Kordfäden mit sehr hohem Elastizitätsmodul, das heißt sehr hoher (| Steifigkeit, derart vorgesehen, daß die resultierenden Leistungscharakteristika des so gewonnenen Reifens nicht wesentlich .besser als diejenigen von Reifen mit Protektor-Kordfäden eines niedrigen Elastizitätsmoduls waren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reifen der eingangs genannten Art unter Berücksichtigung der Elastizität der Protektor-Kordfäden so zu gestalten, daß er eine hohe Abriebfestigkeit und hervorragende Fahreigenschaften bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines hinreichend großen GürteleCfekierj aufweist.

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Zur -.· Lösung der Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Kordfäden in je einer Lage unter einem der Schrägungswinkel +<*, -<*, +ß, -/?, -verlaufen, die sich in Abhängigkeit vom anfänglichen Elastizitätsmodul E der gummierten Lagen bei

. einer'Dehnung von 2 bis %■ nach folgenden Beziehungen bestim--

i . ■;..' ·■;,' ■'.■"■ . ■ ■ . ■·■'-■■■ -

worin·' . · ..-.; ■	die^-Aiil '(6-nKif".	5ahl	>	-3)	>
η : *'·' · -**	;..:.,; 3,
Ά —	(6-n)<n-
B -	.. 2

der-Lagen' in der_; !PiO.tektoreinlage und.

= 0.31x²-3>8i|x+26.8^o±5° " (für 0<x<8.0) «: 150+50 · . > .. · .·;■ (_fiir 8.o<x)

'(für alüex)

Vf₂(x) a 0.27x²-^J{.73x+26.5^o±5°

(für 0<x<8.0) (füir 8,0<x)

gz(x) -

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(^ 0<x<9.0)

(für 9.0<:x)

BAD

f₃(x) ^s ~2.0x+25°±5°

(für 0<x<10.0) x>10.0)

1st.

gs(x) = O.8lx²-5.22x+28°±8° • ■ β 3ö°±8° '

χ -

10"Kg/cm*'

(für 0<x<8.0) (Tür 8.0<,χ-)

Die Erfindung sowie ' weitere , Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden anhand von Zeichnungen und Diagrammen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen der Seitenführungskraft und dem Schrägungswinkel der Protektor-Kordfäden graphisch dargestellt ist?

Fig. 2 in Draufsicht und Schnittansicht ein Protektorstück, für die Messung dessen seitlicher Steifigkeit;

. Pig» 3 verschiedene Winkellagen für die Protelctor-Kordfäden bezüglich der Äquatorial- bzw. Umfangsrichtung des Reifens J '

Fig; 4; eine perspektivische Ansicht eines Teilchens einer . kord-vörstärltten Gummilage; '

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Pig. 5 die Anordnung der Hilfskoordinaten ^und i% , wie sie in der Beschreibung der Erfindung verwendet sind;

Fig. 6 "bis 8 Diagramme mit, dem Protektor-Kordschrägungswinkel über dem Elastizitätsmodul der Protektor-Kordfäden für Protektoren aus drei, vier und sechs Lagen;

Mg. 9 bis 15 Diagramme mit der Seitenführungskraffc, das' heißt der seitlichen Steifigkeit von Radialreifen für unterschiedllche Reifenmuster über demSehrägungswinkel und

Fig.14 ein Diagramm, welches die Korrelation zwischen gemessener und theoretisch bestimmter Seitenführungskraft zeigt.

In Pig. 1 ist die auf den Schräglaufwinkel bezogene, gemessene Seitenführungskraft für Reifen mit unterschiedlichen Schrägungswinkeln der Kordfaden.in den Protektoreinlagen über dem Schrägungswinkel. aufgetragen. Hit "Schrägungswlnkei der Kordfäden" ist der Winkel zwischen.den parallel liegenden Kordfäden in der Protektoreinlage und der Ümfang3richtüng des Reifens bezeichnet. Die untersuchten Reifen hatten sämtlich die Größe 175-14 und wiesen eine Karkasse mit zwei Lagen aus Kunstseide. und einem Protektor mit zwei stahl-verstärkten Lagen auf. Fig. 1 verdeutlicht, daß die Seitenführungskraft eines Radialreifens stark mit dem Schrägungswinkel der Protektor-Kordfäden variiert. Bei den einen Schrägun£3winkel von O⁰ aufweisenden Versuchsreifen, bei dem die Prot.ektor-Kordfäden parallel zur

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BAD

ν ..

