DE2610806A1

DE2610806A1 - Luftreifen fuer fahrzeugraeder

Info

Publication number: DE2610806A1
Application number: DE19762610806
Authority: DE
Inventors: Giorgio Tangorra
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1975-03-18
Filing date: 1976-03-15
Publication date: 1976-09-30
Also published as: NL7514215A; FR2304487A1; FR2304487B1; BE839496A; PT64804A; JPS51118202A; DK118476A; ES219803U; SE7603322L; ZA761624B; AU1192776A; PT64804B; IT1034352B; AR211116A1; LU74581A1; ES219803Y; FI753645A; BR7601374A

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

München Hamburg

2000 HAMBURG 50, ^12>

KONIGSTRASSE 28 TELEFON: 381233 TELEGRAMME: KARPATENT TELEX: 212979 KARP D

¥.26909/75 12/Hh

Industrie Pirelli S.p.A. Mailand (Italien)

Luftreifen für Fahrzeugräder.

Die Erfindung betrifft Fahrzeugluftreifen, bei denen die Lasttragfähigkeit durch die strukturelle Ausführung des Reifens selbst und durch den Luftdruck gegeben ist. Die Erfindung bezweckt, einen Reifen dieser Art zu schaffen, der unter Belastung beträchtlich verbessertes Verhalten hat.

Bei üblichen Reifen ergibt sich die Lasttragfähigkeit in großem Ausmaß und oftmals nahezu ausschließlich durch die Wirkung des Luftdrucks, so daß ein mit solchen Reifen ausgerüstetes Fahrzeug, welches ein Kraftfahrzeug, ein Zweiradfahrzeug oder ein Luftfahrzeug sein kann, praktisch nicht fahren kann, wenn kein Luftdruck vorhanden ist. Neuerdings sind Entwicklungen auf diesem Gebiet gerichtet auf die Schaffung von Reifen, die selbst bei Fehlen des

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BANK: DEUTSCHE BANK AG, HAMBURG {BLZ 20070000), KONTO NR. 65/18823 · POSTSCHECK: HAMBURG 142846-205

Luftdrucks zwar nicht optimal, jedoch ausreichend so arbeiten können, daß beispielweise das Auftreten eines Lochs im Reifen keine kritischen Folgen hat und auch nicht verhindert, daß das Fahrzeug noch über eine gewisse Strecke fahren kann. Diese Entwicklungsrichtung hat die Aufmerksamkeit auf Reifen gerichtet, bei denen die Belastung in beträchtlichem Ausmaß oder sogar vollständig durch die elastische Reaktion des Kautschuks aufgenommen wird, d.h. auf Reifen gerichtet, bei denen gesagt werden kann, daß die Lasttragfähigkeit sich vollständig aus der strukturellen Ausführung des Reifens ergibt.

Weiterhin haben übliche Reifen" einen Laufflächenteil und Seitenwände, die unter Zugbeanspruchung arbeiten. Es sind jedoch auch Reifen vorgeschlagen worden, bei denen die Seitenwände nicht unter Zugbeanspruchung, sondern unter Druckbeanspruchungen und Biegebeanspruchungen arbeiten. Es sind auf diesem Gebiet beispielsweise Reifen bekannt, hei denen die Seitenwände so aufgebaut sind, daß sie eine beträchtliche zur Reifeninnenseite gerichtete Krümmung haben, wodurch sich für die Seitenwände das Bestreben ergibt, sich einwärts zu biegen, wenn eine vertikale Belastung angelegt wird, oder wenn kein Luftdruck vorhanden ist. Es wird hier auf US-PS 3 39k 751 verwiesen, in der ein Reifen beschrieben ist, bei welchem die Seitenwände so gestaltet sind, daß beispielsweise bei Fehlen des Luftdrucks die Seitenwände sich auf sich selbst falten, so daß der Reifen im luftleeren Zustand kleinere Gesamtabmessungen hat. Dieser Reifen ist so aufgebaut, daß seine Seitenwände unter dem Luftdruck Druckbeanspruchung unterworfen sind, daß jedoch die zur Reifeninnenseite gerichtete Krümmung nicht verschwindet und demgemäß die Seitenwände nicht die Gestalt der Seitenwände bei üblichen Reifen einnehmen können, in welcher sie unter Zugbeanspruchung stehen. Als unvermeidbare Folge haben die Seitenwände das Bestreben, unter Belastung, und selbst unter nur teilweiser Belastung, die Gestalt einzunehmen, die sie im luftleeren Zustand des Reifens einge-

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nomnien hatten, was bedeutet, daß sie das Bestreben haben, sich stärker zu biegen und demgemäß ihre zur Reifeninnen— seite gerichtete Krümmung zu vergrößern.

Es sind auch Fahrzeugluftreifen seit längerer Zeit bekannt, die im wesentliehen das gleiche Verhalten haben, selbst wenn sie im luftleeren, jedoch unbelasteten Zustand keine so ausgeprägte Krümmung in Richtung gegen die Reifeninnenseite zeigen. Beispielsweise ist in der FR-PS 67I 32k ein Reifen beschrieben, der einen Laufstreifen großer Dicke und damit eine gewisse Undehnbarkeit in Umfangsrichtung und eine gewisse seitliche Starrheit hat, wobei bei diesem Reifen die Seitenwäride sich nach außen erweitern und eine ausgeprägte zur Reifeninnenseite gerichtete Krümmung beibehalten. Dieser Reifen ist so aufgebaut, daß unter Belastung die Krümmung das Bestreben hat, sich zu vergrößern, und daß die Seitenwände das Bestreben haben, sich in ihrem mittleren Teil, der die zur Reifeninnenseite gerichtete Krümmung hat, einander zu nähern, ohne jedoch miteinander in Berührung zu kommen. Weiterhin ist bei diesem Reifen der Laufstreifen eben oder vorzugsweise außen geringfügig konkav. Als Folge dieser Ausbildung ist der Druck zwischen der Lauffläche und dem Erdboden an den Seitenkanten des Laufstreifens nicht kleiner und vorzugsweise sogar größer als im mittleren Bereich des Laufstreifens. Die seitliche Starrheit und die

gewisse Undehnbarkeit in Umfangsrichtung sollen verhindern, daß die Konkavität der Lauffläche unter Belastung verschwindet und die Lauffläche eben wird.

