DE2834450C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gürtelreifen für Lastkraftwagen und Busse mit einer mindestens dreilagigen Radialkarkasse aus Textilcord und mindestens einer Gürtelschicht aus Stahlcord.

Ein solcher Gürtelreifen ist aus der DE-OS 20 62 361 bekannt. Der in Gürtelreifen dieser Art zur Verstärkung verwendete Textilcord unterliegt bei zeitweiser oder fortschreitender Einwirkung einer zusätzlichen Spannung einer vom Material, seiner Behandlung und der Verdrillungszahl des Cords abhängenden Längung. Dementsprechend tritt bei für Lastkraftwagen und Busse bestimmten Gürtelreifen mit Karkassenschichten aus Textilcord beim Aufpumpen auf den relativ hohen Betriebsluftdruck eine Längung der Karkassen- Cordflächen ein. Andererseits zeigen jedoch Gürtelreifen mit Gürtelschichten aus Stahlcord kaum eine Längung in radialer Richtung. Die erwähnte Längung der Karkassen-Cordfäden führt daher notwendigerweise zu einer Vergrößerung der Reifenbreite und einer Erhöhung der Scherbelastung in den Schultern, welche die einander zugewandten Endbereiche der Lauffläche und der Seitenwände verbinden. Darüber hinaus besteht die Gefahr von Abtrennungen in den Schulterbereichen, da hier die Endkanten des Stahlcords der Gürtelschichten angeordnet sind. Aus diesen Gründen treten bei herkömmlichen Gürtelreifen dieser Art vor allen Dingen in den Schulterbereichen Schwierigkeiten auf. Des weiteren ist ein Gürtelreifen gemäß der US-PS 32 05 931 bekannt, bei dem sowohl die Radialkarkasse als auch der Gürtel aus Polyestercord besteht, so daß sich gegenüber dem in der DE-OS 20 62 361 beschriebenen Reifen tiefgreifend verschiedene Verhältnisse ergeben, da hierbei die nur bei einem Zusammenwirken eines steifen, nicht längbaren Stahlcordgürtels mit einer beim Betriebsdruck durch Längung der radialen Polyester-Cordfäden seitlich aufgeblähten Textilkarkasse auftretenden erhöhten Scherbelastungen und Ablösungsprobleme im Schulterbereich gar nicht auftreten.

Verschiedene Versuche zur Verbesserung der Beständigkeit im Schulterbereich haben gezeigt, daß die Beständigkeit des Reifens erheblich herabgesetzt wird, wenn die Reifenbreite des auf den Betriebsdruck aufgepumpten Reifens, insbesondere die in Relation zur Laufflächenbreite zur Vermeidung einer Beeinträchtigung der Abtriebfestigkeit der Lauffläche bestimmte Reifenbreite, einen bestimmten Grenzwert übersteigt, und die Veränderung der so bestimmten Reifenbreite vor und nach dem Aufpumpen auf den Betriebsdruck einen bestimmten Grenzwert überschreitet.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, Radialreifen der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne Beeinträchtigung der Abriebfestigkeit der Lauffläche eine verbesserte Beständigkeit der Schulterbereiche aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist der Radialreifen die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.

Der erfindungsgemäße Gürtelreifen weist zur Bestimmung der Reifenbreite relativ zur Laufflächenbreite einen bestimmten Laufflächenwinkel auf. Dieser Laufflächenwinkel ist der Winkel zwischen einer durch den Endpunkt der Laufflächenbreite in radialer Richtung verlaufenden Senkrechten und einer den Endpunkt der Laufflächenbreite mit dem Endpunkt der Reifenbreite verbindenden Geraden. Durch Einhaltung der im Patentanspruch 1 genannten Werte, wird die Beständigkeit der Schulterbereiche, ohne Beeinträchtigung der Abriebbeständigkeit der Lauffläche, dadurch verbessert, daß der Laufflächenwinkel des auf den Betriebsdruck aufgepumpten Radialreifens und die Differenz der Laufflächenwinkel vor und nach dem Aufpumpen innerhalb gewisser Grenzen festgelegt werden.

Die Reifenbreite wird in einem Basisabschnitt gemessen, der an einer 59% der Differenz zwischen der Reifenhöhe und der Felgenrandhöhe entsprechenden Stelle liegt.

Neben der Einhaltung eines Laufflächenwinkels von 17 ± 3° ist es erforderlich, die Differenz zwischen dem Laufflächenwinkel des nur auf einen geringen Druck von 0,5 kg/cm² aufgepumpten Radialreifens auf höchstens 3° zu begrenzen. Auf diese Weise wird ohne Beeinträchtigung der Abriebfestigkeit der Lauffläche eine verbesserte Beständigkeit der Schulterbereiche erzielt.

