DE2633049A1

DE2633049A1 - Fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE2633049A1
Application number: DE19762633049
Authority: DE
Inventors: Luigi Maiocchi
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli Tyre SpA
Priority date: 1975-07-23
Filing date: 1976-07-22
Publication date: 1977-02-10
Also published as: AU502032B2; IE43927B1; BE844331A; DK158476A; NL7607579A; US4085787A; FR2318746B1; JPS59176203U; IT1039990B; GB1560662A; NL186074B; BR7604699A; NL186074C; ATA534876A; LU75433A1; ES222784Y; GR62430B; ES222784U; AT349340B; DE2633049C2

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN O R ^ ^ D A Q

DR. M. KÖHLER DiPL-ING. C. GERNHARDT £ 0 J 0 U 4 3

MÖNCHEN HAMBURG

TELEFON: 555476 8000 M ö N C H E N 2, 22. Juli 1976

TELEGRAMME: KARPATENT MATHI LDENSTRASSE 12

TELEX: 5 290i3 KARPD

W. 42521/76 12/Sch

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

Fahrzeugluftreifen.

Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeugluftreifen und insbesondere auf Reifen, die mit einer radialen Karkasse versehen sind, d.h. mit einer Karkasse, deren Schnüre in Meridianebenen liegen oder höchstens einen kleinen Winkel mit der Meridianebene bilden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Reifen für Schwerlastkraftfahrzeuge.

Es ist bekannt, daß Reifen mit radialer Karkasse im Seitenwandbereich sehr biegsam sind, so daß sie

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unter Last in senkrechter Richtung sehr verformbar sind. Andererseits müssen die Wulste solcher Reifen starr sein für den Zweck, gute Ifahreigenschaften und gutes Verhalten des Reifens zu gewährleisten, wobei die Starrheit um so größer sein muß, je größer die Belastung des Reifens beim praktischen Betrieb ist, was insbesondere bei Schwerlastkraft fahr zeugen wichtig ist,

Um die Wulste starrer zu machen, werden Verstärkungsstreifen aus Schnurstoff, Vorzugs v/eise mit Metallschnüren, verwendet, und diese Streifen werden im axial äußeren Bereich des Wulstes angeordnet. Die Verstärkungsstreiien erstrecken sich auf verschiedene V/eisen vom radial inneren Bereich der Wulstkerne bis zu einer gewissen Höhe bis zu jenseits des Bereiches, der dem Felgenfiansch entspricht, an welchem der Reifen montiert werden soll.

Unter axial äußerem Bereich des Wulstes ist der Bereich zu verstehen, der bei Reifen, dessen Karkassenschnurstofflagen rund um die Wulstkerne von innen nach außen gelegt sind, zwischen dem umgelegten Teil der Karkassenlagen und der dem Pelgenflansch zugewandten Außenfläche des Wulstes liegt.

Es ergibt sich dann, daß bei dem Reifen ein sehr biegsamer Bereich, beispielsweise der Bereich der Seitenwand, in einen sehr starren 3ereich übergeht, beispielsweise den Wulstbereich, und dieser übergang triüt nicifc allmählich, sondern allgemein diskontinuierlich auf mit einer plötzlichen Änderung am radial äußeren Ende der Verstärkungen. Hierbei bewirken die wiederholten Biegungen, denen der Reifen im Betrieb unterworfen wird, addiert zu den Kräften, denen die Seitenwände unterworfen werden, schnelle Zerstörungen in dem Bereich zwischen den dem Pelgenflansch zugewandten Bereich und der Stelle, an der der Reifenquerschnitt seine maximale Breite hat. Solche Verschlechterungen oder Zerstörungen sind allgemein von zwei Arten,

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und zwar in Abhängigkeit von der Art der verwendeten Ver st ärkunge η.

Bei relativ starrem Schnurstoff, d.h. bei einem Verstarkungssehnurstoff, dessen Schnüre.regelmäßigen Schlag haben, was bedeutet, daß die Einzeldrähte, welche den Strang bilden, und die Stränge, welche die Schnur bilden, in entgegengesetzter Richtung gewickelt sind anstelle einer Ausführung mit langem Schlag« wenn die Wicklung in gleichem Sinne erfolgt, wird Brechen des Wulstes dadurch hervorgerufen, daß sich Schnüre in den radial äußeren Bereichen der Verstärkungsstrexfen von dem sie umgebenden Kautschuk trennen zufolge des unvermeidbaren Starrheitsunterschiedes zwischen Metallschnurstoff und umgebendem Kautschuk, und zufolge von Beanspruchungen, welche auf die Schnüre wirken, die gerade zufolge der Starrheit kombinierter Biege- und Druckbeanspruchung unterworfen werden. Wenn diese Trennung einmal begonnen ist, setzt sie sich fort, und zwar zunehmend in Richtung der Beanspruchung, bis sie eine Zerstörung des Wulstes hervorruft.