Reif enumf ausrichtung verlaufen, ergibt sich die kleinste Seitenführungskraft-, während bei einem Schrägungswinkel der Protektor-Knrdfäden von etwas weniger als 20° die maximale Seitenführungskfaft herrscht, die dreimal so groß ist wie die Seitenführungskraft bei O⁰ Schrägungswinkel.

Eines der wesentlichen Merkmale der Erfindung besteht daher darin, die Seitenführungskraft eines Radialreifens mit einer Protektoreinlage aus mehreren, durch parallel laufende Kordfaden verstärkten Gummilagen dadurch maximal zu machen, daß die Gummilagen mit unterschiedlichen Schrägungswinkeln der Protektor-Kordfäden in Abhängigkeit vom Elastizitätsmodul der einzelnen durch die Kordfäden verstärkten Gummilagen angeordnet werden.

Bei der Gestaltung von Luftreifen sind drei grundlegende Forderungen besonders zu bachten, nämlich Bruchsicherheit, hohe Abriebfestigkeit und gute Laiifeigenschaften (Seitenführung) . Das Problem des Reifenbruches kann als in vernünftig' erscheinendem Maße gelöst angesehen werden. Es bleiben als drängende, noch zu lösende Probleme, die Abriebsfestigkeit und die Laufeigenschaften zu verbessern.

Um die Abriebeigenschaften zu verbessern, ist es erforderlich, das Verhalten .des Reifens beim Kurvenfahren eines mit den Reifen ausgerüsteten Fahrzeuges zu studieren, weil der Reifen beim Kurvenfahren in höherem Maße abgenutzt wird als bei

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ßAO ORIGINAL

G-eradeauB-Fahrt.· Außerdem ist im Alltagsbetrieb eines Fahrzeuges die reine Geradeaus-Fahrt sehr selten; vielmehr fährt ein Fahrzeug im allgemeinen wiederholt und ständig Kurven unterschiedlicher Art*

Die Laufeigenschaften eines Reifens sind ebenfalls bei Kurvenfahrt eines Fahrzeuges von "besonderer Bedeutung für den Fair·?er, wenn auch hin und wieder das Schwingen oder Schwimmen eines Fahr φ zeuges bei Geradeaus-Fafart^allerdings/als* untergeordnetes l?roblem angesehen wird* Bei jeder Kurve wird auf das.Fahrzeug eine Zentrifugalkraft ausgeübt,·der die Reifen des Fahrzeuges Widerstand leisten müssen, indem sie die Zentrifugalkraft durch eine Seitenführungskraft ausgleichen« Zum Verbessern der Lauf-. eigenschaften ist daher eine -Erhöhung der Seitenführungskräfte erwünscht. ' . . ~

Es wurde festgestellt, daß die Abriebfestigkeit eines Radialr-A reifens mit der Seitenführungskraft zunimmt. Die Verbesserung der Seitenführungskraft und der Abriebfestigkeit von Radial^· reifen sind daher keine sieh widersprechenden Forderungen "bzw. Aufgabenstellungen. -

Um optimale Eigenschaften einschließlich Abriebfestigkeit und Lauf eigenschaften zu_; erreichen, muß die Ver-f ormung_{; t}dei" Reif enlauffläche eines Fahrzeuges beim Kurvenfahren so klein wie möglich gehalten werden. Es "sollte daher gemäß Fig. 2 beim Auf brj.n.gefQ. .einer, seitlichen last W auf d :i..e_rPrpt.ekt or einlage,,.. von aussen die dabei; erzeugte Verformung v; inintmalisi-ept iW^rcl

'"■■'■'■-"■■'■■■ Y82131 '/" "J

BAD ORlGJNAL

Bei einer gegebenen seitlichen Belastung W verändert sich die Verformung w in Abhängigkeit von der Steifigkeit, insbesondere der seitlichen Steifigkeit der Protektoreinlage."

