DE2615414A1

DE2615414A1 - Fahrzeugluftreifen mit einem gummi- fuellelement in jedem wulstbereich oberhalb der wulstringe

Info

Publication number: DE2615414A1
Application number: DE19762615414
Authority: DE
Inventors: Henri Jean Mirtain
Original assignee: Uniroyal SA
Current assignee: Uniroyal SA
Priority date: 1975-04-18
Filing date: 1976-04-08
Publication date: 1976-10-28
Also published as: FR2329465A1; FR2329465B1; LU74790A1; GB1549997A; BE840379A

Description

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_Γ .. ' 5OH3 _,

PATENTANWÄLTE I

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Uniroyal, Clairoix 6θ/ Frankreich

"Fahrzeugluftreifen mit einem Gummi-Füllelement in jedem Wulstbereich oberhalb der Wulstringe¹¹

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem Gummi-Füllelement in jedem Wulstbereich oberhalb des Wulstringes. Das Neue betrifft insbesondere die spezifische Ausbildung der Wulstringbereiche eines Fahrzeugluftreifens.

Es ist allgemein bekannt, daß jede Wulstzone eines pneumatischen Fahrzeugluftreifens typischerweise ein aus Gummi bestehendes Füllelement aufweist, das als Kernreiter bekannt ist. Dieses Füllelement ist zwischen den Hauptteilen der Karkassenschichten und den umgefalteten und nach oben umgeschlagenen Bereichen der Karkassenschichten angeordnet. Das Gummi-Füllelement nimmt allmählich von einem Ende, das in Berührung mit dem Wulstring steht, zu dem anderen Ende ab bis zu einem maximalen Abstand vom Wulstring. Das andere Ende liegt an einem Zwischenbereich der Seitenwände des Reifens.

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Zum Zwecke, dieses Gummi-Füllelement zu bilden, ist es bekannt, zwei Typen von Gummi zu verwenden, welche zwei übereinanderliegende Kernbereiche bilden,d.h.einenGummikern mit einer Shore-A-Härte in der Größenordnung von etwa 85° und einen Gummikern mit einer Shore-A-Härte in der Größenordnung von 60°. Auf diese Weise wird die Steifigkeit der Wulstzone in dem Bereich der Wulstringe bewahrt, während die Seitenwandbereiche die vertikale Flexibilität zeigen, die erforderlich ist, um die gewünschten Fahreigenschaften und den Fahrkomfort zu gewährleisten. Es zeigt sich jedoch, daß Fahrzeugluftreifen, die auf diese Weise hergestellt werden, nicht die gewünschten Eigenschaften besitzen. Insbesondere zeigen sie im Betrieb nicht den genügenden Widerstand gegen Verformungen, die durch eine senkrechte Abflachung erzeugt werden, d.h. Abflachungen parallel zur Äquatorialebene. Hinzu kommt, daß die Längs- ebenso wie die Quersteifigkeit der Wulstbereiche in ähnlicher Weise ungenügend ist, um eine Trennung oder andere Arten von Versagen nach relativ kurzen Arbeits- oder Gebrauchsperioden zuverlässig zu verhindern.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Schwierigkeiten zu beseitigen und einen Fahrzeugluftreifen der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß die Wulstbereiche eine extrem hohe Längs- und Quersteifigkeit aufweisen, wobei diese Steifigkeit in Richtung radial nach außen abnehmen soll, so daß gleichzeitig eine hinreichende vertikale Flexibilität -,gewährleistet wird, welche zu sehr günstigen und angenehmen Fahreigenschäften führt.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Füllelement aus zwei Abschnitten besteht, von denen der erste aus einem mit Textil oder Metall oder Glasfasern verstärkten Gummi mit einer Shore-A-Härte im Bereich von etwa 85° bis etwa 93° besteht und mit dem Wulstring in Berührung steht, während der zweite Abschnitt aus reinem Gummi mit einer Shore-A-Härte um etwa 70 bis etwa 85 besteht und sich entlang einer Zone erstreckt, die von dem Wulstring radial weiter entfernt liegt als der erste Abschnitt und vorzugsweise mit letzterem in Berührung steht.

