DE2923348C2

DE2923348C2 -

Info

Publication number: DE2923348C2
Application number: DE2923348A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1979-03-29
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1989-03-30
Also published as: NL7904464A; IL57469A0; AU4786679A; GB2044689B; FR2452390A1; ATA409579A; US4282917A; JPS55132307A; LU81371A1; AT375596B; IL57469A; FR2452390B1; ZM5179A1; DE2923348A1; MX147314A; ZA792846B; OA06272A; BR7903721A; GB2044689A; SE439278B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Luftreifen mit Radialkarkasse, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 19 21 750 ist bereits ein Luftreifen mit Radialkarkasse bekannt, dessen Laufstreifenbewehrung aus zwei übereinanderliegenden Gürtellagen besteht, die jeweils aus sich lagenweise kreuzenden Fäden oder Kabeln bestehen und mit der Längsrichtung des Reifens einen Winkel von 20° bilden. Um eine dynamisch weiche Lauffläche zu erreichen, ist die Radialkarkasse im Bereich mittig unterhalb des Laufstreifens unterbrochen oder durch einen elastisch dehnbaren Abschnitt gebildet. Dieser unterbrochene oder elastisch dehnbare Abschnitt der Radialkarkasse ist durch eine Zusatzeinlage abgedeckt, die sich zwischen Karkasse und Laufstreifenbewehrung befindet und aus einer Gruppe von zwei sich kreuzenden Lagen von geringerer Breite als die Laufstreifenbewehrung besteht.

Weiterhin ist allgemein bekannt, daß Luftreifen mit radialer Karkasse und mit Scheitelbewehrung gegenüber dem Laufstreifen von Luftreifen mit sogenannter Kreuzkarkasse insbesondere eine beträchtliche Vergrößerung des Abnutzungswiderstandes des aus einem elastomeren Gemisch bestehenden Laufstreifens aufweisen. Die Vergrößerung des Abnutzungswiderstandes ist im wesentlichen dem Umstand zuzuschreiben, daß durch den Aufbau dieser Luftreifen eine geeignete Trennung zwischen den Funktionen der Seitenwände und des Scheitels bewirkt wird und daß dadurch eine bessere Verteilung der Auflagedrücke des Reifens sowie eine Verminderung der Relativbewegungen der Oberfläche des Laufstreifens beim Abrollen des Luftreifens eintritt.

Man mußte jedoch selbst dann, wenn man der Scheitelbewehrung eine kleinere Durchschnittskrümmung gab als der darunterliegenden Karkasse, feststellen, daß die Ränder der Scheitellagen und insbesondere der sogenannten Arbeitslagen, welche zu der Längsrichtung unter einem Winkel zwischen 10 und 45° verlaufen und gewöhnlich zweifach vorhanden sind, die Neigung haben, sich vorzeitig voneinander zu trennen. Die Trennung zwischen den Rändern der Arbeitslagen ist der Erhitzung und der Ermüdung des elastomeren Gemisches zuzuschreiben, welches die Fäden bzw. Kabel umhüllt. Die Erhitzung erfolgt durch die beim Abrollen des Reifens zwischen den Arbeitslagen auftretenden Scherbeanspruchungen. Die Trennung zeigt sich vorzeitig, sobald die axialen Breiten der Arbeitslagen in der Praxis einen gewissen Grenzwert überschreiten, der erheblich kleiner ist als der axiale Abstand, der die Ränder des Laufstreifens voneinander trennt. Daraus ergibt sich, daß das vorzeitige Auftreten einer Spaltbildung zwischen den Rändern der Arbeitslagen zahlreiche Vorschläge unbrauchbar macht, die darauf zielen, die Scheitelbewehrung zur Verminderung der Abnutzung des Laufstreifens zu verbreitern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Luftreifen der eingangs angegebenen Art es zu ermöglichen, die Breite der Arbeitslagen über den vorgenannten kritischen Grenzwert zu vergrößern, und dabei das Auftreten einer Trennung zwischen den Rändern dieser Lagen zu verzögern oder sogar zu beseitigen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Luftreifens wird in unerwarteter Weise der Abnutzungswiderstand des gesamten Laufstreifens beträchtlich erhöht, wobei eine schnellere Abnutzung der Ränder unterbunden wird.