Die seitliche Steifigkeit der Protektoreinlage kann durch die folgenden Maßnahmen verbessert werden:

1) Durch Aufbringen einer hohen Spannung der Protektoreinlage

in TJmfangsrichtung den· Reifens und g

2) durch Vergrößern der Schubsteifigkeit der Protektoreinlage gegenüber seitlicher Belastung.

Ein hoher Luftdruck im Reifen erhöht ebenso die seitliche Steifigkeit, v/eil der hohe Luftdruck die Umfangsspannung T der Protektoreinlage erhöht. Der Luftdruck hat jedoch nichts mit dem Aufbau des Reifens selbst zu tun. Es wurden deshalb allein die Bedingungen . nach 1) und 2) bei den Versuchen variiert, nicht jedoch der Reifen-Luftdruck. M

Bei einem Radialreifen mit einem üblicherweise verwendeten Schrägungswinkel der Protektor-Kordfäden, d.h. einem Winkel zwischen O⁰ und 45°, verhalten sich die Zugsteifigkeit und die seitliche Steifigkeit des Radialreifens umgekehrt proportional, d.h. mit zunehmender Zugsteifigkeit nimmt die Seitensteifigkeit ab und umgekehrt.

Bei einer Protektoreinlage aus zwei durch parallele Kordfaden . verstärkten Lagen int ea bekannt, daß die seitliche Steifigkeit

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des Protektors maximal wird, wenn die Protektor-Kordfäden symmetrisch zueinander bezüglich, des Reifenäquators "bzw. -umfanges angeordnet werden, wenn ein bestimmter Schrägungswinkel der Kordfäden verwirklicht wird. Weicht dieser Schrägu-ngswinkel von dem. bestimmten Winkel ab, so wird die seitliche Steifigkeit der Protektoreinlage kleiner. Die Versuche der Anmelderin haben gezeigt, daß bei Protektoreinlagen mit drei, vier oder sechs durch parallele Kordfäden verstärkten Gummilagen bei gleichen oder unterfe schiedliehen Schrägungswinkeln der Kordfaden die seitliche. Steifigkeit der Protektoreinlage erhöht werden kann. Die Versuche der Anmelderin haben ferner gezeigt, daß die Schrägungswinkel der Protektor-Kordfäden zum Erreichen der maximalen seitlichen

/sich

Steifigkeit der Protektoreinlage'in Abhängigkeit vom Elastizitätsmodul der durch die Kordfaden verstärkten Lagen verändern. Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin, die seitliche Steifigkeiteiner Protektoreinlage mit zwei oder mehreren durch parallele Kordfäden verstärkten Gummilagen dadurch maximal zu machen,, daß die Kordfäden in zweckmäßigen Schrägungswinkeln in Abhängigkeit von den Elastizitätsmodulen der einzelnen Lagen angeordnet werden. . ■

Es sind von der Anmelderin mathematische üorrneln abgeleitet worden, um die seitliche Steifigkeit einer Protektoreinlage mit mehreren, durch parallel verlaufende Kordfäden verstärkten Lagen zu bestimmen, wobei die Kordfäden in den einzelnen Lagen unter verschiedenen Schrägungswinkeln to& und t/S verlaufen (siehe Pig. 3). Bei der Ableitung der Formeln sind die Schrägungswinkelder Kordfaden G* und/? als unabhängige Veränderliche.behandelt

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BADORiGlNAL

Ε« können die folgenden fünf, in Fig. 4 verdeutlichten Faktoren für eine mit parallelen, nur in einer Richtung verlaufenden Kordfaden verstärkte Gummilage eindeutig und in folgender Weise definiert Werdens

E : Elastizitätsmodul der Lnge in Richtung der Kordfäden.

E · Elastizitätsmodul der Lage in Richtung quer zu den Kordfaden,

G _ : Schubmodul in Richtung der Kordfaden und in Richtung

quer dazu, (|

V t Poisson'sche Zahl in Richtung der Kordfaden,

\> : Poisson'sche Zahl quer ?ur Längsrichtung der Kordfaden.

Die Größe des Elastizitätsmoduls E der gummierten Lage in Richtung der Kordfaden'hängt in hohem Kaße vom Elastizitätsmodul der in der Lage angeordneten Kordfaden ab, während der Elastizitätsmodul E in Querrichtung zu den Kordfaden, der Schubmodul G . und die Poieson.»sehe Zahl V in Richtung der Kordfaden der Gummilagen in hohem Maße vom Elastizitätsmodul des Gummis abhängt.

