DE3606215C2 - Radialreifen für Personenkraftwagen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialreifen für Personenkraftwagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein üblicher Radialreifen für Personenkraftwagen besitzt den in Fig. 1 der beigefügten Zeichnung gezeigten Wulstaufbau. Die Karkasslagen sind von innen nach außen um den Wulstkern zurückgefaltet, und der Wulstreiter mit einem vergleichsweise hohen Modul erstreckt sich von der Oberseite des Wulstkernes in Seitenwandrichtung. Dieser Aufbau besitzt den Nachteil, daß die Karkasslage in der Nähe des oberen Endes des Felgenhorns zur Beschädigung neigt und daß so eine Lagentrennung der Karkasslage von dem Gummi am oberen Ende der zurückgefalteten Karkasslage auftreten kann.

Aus der DE 31 26 571 C2 ist ein Luftreifen in Radialbauart bekannt, der durch ein Paar kreisförmiger Wulstringe und eine Karkasse verstärkt ist, die wenigstens eine radial angeordnete Kordeinlage aufweist. Der Wulst dieses bekannten Luftreifens ist durch ein Füllstück aus Kautschuk verstärkt, an das eine Zusatzschicht angeheftet ist, und das einen dynamischen Elastizitätsmodul von 6000 bis 15 000 N/cm² aufweist sowie aus einer bestimmten vulkanisierbaren Kautschukmischung besteht. Dieser bekannte Luftreifen zeichnet sich somit durch eine erhöhte Steifigkeit des Bereiches zwischen Wulst und Seitenwand aus, die für eine verbesserte Lenkstabilität sorgen soll.

In der DE-OS 24 39 844 wird ein Luftreifen beschrieben, der aus einer Lauffläche sowie einem Paar Seitenwänden besteht, die sich von der Lauffläche aus erstrecken und jeweils in einem Wulst enden, wobei jeder Wulst eine Mehrzahl von Korden aufweist, die aus einem organischen Faserstoff bestehen, mit einem Elastizitätsmodul von wenigstens 300 g/Denier. Dieser bekannte Reifen weist ein geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Festigkeit auf.

Die US-PS 41 00 955 zeigt einen Luftreifen mit einer Karkasse, die durch sich radial erstreckende Korde verstärkt ist, über denen im Kronenbereich ein im wesentlichen nicht dehnbarer Gürtel angebracht ist. Dieser bekannte Luftreifen reduziert die Beanspruchung der Felge dadurch, daß in den unteren Seitenwänden und den Endabschnitten aller sich radial erstreckenden Karkassenkorde, die axial nach außen umgeschlagen sind, Verstärkungen vorgesehen sind. Eine weitere Reduzierung der Felgenbeanspruchung durch den Reifen wird dadurch bewirkt, daß ein Gürtelaufbau verwendet wird, der Biegungen einen Widerstand entgegensetzt.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Radialreifen für Personenkraftwagen zu schaffen, der eine erhöhte Wulst-Lebensdauer besitzt und bei dem die Gefahr des Auftretens von Lagentrennungen beseitigt ist.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 erreicht.

Der Wulstbereich eines üblichen Personenkraftwagen-Radialreifens und die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Wulstbereiches werden nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 den Aufbau eines üblichen Personenkraftwagen-Radialreifens, und

Fig. 2 die linke Hälfte einer Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Personenkraftwagen-Radialreifens.

Der Wulstbereich des üblichen Personenkraftwagen-Radialreifens in Fig. 1 ist so aufgebaut, daß die Karkasslagen 2 und 3 von innen nach außen um den Wulstkern 1 zurückgefaltet sind, und ein Wulstreiter 4 mit vergleichsweise hohem Modul erstreckt sich in Seitenwandrichtung von der Oberseite des Wulstkerns 1.

