DE2541504A1

DE2541504A1 - Radialreifen

Info

Publication number: DE2541504A1
Application number: DE19752541504
Authority: DE
Inventors: Iwao Arimura; Hironori Hirano; Shigeo Makino; Akio Sato
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1974-09-18
Filing date: 1975-09-17
Publication date: 1976-04-01
Also published as: JPS5424762B2; AU8464475A; JPS5135902A; US4037637A; CA1012450A

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Radialreifen mit einem Paar Wülsten, einem benachbart jedem Wulst angeordnenten Seitenteil, einer nach außen konvexen Krone, die je über eine Schulter in das entsprechende Seitenteil Übergeht, einer Karkasse mit mindestens einer Cordlage, welche sich vom einen Wulst zum anderen erstreckt und in radialer Richtung des Reifens oder leicht dazu geneigt angeordnet ist, und einem außerhalb der Karkasse sich in gleicher Richtung wie die Krone erstreckenden Protektor, der ein in Umfangsrichtung verlaufendes Spannglied aus einer laminierten Schicht mit mindestens zwei gummierten Cordlagen umfaßt.

Es ist wohl-bekannt, daß die Leistungseigenschaften eines Reifens wesentlich durch den Aufbau der Karkasse bestimmt ist.

in einer Vulkanisier-Metallform geformter und in_.der Praxis verwendeter Reifen muß nach dem Expandieren aufgrund des Unterdrucksetzens bzw. Aufpumpens des Reifeninneren eine solche Ge-

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stalt erhält, daß er die dem Reifen inhärente Rolle spielen kann, d. h. eine solche Gestalt, wie sie anfänglich bei der Konstruktion erwünscht ist.

Bisher wurde weithin auf dem Reifengebiet die Auffassung vertreten, daß die im Reifenkörper erzeugte Beanspruchung dadurch verringert werden kann, daß die Gestalt der Vulkanisier-Metallform so weitgehend als möglich entsprechend der Gestalt des Reifens nach dessen Aufpumpen auf den normalen Innendruck geformt wird. Zum Gestalten einer solchen Metallform ist übliche Praxis gewesen, eine Methode anzuwenden, bei der die Abmessungen des Reifens proportional

auf die Metallform übertragen werden

oder ein auf einer bekannten Schalentheorie beruhendes Rechenverfahren angewendet wird, bei dem der Reifen als dünnwandiger, vollständig elastischer Körper angenommen wird.

Ein wesentliches Merkmal, das den bekannten Gestaltungsverfahren für die Metallform gemeinsam ist, liegt darin, daß der Querschnitt der Metallform, der sich von der Reifenkrone bzw. von dem Reifenlaufabschnitt zu den Wülsten erstreckt, im wesentlichen gleich der Reifengestalt nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren ist.

Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt durch die linke Hälfte eines konventionellen Radialreifens, der die Gestaltänderung des Reifens dadurch zeigt, daß der Reifenquerschnitt bei Anordnung in einer Vulkanisier-Metallform mit durchgezogenen Linien und nach dem Unterdrucksetzen des Reifenxnnenraumes mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Natürlich sind die linke und rechte Hälfte von praktisch ausgeführten Reifen bezüglich der Umfangs-Mittellinie c-c symmetrisch.

In Fig. 1 sind mit 1 der Reifen, mit 2 seine Krone, mit 3 eine Schulter, mit 4 eine Seitenwand ι mit 5 ein Wulst bezeichnet. Die Kontur f des Reifens in der Metallform ist mit

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durchgezogenen Linien dargestellt und die Kontur f' des Reifens nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren mit ge- · strichelten Linien..Bei dem gezeigten Beispiel beträgt der Abstand zwischen den äußeren Oberflächen der Basen der beiden Wülste 5, 5 etwa 70 % der maximalen Reifenbreite.

Mit 6 ist eine in radialer Richtung angeordnete Karkasse und mit 7 ein Protektor aus übereinanderliegenden bzw. laminierten Schichten bezeichnet, dessen Cordfäden mit einem verhältnismäßig kleinen Cordwinkel bezüglich der Umfangs-Mittellinie c-c des Reifens angeordnet sind. Der Klarheit halber sind die Profile der Karkasse 6 und des Protektors 7 entsprechend wie die des in der Metallform angeordneten Reifens dargestellt.

Bei Radialreifen werden Spannglieder, die in ümfangsrichtung des Reifens als Skelett oder Halterung für die Reifenteile wirken, ausgenommen die Wülste allein durch den Protektor 7 gebildet.

Infolgedessen wird bei der obenerwähnten Metallform-Konstruktion durch Unterdrucksetzen des Reifeninneren die größte Beanspruchung an den Enden des Protektors 7 erzeugt, so daß die größte Gestaltänderung ebenfalls an den Enden des Protektors 7 auftritt.

