DE3212428C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Reifen für Erdbaumaschinen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs.

Die DE-OS 29 20 285 betrifft einen derartigen Luftreifen. Der Reifen hat eine Karkasse, die zwischen der äquatorialen Zone und den Seitenwänden Übergangszonen aufweist, wo die meridiane Krümmung der Karkasse sehr hohe Werte erreicht. Wenn auch diese Zonen der Karkasse eine merkliche Verminderung der Betriebstemperatur ermöglichen, so müssen sie doch gegen Schnitte, Durchschläge usw. geschützt sein. Es ist daher ein Gürtel aus zwei Lagen von Kabeln vorgesehen, die eine geringe Dehnung haben und unter einem Winkel von 50 bis 70° gegenüber dere Umfangsrichtung geneigt sind. Diese beiden Lagen arbeiten mit zwei Lagen von elastischen Kabeln zusammen, die unter einem Winkel von 5 bis 10° geneigt sind. Die sehr starke Neigung der Kabel mit geringer Dehnung ermöglicht das seitliche Überstehen in die Seitenwände und den Schutz der darunterliegenden Übergangszone der Karkasse.

In der FR-PS 24 52 390 (entsprechend der DE-OS 29 23 348) ist ein Luftreifen angegeben, bei dem die Breite der aktiven Lage zwischen 55% bei einem Verhältnis H/B des Luftstreifens von etwa 1,0 H und 85% der maximalen axialen Breite B des Luftreifens bei einem Verhältnis H/B von etwa 0,5 liegt, wobei H die radiale Höhe über der Felge bedeutet.

Die komplementäre Lage ist zumeist radial innerhalb der aktiven Lage angeordnet, wobei ihre Breite gewöhnlich 10 bis 25% größer ist als die Breite der aktiven Lage. An den Rändern der komplementären Lage und der zwischen diesen Rändern und der Karkasse befindlichen Gummimischung, d. h. im Bereich der größten Dicke des Luftreifens im radialen Querschnitt, ist die Selbsterhitzung am größten, wie dies auch bei dem Luftreifen nach der DE-OS 16 80 413 der Fall ist.

Wenn die jeweilige Belastung, der Fülldruck und die Maximalgeschwindigkeit, wofür der betreffende Reifen konstruiert wurde, nicht eingehalten wird, erreicht oder überschreitet diese Selbsterhitzung den kritischen Wert, oberhalb dessen der Reifen beschädigt werden kann. Unter solchen Bedingungen treten unter der kombinierten Wirkung der maximalen Erhitzung und der Scherspannungen zwischen den Kabeln und dem umgebenden Gummi Abbauerscheinungen bei der Gummimischung auf, die die Enden der komplementären Lage umgibt. Dieser Abbau schreitet sowohl in Richtung der Scheitelbewehrung als auch zu den Rändern der aktiven Lage hin fort, von wo er sich in Richtung der Äquatorialebene ausbreiten und/oder die benachbarten Lagen der Scheitelbewehrung erreichen kann, insbesondere, wenn der jeweilige Reifen außerhalb von Straßen zum Geländeeinsatz herangezogen wird.

Die DE-OS 23 37 613 betrifft einen Luftstreifen für Erdbaumaschinen, wobei eine Verbesserung der Wärmeabfuhr und eine Verminderung der auftretenden Temperatur in der Schulterzone, in der sich die Verstärkung befindet, angestrebt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftstreifen der eingangs erläuterten Art dahingehend zu verbessern, daß insbesondere beim Einsatz im Gelände, bei Überschreitung der Höchstlast und/oder der vorgegebenen Geschwindigkeit ohne Verringerung der wirksamen Breite beider Arbeitslagen die durch Selbsterhitzung hervorgerufenen Schäden weitgehend vermindert werden.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Jedes Kabel der komplementären Lage verläuft erfindungsgemäß auf einem Profil aus einer Kautschukmischung, das es von der Karkasse trennt, wobei es einer geodätischen Linie folgt. Daraus folgt, daß jedes Kabel an jedem Punkt in einer Ebene, die normal zu diesem Profil liegt, verläuft und beim Aufpumpen des Luftreifens lediglich Beanspruchungen unterliegt, die in Normalrichtung zu dieser Linie verlaufen. Dies hat den Vorteil, daß die Krümmung des Kabels zu seinen Enden hin fortschreitend zunimmt, also nirgends abnimmt, das Kabel einer konstanten Spannung unterliegt und die Verschiebungen der Kabelenden in derselben Richtung erfolgen, wie die Verschiebungen der die Seitenwandverstärkung bildenden Gummimasse.

