DE2162847A1

DE2162847A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE2162847A1
Application number: DE19712162847
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P Antrag
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1970-12-30
Filing date: 1971-12-17
Publication date: 1972-07-13
Also published as: NL150380B; ES208021U; AU452191B2; BE776942A; AT321755B; FR2120421A5; CA947627A; LU64520A1; GB1378524A; AU3741571A; JPS5126682B1; SE386112B; IT943376B; ZA718703B; ES208021Y; NL7117046A; CH537816A; US3757844A

Description

Unser Zeichen: M 1249

Luftreifen

Die Erfindung bezieht sich auf "Verbesserungen von Luftreifen des Radialtyps. Ein solcher Reifen hat bekanntlich eine Karkasse aus in Radialebenen des Reifens angeordneten Fäden, Drähten oder Kabeln und eine .Scheitelbewehrung aus Fäden, Drähten oder Kabeln, die in zwei verschiedenen Richtungen verlaufen, die mit der Längsrichtung kleine Winkel einschließen. Diese Fäden, Drähte oder Kabel bilden entweder mit einer dritten Scheitellage oder mit der oder den Karkassenlagen einen Dreiecksverband. Die durch die Erfindung erzielten Verbesserungen betreffen insbesondere den Aufbau und das Querschnittsprofil der Karkassen- und der Scheitelbewehrungen und sie haben die Aufgabe, dem Reifen die Fähigkeit zu geben, während langer Zeiträume mit großer Geschwindigkeit zu laufen.

In den französischen Patentschriften 1 427 886 und 1 437 wurde bereits vorgeschlagen, die Sobeltelbewehrung eines

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Reifens des Radialtypa aus einer Mehrzahl von Lagen zu bilden, von denen die seitlichen Teile der einen Lage zurückgeschlagen sind und die anderen Lagen umfassen. Ein solcher Aufbau der Scheiterbewehrung ist für einen Lauf mit großen Geschwindigkeiten vorteilhaft, insbesondere dann, wenn die Scheitelbewehrung verhältnismäßig zylindrisch ist, d. h. einen Querkrümmungsradius hat, der größer ist als der Längskrümmungsradius des Reifens. Indessen löst eine Scheitelbewehrung dieser Art mit einer umgefalteten Lage und einer kleinen Querkrümmung trotz der Überlegenheit des damit versehenen Reifens über solche mit andersartigen Scheitelbewehrungen,vor allem was, ein Lauf mit hoher Geschwindigkeit anbelangt, nicht alle Probleme, die mit der hohen Geschwindigkeit zusammenhängen. Es wurde nämlich bei den bekannten Reifen eine gewisse Neigung zur Trennung der Scheitelbewehrung von der Karkasse beobachtet. So treten in dem Gummi, welcher das Ende der Scheitelbewehrung mit der Karkasse verbindet, häufig Risse auf, was zur Folge hat, daß der Reifen schnell unbrauchbar wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Verbindung zwischen der Karkasse und einer Scheitelbewehrung mit geringer Querkrümmung und besonders verstärkten Rändern zu verbessern und zwar durch die Wahl eines Querschnittsprofils für die Karkasse, das insbesondere zu einem ebenen Querschnittsprofil der Scheitelbewehrung paßt.

Bei den bekannten Reifen ist das Querschnittsprofil, d. h. die Form des in einer Radialebene gelegten Schnittes praktisch durch die Haupt abmessungen bestimmt, nämlich den Durchmesser der Wulstsitze und.die größte axiale

