DE2838648A1

DE2838648A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE2838648A1
Application number: DE19782838648
Authority: DE
Inventors: Masaru Abe; Hideaki Hashimoto; Yasuaki Tsurunaga; Junichi Tsuzura
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1977-09-06
Filing date: 1978-09-05
Publication date: 1979-03-15
Also published as: JPS5911442B2; GB2003806A; US4349062A; AU507852B1; FR2401785B1; FR2401785A1; CA1078713A; GB2003806B; JPS5440404A

Description

DR. ING. F.

DR. E. τ.PEOHMANN DK. ING. D. BEHRENS DIPJL,. ING. It. GOETZ

PATENTANWÄLTE

8000 MÜNCHEN OO SCl'WEIGEHSTRASSE 2 ΓΕί,ϋΡΟΝ (089) ββ 20 01 TΛ..EX 5 24 070

ΤΚΙ.ΕΠΠΛΜΜΕ! PHOTECTPATENT ΜϋΝΟΠΕΝ

1Α-51 323 5.September 19

Patentanmeldung

Anmelderin:

BRIDGESTONE TIRE COMPANY LIMITED 10-1, Kyobashi 1-Chome, Chuo-Ku Tokio _r Japan

Titel:

Luftreifen

90981 1

I)H. IN(J. F. WUKSTII OFF

I)H. K. ν. I»JCC Il M Λ N N I)H. ING. I). 75KUHKXS VZVl.. ING. H. GOKTK PATENTANWÄLTE

S M UN OH KN PO Si:il WEIOEHKTnASSB 2 Tj-;j.kfon (080) GfI 20 51 •ι rci.KX 5 24 070

PHOTBCTPATENT MÜNCHEN

1A-51 323

Beschreibung

Luftreifen

Die Erfindung betrifft Luftreifen für Schwerlast-Straßenfahrzeuge und bezieht sich insbesondere auf einen Luftreifen hoher Haltbarkeit mit einer Karkasse in Diagonalbauweise aus übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen, von denen jede gummierte Cordfäden aus Chemiefaser (organischem Textilmaterial) aufweist.

Der Luftreifen nach der Erfindung wird hauptsächlich in groß.en Lastkraftwagen, Baustellenfahrzeugen, landwirtschaftlichen Fahrzeugen, Industriefahrzeugen, Flugzeugen o.dgl. verwendet.

Der Luftreifen der eingangs beschriebenen Gattung, d.h. mit der Karkasse in Diagonalbauweise aus übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen, von denen jede gummierte Cordfäden aus Chemiefaser aufweist, hat neben einer Vielzahl von Vorteilen jedoch auch einige Nachteile. Der bedeutendste Nachteil besteht darin, daß die Zahl der Karkasseneinlagen beträchtlich erhöht werden muß, um dem Luftreifen jene Festigkeit zu verleihen, die für den Einsatz des Luftreifens erforderlich ist.

909811/0947

/2

- γ- 51 323

Ein Luftreifen mit einem Karkassenhauptteil aus dem gebräuchlichsten Nyloncord mit der Garnnummer T260 den/2 hat gewöhnlich 10 bis 20 Karkasseneinlagen, und bei einem großen Luftreifen übersteigt die Zahl dieser Karkasseneinlagen schließlich 40.

Es leuchtet ein, daß, im Vergleich mit einem Stahl-Radialluftreifen, der selbst bei großen Reifenabmessungen nur eine Karkasseneinlage verwendet, die Verwendung einer so großen Anzahl von übereinanderliegenden, gestapelten Karkasseneinlagen zu einer Verringerung der Wirtschaftlichkeit der Fertigung und zu einer Erhöhung der Reifenherstelüosten führt.

Es ist bisher vorgeschlagen worden, zur Erhöhung der Festigkeit des einzelnen Cordfadens der Karkasseneinlage den Cordfadendurchmesser und folglich die Zahl der Einzelfäden groß zu wählen, um unter Beibehaltung der für den Luftreifen geforderten Festigkeit die Zahl der Karkasseneinlagen herabzusetzen. Wird beispielsweise bei einem Luftreifen statt eines Karkassencordes mit der Garanumner 1260 den/2 ein Karkassencord mit der Garnnummer 1890 den/2 verwendet, dann erhöht sich die Cordfestigkeit um den Faktor 3/2 und die Zahl der Einlagen verringert sich um den Faktor 3/4. Entgegen der rechnerischen Erwartung verringert sich die Zahl der Einlagen nicht um den Faktor 2/3, da die Anzahl der Corde herabgesetzt werden muß, um zwischen ihnen einen bestimmten Zwischenabstand beizubehalten. Folglich ist es möglich, die erforderliche Anzahl von Einlagen von 30 auf etwa 22 zu verringern.

Dieses herkömmliche Verfahren hat den Nachteil, daß die zahlenmäßig verringerten Karkasseneinlagen die Tendenz zu Cordfadenbruch, einem schwerwiegenden Luftreifenversagen, verstärken.

Cordfadenbruch ist das Versagen eines Luftreifens, bei dem die Cordfäden der Karkasseneinlage aus den nachfolgend

/3 909811/0947

- *f- 51 323

genannten Gründen brechen. Cordfadenbruch, tritt selten auf, wenn der Luftreifen unter den richtigen Bedingungen eingesetzt wird, es kommt jedoch zu diesem Versagen, wenn der Innen- oder Fülldruck des Luftreifens extrem klein wird, der Luftreifen stark belastet oder plötzlichen Stoßen ausgesetzt wird, oder wenn die Luftreifengröße falsch gewählt wird und folglich die Karkassenfestigkeit unzureichend wird.

