DE3046005A1

DE3046005A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE3046005A1
Application number: DE19803046005
Authority: DE
Inventors: Jean Yves Marty; Jean Francois Marvy; Richard Montlucon Szczap
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: BTR Industries Ltd
Priority date: 1979-12-06
Filing date: 1980-12-05
Publication date: 1981-06-11
Also published as: AU539314B2; GB2064445A; ZA807483B; FR2473426B1; IT1134590B; IT8026439A0; AU6512180A; SE8008568L; FR2473426A1; GB2064445B; DE3046005C2; FI803730L; MY8500370A; JPH0319083B2; JPS5695704A; FI64768B; FI64768C

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen mit einer Verstärkungsgürtellage, der insbesondere;jedoch nicht ausschließlich, für schwere kommerzielle Fahrzeuge bestimmt ist, mit einer Radialkarkasse mit niedrigem Querschnittsverhältnis, d.h. einem QuerSchnittsverhältnis von unter 100% bis möglicherweise 30%.

Derartige Reifen werden insbesondere an Sattelhängern bzw. Sattelaufliegern eingesetzt. Bei mehrachsigen Sattelhängern können die Reifen infolge ihrer Anordnung sehr hohe Querbelastungen erfahren, wodurch sehr häufig ein Scheuern hervorgerufen wird, so daß sich ein vorzeitiger Reifenausfall infolge Lagentrennung an den Gürtelkanten ergibt. Andererseits hat sich gezeigt, daß, speziell bei Reifen mit niedrigem Querschnittsverhältnis, nach Vulkanisierung und Aufpumpen der Decke unerwünschte Deformationen des Reifenguerschnitts aufgetreten sind.

Ein erfindungsgemäßer Luftreifen mit einem Laufstreifen-Verstärkungsgürtel zeichnet sich dadurch aus, daß der Gürtel mindestens zwei Lagen aus metallischen Verstärkungsseilen enthält, wobei die Lagen so gelegt sind, daß die Seile der einen Lage die der benachbarten Lage oder Lagen überkreuzen und daß mindestens eine Kantenlage aus sich in Längsrichtung erstreckenden Verstärkungsteilen vorgesehen ist, welche aus Verstärkungselementen mit hohem Dehnungsmodul bestehen.

Vorzugsweise sind die sich in Längsrichtung erstreckenden Verstärkungsteile in ein Gummigemisch eingebettet und die Elemente können die Eingeschaft aufweisen, daß eine große Anfangsdehnung vorliegt, so daß sich die Elemente dehnen, wenn eine kleine Zugbelastung aufgebracht wird, jedoch einer weiteren Dehnung Widerstand entgegensetzen.

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Die Verstärkungselemente der Kantenlage oder -lagen können eine Wicklung eines Bandes enthalten,dss aus mindestens zwei parallelen Verstärkungselementen gebildet ist oder sie können ein einziges, wendelförmig gewickeltes Verstärkungselement enthalten.

Die Kantenlage oder -lagen können sich in Radialrichtung über den gekreuzten Lagen oder zwischen diesen befinden.

Der Dehnungsmodul M einer Drahtlage wird bestimmt durch das Verhältnis F/=— , wobei F die zum Dehnen der entsprechenden Seile nötige Kraft bei einer Breite von 1 cm und einer Länge L um eine Dehnungslänge dL ist, bei einer Dehnung —=- = 90% der Bruchdehnung. Bei einem Reifen für kommerzielle Fahrzeuge wird der Dehnungsmodul M als groß angesehen, wenn er mehr als 5OOO daN/cm beträgt.

Durch die Erfindung ergibt sich ein verbessertes Verhalten des Verstärkungsgürtels insbesondere in Bezug auf die Trennungsfestigkeit der Kanten der Gürtellage und es ergibt sich eine Reifendecke mit einem aufgepumpten Querschnitt in zufriedenstellender Form,frei von den unerwünschten Deformationen, die sich im Querschnittsverhalten in der besprochenen Weise nach dem Stand der Technik ergeben haben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Abwicklung eines Verstärkungsgürtels,

der einer Querkraft unterworfen ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Reifen mit einem

erfindungsgemäßen Verstärkungsgürtel,

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Dehnungsver-

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haltens von für die Herstellung bei Reifen verwendeten Drähten und Seilen,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Reifenkrone einer

zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Reifens,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Reifenkrone einer

dritten Ausführung des erfindungsgemäßen Reifens,

Fig. 6 einen Schnitt durch die Reifenkrone einer

vierten Ausführung des erfindungsgemäßen Reifens, und

Fig. 7 einen Schnitt durch die Reifenkrone einer

fünften Ausführung des erfindungsgemäßen Rei fens.

