DE2655389A1

DE2655389A1 - Guertelreifen-felgenanordnung

Info

Publication number: DE2655389A1
Application number: DE19762655389
Authority: DE
Inventors: Jun Walter Wilford Curtiss; Joseph Mcclellan Forney
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1976-01-05
Filing date: 1976-12-07
Publication date: 1977-07-14
Also published as: AU499198B2; PL118533B1; PH13872A; CA1052247A; FR2337050A1; JPS5284615A; MX143796A; SE419526B; DK2277A; AR210522A1; CH611213A5; FR2337050B1; SE7700036L; NZ182679A; GB1570077A; IT1075904B; BR7608531A; AU1976676A; US4077455A; BE849638A

Description

MÜLLER-BORE - LEUFEL · SOHÖ S · HSRTEL 2655389

PATENTANWÄLTE

S/G 17-241

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORfe {PATENTANWALT VON 1927-1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. D1PL.-PHYS.

THE GOODYEAR TIRE & RUBBER COMPANY Akron, Ohio, USA

Gürtelreifen-Felgenanordnung

Die Erfindung betrifft Luftreifen und insbesondere eine Gürtelreifen-Felgenanordnung.

Wenn man bei Luftreifen eine der Eigenschaften, wie die Laufeigenschaften, Lebensdauer oder Verarbeitung, verbessern möchte, geht dies bekanntlich zu Lasten einer teilweisen Verschlechterung einer oder mehrerer der übrigen Eigenschaften. So können beispielsweise die Seitenstabilität und die Verarbeitungseigenschaften eines Gürtelreifens dadurch verbessert werden, daß Verstexfungselemente in dem Wulstbereich und in den an die Wulstbereiche angrenzenden Seitenwänden vorgesehen werden. Dies führt jedoch zu einer Verringerung der Laufqualität des Reifens.

Bekanntlich möchte man die Krümmung des Karkassenaufbaus, bei der ein natürliches Gleichgewicht vorliegt, von wenigstens der halben Höhe der Seitenwand beibehalten, bis die Karkasse den Wulst tangiert (US-PS 3 91o 336, J. F. Purdy, Mathematics Underlying the Design.of Pneumatic Tires, second editing, Hiney Printing Company, Seiten 13o bis 137),

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Erfindungsgemäß wird jedoch ein Gürtelreifen mit niedrigem Profil auf eine Spezialfelge aufgebracht, die einen engen Wulstabstand und ein Paar von sich axial erstreckenden Stabilisierungsflanschen hat. Jeder axial verlaufende Flansch ist so ausgelegt, daß die Karkasse aus ihrer Krümmung mit natürlichem Gleichgewicht verformt wird, ohne daß irgendeine Umkehrung der Krümmung des Karkassenaufbaus herbeigeführt wird. Jeder Stabilisierungsflansch erstreckt sich in den Axialrichtungen über einen Abstand, der wenigstens gleich 1o % der maximalen axialen Breite des aufgeblasenen bzw. aufgepumpten Reifens ist. Wenn sich die Karkassenlage jedem Wulstkern nähert, krümmt sie sich axial nach innen und bildet einen kleinen Winkel mit einer Linie parallel zur Drehachse des Reifens.

Die Vorbelastung des Karkassenaufbaus auf speziell ausgelegten Stabilisierungflanschen ermöglicht ein schnelleres Ansprechen und eine bessere seitliche Stabilität, ohne daß zusätzliche Verstärkungselemente in dem unteren Seitenwand- und Wulstbereich vorgesehen werden müssen. Das Weglassen von Extrabauteilen in diesem unteren Seitenwandbereich führt zu einer Reduzierung der Möglichkeit von Störungen der verschiedenen Bauteile in diesem Bereich. Außerdem kann sich die gesamte Seitenwand frei in Radialrichtung biegen, so daß man gute Lauf- bzw. Fahreigenschaften erhält.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer Reifen-Felgen-Anordnung.

Fig. 2 zeigt vergrößert den Flansch- und Wulstbereich des Reifens von Fig. 1.. .

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Λ-

Fig. 3 zeigt in einer Ansicht wie Fig. 1 die vilkanisierte Gestalt des Reifens bezogen auf die Gestalt im aufgeblasenen Zustand.

Wie aus den Zeichnungen und insbesondere aus Fig. 1 zu ersehen ist, sitzt ein Reifen 1o auf einer Felge 12 und ist auf den Auslegungsaufblasdruck aufgepumpt. Der Auslegungsaufblasdruck soll das Mittel zwischen dem maximalen und minimalen Auslegungsaufblasdrucken sein.

