DE2710446C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft hochbelastbare Fahrzeugluftreifen, insbesondere für Lastwagen und andere Schwer- oder Großfahrzeuge, gemäß Oberbegriff des obigen Hauptanspruches.

Gattungsgemäße Reifen sind aus der DE-OS 25 08 597 bekannt. Bei diesen bekannten Reifen wird gefordert, daß eine Karkassenverstärkung vorliegt aus wenigstens zwei gummierten Cordgewebeeinlagen, deren Corde sich unter einem Winkel von mehr als 60° gegenüber der Richtung der Stahldrähte der Karkasseneinlage kreuzen. Diese Karkassenverstärkung dient der Verbesserung der Haltbarkeit im Wulstteil des Luftreifens und der Verhinderung des Auftretens von Verformungen in radialer und Umfangsrichtung. Hierdurch soll die Lostrennung des Cordes vom Kautschuk an den abgeschnittenen Enden verhindert werden. Bei allen Fahrzeugreifen, die Stahlseil oder ähnliche metallische Verstärkungselemente in Gummi eingebettet enthalten, ergeben sich insbesondere an den Rändern derartiger Verstärkungseinlagen Probleme. Hier liegen scharfe und aus dem Fertigungsvorgang unregelmäßig geformte metallische Schnittkanten vor. Insbesondere gilt dies für große und entsprechend hoch belastbare Fahrzeugreifen, da die Abmessungen der hierzu verwendeten Stahlseile oder -kabel die der Stahldrähte für Pkw-Reifen um ein mehrfaches übertreffen. Entsprechend groß ist das Ausmaß der möglichen Schäden.

Die Reifen gemäß DE-OS 25 08 597 enthalten zur Verhinderung dieser Schäden weiterhin eine Aussteifung aus Kautschuk aus einem zusammengesetzten Kautschuk-Material, das im radial oberen Teil an der Karkassenverstärkung weicher ist als im unteren Teil im Bereich des Wulst­ drahtringes.

Gemäß Fig. 2 deckt eine harte Kautschukschicht die geschnittenen Stahldrahtenden des Karkassenumschlags und der Wulstverstärkerlage ab.

Gemäß Fig. 3 sind die genannten Stahldrahtenden von dem im radial oberen Teil der Aussteifung vorgesehenen weicheren Kautschuk abgedeckt.

Gemäß Fig. 4 deckt eine zusätzliche dünne harte Kautschukschicht die genannten Stahldrahtenden ab.

Zweifellos stellen die Reifen gemäß DE-OS 25 08 597 eine Verbesserung der Reifen ohne zusätzliche Karkassenverstärkung aus mindestens zwei gummierten Reifencordlagen dar, jedoch können die bekannten Abdeckungen der Stahldrahtenden auf Dauer eine vorzeitige Randtrennung zwischen Stahldrahtende und vulkanisiertem Kautschuk nicht verhindern.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, gattungsgemäße Reifen weiter zu verbessern und insbesondere die Dauerhaltbarkeit des Reifenwulstes zu erhöhen, ohne daß zusätzliche Verstärkungslagen und/oder Abdecklagen verwendet werden. Die Reifenwülste sollen so ausgebildet sein, daß sie Restverformungsenergie an den Drahtenden elastisch auffangen und abbauen, ohne daß die Relativbewegungen der Drahtenden zerstörend wirksam sind, damit auf Dauer keine frühzeitige Randtrennung im Wulstbereich entsteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.

Zum einen wird auf den Einbau von Gummistreifen und Abdecklagen verzichtet, die Einbauschwächen darstellen, und zum anderen wird stattdessen dafür gesorgt, daß die Schnittkanten der Stahldrähte im Wulst fest eingebettet in einer kissenartigen Kautschukeinlage vorliegen. Der vulkanisierte Kautschuk dieser Einlage weist eine Rückprallelastizität von 55 bis 65% bei gleichzeitiger niedriger Shore-A-Härte von 50° bis 60° auf. Dieser hoch rückstellfähige vulkanisierte Kautschuk haftet den metallischen Drahtenden mit hoher Festigkeit an, wobei dies durch Verwendung von die Haftung von Kautschuk an Stahl fördernde Zusätze, insbesondere Resorcin, Hexamethylentetramin und aktive Kieselsäure, bewirkt wird.

