DE2208332A1

DE2208332A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE2208332A1
Application number: DE19722208332
Authority: DE
Inventors: Thomas Sutton Coldfield Williams Arthur Roger Birmingham Warwickshire Holmes (Großbritannien)
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1971-02-23
Filing date: 1972-02-22
Publication date: 1972-09-14
Also published as: BR7201004D0; IT951791B; ES400046A1; FR2126227B1; FR2126227A1; JPS5511523B1; BE779674A; GB1385704A; CA956558A; ZA72940B; AU3901772A; AU468190B2

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL.-PHYS. DR. MANlTZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL

DIPL.-ING. FINSTERWALD DIPL.-ING. GRÄMKOW 2208332

PATENTANWÄLTE

München, den 2 2. Feb. 1972

Mak/Sv - D 1306

DUlHiOP LIMIiDED

Dunlop House, Eyder Street, St.James¹s, London S.W.1, England

Luftreifen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen und betrifft insbesondere einen Hochleistungsluftreifen.

Mit "Hochleistungs"-Luftreifen ist ein Keifen gemeint, der für ein Laufen mit hoher Gescftindigkeit bei geringen Aufpumpdrücken, d.h. als Rennreifen oder für ein Laufen mit hohen Geschwindigkeiten unter hohen Durchbiege- bzw. Durch federungs-B&dingungen, beispielsweise als Plugzeugreifen ausgelegt ist.

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Dr. Maniiz · Dr Oeufel · Dipl.-ing. Finsterwald Oipl.-Ing. Grämkow

8 München 22, Robert-Koch-StraBe t 7 Stuttgart-Bad Cannstatt, MarktstraOe 3

Telefon (0811) 293645. Telex 5-22050 mbpat Telefon (0711) 567281

Bank: Zantralkass· Bayer. Volksbanken. München. Kto.-Nr. 9622 Postscheck: München 954SS

Es tritt das Reversionsphänomen, auf, wenn ein solcher Helfen, bei stationärem Rad auf einer Oberfläche mit geringer Reibung gleitet. Der Kautschuk in der Lauffläche an der Bodenaufstandsflache wird durch die durch zyklische Beanspruchung in dem Reifen absorbierte Energie aufgeheizt und der Kautschuk wird, da der Kühleffekt der Berührungsoberfläche und der Luft das Abführen von Wärme von der Laufflächenobeflache ermöglicht, in einer Ebene bzw. auf einer Höhe unter der Laufflächenoberfläche überhitzt und abgebaut. Der Kautschuk auf dieser Höhe baut ab und wird porös und schwach, so daß sich die äußere Lage des Laufflächenkautschuks letztlich ablöst und der Prozeß beginnt von neuem, wobei aufeinanderfolgende Lagen angegriffen bzw. beeinträchtigt werden. Die Tiefe unter der Lauf flächenoberflache, bei der ein Abbau auftritt hängt von der Textur-bzw. Strukturtiefe der Oberfläche ab, auf der der Reifen gleitet, beispielsweise eine Oberfläche mit einer offenen Makro-Struktur ruft einen Abbau auf einem Pegel unter dem hervor, bei der ein Abbau durch eine Oberfläche mit geschlossener Makro-Struktur hervorgerufen wird.

Die Bedingungen, bei denen eine Reversion auftreten kann, sind eine Funktion des Aufpumpdrucks des Reifens und der Geschwindigkeit, mit der der Reifen gleitet, da die von dem Reifen absorbierte Energie genügend hoch sein muß, um zu bewirken, daß sich der Kautschuk auf einen Punkt aufheizt, bei dem ein Abbau erfolgt. Dies ist in Fig. 4· der Zeichnung graphisch veranschaulicht, in der der Reifen-Aufpumpdruck über der minimalen Gleitgeschwindigkeit für das Auftreten einer Reversion aufgetragen ist. Die aufgetragene Kurve bezieht sich auf einen bekannten Flugzeugreifen mit einer Lauffläche aus natürlichem Kautschuk, die auf einer offen strukturierten Oberfläche aus poliertem Geröll bzw. Kiesel (pebble) gleitet. Es ist zu ersehen, daß Flugzeugreifen, die sowohl einer hohen Geschwindigkeit als auch einem hoben

