DE2909428C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen mit Radialkar­ kasse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Luftreifen, der aus der DE-OS 20 40 536 bekannt ist, besitzt eine Radialkarkasse, die beider­ ends an einem Wulstkern festgelegt ist, und eine Be­ wehrung, die in der Laufstreifenzone angeordnet ist sowie aus zwei übereinander angeordneten Lagen par­ alleler Stahlkabel besteht, welche innerhalb jeder La­ ge parallel, von einer Lage zur anderen jedoch ge­ kreuzt verlaufen, wobei die Kabel einer jeden Lage im spitzen Winkel zur Reifenlängsrichtung verlaufen und wobei diese zweite in der Laufstreifenzone angeordnete Bewehrung wenigstens entlang einer Äquatorialzone (das heißt einer auf den Äquator zentrierten Zone) parallel zur Karkasse verläuft. Ferner sind in der Laufstreifen­ bewehrung zwei Lagen aus längsgerichteten Textilfäden vorgesehen, die beliebig über oder unter den beiden Lagen aus Stahlkabeln angeordnet werden können und den Zweck haben, die Übertragung von Vibrationen auf die Felge zu vermindern.

Es ist bekannt, daß eine an Wulstkernen festgelegte und auf einer Felge montierte Radialkarkasse unter der Wirkung des Aufblasdruckes sowie beim Fehlen einer Belastung und jeglicher weiterer Bewehrung ein als na­ türlich zu bezeichnendes meridianes Gleichgewichtspro­ fil einnimmt. Dieses Gleichgewichtsprofil ist bemer­ kenswert, weil es eine radiale Höhe in bezug auf die Wulstsitze auf der Felge sowie eine Krümmung der Äqua­ torialzone zeigt, welche maximal gegenüber denjenigen sind, die einer Bewehrung mit im Radialschnitt gleicher Länge von Wulst zu Wulst zeigt, jedoch aus Schräglagen gebildet ist, welche in bezug auf die Längsrichtung des Reifens symmetrisch gekreuzt verlaufen.

Wenn man eine Radialkarkasse mit einer in der Lauf­ streifenzone angeordneten, wie bereits oben beschrie­ benen Bewehrung überlagert, verlängert sich die Lauf­ streifenbewehrung unter dem Druck der darunterliegen­ den Radialkarkasse und sucht eine schwächere Meridian­ krümmung einzunehmen als die Karkasse in der äquatoria­ len Überlagerungszone.

Es ist bekannt, daß die Wirkung dieses Krümmungsunter­ schiedes für die Lebensdauer des Reifens nachteilig ist. Die Ränder der Laufstreifenbewehrung sind von der Karkasse radial entfernt und beim Abrollen Verformungen erhöhter Stärke unterworfen. Man hat für die Laufstrei­ fenbewehrung auch schon eine Länge angewendet, die un­ ter derjenigen Länge liegt, welche dem natürlichen Äquatorialdurchmesser der Karkasse entspricht. Unter der Wirkung des Aufblasdruckes zwingt die Karkasse der Laufstreifenbewehrung in der äquatorialen Überlagerungszone eine Zugbeanspruchung auf. Diese Be­ anspruchung ist für die Widerstandsfähigkeit der Schei­ telbewehrung beim Abrollen nachteilig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Luftreifen der eingangs angegebenen Art die durch den Dehnungsdruck der Radialkarkasse unter der Wirkung des Aufblasdruckes verursachten Schäden an der Laufstrei­ fenbewehrung zu vermeiden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentan­ spruch 1 angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen hat die Laufstrei­ fenbewehrung - im Gegensatz zu den Funktionen, die bei herkömmlichen Radialreifen von einer entsprechenden, als Scheitelbewehrung bezeichneten Bewehrung erfüllt werden - ausschließlich die Funktion der Verstärkung und der Stabilisierung des Laufstreifens.

Vorzugsweise verwendet man metallische Kabel aus Stahl­ drähten mit großem Verseilungsschlag, der zwischen dem 12- und 20fachen des scheinbaren Kabeldurchmessers liegt.