Vorteilhafterweise ist die Berührungsfläche zwischen den beiden Abschnitten geneigt, d.h. sie bildet einen Winkel zwischen 30° und 60° in bezug auf die Reifenachse.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Textilfasern aus einem Material, das ausgewählt wird aus den Derivaten der Zellulose, z.B. Reyon oder aus den Petroleum-Derivaten, z.B. den Polyamiden, Wie Nylon oder dem Material, das.unter dem Warenzeichen "Kevlar" (früher unter dem Warenzeichen Fiber B") bekannt war oder aus Slasfasern.

Der Wulstbereich,der in Höhe des ersten Abschnittes liegt, zeigt gleichzeitig eine ausgezeichnet hohe Längs- und Quersteifigkeit. Die hervorragende Längssteifigkeit gestattet es diesem Karkassenwandbereich, leiaht den Drehmomentwirkungen zu widerstehen, di.e

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beim bremsen und bein Beschleunigen auftreten. Die hohe Quersteifigkeit liefert ein ausgezeichnetes Verhalten unter der Wirkung von seitlichen Schleudereffekten. Als Ergebnis der relativ großen Härte weist darüberhinaus auch der Bereich, der in Höhe des zweiten Abschnittes liegt, eine im wesentlichen gleiche Härte mit entsprechenden Vorteilen auf. Diese Härte ist jedoch geringer als im ersten Abschnitt, so daß es möglich wird, dieser Zone eine vertikale Flexibilität zu erteilen, die für den Fahrkomfort ausreichend ist. Die Verwendung von reinem Gummi für den zweiten Abschnitt mit einer Härte in der Größenordnung von etwa 7o bis 35° Shore-Α liefert sowohl eine bestimmte Flexibilität oder senkrechte Weichheit und zur gleichen Zeit einen ausgezeichneten Widerstand gegen Verformungen durch senkrechtes Abflachen aufgrund der ausgezeichneten Ermüdungsfestigkeit dieser Art von Gummi.

Um darüberhinaus einen verbesserten Widerstand gegen Verformung unter der Wirkung von seitlichen Spannungen zu liefern und den Widerstand gegen die Schichtentrennung zu erhöhen, insbesondere der Trennung der Karkassenschichten, ist die aus den beiden Abschnitten bestehende Anordnung vorzugsweise zwischen den Hauptteilen von wenigstens zwei Karkassenschichten eingeschlossen. Das heißt mit anderen Worten, daß wenigstens eine Karkassenschicht über die Innenseite des Wulstes geführt und dann nach außen und nach oben um den Wulst herumgefaltet ist, und wenigstens eine Karkassenschicht über die Außenseite des Wulstes läuft

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und nach oben auf der Innenseite des Wulstes umgeschlagen ist.

Bei einem Ausführungsbexspiel ist die Schicht, die über die Außenseite des Wulstes geführt ist, eine Umhüllungsschicht, welche wenigstens teilweise den Wulstbereich umgibt, wobei die Schicht über die Innenseite des Wulstes verläuft. Es können auch zwei solche Parallelschichten Seite an Seite vorgesehen sein. Die Hüllschicht ist vorzugsitfeise entlang den Bereichen, die in Höhe des Wulstes verlaufen, abgedeckt durch Wulstschutzbänder, die über die Innenseite des Wulstes gefaltet sind. Die Faltung erfolgt insbesondere über die Kanten der Auskleidungsschicht, die für gewöhnlich die Innenseite der Karkassenschichten bedeckt.

Es ist möglich, nur eine einzige Karkassenschicht zu verwenden, wenn diese Schicht verseilte oder litzenförmige Kabel sehr hoher Zugfestigkeit und sehr geringer Dehnungsfähigkeit aufweist. Im Falle von Litzen aus Kevlarweist eine Konstruktion von dem Typ 1100/2 dtex eine Grenzlast in der Größenordnung von 33,0 kg auf, während für den gleichen Typ bei Verwendung von Polyester der Betrag bei nur 15 kg und dem Fall von Reyon bei nur 10 kg liegt.