Kautschuk mit einer Rückprallelastizität im Bereich von 65% ist bekannt. Er ist beispielsweise im Seitenwand- und Wulstbereich von Notlaufreifen gemäß DE-OS 23 57 140 verwendet worden. Diese Kautschukmischung besaß nicht die Eigenschaft zur erhöhten Haftung von Kautschuk an Stahl durch entsprechende Zusätze.

Es ist weiterhin prinzipiell bekannt, daß durch Zusatz adhäsionsfördernder Mittel zur Kautschukmischung die Bindung von Gummi an Stahl beeinflußbar ist. In "Gummi, Asbest, Kunststoffe", 11, 749 (1976) werden Kautschukmischungen beschrieben, die Kieselsäure, Resorcin und Hexamethylentetramin als Mittel zur Erhöhung der Haftfestigkeit von Kautschuk bzw. Gummi auf Stahloberflächen enthalten. Derartige Kautschukmischungen sind im Reifenbau jedoch bisher nur zur Gummierung der Stahlseile verwendet worden. Diese Gummierung weist im allgemeinen eine hohe Shore-A-Härte von etwa 80° auf. Großvolumige Kautschukmischungen, die im vulkanisierten Zustand eine Rückprallelastizität von 55% bis 65%, eine Shore-A-Härte von 50° bis 65° und eine erhöhte Haftung von Kautschuk an Stahl durch fördernde Zusätze enthalten, sind im Reifenbau und insbesondere beim Bau gattungsgemäßer, hochbelastbarer Reifen nicht verwendet worden.

Bevorzugte Gummimischungen bestehen aus einer vulkanisierbaren Mischung gemäß Zusammensetzung nach den Unteransprüchen 2 und 3.

Bevorzugt sind dabei Mischungen, in denen der Kautschukanteil aus Naturkautschuk (NR) besteht. Geeignet sind aber auch Mischungen des Naturkautschuks mit Butadienkautschuken (BR), wobei insbesondere dem cis-1,4-Polybutadienkautschuk hier Bedeutung zukommt. Geeignete Mischungsverhältnisse der Kautschukkomponenten sind 30 bis 100 Teile, vorzugsweise wenigstens 80 Teile, Naturkautschuk auf 70 bis 0 Teile der Butadienkautschuk-Komponente. Die bevorzugte Menge des Rußes liegt bei etwa 25 Teilen, die bevorzugte Schwefelmenge bei etwa 3 Teilen. Die aktive Kieselsäure wird vorzugsweise an der unteren Grenze des zuvor genannten Bereichs eingesetzt, bevorzugt sind also Mengen von etwa 5 Teilen oder nur schwach erhöhte Mengen. Resorcin wird zweckmäßigerweise in einer Menge von etwa 2,5 Teilen und Hexamethylentetramin zweckmäßigerweise in einer Menge von etwa 2 Teilen eingesetzt.