Die beiden, bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen vor­ handenen Lagen bilden einen Block, der die natürliche Ausdehnung der darunter liegenden Radialkarkasse unter der Wirkung des Aufblasdrucks begrenzt. Dieser Begren­ zungsblock hat daher einen Innendurchmesser, der mit Rücksicht auf die Durchmesser der Verstärkungselemente und die Stärken der verwendeten Gummischichten höch­ stens gleich dem natürlichen Außendurchmesser der Kar­ kasse ist. Dadurch daß dieser Block die Karkasse ein­ schließt, nimmt er an Stelle des von den üblichen Scheitellagen gebildeten Blockes die Dehnungsbeanspru­ chungen auf, welche von der Karkasse herrühren. Es ist leicht ersichtlich, daß die beiden Lagen von in Umfangs­ richtung verlaufenden Textilfäden bei dem Luftreifen nach der DE-OS 20 40 536 diese Dehnungsbeanspruchungen nicht auffangen können.

Um eine bestmögliche Abschirmung gegen die Übertragung von Spannungen zu schaffen, welche vom Druck der Kar­ kasse herrühren, sowie im Hinblick auf die Tatsache, daß kein Lagenverstärkungselement, weder aus Stahl noch aus Glasfasern in der Praxis undehnbar ist, sieht die Erfindung vor, die Verstärkungselemente der Lagen des Begrenzungsblocks mit einem Winkel gegenüber der Umfangsrichtung anzuordnen, der sich von 0° unterschei­ det. Die gekreuzten Lagen neigen in der Tat dazu, un­ ter der Wirkung eines Innendrucks die Meridiankrümmung des Begrenzungsblocks zu verringern.

Mit der Kreuzung der Lagen des Begrenzungsblock zusam­ menwirkend, gestattet die Schräge der Lagen des Begren­ zungsblocks die Beherrschung und, wenn notwendig, die Anpassung der Meridiankrümmung des Begrenzungsblocks. Diese Meridiankrümmung verringert oder vergrößert sich mit dem von den beiden Lagen gebildeten Winkel.

Um die Eigenschaften der Laufstreifenbewehrung zu er­ halten, ist es wichtig, daß die Breite des Blocks zwi­ schen 100% und 60% der Breite der Äquatorialzone ist, entlang der die Laufstreifenbewehrung parallel zur Kar­ kasse verläuft. Vorzugsweise bedeckt der Block eine Äquatorialzone mit einer Breite, die zwischen 5% und 80% der maximalen axialen Breite des Reifens und ins­ besondere zwischen 12% und 20% für ein Verhältnis H/B nahe 1, zwischen 24% und 40% für ein Verhältnis H/B nahe 0,75 und zwischen 45% und 80% für ein Verhältnis H/B nahe 0,3 liegt, wobei H die radiale Höhe des Luftreifens auf der Felge und B seine maximale axiale Breite ist, jeweils gemessen nach den ge­ bräuchlichen Normen.

Eine Lage des Begrenzungsblocks ist vorzugsweise weniger breit als die andere Lage. Der Breitenunterschied beträgt jedoch höchstens 10% der Breite der anderen Lage. Dadurch wird vermieden, daß größere Gummimengen zu beiden Sei­ ten der Ränder des Begrenzungsblocks zwischen der Laufstrei­ fenbewehrung und der Karkasse eingebracht werden müssen.

Es ist gleichermaßen von Interesse, den Begrenzungsblock unter Verwendung einer Lage zu verwirkli­ chen, deren Ränder so umgefaltet sind, daß sie sich wieder vereinigen, oder unter Verwendung einer Lage, die auf sich selbst umgefaltet ist.

Die durch die Karkasse auf eine radial außerhalb angeordnete Lage ausgeübte Spannung T, bezogen auf die Einheit der Breite, gemessen in Axialrichtung, kann in erster Näherung 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 Lagen gegenüber der Längsrichtung einnehmen. Diese Formel zeigt, warum die Erfindung in einem Begrenzungsblock die Verwendung von Winkeln α vorsieht, die vorzugsweise un­ ter der Hälfte des kleinsten Winkels liegen, welcher für die Laufstreifenbewehrung verwendet wird. Auf diese Weise liegt die Spannung T einer Lage des Begrenzungsblocks immer unter der Spannung der Lage, die in der Laufstreifenbewehrung den kleinsten Winkel einnimmt. Die Längerung des Begrenzungs­ blocks unter der Wirkung der von der Karkasse her­ rührenden Spannung ist folglich schwächer. Dadurch wird die Übertragung dieser Spannung auf die Laufstreifenbewehrung vermieden.