Versuche haben gezeigt, daß bei gleicher Karkassenfestigkeit die Verwendung eines Cordfadens von großem Durchmesser das Versagen durch Cordfadenbruch häufiger hervorruft als die Verwendung eines Cordfadens von kleinem Durchmesser.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Luftreifen von großer Haltbarkeit mit einer Karkasse in Diagonalbauweise aus übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen, von denen jede Cordfäden aus Chemiefaser aufweist, zu schaffen, der die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden vermag, d.h. bei d!em die Zahl der Karkasseneinlagen verringert werden kann, ohne daß Cordfadenbruch hervorgerufen wird, folglich die Wirtschaftlichkeit der Fertigung verbessert und die Herstellkosten herabgesetzt werden können, und bei dem die Cordfadenbruchfestigkeit erhöht werden kann, ohne daß sich die Produktivität verschlechtert.

Diese Aufgabe ist bei einem Luftreifen von großer Haltbarkeit mit einem Karkassenhauptteil in Diagonalbauweise aus einer Vielzahl von übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen, von denen jede gummierte Cordfäden aus Chemiefaser (organischem Textilmaterial) aufweist, wobei die Cordfäden etwa einer Hälfte der genannten Einlagen und die Cordfäden der restlichen Einlagen unter einem Winkel zur ümfangsmittellinie und in entgegengesetzten Richtungen schräg zueinander angeordnet sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Karkassenhauptteil aus wenigstens zwei Arten von Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, und daß die genannten Einlagengruppen so

- /4 909811/0947

51 323

angeordnet sind, daß die Cordfäden der außenliegenden Einlagen von kleinerem Durchmesser sind als diejenigen der innenliegenden Einlagen.

Andere Merkmale der Erfindung sind folgende:

1) Ein Karkassenhauptteil ist aus zwei Arten von Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut, und ein Verhältnis zwischen den Cordfadendurchmessern zugehöriger Einlagengruppen beträgt 1:0,89 bis 1:0,62.

2) Das Karkassenhauptteil, welches aus zwei Arten von Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, ist von übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen gebildet, bei denen eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit Cordfäden von kleinem Durchmesser zur die Umschlagabschnitte jeder Einlage nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen

τ, . ■, /in. der Mitte , ..„, „ . , , ,. _. in einem Bereich/zwischen der der größten Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst desselben 0,10 bis 0,88 ist.

3) Ein Karkassenhauptteil ist aus' drei Arten von Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut, und ein Verhältnis der Cordfadendurchmesser zugehöriger Einlagengruppen beträgt 1:0,89 bis 0,62 : 0,73 bis 0,40.

4) Das Karkassenhauptteil, welches aus drei Arten von Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, ist von übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen gebildet, bei denen eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit Cordfäden von einem Zwischendurchmesser zur die Umschlagabschnitte jeder Einlage nicht einschließenden Gesamtzahl

„. -, . . /in.der Mitte

der Einlagen m einem Bereich/zwischen der der größten Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst

/5 909811/094 7

-/>- 51 323

desselben 0,11 bis 0,78 und eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit Cordfäden von kleinem Durchmesser zur genannten Gesamtzahl der Einlagen im genannten Bereich 0,07 bis 0,60 ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen vertikalen, zentralen Schnitt durch die Drehachse eines herkömmlichen Luftreifens mit einer Darstellung eines Bereiches, in dem ein Versagen durch Cordfadenbruch hervorgerufen wird,

Pig. 2 eine grafische Darstellung der in dem in Fig. 1 gezeigten Bereich hervorgerufenen und gemessenen Beanspruchungen,

Fig. 3 ■ eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Gesamtfeinheit des Luftreifen-Cordfadens und der Zeit bis zum Bruch des Luftreifen-Cordfadens auf Grund von Dauerdrehermüdung, und

Fig. 4, 5 und 6 vertikale, zentrale Schnitte durch die Drehachse verschiedener Ausführungsformen eines Luftreifens nach der Erfindung.

Im allgemeinen ist sowohl ein Cordfaden mit hoher Garnnummer, der einen großen Außendurchmesser aufweist, als auch ein Cordfaden mit niedriger Garnnummer, der einen kleinen Außendurchmesser hat, von Einzelfäden von gleichen Außendurchmessern gebildet. Folglich unterscheidet sich der Cordfaden mit hoher Garnnuimer vom Cordfaden mit niedriger Garnnummer durch die Gesamtzahl der ihn bildenden Einzelfäden. Außerdem ist die Verzwirnung dieser Cordfäden mit hoher und niedriger Garnnunner von Textilingenieuren im voraus so festgelegt worden, daß die theoretische Spannungs-Verformungskurve bei beiden Cordfäden gleich ist.

Es ist folglich erkannt worden, daß die theoretischen oder experimentellen Dauerfestigkeiten dieser Cordfäden nicht

/6 909811/0947

51 323

voneinander verschieden sind. Ob der Cordfaden mit der hohen Garnnummer oder der Cordfaden mit der niedrigen Garnnummer verwendet wird, diese Wahl wird in zweckentsprechender Weise durch Abstimmen anderer für einen solchen Luftreifentyp erforderlicher Eigenschaften als der Dauerfestigkeit, beispielsweise der Sicherheit gegen Einstichverletzung, der Platzsicherheit, der Lagentrennfestigkeit, der Verschleißfestigkeit, des Erwärmungsverhaltens o.dgl., mit der Herstellbarkeit des Luftreifens getroffen.