Im folgenden werden Ausführungsformen des Gürtelreifens unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1A, 1B, 1C jeweils radiale Querschnitte durch Gürtelreifen mit unterschiedlichem Verhältnis von Reifenhöhe zu Reifenbreite.

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Laufflächenwinkel und der Abriebbeständigkeit der Lauffläche von auf den Betriebsdruck aufgepumpten Reifen gem. Fig. 1.

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Laufflächenwinkel und der Beständigkeit der Schulterbereiche unter den gleichen Bedingungen wie bei Fig. 2 und

Fig. 4 einen schematischen radialen Teilquerschnitt durch einen Reifen vor und nach dem Aufpumpen.

Die in den Fig. 1A, 1B und 1C dargestellten Gürtelreifen für Lastkraftwagen unn Busse besitzen eine Karkassenschicht 1 aus Textilcord, eine Gürtelschicht 2 aus Stahlcord, eine Lauffläche 3, eine Schulter 4, Seitenwände 5 und Wulstkerne 6. In den Figuren bezeichnet H die Reifenhöhe, W die Reifenbreite und T die Laufflächenbreite, jeweils bei auf den Betriebsdruck aufgepumpten Reifen. Der in Fig. 1A dargestellte Reifen besitzt im aufgepumpten Zustand ein Verhältnis H : W der Reifenhöhe H zur Reifenbreite W von etwa 1 : 1. Bei dem in Fig. 1B dargestellten Reifen beträgt das Verhältnis H : W etwa 0,8 : 1. Der in Fig. 1C dargestellte Reifen besitzt ein Verhältnis H : W von etwa 0,7 : 1. Der in Fig. 1A dargestellte Reifen hat im Vergleich zum Reifen gemäß Fig. 1B die gleiche Reifenhöhe, jedoch die geringere Reifenbreite, im Vergleich zum Reifen in Fig. 1C andererseits die gleiche Reifenbreite, aber eine größere Reifenhöhe. Bei den in den Fig. 1A bis 1C dargestellten Reifen, wurde der Einfluß der Relation zwischen der Reifenbreite W und der Laufflächenbreite T auf die Beständigkeit der Schulterbereiche bei aufgepumptem Reifen untersucht. Die Reifenbreite W wurde an einer Stelle gemessen, deren Abstand h vom äußeren Endpunkt TP 59% der Differenz der Reifenhöhe H und der Felgenrandhöhe FH entspricht:

h = 0,59 (H - FH)

Wie bereits erwähnt, ist der Laufflächenwinkel α der Winkel zwischen der durch den Endpunkt TP der Laufflächenbreite T verlaufenden Senkrechten und einer den Endpunkt TP der Laufflächenbreite T mit dem Endpunkt WP der Reifenbreite W verbindenden Geraden. Es hat sich nun gezeigt, daß ein Reifen mit relativ kleinem Laufflächenwinkel a bzw. einer im Vergleich zur Reifenbreite W relativ großen Laufflächenbreite T zwar eine verbesserte Abriebbeständigkeit an der Lauffläche 3 aufweist, jedoch bei der Berührung des Reifens mit dem Boden zu vergrößerten Spannungen in den Schulterbereichen 4 und einer Verringerung der Beständigkeit an den Randkanten der Gürtelschicht 2 führen, so daß die Gefahr von Ablösungen auftritt. Gürtelreifen mit größerem Laufflächenwinkel α, d. h. einer im Vergleich zur Reifenbreite W relativ kleineren Laufflächenbreite T weisen eine geringere Abriebbeständigkeit der Lauffläche 3, jedoch andererseits eine verbesserte Abtrennungsbeständigkeit an den Randkanten der Gürtelschicht 2 auf. Die bei Versuchen mit auf die Antriebsachse eines Autos aufgezogenen Gürtelreifen 10.00R 20,14 PR im Betrieb ermittelten Werte für die Beziehung zwischen dem Laufflächenwinkel α und einerseits der Abriebbeständigkeit und andererseits der Beständigkeit der Schulterbereiche sind in den Fig. 2 bzw. 3 graphisch dargestellt, wobei der bei einem Laufflächenwinkel α von 17° gemessene Wert gleich 100 gesetzt wurde. Aus den Fig. 2 und 3 ist zu erkennen, daß bei einem Laufflächenwinkel a im Bereich zwischen 14° und 20°, das heißt 17 ± 3°, sowohl eine gute Abriebbeständigkeit als auch eine gute Beständigkeit an den Schulterbereichen erzielt wird. Dieser bevorzugte Bereich für den Laufflächenwinkel a gilt für alle in den Fig. 1A, 1B und 1C dargestellten Reifen.