Die FR-PS 11 35 604 beschreibt einen Luftreifen mit radia­ ler Karkasse und einem System von triangulierten Scheitellagen, bei dem eine einzige schrägverlaufende Lage, die weniger breit ist als die Scheitellage, unter der Kar­ kasse oder zwischen der Karkasse und der Scheitellage angeordnet ist. Diese einzige Lage hat die Aufgabe, Brüche der Gummibrücken zwischen den Kabeln der Karkasse zu vermeiden, wenn der Luftreifen über hervortretende Hindernisse fährt. Diese isolierte Lage dehnt sich aus und überträgt die Spannung auf die darüberliegenden Lagen.

Die FR-PS 12 14 031 beschreibt einen Luftreifen, dessen Be­ lastungsfähigkeit dadurch erhöht ist, daß ein zylindrischer Äquatorialteil in den üblichen Laufstreifen eingefügt ist. Dieser zylindrische Teil weist über eine übliche Bewehrung hinaus noch wenigstens eine Lage von längsverlau­ fenden Kabeln auf, die die Breite des zylindrischen Teils hat.

Die FR-PS 13 77 323 beschreibt einen Luftreifen, dessen Scheitelbewehrung eine Längsunterbrechung zeigt. Eine Lage schrägverlaufender Kabel, deren Breite auf die Breite der Zone beschränkt ist, die durch die Unterbrechung interes­ siert ist, ist radial innerhalb der Scheitelbewehrung ange­ ordnet, mit dem Ziel, die Unterbrechung zu überbrücken.

Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Radialschnitt eines Luftreifens, der mit einem aus zwei Lagen bestehenden Begrenzungsblock versehen ist, unter Hinzufügung einer Draufsicht der zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Kabellagen, und

Fig. 2 einen radialen Teilschnitt eines aus einer ein­ zigen gefalteten Lage gebildeten Begrenzungs­ blocks in größerem Maßstab.

Der in Fig. 1 dargestellte Luftreifen 1 weist eine radiale Karkasse 2 auf, deren Enden 2′ jeweils um einen Wulstkern 3 umgeschlagen sind. Die Laufstreifenbewehrung 4, die unmittelbar unter dem Laufstreifen 5 angeordnet ist, besteht aus zwei gekreuzten Lagen 41, 42, die gegenüber der Längsrichtung X-X′ geneigt verlaufen. Zwischen der Kar­ kasse 2 und der Laufstreifenbewehrung 4 ist ein Begrenzungsblock 6 der Breite l 1 angeordnet, die unter der Breite L der Bewehrung 4 liegt. Dieser Block 6 ist aus zwei Lagen 61, 62 mit den Breiten l 1 und l 2 gebildet. Die Breite l 2 der radial äußeren Lage 62 ist kleiner als die Breite l 1 der Lage 61. Der Begrenzungsblock 6 liegt parallel zur Kar­ kasse 2. Das gleiche trifft auch für die Lauf­ streifenbewehrung 4 wenigstens in der den Begrenzungsblock 6 umgebenden Zone zu.

Wie die in dem Radialschnitt eingetragene Draufsicht erken­ nen läßt, sind die Winkel der Lagen 61, 62 des Begrenzungs­ blocks 6 jeweils kleiner als der Winkel der Lage 41 der Laufstreifenbewehrung 4. Die Kabel der Lagen 61, 62 sind aus Stahl und sehr wenig dehnbar, da sie mit einem Versei­ lungsschlag hergestellt sind, der größer ist als das 15fa­ che des Scheindurchmessers der Kabel.