Die beiden Abschnitte, welche das Gummifüllelement des Wulstes umfassen, besitzen spezifische,relative , optimale Abmessungen.

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Wenn man mit dem Buchstaben "m" den Abstand von der radial innersten Kante der Wulstsohle bis zu dem am weitesten außenliegenden Bereich des ersten Abschnittes, mit "n" den Abstand von der radial innersten Kante der Wulstsohle bis zu dem am weitesten außenliegenden Bereich des zweiten Abschnittes und mit "H" den Abstand von der radial innersten Kante der Wulstsohle bis zu dem Bereich der inneren Fläche der Karkasse bezeichnet, welcher in radialer Richtung den maximalen Abstand von der Reifenachse bestitzt^ werden folgende Beziehungen bevorzugt:

0,15 < m/H ^ 0,35 (1) 0,35 -ς n/H <^ 0,75 (2)

Die speziell bevorzugten Werte für m/H und n/H v/erden durch die folgenden Formeln wiedergegeben:

0,22 < m/H κ 0,28 (3) 0,62 \ η/Κ -ς. 0,68 (4)

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schenatischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der linken Hälfte eines pneumatischen Luftreifens in radialem Schnitt und gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

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Fi-;. 2 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 und k ansichtsähnlich zu denen der Fig. 1 und 2 zwei

v/eitere Ausführungsbeispiele, in denen die Karkassenschichten nicht in der in Fig. 1 und 2 gezeigten Weise um die Wulst herumgeschlagen sind,

Fig. 5 eine Ansicht der linken Hälfte eines pneumatischen Luftreifens in radialem Querschnitt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, wobei der Reifen nur eine einzige Karkassenschicht aufweist und

Fig. 6 und 7 zwei schematische Ansichten mit Blick in Richtung des Pfeiles F von Fig. 5, wobei Einzelheiten der Anordnung der verseilten Schicht der Karkassenschicht nach Fig. 5 in Übereinstimmung mit zwei v/eiteren Varianten der vorliegenden Erfindung dargestellt sind.

Der pneumatische Fahrzeugluftreifen nach Fig. 1 bis ^ umfaßt in an sich bekannter Weise eine Karkasse 1, die aus mehreren Schichten besteht. Weiterhin sind ein Verstärkungsgürtel 2, eine Lauffläche 3, Seitenwände 4, Wulstschutzstreifen 5j Wulstringe und ein Gummi-Füllelement 7 im Bereich 8 jedes Wulstes angeordnet, wobei die Innenseite des Wulstes mit 8a und die Außenseite mit 3b bezeichnet sind.

6 Π 9 8 /, A / Π 1 /, 1

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Aus Fig. 1 geht weiterhin hervor, daß das Gummi-Füllelement 7 des Wulstes 8 durch zwei Abschnitte A und B gebildet ist. Der erste Abschnitt A besteht aus einem Gummi, der mit Textil-, Metall- und/oder Glasfasern verstärkt ist, so daß der Gummi eine Shore-A-Härte in der Größenordnung von etwa 85° bis 93° aufweist. Der zweite Abschnitt B besteht aus reinem Gummi mit einer Shore-A-Härte in der Größenordnung von etwa 7O°bis 85°. Der Winkel zwischen der Achse des Reifens und der Kontaktfläche zwischen den Abschnitten A und B liegt etwa zwischen 30 und 6o.. In Fig. 1 sind die Abstände m,n und H, die oben definiert worden sind, so gewählt, daß die Gleichungen (1) und (2), wie sie oben angegeben sind, erfüllt sind.

In Fig. 1 neigen beide Abschnitte A und B dazu, in Richtung vom Wulst zur Lauffläche hin dünner zu werdenoder abzunehmen. Der Abschnitt B ist weiterhin an dem Abschnitt A so angebracht, daß er auch inRichtung auf den Wulst 6 hin abnimmt oder dünner wird. An dem Querschnittsbereich x-y des Reifens können die beiden Abschnitte A und B gleichzeitig vorliegen.