Der Reifen 1o hat einen sich am Umfang erstreckenden Laufflächenabschnitt 14 und ein Paar von Seitenwandabschnitten 16, 18, die sich radial nach innen von den axial außenliegenden Rändern oder Schulterabschnitten 2o, 22 des Laufflächenabschnittes 14 erstrecken. Die Seitenwandabschnitte 16 und 18 sind an ihren radialen Innenenden axial nach innen aufeinander zu gekrümmt und enden in einem Paar von Wulstabschnitten 24, 26. Jeder Wulstabschni£t 24, 26 hat einen sich in Ümfangsrichtung erstreckenden, nicht dehnbaren Wulstkern 28, 3o. Ein Karkassenaufbau 32, der Korde aufweist, die in Ebenen liegen, in denen auch die Drehachse des Reifens liegt, erstreckt sich in Ümfangsrichtung um den Reifen 1o und vom Wulstkern 28 zum Wulstkern 3o.

Die Abmessungen und Proportionen des Reifens werden festgelegt, wenn der Reifen auf den Auslegungsaufblasdruck aufgepumpt ist und sich in einem statischen unbelasteten Zustand gemäß Fig. 1 befindet. Die Querschnittshöhe H des Reifens 1o ist der radiale Abstand von der Wulstbasislinie L zu einer Tangente Ta an das radial äußerste Ende des Karkassenauf baus 32. Die Querschnittsbreite W ist der axiale Abstand zwischen den axial äußersten Enden des Karkassenaufbaus 32. Ein in der erfindungsgemäßen Weise hergestellter Reifen 1o hat ein Seitenverhältnis von H/W, das nicht größer als o,75 ist oder 75 % beträgt und vorzugsweise von etwa 4o bis etwa 6o % reicht.

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Obwohl zwei Karkassenlagen gezeigt sind, kann jede geeignete Anzahl von Karkassenlagen verwendet werden. Für die erfindungsgemäßen Zwecke soll ein Gürtelreifen gebaut werden, der Luftreifen umfaßt, bei denen alle Korde in der Seitenwand sich mit Winkeln, die nicht größer als 15 % bezogen auf die Drehachse des Reifens enthaltende Ebenen sind, über eine radiale Erstreckung der Seitenwand erstrecken, die wenigstens gleich 5o % der Querschnittshöhe H des Reifens ist.

Der Reifen 1o hat einen in Umfangsrichtung verlaufenden Gurtaufbau 34, der radial außerhalb des Karkassenaufbaus 32 angeordnet ist und sich in Axialrichtung im wesentlichen von dem Schulterabschnitt 2o zum Schulterabschnitt 22 erstreckt. Obwohl bei der speziellen gezeigten Ausfuhrungsform zwei Gurtlagen 36. und 38 gezeigt sind, kann jede beliebige Anzahl von Gurtlagen benutzt werden, die für die speziellen Verwendungszwecke brauchbar sind. Die Korde in den Gurtlagen können sich parallel zur Umfangsmittellinie des Reifens erstrecken. Sie können jedoch auch schräg unter jedem geeigneten Winkel bezüglich der Umfangsmittellinie verlaufen.

Für den Karkassenaufbau 32 und für den Bandaufbau 34 kann jedes Material verwendet werden,/das für den speziellen Verwendungszweck geeignet ist, beispielsweise Polyamid (Nylon), Reyon, Polyester, Glasfaser, Stahl oder Aramid.

Die Felge 12 hat ein Paar von konischen oder sich verjüngenden Wulstsitzen 4o und 42 mit einer Wulstsitzfläche 41 bzw. 43. Von den jeweiligen äußeren Rändern der Wulstsitze 4o und 42 erstreckt sich jeweils ein Paar von Wulstan'schlägen AA bzw. 46 nach außen, von denen jeder eine Wulstanschlagfläche 45 bzw. 47 hat. Von den radial außenliegenden Enden der jeweiligen Wulstanschiäge AA und 46 erstreckt sich jeweils ein Paar von ringförmigen Stabilisierungsflanschen 48 und 5o mit Flanschflächen 49 bzw. 51 axial nach außen. Bei der

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gezeigten speziellen Ausführungsform hat die Felge ein mittleres abgesenktes Bett 52, um die Montage des Reifens 1o auf der Felge 12 zu erleichtern. Das mittlere abgesenkte Felgenbett 52 kann weggelassen werden. In diesem Fall wird der Reifen auf einer geteilten Felge oder auf einer Felge mit einem abnehmbaren Flansch montiert. Derartige Felgenkonstruktionen sind bekannt, so daß nicht näher darauf eingegangen zu werden braucht.