Wenn eine Protektoreinlage durch AufGinanderschichten von zwei oder mehr solcher durch parallele Kordfaden verstärkter Gmsniilagen übereinander gebildet wird, wobei die 8chrägungf;vinkel mit c-i und /S unterschiedlich gemäß Fig. 3 gewühlt werden, wird die Steifigkeit der Protektoreinlage eine Funktion von mehreren Variablen einschließlich der Anzahl der Lagen, der Schrsgungswinkel der Kordfäden (ay'S) in den verschiedenen Lagen und dr-r physikalischen Eigenschaften der Kordfaden und des die Lagen bildenden Gummis.

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Wenn gemäß Fig. 5 die Äquatorial- bzw. Umfangsrichtung und die seitliche bzw. axiale Richtung der Protoktoreinlage durch, die Indizes ζ und*η bezeichnet wird, kann der Elastizitätsmodul E^

in iquatorialrichtung und der Schubmodul G^der mit den Kordfaden verstärkten Protektoreinlage durch, folgende Gleichungen ■ angegeben werden:

Cn P C P 2 j_ ρ ρ ρ ρ 2 ρ j. P P P Π?- r>

*» ' ρ ρ ρ 2" . ■■ ■ ■

022^3 3""^2 3 '

3--C₁

Darin ist

1 ^E ⁵

x y

2v E

V"

v"tr χ y

₃V E_x 109820/1321 . '

^2ί>= z%V_vr— ί(ηι+ιι₂)αο3^ι·α4(η₃+η_Ιί)οο.ί^Ιιί]·} $ÄD ORIGINAL

x ■ ■ ■■ i

x y

~ 13—

2v E

2v

x~v·

Ι. Η-·Ε ^§\i E ^^¹

Φ

. ₁ E

ι 1 Hifi/ViI 1 BAD ORIGINAL

■ψ—

τ, 14 -

2013113

-JQL-

¹^ Vf

^» $2, ru m

?u die iiWKatil <|er- gummier-tea lagen in. de-nen die -v-arr.tärffenden Eöx-cJ i Tinte]? Wiplseln γο.ρ -fr 'Ί iat siiifj,

I = ^ φ ig φ S^ + I

Gemäß Fig_s t einer

ü,etfin±ß£>% unter-

r· Sangsqpanpiaig 5

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angesehen \f\i^dtT._t Yvßaii fiig ¥epf

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lsi

12

b ι gtärkß der h : Breite der A ι WiEka^rae liänge öor- Protektoreinia,ge

BAD ORIGINAL

■■ ■ ;■■! υ»: ; ■■ ^;·ϋ ι*.

Da die Größen b, h und / konstant sind, kann die Seitensteifigkeit S gemäß der obigen Formel als Punktion S der folgenden
Variablen angegeben werden:

S=F(E_x, E_y, G_xy, V_x, vy οι, β ) (10)

Es hat sich herausgestellt, daß der Elaötisitätfeinodul E_v in
Querrichtung sehr klein ist im Vergleich zum Elastizitätsmodul E,_r in Längsrichtung der Kordfäden, und daß die Größe des ElastijvitätöEioduls E hauptsä-chlich von der Art deo in der Lage verv.-endeten Gunmis bestimmt' ist. Eine derart erzeugte V-eränderv>ijg ..cE des ElastiEi'tätsnoduls E ist praktisch vernachlässigbar im Vergleich sum Elastisitätf-modul E _ in Richtung der Kordfaden* Der ElastizitütsDiodul 3_τ in Eichtung quer zu den Kordfaden kann daher für alle praktischen AnvendunFfüfälle als konstant angesehen v/erden.

Wenn UndelmbarVeit der Kordfaden anßenormen wird, gilt die folgenvie Beziehung

= V⁴

Da der Elastizitätsmodul E in Querrichtung als konstant an^enoimnen werden kann, kann auch der ochubuiodul G-... als konstant
angenommen v/erden«. Nach der reziproken Theorie von Maxv.*ell~Betty gilt

~ V"

x ^Ly

Daraus folgt

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Da die Größe E /E als vernachlässigbar angesehen werden kann, kann die Poisson'sche Zahl [> in Querrichtung zu den Kordfadon ebenfalls vernachlässigt werden.