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Druck ausgesetzt sind, sich in dem Bereich befinden, in welchem eine Reversion während eines großen Teils ihres Betriebs auftreten kann. Die Hitζeerζeugungseigenschaften der Reifen-Laufflächenmischung können, wenn sie aus synthetischem Kautschuk hergestellt ist, schlechter sein als wenn sie aus natürlichem Kautschuk besteht, so daß die Geschwindigkeit oder der minimale Aufpumpdruck, bei dem eine Reversion angestoßen wird bzw. beginnt, reduziert wird.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Reifens, der eine Lage enthält, die die Möglichkeit einer Reversion, welche sich bis zu dem Punkt fortsetzt, bei dem der Reifen platzt, auf ein Minimum herabgesetzt ist. Hochleistungs-Luftreifen weisen eine Karkasse auf, die eine oder mehrere Verstärkungslagen aus Cordware, beispielsweise Nylon-oder Rayon-Cοrdware, einen Kautschuk Laufflächenteil und in einigen Fällen eine oder mehrere Breakerlagen aus Cordware unter dem Laufflächenteil umfaßt. Beispiele für Reifen dieses Typs sind Rennwagenreifen, die bei Geschwindigkeiten bis zu etwa 320 km/h (200 mph) bei Aufpumpdrücken von etwa Λ Λ kg/cm (20 psi) laufen, und Flugzeugreifen, die bei Geschwindigkeiten bis zu etwa 280 km/h (175 mph) unter sehr hohen Belastungen und bei Aufpumpdrücken bis zu etwa 20 kg/cm² (JOO psi) laufen.

zeugreif en, die für sehr hohe Geschwindigkeiten, beispielsweise etwa 360 km/h (225 mph) und mehr ausgelegt sind, umfassen im allgemeinen zusätzlich eine Verstärkungslage aus Cordware, beispielsweise Nylon-Cordware, im Laufflächenteil selber, um die Auswirkungen der Zentrifugalkraft zu bekämpfen.

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Erfindungsgemäß umfaßt ein Hochleistungs-Luftreifen unter dem Laufflächenteil und außerhalb der die Luft enthaltenden Umhüllung eine einzige Lage aus einem Material, das

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einen Modul größer als 50 χ 10 Dyn/cm und einen Schmelzpunkt über 300⁰O aufweist.

Das Material mit hohem Modul kann auf einer Mineralfaser, beispielsweise Kohlenstoffaser basieren.

Bevorzugt weist jedoch das Material mit hohem Modul und hohem Schmelzpunkt auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Das Material kann somit ein Metall in der Form einzelner Fäden oder Corde, beispielsweise Stahlfäden oder Stahlcorde n sein.

Mit dem Begriff "Lage" ist somit nicht nur ein kontinuierliches Blatt bzw. ein kontinuierlicher Bogen dieses Materials, sondern auch ein Blatt bzw. Bogen einer gewebten Ware oder paralleler Corde oder Fäden unter der Voraussetzung gemeint, daß die Lage genügend kohärent und fest ist, um als eine Barriere zu wirken, die eine Reversion in dem Reifen , »hält bzw. hemmt. Ein Kautschukbogen bzw. eine Kautschuk-

o, der bzw. die zerschnittene bzw. zerhackte (chopped)

Metallfaden enthält, ist nicht geeignet.

Bevorzugt ist die Lage aus dem Material mit hohem Modul gerade unter der Basis des abnutzbaren Laufflächenkautschuke, das heißt des Laufflächenkautschuks, der abgetragen

werden kann, bevor der Reifen ersetzt werden muß, angeordnet. Beispielsweise in einem Reifen mit profilierter Lauffläche ist die Lage bevorzugt gerade unter dem Pegel bzw. der Höhe der Basis des Laufflächenprofils angeordnet.

