DE2134759A1

DE2134759A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE2134759A1
Application number: DE19712134759
Authority: DE
Inventors: Yves Paris Greiner Henri Conflans Ste Hononne Masson (Frankreich)
Original assignee: Pneumatiques, Caoutchouc Manufac ture et Plastiques Kleber Colombes S A , Colombes, Seine (Frankreich)
Priority date: 1970-07-24
Filing date: 1971-07-12
Publication date: 1972-01-27
Also published as: FR2098744A5; NL7110142A; LU63595A1; GB1361981A; BE770416A; CH537287A; CA940028A

Description

PATENTANWÄLTE H. LEINWEBER dipl..ing. H. ZIMMERMANN

tosental 7, 2. Auto-

8 München 2, Rosental

Tei.-Adr. lelnpat München Telefon (Olli) 2103919

Postidiadc-Konto: München 220«

den 12. Juli 1971

Unter Zeichen Wy/W

CAS 464

PNEÜMATIQÜES, CAOUTCHOUC MANUFACTURE ET PLASTIQUES KLEBER COLOMBES, Soc.An., Colombes/Frankreich

Luftreifen

Die Erfindung bezieht sich auf Luftreifen mit Radialkarkasse und einem unter dem Laufstreifen angeordneten Verstärkungsgürtel»

Bekanntlich haben derartige Luftreifen ziemlich viele Vorteile, insbesondere eine höhere Verschleißfestigkeit, einen geringeren Widerstand beim Beschleunigen, eine gute Stra3 enlage und eine gute Bodenadhäsion.

Weiterhin ist bekannt, daß der Wirkungsgrad derartiger Luftreifen insbesondere beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit dadurch erhöht werden kann, daß die Biegsamkeit der die Radfelge mit dem Reifenscheitel verbindenden Flanken verringert wird. Zu diesem Zweck wurden bereits zahlreiche Vorkehrungen vorgeschlagen, um die Quersteifigkeit der Flanken zu erhöhen, beispielsT

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weise durch Versteifen der unteren Flankenhälfte zwischen den Ringeinlagen und der Stelle größter Breite des Beifenquerschnitts mit verstärkenden Gewebeschrägstreifen, die von der eigentlichen Karkasse getrennt sind und entsprechend ihrer Anordnung im Reifen sog. "Flipper¹¹, Bänder oder besondere Stabilisierungslagen bilden.

Es wurde weiterhin vorgeschlagen, in die Flanken des Luftreifens Profile oder Verstärkungen aus mehr oder weniger hartem Kautschuk einzubringen, und zwar stellenweise an verschiedenen Punkten der Flanken, um so mit in den anderen Flankenteilen biegsamere Bereiche zu erhalten. In funktioneller Hinsicht verbessern diese unterschiedlichen lösungen die Seitensteifigkeit der Luftreifen und sind in dieser Beziehung mehr oderweniger zufriedenstellend. Siqhaben jedoch alle den Sachteil, daß die Herstellung schwieriger wird, weil sich die Anzahl der während des Reifenaufbaus miteinander zu vereinigenden Einzelteile erhöht, wodurch wiederum die Gestehungskosten zunehmen und Mangel bei der Fertigung auftreten können.

Ziel der Erfindung ist es, auf einfachere, sichere und billigere Weise Luftreifen herzustellen, die eine bessere RichtungsStabilität haben und schneller auf Querbeanspruchungen ansprechen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen mit Radialkarkasse und einem auf dem Karkassescheitel angeordneten Verstärkungsgürtel und zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß zumindest eine der Flanken der Karkasse über nur einen Teil ihrer Höhe mit einem an der Karkasse anhaftenden Kautschukstreifen bedeckt ist, der aus einem Kautschukgemisch mit hohem

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Elastizitätsmodul von 40kg/cm oder darüber bei einer Dehnung von 100# besteht und sich ausgehend vom Wulst bis über die halbe Höhe des Reifenquerschnitts hinaus auf mindestens 2/3 der Höhe der Flanke erstreckt und daß der verbleibende Teil der Karkassenflanke zwischen dem oberen Rand des Streifens und dem Rand des Verstärkungsgürtels mit einem Kautschukgemisch mit weniger hohem Elastizitätsmodul überzogen ist und somit einen elastisch biegsamen Bereich darstellt.

Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung kann der Streifen aus Kautschuk mit hohem Elastizitätsmodel auf der Außenseite der Karkasse angeordnet sein und den eigentlichen Seitenstreifen bilden, oder kann auch auf der Innenseite der Karkasse vorgesehen sein, wobei dann die Außenseite der Karkasse mit einem herkömmlichen Seitenstreifen aus biegsamem Kautschuk überzogen ist. Es können beide Karkasseflanken mit diesen Streifen mit hohem Elastizitätsmodul versehen sein und so zu einem symmetrischen Reifenaufbau führen oder nur eine einzige Flanke ist auf diese Weise versteift und die andere Flanke ist biegsamer und hat einen herkömmlichen Aufbau.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung I ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise anhand von vier Querschnitten dargestellt.

Die Luftreifen haben eine Radialkarkasse 10 aus einer oder mehreren Lagen ^wKord^M-Gewebe ohne Schuß oder mit geringer Schußdichte aus Kunstseide-, Polyamid- oder Polyesterfäden oder Metallkabeln, die in den Radialebenen des Luftreifens liegen. Vorzugsweise verlaufen diese Karkasselagen 10 durchgehend von einem Wulst zum anderen, sie könnten aber auch im Scheitel des

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Luftreifens unterbrochen sein und sich dann nur in die Reifenflanken erstrecken.

Die Ränder 11 der Karkasselagen 10 sind um Drahtringe 12 herumgelegt und hüllen die Einheit "bestehend aus Füllprofil 13 und sog. "Flipper"- Geweheverstärkungsband 14 mehr oderjweniger ein. Die umgelegten Ränder 11 der Karkasse sind teilweise mit Felgengummi 15 aus einem abriebbeständigen Kautschukgemisch bedeckt, das den ReibbeanspruGhungen standhält, wenn diese Teile des Luftreifens an den Kanten der Felge reiben.

Der Scheitel der Karkasse 10 ist mit einem Verstärkungsgürtel 16 belegt, der verhältnismäßig starr, in Umfangsrichtung undehnbar ist und beispielsweise aus zwei oder mehreren Paaren aus textlien oder metallischen "Kord"-Gewebelagen besteht, deren Fäden bzw. Kabel mit der Äquatorialebene des Reifens kleine Winkel, z.B. von 20 , einschließen. Auf dem Verstärkungsgürtel

16 befindet sieh ein Laufstreifen 17 aus Kautschuk, der mit einem entsprechenden rutschfesten Profil versehen ist. Die Breite des Verstärkungsgürtels 16 entspricht ungefähr der Breite der Lauffläche, so daß die abgeschrägten Seiten 18 des Laufstreifens

17 die Ränder des Verstärkungsgürtels überdecken und an den Reifenschultern beiderseits des Verstärkungsgürtels 16 auf der Karkasse 10 aufliegen. Zwischen dem Felgengummi 15 der Wülste und den abgeschrägten Rändern 18 des Laufstreifens befinden sich Seitenstreifen 19, deren Unter- und Oberkanten sich fortlaufend abgeschrägt an den Felgengummi 15 unian die äußeren Seitenkanten der Ränder 18 des Laufstreifens anschließen. Die Hauptaufgabe dieser Seitenstreifen 19 bestand bisher darin, die Außenseite der Karkasse 10 zu schützen und sie bestanden aus einem verhältnismäßig biegsamem Kautschukgemisch, d.h. einer A-Shore-Härte

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von ca. 60 und einem ziemlich niedrigen Elastizitätsmodul der

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Größenordnung von 15kg/cm bei einer Dehnung von 100$.

Im Nachfolgenden sind aus Gründen der Klarheit unter der Bezeichnung "Flanken der Karkasse" diejenigen Teile der Karkasse 10 zu verstehen, die zwischen dem oberen Niveau A des Felgengummis 15 der Wülste und dem unteren Niveau B der Seitenkanten des Verstärkungsgürtels 16 liegen.