Die Seitensteifigkeit S kann infolgedessen durch.eine vereinfachte Punktion von drei Variablen E",.,c>J und/J den: ' ■ " ·

S = f(E_oai,/?). (10a)

Bei gegebenen Elstizitätsmodulen E„. in Richtung der Kordfaden "jeder einzelnen gummierten Lage können die Bedingungen sum Optimieren der seitlichen Steifigkeit S der Protektoreiulago auf ihren r;j.arimalen Wert, d.h. die diesen Wert ergebenden Winkel CX-und/; aus den Gleichungen (9) und (1Oa) bestimmt werden, wobei die beüchriubenen Vereinfachungen gemacht werden können.

Trotz dieser Vereinfachungen ist ^:öine exakte Lösung der GTe?- ' "' ellung (9) unter Berücksichtigung aller darin enthaltenen Kon- W stanten und Variablen zu kompliziert, um sie von Hand mit Bleistift und Papier auszuführen. Es Wurde daher zur Lösung der Gleichung (9) eine numerische"lorning entwickelt, die mit Hilfe eines Digital-Conputers für drei unterschiedlich gestaltete Protektoreinlagen a-usgew.ertet wurde, nämlich (Ί) für "e inen Pro t eld'·-■' tor mit drei, durch parallele Kordfäden- verstärk-be.n GUräiailagen'V' ^;t"'^; (2) einen Protektor· mit vier, durch parallele .Kordfaden verstärkten Gummi lrj.;cn uw;d.(3,).. einen,, Protektor, rai t ,sea]i.s_;, dvreh parallele .Kordfaden verstärkten Gimmilagen. Die, Ergebnis se., kounon v/i ο folr;t :-;rr;!:">vi:ifi η gefaßt werden::.^ .. . . ...;.-

_ W₁- iij: V, xi- V^ä ϊ

BAD ORIGfNAL

ϊ'"ΐ¹:;!;,:¹ :,: f ¹WIi₁;:'■■

(1) Drei Lagen-Protektor (mit Schrägungswinkeln der Kordfaden von <> , ~ ·"■'-, und .· ):

a) Pur einen Elastizitätsmodul in Richtung der Kordfaden einer Größe von O -- E --· 20.000 kp/cm kann die Seiteneteifigkeit durch Schrägung:winkel der Kordfaden folgender Große maximal gemacht v/erden: ■·.'- = (-5.0 '■ 10"⁴ E_x + 29)° i 5°

;j = 40° ί 5°

b) Bei einem Elastizitätsmodul in Richtung der Kordfaden in einsia Bereich von 20.000 kp/cm² - E -- 80.000 kp/cm² kann die Beitensteifigkeit mit den folgenden Schraguugs-v/inkeln der Kordfäden maximal gemacht werden:

= (-5.0 · 10~⁵ Ε_χ + 20)° ί 5° .S- 40° ί 5°

c) Bei einem Elarjtizitatottodul in Richtung der Kordfaden in einem Bereich von E nicht kleiner als 80.000 kp/cm ² kann die Seitensteifigkeit mit Schrägungswinkoln cior Kord fäden folgender Größe maximal gemacht worden:

-*_Ä 15° ± 5°, ,— 40° ί 5°

(2) Vier Lfsgen-Protektorein'Jage (mit nohrägun-^v/lnk^J η der Kordfaden von ■-, - ·', ß und -ß):

a) Bei einem Elastizitätornodul in Richtung dor Kordfaden in einem Bereich von 0-K -25.000 kp/orn kann die Üeitennfcoifigkftit mit den folgenden {5ohi-^:i./;ang.o\/j kein der Kordfaden maximal gemacht werden:

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.- 18 -

■α- (-5.0

ρ-= (_5.'θ χ 10-* Ε_χ + 35)° ±5°

b) Bei einem Elastizitätsmodul in Richtung der Kordfaden im Bereich von 25.000- kp/cm² . E, -- 80.000 kp/cm²

kann die Seitens fceifiglcoit mit den folgenclon Schräguiigs-«

winkeln der Kordfaden maximal gedacht v/erden;" α = (-1.8 χ 10"⁵E +19)° ± 5°

3 = (1.0 χ ΙΟ"" E_r + 20)° ± 5°

c) Bei Elastizitätsnjuäiilen in Längsrichtung der Kordfaden

in einem Bereich größer als 80000 kp/cm' kann die Seitensteifigkeit in Längsrichtung der Kordfaden mit folgendem Winkel maximal gemacht v/erden;

:■·■= 5° ± 5°, ß - 28° ± 5°

(3). Sechs I^gen-Protektorcinlage (jeweils zwei LageL mit Schrägungsv/inkeln. der Kordfaden ve:·η und - ■ und je eine Lage mit öchrägungav/inktln der Kordfaden von ß hz\r. -B) ι

a) Bei einem Elastizitätsmodul in Lyn^srichtung der Kordfaden

ο in einem Bereich von 0 E_r ■ 40.000 kp/cm kann die Seitensteifiglceit mit folgenden Schrügui-Uvsvririh

der Kordfaden maximal gemacht v/erdon: a = (-2.0.X 10"¹^ F, + 26)^ü ±5°

β = (-2.0 χ ΙΟ"" E. + 26)° ± 8°

b) Bei-einem Elastizitätsmodul in. Längr'.riclitung der Kordf^;:dt^v. in einem Bereich von 40.000 kp/cm'" E - 80.000 kp/ci:iⁱkann die Seltenste! Cigkeit mit fo'lgondf-·¹ Schrägungsv/inkeln . der Kordfaden maximal gemacht we3-den: α = (-2.0 x ΙΟ"* E, + ?C)° i 5°

β « (5.0 x 10""']^;; - 2)° ±8°

108828/1321 ^{BAD 0R{G}»nal -ig-

c) Bei einen Elastizitätsmodul in Längsrichtung der Kordfaden in einem Bereich von 80.000 kp/cm^ ■'■ E -. 100*000 kp/cm
kann die S&itensteifigreit mit folgenden Sohrägungov/inkeln der Kordfaden rria^inal genacht v/erdenr
-. = (-2,0 ΊΟ"⁴ E + 26)°"± 5°.
ß = 38° ± 8°

et) Bei einea Elastizitätsmodul in liiVigsricbtui'jg der Kordfaden in einen Bereich größer als 100.000 kr/cm

kann die 'FiGitensteifigkeit mit ijchrägnngnv/inkeln der Kordfaden folgender Größe raärimal gc:"acirU veroen:

- «5° ί

E ,.· 38° i 8°

Au£5gf.]'end von den nit dem Digital-Computer erTiiit'l-elten, oben eingegebenen Ergebnissen "wurden die folgenden Aund'ovckc erjtvrj.elrejt:

a(x) - A ß(>:) = A

+ BT₂(X) +CT₃(:t) + B.g_?.(x) + Cg₃(S)

(11) (12)

n: die £oh.l der La go π der Pro {o:-"torc-inlai-;e

A -

_ (6-n)(n-3)

f\ —

(13)

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·« 15°±5°

g!(x) - l\0°±[

(für 0<x<8,0) (für'8. (Kx)

λ (für· al le χ)

(15)

= 30°±5°

■_:6?.(x) ⁼ D.

(für 0<x<8.0) (für 8.Oxx)

.(für 0<x<9.0) (für 9.0_<x).

(für 0<x<10.0) (für χ> 10.0)

■(16)

(17)

■(16)

x) = 0.8ΐχ^?-ί5.22χ-Ι-28°±8° ·/■' s 38°±8° - .:.;..' ■·,'

'mit ..'■

• E

-X=

10"Kg/cm²

ist.