Weiterhin geht aus Fig. 1 hervor, daß die Karkasse 1 eine Verstärkungsschicht la umfaßt, die entlang der Innenseite 8a des Wulstes verläuft und umgelegt ist und nach oben entlang der Außenseite 8b des Wulstes gefaltet ist. Die Karkasse umfaßt eine Verstärkungsschicht Ib, die an der Außenseite 8b des Wulstes entlanggeführt ist, und welche den umgeschlagenen Abschnitt der

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ersten Schicht la umfaßt und selbst teilweise gefaltet und um den Wulst nach oben umgesehlagen ist. Weiter umfaßt die Karkasse eine Auskleidung 9, die aus nicht verstärktem Gummi besteht.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 liegt ein Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 1 vor, in dem der erste Abschnitt A entlang der Innenseite des zweiten Abschnittes B liegt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 besteht der weitere Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 darin, daß die Karkasse 1 zusätzlich zu den Verstärkungsschichten la und Ib ähnlich zu den Verstärkungsschichten der Fig. 1 eine dritte Verstärkungsschicht lc umfaßt. Diese dritte Schicht Ic ist genau wie die Schicht la entlang der Innenseite 8a des Wulstes geführt und auf die Außenseite des Wulstes umgefaltet, wobei sie die Schicht la abdeckt. Außerdem erstreckt sich die freie Kante dieser Schicht weiter radial nach außen als die freie Kante der umgeschlagenen Schicht la. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, die Schicht Ib eine Hüllschicht.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. ¹J besteht gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 der Unterschied, daß die freie Kante der Schicht Ib entlang der Außenseite 8b des Wulstes ge-

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führt ist und durch einen Wulstschutzstreifen 10 abgedeckt ist, der in Richtung auf die Innenseite des Wulstes gefaltet ist, insbesondere über die Innenkante oder Zehe 9' der Auskleidung

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 5 bis 7 ist die einzige Verstärkungsschicht la der Karkasse entlang dem über die Außenseite des Wulstes umgeschlagenen Abschnitt durch einen Verstärkungsstreifen Ib^r abgedeckt. Die Schicht la umfaßt textile Litzen oder Schnüre, die unter dem Warenzeichen "Kevlar" bekannt sind. Die Schicht Ib^! umfaßt ein Verstärkungsgewebe, dessen Verstärkkungseinlagen 11 unter einem WinkeloC in der Größenordnung von 15° bis 16 in bezug auf die Tangente T an den Wulst 6 geneigt sind, wie dies Fig. 6 zeigt. Die Schicht Ib kann aus Textil-(Nylon, Reyon, Polyester, Glas oder Kevlar) oder aus verseilten Metallkabeln bestehen.

Die Schicht Ib' kann aus einem Verstärkungsgewebe mit Schuß- und Kettfäden aus Nylon bestehen, wobei das Gewebe bei 12 gezeigt ist. Das Gewebe ist unter einem Winkel fl von etwa 45 geschnitten, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.

In Fig. 5 ersetzt die Schicht Ib'teilweise die Schicht Ib der Fig. 1, so daß die Menge an verwendetem Gewebe verringert werden kann.

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Claims

- li -

Patentansprüche

Fahrzeugluftreifen mit einem Gummi-Füllelement in jedem Wulstbereich oberhalb des Wulstringes, dadurch gekennzeichnet daß das Füllelement (7) aus zwei Abschnitten (A, B) besteht, von denen der erste aus einem mit Textil- oder Metall- oder Glasfasern verstärkten Gummi mit einer Shore-A-Härte im Bereich von etwa 85° bis etwa 93 besteht und mit dem Wulstring (6) in Berührung steht, während der zweite Abschnitt(B)aus reinem Gummi mit einer Shore-A-Härte um etwa 70° bis 85° besteht, sich entlang einer Zone erstreckt, die von dem Wulstring radial weiter entfernt liegt als der erste Abschnitt. und vorzugsweise mit letzterem in Berührung steht.
2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, d a du r c h gekennzeichnet, daß von der Wulstsohle aus zur Lauffläche hin der erste Abschnitt(A)in der (axialen) Dicke abnimmt und der zweite Abschnitt (B) zunimmt, solange er sich über den gleichen Querschnittsbereich der Karkasse erstreckt wie der erste Abschnitt^ worauf auch der zweite Abschnitt in seiner Dicke abnimmt.
3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadur ch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (B)