Beim herkömmlichen Luftreifen, der so ausgelegt ist, daß die in verschiedenen Teilen des Luftreifens erzeugten Beanspruchungen im wesentlichen einander gleich sind, konnte die Tatsache, daß beim Luftreifen aus den Cordfaden mit hoher Garnnummer der Cordfadenbruch häufiger auftritt als beim Luftreifen aus Cordfaden mit niedriger Garnnummer, nicht deutlich gemacht werden.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung der Ursache für die oben erwähnte, sich auf den herkömmlichen Luftreifen beziehende Tatsache.

Die Ergebnisse der von der Anmelderin durchgeführten sorgfältigen Untersuchungen und Versuche haben gezeigt, daß der Cordfadenbruch durch Druckermüdung als Folge sich wiederholender Druckverformungen hervorgerufen wird, welche bei Drehung des Luftreifens unter Last in den Karkassencordfäden erzeugt werden.

In erster Linie wurde durch die Anmelderin die Cordfadenbruchfläche in Einzelheiten untersucht, an der der Cordfadenbruch auftritt; dabei wurde aus dem Zustand der Bruchfläche der den Cordfaden bildenden Einzelfäden geschlossen, daß der Cordfadenbruch durch Ermüdungsbruch des Einzelfadens per se verursacht wird. Solange jedoch an der vorstehend erwähnten "feststehenden Theorie des Standes der Technik

/7 909811/094 7

51 323

über die Cordfadenernriidung" festgehalten wird, wonach zwischen der Ermüdung des Cordfadens mit hoher Garnnummer und der Ermüdung des Cordfadens mit niedriger Garnnummer weder ein theoretischer noch ein experimenteller Unterschied besteht, ist es schwierig, den Unterschied zwischen diesen beiden Arten von Ermüdung, die tatsächlich hervorgerufen wurden, zu verstehen.

Wegen der Tatsache, daß die "feststehende Theorie des Standes der Technik über die Cordfadenermüdung" im Widerspruch zur realen Erscheinung steht, zweifelt die Anmelderin diese Theorie an.

Das heißt, die Ergebnisse von Untersuchungen der Grundlagen für die "feststehende Theorie des Standes der Technik über die Cordfadenermüdung" haben gezeigt, daß, da der Cordfaden von Natur aus der Zugbeanspruchung unterliegt, sowohl theoretische Entwicklungen als auch Versuche auf der Basis der Zugbeanspruchung oder Zugdehnung durchgeführt worden sind, und daß daher die oben erwähnte feststehende Theorie genau nur auf die Zugdehnung angewandt werden sollte und nicht auf die Druckbeanspruchung oder -verformung anwendbar ist.

Die Anmelderin hat festgestellt, daß die bei aufgeblasenem Luftreifen am Cordfaden angreifende Zugbeanspruchung um die Hälfte bis zwei Drittel kleiner ist als die Zugbeanspruchung an der Krone des Luftreifens, und daß die Druckbeanspruchung oder -verformung, die bei Drehung des Luftreifens unter Last in der Karkasse erzeugt wird, in einem Bereich in der Mitte zwischen der Seitenwand des Luftreifens und dem Wulst desselben konzentriert ist, insbesondere in einem in Fig. 1 mit a bezeichneten Bereich zwischen der außenliegenden Karkassenexnlage und der Zwischenkarkassenexnlage, in welchem der Cordfadenbruch auftritt. Polglich hat die Anmelderin das Verhalten, insbesondere die Beanspruchung bzw. Verformung gemessen, die bei Drehung des Luftreifens unter Last in den Cordfäden im genannten Bereich erzeugt

/8 909811/0947

51 323

wurde, und hat festgestellt, daß in den Cordfäden in einem solchen Bereich, eine große Druckbeanspruchung erzeugt wird. Zug- und Druckbeanspruchungen, die während einer Drehung des Luftreifens erzeugt werden, sind in Fig. 2 dargestellt.

Wie vorstehend beschrieben, hat die Anmelderin das Druckverhalten des Cordfadens durch die Überlegungen bezüglich der "feststehenden Theorie des Standes der Technik über die Cordfadenermüdung¹¹ und anhand des Verlaufes der Cordfadenbeanspruchung festgestellt. Die Ergebnisse von Versuchen und Untersuchungen haben gezeigt, daß, wenn der Luftreifen der Druckbeanspruchung oder -verformung ausgesetzt ist, die Dauerfestigkeit des Cordfadens abhängig von der Zunahme des Cordfadendurchmessers oder der Abnahme seiner Gesamtfeinheit plötzlich abnimmt.

Diese Erkenntnisse werden nun anhand eines praktischen Beispiels beschrieben. Ein hohler Zylinder aus Kautschuk mit einem Außendurchmesser von 40 mm und einem Innendurchmesser von 20 mm wurde an jedem Ende verschlossen und an seiner Außenseite mit zu prüfenden Cordfäden versehen. Die Cordfäden wurden mit gleichem Zwischenabstand parallel zur Achsenrichtung des Zylinders angeordnet. Der Zylinder wurde sodann durch Beaufschlagen mit einem Innendruck aufgeblasen und so gebogen, daß seine Achse unter einem Winkel von geneigt war. Sodann wurde der gebogene Zylinder aus Kautschuk in eine Dauerprüf maschine eingespannt. Einer der umgebogenen Abschnitte des KautschukZylinders wurde mit einer Geschwindigkeit von 100 UpM um seine Mittelachse ge-· dreht, während der andere umgebogene Abschnitt drehbar abgestützt wurde, um an den Cordfäden eine Dauer druckbean-r spruchung hervorzurufen.

