DE2853006A1 - Fahrzeugluftreifen - Google Patents

Fahrzeugluftreifen

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DE2853006A1 DE19782853006 DE2853006A DE2853006A1 DE 2853006 A1 DE2853006 A1 DE 2853006A1 DE 19782853006 DE19782853006 DE 19782853006 DE 2853006 A DE2853006 A DE 2853006A DE 2853006 A1 DE2853006 A1 DE 2853006A1
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Description

Fahrζ eugluftre ifen
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, einen Fahrzeugluftreifen im Kronenbereich der Karkasse, insbesondere einer einlagigen oder mehrlagigen Radialkarkasse, durch eine gürtelartige Verstärkung zu stabilisieren. Es sind zahlreiche Vorschläge für die Ausbildung der gürtelartigen Verstärkung bekannt geworden. Die gürtelartige Verstärkung besteht zumeist aus wenigstens zwei Cordlagen.
Es ist weiterhin bekannt, z.B. zur Verbesserung des Widerstandes gegen Abnutzung der Lauffläche bzw. zur Vermeidung von Randablöseerscheinungen der Cordlagen der gürtelartigen
Verstärkung bei höheren Geschwindigkeiten eine zusätzliche Bandage in Form einer zusätzlichen äußeren Abdecklage vorzusehen. Diese Abdecklage weist Textilcordelemente aus einem Material auf, das in der Wärme schrumpft, so daß die Abdecklage die Cordlagen der gürtelartigen Verstärkung fest einzuspannen vermag. Die Textilcordelemente der Abdecklage verlaufen dabei zueinander und zur Umfangsrichtung oder mittleren Äquatorialebene des Reifens parallel.
Die Abdecklage hat sich bewährt, da sie den mit einer gürtelartigen Verstärkung versehenen Reifen vorzügliche Eigenschaften bezüglich Fahrkomfort, Rollwiderstand und Hochgeschwindigkeitseignung verleiht. Sie hat sich auch bewährt, um die Metallcordelemente der Cordlagen gegen Feuchtigkeitseinwirkung zu schützen. Auch die Erscheinung der Lagentrennung im Bereich der Kanten der Cordlagen bei höheren Geschwindigkeiten wird durch die bandagenartige Abdeckung wesentlich herabgesetzt.
: Die Cordelemente der Abdecklage bestehen bevorzugt aus Polyamidj cordelementen oder Polyestercordelementen. Jedes Cordelement besteht dabei entweder aus einer Dreifach- oder Zweifach-Fadenkonstruktion. Diese Cordelemente haben sich wegen ihrer physikalischen Eigenschaften, insbesondere ihrer hohen Reißfestigkeit t ihrem Dehnungsverhalten und ihrem Schrumpf vermögen sehr bewährt. J Diese Eigenschaften bestimmen im wesentlichen die Eigenschaften
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der durch die Abdecklage bestimmten festen Bandage. Andererseits bestimmen die Textilcordelemente der Abdecklage auch das Gewicht und das Volumen der Abdecklage, wobei die Cordelemente mit einer bestimmten Schichtdicke an Gummierung versehen sind.
Ein wesentlicher Maßstab für die Güte eines Fahrzeugluftreifens ist seine Dauerhaftigkeit. Diese kann durch ausgewogene Gewichtsverteilung und/oder Gewichtsverminderung, insbesondere im Bereich der Lauffläche und der gürtelartigen Verstärkung, günstig beeinflußt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugluftreifen der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß unter Beibehaltung der günstigen Wirkungen einer durch eine gegenüber Cord flexiblere Abdecklage bandagenartig eingespannten gürtelar-
I tigen Verstärkung das Gewicht und die Gewichtsverteilung der gür-j telartigen Verstärkung günstiger gestaltet, der Reifen zugleich preiswerter hergestellt und die Fähigkeit zur Ableitung der Wärme aus den hochbeanspruchten Bereichen verbessert werden.
;Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst. Da die Dicke der Abdecklage bevorzugt auf etwa 20 bis 10090 größer als der Durchmesser des Einfachgarnes bemessen werden kann, und zwar unabhängig vom Durchmesser des Einfachgarnes, läßt
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sich die Dicke der Abdecklage gegenüber den bekannten Abdecklagen mit Textilcordeleraenten um mehrere Zehntelmillimeter verringern. Man erhält dadurch auch eine entsprechende Verminderung des Volumens und des Gewichtes der gesamten gürtelartigen Verstärkung, die sich wesentlich auf die Dauerhaftigkeit des Fahrzeugluftreifens auswirkt. Die Abdecklage erhält wegen der Verwendung von Einfachgarnen auch eine größere Flexibilität, als . dies bei den Abdecklagen aus Cordelementen bisher möglich ist. Andererseits kann, bezogen auf eine im wesentlichen ebene Fläche quer zur Umfangsrichtung, eine höhere Packungsdichte des Einfachgarnes erzielt werden im Vergleich zu den bisherigen Textilcordelementen in den Abdecklagen. Die Packungsdichte kann zwischen etwa 60 und etwa 300 Fäden/dm, bevorzugt etwa 100 bis 150 Fäden/ dm, betragen.
, Wie bisher kann für das Einfachgarn bevorzugt Polyamid oder Polyester verwendet werden. In einigen Fällen können aber auch ! Reyon oder aromatisches Polyamid eingesetzt werden.
Das Einfachgarn ist als solches bekannt. Es bildet das Ausgangsmaterial für die Herstellung der Textilcorde, wie sie bis- ■■"■■■""■"-■
her für die Abdecklagen oder für andere Cordlagen verwendet werden. Im Gegensatz zu den bisherigen Abdecklagen, in denen Cordelemente die Verstärkungselemente bilden, sind hierfür bei
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der Abdecklage nach der Erfindung nur noch die Einfachgarne in gegenseitiger paralleler Orientierung vorgesehen.
Diese Einfachgarne bestimmen in der Abdecklage die Reißfestigkeit, die Dehnung und das Schrumpfverhalten der Abdecklage. Sie sind aber auch maßgeblich für die geringe Dicke und die hohe"Flexibilität der Abdecklage.
Die neue Abdecklage zeichnet sich gegenüber den bisherigen Abdecklagen zusätzlich durch eine erhebliche Kostenersparnis aus, die sich nicht nur durch die Dicke und Materialeinsparung ergibt, sondern auch durch den Fortfall weiterer Arbeitsgänge, wie sie z.B. das Fachen und Zwirnen der Fäden zu Cordelementen bisher erforderlich macht. Auch an Gummierungsmasse für die Abdecklage ergibt sich eine deutliche Einsparung. Neben den günstigen physikalischen Eigenschaften innerhalb des Material-. Verbundes des Reifens ergeben sich somit auch schon rein vom Material und von den Herstellungsschritten her erhebliche Einsparungen.
Der Rollwiderstand innerhalb des Reifens wird durch die dünnere Abdecklage verbessert. Wegen der geringeren Schichtdicke und des geringeren Volumens wird auch der Hitzestau im Bereich der ; gürtelartigen Verstärkung wesentlich verringert. Man erhält
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eine bessere Wärmeableitung, die sich günstig auf den festen Verbund der Ränder der Cordlagen der gürtelartigen Verstärkung auswirkt. Die Eignung zur Verwendung eines Reifens mit der neuen Abdecklage für hohe Geschwindigkeiten wird durch die neue Abdecklage gegenüber Reifen mit den üblichen Textilcordabdecklagen nicht verringert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen :
FIg. 1 einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Fahr-■ zeugluftreifens nach der Erfindung;
j Fig. 2 und 3 Einzelheiten der Abdecklage der gürtelartigen Verstärkung des Reifens nach Fig. 1 und zwar im Querschnitt und in Draufsicht;
Fig. H und 5 abgewandelte Ausführungsformen der gürtelartigen Verstärkungen mit Abdecklage;
Fig. 6 eine weitere abgewandelte Ausführungsform einer gürtelartigen Verstärkung mit in Streifen unterteilter Abdeck-
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- ίο -
lage;
Fig. 7 und 8 jeweils Ausführungsformen einer gürtelartigen Verstärkung mit nur den Randbereichen der Cordlagen zugeordneten streifenförmigen Abdecklagen;
Fig. 9 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht des
die Abdecklage bildenden Materialstreifens;
Fig.10 eine Teildraufsicht auf die einzelnen Cordlagen und die j Abdecklage einer gürtelartigen Verstärkung, wobei die
einzelnen Cordelemente bzw. Einfachgarne zur Verdeutlichung;
von Einzelheiten vergrößert dargestellt sind.