Es ist festzustellen, daß alle diese bekannten Reifen sich wie Federn verhalten, und daß die Fähigkeit des Reifens, Belastungen zu ertragen, sich praktisch ausschließlich aus der elastischen Reaktion des Kautschuk und der Biegung ergibt, wobei die Biegung vorherrschend in dem mittleren Bereich der Seitenwände konzentriert ist. Es ist zu bemerken, daß diese Reifen nicht die Fähigkeit haben, Belastung zufolge des Luftdrucks zu tragen. Daher

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ORiGlNAL INSPECTFn

wird bei diesen Reifen durch Erhöhung des Luftdrucks keine aktivere Reaktion auf Belastung hervorgerufen. Im Gegenteil kann sich die unerwünschte Erscheinung ergeben, daß zu einem gewissen Zeitpunkt die Erhöhung des Luftdrucks dazu führt, daß die Belastung, die der Reifen tragen kann, geringer wird. In diesem Fall ist ein sogenannter negativer Luftdruckeffekt vorhanden, der als Anti-Luftdruckeffekt bezeichnet werden kann.

Unter gewissen Umständen können die genannten bekannten Reifen für das Fahren im Gelände verwendet werden, insbesondere bei niedrigen Luftdrücken,-' jedoch sind sie für allgemeine Verwendung oder für normalen Gebrauch auf der Straße sehr ungeeignet, und zwar sowohl für leichte als auch für schwere Fahrzeuge, und sie sind auch für Luftfahrzeuge nicht geeignet.

Obwohl, wie oben ausgeführt, bei modernen Reifen die Belastung teilweise durch den Luftdruck und teilweise durch die strukturelle Ausführung des Reifens, nämlich als Folge der elastischen Reaktion des Kautschuks, getragen werden kann, und obwohl der Anteil des Luftdrucks und der strukturellen Ausführung des Reifens zur Lasttragfähigkeit sich ändern kann, zeigen Erfahrungen, daß für die meisten Gebrauchszwecke ein Reifen, dessen Lasttragfähigkeit nur durch die strukturelle Ausführung gegeben ist und nicht durch den Luftdruck, nicht den vielfältigen Anforderungen genügen kann, welche einen echt funktionellen Reifen charakterisieren.

Zu diesen Anforderungen gehören u.a. eine nicht übermäßige radiale Starrheit, insbesondere in Relation zum Luftdruck, eine nicht übermäßige Energieabsorption, wenn das gleiche Material zum Bilden des Reifens verwendet wird oder irgendein Material, welches gegenwärtig im Handel zu einem vernünftigen Preis verfügbar ist, gute Stabilität des Profils des Reifens unter Druck, Form- bzw. Gestaltcharakteristiken, die nicht zu unüberwindbaren oder in irgendeiner Weise ernsthaften Schwierigkeiten bei der Herstellung führen, keine

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übermäßige Abnutzung, angemessene maximale radiale Biegeverformung und angemessene Belastung, die diese maximale radiale Biegeverformung hervorruft (die, indem sie Teile des Reifens, insbesondere den Laufstreifen und die Seitenwände ~ die gewöhnlich zufolge des Drucks getrennt sind -, in direkte Berührung bringt * relevante weitere Verformungen des Reifens verhindert), und, insbesondere bei flachlaufenden Reifen, d. h. bei Keifen, mit denen auch bei nicht vorhandenem Reifendruck gefahren werden kann, auch eine angemessene Stabilität in luftleerem Zustand.

Diese vielen Anforderungen können für die Anzahl von Faktoren, die hier zu berücksichtigen sind, nicht leicht mit allgemeinen Ausdrücken definiert werden. Jedoch erlauben die Erfahrungen es, diejenigen Reifen genau herauszugreifen, die insgesamt als zufriedenstellend angesehen werden können, und auch diejenigen Reifen herauszugreifen, die insgesamt als nicht zufriedenstellend bezeichnet werden können. Die oben beschriebenen bekannten Reifen können als nicht zufriedenstellend angesehen werden,weil sie gewisse der erwünschten Hauptanforderungen nicht erfüllen. .Beispielsweise sind sie übermäßig starr oder sie haben übermäßige Energieabsorption, oder übermäßige Abnutzung, oder sie zeigen kein angemessenes Lasttragvermögen usw.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, einen Fahrzeugluftreifen zu schaffen, bei welchem Belastung teilweise durch den Luftdruck (pneumatischer Effekt) und teilweise durch die strukturelle Ausführung getragen wird, und welche in der Lage sind, ohne Luftdruck zu laufen, i^obei die oben aufgeführten Wachteile beseitigt sind. Dies bedeutet, daß die Erfindung bezweckt, einen Fahrzeugluftreifen zu schaffen, der in seiner Gesamtheit den Anforderungen hinsichtlicht Funktionalität und Wirksamkeit für den größten Teil seiner praktischen Anwendungen für Räder von Motorfahrzeugen, Zweiradfahrzeugen oder Luftfahrzeugen entspricht.