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Breite des Reifens. Geht man von diesen Hauptabmessungen aus, so legen Normen innerhalb enger Grenzen die anderen charakteristischen Abmessungen des Reifens, insbesondere den Abstand der Wulstsitze und den größten Reifendurchmesser, fest. Geht man hiervon aus, so ergibt sich aus den Beziehungen, die das Gleichgewichtsprofil einer Karkasse unter der Wirkung der durch den Reifendruck verursachten Spannung der Fäden, Drähte oder Kabel bestimmen, daß die Karkasse am Scheitel eine verhältnismäßig ausgeprägte Krümmung hat. Um den Krümmungsunterschied zwischen einer verhältnismäßig sehr gekrümmten Karkasse und einer verhältnismäßig wenig gekrümmten Scheitelbewehrung auszugleichen, wird zwischen der Karkasse und der Scheitelbewehrung eine Gummischicht wechselnder Stärke angeordnet, die die Karkasse und die Scheitelbewehrung. auf einem Seil der Breite der Scheitelbewehrung oder über die ganze Breite derselben trennt. Daraus ergibt sich, daß die beiden Bewehrungen entweder vollkommen voneinander getrennt sind oder nur in der Nähe der Mittelebene tangential aneinanderliegen oder, wenn sie sich über mehr als die Hälfte der Laufstreifenbreite berühren, nicht tangential, sondern unter einem deutlichen Winkel zusammenlaufen.

Versuche haben gezeigt, daß derartige Anordnungen ungünstig sind und daß man bei der Herstellung eines Reifens für große Geschwindigkeiten und mit ebenem und starrem Scheitel von den sich unter Beachtung der Normen ergebenden Gleichgewichtsprofilen der Karkasse abgehen muß.

Der Luftreifen des Radialtyps gemäß der Erfindung, dessen Scheitelbewehrung gegenüber ihrer Längskrümmung eine

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kleinere Querkrümmung hat und an ihren Seitenteilen insbesondere durch zurückgefaltete !fäden, Drähte oder Kabel besonders verstärkt ist, kennzeichnet sich dadurch, daß die Karkasse und die Scheitelbewehrung bei aufgeblasenem Reifen an Stellen der Scheitelbewehrung nahe deren Enden tangential zusammenlaufen und über eine Breite aneinanderliegen, die wenigstens gleich der Mindestbreite der Karkasse im Bereich der Wulstkerne ist.

Zweckmäßig liegen die Karkasse und die Scheitelbewehrung auf der ganzen Breite der Scheitelbewehrung aneinander an, wobei sie sich an den Enden der Scheitelbewehrung tangential treffen.

Die gleichzeitige Verwendung einer Scheitelbewehrung mit im wesentlichen ebenem Querschnittsprofil und einer Karkasse, deren Gleichgewichtsprofil die Scheitelbewehrung in großem Abstand von der Mittelebene tangiert, ergibt einen Reifen von einer ganz speziellen Gestalt. Jede Seitenwand hat ein Querschnittsprofil etwa von der Gestalt einer Birnenhälfte. Der zwischen der Stelle, an der die Karkasse mit der Scheitelbewehrung zusammenläuft, und der Seitenwandzone mit größter Breite befindliche Abschnitt ist stark gekrümmt und hat eine ungewöhnlich kleine Höhe, während der Seitenwandabschnitt, der zwischen der Zone mit der größten Breite und der Wulst liegt, eine im wesentlichen keglige Form hat. Im Vergleich mit einem üblichen Reifen gleichen Scheiteldurchmessers und gleicher axialer Breite hat der Reifen gemäß der Erfindung über der Felge eine weit geringere

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"~ 5 —

Höhe, so daß er für eine Felge von größerem Durchmesser "brauchbar ist. Im allgemeinen entspricht bei einem Reifen gemäß der Erfindung das Verhältnis der Höhe H zu der Breite B der Karkasse einem Wert zwischen 0,60 und 0,75.