In Fig. 1 ist die Gestaltzunahme in der Mitte der Krone 2 mit de und am Ende e der Krone mit de bezeichnet. Wie Fig. 1 zeigt, ist de wesentlich größer als de.

Um den Protektor, der bei einer laminierten Schicht aus verschiedenen Cordgeweben besteht, zu bilden, müssen die Cordfäden jeder Cordgewebelage, die zwischen dünnen Gummischichten angeordnet ist, in unterschiedlichen, die Umfangsmittellinie c-c des Reifens kreuzenden Richtungen angeordnet werden.

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Wenn der obenbeschriebene Protektor einer Spannung in Umfangsrichtung nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren ausgesetzt wird, neigen die Cordfäden jeder Gewebelage dazu, sich in Umfangsrichtung auszurichten. Die Cordwinkel bezüglich der Umfangs-Mittellinie c-c des Reifens werden folglich klein. Diese Tendenz ist besonders stark an jedem seitlichen Ende des Protektors 7 und von einer Vergrößerung des Abstandes zwischen den Cordfäden gefolgt. Dies unterwirft die zwischen den Protektor-Cordgewebelagen angeordneten Gummischichten einer hauptsächlich in Umfangsrichtung wirkenden Scherbeanspruchung. Diese Scherbeanspruchung vergrößert sich ausgehend von dem mittleren Abschnitt des Protektors zu jedem seitlichen! Ende hin.

Ii Fig. 2 ist ein Diagramm gezeigt, welches eine Beziehung zwischen einer Zwischenschicht-Scherbeanspruchung eines Protektors in Umfangsrichtung eines Radialreifens nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren und der Protektorbreite

• zeigt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, verändert sich die Scherbeanspruchung ausgehend vom Mittelteil des Protektors zu jedem Ende und variiert nahe jedem Ende des Protektors nach einer kubischen Kurve mit der stärksten Veränderung an jedem Ende des Protektors.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ändert sich die Gestalt des Reifens vom Querschnitt f in der Vulkanisier-Metallform zum Querschnitt f' nach Unterdrucksetzen des Reifeninneren (außerhalb der Form). Eine Beziehung zwischen dem Zuwachs de im mittleren Bereich der Krone und dem Zuwachs de am Ende der Krone nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren besteht in Form folgender Ungleichung:

de <"Cde.

Folglich wird ein Krümmungsradius R₁ des äußeren Profils der Karkasse 6 im vertikalen Zentralschnitt durch die Drehachse des Reifens auf der Normalen V-V auf den Reifen am

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Kronenende e nahe dem Protektor 7 kleiner nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren als der entsprechende Krümmungsradius bei in der Metallform angeordnetem Reifen.

Im Gegensatz hierzu wird ein Krümmungsradius R2 der äußeren Fläche der Krone 2 oder derjenigen äußeren Fläche der Karkasse, die bei der Krone 2 liegt, nach dem ünterdrucksetzen des Reifeninneren größer als der entsprechende Krümmungsradius bei in der Metallform angeordnetem Reifen. Auf diese Weise wird die Kontur bzw. das Profil f des Reifens im Einklang mit dem Profil f' gehalten. Zusätzlich steigt die maximale Breite auf das ünterdrucksetzen des Reifeninneren hin geringfügig an; diese Zunahme ist jedoch nicht so groß.

Die in Fig. 2 dargestellte Scherbeanspruchung wird weiter erhöht, wenn der Reifen belastet wird. Experimentelle Untersuchungen haben zu dem Ergebnis geführt, daß die Scherbeanspruchung etwa um das Zweifache größer ist, wenn eine normale statische Last auf diejenige Oberfläche des Reifens ausgeübt wird, die Bodenkontakt hat. Wenn der Reifen auf dem Boden abrollt, wird er zusätzlich einer dynamischen Last ausgesetzt, die um das Mehrfache größer als die obenerwähnte Last ist. Insbesondere ist jedes Ende des Protektors unerwartet schwierigen Bedingungen jedes Mal dann ausgesetzt, wenn der Reifen rotiert und das Protektorende diejenige Oberfläche des Reifens passiert, welche mit dem Boden Kontakt hat.

Der schlimmste Defekt des Radialreifens besteht darin, daß die Scherbeanspruchung der Protektor-Zwischenschicht, die am Protektorende erzeugt wird, in Wärme umgewandelt wird, wenn der Reifen in belastetem Zustand rotieren muß, und daß die Ermüdung aufgrund dieser Erwärmung zusammen mit der mechanischen Ermüdung eine Ablösung zwischen den Cordfäden und deja, die Cordfäden einhüllenden Gummi verursachen, was sich im Laufe des Betriebs des Reifens zu einem sogenannten Ablösungsfehler an jedem Ende des Protektors entwickelt.