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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die einzige Lage aus dem Material mit hohen Modul aus einem einzigen Bogen bzw. einer einzigen Bahn aus Parallel-Cord-Vare oder Parallel-Fäden einer Metallfaser, beispielsweise aus Stahl. Die parallelen Corde oder Fäden in der Bahn sind bevorzugt unter einem Schnittwinkel zur Mittenumfangsebene des Reifens, beispielsweise bis zu 50°, insbesondere zwischen 0° und 20° angeordnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben} in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Seils eines Flugzeugreifens mit einer Lage aus Stahldraht,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Seils eines Hennwagenreifens mit einer ähnlichen Lage,

Fig. 3 eine fragmentarische Querschnittsansicht eines Teils eines Flugzeugreifens mit verstärkter Lauffläche, der eine Lage aus Stahldraht aufweist, die in die Sarkasse eingeschossen bzw. eingesetzt ist und

Fig. 4 ein Diagramm, in dem die minimale Gleitgeschwindigkeit für das Auftreten einer Eeversion über dem Reifenaufpumpdruck dargestellt ist.

Nach der Zeichnung umfaßt bei einer Ausführungsform ein Flugzeugreifen eine Karkasse 10, die aus 12 bis 18 Lagen aus Nyloncordware besteht, und einen Laufflächenteil 11 aus vulkanisiertem ^autschuk, wobei die Corde in jeder Lage einen Schnittwinkel von 33° in bezug auf die Mittenumfangsebetj des Reifens aufweisen und Corde in benachbarten Lagen mit ihren Schnittwinkeln in entgegengesetzter Richtung liegen. Der Laufflächenteil 11 des Reifens weist ein in Umfangsrichtung geripptes

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Profil auf .Eine Lage 12 aus einzelnen Stahlfäden, von denen jeder einen Durchmesser von etwa 0,15 mm (0.0059") aufweist, ist beispielsweise 1 mm unter der Basis der Hillen bzw. Nuten des Laufflächenteils 11 angeordnet, wobei die Fäden parallel bei 120 (120 epi) und unter einem Schnittwinkel von 0° -20° in bezug auf die Mittenumfangsebene des Reifens angeordnet sind. Venn der Reifen für Geschwindigkeiten von über etwa 360 km/h (225 mph) gedacht ist, kann eine Lage aus Nyloncordware ebenfalls vorgesehen sein, die sich bis hinauf in den Teil mit geripptem Profil des Reifens erstreckt.

Bei einem weiteren in Fig. 2 gezeigten Aueführungsbeispiel umfaßt ein Rennwagenreifen einen Kautschuk-Laufflächenteil und eine Karkasse 14, die vier Lagen aus Nyloncordware umfaßt, von denen jede einen Schnittwinkel von 20 bis 27° in bezug auf die Mittenumfangsebene des Reifens aufweist, wobei die Schnittwinkel in den zwei Lagen in der entgegengesetzten Richtung liegen.

Der Reifen weist ein Querschnittsverhältnis von beispielsweise 40 % auf, d.h. die von der Vulstbasis gemessene maximale Querschnittshöhe des Reifens beträgt 40 % der Querschnittsbreite, und der Laufflächenteil 13 des Reifens ist beispielsweise etwa 20 cm bis 38 cm (8" - 15") breit und flach im Profil. Aa der Basis des abnutzbaren Laufflächenkautschuks des Laufflächenteils 13 ist eine Lage aus einzelnen ßtahlfäden 15 ähnlich der Lage in dem cten beschriebenen Flugzeugreifen gelegen.