Dep Fahrzeugluftreifen nach Fig. 1 weist eine Radialkarkasse mit Wulstbereichen 2, Reifenseitenwänden 3 und dem Laufstreifen 4
auf. Zwischen der Krone der Karkasse und der Lauffläche ist eine gürtelartige Verstärkung 5 angeordnet, die wenigstens zwei Cordlagen aufweist. Im dargestellten Beispiel haben die beiden Cordlagen unterschiedliche Breite in Richtung der Reifenachse, wobei die breiteste Lage eine Breite aufweist, die der Breite der
Lauffläche entspricht.
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Die Cordlagen der gürtelartigen Verstärkung bestehen aus Stahlcord, wobei die Cordelemente innerhalb jeder Lage parallel zueinander verlaufen und sich von Lage zu Lage kreuzen.
; Die gürtelartige Verstärkung wird radial außen durch eine Abdecklage 6 eingespannt, Die Abdecklage enthält in Umfangsrichtung des Reifens orientierte und zueinander parallel verlaufende Verstärkungselemente, die aus einem in der Wärme schrumpfenden Material bestehen und somit als die Cordlagen der gürtelartigen Verstärkung im Reifen einspannende Bandage wirksam ist. Im dar-1 gestellten Beispiel der Fig.1 ist die Abdecklage 6 breiter als die breiteste Cordlage der gürtelartigen Verstärkung.
Die Verstärkungselemente 7 (Fig.2 und 3) der Abdecklage 6 bestehen jeweils aus einem Einfachgärn. Die Einfachgarne sowie die Zwischenräume 8 zwischen benachbarten parallelen Einfachgarnen sind mit Gummimasse abgedeckt bzw. ausgefüllt. Die Garne sind dabei in einer im wesentlichen ebenen Fläche nebeneinander angeordnet. Sie sind parallel zur Äquatorialebene xx des Reifens orientiert.
J Die Einfachgarne bestehen bevorzugt aus Polyamid, das bezüg-
i · ■ ■ -
lieh seiner Reißfestigkeit, seines Dehnungsverhaltens und we-
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gen seines Schrumpfvermögens ein ausgezeichneter Festigkeitsträger für die Abdecklage ist. Das Einfachgarn 7 besteht jeweils aus einer Anzahl von Einzelkapillaren, die mit etwa 100 bis etwa 400 Drehungen/m zusammengedreht sind. Das Einfachgarn wird bei der Herstellung heißverstreckt und gedippt oder umgekehrt. Das Letztere stellt eine Behandlung zur Verbesserung der Gummihaftung des Garnmaterials dar. Das Garn kann in Z- oder mit S-Richtung gedreht vorliegen. Da das Einfachgarn nur aus den zusammengedrehten Kapillaren besteht, ist der Einfachgarndurchmesser klein.