Es wurde weiterhin untersucht, wie die Beständigkeit des Reifens durch das Verhältnis von Reifenbreite und Laufflächenbreite vor und nach dem Aufpumpen auf den Betriebsdruck, das heißt die Winkeldifferenz zwischen dem Laufflächenwinkel α nach dem Aufpumpen und dem Laufflächenwinkel α₀ vor dem Aufpumpen, beeinflußt wird.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Reifen, zeigen die gestrichelten Linien das Profil A bei nur geringfügig auf einen Luftdruck von 0,5 kg/cm² aufgepumpten Reifen, während das in ausgezogenen Linien wiedergegebene Profil B den durch Aufpumpen auf den Betriebsdruck von 7,25 kg/cm² aufgeblähten Reifen darstellt. Die Bezugssymbole entsprechen denjenigen der Fig. 1. In seinem wenig aufgepumpten Zustand besitzt der Reifen eine Reifenhöhe H₀, eine Reifenbreite W₀ und eine Laufflächenbreite T₀, deren Endpunkt T₀ P₀ durch einen Schnittpunkt der am äußersten Punkt der Lauffläche 3 tangential anliegenden, zur Mittelachse des Reifens parallelen Geraden mit einer hierzu senkrecht durch den Endpunkt der Lauffläche verlaufenden Geraden definiert ist. Die Messung der Reifenbreite W₀ erfolgt in einem Abstand h₀ von der durch den äußersten Punkt der Lauffläche und den Endpunkt T₀ P₀ der Laufflächenbreite T₀ verlaufenden Geraden, wobei h₀ = 0,59 (H₀ - FH) ist. Der Laufflächenwinkel α₀ bezeichnet den im Punkte T₀ P₀ gemessenen Winkel zwischen der die Punkte T₀ P₀ und W₀ P₀ verbindenden Geraden mit der durch den Punkt T₀ P₀ verlaufenden Senkrechten.

Die an Gürtelreifen 10.00 R 20 14 PR mit verschiedenen Karkassenschichten und Karkassen-Cordfäden ermittelten Veränderungen in der Reifenbreite und dem Laufflächenwinkel sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1

Wie die Zahlenwerte zeigen, ergeben sich in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Textilcords, der Anzahl der Schichten und der durch die Breite der Vulkanisierungsform bestimmten ursprünglichen Reifenbreite verschiedene Zunahmen der Reifenbreite und Veränderungen des Laufflächenwinkels.

In einer weiteren Versuchsreihe wurden die vorstehend im Zusammenhang mit Tabelle 1 beschriebenen Reifen auf einem Rollenprüfstand bei einer Belastung von 2.375 kg und einer Geschwindigkeit von 100 km/Stunde einem Dauerstandstest unterzogen. Die dabei erhaltenen Resultate sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Wie die vorstehenden Zahlenwerte zeigen, beeinflußt die Veränderung des Laufflächenwinkels vor und nach der durch Aufpumpen bedingten Vergrößerung des Reifens die Dauerstandfestigkeit der Schulterbereiche. Es ist weiter zu erkennen, daß die Veränderung des Laufflächenwinkels α vorzugsweise höchstens etwa 3° betragen soll. Dementsprechend werden bei der Fertigung des Gürtelreifens die Festigkeit des verwendeten Textilcords, die Anzahl der Schichten, der Modul und das Kriechausmaß sowie die ursprüngliche Reifenbreite so aufeinander abgestimmt, daß die Veränderung ( α - α₀) des Laufflächenwinkels 3° nicht übersteigt. Hierdurch wird die Dauerstandfestigkeit der Schulterbereiche des Reifens ebenfalls verbessert.

Claims (2)

1. Gürtelreifen für Lastkraftwagen und Busse mit einer mindestens dreilagigen Radialkarkasse aus Textilcord und mindestens einer Gürtelschicht aus Stahlcord, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Reifen im auf seinen Betriebsdruck (ungefähr 7,25 kg/cm²) aufgepumpten Zustand einen Laufflächewinkel α zwischen der Senkrechten durch den Endpunkt TP der Laufflächenbreite T und der Geraden durch den Endpunkt TP und einen Punkt WP der Reifenaußenkontur von 17 ± 3° besitzt, wobei der Punkt WP an der Stelle der Reifenaußenkontur liegt, wo er einen Außenabstand von h = 0,59 (H - FH) aufweist,
• b) die Differenz ( α - α₀) zwischen dem Laufflächenwinkel α beim Betriebsdruck (7,25 kg/cm²) und dem Laufwinkel α₀ des auf 0,5 kg/cm² aufgepumpten Reifens höchstens 3° beträgt.

2. Gürtelreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Cordfäden aller Karkassenschichten aus Polyesterfäden von etwa 1500 D bestehen.