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Um solche Defekte oder Fehler zu vermeiden, wurden zahlreiche Vorkehrungen versucht, indem lokal eine Verstärkungsschicht rund um jedes Protektorende zusätzlich angeordnet wurde oder indem die Protektorcordwinkel geändert oder indem Gummi mit gutem Ermüdungsverhalten verwendet wurde. Jedoch haben diese Maßnahmen bisher nicht zu befriedigenden Ergebnissen bei Anwendung der bekannten Metallform-Konstruktion geführt, mit der ein Reifen nach Fig. 1 erhalten wird.

Die Erfinder haben in ihren Untersuchungen gefunden, daß ein erhöhter Anteil der Scherbeanspruchung, die von der auf den Reifen ausgeübten Last herrührt, von der anfänglichen Scherfestigkeit abhängt, die nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren erzeugt wird, und daß durch Verringern der anfänglichen Scherbeanspruchung auf einen kleinen Wert möglich wird, die durch die Belastung verursachte Beanspruchung deutlich zu verringern.

Die Erfinder haben herausgefunden, daß durch Festlegen des Moduls (Elastizitäts-Moduls) des Protektorcords und dessen Winkelanordnung in einem vorgegebenen Bereich und durch Gestalten der Metallform derart, daß die maximale Breite des Reifens in der Metallform viel kleiner als nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren ist, die Krümmung desjenigen Abschnittes der Karkassenlinie, welche jedem Ende des Protektors entspricht, und die Gestalt desjenigen Teils der Krone, die benachbart den erwähnten Karkassenabschnitten liegt, in brauchbarererößen verformt werden kann, wodurch die Scherbeanspruchung der Protektorzwischenschicht an jedem Ende des Protektors nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren deutlich verringert wird.

Die Gestalt des in der Metallform behandelten Reifens wird verformt, wenn der aus der Metallform entfernte Reifen horizontal gestapelt oder durch andere äußere Kräfte verformt wird, die auf den Reifen beim Lagern einwirken. Wenn der aus der Me-

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tallform entfernte Reifen nicht derartigen äußeren Kräften ausgesetzt wird, bleibt die Gestalt des Reifens, die durch die Metallform erzeugt ist, nach dem Herausnehmen des Reifens aus der Metallform erhalten. Auf der Basis einer derartigen Reifengestalt wird das Maß an Deformation des Reöffens nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren so festgelegt, daß die obenerwähnte Zwischenlagen-Scherbeanspruchung des Protektors verringert wird.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, einen pneumatischen Radialreifen der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß die Scherbeanspruchung der Protektor-Zwischenlage verringert wird, ohne daß eine besondere zusätzliche Verstärkungslage verwendet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Radialreifen der eingangs beschriebenen Art vorgesehen, daß der Radialreifen eine anfängliche Querschnittsgestalt hat, welche den folgenden Bedingungen genügt:

(1) R₁ZR₁ ¹ < 0.8,

(2) R₂/W / R₂VW ^1.5,

(3) Modul des Protektorcords £ 10 χ 10 3 kg/cm² und

(4) Cordwinkel 5:25°,

worin R₁ der Krümmungsradius des äußeren Profils der Karkasse in einem vertikalen Zentralschnitt durch die Drehachse des Reifens auf einer normalen zur äußeren gewölbten Oberfläche durch ein in Breitenrichtung gesehenes Ende der Krone, bevor das Reifeninnere unter Druck gesetzt ist, R₁' der entsprechende Krümmungsradius nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren, R2 ein Krümmungsradius des äußeren Profils der Krone in den vertikalen Zentralschnitt durch die Drehachse des Reifens vor

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dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren, R2' der entsprechende Krümmungsradius nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren, W die maximale Breite des Reifens in den vertikalen Zentralschnitt durch die Drehachse vor dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren und W die entsprechende maximale Breite des Reifens nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren sind.