Ein Verstärkungsgürtel, der einer Seitenkraft unterworfen ist, falls der Reifen seitwärts gleitet oder reibt, kann verglichen werden mit einem in der Mitte belasteten Balken. Die Verstärkung der Kanten der Verstärkungslage in erfindungsgemäßer Art entspricht bei dieser Lage einem hohen Biege— widerstand unter solchen Lastzuständen.

Ein abgewickelter, d.h. in eine Ebene gebrachter Abschnitt eines Verstärkungsgürtels der erfindungsgemäßen Art ist in Fig. 1 gezeigt. Dieser Verstärkungsgürtel besteht aus zwei gekreuzt angeordneten Lagen von Metalldrähten 1 und 2 in bekannter Weise und zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Kantenlagen 3 und 4, die beispielsweise durch Verstärkungselemente mit hohem Dehnmodul gebildet sind, wie z.B. Metalldrähten oder Seilen, vorzugsweise mit "hoher Anfangsdehnung". Derartige Lagen können auch durch Verseilen von Fasern aus

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aromatischen Polyamiden oder gleichwertigen Materialien mit hohem Dehnungsmodul gebildet werden.

Bei einem Reifen, der seitlichem Gleiten oder Abrutschen unterworfen ist, stehen die durch die Pfeile A symbolisierten Kräfte für die vom Gehäuseaufbau, der den Gürtel umgibt und stützt übertragenenKräfte, während die durch den Pfeil B bezeichnete Kraft die Resultierende der Reibungskräfte des Reifens am Boden infolge der seitlichen Versetzung während des Scheuerns darstellt.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Reifens mit einem Querschnittsverhältnis von 40%. Der Reifen enthält eine Radialkarkasse 5, deren Lagen um zwei Wulstdrähte oder -Seile 6 umgeschlagen sind. Der Laufstreifen 7 enthält Nuten oder Einschnitte, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.

Die Gürtellage enthält die zwei über Kreuz gelegten Verstärkungslagen 1 und 2 aus Fig. 1 und ist in der Nähe seiner Kanten durch zwei sich in Längsrichtung erstreckende Lagen 3 und 4 verstärkt, die aus Drähten bestehen und die den Widerstand des Gürtels gegen mechanische Lasten erhöhen sollen,die vom Schleudern oder seitlichen Reiben herrühren. Die zur Bildung der zwei Längslagen 3 und 4 benutzten Drähte besitzen einen hohen Dehnungsmodul M, was im Fall von kommerziellen Fahrzeugreifen bedeutet, daß dieser Dehnungsmodul M größer als 5000 daN/cm ist.

In Fig. 3 sind die Meßergebnisse bei Dehnungsmessung unterschiedlicher Drahttypen dargestellt, wie sie bei der Herstellung von Reifen Verwendung finden. Bei der Ausführung dieser Messungen wird mit einem Dynamometer eine ansteigende Zugkraft auf den Draht aufgebracht bis zum Bruch des Drahtes. Während jeder Messung werden die aufgebrachten Kräfte in

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daN und die entsprechenden Dehnungswerte in % aufgezeichnet.

Kurve A in Fig. 3 zeigt ein Metallseil mit der Spezifikation 7x3x0,20 mm. Die Bruchdehnung beträgt 2,2% und die 90% der Bruchdehnung (d.h. 1,9 8% Dehnung) entsprechende Kraft ist 164 daN.

Kurve B zeigt eine entsprechende Messung bei einem Seil mit der Spezifikation 3x7x0,22mm "mit hoher Anfangsdehnung". Obwohl die beiden genannten Seile sich sehr ähneln, unterscheiden sich die erhaltenen Dehnungskurven doch beträchtlich. Bei Beginn der Zugbelastung zeigt das Seil B eine viel höhere Dehnung als das Seil A, benimmt sich jedoch dann praktisch identisch, sobald die Dehnung einen Wert von 5 bis 6% erreicht hat. Die Bruchdehnung beträgt 9,1% und die 90% der Bruchdehnung (8,6%) entsprechende Kraft beträgt 165daN.

