DE3045765C2

DE3045765C2 -

Info

Publication number: DE3045765C2
Application number: DE19803045765
Authority: DE
Inventors: Tatsuro Fussa Tokio/Tokyo Jp Shimada; Shiro Kodaira Tokio/Tokyo Jp Takahashi; Toshihiko Higashimurayama Tokio/Tokyo Jp Yashima; Yoshiharu Kodaira Tokio/Tokyo Jp Goto
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1979-12-07
Filing date: 1980-12-04
Publication date: 1987-08-27
Also published as: JPS5682607A; JPS5845366B2; DE3045765A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochgeschwindigkeits-Luftreifen in Radialbauart für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.

Ein derartiger Hochgeschwindigkeits-Luftreifen ist aus der DE-OS 22 01 623 bekannt.

Bei dem bekannten Luftreifen werden bei hohen Geschwindigkeiten die Rippen mit hoher Frequenz bei jedem Bodenkontakt gestaucht. In dem Bereich, in dem zur Erhöhung der Steifigkeit der Gürtelschicht die Textilcord-Karkasseneinlage um die Gürtelschicht herumgelegt ist, kommt es deshalb zu einer unerwünschten Erhitzung. Diese Erhitzung im Inneren des Reifens kann dessen Lebensdauer erheblich beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Luftreifen derart zu verbessern, daß die Stauchbewegung der Rippen beim Bodenkontakt vermindert wird. Dadurch soll die Lebensdauer des Reifens erhöht werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch die linke Hälfte eines Luftreifens in Radialbauart von ausgezeichneter Haltbarkeit bei hohen Geschwindigkeiten. Der Luftreifen ist symmetrisch in bezug auf sein Mittelebene O-O.

Der dargestellte Luftreifen 1 hat eine toroidförmige, radial aufgebaute Karkasse 2, die sich von einem Laufflächenstreifen 3 über Seitenwände 4 zu Wulsten 5 erstreckt. Die Karkasse 2 ist aus einer oder einigen wenigen Einlagen zusammengesetzt, von denen jede textile Cordfäden aus z. B. Polyester, Reyon, Polyamid o. dg. enthält, die in bezug auf den Luftreifen 1 zumindest annähernd radial angeordnet sind.

Der Endabschnitt der Karkasse 2 ist von innen nach außen so um Wulstdrähte 6 herumgelegt, daß ein Umschlag 2′ gebildet ist, der sich nach oben bis etwa in die Mitte der Seitenwand 4 erstreckt. Der Raum zwischen dem innen gelegenen Abschnitt der Karkasse 2 und dem Umschlag 2′ ist mit einem Füllstück 7 aus hochelastischem Gummi ausgefüllt. Das Füllstück 7 erstreckt sich von den Wulstdrähten 6 bis zum oberen Ende des Umschlages 2′, ist von nach oben allmählich abnehmender Dicke und hat einen Dehnungsmodul von 20% bei wenigstens 30 kg/cm², vorzugsweise bei 50 bis 70 kg/cm².

Um den Zenit der Karkasse 2 ist eine Gürtelschicht 8 aufgelegt, deren Breite zumindest annähernd gleich ist der Laufflächenbreite Wt. Die Gürtelschicht 8 setzt sich aus Einlagen 8-1 und 8-2 zusammen, die Cordfäden aus Stahl enthalten, welche unter einem Winkel zwischen 10° und 30° zur Reifenmittelebene O-O angeordnet sind. Die Cordfäden der einen Einlage 8-1 sind mit den Cordfäden der anderen Einlage 8-2 gekreuzt. Die Gürtelschicht 8 hat einen Endabschnitt 9, um den ein Cordschicht-Band 10 aufgelegt ist, das aus einem organischen Textilcord hergestellt ist, der sich bei Wärmeeinwirkung zusammenzieht. Das Cordschicht-Band 10 ist aus wenigstens einer gummierten Bahn zusammengesetzt, die Cordfäden aus z. B. Polyamid enthält, welche zumindest annähernd parallel zur Reifenmittelebene O-O angeordnet sind. Die Breite des Cordschicht-Bandes 10 beträgt 10 bis 40%, vorzugsweise 20 bis 30% der größten Breite der Gürtelschicht 8 und reicht über deren Ende E in Breitenrichtung etwas hinaus.

Um die an ihren beiden Endabschnitten mit den Cordschicht-Bändern 10 versehene Gürtelschicht 8 ist eine Laufflächen-Gummischicht 11 von ausgezeichneter Abrieblebensdauer und Rutschsicherheit aufgelegt. Die Laufflächen-Gummischicht 11 weist eine Vielzahl von Nuten 12 auf, die sich entlang der Reifenmittelebene O-O erstrecken und die Laufflächen-Gummischicht 11 in Rippen 13 unterteilen. Die Laufflächen-Gummischicht 11 ist auf einen Schlupfschutzunterbau 14 aufgelegt, der zwischen strichpunktierten Linien L, die sich entlang den Rippen 13 erstrecken und die Nutsohlen in der Querschnittsrichtung miteinander verbinden, und der um das Cordschicht-Band 10 vergrößerten Gürtelschicht 8 angeordnet ist.

