DE3818355C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Niederquerschnitt-Luftreifen mit einem Höhen-Breiten-Verhältnis von 0,3 bis 0,6 in Radialbauart.

Derartige Niederquerschnitt-Luftreifen mit einem Laufstreifen aus Gummi, einer Karkasse mit einer Lage aus Textilcorden und mit einem Gürtel aus zwei Metallcordlagen ist bekannt (DE-OS 28 14 950). Ebenfalls ist es bekannt, bei Niederquerschnitt-Luftreifen in Umfangsrichtung geschlossene Profilrillen vorzusehen (DE-OS 36 12 886). Schließlich ist es auch bekannt, in Profilrillen an deren Grund Abnutzungsanzeiger für den Laufstreifenverschleiß anzuordnen (DE-OS 18 03 483).

Auch die breiten Niederquerschnitt-Luftreifen, die für hohe Fahrgeschwindigkeiten vorgesehen sind, weisen üblicherweise wie andere Luftreifen eine zwischen der Lauffläche und der äußeren Lage des Gürtels gemessene Dicke des Laufstreifengummis auf, die über die gesamte Breite des Laufstreifens ungefähr gleichbleibt.

Werden solche Luftreifen bei sehr großer Fahrgeschwindigkeit gefahren, ist die Abnutzung im Mittelbereich des Laufstreifens normalerweise am größten. Bei ebener Abstützung des Laufstreifens verläuft die abgenutzte Oberfläche im wesentlichen parallel zur Drehachse des Luftreifens. Folglich ist die Abnutzung des Laufstreifens in den sich axial gegenüberliegenden Seitenbereichen geringer als im Mittelbereich des Laufstreifens. Als Ursache wird angenommen, daß im Bereich kleiner Lasten die Zentrifugalkraft während der Drehung unter Last groß ist, wobei der eine größere Masse aufweisende Mittelbereich des Laufstreifens über die sich gegenüberliegenden Seitenbereiche hinaus radial nach außen hervortritt.

Nach Erreichen eines mittleren Abnutzungsstadiums bestehen bei den vorstehend beschriebenen Niederquerschnitt-Luftreifen schwerwiegende Probleme, weil an entgegengesetzten Rändern der Gürtellagen Lagentrennung und ferner Seitenwand-Platzer auftreten, wodurch die Haltbarkeit des Luftreifens herabgesetzt ist. Bisher wurde versucht, diesen Problemen durch Seitenwandverstärkungen zu begegnen, namentlich durch wenigstens zwei Lagen aus Schnüren, die innerhalb derselben Lage parallel, lagenweise jedoch sich kreuzend verlaufen (DE-OS 28 14 950). Derartige Seitenwandverstärkungen bedeuten jedoch einen erhöhten Herstellungsaufwand, ohne daß damit eine entscheidende Verbesserung verbunden wäre.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Niederquerschnitt-Luftreifen der eingangs beschriebenen Art auf einfache Weise so zu gestalten, daß einer ungleichmäßigen Abnutzung des Laufstreifens und dem Auftreten von Seitenwand-Platzern wirksam begegnet wird.

Diese Aufgabe wird mit einer Ausbildung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen zweckmäßige Ausgestaltungen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei auf die ihr zugrundeliegenden Erkenntnisse und Feststellungen hingewiesen, welche die Ursachen der Lagentrennung an den sich axial gegenüberliegenden Seitenbereichen des Gürtels und der Platzer an den Seitenwandabschnitten betreffen: Da sich der eingangs beschriebene Niederquerschnitt-Luftreifen besonders im Mittelbereich abnutzt, nimmt die Masse des Laufstreifengummis im Laufstreifenmittelbereich nach dem mittleren Abnutzungsstadium ab. Andererseits ist die Masse des Laufstreifengummis an den sich axial sich gegenüberliegenden Seitenabschnitten, insbesondere an den Randabschnitten der Gürtel-Lagen die gleiche wie im Anfangsstadium der Abnutzung. Folglich werden die Seitenabschnitte des Laufstreifens unter der Wirkung der Zentrifugalkraft relativ stärker radial nach außen gezogen. Es kommt daher bei Drehung unter Last zu einer Spannungskonzentration an den sich axial gegenüberliegenden Gürtelrändern, und es wird zu diesem Zeitpunkt Wärme erzeugt. Außerdem werden das Hauptteil und der Umschlag der Karkasse am Seitenwandabschnitt infolge des kleinen Elastizitätsmoduls des Karkassen-Hauptteils relativ zueinander durch Scherung verformt, wobei am Umschlag eine Loslösung der Karkassen-Lage induziert wird. Zudem entwickelt sich die Lagentrennung weiter und verursacht einen Seitenwand-Platzer.

Die Erfinder haben festgestellt, daß sich diese Schwierigkeiten wirkungsvoll dadurch vermeiden lassen, daß die nach dem mittleren Abnutzungsstadium zwischen dem Mittelbereich und den Seitenbereichen des Laufstreifens bestehende Massendifferenz des Laufstreifengummis verkleinert wird, also die Masse des Laufstreifengummis in den Seitenbereichen reduziert wird, die Rückhaltewirkung an den Seitenbereichen des Laufstreifens verstärkt wird und zur gleichen Zeit die Dehnung der Karkasse in den Seitenwänden herabgesetzt wird. Diese Maßnahmen werden mit der Erfindung auf einfache Weise verwirklicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Luftreifen gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Luftreifen nach einer herkömmlichen Technik.