Bei Einfachgarnen, die aus einem Polyamid mit der Bezeichnung "Nylon 66 dtex 940/1" hergestellt sind, kann der Einfachgarndurchmesser etwa 0,3 mm betragen. Bei Einfachgarn aus einem "Nylon 66 dtex 1400/1" beträgt der Durchmesser des Einfachgarnes im Mittel etwa 0,45 mm. Für Einfachgarne aus Polyester des Typs "dtex 1100/1" liegt der Durchmesser des Einfachgarnes bei etwa 0,38 mm. Bei dem gleichen Material der Typenbezeichnung "dtex 1440/1" liegt der Durchmesser bei etwa 0,4 mm. Diese Durchmesser des Einfachgarnes bestimmen sowohl die Dicke 9 der Abdecklage 6 als auch die mögliche Packungsdichte, die in Fig.3 mit 10 bezeichnet ist und die die Anzahl der parallel zueinander orientierten Einfachgarne angibt, die in einer im wesentlichen ebenen Fläche quer zur Umfangsrichtung oder Äquatorialebene x-x des Reifens pro m oder pro dm angeordnet sind.
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Die Dicke 9 der Abdecklage 6 kann bei einem Durchmesser des Einfachgarnes von Of3 mm unter Einbezug der Gummierung etwa auf nur 0,4 mm eingestellt werden. Das bedeutet eine wesentliche Verringerung der Dicke der Lage im Vergleich zu den üblichen Abdecklagen aus Textilcordelementen, deren Dicke etwa 0,7 mm beträgt. Die geringere Dicke verleiht der neuen Abdecklage eine größere Flexibilität. Die Bandagenfunktion ist jedoch vergleichbar mit der der üblichen Abdecklage aus Textilcordelementen, sofern in beiden Fällen die Abdecklagen um mehr als eine volle Umschlingung um den Umfang der gürtelartigen Verstärkung gelegt sind, so daß sich die in Umfangsrichtung weisenden Enden der Abdecklage überlappen. Wegen der geringeren Dicke der Einfachgarne im Vergleich zu den Cordelementen der bekannten Abdecklage läßt sich die Packungsdichte der Einfachgarne in der neuen Abdeeklage im wesentlich größeren Umfang variieren. So hat sich als vorteilhaft eine Packungsdichte der Einfachgarne in der Abdeck- ; lage β zwischen etwa 60 und eta 300 Einfachgarnen pro dm als ; möglich und vorteilhaft erwiesen, wobei eine Packungsdichte von etwa 100 bis 150 Einfachgarnen pro dm bevorzugt wird. Das entspricht einem Packungsanteil an Garnmaterial von etwa 30 bis etwa 90?ä. Ein so hoher Anteil läßt sich bei den üblichen Textilicordelementen nicht erzielen.
!Die Bandagenfestigkeit der sehr viel dünneren Abdecklage 6 ■aus Einfachgarnen 7 ist je nach der Packungsdichte im Vergleich
i -
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zu einer Abdecklage aus Textilcordelementen wahlweise gleich, niedriger oder höher einzustellen.
Da bei der direkten Verwendung der Einfachgarne die zur Herstellung von Textilcordelementen notwendigen Fach- und Zwirnvorgänge nicht erforderlich sind, stellt sich die neue Abdecklage auch bezüglich der Herstellung wesentlich kostengünstiger.
Die Abmessungen und Anordnungsmöglichkeiten der Einfachgarnabdeckung sind in vielerlei Hinsicht variabel. Während sich die Abdecklage 6 bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.1 über die Randbereiche der breitesten Stahlcordlage der gürtelartigen Verstärkung hinaus erstreckt, weist die Abdecklage 6 bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 die gleiche Breite auf wie die breiteste Cordlage der gürtelartigen Verstärkung 5. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5 liegt die Breite der Abdecklage zwischen den unterschiedlichen Breitenwerten der beiden Cordlagen der gürtelartigen Verstärkung. Die Breite der Abdecklage kann bis zu 25% schmaler als die breiteste Cordlage der gürtelartigen Verstärkung ausgebildet sein, so daß die Abdecklage nur den mittleren! Kronenbereich beiderseits der Äquatorialebene abdeckt.
Bei der Konstruktion nach Fig.6 liegt die Abdecklage in drei Streifen vor. Ein mittlerer Streifen 14 deckt den Kronenbereich
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ab, während zwei Randstreifen 15 jeweils die beiden Randbereiche der unterschiedlich breiten Cordlagen der gürtelartigen Verstärkung abdecken und überlappen. Der mittlere Streifen 14 kann auch fortgelassen werden, wie die unterschiedlich angeordneten Randstreifen 13 bei den beiden Ausführungsformen nach Fig.7 und 8 zeigen.