Andererseits ist bei- Verwendung vergleichsweise biegsamen Schnurstoffes auch der Wulst biegsamer, so daß die Diskontinuität zwischen der BiegeStarrheit des Kautschuks und der Biegestarrheit der Verstärkung beträchtlich geringer ist und kombinierte Biege- und Druckbeanspruchungen an den Schnurenden nicht mehr auftreten, so daß unter normalen Betriebsbedingungen insgesamt gute Ergebnisse erhalten werden. Jedoch ergibt sich dann im Fall der Verwendung bei großen Belastungen ein anderes Problem. Die größere Biegsamkeit der gesamten Ausführung führt zu größeren Verformungen, die ein Brechen der Verstarkungsschnüre zufolge Biegeermüdung etwa auf Höhe des Felgenflansches hervorrufen.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, einen Reifen mit Radialkarkasse zu schaffen, der insbesondere für Schwerlastkraftfahrzeugtransporte bestimmt ist und dessen Wulste

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gleiehseitig die 7or-teile beider bekannten Lösungen haben, die jedoch frei von den Rachteilen der bekannten Ausführungen sind und demgemäß auch frei von den sich aus diesen Nachteilen ergebenden Beschädigungen od. dgl. sind.

Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeugluftreifen, der mit einer radialen Karkasse versehen ist, wobei jeder Wulst wenigstens einen Wulstkern aus Metalldrähten aufweist, um den die Karkassenschnurstofflagen herumgelegt sind. Der Reifen weist weiterhin ein !Füllstück mit annähernd dreieckförmigem langgestreckten Querschnitt aus Kautschuk großer Starrheit an jedem Wulstkern und wenigstens ein Verstärkungselement auf, welches im axial äußeren Bereich des Wulstes angeordnet ist und weiches aus einem Schnurstoffstreifen besteht, der sich von einer Stelle etwa an der Höhe des Wulstkernes zu einer äußeren Stelle zum Felgenflansch und zum Ende des umgelegten Teiles der Karkassenlage erstreckt. Ein solcher Reifen ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß er in Kombination miteinander die nachfolgenden Merkmale aufweist:

Das Füllstück besteht wenigstens in seinem der Verstärkung zugewandten Teil aus einer Masse oder Zusammensetzung einer Härte zwischen 70° und 80° Shore und/oder einem Modul bei 100 # zwischen 65 und 85 kg/cm ,

die Verstärkung besteht aus einem Metallschnurstoff mit Schnüren großer Dehnung mit Langschlag, wobei die Starrheit der Verstärkung gebildet ist durch Auswahl der Anzahl der Schnüre o'e Zentimeter im Schnurstoff und durch ihren Schrägwinkel zur Umfangsrichtung des Reifens, wobei dieser Schrägwinkel zwischen 15° und 55° liegt,

die Starrheit des Füllstücks insgesamt und die Starrheit der Verstärkung sind derart miteinander kombiniert, daß ein Wulst erhalten wird, der einen konstanten Starrheitsgradienten hat, was bedeutet, daß die Starrheit sich von Stelle zu Stelle im wesentliehen kontinuierlich ändert.

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Der Ausdruck ^ts Schnur großer Dehnung mit Langschlag" könnte als unbestimmt angesehen werden, jedoch identifiziert der Fachmann dieses Bereichs eine solche Schnur eindeutig als eine Metallschnur, bei welcher die die Stränge bildenden Einzeldrähte und die die Schnur bildenden Stränge in der gleichen Richtung und mit kurzer Wicklungssteigung gewickelt sind, woraus es sich ergibt, daß solche Schnüre eine Zugspannungsbruchdehnung haben, die mit Bezug auf diejenige anderer Metallschnüre sehr groß ist, beispielsweise 8 % gegenüber 3 % beträgt.

Es hat sich als sehr vorteilhaft herausgestellt, als Verstärkung einen Metallschnurstoff zu verwenden mit 3x?x0j20 Langscnlagschnüren großer Dehnung (drei Stränge, deren jeder sieben Einzeldrähte eines Durchmessers von 0,20 mm hat, wobei Stränge und Schnur in gleicher Richtung verdrallt sind, und wobei die Bruchdehnung 8 % beträgt), wobei 4,5 Schnüre je Zentimeter vorhanden sind und der Schnurstoff so angeordnet ist, daß seine Schnüre zur ümfangsrichtung des Reifens in einem Winkel von 30 liegen. Der Schnurstoff wird mit einer Kautschukbahn gekoppel die eine Härte von 75° Shore hat.