Die Erfindung ist im folgenden und anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch die linke Hälfte eines konventionellen Radialreifens, wobei die Gestaltänderung des Reifens dadurch verdeutlicht ist, daß der Reifen in einer Vulkanisier-Metallform mit durchgezogenen Linien und nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren mit gestrichelten Linien dargestellt ist;

Fig. 2 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Zwischenschicht-Scherbeanspruchung eines in Umfangsrichtung angeordneten Protektors eines Radialreifens nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren und der Protektorbreite darstellt;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht der linken Hälfte eines Radialreifens nach der Erfindung, wobei die Gestaltänderung des Reifens ausgehend von seiner Anordnung in einer Vulkanisier-Metallform (durchgezogene Linien) zu einem Zustand mit unter Druck gesetztem Inneren (gestrichelt) dargestellt ist;

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht der linken Hälfte des Radialreifens nach der Erfindung, wobei der Reifenquerschnitt im Detail in der Vulkanisier-Metallform gezeigt ist;

Fig. 5 mit gleichen Einzelheiten wie in Fig. 4 und in gleicher Darstellung die linke Querschnittshälfte des Reifens nach Unterdrucksetzen seines Innenraumes;

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Fig. 6 eine Draufsicht auf die Cordlagen in einer Karkasse und einen Protektor gemäß der Erfindung;

Fig. 7 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Scherbeanspruchung in ümfangsrichtung eines Radialreifens gemäß der Erfindung und einen Krümmungsradius Verhältnis R-]/R-¹ darstellt und

Fig. 8 ein Diagramm, welches gemessene Ergebnisse von Verformungen in ümfangsrichtung der Protektorlagen des konventionellen Reifens und des Radialreifens nach der Erfindung über der Protektorbreite gegenüberstellt.

Bezüglich der Querschnittsgestalt des Reifens nach der Erfindung ist eine Selbstverständlichkeit, daß der Abstand zwischen den beiden Wülsten des Reifens dann/wenn er in der Metallform angeordnet ist und nach dem Unterdrucksetzen seines Innenraumes gleich groß sein muß. Ferner wird unter der maximalen Breite des Reifens die Abmessung in Richtung der Drehachse des Reifens ausgenommen Vorsprünge zum Bilden von Buchstaben und Mustern auf der äußeren Oberfläche der Reifenseitenwände verstanden.

In Fig. 3 ist das Profil des Reifens in einem vertikalen Zentralschnitt durch die Drehachse des Reifens vor dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren mit durchgezogenen Linien und nach dem Unterdrucksetzen mit gestrichelten Linien dargestellt. In diesem Fall beträgt der Abstand zwischen den Außenflächen der Wulste 70 % der maximalen Breite des Reifens nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren.

Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, hat das Profil f' des Reifens nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren einen größeren Krümmungsradius der äußeren gekrümmten Fläche der Karkasse auf der *örmalen durch das Kronenende e in dem vertikalen Zentralschnitt durch die Drehachse des Reifens im Vergleich zu dem Profil f des Reifens vor dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren. .

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Dagegen hat das Profil f' des Reifens nach

dem Unterdrucksetζen des Reifeninneren einen kleineren Krümmungsradius auf der Außenseite der Krone in dem vertikalen Zentralschnitt durch die Drehachse des Reifens im Vergleich zum Profil f des Reifens vor dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren. Gemäß Fig. 3 wird eine derartige Deformation durch ein bemerkenswertes Anwachsen der Reifenbreite bewirkt.

In den Figuren 4 und 5 sind die Querschnitte der Reifen gemäß der Erfindung mit ihrem inneren Aufbau detaillierter dargestellt. Fig. 4 ist der vertikale Zentralschnitt des Reifens durch die Drehachse, wenn dieser sich in der Metallform befindet, während Fig. 5 der vertikale Zentralschnitt des Reifens durch die Drehachse nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren darstellt.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf einen in der Krone des Reifens gemäß der Erfindung angeordneten Protektor.

Das Wesentliche der Erfindung beruht darin, daß beim Unterdrucksetzen des Reifeninneren die anfängliche Gestalt des Reifens geändert wird.und - daß die Scherbeanspruchung an jedem Ende des Protektors 7 deutlich unter dem ausgeglichenen Zustand

nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren gehalten wird.

Um ein solches Ergebnis zu erhalten, ist erforderlich, den Krümmungsradius R₁ der äußeren gekrümmten Oberfläche auf der ^Normalen am Ende der Krone e in dem gezeigten Schnitt vor Unterdrucksetzen des Reifeninneren bezüglich dem entsprechenden Radius R₁ ' nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren klein zu machen. Das Verhältnis R-j/R-j ' darf nicht größer als 0,8 sein.

In Fig. 7 ist eine Beziehung zwischen dem oben angegebenen Krümmungsradiusverhältnis R₁/R₁· und der Scherbeanspruchung

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in Umfangsrichtung dargestellt, wobei diese Beziehung als Ergebnis von experimentellen Untersuchungen über die Reifengröße und Protektorkonstruktion erhalten wurde, was später noch erläutert wird.