Der Luftreifen gemäß Fig. 2, von dem nur ein Teil darge­ stellt ist, unterscheidet sich von dem Luftreifen gemäß Fig. 1 dadurch, daß sein Begrenzungsblock 7 aus einer Lage 71 hergestellt ist, deren beide Ränder radial nach außen umgefaltet sind, wodurch zwei Bahnen 71′ gebildet sind, de­ ren gesamte Länge gleich der Länge des nicht umgefalteten Teils 71 ist, derart, daß die Bahnen 71′ sich wieder verei­ nigen. Bei diesem Ausführungsbeispiel fällt die Linie, an der sich die Bahnen vereinigen, mit der Schnittlinie X-X′ der Mittelebene des Luftreifens mit der Zeichnungsebene zusammen und ist durch das Bezugszeichen 72 gekennzeichnet.

Obgleich sich die vorangehenden Ausführungen und die Ansprü­ che auf den kleinsten Winkel gegenüber der Längsrichtung beziehen, der für die Lagen der Laufstreifenbewehrung verwendet wird, bezieht sich die Erfindung im gleichen Maße auch auf den Fall, bei dem die in Frage kommenden Lagen mit der ge­ nannten Richtung gleiche Winkel bilden (im absoluten Wert), so daß der Winkel, den die Kabel des Begrenzungsblocks ge­ genüber der Längsrichtung einnehmen, kleiner sein muß als der Winkel (und nicht als der kleinste Winkel) der Lagen der Laufstreifenbewehrung.

Claims (6)

1. Luftreifen mit

• - einer beiderseits an wenigstens einem Wulstkern festgelegten Radialkarkasse,
• - einer Laufstreifenbewegung, die wenigstens in der Äquatorialzone parallel zur Karkasse verläuft, sich an ihren Rändern von dieser entfernt und aus wenig­ stens zwei übereinander angeordneten Lagen von Fäden oder Kabeln besteht, die innerhalb jeder Lage par­ allel und von einer Lage zur anderen gekreuzt verlau­ fen, wobei die Fäden oder Kabel einer jeden Lage mit der Längsrichtung des Luftreifens einen spitzen Win­ kel bilden, und
• - einer zwischen der Laufstreifenbewehrung und der Karkasse in der Äqatorialzone des Reifens angeord­ neten Verstärkungseinlage aus zwei übereinanderlie­ genden Verstärkungslagen, deren Breite kleiner als die Breite der Laufstreifenbewehrung ist und zwischen 100% und 60% der Breite der Äquatorialzone ist, entlang welcher die Laufstreifenbewehrung parallel zur Karkasse verläuft,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (61, 62) der Ver­ stärkungseinlage aus Stahldrähten oder Stahlkabeln be­ stehen, die folgende Kombination von Merkmalen aufwei­ sen:

• - die Stahldrähte oder Stahlkabel weisen eine relative Dehnung von weniger als 0,2% unter einer Last von 10% der Bruchlast auf;
• - die Stahldrähte oder Stahlkabel der beiden Lagen (61, 62) verlaufen gekreuzt zueinander;
• - die Stahldrähte oder Stahlkabel schließen mit der Umfangsrichtung des Reifens einen Winkel ein, dessen Absolutwert von 0° verschieden und höchstens gleich der Hälfte des kleinsten Winkels der Lagen der Lauf­ streifenbewehrung gegenüber der Umfangsrichtung ist.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Breite der Lagen (61, 62) zwischen 12% und 20% der maximalen Breite B für ein Verhältnis H/B nahe 1, zwischen 24% und 40% dieser Breite B für ein Verhältnis H/B nahe 0,75 und zwischen 45% und 80% dieser Breite B für ein Verhältnis H/B nahe 0,3 be­ trägt.

3. Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine (62) der Lagen weniger breit ist als die andere Lage (61), wobei der Breitenunter­ schied höchstens gleich 10% der Breite der anderen Lage beträgt.

4. Luftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstärkungseinlage aus einer gefal­ teten Lage gebildet ist.

5. Luftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kabel der Lagen (61, 62) einen Verseilungsschlag aufweisen, der zwischen dem 12- und 20fachen des scheinbaren Kabeldurchmessers beträgt.