Bei dem Reifen 10 in Fig. 2 ist eine toroidförmige Karkasse 12 vorgesehen, deren Lageenden ebenfalls von innen nach außen um die jeweiligen Wulstkerne 11 zurückgefaltet sind, es ist eine Gürtellage 13 außerhalb der Karkasskrone angeordnet, wobei die Corde mit vergleichsweise kleinem Winkel bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind, und ein Wulstreiter 14 erstreckt sich von der Oberseite des Wulstkernes 11 in Seitenwandrichtung. Hier ist eine Einlageschicht 15, die sich ebenfalls in Seitenwandrichtung erstreckt, längs der Außenseite des zurückgefalteten Teiles 12a der Karkasslagen von der Umgebung des Wulstkernes 11 an angeordnet. Die Einlageschicht enthält mehr als 20%, vorzugsweise 30 bis 120% Kohlenruß, auf Grundlage der Gesamtmenge Gummi (100), und besitzt einen Komplexmodul E* von mehr als 196 N/cm² (20 kp/cm²), vorzugsweise im Bereich von 245 N/cm² (25 kp/cm²) bis 588,4 N/cm² (60 kp/cm²).

Falls der Anteil von Kohlenstoffruß kleiner als eben angegeben ist, fließt die Schicht außerordentlich, wenn sie noch nicht vulkanisiert ist, so daß die erwünschte, gleichmäßige Gummidicke nicht erreicht wird. Falls die Einlageschicht einen Komplexmodul E* von weniger als 196 N/cm² besitzt, kann sie die von den Laufstreifen übertragenen Stöße nicht wirksam abfangen. Zusätzlich ist sie dann den durch die Verformung in der Nähe des Felgenhornes verursachten Spannungen unterworfen. Damit kann sie die Beschädigung der Karkasslage nicht wirksam verhindern. Falls der Anteil von Kohlenstoffruß höher als oben angegeben liegt, steigt der Komplexmodul E*. Damit die Einlageschicht wirksam die Stöße abfängt, sollte der Anteil der Kohlenstoffruß vorzugsweise unter 120%, auf Grundlage des Gummis (100) liegen, und der Komplexmodul E* sollte vorzugsweise kleiner als 588,4 N/cm² (60 kp/cm²) sein. Der Komplexmodul E*, wie er hier benutzt wird, ist ein mit einem Viskoelastik-Spektrometer (von der Firma Iwamoto Seisakusho Comany Limited hergestellt) bei einer Temperatur von 70°C, einer Frequenz von 10 Hz und einer Amplitude von 2% gemessener Wert.

Die Einlageschicht 15 wird als eine Schicht von 0,3 bis 1 mm Dicke hergestellt. Falls die Einlageschicht dicker als angegeben ist, wird der Wulstbereich unvermeidbar dicker, und das ist im Hinblick auf die Wärmeableitung vom Wulst nicht erwünscht. Falls die Einlageschicht 15 dünner als angegeben ist, kann der erwähnte Polstereffekt nicht erzielt werden. Dazu befindet sich das untere Ende 15a der Einlageschicht 15 in der Nähe des Wulstkernes 11, das obere Ende 15b der Einlageschicht befindet sich in dem Bereich, der 15 bis 40% der Querschnittshöhe H des Reifens entspricht.

Bei dem üblichen Reifen, wie er anhand von Fig. 1 erläutert wurde, tritt die Beschädigung der Karkasse in der Nähe des oberen Endes des Felgenhorns auf, wo die Verformungsspannung relativ hoch ist. Die Spannung in diesem Bereich kann durch Anbringen der Einlageschicht 15 erniedrigt werden. Die Einlageschicht sollte sich über den zurückgefalteten Teil 12a der Karkasslage 12 hinaus erstrecken, so daß sie diesen rückgefalteten Teil überdeckt. Das heißt die Höhe h, bis zu der die Einlageschicht 15 reicht, sollte größer als die Höhe h₀ des zurückgefalteten Teils 12a der Karkasslage sein.