Gegenstand der auf eine ältere Anmeldung zurückgehenden DE-OS 29 09 428 ist bereits ein gattungsgemäßer Luftreifen, bei dem eine Zusatzeinlage aus zwei sich kreuzenden Lagen von Fäden oder Kabeln zwischen der Laufstreifenbewehrung und der Radialkarkasse angeordnet ist. Diese Zusatzeinlage bildet einen Begrenzungsblock, der geeignet ist, die Laufstreifenbewehrung gegen den Dehnungsdruck der Radialkarkasse abzuschirmen.

Bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen liegt die optimale axiale Breite der schmalsten Arbeitslage bei einem Verhältnis (H/B) nahe 1 etwa bei 57% und bei einem Verhältnis (H/B) nahe 0,5 bei etwa 78% der maximalen axialen Breite B des gesamten Reifenquerschnitts.

Zweckmäßig finden in der einen Begrenzungsblock bildenden Zusatzeinlage Kabel aus Stahl Verwendung, wobei die mehrdrähtigen Kabel eine große Schlaglänge haben, die zwischen dem Zwölf- und Zwanzigfachen des Scheindurchmessers des Kabels liegt, wobei die relative Dehnung des Kabels bei einer Belastung von 10% seiner Bruchlast kleiner als 0,2 ist.

Um den Übergang zwischen den Rändern der Gruppe der beiden Lagen und den Bewehrungen des Laufstreifens und der Karkasse zu verbessern, ist es vorteilhaft, daß die Ränder einer der Lagen gegenüber den Rändern der anderen Lage leicht zurückversetzt sind. Der axiale Breitenunterschied beträgt dann höchstens 10% der axialen Breite der breiteren Lage. Die Zusatzeinlage kann jedoch auch von einer einzigen zurückgefalteten Lage oder von zwei übereinanderliegenden Lagen gleicher Breite gebidet werden.

Die Zusatzeinlage bildet einen Block, der die natürliche Ausdehnung der darunterliegenden Radialkarkasse unter dem Einfluß des Aufblasdruckes begrenzt. Dieser begrenzende Block, dessen innerer Durchmesser höchstens gleich dem natürlichen Außendurchmesser der Karkassenbewehrung ist, nimmt die von der Karkassenbewehrung herrührenden Ausdehnungskräfte auf. Diese werden daher nicht auf die Scheitel-, d. h. Laufstreifenbewehrung und auf den Laufstreifen selbst übertragen. Es scheint, daß sich dies auf den mit dem Boden in Berührung stehenden Teil des Luftreifens, sowohl was die zwischen den Rändern der Arbeitslagen der Laufstreifenbewehrung auftretenden Beanspruchungen als auch die Ursachen der Laufstreifenabnutzung anbelangt, günstig auswirkt. Die Verbesserung des Abnutzungswiderstandes beträgt gegenüber Radialreifen der üblichen Struktur zwischen 10 und 25%.

Da kein Verstärkungsfaden, -draht oder -kabel in Wirklichkeit undehnbar ist, sieht die Erfindung vor, die Kabel der beiden Lagen des Begrenzungsblocks zweckmäßig unter einem Winkel zur Längsrichtung des Reifens zu verlegen, der von Null verschieden ist. Durch die so bewirkte Kreuzung der Lagen kann man die Meridiankrümmung des Begrenzungsblocks im Reifenquerschnitt unter dem Einfluß des radial wirkenden Innendruckes verringern oder vergrößern und auf diese Weise das Querschnittsprofil der Karkasse einstellen, indem man den von den beiden Lagen gebildeten Winkel kleiner oder größer macht. Zweckmäßig beträgt der von den Lagen der Gruppe oder des Blocks mit der Längsrichtung gebildete Winkel etwa 5 bis 10°. Es ist vorteilhaft, in dem Begrenzungsblock Lagen mit dicht beieinanderliegenden Kabeln zu benutzen.