In Fig. 1 bestehen die zwei Seitenbänder 19 des Luftreifens erfindungsgemäß völlig aus einem Gemisch aus Kautschuk mit einem sehr hohen Elastizitätsmodul, d.h. von mindestens

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40 kg/cm bei einer Dehnung von 100#, so daß die Reifenflanken eine hohe Quersteifigkeit aufweisen, die dem Reifen eine bessere Lenkstabilität und kürzere Anspruchszeiten auf Querbeanspruchungen erteilt. Dieses Ergebnis erhält man auf sehr einfache Weise, ohne daß dem Reifen darüberhinaus zusätzliche Verstärkungselemente zugefügt werden müssen, die zu den üblichen Elementen hinzukommen und den Aufbau dementsprechend komplizierter, schwieriger und mühevoller machen würden. Der erfindungsgemäße Luftreifen hat nämlich im Hinblick auf seinen Aufbau die gleichen Bestandteile wie ein Standardluftreifen, so daß für seine Fertigung kein zusätzlicher Arbeitsgang notwendig wird und seitens des Arbeiters keine besondere Sorgfalt notwendig ist.

Außerdem stellte sich anhand von Hochgeschwindigkeitstests überraschend heraus, daß ein derartiger Reifen gemäß der Erfindung eine bemerkenswert hohe Festigkeit auch bei langem Fahren mit hoher Geschwindigkeit aufweist. Während die Standardreifen mit gewöhnlichen Seitenbändern aus elastischem Kautschuk unter Hochgeschwindigkeitstests leicht verschleißen, weil von den Rändern der Verstärkungsgürtel aus der Laufstreifen und die Verstärkungseinlage sich ablösen und reißen, halten Luftreifen

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gemäß der Erfindung mit Seitenfstreifen 19 aus einem Kautschuk mit hohem Elastizitätsmodul bei hoher Geschwindigkeit 4 ois 10 "' mal so lange wie die gewöhnlichen Luftreifen. Es ist anzunehmen,* daß der Grund für diese außergewöhnliche Festigkeit der erfindungsgemäßen Luftreifen gegenüber einer Abnutzung des Verstärkungsgürtels und des Laufstreifens bei einem einfachen und herkömmlichen Aufbau inder Tatsache liegt, daß die Seitenstreifen 19 aus Kautschuk mit hohem Elastizitätsmodul die Gesamtquersteif igkeit der Flanken an die Gesamtquersteifigkeit des durch den Verstärkungsgürtel 16 verstärkten LaufStreifens 17 annähern, so daß die in den Bereich der Reifenschultern verteilte Energie niedriger ist, wodurch das Haftvermögen zwischen den Rändern des Veraitärkungsgürtels 16 und einerseits der Karkasse 10 und andererseits der Seiten 18 des Laufstreifens weniger beeinträchtigt wird. Jedenfalls erzielt man dieses durch Hochgeschwindigkeitsversuche bewiesene verbesserte Verhalten der Luftreifen, ohne daß in diesem Teil des Reifens besondere Verstärkungselemente vorgesehen werden müssen und folglich ohne, daß der Aufbau erschwert wird. Um ein solches Ergebnis zu erhalten, ist es in dieser Beziehung aber wichtig, daß die Seiten 18 des Laufstrei- m. fens 17 beiderseits des Verstärkungsgürtels 16 im Bereich der Reifenschultern über eine Länge ⁿD" von ca. mindestens 1,5 cm verlaufen und eine Art weiche Biegezone zwischen dem Reifenscheitel und den Flanken bilden; diese Zone besteht im wesentlichen aus dem Kautschukgemisch des Laufstreifens 17, der normalerweise ein niedrigeres Elastizitätsmodul hat, d.h. in der

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Größenordnung von 20 kg/cm bei einer Dehnung von 100#.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung mit dem gleichen allgemeinen Aufbau wie die nach Fig. 1,

