DE2534081A1

DE2534081A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE2534081A1
Application number: DE19752534081
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1974-08-05
Filing date: 1975-07-30
Publication date: 1976-02-19
Also published as: US4076066A; LU73143A1; ES440002A1; CA1024427A; DE2534081C2; IE41594L; JPS5717723B2; FI59560B; GB1517175A; BE831854A; NL7508999A; FR2281239A1; IL47870A; AT343497B; JPS5139803A; SE7508778L; ATA607275A; FI752221A; AU8359775A; NL172526C

Description

Luftreifen

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen von Luftreifen und insbesondere auf Verbesserungen an solchen mit oder ohne Luftschlauch und mit einer von radialen Fäden oder Kabeln gebildeten Karkassenbewehrung.

Im allgemeinen verwendet man eine radiale Karkassenbewehrung in Verbindung mit einer Scheitelbewehrung, die aus wenigstens zwei Lagen mit parallelen Fäden oder Kabeln in jeder Lage besteht, wobei sich diese Fäden oder Kabel von einer _ Lage zur anderen kreuzen. Eine solche Scheitelbewehrung hat hauptsächlich die Aufgabe, den Laufstreifen parallel zur Bodenaufstanzzone zu versteifen. Aus diesem Grund bilden die Fäden oder Kabel der Scheitellagen mit der Längsrichtung des Reifens kleine Winkel. Eine derartige Anordnung der Scheitellagen bewirkt, dass die Karkassenbewehrung in der Längsrichtung einen Umfang

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hat, der von demjenigen der Scheitelbewehrung nur wenig abweicht. In den Seitenwänden des Reifens nimmt die Karkassenbewehrung ein konvexeres Profil an, als wenn keine Scheitelbewehrung vorhanden ist. Dies wird ersichtlich, wenn man bei gleichem Aufblasdruck das Gleichgewichtsprofil einer mit einer Scheitelbewehrung umgürtelten radialen Karkasse mit dem Gleichgewichtsprofil der gleichen Karkasse aber ohne eine Scheitelbewehrung vergleicht. Die Seiten der Karkassenbewehrung sind im letzteren Pail weniger konvex, doch wird der Scheitel gekrümmter und der Umfang ist infolgedessen vergrössert. Ein solches Gleichgewichtsprafil einer Karkasse ohne Scheitelbewehrung, das man natürliches oder freies Gleichgewichtsprofil nennt, entspricht der folgenden Gleichung:

2
^R " ^Re² (1)

= 2— u;

cos

v - v

Aus dieser Gleichung bestimmt sich der Winkel γ. , welcher von der Tangente an das Gleichgewichtsprofil und die Drehachse des Reifens an einer Stelle mit dem Radius R von der Drehachse gebildet wird, wobei Re der Radius des Gleichgewichtsprofils an der axial breitesten Stelle in den Seiten des Profils und Rs der Radius der von der Drehachse am weitesten entfernten Scheitelspitze»die in der Symmetrieachse, d.h. in der Iquatorialebene der Karkasse, liegt.

Erst kürzlich wurde in der französischen Patentschrift 2162 die Bedeutung einer Scheitelbewehrung erkannt, welche dem natürlichen Gleichgewichtsprofil einer Karkasse ohne Scheitelbewehrung Rechnung trägt. Die beschriebene

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Anordnung hat den Zweck, ungünstigen.Beanspruchungen zwischen der Karkassenbewehrung und der Scheitelbewehrung abzuhelfen. Aus diesem Grund sieht die Patentschrift vor, dass die Karkasse ihr eigenes Gleichgewichtsprofil nur in der Seitenwandzone annimmt, d.h. in einer Zone in welcher die Karkasse der versteifenden Wirkung sowohl der Wulste als auch der Scheiterbewehrung entzogen ist. TJm zu diesem Ergebnis beizutragen, hat die Scheitelbewehrung besonders verstärkte Ränder. Die WuIstverStärkungen verleihen der Karkassenbewehrung von dem Punkt ab, wo die Karkassenbewehrung deren Einfluss unterliegt, ein etwa gradliniges Profil oder sogar ein Profil, das der Seitenwandkrümmung entgegengesetzt eingebogen ist; in diesem Fall folgt diesem Punkt eine Krümmung gleichen Sinnes wie diejenige der Felgenräder.