Es ist im Sinne der Erfindung wünschenswert, die Einlageschicht 15 zusammen mit einem Wulstreiter 14 mit hohem Modul zu benutzen, der die Wulststeifigkeit aufrechterhält. Normalerweise besitzt der Wulstreiter einen Komplexmodul E* von mehr als 3432 N/cm² (350 kp/cm²). Das obere Ende des Wulstreiters 14 befindet sich in einem Bereich, der 20 bis 60% der Querschnittshöhe H des Reifens entspricht.

Die Einlageschicht 15 und der Wulstreiter 14 halten den gefalteten Teil 12a der Karkasslage 12 fest zwischen sich, wodurch die Verformungsspannungen, die am rückgefalteten Teil 12a der Karkasse auftreten, effektiv erleichtert werden.

Um die Auswirkungen dieser Struktur zu bestätigen, wurde ein Reifen der Größe P 225/75R15 der in Fig. 2 gezeigten Bauart entsprechend der in Tabelle 1 gegebenen Spezifikation hergestellt. Ein Vergleichsreifen der gleichen Größe und mit dem entsprechenden Aufbau, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, d. h. ohne Einlageschicht wurde ebenfalls hergestellt. Jeder Probereifen wurde auf eine Felge der Größe 5·1/2J×15 aufgezogen und einem Trommelversuch mit folgenden Bedingungen unterworfen: Reifeninnendruck 2,45 bar (2,5 atü), Last: 12 356 N (1260 kp), Trommeldurchmesser: 1707 mm, Geschwindigkeit: 40 km/h. Die Zeit bis zum Auftreten eines Wulstschadens wurde festgestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 ebenfalls festgehalten. Es ist aus Tabelle 1 zu ersehen, daß der erfindungsgemäße Reifen eine etwa 20% erhöhte Lebensdauer gegenüber einem üblichen Reifen besitzt.

Tabelle 1

Claims (5)

1. Radialreifen für Personenkraftwagen mit einer Karkasse (12), deren Lagenenden (12a) um die jeweiligen Wulstkerne (11) zurückgefaltet sind, mit einer außerhalb der Karkasskrone angeordneten Gürtelschicht (13), wobei die Corde mit relativ kleinem Winkel bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind, und mit einer Einlageschicht (15), die von der Nähe des Wulstkernes (11) ausgeht, dadurch gekennzeichnet,

• - daß sich die Einlageschicht (15) bis zu einem Bereich (15b) erstreckt, der eine Höhe (h) entsprechend 15 bis 40% der Gesamt-Querschnittshöhe (H) des Reifens aufweist,
• - daß die Einlageschicht (15) benachbart der Außenseite der umgefalteten Karkasslagen (12a) angeordnet ist,
• - daß die Einlageschicht (15) aus Gummi besteht, das mehr als 20% Kohlenstoffruß, bezogen auf die Gesamtmenge des Gummis (100%) enthält und einen Komplexmodul (E*) besitzt, der mehr als 196 N/cm² (1960 kPa) beträgt, und
• - daß die Einlageschicht (15) einen Polstereffekt bewirkt.

2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlageschicht (15) eine Dicke im Bereich von 0,3 mm bis 1,0 mm besitzt.

3. Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlageschicht (15) Kohlenstoffruß im Verhältnis von 30 bis 120%, bezogen auf die Gesamtmenge des Gummis (100) enthält.

4. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlageschicht (15) einen Komplexmodul (E*) im Bereich von 245 N/cm² (25 kp/cm²) bis 588,4 N/cm² (60 kp/cm² besitzt.

5. Reifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Seitenwand obere Endabschnitt (15b) der Einlageschicht (15) bei einer größeren Höhe (h) liegt, als die Höhe (h₀) des Kantenabschnittes des um den jeweiligen Wulstkern (11) zurückgefalteten Anteils (12a) der Karkasslage (12) beträgt.