Die Verstärkung erstreckt sich radial über den ÜTelgenflansch hinaus bis zu einer Höhe von etwa 1/5 der Reifenquerschnittshöhe.

In der unteren radialen Stellung kann die Verstärkung um den 'wulstkern herumgewickelt sein und sie erstreckt sich in axial innerer Lage bis zu einer radial äußeren Stelle mit Bezug auf den Wulstkern«,

Gemäß einer ersten Ausführungsforsig die sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat für schlauchlose Reifen^ die an Felgen mit einem Wulstsitz einer Schräglage von 15° montiert werden sollen₉ und für Niederquerschnittsreifen der Serien ?0 und 80 (bei denen das Verhältnis zwischen Höhe und maximaler Breite des Reifenquerschnitts O₉7 bzw,, 0₉8 beträgt), die bekannter-

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weise biegsamere Wulste benötigen, besteht das Füllstück des Wulstkernes aus zwei Kautschukbahnen oder Kautschukplatten langgestreckten Querschnitts, die Seite an Seite angeordnet sind, wobei die den Wulstkern berührende und der Verstärkung zugewandte Bahn wie bereits gesagt eine Härte von 75° Shore₉ und die den Karkassenschnurstofflagen zugewandte Bahn im Gegensatz dazu eine Härte von 60° Shore hat.

Gemäß einer anderen Ausführungsfor in, die sich als sehr zweckmäßig erwiesen hat für Luftreifen mit einer einzigen Metallschnurstoffkarkassenlage, wobei die Reifen an Felgen mit ebenem Wulstsitz oder mit einem im Winkel von 5 schrägen Wulstsitz montiert werden sollen, besteht das Füllstück aus zwei Kautschukbahnen langgestreckten Querschnitts, die Seite an Seite angeordnet sind, wobei die den Wulstkern berührende und der radialen Karkassenlage zugewandte Bahn eine Härte von 90° Shore und die der Verstärkung zugewandte Bahn, wie bereits gesagt eine Härte von 75° Shore und/oder alternativ einen

Modul bei 100 # zwischen 65 und 85 kg/cnT" hat.

Schließlich bestehen gemäß einer dritten Ausführungsform, mit welcher sehr günstige Ergebnisse erzielt wurden mit Reifen mit Doppelwulstkern und Textilschnurkarkasseiilagen beide Füllstücke, die an den Wulstkernen angeordnet sind, aus Kautschukbahnen einer Härte von 75° Shore, wohingegen die VsrStärkung doppelt ist, und zwar gebildet aus einem Streifen des genannten Schnurstoffs, der auf sich selbst gefaltet ist, wobei die Faltstelle an einem radial inneren Bereich liegt, Die Bahnen können auch

oder alternativ einen Modul bei 100 % zwischen 65 und 85 kg/cm haben.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

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Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht des Wulstes

eines schlauchlosen Reifens mit Radialkarkasse·

Kg. 2 ist eine Querschnittsansicht des Wulstes

eines Radialreifens, der eine einzige Metallschnur karkasse nlage aufweist.

Fig. 3 ist ebenfalls eine Querschnittsansicht des Wulstes eines Radialreifens mit zwei Wulstkernen, wobei der Reifen eine Textilkarkassenlage hat.

In Fig. 1 ist der Wulst eines schlauchlosen Radialreifens dargestellt. Der Wulst weist einen sechseckigen Wulstkern 1, der aus Draht gebildet ist, auf, um welchen das Ende einer einzigen Karkassenlage 2 gelegt ist, die eine Metallschnurlage ist.

An dem Wulstkern 1 ist ein Füllstück 3 angeordnet, an welchem das umgelegte Ende der Karkassenlage 2 anliegt.

In einer mit Bezug auf den Wulst axial äußeren Lage, d.h. axial außerhalb des umgelegten Karkassenlagenteiles oder des Füllstücks, ist-eine Verstärkung 4- angeordnet.

In Fig. 1 ist ein Teil der Felge dargestellt, auf welcher der Wulst sitzt, und diese Felge v/eist einen Felgenflansch 5 auf.

Bekanntlich soll der V/ulst eines solchen Reifens und auch der Wulst eines Reifens der Serie 70 oder 80 biegsamer sein als der Wulst von normalen Reifen.

Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung überraschend gefunden worden, daß es möglich ist, für diese Wulste den geeignetsten Starrheitswert zu finden und ihn diesen Wulsten zuzuordnen, und zu erreichen, daß die Starrheitswerte sich von Stelle zu Stelle von dem biegsamen Ende der Seitenwände bis zum Fuß des Wulstes allmählich ohne irgendeine Diskontinuität ändern unter Verwendung eines Kautschukfüllstücks großer Starrheit, beispielsweise einer Starrheit zwischen 70° und 80° Shore und gleichzeitig

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oder alternativ eines Moduls bei 100 % zwischen 65

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und 885 kg/cm , wobei mit diesem Kautschukfüllstück eine Metallschnurstoffverstärkung gekoppelt wird mit Schnüren großer Biegsamkeit, beispielsweise mit Schnüren, die gebildet sind aus wenigen Strängen, deren jeder aus vielen Einzeldrähten besteht, wobei alle mit sehr kleiner Steigung in der gleichen Richtung verdrallt sind, so daß die Schnur große Dehnung hat.

Die erforderliche Starrheit dieser Verstärkung ist dadurch erhalten, daß die Anzahl der Schnüre je Zentimeter gegenüber üblichen V/erten (3j5 Schnüre je Zentimeter bei Schnüren 7x3x0,18 mit regelmäßigem Schlag) erhöht ist, wobei auf diese Weise Schnurstoffe mit guter Starrheit erhalten sind, bei denen jedoch die Schnüre zufolge ihrer großen Biegsamkeit niemals axialen kombinierten Biege- und Druckbeanspruchungen unterworfen sind.

Eine optimale Lösung besteht in der Verwendung eines Füllstücks 3¹ einer Härte von 75° Shore in Verbindung mit einer Verstärkung 4· aus einem Schnurstoff mit 4,5 Schnüren je'Zentimeter, wobei die ,Schnüre zur Umfangsrichtung des Reifens in einem Winkel von 30° liegen.

Da dieses !Füllstück 3¹ zu einer zu großen Härte hinsichtlich der für die Reifenseitenwand erforderlichen Biegsamkeit führt, ist dieses Füllstück von der Reifenkarkassenschnurstofflage durch ein Kautschukfüllstück 3'' getrennt, welches eine Härte von etwa 60° Shore hat.

Die Verstärkung 4- erstreckt sich danach in bekannter Weise von dem Wulstkern 1 radial bis über den Felgenflansch 5 und das Ende der umgelegten Karkassenlage hinaus bis zu einer Höhe zwischen 10 % und 30 % der Reifenquerschnittshöhe.

Fig. 2 :;.st eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, wobei unter Verwendung gleicher Bezugszeichen ein Querschnitt eines Wulstes eines Reifens dargestellt ist, der eine

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einzige radiale Metallschnurkarkassenlage hat_o

Bezüglich der Kopplung von Verstärkung und Füllstück gelten die gleichen Gesichtspunkte, wie sie in Verbindung mit der Ausführungsform nach Pig. Λ erläutert sind. Andererseits sollte die GesamtStarrheit des Wulstes bei dieser Ausführungsform beträchtlich höher sein₉ selbstverständlich mit allmählicher Änderung und ohne Diskontinuität₉ und dies ist dadurch erhalten_s daß das Füllstück 3° im unteren Bereich des Wulstes von den Karkassenschnurstofflagen getrennt ist, und der Wulstkern mit einem Füllstück 3° in Berührung steht, welches aus Kautschuk einer Härte von 90° Shore besteht.

Gemäß einer bekannten Lösung kann sich in einem solchen Fall die Verstärkung in den radial unteren Bereich erstrecken, um den Wulstkern herumgehen und sich bis zu einer gewissen Höhe erstrecken, und zwar gewöhnlich bis zu einer Stelle jenseits des Wulstkernes in Richtung gegen die Reifenseitenwand in den axial inneren Bereich des Wulstes.

Unter Berücksichtigung der erhaltenen Ergebnisse wurde eine MetallverStärkung bei Wulsten von Reifen mit Doppelwulstkernen und mit radialer Textilkarkasse angewendet. Der Wulst eines solchen Reifens ist in Fig«, 3 im Querschnitt dargestellt, wobei immer noch die gleichen Bezugszeichen verwendet sind.