Die optimale Wahl der Mischungskomponenten ergibt einerseits eine hohe Vernetzungsdichte des Kautschuks und somit die Eigenschaft der Kautschukeinlage hoher Haftung an den Drahtenden sowie andererseits die Eigenschaft verbesserter Rückstellfähigkeit, da die Einlage die Restverformungsarbeit abbaut und aufnimmt. Aufgrund der hohen Haftfestigkeit bilden Kautschukeinlage und Stahldrahtenden eine unter Krafteinwirkung kaum oder auf Dauer nur sehr schwer lösbare Einheit. Dieser Verbund stellt eine Funktionseinheit dar, die einen hohen Anteil an Restverformungsarbeit aufzunehmen vermag und in der die zerstörerische Friktionsarbeit der Drahtenden nicht frühzeitig wirksam werden kann. Stattdessen werden die Eigenbewegungen der Drahtenden von dieser Funktionseinheit aufgefangen, ohne daß sie an den übrigen Reifenbauteilen Schaden verursachen können. Die Kautschukeinlagen mit den daran oder darin festhaftenden Drahtenden nehmen unter dem Einfluß der Beanspruchungen an Bewegungen im Verband der Reifenbauteile nach Art einer Mitgehbewegung teil, die weder an den Drahtenden noch an den Konturen der Kautschukeinlage zu Randtrennungen führt.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand von Beispielen und mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung wird nachstehend anhand von Fig. 1 erläutert, die einen halben Reifenschnitt durch einen Lkw-Reifen der Dimension 12.00 R 20 auf 5° Schulterfelge zeigt:

Die Karkasse 1 besteht aus einer Stahlseillage mit radial verlaufenden Seilen. Das Ende 2, der sogenannte Karkassenumschlag, ist um den Wulstring 3 des Wulstes 4 herumgeführt. Ein üblicher Verstärkungskautschukstreifen 5, Kernreiter genannt, erstreckt sich radial oberhalb des Wulstringes 3. Der Streifen 5 besteht aus Hartgummi. Außerhalb von Karkasse und Karkassenumschlag ist ein den Wulst verstärkender Stahlcordstreifen 6 angeordnet. Die Corddrähte dieses Streifens kreuzen sich mit den Stahlseilen der Karkasse 1 unter einem wählbaren Winkel. Die Karkassenseile nehmen dabei einen Winkel von 90° zur Reifenumfangsrichtung X-X und die Stahlseile des Streifens 6 einen Winkel von beispielsweise 60° ein. Die Kautschukeinlage ist mit 7 bezeichnet. Sie besteht aus einem in Umfangsrichtung verlaufenden Kautschukstreifen mit linsenförmig gebogenem Querschnitt. Nach der vorliegenden Ausführung hüllt sie die Drahtenden des Karkassenumschlags und des Verstärkungsstreifens 6 sowie auf bestimmten Längen auch deren gummierte Ränder ein. Die Kautschukeinlage 7 weist eine Härte von etwa Shore A 60° auf. Die angrenzenden Kautschukteile des Wulstes 4, des Kernreiters 5 sowie der Gummierung der Karkasse 1 und des Verstärkungsstreifens 6 sind merklich härter, z. B. Shore A 80°. Radial zur Karkasse 1 in deren Kronenbereich ist der sogenannte Gürtel 8 angeordnet. Er besteht hier aus drei Stahlseillagen 8 a, 8 b, 8 c und einer Schutzcordlage 8 d. Die Ränder der Stahlseilgürtellagen 8 a und 8 b sind auf einer Kautschukeinlage 9 abgestützt. Dieser Einlagestreifen weist einen sichelförmigen Querschnitt auf. Er befindet sich im inwärtigen Bereich der Schulter 10 und reicht bis in den beginnenden Bereich der Reifenseitenwand 11. Die Laufflächenprofildecke, auch Lauffläche genannt, ist mit 12 bezeichnet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 veranschaulicht, die einen halben Reifenschnitt durch einen Lkw-Reifen auf 15° Steilschulterfelge zeigt. Das Ende des Karkassenumschlags 2 ist hier vom Ende des Verstärkungsstreifens 6 getrennt innerhalb der Kautschukeinlage 7 gelagert. Die Kautschukeinlage 9 im Schulterbereich des Reifens erstreckt sich hier auch zwischen die Ränder der Stahlseilgürtellagen 8 b und 8 c. Fig. 3 zeigt in einer Teilschnittansicht des unteren Seitenwand- und Wulstbereiches eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung. Die Enden des Karkassenumschlags 2 und des Verstärkungsstreifens 6 liegen hierbei der Außenwand der Reifenflanke 13 an und werden durch die Kautschukeinlage 7 abgedeckt in axialem Abstand zur Karkasse 1 bzw. zur Innenwand 14 des Reifenwulstes gehalten.