In Wirklichkeit wird eine solche Struktur ungenügend, wenn man den Durchmesser derartiger Reifen vermindert, ohne den genormten Durchmesser und die genormte Breite der Radfelgen zu vermindern, auf welche, die Reifen montiert werden isollen. Die Höhe H über der Felge, d. h. der Unterschied zwischen dem ausseien Durchmesser der Karkassenbewehrung und dem Karkassendurchmesser im Wulstbereich,wird dann gegenüber der größten axialen Breite B der Karkassenbewehrung verhältnismässig klein,so daß das Verhältnis ^ Werte von weniger als 0,6 ergibt. Unter diesen Umständen und zumal dann, wenn man eine Scheitelbewehrung verwendet, deren Breite etwa derjenigen der Felge entspricht, oder diese sogar übertrifft, wird die Länge der Fäden oder Kabel der Karkassenbewehrung, welche die Wulste mit der Scheitelbewehrung verbinden und durch das vordere oder hintere Ende der Aufstanzzone hindurchgehen, ungenügend. Die Scheitelbewehrung kann dann in der Aufstandsfläche sich nicht mehr in

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2 c ο "dai

Aufstandsfläche kürzer wird. Daraus ergeben sich im Bereich der Verbindungszonen zwischen der Karkassenbewehrung und den verstärkten Rändern der Scheitelbewehrung einerseits und den Wulsten andererseits Kräfteverteilungen und Erwärmungen, die* der Lebensdauer dieser Verbindungszonen abträglich sind, und zwar insbesondere dann, wenn die betreffenden Reifen überbelastet sind und/oder mit einem unzureichenden Aufblasdruck gefahren werden. Ausserdem bringt die Verkürzung der Aufstandsfläche eine gewisse Verschlechterung des Abnutzungswiderstandes, des Fahrkomforts und der Strassenhaltung der betreffenden Reifen mit sich.

Man kann dieses Problem nicht dadurch lösen, dass man die Länge der Fäden oder Kabel der Karkassenbewehrung zwischen dem oberen Wulstende und der Scheitelbewehrung einfach vergrössert. Dies würde einen Rückfall in den Stand der Technik vor dem eingangs genannten Patent bedeuten. Man würde nämlich durch eine solche Verlängerung die Kräfteverteilungen im Bereich der Verbindungszone zwischen der Karkassenbewehrung, der Scheitelbewehrung und den Wulsten verschlechtern.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, dank einer besonderen Gleichgewichtskurve der Karkassenbewehrung eine wesentliche Vergrösserung der Länge der Fäden und Kabel der Karkassenbewehrung, die nutzlos, schädlich und kostspielig wäre, gerade zu vermeiden.

Der Luftreifen gemäss der Erfindung hat eine Karkassenbewehrung aus Fäden oder Kabeln, die an den Wulstkernen verankert sind, und eine Scheitelbewehrung mit verstärkten Rändern aus wenigstens zwei Lagen von in jeder Lage parallelen und von einer Lage zur anderen unter einem kleinen Winkel zur Umfangsrichtung des Reifens gekreuzten Fäden oder Kabeln, wobei das Ver-

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ORIGINAL INSPECTED

hältnis ^ der Höhe H über der Felge zu der grössten axialen Breite B der Karkassenbewehrung des Reifens höchstens 0,6 beträgt, und zwar kennzeichnet sich dieser Reifen dadurch, dass bei auf einer normalen Felge montiertem und aufgeblasenem Reifen die Karkassenbewehrung im Querschnitt gesehen zwischen der Kontaktzone der Seitenwände mit der Scheitelbewehrung und der Kontaktzone mit dem Wulstkern, ihrem oben definierten natürlichen Gleichgewichtsprofil folgt, wobei dieses Profil den Wulstkern tangiert und der Wulstkern selbst eine erhöhte Torsionssteifigkeit hat.

Ein Wulstkern mit erhöhter Torsionssteifigkeit sichert ein zuverlässiges Verbleiben der Wulste auf der Felge, was unerlässlich ist. Gemäss der Erfindung zieht man nämlich praktisch einen Nutzen aus der den Fäden oder Kabeln der Karkassenbewehrung belassenen Freiheit, indem man sich, und zwar nur unterstützend, der versteifenden Eigenschaften der Umschlagungen oder der zusätzlichen Lagen der Karkassenbewehrung bedient, um zur Aufrechterhaltung der Gestalt des natürlichen Gleichgewichtsprofils der Karkassenbewehrung in dieser Zone beizutragen. Als Wulstkern mit erhöhter Torsionssteifigkeit kann man Wulstkerne des Pakettyps verwenden, deren radialer Querschnitt in der Axialrichtung breiter ist als in der Radialrichtung des Reifens. Ein anderer Wulstkerntyp, der in vorteilhafter Wtise die Widerstandsfähigkeit von Wulstkernen des verkabelten Typs mit der Steifigkeit eines triangulierten Aufbaus verbindet, ist in der französischen Patentschrift 2 111 beschrieben.