Das Gleichgewichtsprofil einer Radialkarkasse im Meridianquerschnitt ist bekanntlich durch die Beziehung

gegeben. In dieser Beziehung bedeutet

R den auf die Drehachse des Luftreifens bezogenen Radius des Punkts der neutralen Faser der Karkasse, in dem die Tangente an das Gleichgewichtsprofil, dem diese neutrale Faser folgt, einen Winkel ϕ mit der Parallelen der Drehachse durch diesen Punkt bildet;
R _e bedeutet den Radius des Punkts, in dem die Karkasse ihre größte axiale Breite erreicht;
R _s ist der Radius des Punktes, in dem das Gleichgewichtsprofil oder seine gedachte Verlängerung eine zur Drehachse parallele Tangente besitzt.

Die Tangente an die neutrale Faser der Karkasse ist ferner an den Rändern des Parallelitätsbereichs zwischen den beiden erfindungsgemäßen Arbeitslagen einerseits und der Karkasse andererseits zu den Tangenten an die Arbeitslagen parallel.

Der Meridianverlauf der komplementären Lage oder der gedachten Verlängerung dieses Verlaufs axial außerhalb des Rands der komplementären Lage kann einen äquatorialen axialen Radius R′ _e besitzen, der gleich dem Radius R _e des Punkts der Karkassse ist, in dem die Karkasse ihre maximale axiale Breite erreicht.

In gleicher Weise kann das Meridianprofil der komplementären Lage von einem Rand zum anderen einem geodätischen Verlauf folgen, wobei dann die meridiane Krümmung 1/ρ _o dieser Lage an der Stelle, wo sie die Äquatorialebene schneidet, gegeben ist durch die Beziehung:

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen

Fig. 1: Eine schematische Darstellung des linken Teils des Querschnitts eines Luftreifens;

Fig. 2: eine Detailansicht eines Luftreifens und der komplementären Lage zur Umfangsrichtung am Äquator des Luftreifens.

Die linke Hälfte des in Fig. 1 dargestellten Luftreifens 1 und seine (nicht dargestellte) rechte Hälfte sind zur in Fig. 1 eingezeichneten Projektion der Äquatorialebene XX′ symmetrisch. In Fig. 1 sind zur Veranschaulichung lediglich die wesentlichen Reifenelemente dargestellt, die zum Verständnis der Beziehungen zwischen den Abmessungen der im Rahmen der Erfindung gekennzeichneten Reifenbestandteile wesentlich sind.

Der Luftreifen 1, dessen Außenkontor 1′ den schraffierten Bereich umgibt, ist auf einer Felge 2 montiert, von der lediglich die Außenkonturen des Felgensitzes und des Felgenrands dargestellt sind. Der Luftreifen 1 weist einen Laufstreifen 3 mit einer axialen Breite L 3, eine Karkasse 4 mit einer maximalen axialen Breite B und eine Scheitelbewehrung auf, die als Arbeitslagen zwei übereinanderliegende Lagen 5 und 6 aufweist.

Die aktive Lage 6, d. h. die schmalere der beiden Lagen 5 und 6, ist radial außerhalb der komplementären Lage 5 vorgesehen. Das Meridianprofil der komplementären Lage 5 ist im Parallelitätsbereich mit der Breite Lp zwischen der Lage 6 einerseits und der Karkasse 4 andererseits mit einer durchgezogenen Linie dargestellt. Axial außerhalb dieses Parallelitätsbereichs Lp ist das Meridianprofil der Lage 6 für einen Winkel α _o von 25° der Kabel dieser Lage mit der durch die Äquatorialebene XX′ dargestellten Äquatorialebene des Luftreifens 1 durch die punktierte Linie 5 b dargestellt, während das Meridianprofil der komplementären Lage 5 für einen Winkel α _o von 60° zur Äquatorialebene durch die gestrichelte Linie 5 a veranschaulicht ist. Die axiale Breite L₆ der aktiven Lage 6 ist kleiner als die axiale Breite L₃ des Laufstreifens, jedoch größer als die Breite Lp des Parallelitätsbereichs, innerhalb dessen die beiden Lagen 5 und 6 parallel zur Karkasse 4 verlaufen. Die komplementäre Lage 5, deren Profil axial außerhalb des Parallelitätsbereichs Lp durch die fettgestrichelte Linie 5 a veranschaulicht ist, besitzt eine Breite L₅, die zwischen dem 1,05fachen der axialen Breite L₃ des Laufstreifens 3 und dem 1,1fachen der maximalen axialen Breite B der Karkasse 4 liegt.