Die Abdecklage 6 ist gemäß Fig.9 bevorzugt um mehr als eine volle Umschlingung des Umfanges der gürtelartigen Verstärkung angeordnet, so daß sich die beiden in Umfangsrichtung weisenden Enden der Abdecklage bei 16 überlappen. Die Überlappung kann bis zu einer weiteren vollständigen Umschlingung gehen.
\ Die Einfachgarne in der Abdecklage 6 können als Z- oder S-gedrehte Garne 7 vorliegen. Die Drehrichtung kann dabei in I bevorzugte Beziehung zu der Drehrichtung oder Qrientierungs-
■ richtung der Cordelemente der darunterliegenden Cordlagen der , gürtelartigen Verstärkung gesetzt werden.
; Gemäß Fig.10 sind linkssteigend orientierte Stahlcorde für die j Cordlage 51 vorgesehen, welche als radial äußerste Cordlage der
j gürtelartigen Verstärkung unmittelbar unter der Abdecklage 6 i ... . .
mit Z-gedrehten Einfachgarnen 7 angeordnet ist. Dadurch ergibt
■sich ein Kreuzverband zwischen den Cordelementen der Cordlage 5'
j .
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und den Einfachgarnen der Lage 6. Die Cordelemente der Gürtellage 51 können ihrerseits als S-gedrehte Cordelemente vorgesehen sein. In diesem Fall verlaufen die Cordelemente der radial unteren Cordlage 5'1 rechtssteigend, so daß sich die Cordelemente der beiden Cordlagen kreuzen. Die Cordelemente der unteren Lage 5'' können dabei Z-gedrehte Cordelemente sein.
Eine entsprechend umgekehrte Anordnung ergibt sich, wenn die Einfachgarne 7 der Abdecklage S-gedrehte Einfachgarne sind.
Bei der Herstellung der Abdecklage 6 ist es auch möglich, S- und Z-gedrehte Garne wechselweise oder in Gruppen zusammenzufassen und in der Gummierungsschicht anzuordnen. Dies ist ohne weiteres mit Hilfe einer Walzenkalanderanlage möglich, auf der die Abdecklage bevorzugt hergestellt wird.
Die Einfachgarne der Abdecklage bestehen im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem Polyamid. Das Einfachgarn weist dabei 200 Drehungen/m auf, wobei ein Toleranzbereich von - 15 % zulässig ist. In der Heißverstreckungsbehandlung erhält das Einfachgarn eine molekülorientierte Reckung von wenigen Prozent, wodurch die Reißfestigkeit und Dehnung auf Werte gebracht wird, wie sie für die Verwendung in Reifenmaterialien erforderlich ist.
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Die Schrumpfung des Einfachgarnes bei erhöhten Temperaturen, z.B. den Vulkanisierungstemperaturen, liegt über 1,5?6 und kann bis zu 4% erreichen. Der Elastizitätsmodul des Polyamidgarnes
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liegt im Bereich zwischen 1000 und 10.000 N/mm . Das entspricht etwa einem Wert zwischen 100 bis 1000 cN/tex. Die Einfachgarne werden der'Walzenkalanderanlage in der entsprechenden Packungsdichte zugeführt und gummiert. Der dabei entstehende Streifen wird auf einen Wickel aufgewickelt. Durch das Kalandrieren und das Bilden eines Wickels erhält der Materialstreifen eine geringe Spannung.1 Bewußt wird hingegen bei der Auflegung des Streifens beim Aufbau eines Rohreifens eine gewisse Vorspannung erzeugt. Dadurch erhält man eine Vorbandagierung der gürtelartigen Verstärkung. Die radiale Aufweitung des Rohreifens in der Reifenform der Presse unter Druck des Heizbalges ist bei zweigeteilten Formen erheblich größer als bei Segmentformen. Während der Vulkanisation schrumpfen die Einfachgarne der Abdeck-
. lage um ca. 8% gegenüber dem Ausgangszustand, wodurch eine gleichmäßige, über den Umfang verteilte Vorspannung der Ab-
'-. decklage erzielt wird.