Schließlich umfaßt bei einem in Fig. 3 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ein Flugzeugreifen einen Kautschuk-Laufflächenteil 16 und eine Karkasse 17* die aus mehreren Lagen aus Textilcordware, beispielsweise 12-18 Lagen besteht, die gleiche und entgegengegetzte Schnittwinkel in bezug auf

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die Mittenumfangsebene des Reifens aufweisen. Der Kautschuk-Laufflächenteil 16 des Reifens enthält Lagen aus einer bekannten Nylon-Laufflächenverstärkungsware 18. Eine Lage aus Stahlfäden 19 ähnlich der in Verbindung mit dem oben angeführten Flugzeugreifen beschriebenen ist unter dem Laufflächenteil des Reifens zwischen zwei der Karkassenlagen, beispielsweise zwischen der zweiten und dritten Lage von der Lauffläche des Reifens angeordnet. Das tatsächliche Paar von Gordiagen, zwischen denen die Lage gelegen ist, ist nicht von kritischer Bedeutung unter der Voraussetzung, daß genügend Verstärkung zwischen der Lage und der Luftumhüllung des Reifens vorhanden ist, um den Reifen in einem völlig aufgepumpten Zustand zu halten, wenn der Reifen über der Lage 19 abgebaut ist (degraded away) ist.

Verbindung mit
Sie in/den obigen Reifen beschriebenen Stahlfäden können beispielsweise durch Glas- oder Kohlenstoffäden ersetzt werden, die in ein geeignetes Harz gekapselt sind, um deren Anhaften an Kautschuk zu fördern. Alternativ können Stahlcorde oder Glas- oder Kohlenstoff-Fäden-Corde benutzt werden. Aus Kohlenstoffasern bzw. -fäden hergestellte Corde sind in der deutschen Patentanmeldung P 19 39 340.9 beschrieben.

Sie oben beschriebenen Reifen enthalten eine Lage, die sich in einer Spanne bzw. einem Bogen über die volle Breite des Laufflächenteils erstreckt. Sie Lage kann alternativ aus drei Streifen aus Material mit hohem Modul bestehen, die unter der Krone bzw. den zwei Schulterbereichen der Reifenlauffläche angeordnet sind.

Bei Hochleistungsreifen wie Flugzeugreifen und Rennreifen ist das Gewicht von größter Bedeutung; es ist deshalb wünschenswert, nur eine einzige erfindungsgemäße Lage zu benutzen, um eine übermäßige Erhöhung des Gewichts des Reifens zu vermeiden.

- Patentansprüche -

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Claims

Fat entansprüche

^-1. Hochleistungs-Luftreifen, dadurch gekennzeich- K^_^Sn e t, daß unter dem Laufflächenteil und außerhalb der die Luft enthaltenden Umhüllung eine einzige Lage aus einem

10 Material vorgesehen ist, die einen Modul größer als 50 χ 10 Dyn/cm und einen Schmelzpunkt über JCX)⁰C aufweist.
2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit hohem Modul und hohem Schmelzpunkt ebenfalls eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
J. Reifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein Metall in der Form eixfelner Fäden oder Corde ist.
4. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gek ennz ei chnet, daß das Material mit hohem Modul auf einer Mineralfaser basiert.
5. Reifen nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfaser eine Kohlenstoffaser ist.
6. Reifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage aus einem Material mit hohem Modul gerade unter der Basis des abnutzbaren Laufflächenkautschuks gelegen ist.
7. Reifen nach Anspruch 6 mit einer profilierten Lauffläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage aus einem Material mit hohem Modul gerade unter der Höhe der Basis des Laufflächenprofils gelegen ist.

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8. Reifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Lage aus
einem Material mit hohem Modul eine einzige Bahn aus einer Parallel-Gordware oder Parallelfäden ist.
9« Reifen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Corde oder laden in der Bahn mit einem Schnittwinkel zu der Mittenumfangsebene des
Reifens angeordnet sind.
10. Reifen nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittwinkel bis zu 20° beträgt.

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