In Fig. 7 ist auf der Abzisse R-j/R^ ' aufgetragen, während die Scherbeanspruchung tan θ, die durch die Verschiebung in umfangsrichtung des Reifens zwischen den Protektorlagen 7₂ und 73 (Fig. 6) definiert ist, auf der Ordinate aufgetragen ist. Die Scherbeanspruchung wurde am Ende der Protektorlage 73 in Weitenrichtung gesehen gemessen.

In Fig. 7 repräsentiert die durchgezogene Kurve I die Beanspruchung des Reifens nach Unterdrucksetzen des Reifeninneren, während die gestrichelte Kurve II die Beanspruchung nach Aufbringen einer Belastung auf den unter Druck gesetzten Reifen darstellt.

Wie aus diesen Kurven I, II zu sehen ist, wird R-j/R^¹ vorteilhaft nicht größer als 0,8 und vorzugsweise höchstens 0,6 gemacht Es sei bemerkt, daß der Abstand zwischen den beiden Kurven I und II kleiner wird, wenn R-j/R-¹ kleiner wird. Wenn die durch das Verhältnis des Krümmungsradius R₂' der äußeren Fläche der Krone 2 zur Reifenbreite W¹, d. h. R₂VW als Flachheit F¹ (flatness) nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren und das Verhältnis des Krümmungsradius R₂ der äußeren Fläche der Krone zur Reifenbreite W, d. h. R2/W als Flachheit F vor dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren bezeichnet wird, ist bevorzugt, das Verhältnis F/F' mindestens 1,5 und vorzugsweise mindestens 2,0 zu machen, weil W* zum Ausgleichen der Reifenqestalt groß sein muß.

Um eine solche Deformation des Reifens zu erhalten, die den Bedingungen

R₁ZR₁' < 0.8 und
F/F¹ E 1.5

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genügt, wird die anfängliche Gestalt des Reifens, welche durch die Vulkanisier-Metallform geschaffen wird, vorzugsweise so bestimmt, daß die Krümmung insbesondere an der Seitenwand des Reifens so klein wie möglich bezüglichai cter Reifengestalt gemacht wird,bä der die Innenseite des Reifens unter Druck gesetzt ist. Dies steht im Gegensatz zur üblichen Reifengestaltung und bestimmt ein Verhältnis der maximalen Breiten W/W¹ des Reifens vor und nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren in einem Bereich zwischen 0,90 und 0,98.

Die Erfinder haben herausgefunden, daß zum wirksamen Verringern der Scherbeanspruchung an jedem Ende des Protektors während des Betriebes des Reifens durch Begrenzen der Deformation bei anfänglicher Gestalt des Reifens nach Unterdrucksetzen des Reifeninneren der Modul und die Cordwinkel der Cordlagen 82 und 83, die im Protektor 7 liegen, besonders wichtig sind.

Der Modul der Cordlagen 82/ 83 sollte wenigstens 10x10^ kg/mm^, vorzugsweise wenigstens 13x1O^ kg/mm^ betragen. Zusätzlich ist notwendig, einen Protektor 7 mit einem in Umfangsrichtung sich erstreckenden Spannglied zu verwenden, welches mindestens zwei gummierte Cordlagen, z. B. zwei Lagen 72 und 73 aufweist, wobei die Cordfäden in diesen beiden gummierten Cordlagen gegeneinander und zur Umfangsmittellinie c-c des Reifens um mindestens 25° geneigt sind (die Cordneigungswinkel zur Linie c-c entsprechen den Winkel 0C2 und QL3 in Fig. 6) .

Mit "Modul" des Cordes ist eine durch die Formel

b/100 χ S

gegebene Grosse bezeichnet, worin a die Spannung in kg, welche dem Cord innerhalb der Proportionalxtätsgrenze (Elastizitätsgrenze) auferlegt wird, b die Dehnung des Cordes in Prozent und S der Querschnitt des Cordes in mm^ bedeuten.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion ist jedes Ende des Protektors 7 im wesentlichen längg.Bogen angeordnet, deren Mitte

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auf der obenerwähnten Normalen liegt. Wenn der Reifenquerschnitt nach Fig. 4 in den Reifenquerschnitt nach Fig. 5 verformt wird, nimmt die Reifenbreite W beträchtlich zu, und der Krümmungsradius des Abschnitts der Krone 2, die nahe der Kronenmitte liegt, nimmt aufgrund der leichten Ausdehnung des genannten Kronenabschnittes ab.