(für Q<x<8.0) ir 8.0<x)

(19)

. (20)

Als Zahlenv/ert für den Elastizitätsmodul des Gummis' in Längsrichtung der Kordfaden Ϊ3 kann der Aun&angßWer't bei einer 'Dehnun,:;· von 2 bis 3^r;' vorwondot ν,-erden. '

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SAD ORIGINAL

Um die Anwendung der aufgrund der Computer-Analyse gefundenen Ergebnisse für den Reifen~-Eonr>tr~akteur sii erleichtern, sind die Besiehungen nach Gleichung (H) und (12) in Pig. 6 biß B graphisch dargesto3.lt, wobei auf der Abüzisse der Elastizitätsmodul E , wie oben definiert, aufgetragen ist, während auf der Ordinate dor Schragunguvinkel der Kordfaden angegeben ist. Mc ]?ig. 6, 7 und 8 besiehe« sich jewöils auf .Orellagen-, Viorlagen- und Sschslagen-Protelrtoreinlagen* Per Zahlenwert des Elastizitätsmoduls E in Hen Figuren entspricht dem anfänglichen Viert | jeder mit parallelen Kordfaden verstärkten Gummilage unter einer begrenzten Dehnung von 2 biß 3$ oder weniger, während der Schrägungawlrßcel dor Kordfaden der VM nie υ 1 sv/ischoa parallelen Prot ·,:·,:" tor-Korufäden- ur-d der ioaatorial-r oder Xlinfangarichtung des Reifens ifjt.

In einer Versuchsreihe vairden verschiedene nach der Erfindung gestaltete ReifeimaBter untersucht, uxn die riei3ergebninr-r: mit den Ergebruasen df-r CoraLuter-AnalyBe ά\χ vergleichen und dan fc«.t^fj-;iüli~ liehe Verhalten der Protektoreinlagen mit den genannten ElanfcizitätBmodulen und den nohrägumgBWinkeln der Kürdfä-len zu erfassen*

Die Pig* 9 bis 13 zeigen die VersucheergeLninοe im Ve.!.',',Ieich zu den Eechenergebn'.ssen, v/ährend Fig, 14 die Korrelation räwi&chen den VerBuchßerrobniaBen und der Coinputer-Analyse darstellt. .Die Unterpachteri Iieifen hatten die Gröf,ie 165 BR 1 !3 (eine für Pornouenkraftv/r.'-^n :;'·■.:ignite VjA fongröße) _t deren Protektoreinlaron aun a, durch Kun:3i;ijeidekord ve rf. Märkten guinmloi?-on Lagen hot: ',.-μ κι on

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und eine Radialkarkasse aus zwei durch Kunstseiäe-Tvorclfäden ver stärkten gummierten Lagen hatten * Vier der sechs Lagen des Protektors waren symmetrisch, zueinander bezüglich des Reif enänuatoj angeordnet, nämlich swei Lagen mit einem 8chrägun£ijwinkel der - Kordfaden von + <x und zwei Lagen mit einem Schrägun^swinkel you -··.', Die beiden restliehen Lagen v/aren symmetrisch, zu einander mit Schrägungswinkel der Kord fäden von +ß und ~ß. angeordnet» lös wurden Versuohsreifen mit folgenden 25 unterschiedlichen Korn--

^w binationen der· Schrägungs.winkel der K ο rdf adf· η herbes teilt und untersucht!

-Q

<- - 5% 15°, 25°, 3Ö°_? 45 β ^1O°_t 20°, 30°, 40°, 50°

Die SeitenführungakTaft jedes derart vor'bür-eitetali VersuohB^c L-fens wurde bei. ei η em Reif en^InRöendz'uol·; ^ on 2 kp/om''" utid einer Belastung von 420 kp gonosöen» Um das Verhalten ei or nntersciiie lich gestalteten Protektoren unter Ausschaltung der sttrr-qnaen Interferenswirkuni^en der Reifonlauffläche beotiim-cn au wurde das Laufflächengurmai-ider Vertcniohareifen für dio Hesauug der Seitenführiingökraft entfernt.

Während die Oomputer^Analytse zur Bsstinnnuni; der Seitenafceifigkeit der Protektoreinlagen gemacht wurde, wurden die Versuche zur Kcbßunp; der Soitcnführungükraft von nach dor Erfindung gestalteten.

