DE2909415C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Luftreifen nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Ein solcher Luftreifen, der aus der DE-OS 21 09 243 bekannt
ist, besitzt eine Radialkarkasse, die beiderends
an einem Wulstkern verankert ist, und eine Laufstreifenbewehrung
schwacher Meridiankrümmung, die entlang einer
Äquatorialzone parallel zur Kaskasse verläuft und aus
wenigstens zwei übereinander angeordneten Lagen von Fäden
oder Kabeln gebildet ist, welche innerhalb jeder Lage parallel
und von einer Lage zur anderen gekreuzt zueinander
verlaufen, wobei sie gegenüber der Längsrichtung des Reifens
Winkel mit einem absoluten Wert von höchstens 30°
einnehmen.
Wenn man die axiale Breite B solcher Luftreifen vergrößert,
ohne die Durchmesser am Äquator und an den Wulstsitzen auf
der Felge zu vergrößern, d. h. die Höhe H auf der Felge unverändert
hält, stellt man fest, daß die Kontaktfläche mit
einem ebenen und horizontalen Boden sich bei einem zwischen
1 und 0,5 und darunter verkleinernden Verhältnis H/B in
der Form beträchtlich ändert. Diese Änderungen treten auch
dann auf, wenn eine Scheitelbewehrung mit verstärkten Rändern
verwendet wird oder gemäß der DE-OS 21 09 243 Versteifungseinlagen
aus zwei übereinanderliegenden Lagen von
Textilfäden außerhalb der Parallelitätszone zwischen Karkasse
und Scheitelbewehrung angeordnet sind. Die Kontaktfläche
erweitert sich in axialer Richtung, verkürzt sich
jedoch in Längsrichtung des Reifens. Die Verkürzung in
Längsrichtung führt zu einer sich in der Äquatorialzone
zunehmend auswirkenden Verengung, bis zu dem Augenblick,
in dem die Verengung zu einer Vereinigung der Vorder- und
Hinterränder der Kontaktfläche und dann zur Teilung der
Kontaktfläche in zwei getrennte symmetrische Flächen in
bezug auf die Längsachse des Laufstreifens führt.
Neben den Vorteilen, die die breiten Laufstreifen und die
Luftreifen mit einem beträchtlich unter 1 liegenden Verhältnis
H/B aufweisen (Verbesserung der Richtungsstabilität,
der Verschleißfestigkeit, der Seitenstabilität usw.),
führt die äquatoriale Verkürzung und dann die Teilung der
Kontaktfläche von einem Verhältnis H/B von höchstens 0,75
abwärts aber auch zu einer bestimmten Anzahl von Mängeln,
wie beispielsweise eine nur mäßige Haftung der Äquatorialzone
des Laufstreifens oder eine Lokalisierung erhöhter
Drücke in den Randzonen des Laufstreifens. Dies scheint
durch die lokale Vergrößerung des Durchmessers der radialen
Karkasse verursacht zu werden. Diese neigt dazu, unter
der Wirkung des Aufblasdruckes ihr meridianes Gleichgewichtsprofil
an den Reifenseitenwänden, den Schultern und
unter den Rändern der Laufstreifenbewehrung einzunehmen.
Die Vergrößerung der Randdurchmesser der Laufstreifenbewehrung
setzt deren Randzonen unter Vorspannung. Diese
Vorspannung erzeugt Scherbeanspruchungen zwischen den gekreuzten
Lagen. Diese Scherbeanspruchungen kommen zu denen
hinzu, die durch das Abrollen des Luftreifens verursacht
werden, und verringern die Lebensdauer der Laufstreifenbewehrung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem
Luftreifen der eingangs angegebenen Art die Scherbeanspruchungen
an den Rändern der Laufstreifenbewehrung zu vermindern
und so deren Lebensdauer zu verlängern.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im
Patentanspruch 1 angegeben.
Die sehr wenig dehnbaren Kabel, beispielsweise aus Stahl,
können mit einem erhöhten Verseilungsschlag hergestellt
sein, der zwischen dem 12- und 20fachen des scheinbaren
Kabeldurchmessers beträgt. Vorzugsweise liegen die Kabel
fugendicht aneinander.
Um eine optimale Abschirmung gegen eine Übertragung von
Spannung zu erreichen, welche durch den Druck der Karkasse
verursacht wird, und angesichts der Tatsache, daß kein
Lagenverstärkungselement, selbst wenn dieses aus Stahl oder
aus Glasfasern besteht, praktisch undehnbar ist, sieht die
Erfindung die Anordnung der Lagenverstärkungselemente der
Begrenzungsblöcke in einem Winkel vor, der in Bezug auf die
Umfangsrichtung von 0° verschieden ist. Die gekreuzten Lagen
haben in der Tat die Neigung, die Meridiankrümmung der
Begrenzungsblöcke unter der Wirkung eines Innendruckes zu
verringern.