Auf der anderen Seite wird das Spannen der Cordfäden aufgrund der Wirkung des Innendruckes im Reifen wirksam zu jedem Ende des Protektors verteilt, so daß die Querschnittsgestalt des Reifens im Bereich der formalen V-V in ausgeglichenem Zustand verändert wird. Im Ergebnis führt die Quetschwirkung auf jedes Ende des Protektors, d. h. die Tendenz zur Verringerung des Durchmessers des Reifens an jedem Ende des Protektors 7 zu einer Schwierigkeit des Erzeugens einer Zwischenschicht - Scherbeanspruchung des Protektors. Die erwähnte Quetschwirkung oder Durchmesserverringerung des Reifens an jedem Ende des Protektors führt zu einer Verringerung des Reifendurchmessers am Kronenende e (Fig.3). Der Krümmungsradius R^ gemäß Fig. 4·ist wesentlich kleiner als bei dem konventionellen Reifen. Im Gegensatz dazu ist der Krümmungsradius R2 in der Krone merklich größer als bei dem konventionellen Reifen, d. h. der Krümmungsradius des Protektors in einer vertikalen Schnittebene durch die Drehachse des Reifens. Solch kleine Werte R.. und große Werte R, werden von einem deutlichen Abnehmen der Dicke des Reifenabschnittes in der Normallinie V-V begleitet. Hierdurch kann wirksam einer Strahlung von bei der Drehung des Reifens in Betrieb erzeugter Wärme vorgebeugt werden.

Wenn der Reifen belastet wird, wird R2¹ gemäß Fig. 5 wieder auf R2 gemäß Fig. 4 zurückgeführt, weil die Bodenberührungsfläche des Reifens im wesentlichen die gleiche Form wie die ebene Bodenfläche hat. Folglich ist es möglich, ein Anwachsen der Scherbeanspruchung des Reifens gegenüber seiner anfänglichen Scherbeanspruchung zu unterdrücken. Es verbietet sich jedoch aus Herstel-

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lungsgründen, das Krüinmungsradiusverhältnis R^ /R₁ ¹ unbegrenzt klein zu machen. Die untere Grenze des Verhältnisses R^/R-. ' wird abhängig von der Art, dem Verwendungszweck u. dgl. der Reifen ausgewählt. Das Flachheitsverhältnis F/F¹ wird ähnlich bestimmt. Wenn Cord als Spannglied mit einem Modul von weniger als 1OxI(P kg/mm^ verwendet wird, oder wenn der Cordwinkel der Protektor-Cordlagen größer als 25° gemacht wird, ist es nicht möglich, das gewünschte Resultat zu erreichen.

Wenn insbesondere der Modul des Cordes zu klein ist, führt der Reifeninnendruck zu lokaler Deformation des Protektors unter Gleichgewichtsbedingung , so daß es unmöglich ist, die Scherbeanspruchung in Umfangsrichtung des Reifens an jedem Ende des Protektors zu verringern.

Der wie oben beschrieben gestaltete und konstruierte Reifen gemäß der Erfindung soll nun hinsichtlich der Scherbeanspruchung in umfangsrichtung des Reifens an jedem Ende des Protektors mit einem konventionellen Reifen anhand des folgenden Beispiels verglichen werden. Es wird eine Reifengröße 10,00R20 14PR ausgewählt. Gestalt und Konstruktion des Reifens entspricht derjenigen, wie ,sie anhand der Fig.4, 5 und 6 beschrieben sind. Der Reifen hat eine Karkasse 6 radialer Bauart, die durch eine gummierte Schicht gebildet ist, deren Stahlcordfädenuiter einem Winkel von 90° zur Umfangsmittellinie c-c des Reifens geneigt sLnd.

Ein Protektor 7 ist von vier Lagen 7-j bis 7₄ gebildet. Die von der Karkasse her gezählte zweite Lage 72 ist die breiteste Lage und überdeckt vollständig die Krone 2. Die Lagen 7-] und 73 haben im wesentlichen die gleiche Breite, die geringer als diejenige der Lage 72 ist. Die oberste Lage 74 hat die geringste Breite von etwa der Hälfte der Breite der Krone 2.

Der Protektorcord 8 in jeder Lage besteht aus einem Kern, der durch

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Verdrehen dreier Stahürähte. von je 0,2 mm Durchmesser und von sechs Stähldrähten von je 0,38 mm gebildet ist. Auf diesen Kern sind sechs Stahldrähte von je 0,38 mm Durchmesser spiralförmig aufgedreht. Der Protektorcord 8 besteht also aus Stahlcord mit einer sogenannten 1X3X0,20+6X0,38-Konstruktion und hat einen Modul von 14x1O³ kg/mm².

Die Cordfäden 8 erstrecken sich in zwei zueinander geneigten Richtungen von cL,=65° , σ(.₂=20° , 0C₃=2O° und «£₄=2O° bezüglich der Umfangsmittellinie c-c des Reifens. Die Cordfäden benachbarter Lagen7-| und 72 sowie 72 und 73 kreuzen einander.