Zufolge der Komplexität dieser Anforderungen, der Komplexität des Arbeitens des Reifens, der vielen auftreten-

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den und zu berücksichtxgenden Faktoren, und der Schwierigkeit, das Reifenverhalten vom mechanischen Standpunkt aus genau zu definieren, soll keine Theorie über die Gründe aufgestellt werden, die dafür verantwortlich sind, daß ein Reifen gemäß der Erfindung den genannten Zweck erfüllt. Es wird jedoch angenommen, daß der genannte Zweck erfüllt wird zufolge eines guten Verhältnisses zwischen dem Anteil des Luftdrucks und dem Anteil der strukturellen Ausführung des Reifens zur Lasttragfähigkeit des Reifens. Begleitet wird dieses gute Verhältnis von einer nicht übermäßigen Steifheit der Reifenaiisführung. Um diesen Ausdruck zu verstehen, muß berücksichtigt werden, daß die Steifheit oder Starrheit des Reifens teilweise von seiner geometrischen Gestalt und teilweise von dem besonderen Material oder den besonderen Materialien abhängen kann, die bei der Reifenherstellung verwendet werden.

Selbstverständlich ändern sich auch ohne Änderung der strukturellen Ausführung des Reifens seine Charakteristiken, wenn anderes Material verwendet wird. Es soll hier auch der Einfluß der strukturellen Ausführung auf die Starrheit ohne Änderung des Materials betrachtet werden, und in dieser Hinsicht wird ein Reifen als zufriedenstellend angesehen, der keine übermäßige Starrheit hat, wenn ex· mit den Materialien aufgebaut wird, die in der Kautschukindustrie gewöhnlich verfügbar sind und verwendet werden.

Ein Reifen gemäß der Erfindung zeigt weiterhin gute Verteilung der Beanspruchungen in seinen verschiedenen Teilen, gute Stabilität seiner Gestalt oder seines Profils sowohl im luftleeren als auch im aufgepumpten Zustand, gute Laufeigenschaften bei Fehlen des Luftdrucks usw.

Ähnlich wie der in der FR-PS 671 324 beschriebene Reifen ist ein Reifen gemäß der Erfindung aus einem Laufstreifen und zwei Seitenwänden aufgebaut, die sich in der Richtung von der Felge zum Laufstreifen nach außen erweitern, und zwar wenigstens dann, wenn der Reifen sich in luftleerem Zustand

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befindet und nicht belastet ist. Die Seitenwände haben niemals eine zur Reifenaußenseite gerichtete Krümmung, selbst wenn der Reifen aufgepumpt ist. Der Abstand zwischen den Wulsten kann sich ändern, und daher kann der Reifen im wesentlichen trapezförmige oder nahezu dreieckförniige Gestalt haben.

Ähnlich wie bei dem Reifen gemäß der FR-PS 67I 324 haben die Seitenwände im luftleeren Zustand eine zur Reifeninnenseite gerichtete Krümmung, die sich, wenn der Reifen aufgepumpt wird, verringert, die jedoch nie ganz aufgehoben wird. Demgemäß wird durch das Aufpumpen des Reifens ein Zusammendrücken der Seitenwände hervorgerufen.

Bei einem Reifen gemäß der Erfindung nähern sich jedoch im Gegensatz zu dem Reifen gemäß der FR-PS 67I 324, wenn der Reifen belastet wird, einander entsprechende Punkte der beiden Seitenwände in keiner Zone einander an, sondern entfernen sich voneinander, und zwar wenigstens in gewissen Zonen des Reifens und insbesondere nahe dem Laufstreifen.

Der Ausdruck "einander entsprechende Punkte" gemäß vorstehender Beschreibung bezeichnet jeweils Punkte der beiden Seitenwände, die in ein und derselben radialen Ebene des Reifens und in gewissem Abstand von der Reifenachse liegen. Zufolge von Verformung als Folge von radialer Belastung verschieben sich diese Punkte in gleichem Ausmaß und in gleicher Richtung oder in entgegengesetzter Richtung, und zwar in Übereinstimmung mit der betrachteten Verschiebungskomponente, so daß immer dann, wenn eine vertikale Belastung angelegt wird, die anfängliche Entsprechung der beiden Punkte auch während Verformung beibehalten wird. Es ist jedoch zu verstehen, daß bei dem Reifen gemäß der Erfindung eine Annäherung entsprechender Punkte in begrenztem Ausmaß und in einer kleinen Zone zulässig ist, die gewöhnlich nahe den Wulsten liegt, ohne daß in irgendeiner wesentlichen Weise die Charakteristiken des Reifenverhaltens beeinträchtigt werden und ohne daß ein solcher Reifen aus dem Rahmen der Erfindung fällt.