Das heißt, die Cordfäden am umgebogenen Abschnitt wurden der Zugbeanspruchung unterworfen, wenn sie die Außenseite des umgebogenen Abschnitts während der "Drehung'des Zylinders

/9 909811/0947

-?- 51 323

aus Kautschuk erreichten, und wurden auf gegenüber der Zugbeanspruchung zweifach höheren Druck beansprucht, wenn sie während der Drehung des Kautschukzylinders die Innenseite des umgebogenen Abschnitts erreichten.

Im Diagramm der Fig. 3> das die vorstehend erwähnten Versuchsergebnisse zeigt, ist die Zeit bis zum durch Druckermüdung hervorgerufenen Bruch des zu prüfenden Cordfadens am Kautschukzylinder in logarithmischem Maßstab an der Ordinate und die Gesamtfeinheit des zu prüfenden Cordfadens an der Abszisse aufgetragen.

Aus Fig. 3 ergibt sich, daß bei einer Erhöhung des G-esamttiters des Cordfadens, d.h. des Cordfadendurchmessers,die Dauerdruckfestigkeit des Cordfadens rasch abnimmt.

Die Erfindung geht von der oben erwähnten neuen Erkenntnis aus. Zur Lösung der oben erwähnten Aufgabe hat die Anmelderin Versuche mit und Untersuchungen an der oben erwähnten Art von Luftreifenkarkasse in Verbindung mit der gestellten Aufgabe durchgeführt und herausgefunden, daß das optimale Ergebnis durch die grundsätzliche Erklärung der folgenden Bedingungen und durch gegenseitiges Ineinklangbringen aller folgenden Bedingungen erzielbar ist:

A. Verteilung und Milderung der an einem Bereich zwischen der Seitenwand eines Luftreifens und seinem Wulst angreifenden Beanspruchung,

B. Beseitigung der Cordfadenermüdung.

Erfindungsgemäß ist das Karkassenhauptteil aus einer Vielzahl von gummierten Einlagen aufgebaut, von denen jede parallele Cordfäden aus organischer Faser, z.B. Nylon, aufweist. Die Gesamtzahl der Einlagen ist in im wesentlichen gleiche Hälften aufgeteilt, die unter einem Winkel zur TJmfangsmittellinie des Luftreifens und in entgegengesetzten Richtungen schräg zueinander angeordnet sind, um wie im Falle der herkömmlichen Techniken einen Diagonalaufbau zu erhalten.

909811/0947

51 323

Es ist am zweckmäßigsten, eine gerade Zahl von übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen vorzusehen und die Cordfäden einander benachbarter Einlagen in entgegengesetzten Richtungen schräg zueinander anzuordnen. Die einander benachbarten Einlagen können sich jedoch lokal in derselben Richtung erstrecken. Es ist nicht immer notwendig, die Einlagen, deren Cordfäden sich in verschiedenen Richtungen erstrecken, in gleicher Anzahl vorzusehen.

Ein solches Karkassenhauptteil ist aus wenigstens zwei Arten von Einlagengruppen mit verschiedenen Cordfadendurchmessern aufgebaut. Diese zusammengesetzten Einlagengruppen sind so angeordnet, daß der Cordfadendurchmesser von der innenliegenden Einlage zur außenliegenden Einlage hin allmählich abnimmt.

Das heißt, eine erste Einlagengruppe hat Cordfäden von einem Cordfadendurchmesser, eine zweite Einlagengruppe weist Cordfäden von einem anderen Cordfadendurchmesser auf, und eine nte Einlagengruppe hat Cordfäden von einem Cordfadendurchmesser, der vom Cordfadendurchmesser der vorausgehenden (n-1)ten Einlagengruppe verschieden ist. Wenigstens zwei Arten aus dieser Vielzahl von Einlagengruppen sind so miteinander kombiniert, daß diejenige Einlagengruppe, welche die Cordfäden mit dem relativ größten Durchmesser aufweist, nahe der innenliegenden Einlage des Karkassenhauptteils und die Einlagengruppe, welche die Cordfäden vom relativ kleinsten Durchmesser hat, nahe der außenliegenden Einlage des Karkassenhauptteils angeordnet ist* Es ist von Vorteil, wenn in der Zwischeneinlage die restlichen Einlagengruppen so angeordnet sind, daß die Cordfadendurchmesser von der innenliegenden Einlage zur außenliegenden Einlage hin schrittweise kleiner werden.

Aus praktischen Gründen ist bei der vorliegenden Erfindung der Cordfadendurchmesser durch die Dicke der gummierten, parallelen textlien Cordfäden definiert.