Der Krümmungsradius R₁ ' der äußeren Oberfläche der Karkasse auf der Höhe der Normalen V-V durch das Ende der Krone e¹ bei einem Reifeninnendruck von 7,25 kg/cm² beträgt 90 mm, während der entsprechende Radius R-j bei Anordnung des Reifens in einer Vulkanisier-Metallform von 50 mm beträgt, so daß das Radiusverhältnis R₁/R₁ ¹ 0,55 beträgt.

Der Krümmungsradius R2¹ der Kronenaußenfläche des mittleren Abschnittes der Krone und die maximale Breite W¹ des Reifens nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninnenraumes betragen 460 mm und 271 mm. Die Flachheit F¹, die durch das Verhältnis R₂'/W"¹ definiert ist, beträgt 1,7. Die entsprechenden Werte R₂ und W bei in der Metallform angeordneten Reifen betragen 1350 mm und 275 mm und die entsprechende Flachheit F 4,9. Das Flachheits-Verhältnis F/F¹ beträgt 2,9. Natürlich wird in diesem Fall der Abstand B zwischen den beiden Wülsten des Reifens bei Anordnung in der Metallform etwa gleich dem Abstand B¹ zwischen den beiden Wülsten nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren und beträgt 190 mm·

H¹ sei eine Höhe des Reifenquerschnitts, die durch einen Abstand zwischen dem inneren Umfang cfes Reifenwulstes und der Spitze der Krone in einem vertikalen Zentralschnitt durch die Drehachse des Reifens nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren gebildet ist. H sei die entsprechende Höhe- des Reifens, wenn dieser sich in der Metallform gemäß der Fig. 4 befindet. H¹ beträgt 271 mm und

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H 270 mm.

h¹ sei eine Höhe von der inneren ümfangsbasis des Wulstes bis zur maximalen Breite des Reifens in derselben vertikalen Mittelebene bei unter Innendruck befindlichem Reifen und h die entsprechende Höhe bei Anordnung des Reifens in der Metallform. h¹ beträgt dann 153 mm und h 143 mm. Dann gilt h¹ _ _ „

jjT ~ O, ob

und h _ .» _c. Wie aus diesen Beziehungen zu erkennen

τι ~ U, D J ,

ist, sind die Höhen h und h¹ nicht sehr unterschiedlich, so daß die maximale Reifenbreite immer noch im Mittelbereich der Querschnittshöhe liegt.

Es sei nun angenommen, daß der konventionelle Reifen eine Gestalt gemäß Fig. 1 und der Einfachheit halber einen Protektoraufbau gemäß Fig. 6 haben soll.

Sowohl der Reifen nach der Erfindung als auch der konventionelle Reifen wurden auf Felgen von 7,50 V aufgezogen. Dann wurden die Verformungen in Umfangsrichtung der Cordlagen zwischen den Protektorlagen 72 und 7ß gemäß Fig. 6 längs der gesamten Breite des Protektors gemessen, die auftraten, nachdem die Reifen mit einem Innendruck von 7,25 kg/cm^ aufgepumpt waren. Das hierbei erhaltene Ergebnis ist in Fig. 8 dargestellt.

Die Verformung in Umfangsrichtung zwischen den Protektorcordlagen entspricht der Scherbeanspruchung in umfangsrichtung.

In Fig. 8 bezeichnet die durchgezogene Kurve III die Verformung in umfangsrichtung der Cordfäden des konventionellen Reifens. Diese Verformung nimmt ausgehend von der breiten Mitte des Protektors zu jedem Ende des Protektors hin längs einer kubischen Kurve zu.

Die gestrichelte Kurve IV zeigt die Verformung in Umfangsrichtung der Cordfäden des Reifens nach der Erfindung. Gemäß Kurve IV ist die Verformung des Reifens nach der Erfindung im mittleren Bereich der Protektorbreite im wesentlichen gleich der Verformung beim

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konventionellen Reifen, hat jedoch ein Maximum in einem Abstand von der breiten Mitte des Protektors und nimmt dann zu jedem Ende der Protektorbreite hin wieder ab.

Wie aus Fig. 8 zu erkennen ist, beträgt die Verformung in Umfangsrichtung an jedem Ende des Protektors des Reifens gemäß der Erfindung nur etwa ein Viertel der Verformung des konventionellen Reifens.

Die Verformungen in umfangsrichtung an den Enden der Protektoren gemäß den Kurven III und IV in Fig. 8 entsprechen den Scherbeanspruchungen, die durch die Kurve I in Fig. 7 gegeben ist, wenn R-j/R-j'=1 ,02 bzw. R-j/Ri'=O,55 ist.