Außerhalb des Rands 50 a der Lagen 5 a (5 a) ist die gedachte Verlängerung des Meridianprofils der Lagen 5 (6) durch die normalgestrichelte Linie 5 a′ und durch eine kurzgestrichelte Linie (5 b′) bis zu den axialen Äquatorpunkten E′ _a, E′ _b mit dem Radius R′ _e dargestellt, wo diese Profile die Tangenten T _ea′ bzw. T _eb′ aufweisen, die parallel zur Projektion der Äquatorialebene XX′ verlaufen.

Die entsprechende Außenkontur 1′ des in Fig. 2 dargestellten Luftreifens 1 ist so ausgebildet, daß die Ränder 51 der komplementären Lage 5 stets in der Elastomermischung des Luftreifens 1 eingebettet sind. Die aktive Lage 6 und die komplementäre Lage 5 sind aus praktisch nicht dehnbaren Stahlkabeln aufgebaut, deren relative Dehnbarkeit bei 10% der Bruchlast 0,2 beträgt.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Radius R′ _e des axialen Äquatorpunkts der komplementären Lage gleich R _e und dem Radius des axialen Äquatorpunkts E der Karkasse 4 ist, wobei die Karkasse 4 eine Tangente T _e besitzt, die parallel zur Äquatorialebene XX′ verläuft. Die Vorteile der Profilierung der komplementären Lage 5 bleiben bei Radien R′ _e erhalten, die zwischen dem 0,8- und dem 1,2fachen des Radius R _e des axialen Äquatorpunkts E der Karkasse 4 liegen.

Die neutrale Faser der Karkasse 4 folgt radial außerhalb ihres axialen Äquatorpunktes E mit dem Radius R _e etwa bis zum Rand 52 des Parallelitätsbereichs Lp zwischen der Scheitelbewehrung 5, 6 und der Karkasse 4 ihrem natürlichen Gleichgewichtsprofil, das durch die Beziehung

gegeben ist.

In Fig. 1 ist der allgemeinere Fall dargestellt, in dem der radiale Äquatorpunkt S₄ mit dem Radius R _s der neutralen Faser der Karkasse 4 oder seine Verlängerung vom Rand 52 des Parallelitätsbereichs Lp abweicht, d. h. der Fall, in dem der axiale Abstand ZX der Symmetrieachse ZZ′ der neutralen Faser der Karkasse 4 und ihre gedachte Verlängerung 4′ vom axialen Abstand Lp /2 des Rands 52 des Parallelitätsbereichs verschieden ist.

Im dargestellten Beispiel ist der axiale Abstand des radialen Äquatorpunkts S₄ der gedachten Verlängerung 4′ der Karkasse 4 zur Äquatorialebene XX′ des Luftreifens kleiner als die Hälfte Lp /2 der axialen Breite des Parallelitätsbereichs. Der radiale Äquatorpunkt S₄ der Karkasse 4 kann jedoch auch im gleichen axialen Abstand Lp /2 von der Äquatorialebene XX′ wie der Rand 52 des Parallelitätsbereichs liegen.

Am Rand 52 des Parallelitätsbereichs Lp verläuft die (nicht dargestellte) Tangente an die Scheitelbewehrung 5, 6 praktisch zur (ebenfalls nicht dargestellten) Tangente an das meridiane natürliche Gleichgewichtsprofil der Karkasse 4.

Für den Fall, daß die Lage 5 von einem Rand 50 a zum anderen Rand dieser Lage 5 einer geodätischen Linie folgt, entspricht die meridiane Krümmung 1/ρ _s im radialen Äquatorpunkt S₅ (Schnittpunkt dieser Linie mit der Äquatorialebene XX′ des Luftreifens 1) der komplementären Lage 5 der folgenden Beziehung:

Die Tangente verläuft an das natürliche Gleichgewichtsprofil der Karkasse 4 am Rand 52 des Parallelitätsbereichs Lp parallel zur Tangente an das oben erläuterte, einer geodätischen Linie entsprechende Profil der komplementären Lage 5. Die aktive Lage 6 liegt natürlich bis zu einem axialen Abstand von der Äquatorialebene XX′, der größer sein kann als die halbe Breite Lp /2 des Parallelitätsbereichs, in dem die Scheitelbewehrung 5, 6 und die Karkasse 4 zueinander parallel verlaufen, an der komplementären Lage 5 an, beispielsweise bis zu einem Abstand gleich der halben Breite L₆/2 der aktiven Lage 6.