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Ilinsiclitlich der nachfolgenden Beschreibung und der Darstellung in den Zeichnungen ist zu bemerken, daß in der Beschreibung immer Bezug genommen wird auf den Reifenquerschnitt in der mittleren Zusammendrückzone, d.h. auf den Mittelpunkt der Zone, die sich in Berührung mit dem Erdboden befindet. Dies ist zulässig, da Erfahrungen zeigen, daß die Kräfte, die in den verschiedenen Zonen des Reifens auftreten, eine Wirkung haben, die gleichlaufend mit der Wirkung von Kräften ist, die in der mittleren Zusammendrückzone auftreten, und sie stehen zu diesen Kräften auch quantitativ in einer Beziehung. Hinsichtlich der Lasttragfähigkeit durch Luftdruck verhalten sich die Zonen, die in Umfangsrichtung der mittleren Zusammendrückzone benachbart sind, in einer Art und Weise, die zwischen dem Verhalten der mittleren Zusammendrückzone und dem Verhalten der freien Zone liegt, und sie arbeiten, wenn auch mit Bezug auf die genannte mittlere Zusarainendrüclczone in begrenzterer Weise, mit der durch den Luftdruck gegebenen Lasttragfähigkeit zusammen, jedoch nur unter Kräften gleichen Vorzeichens. Die Struktur— lasttragfähigkeit zufolge? der elastischen Reaktion des Kautschuks ist weiter vergrößert durch den Scherwiderstand des Kautschuks der Seitenwände an den Querschnitten oder Zonen im Winkelabstand von ungefähr 90° von der mit dem Erdboden in Berührung stehenden mittleren Zusammendrückzone des Reifens, während bei einem Abstand von 180 die Querschnitte oder Zonen sich mit Bezug auf die mittlere zusammengedrückte Zone in entgegengesetzter Richtung verformen, so daß, obwohl in viel begrenzterem Ausmaß, in entgegengesetzter Richtung wirkende Kräfte erzeugt werden, die an die um 180 gedrehten Querschnitte oder Zonen angelegt werden, jedoch insgesamt mit denjenigen Kräften zusammenstimmen, die auf die mittlere zusammengedrückte Zone wirken. Es ist daher gerechtfertigt, diese Querschnitte oder Zonen nur unter den Gesichtspunkten zu betrachten, die für die Beschreibung der Erfindung wichtig sind.

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In Übereinstimmung mit vorstehenden Ausführungen und unter Bezugnahme auf die mittlere zusammengedrückte Zone, auf die nachstehend immer Bezug genommen wird, falls nicht ausdrücklich etwas anderes gesagt ist, ist ein Reifen gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in dieser radialen Zone die Reifenschultern, d. h. die Stellen der Verbindung der Seitenwände mit dem Laufstreifen, sich, wenn der Reifen vertikaler Belastung unterworfen wird, mit Bezug auf die mittlere Umfangsebene des Pahrzeugrades nach außen verschieben zufolge wenigstens einer Konvexität, die der Laufstreifen in seiner Zone hat, die sich im luftleeren und nicht belastete¹"¹ Zustand mit dem Erdboden in Berührung befindet. Dies bedeutet, daß die Endpunkte der Seitenwände, d. h. diejenigen Punkte, die den Stellen der Verbindung mit dem Laufstreifen entsprechen, sich im wesentlichen voneinander entfernen, wodurch sich die oben erwähnte Auseinanderbewegung wenigstens eines Teiles entsprechender Punkte der beiden Seitenwände ergibt.

Die Gesamtheit der gewünschten Auseinanderbewegung ist proportional zur Schrägstellung der Seitenwände, und sie hat das Bestreben, sich mit Verringerung der Schrägstellung zu verringern. Sich mehr erweiternde Seitenwände führen zu kleineren Auseinanderbewegungen der Seitenwände zwischen sich. Jedoch sind bevorzugte Grenzen hinsichtlich der Schrägstellung der Seitenwände vorhanden. Wenn die Schrägstellung als der Winkelck zwischen der Radachse und der Linie bestimmt wird, die den Mittelpunkt der Verbindung des Wulstes mit der Seitenwand (oberer Punkt des Wulstes) und den Mittelpunkt der Schulter miteinander verbindet, soll die Schrägstellung im wesentlichen zwischen 30° und 75°, und vorzugsweise zwischen Jj 0 und 60 liegen. Die Schrägst ellung soll "im wesentlichen" in diesem Winkelbereich liegen, da eine gewisse beliebige Wahl hinsichtlich der Bestimmung der Lage der genannten Mittelpunkte und daher des Maßes der Schrägstellung gegeben ist.

Der Laufstreifen des Reifens gemäß der Erfindung ist vorzugsweise verstärkt. Die Art der Verstärkung kann jedoch in weiten Grenzen beliebig gewählt werden. Es können Schnur-

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:,.-i .'-::.*AL INSPECTED

gebilde verwendet werden, beispielsweise verschiedene Lagen, deren Schnüre Metallschnüre oder Textilschnüre veränderlicher Starrheit sind und sich in verschiedenen Winkeln kreuzen, oder es können homogene Verstärkungen verwendet werden, beispielsweise hochwiderstandsfähige Polymere oder Verstärkungen, die Verstärkungsfasern, Verstärkungsfäden oder dergleichen enthalten. Jede Art von Verstärkung hat ihre eigenen Vorteile und ihre bevorzugten Anwendungen, jedoch können grundsätzlich zur Verwirklichung der vorliegenden Erfindung alle Arten von Verstärkungen verwendet werden.

Auch die geometrische Gestalt und die Erstreckung der Verstärkung können geändert werden, wie es nachstehend anhand von Beispielen erläutert wird.

Die Seitenwände, die in ihrer Abwicklung einen im wesentlichen konstanten Querschnitt haben, sollen vorzugsweise ein Schlankheitsverhäitnis von größer als 0,2 haben. Dieses Schlankheitsverhältnis ist definiert als das Verhältnis zwischen der Dicke der Seitenwand in ihrem mittleren Teil und der Länge der Seitenwand, wobei die Länge durch die Abwicklung der Mittellinie der Seitenwand zwischen dem Wulst und der Laufstreifschulter gegeben ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine Iialbquerschnittsansicht eines Reifens gemäß der Erfindung in der Ebene, die durch die Stelle der Berührung des Laufstreifens mit dem Erdboden hindurchgeht, wobei der Reifen im aufgepumpten, jedoch unbelasteten Zustand dargestellt ist.
Fig. 2 ist eine der Fig. 1 analoge Ansicht, in welcher der Reifen im aufgepumpten und belasteten Zustand dargestellt ist.