Kurve C bezieht sich auf ein Seil aus aromatiscnen Polyamiden mit der Spezifikation 3x165Odtex. Seile dieser Art werden beispielsweise durch die Firma Du Pont de Nemours unter dem Namen "Kevlar" in den Handel gebracht. Dieses Seil wird klebrig gemacht im Hinblick auf die Adhäsion mit Gummigemischen. Hier beträgt die Bruchdehnung 4% und die 90% der Bruchdehnung entsprechende Kraft beträgt 42 daN.

Kurve D bezieht sich auf ein Seil der Spezifikation 2x14OOdtex aus Nylonfasern. Die Bruchdehnung beträgt 19,6% und die 90% dieses Wertes (17,6%) entsprechende Kraft beträgt 20 daN.

Seile der gezeigten Arten A, B, C und D werden zur Zeit in der Reifenindustrie verwendet. Vorzugsweise wird eine Lage dadurch gebildet, daß in ein Gummigemisch zueinander parallele Seile eingelegt werden. Der Dehnungsmodul der so definierten Lage, der sich durch die Formel F/ψ— bei j-, L

·=— = 90% der Bruchdehnung ergibt, kann dann direkt aus

den mechanischen Eigenschaften der Drähte bzw. Seile und

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ihrer Anordnungsdichte in der Lage errechnet werden. In
der nachfolgenden Tabelle sind die berechneten Werte für
die genannten Seilarten angegeben:

Seil Dichte 90% Bruch- Kraft bei 90% Modul der
pro cm dehnung Bruchdehnung Lage

A	4,	5	1 ,98	164	daN/cm	37272	daN/cm
B	4,	5	8,6	165		8634
C	9		3,6	42		10500
D	9		17,6	20		1023

Eine der bereits festgestellten Anforderungen der Erfindung besteht darin, daß der Modul M der Seillage hoch, d.h. zum Beispiel größer als 5000 daN/cm sein soll. Damit ist zu
sehen, daß nur die Seile A, B und C bei angemessen dichter Anordnung in der Lage einen ausreichend hohen Modul erreichen lassen.

Vorzugsweise sollte das ausgewählte Seil Eigenschaften besitzen, wie sie durch die Kurve B in Fig. 3 dargestellt
sind, d.h. es sollte sich eine rasche Dehnungsphase von 2
bis 10% ergeben, gefolgt durch eine Phase mit verringerter Dehnung. Seile mit derartigem Dehnungsverhalten werden
"Seile mit großer Anfangsdehnung" genannt.

In den folgenden Figuren werden spezielle Ausführungen von Reifen der erfindungsgemäßen Art dargestellt, insbesondere im Hinblick auf die Anordnung der Verstärkungslagen gegenüber den gekreuzten Lagen, die die Gürtelanordnung bilden.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführung des erfindungsgemäßen
Reifens, bei der die in Längsrichtung liegenden Kantenlagen 3 und 4 zwischen den den Gürtel bildenden gekreuzten Lagen 1 und 2 liegen.

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In Fig. 5 sind die Lagen 3 und 4 über den zueinander gekreuzten Lagen 8, 9 und 10 angeordnet. In dieser Ausführung ist der zweilagige Gürtel nach Fig. 2 und 4 durch einen dreilagigen mit verschiedenen Winkelstellungen der Lagen 8, 9 und 1O ersetzt, wobei die innerste Lage 8 beispielsweise Metalldrähte enthält, die einen Winkel von 68° zur Äquatorialebene des Reifens aufweisen, die zweite Lage 9

Metallseile mit einem Winkel von 22 umfaßt, die die Drähte der ersten Lage kreuzen und die äußerste Lage 10 wiederum Seile mit einem Winkel von 22° aufweist, jedoch gekreuzt zu den Seilen der Lage 9.