Wie ersichtlich, schützt das in aufgeblasenem Zustande tangentiale Zusammenlaufen der Karkasse und der Scheitelbewehrung an den Enden oder in der Mhe der Enden der Scheitelbewehrung die Umgebung der Scheitelbewehrungsenden vor Beanspruchungen, die von der Spannung der Karkassenfäden, -drähte oder -kabel herrühren. Die Erfahrung hat bestätigt, daß Luftreifen für schwere !Fahrzeuge, die in der bisherigen V/eise gefertigt wurden, nicht in der Lage sind, über eine längere Betriebsdauer eine Geschwindigkeit von 120 bis 130 km/h auszuhalten, ohne daß eine Panne auftritt, während Luftreifen gemäß der Erfindung solche Fahrgeschwindigkeiten ohne Beschädigung bis zur vollständigen Abnutzung des Reifens ertragen.

Unter Einhaltung der folgenden Bedingungen erhält man eine Karkasse, bei deren Querschnittsprofil in aufgeblasenem Zustande die Karkasse mit einer Scheitelbewehrung an deren Enden oder nahe derselben tangierend zusammenläuft. Das Querschnittsprofil eines Luftreifens mit radialer Karkasse, bei dem zwischen dem Reifendruck und den Zugkräften der Fäden, Drähte oder Kabel Gleichgewicht herrscht, entspricht der Gleichung

2 — R

cos (p = -5 S (1)

7 ρ ρ

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In dieser Gleichung sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, R der Radius des Scheitels der Karkasse, R der Radius der Karkassenzone mit der größten axialen Breite, R der Radius einer beliebigen Stelle und cf der Winkel zwischen der Tangente an der Stelle mit dem Radius R und einer durch diese Stelle gehenden Parallelen zur Reifenachse.

Wenn die Karkasse die Enden der Scheitelbewehrung, die sich im Abstand R₁ von der Symmetrieachse befinden, längs unter dem Winkel eP.. zu den Enden der Seheitelbewehrung geführten Tangenten tangiert, so gestattet Gleichung (1) Re unter Einsetzung des auf die Scheitelbewehrung bezogenen Radius R„ zu errechnen, wobei man R durch R₁

S l

und φ durch φ * ersetzt.

Zur Bestimmung der Radien R₁ und R₀ der Scheitelbewehrung in aufgeblasenem Zustande ist es natürlich zweckmäßig, der Radienvergrößerung dR Rechnung zu tragen, der die Scheitelbewehrung unter dem Einfluß des Aufblasedruckes unterliegt, der die Scheitelbewehrung unter Spannung setzt. Weiterhin ist es zweckmäßig, wegen der Stärke der Kabel einen Abzug zu machen, um die der neutralen Faser der Karkasse entsprechenden Abmessungen zu erhalten.

Nachdem der Radius R , der zu der größten Breite der Karkasse gehört, berechnet ist, ermöglicht dann die

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Gleichung (1) den Radius R₂ der Stelle zu berechnen, wo die Seitenwand in die Wulst tibergeht. Bekanntlich ist die Wulst infolge des vorhandenen nicht dehnbaren Wulstkernes und infolge ihrer Verkeilung auf der Felge starr und unverformbar. In der Wulst ist der Winkel, den die Karkassenfäden, -drähte oder -kabel mit der Achse bilden, unveränderlich. Bei dem üblichen Aufbau des Reifens beträgt dieser Winkel am Ende der Wulst etwa 45° oder genauer gesagt, er entspricht dem Komplement zu 180°, beträgt also 135°. Gibt man dem Winkel feinen Wert von 135° und R den vorher ermittelten Wert, so ermöglicht es die Gleichung (1), den Radius R₂ des Übergangs von der Seitenwand zur Wulst zu bestimmen.

Die folgende Rechenoperation dient der Bestimmung der länge der Karkassenfäden, -drähte oder -kabel, wenn die Karkasse sich unter dem Einfluß des Aufblasedruckes zwischen den Radien R^ und R₂ im Gleichgewicht befindet, Diese Länge S erhält man durch die Gleichung (2), die sich, ausgehend von der Gleichung CU durch eine einfache Rechnung ergibt:

S = ί (2)

²- CR²-R_e ²)²

Es ist leicht, die Gesamtlänge der Karkasse zu bestimmen, indem man zu der der Abwicklung zwischen der Wulst und der Cclieitelbewehrung entsprechenden Länge S die Karkaesen-

H .: :i

länge innerhalb der Wulst und die Karkassenlänge hinzufügt, welche an der Scheitelbewehrung anliegt. Sofern die Fäden, Drähte oder Kabel sich unter dem Einfluß des Aufblasdruckes dehnen, so ist es natürlich erforderlich, bei der Bestimmung der Länge der nicht gespannten Karkassenfäden, -drähte oder -kabel dies zu berücksichtigen.