Fig. 3 bis 9 sind den Fig. 1 und 2 analoge Ansichten verschiedener Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung.

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Der Reifen gemäß Fig. 1 hat einen konvexen Laufstreifen 10 und Seitenwände 11, II¹, deren jede mit einem Wulst 12 bzw. 12' versehen ist, die an einer Felge 13 durch entsprechend gestaltete Flansche lh, Ik¹ festgelegt sind, so daß die Wulste 12, 12· derart verankert sind, daß sie mit Bezug auf die Felge 13 undrehbar sind. Hierfür können verschiedene an sich bekannte Mittel verwendet iverden, wie Einzwängen der Wulste in die Felge, Befestigen der Wulste an der Felge, Anordnung von undehnbaren Verstärkungen und Abstandsteilen zwischen den Wulsten. Der Laufstreifen 10, die Seitenwände 11, 11' und die Wulste 12, 12' sind in- der Schnittansicht mit unterschiedlichen Schraffüren dargestellt, womit zum Ausdruck gebracht werden soll, daß sie nicht nur, wie es üblich ist, aus Massen oder Mischungen unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften hergestellt sind, sondern daß auch der Laufstreifen 10 aus einem in geeigneter Weise verstärkten Material hergestellt sein kann. Die Schraffüren sind jedoch in den weiteren Figuren nicht mehr dargestellt. Die Linie 15 stellt die Erdbodenfläche dar, und der Punkt 16 ist daher der Mittelpunkt der zusammengedrückten Zone.

Im luftleeren Zustand ist die zur Reifeninnenseite gerichtete Krümmung (Konkavität) der Seitenwände 11, 11', die in Fig. 1 in unterbrochenen Linien dargestellt ist, größer als im aufgepumpten Zustand. Es ergibt sich daraus, daß beim Aufpumpen die Seitenwände verkürzt und unter Druckbeanspru— chung gesetzt werden.

Die Punkte T und T' stellen jeweils den oberen Punkt des betreffenden Wulstes 12 bzw. 12', und die Punkte S und S' jeweils den Mittelpunkt der betreffenden Schulter dar. Mit ά ist jeweils der Winkel bezeichnet, den eine die Punkte T und S bzw. T' und S' miteinander verbindende Linie mit der Radachse bildet. Gemäß Fig. 1 beträgt dieser Winkel (k ^5 ·

Fig. 2 zeigt den Reifen gemäß Fig. 1 in analoger Ansicht, jedoch unter vertikaler Belastung. Es ist ersichtlich, daß die Wulste 12, 12' und damit auch die Punkte T und T' ihre

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Lage nicht verändert haben. Der Laufstreifen 10 hat jetzt jedoch flachere Gestalt und die Punkte S und S' nehmen jetzt die Lage Sa bzw. Sa¹ ein, die gegenüber der Lage des Punktes S bzw. S¹ und mit Bezug auf die Mittelebene des Rades nach außen verschoben ist. Aus Fig. 2 ist weiter ersichtlich, daß durch das Zusammendrücken der Seitenwände 11, 11' die Punkte S und S' auch das Bestreben haben, sich der Radachse anzunähern.

Da der Reifen nunmehr in seiner Zone der Berührung mit dem Erdboden zusammengedrückt ist, liegt die Erdbodenlinie nunmehr näher an der Radachse, und 'diese neue Lage ist in Fig. 2 durch die Linie 15a angegeben. Tatsächlich hat sich natürlich die Lage der Achse des Rades verschoben, jedoch erscheint es zur besseren Erläuterung der Reifenverformungen zweckmäßig, die Lage der Radachse als unveränderlich und die Lage der Erdbodenlinie als veränderlich anzusehen.

Es ist weiter ersichtlich, daß selbst unter dem Zusammendrücken die Seitenwände 11, 11' sich nicht zur Reifeninnenseite gebogen haben, und daß einander entsprechende Punkte sich axial nicht angenähert haben. Eine Annäherung könnte sich lediglich in einer kleinen Zone den Wulsten 12, 12' benachbart ergeben, jedoch würde dies unbeachtlich sein und es ist auch nicht dargestellt. Wichtig ist, daß die Laufstreifenschultern sich beträchtlich nach außen verschoben haben, woraus sich eine entsprechende relative Verschiebung der anderen Punkte der Seitenwände 11, 11' ergibt.

Es ist ersichtlich, daß die Gesamtheit der erzielten Wirkung u.a. von dem Ausmaß der Abflachung des Laufstreifens 10 und von einem Winkel $ abhängt, der den Winkel bezeichnet, den eine den Punkt S bzw. S' mit dem Punkt 16 verbindende Linie mit der Erdbodenlinie 15 im unbelasteten Zustand des Reifens bildet (Fig. l). Wenn dieser Winkel zu klein ist, ist die Auswärtsverschiebung des Punktes S bzw. S' auch für beträchtliches Zusammendrücken des Laufstreifens IO sehr klein.

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Fig. 1 und 2 zeigen einen besonders einfachen Fall einer konvexen Gestalt des Laufstreifens 10. Die Erfindung kann jedoch mit sehr unterschiedlichen geometrischen Gestalten des Lauf streif ens verwirklicht sein. Zunächst korinen solche Zonen des Lauf sti~eif ens, die sich mit dem Erdboden nicht in Berührung befinden oder mit diesem nicht in Berührung kommen, nicht konvex oder sogar konkav sein.