Die auf eine Lage der Karkasse ausgeübte Spannung
T bezogen auf die Einheit der Breite, gemessen in Axialrichtung,
kann in erster Annäherung mit Hilfe der Formel
berechnet werden. In dieser Formel ist p
der Aufblasdruck des Reifens, R der Radius der Lage bezogen
auf die Rotationsachse des Reifens und α der Winkel, den
die Kabel der Lage gegenüber der Längsrichtung einnehmen.
Diese Formel zeigt, warum die Erfindung in den Begrenzungsblöcken
die Verwendung von Winkeln α vorsieht, die unter
vorzugsweise der Hälfte des kleinsten, bei der Laufstreifenbewehrung
verwendeten Winkels liegt. Die Spannung T einer
Lage des Begrenzungsblocks liegt immer unter der Spannung
der Lage, die den kleinsten Winkel in der Laufstreifenbewehrung
einnimmt. Die Längung der Begrenzungsblöcke
unter der Wirkung der von der Karkasse verursachten
Spannung ist demnach schwächer. Das verhindert die Übertragung
dieser Spannung auf die Laufstreifenbewehrung.
Die Breite eines jeden der Begrenzungsblöcke liegt vorzugsweise
zwischen 15% und 45% der Breite der Äquatorialzone,
längs welcher Parallelität zwischen der Karkasse und der
Laufstreifenbewehrung besteht. Ihre Längsmittelachsen haben unter
sich einen Abstand, der zwischen 50% und 80% der Breite
der Äquatorialzone, längs Parallelität der Bewehrungen besteht, liegt.
Das erlaubt, ihre Außenränder in wenig verformbaren Zonen
zu halten.
Man kann den Übergang zwischen den Rändern der Begrenzungsblöcke
und der Karkasse und der Laufstreifenbewehrung
verbessern, indem man zwei Lagen verwendet, deren
Breiten sich höchstens um 10% unterscheiden. Man kann die
Begrenzungsblöcke aber auch mit Hilfe einer Lage verwirklichen,
deren Ränder so umgefaltet sind, daß sie sich entlang
eines Parallelkreises wieder treffen, oder die auf
sich selbst zurückgefaltet ist.
Wenn der Laufstreifen nachgiebig gemacht werden soll, ohne
daß der Vorteil der Erfindung verloren geht, erscheint es
eher vorteilhaft, die Breite eines jeden Begrenzungsblocks
herabzusetzen, anstatt jeden Begrenzungsblock in zwei benachbarte,
aber durch eine Unterbrechung geringer Breite getrennte
Unterblöcke aufzuteilen.
Die erfindungsgemäß konzipierten und angeordneten Begrenzungsblöcke
nehmen die durch den Radialdruck der Karkasse
verursachten Spannungen auf. Einerseits
nehmen sie die durch den Aufblasdruck bewirkten Scherbeanspruchungen
auf, andererseits erlauben sie die Vermeidung
der Verengung der Kontaktfläche mit dem Boden und die Nachteile,
die sich daraus ergeben.
Die Erfindung beseitigt die beschriebenen Nachteile der
Luftreifen der in Betracht gezogenen Art, seien sie zur
Ausrüstung von schnellen Fahrzeugen, Rennfahrzeugen oder
von Schwer- oder Schwerstlastfahrzeugen wie Erdbewegungsmaschinen
bestimmt.
Ausführungsformen der Erfindung werden
nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Veränderung
des Umrisses der Kontaktfläche eines Reifens in
Abhängigkeit vom Wert des Verhältnisses H/B,
Fig. 2 einen Radialschnitt einer Hälfte eines Luftreifens,
die mit einem aus zwei Lagen bestehenden
Begrenzungsblock versehen ist, wobei eine
Draufsicht der für das Verständnis der Erfindung
wesentlichen Kabellagen hinzugefügt
ist, und
Fig. 3 und 4
Radialschnitte von Begrenzungsblöcken aus einer
einzigen umgefalteten Lage in vergrößertem Maßstab.
In der Fig. 1, die in Unterfiguren A, B, C, D unterteilt ist, sieht man
den Umriß von vier Kontaktflächen eines Luftreifens, die
sich für vier verschiedene Verhältnisse des Wertes H/B ergeben
(der Höhe H des Luftreifens auf der Felge zur maximalen
axialen Breite B des Reifens, siehe Fig. 2). Die Kontaktfläche
gemäß A entspricht einem Verhältnis H/B = 1, die Kontaktfläche
gemäß B einem Verhältnis H/B = 0,8, die Kontaktfläche
gemäß C einem Verhältnis H/B = 0,65 und die Kontaktfläche
gemäß D einem Verhältnis H/B = 0,5.