Nachfolgend ist das Beispiel einer Mischungsrezeptur für die Kautschukeinlage angegeben:

100 TeileNaturkautschuk (NR), 25 TeileRuß, verstärkend, 5 Teileaktive Kieselsäure, 1 TeilZinkstearat, 8 TeileZinkoxid, 1,25 TeileProzeßöl, 2 TeileKleberharz, 1-2 TeileOxidationsschutzmittel, 1-2 TeileOzonschutzmittel, 2,5 TeileResorcin, 2,1 TeileN-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid (CBS) 2 TeileHexamethylentetramin (HMT), 3 TeileSchwefel.

Die Kautschukeinlagen werden in der nachfolgend beschriebenen Weise hergestellt: Der geschnittene und abgewogene Rohkautschuk wird zunächst in einem Kneter mastiziert. Anschließend wird er zu einem Rußmasterbatch verarbeitet, d. h. mit den erforderlichen Zusätzen: Kieselsäure und Resorcin, Prozeßöl, Zinkverbindungen, Ruß und den übrigen Additiven versehen und in einem Kneter gemischt. Die erhaltene Mischung wird in Fellform ausgewalzt, gewogen und in Chargen zugeschnitten. Dem Masterbatch werden anschließend der CBS-Beschleuniger und das HMT zugesetzt. Nach weiterem Bearbeiten in einem Kneter, erneutem Walzen und Schneiden liegt letztlich ein Kautschukmaterial in Streifenform vor, das zum Reifenbau Verwendung findet.

Claims (3)

1. Hochbelastbare Stahlseil-Radialgürtelreifen, insbesondere für Lastwagen und andere Schwer- oder Großfahrzeuge, mit Reifenwülsten, bestehend aus je einem Wulstdrahtkern, Gummikernreiter, radial über das Felgenhorn herausragendem Umschlag der Stahlseilkarkasse, einem im Wulstbereich vorliegenden Stahlseil-Verstärkungsstreifen und einer im Radialschnitt des Reifens gesehen linsenförmigen, kissenartigen Einlage aus vulkanisiertem Kautschuk der Shore-A-Härte von 50° bis 65°, durch die die Enden des Umschlags der Karkasse und des Verstärkungsstreifens mit axialem Abstand etwa parallel zur Karkasse elastisch gehalten sind und der Querschnitt der Einlage an der dicksten Stelle ein Mehrfaches der Dicke der einzelnen Stahlseile beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (7) eine Rückprallelastizität von 55% bis 65% aufweist, die Haftung von Kautschuk an Stahl fördernde Zusätze, insbesondere Resorcin, Hexamethylentetramin und aktive Kieselsäure enthält und den metallischen Enden der Stahlseile mit hoher Festigkeit anhaftet.

2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hoch-rückstellfähige vulkanisierte Kautschuk das Vulkanisationsprodukt einer Mischung der folgenden Zusammensetzung ist (Mengenangaben in Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Teile Kautschuk): 100 TeileKautschuk 20-30 Teileverstärkender Ruß 2,5-3,5 TeileSchwefel 5-10 Teileaktive Kieselsäure 1-3 TeileResorcin 1-2,5 TeileHexamethylentetraminsowie weitere übliche Zusätze wie Zinkoxid, Zinkstearat, Prozeßöl, Kleberharz, Oxidationsschutzmittel, Ozonschutzmittel und/oder Beschleuniger.

3. Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukkomponente des hoch-rückstellfähigen vulkanisierten Materials aus Naturkautschuk - gegebenenfalls im Verschnitt mit einem Butadienkautschuk, insbesondere cis-1,4-Polybutadienkautschuk - besteht, wobei der Naturkautschuk in Mengen von 30 bis 100 Gew.-Teilen und der Butadienkautschuk in Mengen von 70 bis 0 Gew.-Teilen - jeweils bezogen auf das Kaut­ schukgemisch - vorliegen.