Die Erfindung sieht ganz allgemein vor, die Kabel der Lagen der Zusatzeinlage unter Winkeln verlaufen zu lassen, deren Größe höchstens der Hälfte des kleinsten Winkels (oder des Winkels, wenn die Arbeitslagen mit der Längsrichtung gleiche aber entgegengesetzte Winkel bilden) entspricht, den die Arbeitslagen mit der Längsrichtung einschließen. Die Spannung T je Einheit der in der Axialrichtung gemessenen Breite, die auf eine Lage der Zusatzeinlage durch die Karkasse übertragen wird, ist in erster Annäherung

wobei p der Aufblasdruck, R der von der Umlaufachse des Reifens aus gemessene Radius der Lage und α der Winkel ist, den die Kabel der Lagen mit der Längsrichtung einschließen. Aus dieser Gleichung ergibt sich, daß die Spannung einer Lage der Zusatzeinlage stets kleiner als die Spannung ist, die in der Arbeitslage der Laufstreifenbewehrung auftritt, welche mit der Längsrichtung den kleinsten Winkel einschließt. Infolgedessen ist die Dehnung der Zusatzeinlage unter dem Einfluß der von der Karkasse herrührenden Spannung geringer als diejenige, die in der Arbeitslage auftreten würde. Man vermeidet so die Übertragung dieser Spannung auf die Laufstreifenbewehrung.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar sind:

Fig. 1 ein Querschnitt durch einen Luftreifen gemäß der Erfindung mit dem Verhältnis H/B nahe 1,

Fig. 1A ein teilweiser Grundriß der für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Kabellagen,

Fig. 2 ein Querschnitt entsprechend Fig. 1 eines Luftreifens gemäß der Erfindung, bei dem das Verhältnis H/B nahe 0,5 beträgt,

Fig. 2A ein teilweiser Grundriß der für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Kabellagen,

Fig. 3 ein Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform,

Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Grenzen der axialen Breite des Begrenzungsblocks gemäß der Erfindung in Abhängigkeit von den Werten des Verhältnisses H/B zwischen 0,3 und 1,2 und

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Grenzen der axialen Breite der schmälsten Arbeitslage in Abhängigkeit von den Werten des Verhältnisses H/B zwischen 0,3 und 1,2.

In den Fig. 1, 1A, 2 und 2A ist XX′ die Längsrichtung des Reifens und ZZ′ die Spur der Äquatorialebene des Reifens auf der Zeichenebene. H ist die Radialhöhe des Reifens, während seine maximale axiale Breite mit B bezeichnet ist. Diese beiden Abmessungen entsprechen den üblichen Normen.

Da der Reifen 1′ nach Fig. 2 und 2A sich von dem Reifen 1 nach Fig. 1 und 1A nur hinsichtlich des Verhältnisses H/B unterscheidet, so wurden für alle diese Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet.

In den Fig. 1A und 2A sind die Kabel der Lagen der Laufstreifenbewehrung und diejenigen der Lagen des Begrenzungsblocks zwecks größerer Klarheit sehr weit auseinanderliegend dargestellt, während sie sich in Wirklichkeit sehr nahe beieinander befinden und die Kabel der Lagen des Begrenzungsblocks sogar eng beieinander liegen.

Die Luftreifen nach den Fig. 1, 1A, 2, 2A haben jeweils eine Radialkarkasse 2, deren Enden um einen Wulstkern 3 zurückgeschlagen sind. Ferner haben die Reifen einen Laufstreifen 4, dessen Bewehrung sich aus zwei Arbeitslagen 5 A, 5 B zusammensetzt, deren Kabel mit der Längsrichtung XX′ des Reifens einen Winkel zwischen etwa 10° und etwa 45° einschließen, so daß die Kabel sich lagenweise kreuzen.