Der axiale Abstand D zwischen der Wulstsitzfläche 41 und 43 ist nicht größer als 65 % der Querschnittsbreite W des Karkassenauf baus 32.

In Fig. 2 ist der Wulstabschnitt 26 des Reifens 1o von Fig. vergrößert dargestellt. Es wird nur ein WuIstabschnitt 26 beschrieben, da die beiden Wulstabschnitte 24 und 26 gleich sind. Der Wulstsitz 42 ist insgesamt konisch, wobei sich seine Wulstsitzfläche 43 unter einem Winkel o< bezogen auf die Drehachse des Reifens von 5 bis 15° erstreckt. Die Wulstsitzfläche 43 geht über einen gekrümmten Abschnitt 54 in die Wulstanschlagfläche 47 über. Die Wulstanschlagfläche 47 geht über einen weiteren gekrümmten Abschnitt 56 in die Flanschfläche 51 über. Die Wulstanschlagfläche 47 soll sich zwischen

dem Radius R^ des gekrümmten Abschnitts 54 bis zum Radius R. a D

des gekrümmten Abschnittes 56 erstrecken, wobei sich die beiden Radien R_& und R^ mit einem Winkel von 45° bezüglich der Drehachse des Reifens 1o erstrecken.

Die Wulstanschlagfläche 47 erstreckt sich radial nach außen zu einer Höhe H_c zwischen der Höhe H^, die 3o % der radialen Höhe des Wulstkerns 26 beträgt, und der radial äußeren Höhe VL des angrenzenden Wulstkerns 26.

Der Flansch 5o endet an seinem axial äußeren Ende in einem Abschnitt 58, der zur Drehachse des Reifens zurückgekrümmt ist. Die Kontaktfläche 51 des Flansches 5o erstreckt sich

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in den axialen Richtungen über einen Abstand D-, der wenigstens 1o % der Querschnittsbreite W des Karkassenaufbaus 32 entspricht. Die Kontaktfläche 51 ist parallel zum Karkassenaufbau 32 von einem Anfangskontaktpunkt 62 in der Seitenwand bis zu dem gekrümmten Abschnitt 56, der in den Wulstanschlag 46 übergeht.

Der Karkassenaufbau 32 ist um den Wulstkern 3o gelegt, wobei sein Endabschnitt 64 an den Hauptabschnitt des Karkassenaufbaus 32 angrenzt. Der umgeschlagene Abschnitt 64 endet an einer Stelle 66, die axial innerhalb des Anfangskontaktpunktes 62 der Seitenwand liegt.

Wie aus Fig. 2 weiterhin zu ersehen ist, nähert sich der Karkassenaufbau 32 dem Wulstkern 3o mit einem sehr großen Winkel β bezogen auf die Ebene P, welche die axiale Außenfläche des Wulstkerns 3o tangiert. Dieser Winkel /f ist wesentlich größer als 45 , jedoch nicht größer als 9ο . Für die meisten Verwendungszwecke beträgt fl. mehr als 6o und vorzugsweise wenigstens 8o .

Der erfindungsgemäße Reifen kann normal hergestellt werden, wobei die verschiedenen Bauteile auf einer Reifenherstellungsform angeordnet werden. Der Reifen kann dann geformt und in einer Form unter Wärme und Druck vulkanisiert werden.

Der Reifen 1o wird während des Vulkanisierens bezogen auf die natürliche Gleichgewichtsgestalt und die aufgepumpte Gestalt auf der Felge in einer speziellen Konfiguration gehalten. In Fig. 3 ist die Gestalt im geformten Zustand ausgezogen gezeigt. Die Gestalt im aufgepumpten Zustand ist darüber mit gestrichelten Linien dargestellt. Die neutrale Umrißlinie 33 des Karkassenaufbaus 32 ist in stärker ausgezogenen Linien als die anderen Abschnitte des Reifens dargestellt, um die Erfindung besser zu veranschaulichen.

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Die neutrale Konturlinie der Karkassenlage ist die Mittellinie eines Drahtes oder Kordes in der Karkassenlage, gesehen in Ebenen, welche die Rotationsachse des Reifens enthalten. Wenn mehr als eine Karkassenlage vorhanden ist, soll die neutrale Konturlinie die Mittellinie des Verbundes der Karkassenlage, gesehen in Ebenen mit der Reifenrotationsachse, sein. Die neutrale Konturlinie 33 ist somit die Linie zwischen den zwei Karkassenlagen bei dem Radial- bzw. Gürtelaufbau 32.