Eine weitere Variante ist in Fig. 6 dargestellt, wobei die in Längsrichtung angeordneten Verstärkungslagen 3 und 4 seitlich zur oberen Kreuzlage 10 liegen, wobei diese Lage 1O wiederum zumindest zu einer der Lagen 9 und 8 wie im vorigen Beispiel gekreuzt liegt und alle Lagen zusammen den Verstärkungsgürtel bilden.

In Fig. 7 sind die in Längsrichtung liegenden Lagen 3 und 4 wie in Fig. 6 im Reifengummi enthalten, jedoch werden sie durch eine Lage 11 der Gürte!verstärkung umhüllt, in welcher Metallseile enthalten sind, die parallel zu den Metallseilen in einer der Kreuzlagen 8, 9 oder 10 liegen. Die Lage 11 überdeckt alle anderen Lagen und ist an den Kanten heruntergezogen nach Fig. 7, wenn auch ein etwa gleichartiger Aufbau ohne Herunterziehen möglich ist. Eine derartige zusätzliche Lage 11 kann bei jeder der vorbeschriebenen Aufbauformen angewendet werden.

Die in Längsrichtung liegenden oder longitudinalen Verstärkungslagen können dadurch erhalten werden, daß zueinander parallele Drähte oder Seile mit einem entsprechenden Gummigemisch kalandriert werden. Das so erhaltene Band wird dann zumindest auf den Kanten der Gürtellagen aufgerollt, wobei die Enden überdeckt oder nicht überdeckt werden können. Man

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kann diese longitudinalen Verstärkungslagen auch dadurch erhalten, daß ein oder mehrere Drähte oder Seile in Wendelform gewickelt werden, wobei die Drähte oder Seile vor dem Wickeln mit einem Gummigemisch beschichtet sind.

Die longitudinalen Verstärkungslagen 3 und 4 sind allgemein gegenüber der zweiten Lage des Gürtels nach innen zurückgesetzt, können jedoch auch auf beiden Seiten vorstehen und überdecken.

Die longitudinalen Verstärkungslagen können während des Konfektionierens flach auf den Gürtel aufgelegt werden. Sie können jedoch auf den bereits bombierten oder geformten Gürtel aufgelegt werden. Sie können asymmetrisch in der Breite, in ihren Eigenschaften oder in der Seildichte oder in der Stellung sein.

Es wurden Reifengehäuse der Form 315/70 R 22,5 nach der erfindungsgemäßen Lehre hergestellt. Die Radialkarkassen enthielten eine einzige, durch Metallseile verstärkte Lage gemäß bekannter Bauart.

Der Gürtel enthielt folgende Lagen und Teile:

Im Hauptteil des Gürtels waren 2 Lagen verstärkt mit 7x4x0,22mm umsponnenen (wrapped) Metallseila> die jeweils einen Winkel von 22 zur Äquatorialebene des Reifens aufwiesen, gegenseitig gekreuzt und mit einer Breite von 200 mm (innere Lage) und 225 mm (äußere Lage). Eine Zusatzlage, die zentrisch über der äußeren Kreuzlage gelegt wurde und deren Metallverstärkungsseile umsponnen waren mit einem Aufbau 7x3x0,20mm; sie wiesen einen Winkel von 22° gegenüber der Äquatorialebene in gleicher Richtung wie die äußere gekreuzte Lage auf.

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In den erfindungsgemäßen Longitudinallagen, also der seitlichen Verstärkung, war ein Metallkabel der Spezifikation 3x7x0,22mm "mit hoher Anfangsdehnung" von der Kante der Extralage bis zum Abstand 55 mm innerhalb von der Kante der äußeren gekreuzten Lage, d.h. über eine Breite von 52,5 mm gewickelt. Die Entfernung zwischen aufeinanderfolgenden Windungen betrug 4,5 cm.

Erprobt wurde auf einer Straßentrommel mit einer Geschwindigkeit von 50 km/hjund mit einer Überlast von 60%, bezogen auf die durch ETRTO veröffentlichten Lasten, ergaben sich gegenüber normal aufgebauten Reifendecken überlegene Versuchsergebnisse. Während strenger Erprobung an Fahrzeugen konnten derartige Reifen voll abgefahren werden bei Beanspruchung mit beträchtlichem Seitenschleudern oder -reiben, ohne daß eine Kantentrennung der Gürtellage auftrat.