* oder die betreffende innere _7i bzw. äußere Einlage umfaßt. ' ' '

909811/094 7

- /T - 51 323

Die oben erwähnten zwei Arten von Einlagengruppen weisen Cordfäden auf, deren Cordfadendurchmesser im Verhältnis 1:0,89 bis 1:0,62 gewählt sind. Wenn das Cordfadendurchmesser-Verhältnis kleiner ist als 1:0,89» kann die Cordfadenbruchfestigkeit nicht in vollem Maße verbessert werden. Folglich ist als untere Grenze des Cordfadendurchmesser-Verhältnisses 1:0,89 gewählt. Wenn dagegen das Cordfadendurchmesser-Verhältnis größer ist als 1:0,62, wird die zur Beibehaltung derselben Karkassenfestigkeit erforderliche Anzahl von Einlagen mit Cordfäden von kleinem Cordfadendurchmesser übermäßig groß, wodurch die Dicke der Karkasse beträchtlich vergrößert wird. Wenn die Dicke der Karkasse beträchtlich groß wird, wird die Druckbeanspruchung bzw. Druckverformung groß, welche in der als Ganzes betrachteten Karkasse in dem zwischen der Seitenwand des Luftreifens und seinem Wulst gelegenen Bereich erzeugt wird; folglich nimmt auch die in den Cordfäden erzeugte Druckbeanspruchung bzw. Druckverformung zu und somit könnte eine ausreichende Verbesserung der Cordfadenbruchfestigkeit nicht erzielt werden, obwohl die Cordfäden von kleinem Durchmesser verwendet werden.

Wenn das Cordfadendurchmesser-Verhältnis übermäßig groß wird, wird außerdem in der Grenzfläche zwischen benachbarten Einlagengruppen, welche die Cordfäden gemäß dem oben erwähnten Cordfadendurchmesser-Verhältnis aufweisen, eine übermäßig große Schubspannung erzeugt, wodurch die Trennfestigkeit des Luftreifens verringert wird.

Erfindungsgemäß sind die beiden Arten von Einlagengruppen, deren Cordfadendurchmesser-Verhältnis innerhalb des oben erwähnten Bereiches liegt, ungefähr in der Mitte zwischen der der größten Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst desselben so angeordnet, daß eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen aus der Einlagengruppe mit Cordfäden von kleinem Durchmesser zur den TJmschlagabschnitt jeder Einlage nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen zwischen 0,10 und 0,88, vorzugsweise zwischen 0,13 und 0,67 liegt.

909811/0947

ts

51 323

Ist die Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen mit Cordfäden von kleinem Cordfadendurchmesser zur Gesamtzahl der Einlagen kleiner als 0,10, ist eine ausreichende Verbesserung der Cordfadenbruchfestigkeit unmöglich; folglich ist 0,10 als untere Grenze festgelegt.

Wenn dagegen die Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen mit Cordfäden von kleinem Cordfadendurchmesser zur Gesamtzahl der Einlagen 0,88 übersteigt, tritt der Nachteil auf, welcher sich bei übermäßig großem Cordfadendurchmesser-Verhältnis zeigt. Das heißt, die für die Beibehaltung derselben Karkas.senfestigkeit erforderliche Anzahl von Einlagen mit Cordfäden von kleinem Cordfadendurchmesser wird übermäßig groß, wodurch die Dicke der Karkasse beträchtlich vergrößert wird. Wenn die Dicke der Karkasse beträchtlich groß wird, wird die Druckbeanspruchung bzw. Druckverformung beträchtlich groß, welche in dem zwischen der Seitenwand des Luftreifens und seinem Wulst gelegenen Bereich erzeugt wird; folglich nimmt auch die an den Cordfäden angreifende Druckbeanspruchung bzw. Druckverformung zu und somit könnte eine ausreichende Verbesserung der Cordfadenbruchfestigkeit nicht erzielt werden, obwohl die Einlage mit den Cordfäden von kleinem Durchmesser verwendet wird. Aus den vorstehend genannten Gründen ist die obere Grenze auf 0,88 festgelegt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist unter der der größten Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle die der größten Breite der äußersten Einlage der Karkasse entsprechende Stelle zu verstehen.

Wenn drei Arten von Einlagengruppen verwendet werden, ist, wie weiter oben beschrieben, ein Verhältnis der Durchmesser der Cordfäden dieser drei Arten von Einlagengruppen im Bereich 1:0,89 bis 0,62 : 0,73 bis 0,40 gewählt. Die Gründe für die Festlegung der unteren und oberen Grenze des vorstehend genannten Verhältnisses sind die gleichen wie im Zusammenhang mit dem Cordfadendurchmeseer-Verhältnis der oben erwähnten zwei' Arten von Einlagengruppen beschrieben.

909811/0947

- /ζ - 51 323

Die drei Arten von Einlagengruppen, deren Cordfadendur chmesser- Verhältnis innerhalb des oben erwähnten Bereiches liegt, sind ungefähr in der Mitte zwischen der der größten 'Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst desselben so angeordnet, daß eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit Cordfäden von einem Zwischendurchmesser zur den Umschlagabschnitt jeder Einlage nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen 0,11 bis 0,78, vorzugsweise 0,13 bis 0,63 und eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit Cordfäden von kleinem Durchmesser zur den Umschlagabschnitt jeder Einlage nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen 0,07 bis 0,60, vorzugsweise 0,10 bis 0,55 ist. Die Gründe für die Festlegung der unteren und oberen Grenze des vorstehend genannten Verhältnisses sind die gleichen wie im Zusammenhang mit dem Cordfadendurchmesser-Verhältnis der oben erwähnten zwei Arten von Einlagengruppen beschrieben.

Wenn die Gesamtzahl der Einlagen beträchtlich groß ist, ist es selbstverständlich möglich, wenigstens vier Arten von Einlagengruppen von verschiedenen Cordfadendurchmessern miteinander zu kombinieren.