Fig. 3 zeigt in einer Teilquerschnittsansicht das Profil eines Reifens, bei welchen} die mittlere Zone des Lauf Streifens 30, die mit den; Erdboden, dargestellt durch die Linie 15, in Berührung gelangt, wie bei 'der Ausführung gemäß Fig. 1 konvex ist, während seine seitliche Zone 32 konkav ist.

Fig. k zeigt das Verhalten des Reifens gemäß Fig. 3 unter Belastung. Die mittlere mit dem Erdboden in Berührung tretende konvexe Zone des Laufstreifens 30 ist abgeflacht geworden, und der Mittelpunkt S der Schulter ist in die durch Sa dargestellte Lage nach außen verschoben worden. Die konkave Zone 32 ist nicht mit dem Erdboden in Berührung gekommen und sie hat daher das Verhalten des Reifens-nicht geändert.

Bei einer Ausführung, die der Ausführung gemäß den Fig. 3 und >i analog ist, ist es möglich, auf die Biegestarrheit des seitlichen Bereichs des Lauf streif ens einziiwirken, um eine Streckung der konkaven Zone zu erhalten, die auf diese Weise zu der Verschiebung der Schulter des Reifens axial nach außen beiträgt. Eine solche Ausführung ist in Fig. 5 dargestellt, wobei der aufgepumpte jedoch unbelastete Zustand in gestrichelten Linien, und der aufgepumpte belastete Zustand in ausgezogenen Linien dargestellt ist. Der Laufstreifen 50 weist eine konvexe mittlere Zone 52 und eine konkave Zone 53 auf. Die Seitenwand ist mit 51 bezeichnet, und es ist festzustellen, daß beide Zonen 52, 53 des Laufstreifens 50 das Bestreben zur Streckung haben und zum Hervorrufen der Auswärtsverschiebung der Schulter zusammenarbeiten.

Ein Verhalten dieser Art eines Reifens kann, wie in Fig. 6 dcirgestellt, dadurch erhalten werden, daß beispielsweise im

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Laufstreifen 60 eine mittlere Verstärkung 61 und in der Schulterzone eine Verstärkung 62 vorgesehen werden. Der dazwischenliegende Teil ist nicht verstärkt und er wirkt daher als ein unvollkommenes Gelenk, um welches die beiden Lauf Streifenzonen 63, G'i sich während des Zusammendrücken des Reifens drehen, wodurch abgesehen von der Verringerung der Konvexität in der mittleren Zone 63 eine Verringerung der Krümmung der konkaven Zone 6k erhalten wird. Ein solches Verhalten kann auch mittels einer einzigen Verstärkung erhalten werden, die in demjenigen Teil von ihr hiegsanier ist, der der Zwischenlärige zwischen den' Verstärkungen 61 und 62 gemäß Fig. 6 entspricht.

Alternativ kann ein analoges Verhalten erhalten werden durch Fortlassen der Verstärkung 62, wenn die Strarrheit der Schulterzone, auch in Relation zu ihrer Verbindung mit der Seitenwand, ausreichend ist, um dem Schuh der Seitenwände zu widerstehen, oder dadurch, daß die Starrheit des Laufstreifens durch eine geeignete Verstärkungsausführung oder durch geeignete Wahl der Dicke des Laufstreifens kontinuierlich geändert wird.

Bei einem Verhalten des Reifens gemäß den Ausführungsformen nach den Fig. 5 und 6 hat die Gestalt, welche die Seitenwand nach der Verformung einnimmt, eine gewisse Bedeutung. Wenn eine eine zur Reifeninnenseite gerichtete Krümmung aufweisende (konkave) Seitenwand betrachtet \v^Tird, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, ist ersichtlich, daß die Auswärtsverschiebung der Schulter eine Wirkung in einem Bestreben hat, die Krümmung der Seitenwand zu verringern. Andererseits müssen der Biegewiderstand des die Seitenwand bildenden Materials und die Tatsache berücksichtigt werden, daß der Wulst in der Felge eingeschlossen ist.

Die zur Reifeninnenseite gerichtete Krümmung (Konkavität) in der Wulstzone kann daher das Bestreben haben, sich als Folge des Zusammendrücken zu vergrößern. Andererseits hat die Schulter bei einer Ausführung gemäß den Fig. 1 und

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abgesehen davon, daß sie sich axial nach außen bewegt, das Bestreben, sich in der Richtung zu drehen, die durch die Verringerung der nach außen gerichteten Krümmung (Konvexität) des Laufstreii'ens hervorgerufen ist, d.h. für die rechte Seitenwand 11 in Gegenuhrzeigerrichtung, und für die linke Seitenwand 11', gesehen gemäß den Fig. 1 und 2, in Uhrzeigerrichtung. Dies führt zu dem Bestreben, in der Seitenwand eine S-artige Gestalt hervorzurufen, wie es beispielsweise aus Fig. 2 klar ersichtlich ist. Eine Vergrößerung der Krümmung ist auch nahe der Schulter festzustellen. Dies führt zu einer Vergrößerung der ßiegebeanspruchungen entlang der gesamten Krümmung der Seitenwand. Wenn Drehung der Schulter vermieden ist, oder wenn die Richtung der Drehung umgekehrt wird, wie es beispielsweise bei der Ausführung gemäß Fig. 6 möglich ist, ist die verformte Gestalt der Seitenwand geradliniger. Dies kann einen Einfluß auf die Relation zwischen der Lasttragfähigkeit zufolge des Luftdrucks und der Lasttragfähigkeit zufolge der strukturellen Ausführung des Reifens haben.