Der gummierte Streifen der Abdecklage kann aber auch ohne Vorj spannung auf die Cordlagen der gUrtelartigen Verstärkung in
mindestens einer vollen Umschlingung aufgelegt werden. Die { Ausformung und Vulkanisierung erfolgt dann in einer Vulkanisierpresse ohne Segmentbauteile. Durch den Blähdruck des Heizbalges wird mit der Ausformung eine Dehnung der Abdecklage von 1% bis
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5/ό erzielt. Nach der Entnahme des Reifens aus der Form wird in einer Nachbehandlungsstation der Reifen unter einem ausreichenden Luftdruck gehalten, bis die Ausvulkanisierung beendet ist. Die Abdecklage behält somit ihre Vorspannung bei.
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Claims (9)

  1. PATENTANWÄLTE
    DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE
    BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN
    V 5367
    Ansprüche
    Λ Fahrzeugluftreifen, bestehend aus einer Karkasse, insbesondere Radialkarkasse, und einer gürtelartigen Verstärkung mit wenigstens zwei Cordlagen, insbesondere Stahlcordlagen, deren Cordelemente sich kreuzen, bei dem die Breite wenigstens einer Cordlage der gürtelartigen Verstärkung etwa gleich der Breite der Lauffläche ist und die gürtelartige Verstärkung wenigstens eine zusätzliche Abdecklage aufweist, die aus einem gummierten Streifenmaterial aus nichtmetallischen, in Umfangsrichtung und parallel zueinander verlaufenden und sich unter Wärmewirküng verkürzenden Verstärkungselementen besteht und die sich um mehr als eine volle Umschlingung um den Umfang der gürtelartigen Verstärkung erstreckt, dadurch g e k e η η ζ e lehnet, daß die Verstärkungselemente (7) der zusätzlichen Abdecklage (6) aus einem Einfachgarn mit etwa 100 bis etwa 400 Drehungen/m bestehen.
  2. 2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Verstärkungselement (7) der Abdecklage (6) aus einem Einfachgarn mit etwa
    200 Drehungen/m besteht.
    ι ORiGINAL INSPECTED
    030026/0050 ■ . .
  3. 3. Fahrzeugluftreifen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke (9) der Abdecklage (6) um etwa 20% bis etwa 100% größer als der Garndurchmesser ist.
  4. 4. Fahrzeugluftreifen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Packungsdichte des Einfachgarnes in der Abdecklage (6), gemessen in einer im wesentlichen ebenen Fläche quer zur Umfangsrichtung, etwa 60 bis etwa 300 Fäden/dm beträgt.
  5. 5. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Einfachgarn aus einem Kunststoff der Gruppe Polyamid, Polyester, Reyon oder aromatischem Polyamid, bevorzugt aus Polyamid besteht.
  6. 6. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Abdecklage (6) gleich breit oder breiter als die breiteste Cordlage (5) der gürtelartigen Verstärkung ausgebildet ist.
  7. 7. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche , 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die
    Abdecklage (6) etwa um 25% schmaler als die breiteste Cord-
    lage (5) der gürtelartigen Verstärkung ausgebildet ist,
  8. 8. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gek enn ζ e i chnet, daß die Abdecklage (6) in Streifen (12 bzw. 13) unterteilt ist, die bevorzugt unter Abdeckung der Ränder der Coxälagen der gürtelartigen Verstärkung angeordnet sind.
  9. 9. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn ζ e ichnet, daß bei Z- oder S-gedrehten Einzelgarnen der Abdecklage (6) jeweils die unter der Abdecklage zunächstliegende radial äußere Cordlage der gürtelartigen Verstärkung linkssteigend bzw. rechtssteigend orientierte Stahlcordelemente aufweist.
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