Es sei bemerkt, daß die Verwendung von Rayon-Cord od. dgl. mit einem kleinen Modul in der Größenordnung von 20x1O^ kg/mm^ nicht nur ein Erzielen des gewünschten Ergebnisses erschwert, sondern nach Ablauf der Zeit, nach der das Reifeninnere unter Druck gesetzt worden ist, ferner ein Kriechen des Cordes auftreten läßt, wodurch die Scherbeanspruchung an jedem Ende des Protektors erhöht wird. So ist also nicht wünschenswert, Rayon-Cord od. dgl. zu verwenden.

Wie oben erläutert, nützt der Radialreifen gemäß der Erfindung den Reifeninnendruck nach dem Aufpumpen dazu aus, an jedem Ende des Protektors eine ausgeglichene Gestalt zu erzielen. Dadurch wird der/Radialreifen auftretende Ablösungsfehler bemerkenswert herabgesetzt, ohne daß irgendeine zusätzliche verstärkende Lage verwendet wird.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

1 Λ Radialreifen mit einem Paar Wülsten, einem benachbart ■jfedem Wulst angeordneten Seitenteil, einer nach außen konvexen Krone, die je über eine Schulter in das entsprechende Seitenteil übergeht, einer Karkasse mit mindestens einer Cordlage, welche sich vom einen Wulst zum anderen erstreckt und in radialer Richtung des Reifens oder leicht dazu geneigt angeordnet ist, und einem außerhalb der Karkasse sich in gleicher Richtung wie die Krone erstreckenden Protektor, der ein in Umfangsrichtung verlaufendes Spannglied aus einer laminierten Schicht mit mindestens zwei gummierten Cordlagen umfaßt, dadurch gekennzeichnet , daß der Radialreifen eine anfängliche Querschnittsgestalt hat, welche den folgenden Bedingungen genügt:

(1) R₁ / R₁' ^. 0.8,

(2) R₂ / W / R₂VW 41 .5.

(3) Modul des Protektorcords έ1O χ 10 ³ Kg/cm², und

(4) Cordwinkel

25°,

worin( RJ der Krümmungsradius des äußeren Profils der Karkasse in einem vertikalen Zentralschnitt durch die Drehachse des Reifens auf einer Normalen zur äußeren gewölbten Oberfläche durch ein Ende in Breitenrichtung . . . der Krone, bevor das Reifeninnere unter Druck gesetzt ist,(R*')der entsprechende Krümmungsradius nach dem ünterdrucksetzen des Reifeninnereri,

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ein Krümmungsradius des äußeren Profils der Krone in dem vertikalen Zentralschnitt durch die Drehachse des Reifens vor dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren, (R₂') ^er ^ent~ sprechende Krümmungsradius nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren, (W) die maximale Breite des Reifens in dem vertikalen Zentralschnitt durch die Drehachse vor dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren und(W)die entsprechende maximale Breite des Reifens nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren sind.
2. Radialreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (R₁ZR₁') höchstens etwa 0,6 ist.
3. Radialreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß(R₂/W / R₂VW) mindestens 2,0 ist.
4. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser des Reifens an jedem Ende der Krone verringert ist, nachdem das Reifeninnere unter Druck gesetzt ist.
5. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß(W/W)in einem Bereich zwischen 0,9 und 0,98 liegt.
6. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Modul des Protektorcords mindestens 13x1O^ kg/mm2 beträgt.
7. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Protektor metallischen Cord als Verstärkungsmaterial aufweist.
8. Radialreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Karkasse eine metallische Cordlage als Cordlage verwendet ist.

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9. Radialreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Protektor eine Stahlcord-schicht aus drei laminierten Lagen aufweist.
10. Radialreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Verstärkungsmaterial des Protektors eine Stahlcordschbht ist, die vier laminierte Lagen aufweist.
11. Radialreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Cordfäden aller vier Cordschichten sich in zwei Richtungen erstrecken und unter Winkeln von etwa 65°, 20°, 20° und 20° bezüglich der Umfangsmittellinxe des Reifens in der Reihenfolge ausgehend von der Schicht benachbart da: Karkasse geneigt sind, und daß die am weitesten von der Karkasse entfernte Schicht die geringste Breite hat.
12. Radialreifen nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß (R* /R-j ') etwa 0,55 und (R2/W / R₂VW) etwa 2,9 betragen.
13. Radialreifen nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis einer Höhe (h, h')zwischen der inneren Umfangsbasis des Wulstes zur Stelle der maximalen Breite des Reifens in einem vertikalen Zentralschnitt durch die Drehachse des Reifens zu einer Höhe (H,H¹) zwischen der inneren Umfangsbasis des Wulstes zur Spitze der Krone im gleichen vertikalen Zentralschnitt im wesentlichen vor und nach dem Unterdrucksetzen des Reifeninneren konstant ist.

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