Zweckmässig hat die Scheitelbewehrung des Reifens gemäss der Erfindung eine Breite, die etwa der Breite

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der Felge entspricht, auf welcher der Reifen montiert werden soll. Es kann sich dabei um eine genormte Breite handeln.

Die Erfindung erweist sich als besonders wirkungsvoll, wenn die Scheitelbewehrung mit verstärkten Rändern eine Querschnittskrümmung hat, die gleich oder kleiner als die Krümmung in der Längsrichtung ist.

Die Erfindung hilft nicht nur den oben geschilderten Mängeln ab, sondern sie ermöglicht es auch unerwarteterweise, den Abnutzungswiederstand des Reifens zu verbessern und den für Reifen der angegebenen Art empfohlenen Aufblasdruck um wenigstens 10 $> zu senken. Dies wirkt sich in einem zusätzlichen Gewinn an Fahrkomfort, Bodenhafung und Strassenhaltung aus.

Der Verlauf der neutralen Faser der Karkassenbewehrung gemäss der Erfindung lässt sich mit Hilfe der schon angegebenen und erläuterten Gleichung

R₈ ² - V

leicht berechnen. In der Praxis wird nach Wahl der entsprechenden Merkmale der Scheitelbewehrung, der Felge und des Wulstkernes letzterer gegenüber der Felge in Stellung gebracht. Dann wählt man den Radius Rt der Berührungsstelle zwischen der Karkassenbewehrung und dem Wulstkern und darauf den Winkel ^f t zwischen der Tangente an dieser Stelle und einer Parallelen zur Reifenachse.

Es versteht sich, dass im Falle einer Karkassenbewehrung aus mehreren übereinander liegenden Lagen

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die Erfindung sich auf die Gleichgewichtsfigur der neutralen Faser dieser Bewehrung bezieht.

Die Länge der Karkasse zwischen der Kontaktzone mit der Scheitelbewehrung, deren Radius Ra beträgt, und der Kontaktzone mit dem Wulstkern, die den Radius Rt hat, lässt sich aus der folgenden Gleichung berechnen:

- R_e ²) dR

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem halben radialen Schnitt durch den Reifen.

Der Reifen hat eine Scheitelbewehrung 1, eine Karkassenbewehrung 2 und einen Wulstkern 3,und er ist, wie man sieht, auf einer Felge 8 angeordnet. Es handelt sich dabei um einen schlauchlosen Reifen.

Die Scheitelbewehrung 1 befindet sich unterhalb des aus Kautschuk bestehenden Laufstreifens 15,und sie enthält vier Lagen 4, 5, 6, 7 von Kabeln, die zweckmässig aus Stahl bestehen. Die Ränder 41 der Lage 4 sind um die Lage 5 zurückgeschlagen, wodurch die Randzonen der Scheitelbewehrung 1 beträchtlich versteift sind. Zwischen den zurückgeschlagenen Rändern 41 der Lage 4 befindet sich eine schmälere Lage 6. Die Lage 7 ist von der nicht dargestellten Reifenachse am weitesten entfernt und deckt die Gesamtheit der Lagen 4, 5 und 6 ab. Die Aufgabe der Lage 7 besteht darin, die Lagen 4, 5 und 6 gegen Einschnitte

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zu schützen. Zu diesem Zweck kann die Lage 7 mit Hilfe von Kabeln, z. B. aus Polyamid oder mittels elastischer Stahlkabel, verstärkt sein. Wie man sieht, hat eine bevorzugte Form der Scheitelbewehrung eine verhältnismässig geringe Krümmung, und sie liegt praktisch auf ihrer gesamten Breite L an der Karkassenbewehrung an. Die Breite L entspricht im wesentlichen der Breite J der Felge.

Die Karkassenbewehrung 2 besteht aus einer einzigen Lage 10 aus Stahlkabeln mit einem verhältnismässig kurzen Abschnitt 11, der um den Wulstkern 3 zurückgeschlagen ist. Gemäss der Erfindung tangiert die Karkassenbewehrung 2 den Wulstkern 3 an der Innenseite des Reifens. Das Profil 2 der Karkassenbewehrung gemäss der Erfindung bzw. der neutralen Faser (mit vollen Linien gezeichnet) unterscheidet sich von dem Profil 16 der Karkassenbewehrung (punktiert gezeichnet) nach dem oben angegebenen Stand der Technik beträchtlich. Es beruht dies darauf, dass das Profil 2 bei auf der Felge montiertem und aufgeblasenem Reifen von der Kontaktzone mit der Scheitelbewehrung auf dem Radius Ra bis zu der Kontaktzone mit dem Wulstkern mit dem Radius Rt der Kurve des natürlichen Gleichgewichts folgt.