Zwischen der Karkasse 2 und der Laufstreifenbewehrung 5 A, 5 B ist in der Äquatorialzone E, längs deren diese beiden Bewehrungen miteinander parallel verlaufen, eine einen Begrenzungsblock bildende Zusatzeinlage 6 angeordnet, dessen Breite l₁ kleiner als die Breite der Äquatorialzone E ist. Die Zusatzeinlage 6 besteht aus zwei Lagen 6 A, 6 B. Die Breite l₂ der gegenüber der Lage 6 A radial außen liegenden Lage 6 B ist kleiner als die Breite l₁ der Lage 6 A. Die Zusatzeinlage 6 verläuft parallel zu der Karkasse und ist auf der Äquatorialebene mit der Spur ZZ′ zentriert, wobei l₁ zwischen 12 und 20% (Fig. 1, 1A) und zwischen 36 und 60% (Fig. 2, 2A) der maximalen axialen Gesamtbreite B des Reifens liegt.

Aus dem Grundriß nach Fig. 1A, der in den radialen Querschnitt der Fig. 1 eingezeichnet ist, sieht man, daß der Winkel α der Stahlkabel der Lagen 6 A, 6 B der Zusatzeinlage 6 kleiner als die Hälfte des Winkel β ist, wobei es sich bei β um den kleineren der Winkel β und γ der Arbeitslagen 5 A und 5 B handelt. Die gegenüber der Lage 5 A radial außen liegende Arbeitslage 5 B hat eine Breite L, die kleiner ist als diejenige der Lage 5 A. Die Breite L beträgt 57% der maximalen axialen Gesamtbreite B des gesamten Luftreifenquerschnitts.

Die Zusatzeinlage 7 nach Fig. 3 wird von einer Lage 71 gebildet, deren beide Ränder radial nach außen umgefaltet sind, um zwei Randstreifen 71′ zu bilden, deren gesamte Breite gleich derjenigen des nicht umgefalteten Teiles ist, so daß die beiden Randstreifen 71′ bei 72 aneinanderstoßen.

In Fig. 4 gibt die Linie M _b die größte axiale Breite l₁ der Zusatzeinlage gemäß der Erfindung und die Linie m _b ihre geringste axiale Breite in Prozenten der maximalen axialen Gesamtbreite B (als Ordinate) des Luftreifens in Abhängigkeit von dem Verhältnis H/B (als Abszisse) an.

Es ist somit zu erkennen, daß die Breite der Zusatzeinlage abnimmt, wenn das Verhältnis H/B anwächst. Bei einem Verhältnis H/B über etwa 1,2 ist die Zusatzeinlage unnötig, da die Karkasse ihre natürliche Gleichgewichtsgestalt über den ganzen Scheitelbereich annimmt und keine Neigung hat, sich radial auszudehnen. Man erkennt auch, daß bei H/B = 1, M _b = 20% und m _b = 12% und bei H/B = 0,5, M _b = 60% und m _b = 36% sind.

In Fig. 5 zeigt die Linie M _a die maximale axiale Breite L der weniger breiten Arbeitslage 5 B der Laufstreifenbewehrung gemäß der Erfindung und die Linie m _a die minimale axiale Gesamtbreite der gleichen Lage in Prozenten der maximalen axialen Breite B (als Ordinate) des Reifens in Abhängigkeit von dem Verhältnis H/B (als Abszisse) an. Wie man sieht, ist bei dem Verhältnis H/B = 1, M _a = 60%, m _a = 55% und bei dem Verhältnis H/B = 0,5, M _a = 85% und M _a = 70%.

Da die Kurven der Fig. 4 und 5 praktisch linear verlaufen, so kann man daraus schließen, daß bei Verhältniswerten H/B zwischen 0,3 und 1,2 M _b der Beziehung M _b = -80 H/B + 100 und m _b der Beziehung m _b = -48 H/B + 60 und M _a der Beziehung M _a = -50 H/B + 110 und m _a der Beziehung m _a = -30 H/B + 85 entsprechen. Die Werte M _b, m _b, M _a und m _a sind Prozentwerte der maximalen axialen Gesamtbreite B des Reifens.