Zwischen dem Cordschicht-Band 10 und der Laufflächen-Gummischicht 11 ist eine Dämpfungsgummischicht 15 von zumindest gleicher Breite wie das Cordschicht-Band 10 und wenigstens 30% der Dicke t des Schlupfschutzunterbaus 14 betragender Dicke angeordnet.

Versuche haben gezeigt, daß die Dämpfungsgummischicht 15 einen Elastizitätsverlustmodul von 2 bis 12 kg/cm² und eine Rückprallelastizität von 60 bis 85% haben muß, und daß es vorteilhaft ist, wenn die Dämpfungsgummischicht 15 einen Modul bei 100% Dehnung von wenigstens 20 kg/cm² hat, der vorzugsweise größer ist als der Modul der Rippe 13.

Die Dämpfungsgummischicht 15 nimmt nahe dem Cordschicht-Band 10 einen größeren Teil der Dicke t des Schlupfschutzunterbaues 14 ein. Die Dämpfungsgummischicht 15 ist aus einer Gummibahn zusammengesetzt, die sich in der Achsenrichtung des Luftreifens 1 zwischen zwei Stützabschnitten bzw. Schultern B,B erstreckt. Das Cordschicht-Band 10 ist in die Dämpfungsgummischicht 15 eingebettet. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Dämpfungsgummischicht 15 nahezu die gesamte Dicke t des Schlupfschutzunterbaues 14 einnehmen. Außerdem kann die Dicke der Dämpfungsgummischicht 15 so sein, daß letztere etwas über die begrenzende Linie L hinausragt, so daß diese wellenförmig ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist in einem von der Dämpfungsgummischicht 15, der Gürtelschicht 8 und der Karkasse 2 eingeschlossenen Raum ein dreieckförmiger weicher Füllstreifen C von kleinem Modul angeordnet.

Um die Schnellauftüchtigkeit des in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeten Luftreifens, insbesondere seine Haltbarkeit bei hohen Geschwindigkeiten festzustellen, wurden ein Versuchsreifen in erfindungsgemäßer Ausbildung und ein Vergleichsreifen hergestellt. Beide waren von der Größe 185/70 HR 13, unterschieden sich jedoch in ihrem Aufbau.

Die für die Versuchsreifen gleiche Karkasse 2 bestand aus einer Einlage einer Cordschicht mit Polyesterfäden 1500 d/2. Die Gürtelschicht 8 setzte sich aus zwei um die Karkasse 2 übereinandergelegten Einlagen zusammen, die unter 19° zur Reifenmittelebene O-O angeordnete Cordfäden aus Stahl enthielt, wobei die Cordfäden der beiden Einlagen gegenseitig gekreuzt waren. Die größte Breite der Gürtelschicht 8 betrug 130 mm.

Das Cordschicht-Band 10 hatte zwei gummierte Einlagen je aus zur Reifenmittelebene O-O parallelen Cordfäden 840 d/2 aus Polyamid; seine Breite Wl betrug 35 mm oder 27% der Breite der Gürtelschicht 8. Das Cordschicht-Band 10 war um den Umfang beider Endabschnitte 9 der Gürtelschicht 8 so aufgelegt, daß es nach außen etwas über das Ende der Gürtelschicht 8 hinausragte.

Die Dämpfungsgummischicht 15 nahm in der Nähe des Cordschicht-Bandes 10 etwa 70% der größten Dicke von 3 mm des Schlupfschutzunterbaues 14 ein, hatte also eine Dicke von 2 mm, und war zur Reifenmittelebene O-O symmetrisch. Der Vergleichsreifen war von gleichem Aufbau wie der Versuchsreifen gemäß der Erfindung, hatte aber keine Dämpfungsgummischicht 15.

Die Dämpfungsgummischicht 15 hatte folgende physikalische Eigenschaften:

Elastizitätsverlustmodul 3 kg/cm² Rückprallelastizität70% Modul bei 100% Dehnung23 kg/cm²

Zum Vergleich nachstehend die physikalischen Eigenschaften der Laufflächen-Gummischicht 11:

Elastizitätsverlustmodul30 kg/cm² Rückprallelastizität38% Modul bei 100% Dehnung20 kg/cm²

Die Rückprallelastizität wurde an einer Gummiprobe von 8 mm · 8 mm · 4±0,1 mm mit einem in der Norm BS Nr. 903 festgelegten und von Toyo Seiki Seisakusho Co. hergestellten Dunlop Tripso-Elastizitätsprüfer gemessen.