Die Erfindung schafft auf diese Weise ein weiteres Mittel, um auf die Eigenschaften und fundamentalen Parameter des Reifens einzuwirken, deren Bedeutung noch nicht vollständig verstanden ist.

Wie oben erwähnt, muß der Laufstreifen wenigstens in seiner mit dem Erdboden in Berührung gelangende Zone konvexe Gestalt bzw. nach außen gerichtete Krümmung haben. Damit ist jedoch nicht gesagt, daß der Laufstreifen in seiner mittleren Zone vollständig konvex sein muß, oder daß er nur in seinen seitlichen Zonen konkav sein kann. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 zeigt einen Laufstreifen 70, der zwei mittlere konvexe Zonen, d.h. mit nach außen gerichteter Krümmung versehene Zonen aufweist, von denen nur die Zone 71 dargestellt ist. Der Laufstreifen 70 weist weiterhin eine dazwischenliegende mit zur Reifeninnenseite gerichteter Krümmung versehene bzw. konkave Zone 73 auf, die mit dem Erdboden nicht in Be-

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rührung kommt und die nicht verhindert, daß das Verhalten des LaufStreifens im wesentlichen so ist, wie es oben beschrieben wurde.

Fig. 8-.zeigt eine Ausführung mit einer Kombination der Charakteristiken gemäß den Fig. 7 und 3. In anderen Worten ausgedrückt, hat der Laufstreifen 80 eine mittlere konkave Zone 83, zwei konvexe Zonen an den Seiten, von denen nur eine, die Zone 81 dargestellt ist, und außerdem zwei konkave Zonen nahe den Schultern, von denen nur die Zone 84 dargestellt ist.

Es ist möglich, die Gestalt des Laufstreifens in beträchtlichem Ausmaß weiter zu verändern, indem auf die Änderung der Starrheit der verschiedenen den Laufstreifen bildenden Teile eingewirkt wird. Theoretisch ist es möglich, auf diese Weise einen Laufstreifen zu erhalten, der im zusammengedrückten Zustand, wenigstens unter einer gewissen Belastung, nahezu vollständig auf dem- Erdboden aufliegt, und der konkave Zonen und konvexe Zonen aufweist, vorausgesetzt, daß die Abstützung am Erdboden stattfindet ohne seitliches Verrutschen, welches zu unannehmbarem Verschleiß führen würde. Demgemäß kann ein Laufstreifen konvexe Zonen an seiner Mitte und ebene oder konkave Zonen an seinen Seiten haben, jedoch muß er solche Strukturcharakteristiken haben, daß das Zusammendrücken der mittleren konvexen Zonen dazu führt, daß die Krümmung der seitlichen Zonen, λίβηη diese konkav sind, beseitigt oder sogar umgekehrt wird, oder daß diesen seitlichen Zonen eine Krümmung in Richtung der konvexen Zonen erteilt wird, wenn diese seitlichen Zonen eben sind. Wenn der Laufstreifen zusammengedrückt wird, kann er sich zunehmend gegen den Erdboden legen, ohne zu rutschen, da jedwede Zone des Lauf Streifens zuuiindestens geringfügig konvex wird, bevor sie sich gegen den Erdboden legt.

Ein Beitrag zu diesem Verhalten könnte erhalten werden durch direkte mechanische Einwirkung auf die Seitenwände.

In Fig. 9 ist eine Ausführungsforin dargestellt, bei

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welcher die Seitenwände 91 jeweils mit einem inneren Vorsprung 92 verseilen sind, der, wenn das Zusammendrücken ein gewisses Ausmaß angenommen hat, in Berührung mit dem inneren Teil der mit zur Reifeiiirmenseite gerichtete Krümmung versehene (konkave) Zone, hier der Zone 93 des Lauf streif ens 90 gelangt. Hierdurch wird eine Streckung dieser Zone erzwungen und gegebenenfalls auch eine geringfügig konvexe, d.h. mit zur Außenseite gerichteten Krümmung versehene Gestalt hervorgerufen, wie es durch die in ausgezogenen Linien gehaltene Darstellung in Fig. 9 angegeben ist, so daß, wenn der Reifen die Luft verliert, die konkaven Zonen 93 zunächst eben oder konvex werden und sich dann gegen den Erdboden legen, wodurch die Berührungsfläche vergrößert und die Stabilität des Reifens im luftleeren Zustand verbessert ist.

Bei allen oben beschriebenen möglichen Ausführungsformen der Erfindung haben die Seitenwände das Bestreben, unter Belastung ihre Länge zu verkürzen, so daß die Druck!)eanspruchung größer wird. Da plötzliche Biegungen zur Reifeninnenseite, die gemäß vorstehender Beschreibung bei üblichen Reifen auftreten, bei einem Reifen gemäß der Erfindung nicht auftreten, wird die Druckbeanspruchung nicht zugunsten beträchtlicher Biegebeanspruchung beeinträchtigt, sondern sie wird aufrechterhalten und sie vergrößert sich unter Belastung, wodurch ein Beitrag zu günstigem Verhalten des Reifens geleistet wird.

Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, daß die Erfindung derart verwirklicht werden kann, daß die Druckbeanspruchung der Seitenwände unter gewissen Belastungsbedingungen sich verringert und nicht vergrößert, und zwar mit Bezug auf die Druckbeanspruchung der Seitenwände im unbelasteten aufgepumpten Zustand des Reifens, vorausgesetzt, daß die obigen Anforderungen erfüllt sind. Die Länge der Seitenwand unter Belastung bleibt jedoch kleiner als die Länge der Seitenwand im luftleeren Zustand des Reifens.