In dem Halbschnitt gemäß Fig. 2 weist der Luftreifen 1 eine
Karkasse 2, einen Laufstreifen 3, eine Laufstreifenbewehrung
4 und einen Begrenzungsblock 5 auf, der erfindungsgemäß
zwischen der Karkasse und der Laufstreifenbewehrung
4 angeordnet ist. Das Verhältnis der Höhe
H des Luftreifens 1 auf der Felge 6 (teilweise dargestellt),
gemessen in Höhe der Laufstreifenbewehrung 4, zur maximalen
axialen Breite B, der Karkasse 2 ist gleich 0,5.
Zum Verständnis der Zeichnung sind die Kabel der Laufstreifenbewehung
4 in einer dem Radialschnitt hinzugefügten
Draufsicht durch gerade, sehr weit voneinander entfernte
Linien 43 dargestellt. Die Kabel der Lagen 51 und 52, die den
Begrenzungsblock 5 bilden, sind in der gleichen Art dargestellt,
jedoch mit näher aneinander liegenden Linien, um
anzuzeigen, daß diese Lagen 51 und 52 vorzugsweise jeweils
aus Kabeln bestehen, die einander soweit wie möglich genähert
sind.
Der Rand 21 der Karkasse 2 ist nach außen um den
Kern 22 der Wulst 7 herum gelegt. In dem Ausführungsbeispiel
ist die Karkasse 2 aus einer einzigen Lage von Stahlkabeln
gebildet. Die Laufstreifenbewehrung 4 ist aus zwei
Lagen 41, 42 von gekreuzten Stahlkabeln gebildet, die jeweils
einen Winkel β gegenüber der Längsrichtung Y-Y′ einnehmen,
der unter 30° liegt. Nicht dargestellte Schutzlagen
aus elastischen Kabeln können radial außerhalb der Bewehrung
4 angeordnet sein. Der Begrenzungsblock 5 ist aus zwei gekreuzten
Lagen 51, 52 gebildet, die jeweils gegenüber der
Längsrichtung in einem Winkel α verlaufen, der unter der
Hälfte des Winkels β liegt. Die Breite 12 der radial äußeren
Lage 52 liegt unterhalb der Breite 11 der Lage 51.
Entlang einer Äquatorialzone (das heißt zentriert auf die
Äquatorialebene entsprechend der Schnittlinie X-X′ mit der Zeichnungsebene)
der Breite L ist die Laufstreifenbewehrung 4
praktisch parallel zur Karkasse 2. In dieser Zone
haben die Karkasse 2 und die Laufstreifenbewehrung 4 eine verhältnismäßig
schwache Meridiankrümmung, beispielsweise höchstens gleich
der Umfangskrümmung der Laufstreifenbewehrung 4. Die Laufstreifenbewehrung
4 hat praktisch eine konstante Krümmung. Ihr radialer
Abstand von der Karkasse 2 vergrößert sich außerhalb
der Parallelitätszone der Breite L. In diesem Ausführungsbeispiel
beträgt L etwa 63% der axialen Breite B,
wobei L in dem Maße größer wird, wie das Verhältnis H/B
kleiner wird.
Die Längsmittelachsen Y-Y′ des Begrenzungsblocks 5 und seines
symmetrischen Blocks (nicht dargestellt) in Bezug auf die Äquatorialebene
entsprechend der Schnittlinie X-X′ haben jeweils einen axialen
Abstand b von der Äquatorialebene. Dieser Abstand liegt unterhalb
der Hälfte der Breite L der Parallelitätszone zwischen
der Karkasse 2 und der Laufstreifenbewehrung
4. Die Breite l 1 der Begrenzungsblöcke 5 ist so, daß der
axial außen liegende Rand 53 des Begrenzungsblockes 5 (und
seines nicht dargestellten symmetrischen Blocks) in einem Abstand
b 1 angeordnet ist, der kleiner als die Hälfte der Breite L
der Parallelitätszone der Linie X-X′ der Äquatorialebene
ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist dieser Abstand b 1
gleich etwa 45% der Breite L, und die Breite l 1 gleich etwa
16% der Breite L.
Die Fig. 3 zeigt einen Meridianschnitt eines Begrenzungsblockes
5′, der aus einer Lage 54 gebildet ist, deren Ränder
55 und 56 so umgefaltet sind, daß sie sich entlang eines
Parallelkreises 57 treffen. Es ist gleichermaßen möglich
(Fig. 4), jeden Begrenzungsblock mit Hilfe einer Lage 58 zu
bilden, die doppelt, das heißt auf sich zurückgefaltet ist.