Der Elastizitätsverlustmodul wurde folgendermaßen gemessen: Zuerst wurden der Verlustfaktor und der dynamische Elastizitätsmodul einer streifenförmigen Gummiprobe von 5 mm Breite und 2 mm Dicke mit einem von der Iwamoto Seisakusho Co. hergestellten viskoelastischen Spektrometer-Prüfer bei einer Schwingungszahl von 50 Hz, einer dynamischen Dehnung von 1% und einer Temperatur von 25°C gemessen. Sodann wurde der Elastizitätsverlustmodul aus dem so gemessenen Verlustfaktor und dem gemessenen dynamischen Modul errechnet.

Mit den Versuchsreifen wurden folgende Versuche durchgeführt:

Versuchsbedingungen:
1. Felge5J×13
2. Reifeninnendruck2,1 kg/cm²
3. Last450 kg
4. Lauftrommel1,7 m Durchmesser mit glatter Oberfläche
5. Umgebungstemperatur38°C
6. Laufbedingungen:
Der Luftreifen wurde einem Vorbereitunsgslauf von 2 h Dauer bei 80 km/h unterworfen und dann während 3 h unberührt ruhen gelassen. Sodann wurde der Reifeninnendruck eingestellt, und der so aufgeblasene Luftreifen wurde unter den normalen Bedingungen während 30 Minuten mit 121 km/h laufen gelassen, ohne daß Schäden auftraten. Anschließend wurde die Geschwindigkeit um 8 km/h erhöht und der Luftreifen mit dieser Geschwindigkeit in gleicher Weise während 30 Minuten laufen gelassen. Wenn am Luftreifen keine Schäden festgestellt wurden, wurde die Geschwindigkeit ohne Unterbrechung alle 30 Minuten um 8 km/h auf 241 km/h gesteigert.

Die vorstehend beschriebenen Versuche zeigten, daß der Luftreifen gemäß der Erfindung unter normalen Bedingungen die in 15 Stufen von 8 km/h erreichte Geschwindigkeit von 241 km/h unbeschadet überstand, wogegen beim Vergleichsreifen nach einer Laufzeit von 18 Minuten mit 201 km/h am gesamten Umfang des Laufflächenkautschuks eine Lagentrennung auftrat.

Definition des Elastizitätsverlustmoduls

Der Elastizitätsverlustmodul γ ′′ kennzeichnet einen von der Viskosität des Dämpfungskautschuks abhängigen Energieverlust nach der Formel

γ ′′=Ω · η

wobei

Ω die Winkelgeschwindigkeit des in Drehschwingungen versetzten Prüflings und η dessen dynamischen Viskositätskoeffizenten

bedeutet.

Der so definierte Elastizitätsverlustmodul ist der imaginäre Zahlenwert des komplexen Elastizitätsmoduls γ, der sich aus der Formel

γ =q ′+i · γ′′

ergibt, wobei
γ ′ der reelle Zahlenwert des dynamischen Elastizitätsmoduls ist.

Claims

1. Hochgeschwindigkeits-Luftreifen in Radialbauart für Kraftfahrzeuge mit einer toroidförmigen, radial aufgebauten Karkasse aus mindestens einer Textilcord-Karkassenlage, deren Enden um Füllstücke von innen nach außen umgeschlagen sind, welche einen 20%-Dehnungsmodul von 50 bis 70 kg/cm² haben, mit einer um den Zenit der Karkasse aufgelegten Gürtelschicht mit mehreren Einlagen aus Stahlcordfäden, die unter einem Winkel von 10° und 30° zur Mittelebene des Reifens angeordnet sind, wobei die Stahlcordfäden einer der Einlagen mit denen der anderen Einlage gekreuzt sind, mit zwei den Umfang beider Endabschnitte der Gürtelschicht überragenden Cordschicht-Bändern je mit organischen Textilcordfäden, die sich bei Wärmeeinwirkung zusammenziehen und zumindest annähernd parallel zur Reifenmittelebene angeordnet sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, an sich bekannter Merkmale:

a) eine Dämpfungs-Gummischicht (15) ist zwischen der Laufflächen-Gummischicht (11) und der Gürtelschicht (8) angeordnet, deren Elastizitätsverlustmodul 2 bis 12 kg/cm² beträgt und die eine Rückprallelastizität von 60% bis 85% aufweist;
b) die Cordschicht-Bänder (10) sind in die Dämpfungs-Gummischicht (15) eingebettet, und
c) jeweils ein im Querschnitt dreieckiger Füllstreifen (C) aus relativ weichem Gummi mit relativ niedrigem Modul ist zwischen der Karkasse (2) und den beiden Endabschnitten der Gürtelschicht (8) angeordnet.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs-Gummischicht (15) eine Dicke von wenigstens 30% der Dicke (t) eines Schlupfschutzunterbaues (14) aus Gummi hat.

3. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die um das Cordschicht-Band (10) aufgelegte Dämpfungs-Gummischicht (15) aus einer sich in Achsenrichtung des Luftreifens (1) erstreckenden Gummibahn zusammengesetzt ist.

4. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die um das Cordschicht-Band (10) aufgelegte Dämpfungs-Gummischicht (15) einen Modul bei 100% Dehnung von wenigstens 20 kg/cm² hat.