Es ergibt sich so ein Reifen mit einem Laufflächen-Verstärkungsgürtel, der aus mindestens zwei gekreuzten Lagen mit Metallverstärkungsseilen und mindestens eine Kantenlage besteht, die durch sich in Längsrichtung erstreckende Verstärkungselemente gebildet wird mit hohem Dehnungsmodul. Die Elemente mit hohem Dehnungsmodul können eine große Anfangsdehnung aufweisen und können durch Wickeln in die Kantenlage umgeformt werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE MANlTZ, FINSTERWALD & QRÄMKOW Dunlop Limited Dunlop House Ryder Street St. James's London S.W.1 England DEUTSCHE PATENTANWÄLTE DR GERHART MANITZ DlPL -PHYS MANFRED FINSTERWALD DiPL -ing dipl wirtsch -ing WERNER GRAMKOW DlPL -ING DR. HELIANE HEYN DiPL -CHEM HANNS-JÖRG ROTERMUND DiPL -PHYS BRITISH CHARTERED PATENT AGENT JAMES G. MORGAN B SC (Phys ) D M S ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROFAISCHtN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIRES AGREES PRES L OFFICE EUROPEEN DES BREVETS München, den 5.12.1980 P/3/SL - D 2469 Luftreifen Patentansprüche

1.!Luftreifen mit einem Laufstreifen-Verstärkungsgürtel,

ν / dadurch gekennzeichnet , daß der Gürtel

mindestens zwei Lagen (1, 2) aus Metall-Verstärkungsseilen umfaßt, wobei jede Lage (1, 2) so gelegt ist, daß ihre Seile die Seile der nächstbenachbarten Lage kreuzen, und daß mindestens eine Kantenlage (3, 4) mit sich in Longitudinalrichtung erstreckenden Verstärkungsteilen aus Verstärkungselementen mit großem -Dehnungsmodul vorgesehen ist.

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MANlTZ FINSTERWALD HEYN ■ MORGAN 8000 MÜNCHEN 22 ROBERT-KOCHSTRASSE t TEL (089) 22 4211 TELEX 05-29 672 PATMF

GFtAMKOW ROTEHMUND 7000 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT) SEELBERGSTR'23/25 TEL (0711) 5672 6f\ ZENTRALKASSE BAYER VOLKSBANKEN MÜNCHEN KONTO-NUMMER 7270 POSTSCHECK- MÜNCHEN 770 62 - 805

ORIGINAL INSPECTED

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß jede Kantenlage (3, 4) aus sich longitudinal erstreckenden, in eine Gummimischung eingebetteten Verstärkungsteilen gebildet ist.

3. Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die die Longitudinallage (3, 4) bildenden Metallelemente eine große Anfangsdehnung aufweisen.

4. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Longitudinallage (3, 4) aus zueinander parallelen Elementen aus einem aromatischen Polyamid gebildet ist.

5. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkungselemente Drähte, Seile oder Stränge sind.

6. Luftreifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß jede Longitudinallage (3, 4) durch Wickeln mindestens eines Bandes aus einer Anordnung von zwei oder mehr parallelen Verstärkungselementen erzielt ist.

7. Luftreifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Longitudinallage (3, 4) durch wendeiförmiges Wickeln eines Verstärkungselements erzielt ist.

8. Luftreifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die die Longitudinallagen (3, 4) bildenden Bänder eine Überlappung an ihren Enden über sich selbst zeigen.

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9. Luftreifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die seitlichen Verstärkungslagen (3, 4) in Radialrichtung über den gekreuzten Lagen (1, 2) angeordnet sind.

10. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet ,daß die seitlichen Verstärkungslagen (3, 4) zwischen zwei den Verstärkungsgürtel bildende gekreuzte Lagen eingelegt sind.

11. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die axial innere Kante der Longitudinallagen (3, 4) zwischen der axial äußeren Kante und der Äquatoriallinie des Gürtels angeordnet ist.

12. Luftreifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die axial äußere Kante der Longitudinallagen (3, 4) mit der axial äußeren Kante einer der Lagen (1, 2) des Gürtels zusammenfällt.

13. Luftreifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine Lage

(11) aus Strängen oder Seilen vollständig die aus dem Gürtel und der oder den Longitudinallagen gebildeten Anordnung überdeckt.

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