Der Wulstkern 3 setzt sich aus drei einzelnen Wulstkernen 31, 32, 33 zusammen. Er hat die oben beschriebene triangulierte Ausführung, die sehr torsionssteif ist. Jeder einzelne Wulstkern steht gleichzeitig mit den beiden anderen in Berührung. An der Aussenseite der Karkassenbewehrung 2 enthält die Wulst 12 eine Lage 13 aus Fäden oder Kabeln, die zur ümfangsrichtung leicht geneigt verlaufen. Hierdurch wird der äussere

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Bekleidungsgummi 14 verstärkt, der die Wulst 12 gegen den Druck des Randes 83 der Felge 8 schützt, wobei jedoch die Nachgiebigkeit dieses Reifenabschnittes nicht vermindert wird.

Die Felge 8. hat die übliche genormte Form. Sie hat ein,Tiefbett 81 für die Montage von schlauchlosen Reifen und einen Wulstsitz 82, der eine Neigung von 15° aufweist und mit einem Felgenrad 83 ausläuft.

Gemäss einem Ausführungsbeispiel für einen Reifen mit den Abmessungen 11/50-22.5 kann man der Scheitelbewehrung eine Breite L von 200 mm geben. Die Breite J der Felge bestimmt sich nach den Normen mit 210 mm, entsprechend einem Radius von 285 mm. Der Radius Rt der Stelle, an welcher die Karkassenbewehrung 2 den zusammengesetzten Wulstkern 3 tangiert, beträgt 300 mm. Die grösste Breite B der Karkasse beläuft sich auf 268 mm. Der Radius Re hat eine Länge von 358 mm. Die Karkassenbewehrung ist für einen Radius Rs von 411 mm vorgesehen. Aus den vorstehenden Zahlenwerten ergibt sich die Grosse des Winkels i^> t, welcher von der Tangente an die Berührungsstelle der Karkassenbewehrung mit dem Wulstkern 3 gebildet wird. Die Grosse dieses Winkels ist 18°. Der Wert des Verhältnisses § ist bei diesem Ausführungsbeispiel 0,47.

Gegenüber einem Reifen nach dem oben angegebenen Stand der Technik hat der Reifen gemäss der Erfindung, bezogen auf die beförderte Tonne,ein Gewicht von 13,2 kg, während der dem geschilderten Stand der Technik entsprechende Reifen ein Gewicht von 14,8 kg hat, also 11 # schwerer ist.

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Claims

Patentansprüche

Luftreifen mit einer aus radialen an Wulstkernen verankerten Fäden oder Kabeln bestehenden Karkassenbewehrung und mit einer an den Rändern verstärkten Scheitelbewehrung aus wenigstens zwei lagen von Fäden oder Kabeln, die in jeder Lage parallel verlaufen und sich von einer Lage zur anderen unter einem kleinen Winkel zur Umfangsrichtung des Reifens kreuzen, wobei das Verhältnis S der Höhe H über der Felge zu der grössten axialen Breite B der Karkassenbewehrung höchstens 0,6 beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkassenbewehrung des auf einer normalen Felge montierten und aufgeblasenen Reifens im Querschnitt gesehen zwischen der Kontaktzone der Seiten mit der Scheitelbewehrung und der Kontaktzone mit dem Wulstkern dem natürlichen Gleichgewichtsprofil folgt, das den Wulstkern tangiert, der eine verstärkte Torsionssteif igkeit hat.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Scheitelbewehrung etwa derjenigen der genormten Felge entspricht.

3. Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitelbewehrung eine Querschnitt skrümmung hat, die höchstens gleich ihrer Längskrümmung ist.

4. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichgewichtsprofil der Karkasse zwischen einerseits der Kontaktzone der Karkassenbewehrung mit der Scheitelbewehrung und andererseits der Kontaktzone der Karkassenbewehrung

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mit dem Wulstkern durch, die Gleichung

2 2
IT - Re^

cos

bestimmt ist.

Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Tangente an der Karkassenbewehrung und an dem Wulstkern mit der Reifenachse einen Winkel Ψ t bildet, der der Gleichung

ο ο

V - ^Re

2 γ

Rs - Re

entspricht, wobei Rt der Radius der Kontaktzone der Karkasse mit dem Wulstkern ist.

6. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Karkasse zwischen der Kontaktzone derselben mit der Scheitelbewehrung vom Radius Ra und der Kontaktzone der Karkasse mit dem Wulstkern vom Radius Rt der Gleichung
R 2 ρ 2

y _ Γ" β " ^Re dR

entspricht.

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