Wie ersichtlich, ist es möglich, durch Berechnung in Abhängigkeit von Merkmalen der Scheitelbewehrung und der Wulste die Länge zu bestimmen, die zweckmäßig einer |P Karkassenlage gegeben wird, damit diese sich in dem aufgeblasenen Reifen an den Enden oder nahe den Enden der Scheitelbewehrung tangential an diese anlegt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich-, nung dargestellt,und zwar sind:

' Pig. 1 ein Schnitt durch einen Reifen mit einem

Gleichgewichtsprofil der Karkasse, wodurch sich die Bedeutung der in den Gleichungen

m verwendeten Ausdrücke erläutert und wobei

zu beachten ist, daß A die Rotationsachse des Reifens ist und

Fig. 2 ein Radialschnitt durch einen Reifen gemäß der Erfindung in aufgeblasenem Zustande.

Aus Fig. 2 ist ein Reifen 10 ersichtlich, der die Ab-

mesBungen 11 ζ 24,5 hat und auf einer Felge 20 montiert ist. Der Reifen hat einen lauf streif en 11 und zwei Seitenwände 12, die in Wulsten 13 enden, deren Sitze auf der Felge um 15° geneigt sind. Die Bewehrung dieses Reifens besteht aus einer Karkasse 15, die an den Wulstkernen 16 verankert ist und aus einer Scheitelbewehrung 18 sowie aus Wulstverstärkungseinlagen 19.

Die Karkasse 15 wird von einer einzigen Lage von Stahlkabeln gebildet, die in_Radialebenen des Reifens verlaufen.

Die Scheitelbewehrung 18 hat drei aufeinanderfolgende Lagen 22, 23 und 24-. Die Lage 22 ist durch Abschnitte 25 verlängert, die über die Lage 23 zurückgeschlagen sind, um so die Ränder der Lage 24 zu berühren. Die zurückgeschlagenen Abschnitte 25 der Lage 22 betragen etwa 2/9 der Breite L der Scheitelbewehrung. Die Breite L beträgt etwa 180 mm und ist größer als die Breite L¹ der Karkasse im Bereich der Wulstkerne. Die drei Lagen 22, 23 und 24 bestehen aus elastischen Stahlkabeln. Die Kabel der Lage 22 verlaufen im mittleren !Teil unter einem Winkel von 15° nach rechts und in den zurückgeschlagenen Abschnitten 25 unter einem Winkel von 15 nach links. Die Kabel der Lage 23 verlaufen unter einem Winkel von 22° nach links und diejenigen der Lage 24 unter einem Winkel von etwa 51° nach links, wobei alle Winkel von der Umfangsrichtung ausgehen.

Die Scheitelbewehrung 18 ist im wesentlichen eben. Der

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Querkrümmungsradius beträgt etwa 1000 mm, während der Radius der Längskrümmung etwa 500 mm beträgt. Daraus ergibt sich, daß die Scheitelbewehrung in der Nähe der Stellen a und b mit der Drehachse des Reifens einen Winkel in der Größenordnung von etwa 5° einschließt.

Wie ersichtlich, liegt die Karkasse 15 zwischen den Stellen a und b an der Scheitelbewehrung 18 an. Sie entfernt sich von den Stellen a und b in Richtung auf die Wulstkerne und zwar tangential zur Scheitelbewehrung 18. Betont sei, daß diese Anordnung sich nicht nur bei einem Reifen ergibt, der nicht aufgeblasen ist oder eine Gestalt hat, wie sie die Vulkanisationsform ihm gibt, sondern auch bei einem aufgeblasenen Reifen, wenn der Aufblasdruck die Karkassenkabel unter Spannung setzt.