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mit Seitenbändern 19 aus einem Kautschukgemisch mit hohem Elastizitätsmodul, die sich vom Felgengummi 15 des Wulstes aus nicht ganz so weit nach oben erstrecken. Um aber ebenfalls den Vorteil der .Seitensteifigkeit der Flanken zu haben, müssen die Steifen 19 bis zu einer Höhe "C" verlaufen, die sich zumindest über 2/3 der Höhe H des Reifens zwischen dem unteren Teil der Wülste und den Seiten des Laufstreifens erstreckt, und zwar so, daß sie bis über die Ebene P,die größte Reifenbreite, verlaufen. Der obere Teil 20 der Flanken zwischen den Streifen 19 mit hohem Elastizitätsmodul und den Rändern 18 des Laufstreifens 17 besteht aus einem Kautschukgemisch mit niedrigem Elastizitätsmodul der gleichen Größenordnung wie dem des üblicherweise für die gewöhnlichen Seitenstreifen verwendeten Gemisches, nämlich ca. 15kg/cm bei 100$ Dehnung, und bildet auf diese Weise einen biegsamen, gelenkigen Bereich, der etwas breiter ist als der im Reifen gemäß Fig. 1. Diese oberen Teile 20 der Flanken können einzelne Streifen sein, die zum Zeitpunkt des Aufbauens oder des vorläufigen Zusammenbauens zusimmen mit den Streifen 19 vor dem Aufbauen an Ort und Stell« gebracht werden. Vorteilhafterweise können die Teile 20 aus Verlängerungen der Seiten 18 des Laufstreifens 1? bestehen, die man unmittelbar beim Strangpressen des Streifens 17 aus dem gleichen Kautsehukgemisch erhält. Auf diese Weise erhöht sich die Anzahl der Bestandteile des Reifens nicht.

Fig. 3 zeigt einen Reifen, dessen Streifen 19 aus Kautschuk mit hohem Elastizitätsmodul zum Versteifen der Reifenflanken auf der Innenseite der Karkasse 10 angeordnet sind. Diasil Streifen erstrecken sich vom Niveau A des Wulstes bis zum unteren Niveau C der Reifenschulter und ihre unteren und oberen Ränder sind verjüngt, so daß sie sich zunehmend an die Innenseite der Karkasse anschließen. In diesem Fall ist die Außenseite der

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Karkasseflanken durch Seitenstreifen 21 aus üblichem, biegsamen Kautschuk geschützt, sie können aber trotzdem dünner sein als die herkömmlichen Seitenbänder.

Fig. 4 zeigt die .Anwendung- der Erfindung auf die Herstellung eines in Bezug auf die Biegsamkeit seiner Flanken asymmetrischen Reifens, der jedoch einen symmetrischen Aufbau und eine symmetrische Form hat. Einer der Reifenflanken ist mit einem Seitenstreifen 19 mit hohem Elastizitätsmodul verkleidet, ähnlich den Seitenstreifen des Reifens gemäß Fig. 1, während die andere Flanke mit einem Seitenstreifen 19.. aus gewöhnlichem, biegsamem Kautschuk verkleidet ist, der ein Elastizitätsmodul von 15kg/cm bei einer Dehnung von 100$ hat. Vorzugsweise ist die steifste Flanke so angeordnet, daß sie sich bei auf-' montiertem Reifen auf der Innenseite des Fahrzeugs befindet. Durch diesen Aufbau kann ein Kompromiß zwischen den Eigenschaften einer Seitenstabilität und des Komforts geschaffen werden. Für den Aufbau dienen die gleichen Elemente wie für einen Standardreifen* ohne daß die Fertigung erschwert wird.

Für die Herstellung von Streifen 19 mit hohem Elastizitätsmodul können Zusammensetzungen aus Kautschukgemischen mit sehr hohem Rußgehalt oder dispergierte Fasern enthaltende Gemische Verwendet werden. Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden dafür aber vorzugsweise Kautschukgemische verwendet, die gleichzeitig einen Zuschlag von Ruß und feinem Polyolefinpulver aufweisen, wie z.B. Polyäthylen mit einer sehr hohen Molekularmasse von 500 000 oder darüber. In der nachstehenden Tabelle sind vier Beispiele für in Frage kommende Gemische dargestellt:

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C D

Rauchfolie oder SBR 1500	100	100	100	I 100
Yerstärkungsruß	70	40	60	45
Polyäthylen		35	50
geschnittene Glasfasern				10
Zinkoxid	5	5	5	5
Stearinsäure	1	1	1	1
aromatisches Öl	5	5	5	5
Antioxidationsmittel	2	2	2	2
Beschleuniger MOR	1,5	1,5	1,5	1,5
Schwefel	1,75	1,75	1,75	1,75
A-Shore-Härte	72	73	84	70
Elastizitätsmodul
1OO56 (kg/cm2)	45	55	80	50

Nach dem Erstellen der Gemische werden diese in Form von, Seitenstreifen 19 stranggepreßt und diese beim Reifenaufbau verwendet. Sie werden normalerweise bei einer Temperatur von ca. 15O⁰C vulkanisiert. Es zeigte sich bei Hochgeschwindigkeitstests, daß diese Luftreifen viel widerstandsfähiger sind und eine viel höhere Lebensdauer haben als die Vergleichsluftreifen. Bei Einsatz auf der Straße erwies es sich, daß sie eine viel bessere Querfestigkeit haben.