Die Scheitelbewehrung kann ferner auch mit zwei schmalen Lagen zusammenwirken, die die Ausdehnung der Karkasse begrenzen und zwischen der Karkasse und der Scheitelbewehrung vorgesehen sind.

Radial innerhalb des axialen Äquatorpunkts E der Karkasse 4 folgt die Karkasse bis zu dem Punkt I in der Nähe des Wulstes 7 des Luftreifens 1 ihrem natürlichen Gleichgewichtsprofil und läuft dann um den zur Verankerung dienenden Wulstkerns 40 des Wulstes 7 herum.

Die Karkasse 4 besteht vorzugsweise aus einer einzigen Lage von Stahlkabeln. Wenn die Karkasse 4 aus mehreren aneinanderliegenden Lagen besteht, wird angenommen, daß das meridiane natürliche Gleichgewichtsprofil ihrer neutralen Faser in gleichem Abstand von der äußersten und von der innersten Lage liegt.

Claims (2)

1. Reifen für Erdbaumaschinen,

• - mit einem Verhältis von Höhe zu Breite von wenigstens gleich 0,65, und einer maximalen anaxialen Breite, die ungefähr gleich der 1,1fachen der maximalen axialen Breite (B) der Karkasse (4) ist,
• - mit einem Laufstreifen (3), dessen axiale Breite höchstens gleich der maximalen axialen Breite (B) der Karkasse (4) ist,
• - mit einer Karkasse (4) aus wenigstens einer Lage von radialen Kabeln, die an wenigstens einem Wulstkern (40) in jedem Wulst (7) verankert ist und ihr natürliches Gleichgewichtsprofil von der Nachbarschaft der Wülste bis zu den Rändern der Parallelitätszone (Lp) annimmt, und innerhalb der Parallelitätszone (Lp) parallel zum Gürtel verläuft,
• - mit einem Gürtel aus wenigstens zwei übereinanderliegenden Lagen von Stahlkabeln, die eine relative Dehnung von weniger als 0,2% bei 10% ihrer Bruchlast aufweisen, in jeder Lage parallel sind und sich von einer Lage zur nächsten kreuzen, wobei diese Lagen unterschiedliche Breiten derart haben, daß die radial außerhalb der breitesten Lage (5) gelegene schmalste Lage (6) eine Breite hat, die größer als die Breite der Parallelitätszone (Lp) und kleiner als die Breite (L₃) des Laufstreifens (3) ist und höchstens gleich 80% der maximalen axialen Breite (B) der Karkasse (4),

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die schmalste Lage (6) aus Kabeln besteht, die mit der Äquatorialebene (XX′) einen Winkel von 15 bis 30° einschließt,
• - daß die breiteste Lage (5) aus Kabeln besteht, die mit der Äqatorialebene (XX′) einen Winkel α _o einschließt, der größer als der Winkel der anderen Lage (6) ist, entgegengesetzt gerichtet ist und 25 bis 60° beträgt, wobei diese Lage (5) eine Breite (L₅) hat, die das 1,05fache der axialen Breite (L₃) des Laufstreifens (3) bis das 1,1fache der maximalen axialen Breite (B) der Karkasse (4) beträgt, und wenigstens in den Abschnitten, die außerhalb der Parallelitätszone (Lp) liegen, ein Meridianprofil annimmt, das durch die folgende an sich bekannte Beziehung definiert ist: worinψ der Winkel ist, den die Tangente (T′) zum "geodätischen" Meridianschnitt der Lage (5) am Schnittpunkt des Radius (R′) mit einer Parallelen zur Drehachse des Reifens bildet,
  R′ _e der Radius ist, der das 0,8fache bis 1,2fache von R _e ist, welcher der Radius des Punkts der Karkasse ist, an dem diese ihre maximale axiale Breite (B) erreicht,
  R′ _s der Radius des Punkts ist, an dem die Verlängerung der Lage (5) eine Drehachse des Reifens parallele Tangente hat, und der wenigstens gleich dem Radius (R _p) des Punkts ist, ab dem die breiteste Lage (5) parallel zur Karkasse (4) ist, und der höchstens gleich dem von der Drehachse ausgehenden Radius des Schnittpunktes der Lage (5) mit der Äquatorialebene ist, und
  α _o der Winkel ist, den die Kabel der breitesten Lage (5) mit der Äquatorialebene (XX′) bilden.