DE3045765C2 - - Google Patents
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- DE3045765C2 DE3045765C2 DE19803045765 DE3045765A DE3045765C2 DE 3045765 C2 DE3045765 C2 DE 3045765C2 DE 19803045765 DE19803045765 DE 19803045765 DE 3045765 A DE3045765 A DE 3045765A DE 3045765 C2 DE3045765 C2 DE 3045765C2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C9/00—Reinforcements or ply arrangement of pneumatic tyres
- B60C9/18—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Tires In General (AREA)
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.
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.
γ ′ der reelle Zahlenwert des dynamischen Elastizitätsmoduls ist.
Claims (4)
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.
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