Während des Vulkanisierens wird der Reifen 1o in einer Anordnung gehalten, in welcher die neutrale Konturlinie des Karkassenaufbaus der natürlichen Gleichgewichtskrümmung 35 des Reifens wenigstens von der Ebene P aus, die die axial äußeren Ränder des jeweiligen Wulstkerns tangiert, im wesentlichen bis zum jeweiligen Schulterabschnitt des Reifens folgt. Die natürliche Gleichgewichtskrümmung 35 des Reifens ist an sich bekannt und definiert (J. F. Purdy, Mathematics Underlying the Design of Pneumatic Tires, Hiney Printing Company, Kapitel II, und R.B. Day und S.D. Gehman, Theory for the Meridian Section of Inflated Cord Tire, Rubber Chemistry and Technology, Vol. XXXVI., Nr. 1, Seiten 11 bis 27, Januar bis März 1963).

Der in der speziellen Anordnung bzw. Gestalt vulkanisierte Reifen, der diese Form wenigstens bis zum Entfernen aus der Form beibehält, neigt dazu, die Gestalt anzunehmen, in der er vulkanisiert wurde. Die Gestalt des Reifens in der Form, die der Reifen annehmen möchte, wird als entspannte Gestalt bezeichnet. Diese Gestalt ist bezogen auf die Form festzulegen, da der Reifen nach dem Entfernen aus der Form verformt werden kann. Nachdem Vulkanisieren wird der Reifen auf eine Felge mit einem Wulstabstand D¹ aufgebracht, der kleiner ist als der Wulstabstand des Reifens während des Vulkanisierens. Da der Reifen einen geringeren Wulstabstand • auf der Felge hat, hat er auch eine andere natürliche

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Gleichgewichtskrümmung 35", die in Fig. 3 gestrichelt gezeigt ist. Wenn es nicht anders spezifiziert wird, soll die natürliche Gleichgewichtskrüitimung des Reifens die natürliche Gleichgewichtskrümmung für den Reifen mit dem Felgenwulstabstand sein. Die Flansche der Felge sind speziell ausgelegt, so daß die neutrale Konturlinie des Karkassenauf haus 32 zu einer Abweichung von der natürlichen Gleichgewichtskrümmung 35" in die tatsächliche aufgeblähte neutrale Konturlinie 33* gebracht wird, die gestrichelt mit längeren Strichen dargestellt ist. Dies ergibt eine Vorspannung auf die sich axial erstreckenden Flansche. Die Flansche drücken deshalb die neutrale Konturlinie 33' des Karkassenaufbaus radial nach außen von der neutralen Gleichgewichtskrümmung 35' für den Reifen mit dem Wulstabstand auf der Felge wenigstens von einem Punkt gerade axial . außerhalb der Ebene P wenigstens zu dem Punkt der maximalen axialen Breite des Reifens.

Der maximale Betrag der Abweichung χ der neutralen Konturlinie 33' von der natürlichen Gleichgewichtskurve 35", gemessen senkrecht zur neutralen Konturlinie in dem Bereich der Flanschkontaktfläche 51, ändert sich abhängig von der Art des Reifens. Für PKW-Reifen liegt die maximale Abweichung χ zwischen o,25 und 1,52 mm (o,o1 bis o,o6^M). Für LKW-Reifen kann die Abweichung χ bis zu 2,54 mm (o,1oⁿ) und für Planierraupenreifen kann sie bis zu 5,o8 mm (o,2o") betragen. Diese Abweichungen werden senkrecht zur Flanschkontaktfläche gemessen. Wenn die Kontur der Flanschkontaktfläche bestimmt wird, muß eine Toleranz für den Kompressionsmodul des Elastomeren zwischen dem Karkassenaufbau 32 und der Flanschkontaktfläche 51 vorgesehen werden.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Laufflächenaufbau als integrales-Teil des Reifens 1o gezeigt. Es ist auch möglich, daß der Reifen 1o mit einem entfernbaren Laufflächenaufbau versehen wird. Außerdem kann auch ein entfernbarer Kettenaufbau in Verbindung mit dem Reifen verwendet werden. 709828/0577