Es ist vorteilhaft, wenn die Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern so angeordnet sind, daß die Grenzfläche zwischen diesen Einlagengruppen zwischen den Einlagen eines Bündels von um denselben Wulstkern herumgelegten bzw. umgeschlagenen Einlagen gelegen ist. Wieviele Arten von Einlagengruppen mit verschiedenen Cordfadendurchmessern kombiniert werden und in welchem Verhältnis, diese Wahl ist bei der Konstruktion des Luftreifens unter Berücksichtigung der Einsatzbedingungen für den Luftreifen und der Herstellkosten zu treffen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß es durch die Erfindung möglich ist, die Anzahl der Karkasseneinlagen zu verringern, ohne Cordfadenbruch und irgendwelche andere Versagensaften

/14 909811/0947

51 323

herbeizuführen, ferner die Produktionsleistung zu verbessern und die Herstellkosten zu senken. Außerdem schafft die Erfindung die Möglichkeit zur Erhöhung der Cordfadenbruchfestigkeit, ohne die Produktivität zu verringern und die Sicherheit gegen irgendwelche andere Versagensarten herabzusetzen.

Das heißt, die Erfindung schafft die Möglichkeit, das Auftreten von Cordfadenbruch bis zum Ende der Lebensdauer des Luftreifens zu verhindern. Außerdem sind die Cordfäden mit dem optimalen Durchmesser unter optimalen Bedingungen abhängig vom Betrag und der Verteilung der bei Drehung des Luftreifens unter Last erzeugten Druckbeanspruchung so angeordnet, daß die Cordfadenermüdung bei allen Einlagen die gleiche ist. Folglich kann die Dicke der Karkasse kleiner gewählt werden als bei der Karkasse, bei der alle Einlagen Cordfäden von kleinem Durchmesser aufweisen. Dies kann die Druckbeanspruchung in dem zwischen der Seitenwand des Luftreifens und seinem Wulst gelegenen Bereich der Karkasse und im Cordfaden herabsetzen. Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Luftreifen eine Cordfadenbruchfestxgkeit aufweisen, die derjenigen des herkömmlichen Luftreifens, bei dem alle Karkasseneinlagen Cordfäden von kleinem Durchmesser haben, weit überlegen ist, wodurch das Auftreten von Cordfadenbruch vollständig verhindert wird. Es ist selbstverständlich, daß die Anwendung der verringerten Einlagenzahl die Verbesserung der Produktivität und die Senkung der Herstellkosten sichert.

Da die Erfindung' eine kleinere Karkassendicke als beim herkömmlichen Luftreifen ermöglicht, bei dem alle Karkasseneinlagen Cordfäden von kleinem Durchmesser aufweisen, ist es außerdem möglich, Wärmestauung in der Karkasse wirksam auszuschließen. Da das Verhältnis zwischen den Cordfadendurchmessern benachbarter Einlagengruppen begrenzt ist, ist es ferner möglich, eine Erhöhung der in der Grenzfläche zwischen den Einlagengruppen erzeugten Schubspannung zu

/15 909811/0947

51 323

2838646

verhindern, wodurch die Trennfestigkeit des Luftreifens verbessert wird.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist das Chemiefasermaterial (organische Textilmaterial) für den Cordfaden der Karkasseneinlage nicht auf Nylon "beschränkt, sondern kann hochelastisches Fasermaterial aus Reyon, Vinylon, Polyester, einem aromatischen Polyamid o.dgl. sein.

Die Erfindung wird nun anhand konkreter Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Fig. 4 zeigt einen vertikalen, zentralen Schnitt durch die Drehachse eines erfindungsgemäß ausgebildeten Luftreifens, bei dem es sich um eine dritte Art von Breitfelgen-Luftreifen mit normalem Laufflächenprofil für Baustellenfahrzeuge der Größe 23.5-25 16PR handelt, wobei die Angabe 16PR auf die Ausführung mit Baumwollgarn bezogen ist.

Beim gezeigten Beispiel hatte ein Wulst 1 zwei Gruppen von Wulstkernen 1a und 1b. Eine ein Earkassenhauptteil bildende Einlage 2 wies zwei Arten von Einlagengruppen mit Nylon-Cordfäden der Nummer I89O den/2 bzw. 1260 den/2 auf. Die Gesamtzahl der Einlagen betrug 8.

Unter der Gesamtzahl der Einlagen war ein Einlagenbündel 2a aus 4 Einlagen mit Nylon-Cordfäden der Nummer 1890 den/2 aufgebaut und von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1a umgeschlagen, um einen Umschlag zu bilden. Das andere Einlagenbündel 2b war aus 2 Einlagen mit Nylon-Cordfäden der Nummer 1260 den/2 aufgebaut und von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1b umgeschlagen, um einen Umschlag zu bilden. Das restliche Einlagenbündel 2c war aus 2 Einlagen mit Nylon-Cordfäden der Nummer 1260/2 zusammengesetzt und von der Außenseite des Luftreifens zu dessen Innenseite hin an einer Wulstferse umgebogen, erstreckte sich

/16 909811/0947

- 51 323

unter der Unterseite der Wulstkerne 1a und 1b in Richtung einer Wulstzehe 1c und war an dieser befestigt.

Die parallelen Cordfäden der Einlagen 2a, 2b und 2c waren etwa 36° gegen die Umfangsmittellinie der Luftreifenkrone geneigt, wobei die parallelen Cordfäden der Einlagen 2b sich in entgegengesetzter Richtung zu den parallelen Cordfäden der Einlagen 2a und die parallelen Cordfäden der Einlagen 2c sich in entgegengesetzter Richtung zu den parallelen Cordfäden der Einlagen 2b erstreckten.

An der Krone 5 des Luftreifens war um die Einlage 2 ein Zwischenbau 7 aus 2 Einlagen mit Cordfäden aus Nylon der Nummer 840 den/2 aufgelegt.