Für die Vereinfachung der Darstellung in Fig. 3 ist die Reifenkarkasse mit nur vier Schnurstofflagen dargestellt, die jeweils zwei und zwei um die Wulstkerne von innen nach außen herumgelegt sind«,

Die Gestalt der Verstärkung ist die Gestalt, wie sie beispielsweise im italienischen Patent 830 982 dargestellt ist, und sie besteht aus einem Stoffstreifen, der auf sich selbst umgefaltet ist, wobei die Faltkante dem radial inneren Bereich entspricht. Die freien Enden der Verstärkung liegen zueinander versetzt, und der radial

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kürzere Teil erstreckt sich in gedem Fall über den
umgelegten Teil der Karkassenlagen und über den Felgenflansch hinaus.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist unter Aufrechterhaltung der unveränderten Gestalt der Verstärkungsschnurstoff 4· mit dem Verstärkungsschnurstoff gemäß den
vorhergehenden Ausführungsbeispielen ersetzt, und es sind anstelle der Füllstücke 3 zwei Kautschukbahnen verwendet mit einer Härte von 75 Shore. Hiermit ist überraschenderweise eine, geradezu unglaubliche Verlängerung der Reifenlebensdauer von etwa 50 % erzielt worden.

Ein identisches Ergebnis wurde erhalten, indem für
die Kautschukbahn ein Kautschuk verwendet wurde mit einem

Modul bei 100 % zwischen 65 und 85 kg/cm .

Andererseits wurden gleiche günstige Ergebnisse auch bei den anderen zuvor beschriebenen Ausführungsformen
erzielt, wenn anstelle der Kautschukmasse einer Härte von 75° Shore und 80° Shore eine Kautschukmasse verwendet
wurde mit dem besonderen Modul bei 100 #.

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Claims

Patentansprüche

If I

i Λ J Luftreifen für Fahrzeugrader mit einer radialen Karkasse, wobei jeder Wulst wenigstens einen Wulstkern aus Metalldrähten aufweist, um den Karkassenschnurstofflagen gelegt sind, mit einem Füllstück, welches angenähert dreieckförmigen langgestreckten Querschnitt hat und aus Kautschuk großer Starrheit besteht, wobei ein Füllstück an jedem Wulstkern angeordnet ist, und mit wenigstens einem Verstärkungselement, welches im axäal äußeren Bereich des Wulstes angeordnet ist und aus einem Schnurstoffstreifen besteht, der sich von einer Stelle etwa an der Höhe des Wulstkernes bis zu einer äußeren Stelle des Felgenflansches und bis zum Ende des umgelegten Teiles der Karkassenlagen radial nach außen erstreckt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

Das Füllstück besteht wenigstens in seinem der Verstärkung (4) zugewandten Teil aus einer Masse oder Zusammensetzung einer Härte zwischen 70° und 80° Shore und/oder eines Moduls bei 100 % zwischen 65 und 85 kg/cm ,

die Verstärkung besteht aus einem Metallschnurstoff mit Langschlagschnüren großer Dehnung, wobei die Starrheit der Verstärkung geschaffen ist durch Auswahl der Anzahl der Schnüre je Zentimeter in dem Schnurstoff und durch ihren Schrägwinkel zur Umfangsrichtung des Reifens, der zwischen 15° und 45° liegt,

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die Starrheit des Füllstücks (3) in seiner Gesamtheit und die Starrheit der Verstärkung sind derart miteinander kombiniert, daß ein Reifenwulst mit konstantem Starrheitsgradienten geschaffen ist, d.h. ein Reifenwulst, bei dem die Starrheit sich von Stelle zu Stelle im wesentlichen kontinuierlich ändert.

2· Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnüre der Verstärkung (4) 3x7^0?20-Schnüre sind, die in dem Schnurstoff mit 4,5 Schnüren Je Zentimeter angeordnet sind.

3· Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnüre in der Verstärkung (4) zur Umfangsrichtung des Reifens in einem Winkel von 30° liegen.

4. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung sich radial bis zu einer Höhe zwischen 10 % und 30 % der Reifenquerschnittshöhe erstreckt.

5. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung um den Wulstkern herum geht und sich in einer mit Bezug auf die Karkassenlagen axial inneren Stellung mit Bezug auf den Wulstkern bis zu einer radial äußeren Stelle erstreckt (Fig. 2).

6· Reifen nach einem der Ansprüche Λ bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung doppellagig vorhanden und durch einen auf sich selbst gefalteten Schnurstoffstreifen gebildet ist, und daß die Faltkante im radial innersten Bereich liegt (Fig. 3).

7. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Killstück aus zwei Kautschukbahnen langgestreckten Querschnitts besteht, die Seite an Seite angeordnet sind und von denen die den Karkassenlagen zugewandte Bahn eine Härte von G0° Shore hat.

8. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück aus zwei Kautschukbahnen langgestreckten Querschnitts besteht, die Seite an Seite

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angeordnet sind, und von denen die mit dem Wulstkern in Berührung stehende und den Karkassenlagen zugewandte Bahn eine Härte von 90° Shore hat.

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