Der umgefaltete Rand 59 ist vorzugsweise axial außen liegend
angeordnet.
Wenn auch in der vorangehenden Beschreibung und den Ansprüchen
auf den kleinsten Winkel gegenüber der Längsrichtung
Bezug genommen ist, der für die Lagen der Laufstreifenbewehrung
verwendet wird, ist die Erfindung ebenso für den Fall
anwendbar, bei dem die in Frage kommenden Lagen mit der genannten
Richtung gleiche Winkel (in Absolutwerten) bilden, derart,
daß der Winkel den die Kabel des Begrenzungsblocks gegenüber
der Längsrichtung einnehmen, kleiner als der Winkel
(und nicht kleiner als der kleinste Winkel) der Laufstreifenbewehrung
ist.
Claims (11)
1. Luftreifen, mit einem Verhältnis H/B von höchstens
gleich 0,75, der mit einer beiderends an wenigstens einem
Wulstkern verankerten Radialkarkasse sowie mit einer Laufstreifenbewehrung
versehen ist, die entlang einer Äquatorialzone,
deren Breite geringer als die Breite der Laufstreifenbewehrung
ist, parallel zur Karkasse verläuft, eine Meridiankrümmung
aufweist, die höchstens gleich ihrer Umfangskrümmung
in dieser Parallelitätszone ist, und aus wenigstens zwei übereinander
angeordneten Lagen von Fäden oder Kabeln gebildet
ist, welche innerhalb einer jeden Lage parallel, von einer
Lage zur anderen aber gekreuzt verlaufen und gegenüber der
Längsrichtung des Reifens Winkel einnehmen, deren Absolutwert
höchstens gleich 30° ist, wobei zwischen der Radialkarkasse
und der Laufstreifenbewehrung zwei Versteifungseinlagen aus
jeweils zwei übereinanderliegenden Lagen von Kabeln, die
innerhalb einer Lage parallel zueinander und von einer Lage
zur anderen gekreuzt verlaufen, jeweils im Abstand von der
Äquatorialebene angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Begrenzungsblöcke (5) innerhalb der Parallelitätszone
(L) zwischen Laufstreifenbewehrung (4) und Radialkarkasse
(2) angeordnet sind, die folgende Kombination von Merkmalen
aufweisen:
- - jeder Begrenzungsblock (5) ist aus jeweils zwei übereinander angeordneten Lagen (51, 52; 54, 55, 56; 58, 59) von Kabeln gebildet, welche eine Relativdehnung unter 0,2% bei einer Belastung von 10% der Bruchlast aufweisen,
- - die Begrenzungsblöcke bilden gegenüber ihrer Längsrichtung Winkel ( α ), die zwischen 5 und 10° liegen und deren Absolutwert höchstens gleich der Hälfte des kleinsten Winkels ( β ) ist, der bei der Laufstreifenbewehrung (4) verwendet wird.
2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kabel der Begrenzungsblöcke (5; 5′) einen langen
Verseilungsschlag aufweisen, der zwischen dem 12- und 20fachen
des scheinbaren Kabeldurchmessers liegt.
3. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fäden oder Kabel der Begrenzungsblöcke
(5; 5′) fugendicht angeordnet sind.
4. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Breite eines jeden Begrenzungsblocks
(5; 5′) zwischen 15% und 45% der Breite der Parallelitätszone
(L) liegen.
5. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Längsmittelachsen (Y-Y′) der Begrenzungsblöcke
(5; 5′) einen Abstand voneinander haben, der
zwischen 50% und 80% der Breite (L) der Parallelitätszone
beträgt.
6. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Breiten (l 1, l 2) der Lagen (51, 52)
eines jeden Begrenzungsblocks (5) sich voneinander um höchstens
10% unterscheiden.
7. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Begrenzungsblock (5′) aus einer
Lage (54) gebildet ist, deren Ränder (55, 56) so umgefaltet
sind, daß sie entlang eines Parallelkreises (57) zusammenstoßen.
8. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Begrenzungsblock aus einer Lage
(58) gebildet ist, die auf sich selbst zurückgefaltet ist,
wobei der gefaltete Rand (59) vorzugsweise nach der Reifenaußenseite
angeordnet ist.
9. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Laufstreifenbewehrung (4) eine praktisch
konstante Krümmung hat.
10. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Begrenzungsblöcke (5) von der
Äquatorialebene (X-X′) des Luftreifens (1) gleich weit entfernt
sind.
11. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß beide Begrenzungsblöcke (5) die gleiche
Breite haben.
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