Beim gezeigten Beispiel hatten die von den Einlagen aus Nylon-Cordfaden der Nummer 1890 den/2 gebildeten Einlagen 2a einen Cordfadendurchmesser von 0,76 mm, die von den Einlagen aus Nylon-Cordfaden der Nummer 1260 den/2 gebildeten Einlagen 2b und 2c einen solchen von 0,61 mm. Ein Verhältnis dieser Cordfadendurchmesser betrug 1:0,80. Die Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppen 2b und 2c mit Cordfäden von kleinem Durchmesser zur den Umschlagabschnitt jeder Einlage nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen war 0,50.

Beispiel 2

Fig. 5 zeigt einen vertikalen, zentralen Schnitt durch die Drehachse eines erfindungsgemäß ausgebildeten Luftreifens, bei dem es sich um eine erste Art von Luftreifen mit Speziallauffläche für Baustellenfahrzeuge der Größe 24.00-49 42PR handelt.

Beim gezeigten Beispiel hatte ein Wulst 1 drei Gruppen von Wulstkernen 1a, 1b und 1c¹. Eine ein Karkassenhauptteil bildende Einlage 2 wies zwei Arten von Einlagengruppen mit Nylon-Cordfäden der Nummer 2520 den/2 bzw. 1260 den/2 auf. Die Gesamtzahl der Einlagen betrug 22. In Pig. 5 sind je 2 Einlagen mit einer Linie bezeichnet.

909811/0947 - ^/17

Unter der Gesamtzahl der Einlagen war ein Einlagenbündel 2a aus 6 Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer 2520 den/2 aufgebaut und von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1a umgeschlagen, um einen Umschlag zu bilden. Ein anderes Einlagenbündel 2b war aus 6 Einlagen aus Nylon-Cordfaden zusammengesetzt, bestehend aus 4 innenliegenden Einlagen 2b¹ der Nummer 2520 den/2 und 2 außenliegenden Einlagen 2b" der Nummer 1260 den/2. Dieses Einlagenbündel 2b war von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1b umgeschlagen, um einen Umschlag zu bilden.

Ein weiteres Einlagenbündel 2c war aus 6 Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer 1260 den/2 zusammengesetzt und von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1c¹ umgeschlagen, um einen Umschlag zu bilden..Ein noch weiteres Einlagenbündel 2d war von 4 Einlagen aus Nylon-Cordfaden der Nummer 1260 den/2 gebildet und von der Außenseite des Luftreifens zu dessen Innenseite hin an einer Wulstferse umgebogen, erstreckte sich unter der Unterseite der Wulstkerne 1a, 1b und 1c¹ zu einer Wulstzehe 1d hin und war an dieser befestigt.

Die parallelen Cordfäden der Einlagen 2a, 2b, 2c und 2d waren etwa 35° gegen die Umfangsmittellinie der Luftreifenkrone 5 geneigt. Die parallelen Cordfäden der Einlagen 2b erstreckten sich in entgegengesetzter Richtung zu den parallelen Cordfäden der Einlagen 2a, die parallelen Cordfäden der Einlagen 2c in entgegengesetzter Richtung zu den parallelen Cordfäden der Einlagen 2b, und die parallelen Cordfäden der Einlagen 2d in entgegengesetzter Richtung zu den parallelen Cordfäden der Einlagen 2c.

An der Krone 5 des Luftreifens war um die Einlage 2 ein Zwischenbau 7 aus 4 Einlagen mit Cordfäden aus Nylon der Nummer 84O den/2 aufgelegt.

/18 8 098 11/0947

51 323

Beim gezeigten Beispiel hatten die Einlagen 2a und 2b¹aus den Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer 2520 den/2 einen Cordfadendurchmesser von 0,90 mm, die Einlagen 2b", '2c und 2d aus den Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer 1260 den/2 einen Cordfadendurchmesser von 0,61 mm. Ein Verhältnis dieser Cordfadendurchmesser betrug 1:0,6.8. Die Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen 2b", 2c und 2d mit Cordfäden vom kleineren Cordfadendurchmesser zur die Umschlagabschnitte nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen in einem Bereich in der Mitte zwischen der der größten Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst 1 war 0,55.

Beispiel 3

Pig. 6 zeigt einen vertikalen, zentralen Schnitt durch die Drehachse eines erfindungsgemäß ausgebildeten Luftreifens, bei dem es sich um eine dritte Art von Breitfelgen-Luftreifen mit Hochstollen-Laufflächenprofil für Baustellenfahrzeuge der Größe 37.25-35 36PR handelt.

Beim gezeigten Beispiel hatte ein Wulst 1 drei Gruppen von Wulstkernen 1a, 1b und 1c¹. Eine ein Karkassenhauptteil bildende Einlage 2 wies drei Arten von Einlagengruppen mit Nylon-Cordfäden der Nummer 1890 den/2, 1260 den/2 bzw. 840 den/2 auf. Die Gesamtzahl der Einlagen betrug 24. In Pig. 6 sind je 2 Einlagen mit einer Linie bezeichnet.

Unter der Gesamtzahl der Einlagen war ein Einlagenbündel 2a aus 8 Einlagen mit Nylon-Cordfaden aufgebaut, die von 6 innenliegenden Einlagen 2a¹ der Nummer I89O den/2 und 2 außenliegenden Einlagen 2a" der Nummer 1260 den/2 gebildet waren. Die Einlagen 2a' und 2a" waren als Ganzes von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1a umgeschlagen, um einen Umschlag zu bilden. Ein anderes Einlagenbündel 2b war aus 6 Einlagen mit Nylon-Cordfaden zusammengesetzt, die von 4 innenliegenden Einlagen 2b¹ der Nummer 1260 den/2 und 2 außenliegenden

/19 9 09811/094?