Selbstverständlich sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So können beispielsweise die Seitenstreifen 19 aus Kautschuk mit hohem Elastizitätsmodul ggfls. mit einer dünnen Schutzhaut z.B. aus^einem Kautschukgemisch mit geringerem Elastizitätsmodul überzogen sein, um die Rissefestigkeit zu verbessern, falls die Einsatz- oder Klimabedingungen einen solchen Schutz

erfordern. ₁₀₉₈85/1264 "^"

Claims

Patentansprüche:

iftreifen mit Radialkarkasse und auf dem KarkassescheiieJL^aiigeordnetem Verstärkungsgürtel, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Flanken der Karkasse (10) über einen Teil ihrer Höhe mit einem Kautschukstreifen (19) verkleidet ist, der an der Karkasse· anhaftet und aus einem Kautschukgemisch mit hohem Elastizitätsmodul, und zwar 40 kg/cm bei einer Dehnung von 100$ besteht und sich vom Wulst aus bis über die halbe Höhe des Reifenquerschnitts hinaus auf mindestens 2/3 der Höhe der Flanke erstreckt, und daß der übrige Teil der Karkasseflanke zwischen dem oberen Rand des Streifens. (19) und dem Rand des Verstärkungsgürtels (16) mit einem Kautschukgemisch mit einem niedrigere!] Elastizitätsmodul überzogen ist und einen elastisch biegsamen Bereich (d) bildet.
2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steifen (19) aus Kautschuk mit hohem Elastizitätsmodul auf der Außenseite der Karkasse (10) angeordnet ist und den eigentlichen Seitenstreifen des Reifens bildet (Fig. 1,2,4).
3. Luftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten (18) des Laufstreifens (17) auf der Karkasse (10) im Bereich der Reifenschulter aufliegen und daß die Oberkante des Seitenbandes (19) aus Kautschuk mit hohem Elastizitätsmodul sich fortlaufend an die äußere Seitenkante des Laufstreifens anschießt, das aus einem Kautschukgemisch mit einem

Elastizitätsmodul von weniger als 25 kg/cm bei einer Dehnung von 100$ besteht.
4. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil (d) der Flanke der Karkasse (10), der zwi-

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sehen dem Kautschukstreifen (19) mit hohem Elastizitätsmodul und der äußeren Seitenkante (18) des Laufstreifens (17) liegt, mit einem Flakenstreifenabschnitt (20) aus einem Kautschukgemisch mit einem Elastizitätsmodul der Größenordnung von 15kg/cm bei einer Dehnung von 100$ (Fig.2) verkleidet ist.
5. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschukstreifen (19) mit hohem Elastizitätsmodul auf der.Innenseite der Karkasse (10) liegt und daß die Außenseite der Karkasse mit einem biegsamen Seitenstreifen (21) verkleidet ist (Fig.3).
6. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die|zwei Flanken des Luftreifens symmetrisch und jeweils mit Steifen aus Kautschuk mit hohem Elastizitätsmodul verkleidet sind (Fig.1 und 2),
7. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Flanke des Luftreifens mit einem Streifen (19) aus Kautschuk mit hohem Elastizitätsmodul und die andere Flanke mit einem herkömmlichen Seitenstreifen (19-j) aus einem Kautschukgemisch verkleidet ist, das ein Elastizitäts-

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modul der Größenordnung von 15kg/cm bei einer Dehnung von 100Ji hat (Fig.4).
8. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Kautschukgemisch für den Streifen mit hohem Elastizitätsmodul einen Zuschlag aufweist, der zumindest teilweise aus einem Polyolefin besteht, das fein verteilt js± und eine sehr hohe Molekularmasse von 500 000 oder darüber hat.

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