Rolfen durahgo-Cührt« Die. durch die- Versuche erhaltenem a Worte waren daher nicht geeignet für einen unmittelbaren mit den Ergebnissen der Computer—Analyse. Pie in der Rechnung· erhaltenen Worte für die Soitenotüifigkeit der Protoktorelnlagen

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wurden deshalh unter Verwendung von Geeigneten Propnrt-ionalitr.tn konstanten in mit den Veriuichsergebnir-oen ver rleiclibare Seitenführung Girr aft e umgerechnet. und er^ai-on die in den Pig. 9 "bis 13 en Kurven«

Aus don Pig. 9 his 14 ergibt eich, daß die JTäh2run/fsgleichlegen (11) und (12) eine gute l'lbereinstinniung mit den Yarsiic-bsergebniBSRn für alle praktischen Λην/ΘΓκΤυη^Β:fälle er^iht.

Aus den Vor lie' sohenien ergii't s;i.ch_s öeM eier Kl^ctizicrits-irodul £_ der einzelnen Τηί~β in der FrotGLtorGinls^e eine wichtige Rolle für die Loisinngui-rigenscbaften von Ιΐ· dialreifon spiolt« D':r EIastifiitätt>-noäul E, kann durch YortiüMedone Haßn-ihiiion heoinfluPt werden, z.B. durch Veränderung der Jrizc^l der Kordfäd·-··)'! in de3? Lage, durch Verwendung unterschiedlicher Y'RrLßtofi'e für die Kürtfäden, z*~B. lanyre Kordfa^rrn oder orientierte kurso Kordfasern, durch Veränderung der Elai-.tlci/l^ ο dee in der Lafo vorv.'-?ndeten Guimniü durch HJnsufügung von nicht-orientierten kuraen i'aserη, υsw»

5Υ/νJJI Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1./ Luftreifen, insbesondere Eadialreifen, mit einer Textileinlagen aufweisenden Karkasse, die durch im wesentlichen radial .angeordnete gummierte Kordfaden verstärkt ist, sowie mit einer" Protektoreinlage aus mehreren übereinandergeschiohteten gummierten Lagen, von denen in jede parallel verlaufende Kordfaden eingebettet sind, die bezüglich der Äquatorial- oder Umfangsrichtung des Reifens mit einem Schrägungswinkel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet', daß die Kordfaden in je einer Lage unter einem der Schrägungswinkel + ei, -Ot, +ß, -ß verlaufen, die sich in Abhängigkeit, vom anfänglichen Elastizitätsmodul der gummierten Lagen E bei einer Dehnung von 2 bis yß> nach folgenden Beziehungen bestimmen:

a(x) = A«fi(x')+B.f₂(x)+C^;.f₈(x) .

ß(x) = A»gi-(x)+B-g₂(x)+C.£s-(x)

worin

η · die Anzahl der Lagen in der Protektoreinlage^

B - (6-n)(n-3) ■ 2 »

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ist,

2063523

fi(x) ■» 0.31χ²~3.8')χ+2β,8^ο±5° (für 0<x<8.0)

= 15°±5° · . (für 8.05)"

Ei (χ) = >IO^Ü±5° ■ (für alle.'ir)

f₂(x) = 0.27x²-iL73x-!-26.5°±5° (für 0<x<8.0)

=30°±5° - . (f_ür.8.OfX)

g₂(x) = 0.5xM.Jt7x+33^o±5° (für 0<x<9.0)

f₃(x) = -2.0x+25^o±5° (für 0<x<10.0)

^s 5°±5° ; . (für x^lO.0)

= .0 . 8ix²~5.22χ-ί·?.8° ±8° (für O<x<8. 0)

= 38°i·8° · · (für 8.0£x)

2. Luftreifen nach Anspruc-h 1, daflurch. g e k e η η ζ ο i c h not, daß die ProtoktoroiuL-^e vier La^on umfaßt, in uenui die Kovdfäden unt^p nach el en einzelnen T.i^qou untersfhieclliclion öc>iri:u:,v.r;;öv/iBkeln, näLiltob untor + , - ■, +ß, -ß zur Ur.iW;urichitin.- des Hoi« fens scu^ilg vorlfi'fon.

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3. Luftreifen nach Anspruch 1 ,- dadurch g e k e" η η -zeichnet , daß die Protoktoreinlago sechs Lagen umfaßt, in denen die Kordfaden unter unterschiedlichen Sohrägungsviinkeln, nämlich in zv/ei Lagen unter +·', in zwei weiteren Lagen unter - , in einer Lage unter +ß und in einer weiteren Lage unter -ß schräg verlaufen»

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