51 323

Einlagen 2b" der Nummer 84O den/2 gebildet waren. Diese Einlagen 2b¹ und 2b" waren als Ganzes von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1b umgeschlagen, um einen Umschlag zu bilden. Ein weiteres Einlagenbündel 2c war von 6 Einlagen aus Nylon-Cordfaden der Nummer 84O den/2 gebildet und von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1c¹ umgeschlagen, um einen Umschlag zu bilden. Ein noch weiteres Einlagenbündel 2d war von 4 Einlagen aus Nylon-Cordfaden der Nummer 84O den/2 gebildet und an einer Wulstferse von der Außenseite des Luftreifens zu dessen Innenseite hin umgebogen, erstreckte sich unter der Unterseite der Wulstkerne 1c¹, 1b und 1a zu einer Wulstzehe 1d hin und war an dieser befestigt.

Die parallelen Cordfäden der Einlagen 2a, 2b, 2c und 2d waren etwa 35° &
krone 5 geneigt.

waren etwa 35° gegen die Umfangsmittellinie der Luftreifen-

Die parallelen Cordfäden der Einlagen 2b erstreckten sich in entgegengesetzter Richtung zu den parallelen Cordfäden der Einlagen 2a, die parallelen Cordfäden der Einlagen 2c in entgegengesetzter Richtung der parallelen Cordfäden der Einlagen 2b, und die parallelen Cordfäden der Einlagen 2d in entgegengesetzter Richtung zu den parallelen Cordfäden der Einlagen 2c.

Beim gezeigten Beispiel hatten die Einlagen 2a¹ aus den Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer I89O den/2 einen Cordfadendurchmesser von 0,76 mm, die Einlagen 2a" und 2b' aus den Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer 1260 den/2 einen Cordfadendurchmesser von 0,61 mm, und die Einlagen 2b", 2c und 2d aus den Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer 840 den/2 einen Cordfadendurchmesser von 0,51 mm.

/20 909811/0947

-J:

■ 51 323

Ein Verhältnis dieser Cordfadendurchmesser betrug 1:0,80:0,67. Die Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl der Einlagen 2a" und 2b¹ mit dem Cordfadenzwischendurchmesser zur die Umschlagabschnitte nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen in einem in der Mitte zwischen der der größten Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst 1 gelegenen Bereich war 0,25, während sie für das Verhältnis der Anzahl der Einlagen 2b", 2c und 2d mit dem kleinen Cordfadendurchmesser zur oben genannten Gesamtzahl der Einlagen im oben definierten Bereich 0,50 betrug.

80981 1 /0947

Leerseife

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Luftreifen mit einem Karkassenhauptteil in Diagonalbauweise aus einer Vielzahl von übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen, von denen jede gummierte Cordfäden aus Chemiefaser (organischem Textilmaterial) aufweist, wobei die Cordfäden etwa einer Hälfte der genannten Einlagen und die Cordfäden der restlichen Einlagen unter einem Winkel zur Umfangsmittellinie und in entgegengesetzten Richtungen schräg zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß das Karkassenhauptteil (Einlage 2) aus wenigstens zwei Arten von Einlagengruppen (2a,2b) mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, und daß die Einlagengruppen (2a,2b) so angeordnet sind, daß die Cordfäden der außenliegenden Einlagen (2b) von kleinerem Durchmesser sind als diejenigen der innenliegenden Einlagen (2a).
2.

Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

zeichnet , daß das Karkassenhauptteil (2) aus zwei Arten von Einlagengruppen (2a,2b) mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, und daß ein Verhältnis zwischen den Cordfadendurchmessern zugehöriger Einlagengruppen (2a,2b) 1:0,89 bis 1:0,62 beträgt.
3. Luftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Karkassenhauptteil (2), welches aus zwei Arten von Einlagengruppen (2a,2b) mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, von übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen gebildet ist, bei denen eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe (2b) mit Cordfäden von kleinem Durchmesser zur die Umschlagabschnitte jeder Einlage

909811/0947

51 323

nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen in einem Bereich in der Mitte zwischen der der größten Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst (1) desselben 0,10 bis 0,88 ist.
4. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karkassenhauptteil (2) aus drei Arten von Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, und daß ein Verhältnis der Cordfadendurchmesser zugehöriger Einlagengruppen 1:0,89 bis 0,62 : 0,73 bis 0,40 beträgt.
5. Luftreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Karkassenhauptteil (2), welches aus drei Arten von Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, von übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen gebildet ist, bei denen eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit Cordfäden von einem Zwischendurchmesser zur die Umschlagabschnitte jeder Einlage nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen in einem Bereich in der Mitte zwischen der der größten Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst (1) desselben 0,11 bis 0,78 und eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit Cordfäden von kleinem Durchmesser zur genannten Gesamtzahl der Einlagen im genannten Bereich 0,07 bis 0,60 ist.
6. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Karkassenhauptteil (2) von Einlagengruppen gebildet ist, die um eine Mehrzahl von Wulstkernen (1a,1b,1c¹) umgeschlagen sind, wobei die Grenzfläche zwischen benachbarten Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern zwischen Einlagen angeordnet ist, die zu einem Einlagenbündel gehören, das um denselben Wulstkern (1a,1b,1c¹) umgeschlagen ist.

90981 1 /0947