Claims

1. Luftreifen mit einer Radialkarkasse, einer Laufstreifenbewehrung mit wenigstens zwei übereinanderliegenden Gürtellagen mit in jeder Lage parallel, sich jedoch lagenweise kreuzenden und dabei mit der Längsrichtung des Reifens Winkel zwischen 10° und 45° einschließenden Fäden oder Kabeln und mit einer zwischen der Karkasse und der Laufstreifenbewehrung befindlichen Zusatzeinlage aus einer Gruppe von zwei sich kreuzenden Lagen von geringerer Breite als die Laufstreifenbewehrung, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Zusatzeinlage (6) aus Stahldrahtkabeln gebildet ist, deren relative Dehnung bei einer Belastung mit 10% ihrer Bruchlast unter 0,2% liegt,
b) die Zusatzeinlage (6) in einer Äquatorialzone mit parallelem Verlauf zwischen der Radialkarkasse (2) und der Laufstreifenbewehrung (5 A, 5 B) angeordnet ist,
c) die Stahldrahtkabel der Zusatzeinlage (6) mit der Längsrichtung (XX′) des Reifens einen Winkel bilden, der höchstens gleich der Hälfte des kleineren Winkels ist, den die Arbeitslagen (5 A, 5 B) der Laufstreifenbewehrung mit der Längsrichtung (XX′) des Reifens bilden,
d) die Zusatzeinlage (6) eine axiale Breite (l₁) aufweist, die zwischen 60 und 100% der axialen Breite der Äquatorialzone (E) liegt, und bei einem Verhältnis (H/B) zwischen 0,3 und 1,2 der radialen Gesamthöhe (H) des Reifenquerschnitts über der Felge zur maximalen axialen Gesamtbreite (B) des Reifenquerschnitts zwischen einem Maximalwert M _b = -80 (H/B)+100 und einem Minimalwert m _b = -48(H/B)+60 liegt, wobei M _b und m _b als Prozentsatz der maximalen axialen Gesamtbreite (B) des Reifenquerschnitts ausgedrückt sind,
e) bei einem Verhältnis (H/B) zwischen 0,3 und 1,2 die axiale Breite (L) der schmälsten Arbeitslage (5 B) oder die gemeinsame axiale Breite der Arbeitslage der Laufstreifenbewehrung zwischen einem Maximalwert M _a = -50 H/B+110 und einem Minimalwert m _a = -30H/B+85 liegt, wobei M _a und m _a als Prozentsatz der maximalen axialen Gesamtbreite (B) des Reifenquerschnitts ausgedrückt sind.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Breite (l₁) der Zusatzeinlage (6) bei einem Verhältnis H/B von etwa 1 zwischen 12 und 20% und bei einem Verhältnis H/B von 0,5 zwischen 36 und 60% der maximalen axialen Gesamtbreite (B) des Reifenquerschnitts beträgt und daß die axiale Breite (L) der schmäleren Arbeitslage (5 B) der Laufflächenbewehrung bei einem Verhältnis H/B von etwa 1 zwischen 55 und 60% und bei einem Verhältnis H/B von etwa 0,5 zwischen 70 und 85% der maximalen axialen Gesamtbreite (B) des Reifenquerschnitts liegt.

3. Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Breite (L) der schmäleren Arbeitslage oder die gemeinsame axiale Breite der Arbeitslagen (5 A, 5 B) bei einem Verhältnis H/B von etwa 1 etwa 57% und bei einem Verhältnis H/B von etwa 0,5 etwa 78% der maximalen Gesamtbreite (B) beträgt.

4. Luftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahldrahtkabel der Zusatzeinlage (6) eine Schlaglänge zwischen dem zwölf- und zwanzigfachen des Scheindurchmessers des Kabels aufweisen.

5. Luftreifen nach einem oder meheren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Breite der schmäleren der beiden die Zusatzeinlage (6) bildenden Lagen (6 A, 6 B) höchstens um 10% von der Breite der breiteren Lage abweicht.

6. Luftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzeinlage (6) aus einer zurückgeschlagenen Lage (71) besteht.