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- 12 entlang der Innenseite des ersten Abschnittes verläuft.
4. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt entlang der Außenseite des ersten Abschnittes verläuft.
5. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Textilfasern aus einem Material hergestellt sind, welche aus der Gruppe ausgewählt ist, die die Derivate von Zellulosa, z.B. Reyon oder die Petroleum-Derivate wie Polyamide oder Nylon, das Material, das unter der Warenmarke "Kevlar" bekannt ist oder Glasfasern umfaßt.
6. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch g ekennzeichnet, daß wenigstens eine Karkassenschicht entlang der Innenseite des Wulstes verläuft und ertlang der Außenseite des Wulstes umgesehlagen ist, und daß wenigstens eine weitere Karkassenschicht entlang der Außenseite des Wulstes geführt ist und auf die Innenseite des Wulstes umgeschlagen ist.
7. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-53 dadurch gekennzeichnet, daß

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eine einzige Karkassenschicht wenigstens teilweise den Wulst einschließt und Verstärkungselemente von sehr hoher Zugfestigkeit und sehr niedriger Dehnungsfähigkeit aufweist, welche vorzugsweise aus einem Textilmaterial hergestellt sindj das unter dem Warennamen "Kevlar" bekannt ist, und daß die Schicht vorzugweise entlang einer Kante, die um den Wulst geschlagen ist, durch eine Verstärkungsschicht abgedeckt ist, welche Verstärkungselemente aufweist, die einen Winkel zwischen 15 und 60° mit der Tangente an den Wulstring einschließt oder ein Schuß- und Kettelemente aufweisendes Gewebe, von denen eines so orientiert ist, daß es einen Winkel von annähernd 45 mit der genannten Tangente einschließt.
8. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 6, dadur ch gekennzeichnet, daß die Karkassenschicht, die an der Außenseite des Wulstes verläuft, eine Hüllschicht ist und wenigstens teilweise in der Wulstzone die Karkassenschicht einhüllt, welche auf der Innenseite des Wulstes verläuft.
9. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Karkasse wenigstens 3 Schichten umfaßt, von denen zwei Schichten entlang der Innenseite des Wulstes verlaufen und über die Außenseite des Wulstes geschlagen sind, und daß eine dritte

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Schicht entlang der Außenseite des Wulstes verläuft und in Richtung auf die Innenseite des Wulstes umgeschlagen ist, wobei die dritte Schicht vorzugsweise entlang den Bereichen, die in Höhe des Wulstes liegen, durch einen Schutzstreifen abgedeckt sind, der in Richtung auf die Innenseite des Wulstes umgeschlagen ist.
10. Fahrzeugluftreifen nach irgendeinem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung gilt, daß das Verhältnis m/H zwischen 0,15 und 0,35, vorzugsweise zwischen 0,22 und 0,28 liegt, wobei "m" der Abstand der radial inneren Kante der Wulstsohle zu dem am weitesten außenliegenden Bereich des ersten Abschnittes A und "H" der Abstand von der Kante zu dem radial von der Reifenachse am weitesten entfernt liegenden inneren Bereich der Karkasse ist.
11. Fahrzeugluftreifen nach irgendeinem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung so getroffen ist, daß das Verhältnis n/H zwischen 0,35 und 0,75 und voBzugweise zwischen 0,62 und 0,68 liegt, wobei "n" der Abstand von der radial inneren Kante des Wulstes zu dem am weitesten außenliegenden Bereich des zweiten Abschnittes B und H der Abstand von der Kante zu dem radial von der Reifenachse am weitesten außenliegenden Innenbereich der Karkasse ist.

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