Claims

ANSPRÜCHE

1.) Gürtelreifen-Felgenanordnung, gekennzeichnet durch

a) eine Felge (12) mit einem Paar von im Abstand angeordneten ringförmigen Wulstsitzflächen (41, 43), mit einer sich radial erstreckenden ringförmigen Wulstanschlagfläche (45, 47), die sich insgesamt radial nach außen von dem axial äußeren Rand einer jeden Wulstsitzfläche (41, 43) erstreckt, und mit einer ringförmigen Stabilisierungsflanschfläche (49, 51), die sich insgesamt axial nach außen von dem radial äußeren Rand einer jeden ringförmigen Wulstanschlagfläche (41 , 43) erstreckt, und durch ^

b) einen Luftreifen (1o) in offenbauchiger Bauweise mit einem Laufflächenabschnitt (14) , einem Paar von Seitenwandabschnitten (16, 18), einem Paar von axial im Abstand angeordneten Wulstabschnitten (24, 26), von denen jeder einen ringförmigen, nicht dehnbaren Wulstkern (28, 3o) hat, mit einem Karkassenaufbau (32) aus nicht dehnbaren Korden, die sich fortlaufend von einem Wulstkern (28) zum anderen Wulstkern (3o) erstrecken und eine neutrale Konturlinie (33) haben, und mit einem sich am Umfang erstreckenden Gürtelaufbau (34), der am Umfang um die Karkassenlage (32) angeordnet ist, wobei

die neutrale Konturlinie (33) der Karkassenlage (32), v/enn der Reifen (1o) auf der Felge (12) monitert und auf den Arbeitsdruck aufgepumpt ist, radial nach außen von der natürlichen Gleichgevrichtskurve (35) des

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ORIGINAL !WSPECTEO

Reifens (1o) von einem Punkt angrenzend an den Wulstkern (3o) wenigstens bis zu dem Punkt der maximalen axialen Breite durch den Stabilisierungsflansch (5o) ohne Umkehrung der Krümmung verschoben wird und der Winkel des Karkassenaufbaus (32) bezüglich einer Ebenen (P) , welche die axiale äußere Fläche eines jeden Wulstes (28, 3o) tangiert, an dieser Ebene größer als 6o° ist.

2..Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die radial innenliegenden Enden der Karkassenlage (32) axial nach außen um die jeweiligen Wulstkerne (28, 3o) herumgelegt sind und in der axialen Erstreckung der Kontaktfläche des Stabilisierungsflansches (48,.'5o) enden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ^gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen den Wulstanschlagflächen (45, 47) nicht größer als 65 % der maximalen axialen Breite bzw. der maximalen Querschnitts breite (W) des Karkassenaufbaus (32) bzw. des Reifens (1o) ist, wenn der Reifen (1o) auf der Felge (12) montiert und aufgepumpt ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß sich die ringförmige Wulstanschlagfläche in radialen Richtungen wenigstens bis zu 3o % der Höhe des benachbarten Wulstkerns (3o) des Reifens (1o), jedoch nicht weiter als das radial außenliegende Ende des angrenzenden Wulstkerns (3o) erstreckt.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß sich der ringförmige Wulstanschlag (44, 46) in den Radialrichtungen wenigstens bis zu der Mittelhöhe des

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angrenzenden Wulstkerns (28, 3o) des Reifens (1o), jedoch nicht weiter als das radial außenliegende Ende des angrenzenden Wulstkerns erstreckt.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß für die

. Verwendung bei Personenkraftwagen eine maximale Verschiebung der neutralen Kontürlinie (33) von der natürlichen Gleichgewichtsgröße (35) in dem Bereich der Stabilisierungsflanschfläche (49, 51) gemessen senkrecht zur Stabilisierungsflanschfläche (49, 51) zwischen o,25 und 1,52 mm (o,o1 bis 0,06") liegt.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß für die Verwendung bei Lastwagen die maximale Verschiebung der neutralen Konturlinie (33) von der natürlichen Gleichgewichtskurve (35) in dem Bereich der Stabilisierungsflanschfläche (49, 51) gemessen senkrecht zur Stabilisierungsflanschfläche (49, 51) zwischen o,25 und 2,54 mm (o,o1 bis ο,ΐο") liegt.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß für die Verwendung bei Planierraupen die maximale Verschiebung der neutralen Konturlinie (33) von der natürlichen Gleichgewichtskurve (35) im Bereich der Stabilisierungsflanschfläche (49, 51) gemessen senkrecht zur Stabilisierungsflanschfläche (49, 51) zwischen o,25 und · 5,o8 mm (o,o1 bis o,2o") liegt.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen eine entspannte Gestalt hat, in welcher die neutrale Konturlinie (33) einer anderen natürlichen Gleichgewichtskurve (35) folgt, wobei der Wulstabstand größer als der Wulstabstand auf der Felge (12) 1st.

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1o. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Kontaktbereich zwischen jeder Stabilisierungsflanschfläche (49, 51) und der Seitenwand (16, 18) des Reifens (1o) sich in Axialrichtungen über einen Abstand von wenigstens 1o % der maximalen axialen Breite des Karkassenaufbaus (32) des Reifens erstreckt, wenn dieser auf einer Felge (12) montiert und aufgepumpt ist.

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