Die Vorteile des Reifens, die sich aus den oben beschriebenen Merkmalen hinsichtlich Biegung und Funktion

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ergeben, hängen nicht von der Auswahl eines besonderen Materiales ab, so daß sehr verschiedene Polymere und Massen oder Mischungen verwendet werden kümien, die ihre Vorteile oder Nachteile haben. Es ist zu verstehen, daß die Materialien ausgewählt werden unter Berücksichtigung des Gesichtspunktes, daß dem Reifen die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Biegsamkeit, geringer Hysterese usw. erteilt werden.

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Claims

Patentansprüche

1J Luftreifen für Fahrzeugräder, bei welchem die Lasttragfähigkeit durch den Reifendruck und durch die strukturelle Ausführung des Reifens gegeben ist, mit einem Laufstreifen und Seitenwänden, von denen die letzteren nach außen konkav sind und von den Wulsten in Richtung gegen die Schultern, an denen sie sich mit dem Laufstreifen verbinden, sich erweiternd verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufstreifen (z. B. 10) eine geometrische Gestalt hat, die bei aufgepumptem und nicht belasteten Reifen wenigstens in dem Bereich der Berührung mit dem Erdboden konvex ist derart, daß bei vertikaler Belastung des Reifens das Zusammendrücken des Laufstreifens in dem der Mitte des mit dem Erdboden in Berührung befindlichen Bereichs des Reifens entsprechenden Querschnitt eine entsprechende Auswärtsverschiebung der Reifenschultern hervorruft.
2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Seitenwände (z. B. 11, 11') entlang der Abwicklung der Seitenwände von den Wulsten (z. B. 12, 12') zu den Schultern im wesentlichen konstant ist.
3. Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägstellung jeder Seitenwand, definiert durch einen Winkel (dL ) zwischen der Achse des Fahrzeugrades und einer den oberen Punkt (T bzw. T') des Wulstes (12 bzw. 12') mit dem Mittelpunkt (S bz;u. S¹) der Schulter verbindenden Linie zwischen 30°und 75°₃ und vorzugsweise zwischen 40° und 60° liegt.
4. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände ein Schlankheitsverhältnis haben, welches größer als 0,20, und vorzugsweise im Bereich zwischen 0,25 und 0,35 liegt, wobei unter Schlankheitsverhältnis das Verhältnis der Dicke der Seitenwand in ihrer mittleren Zone und der Länge der Seitenwand zu verstehen ist, und wobei die Länge der Seitenwand die Abwicklung der Mittellinie der Seitenwand zwischen dem Wulst und der Schulter ist.

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5. Luftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 'i, dadurch gekennzeichnet, daß der Lauf streif en nicht konvexe Zonen ( z. B. 32 ) hat, die bei aufgepumptem und belasteten Reifen sich nicht in Berührung mit dem Erdboden befinden.
b. Luftreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexen Zonen des Laufstreifens durch Streckung einen Beitrag zur Auswärtsverschiebung der Schultern leisten.
7. Luftreifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang vom aufgepumpten unbelasteten Zustand zum vertikal belasteten Zustand insgesamt nur eine solche Drehung der Schultern stattfindet, daß sich keine Vergrößerung der Biegung der Seitenwände ergibt.
8. Luftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufstreifen verstärkt ist.
9. Luftreifen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des Laufstreifens mechanische Eigenschaften hat, die in axialer Richtung graduiert sind, um die gewünschte Verformung des Laufstreifens und die Auswärts— verschiebung der Schultern zu erleichtern (Fig. 6).
10. Luftreifen nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufstreifen mit wenigstens einer mittleren Verstärkung versehen ist, die an den beiden Seiten in gewissem Abstand von der Mittelebene des Fahrzeugrades unterbrochen oder geschwächt ist derart, daß Drehung des LaufStreifens bei seiner Verformung zufolge des Zusaiiimendrückens des Reifens an der Zone der Unterbrechung oder der Schwächung erleichtert und auf diese Weise ein unvollkommenes Gelenk gebildet ist.
11. Luftreifen nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufstreifen wenigstens eine mittlere Verstärkung (6l) und zwei seitliche Verstärkungen (62) aufweist, die im Abstand voneinander liegen, so daß zwischen der mittleren Verstärkung und den seitlichen Verstärkungen

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zwei Zonen gebildet sind, die zwei unvollkommene Gelenke bilden.
12. Luftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufstreifen zwei konkave Zonen hat, die in gewissem Abstand von der Mittelebene des Fahrzeugrades angeordnet sind.
13. Luftreifen nach einem ader mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufstreifen um die Mittelebene des Reifens herum eine mittlere konkave Zone (83) hat, die auf jeder Seite durch wenigstens eine konvexe Zone (8l) flankiert ist.
1^1. Luftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13j dadurch gekennzeichnet, daß der Laufstreifen in seinen bei aufgepumptem und nicht belasteten Zustand mit dem Erdboden nicht in Berührung tretenden Zonen Teile hat, die während des Zusammendrücken des Reifens ihre Krümmung ändern, so daß sie sich ohne Rutschen gegen den Erdboden legen .
I¹J. Luftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände derart gestaltet sind, daß sie zu einer Verformung des Laufstreifens beitragen, wenn der Reifen sich in .seiner radialen Biegeverformung unter Belastung seiner maximalen Biegeverformung nähert.
16. Luftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daßTein Formprofil hat mit Seitenwänden, die' beträchtlich konkaver sind, als diejenigen des gewünschten Profils des aufgepumpten Reifens, so daß durch das Aufpumpen ein Vorzusammendrücken der Seitenwände hervorgerufen wird.

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