Das Querschnittsprofil der Karkasse zwischen den Berührungsstellen a und b mit den Enden der Scheitelbewehrung und andererseits der Übergangsstellen c und d von den Seitenwänden zu den Wulsten 13 hat zwei sehr verschiedene Abschnitte. Der eine Abschnitt, der sich oberhalb der die maximale axiale Breite andeutenden linie EE¹ befindet, ist stark gekrümmt und von verhältnismäßig geringer Höhe, die etwa 40 $> der Höhe H der Karkasse entspricht. Der andere Abschnitt, der unterhalb der Linie EE¹ liegt, ist wenig gekrümmt und verläuft in Richtung auf die Wulste. Er hat etwa die Form eines Kegels. Die größte axiale Breite B der Karkasse 15 ist gegenüber der Höhe H verhältnismäßig groß. Bei dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis H:B etwa 0,65.

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DaB oben beschriebene Querschnittsprofil der Karkasse erhält man dadurch, daß die Fäden, Drähte oder Kabel der Karkasse einerseits zwischen den Stellen a und c und andererseits zwischen den Stellen b und d, d. h. also, in den beiden Zonen, in welchen die Karkasse
sich nicht in den starren und unverformbaren Strukturen der Scheitelbewehrung und der Wulste befindet, eine geeignete länge erhalten. Die Verwendung von nicht elastischen Stahlkabeln zur Herstellung der Karkasse sichert die Aufrechterhaltung der länge der Kabel zwischen den genannten Stellen, wenn der Reifen aufgepumpt wird.

Patentansprüche

Claims

Patentansprüche

Luftreifen des Radialtyps, dessen Scheitelbewehrung gegenüber ihrer Längekrümmung eine kleinere Querkrtimmung hat und an ihren Seitenteilen insbesondere durch zurückgefaltete Fäden, Drähte oder Kabel besonders verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet» daß die Karkasse und die Scheitelbewehrung bei aufgeblasenem Reifen an Stellen der Scheitelbewehrung nahe deren Enden tangential zusammenlaufen und über eine Breite aneinanderliegen, die wenigstens gleich der Mindestbreite der Karkasse im Bereich der Wulstkerne ist.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die Karkasse und die Scheitelbewehrung Über die ganze Breite der Scheitelbewehrung aneinanderliegen und an den Enden derselben tangential zusammenlaufen.

3. Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius R^ und der Winkel U^ an den Stellen, wo die Karkasse und die Scheitelbewehrung tangential zusammenlaufen, der Gleichung ge-

■R ² ρ ²
cos ⁿ *

R
q> ₁ = ⁿi

ρ ρ

- V

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üügen, vobei R₀ der größte Karkaseenradius und R. der Karkassenradius an der von der Mitteletoene am weitesten entfernten Stelle ist.

4« Luftreifen nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Radius R₂ und der Winkel Lf₂ ^an den Stellen wo die Karkasse und die Reifenwulst zu-

. : sammentreffen, der Gleichung

ooe

genügen ,wobei R₈ und R_e die gleichen Werte wie in Anspruch 3 Bind.

Luftreifen naoh lnspruoh. 3 und A» dadurch gekennieiohn«t_t daß die Länge 3 der Kferkassenfäden, -drähte oder «kabel «wischen den Stellen, an denen diese einerseits »it der Soheitelt>ewehrung und andererseits mit der Reifenwulst zusammenlaufen, der gleichung

entspricht.

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BAD ORIGINAL

6. Luftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet) daß das Verhältnis der Höhe H zu der Breite B der Barkasse in aufgeblasenem Zustande einen Wert zwischen 0,60 und 0,75 hat.

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