Gemäß Fig. 1 ist ein Paar Umfangshauptrillen 1 symmetrisch zur Reifenmittelebene E angeordnet und unterteilt die Lauffläche des Laufstreifens in sich gegenüberliegende Seitenbereiche T 1 und einen Mittelbereich T 2. Im Mittelbereich T 2 ist eine Umfangsrille 1 A angeordnet. Am Grund der Umfangshauptrille 1 ist ein Abnutzungsanzeiger 2 ausgebildet. Mit 3 ist eine einlagige Karkasse bezeichnet, mit 4 eine Umschlaglage, mit 5 ein Wulstkern, mit 6 ein Gürtel, der eine erste Gürtellage 6-1 und eine zweite Gürtellage 6-2 umfaßt, mit 7 eine Felge und mit 8 eine Verstärkungslage. Als Karkassen- Verstärkungsmaterial können Corde verwendet sein, für welche Textilfasern aus Reyon, Nylon, Polyester oder aromatischem Polyamid (bekannt unter dem Handelsnamen Kevlar) repräsentativ sind. Beim erfindungsgemäßen Luftreifen ist die Verwendung von Corden aus Kevlar von besonders vorteilhafter Wirkung.

Der Zwischenabstand der Umfangshauptrillen 1, also die Breite Tw 2 des Mittelbereiches T 2, ist so gewählt, daß er im Bereich von 45 bis 65% der größten Breite Tw des auf eine normale Felge aufgezogenen und mit normalem Innendruck gefüllten Luftreifens liegt.

Die Breite Bw des Gürtels 6 in einem Bereich, in dem die Corde der ersten und der zweiten Lage 6-1 und 6-2 gekreuzt sind, beträgt zwischen 110 und 130%, vorzugsweise zwischen 115 und 125% des Zwischenabstandes Pw der Schnittstellen P einer gedachten Geraden l, welche die Oberseite des Abnutzungsanzeigers 2 tangential berührt und zur Luftreifendrehachse parallel ist, mit einer Umrißlinie des Luftreifens an den Seitenbereichen T 1.

Die Dicke d des Laufstreifen-Gummis (nachfolgend kurz als Dicke bezeichnet) an den der größten Breite entsprechenden Rändern des Gürtels 6 ist im Bereich von 30 bis 80%, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 60% der Dicke c an den Schnittstellen P gewählt. Ferner nimmt die Dicke in den Seitenbereichen T 1 zum Laufstreifenrand hin allmählich ab. Mit anderen Worten, wenn die Dicken im Zentrum des Luftreifens und im an die Umfangshauptrille 1 sich anschließenden Seitenbereich T 1 a und b sind, ist es wünschenswert, daß die Beziehung a<b<c<d erfüllt wird.

Die Wahl des Zwischenabstandes der Umfangshauptrillen 1 mit einem Betrag zwischen 45 und 65% der größten Luftreifenbreite ist damit begründet, daß sich bei einem Betrag unter 45% oder über 65% Schwierigkeiten beim Befahren trockener bzw. nasser Fahrbahnen ergeben.

Der Grund, weshalb die Gürtelbreite Bw im Bereich von 110 bis 130% des Zwischenabstandes Pw der Schnittstellen P gewählt ist, liegt darin, daß bei einem Abstand kleiner als 110% an den Seitenbereichen T 1 keine Rückhaltewirkung erwartet werden kann. Weil sich bei Drehung des Luftreifens, während der die Rückhaltewirkung herabgesetzt ist, der Schulterabschnitt unter der Wirkung der Zentrifugalkraft dehnt, dehnt sich die Karkasse am Seitenwandabschnitt und die relative Beanspruchung zwischen dem Hauptteil und dem umgeschlagenen Endabschnitt der Karkasse wird größer. Dies führt zu einer Spannungskonzentration auf dem Lagenende am Umschlag, derart, daß Lagentrennung hervorgerufen wird. Wenn andererseits Bw größer als 130% von Pw ist, wird der Krümmungsradius des Gürtels so groß, daß bei Drehung unter Last eine Spannungskonzentration an den Randabschnitten des Gürtels und somit eine Lagentrennung wahrscheinlich sind. Folglich wird Bw im Bereich von 110 bis 130% von Pw gewählt.

Zur Verbesserung der Rückhaltewirkung an den Seitenbereichen des Laufstreifens ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine Verstärkungslage 8 aus ungefähr parallel zur Reifenmittelebene E angeordneten Corden aus organischen Fasern zusätzlich vorhanden ist, die sich an den Gürtel anschließt und dessen Randabschnitte bedeckt und sich dabei entlang dem Laufstreifen erstreckt, und wenn die Seitenränder dieser zusätzlichen Verstärkungslage 8 bei etwa 65 bis 85%, bevorzugt bei etwa 70 bis 80% der von einer Felge aus gemessenen Höhe des Luftreifens angeordnet sind.

Die Wahl des Betrages von 30 bis 80% der Dicke c an den Schnittstellen P für die Dicke d an dem der größten Breite entsprechenden Rand des Gürtels 6 ist damit begründet, daß, wenn die Dicke d kleiner als 30% ist, die Dicke an den Randabschnitten des Gürtels 6 so klein ist, daß sich bei Befahren von engen Kurven Spannungskonzentrationen an den Randabschnitten des Gürtels 6 ergeben und der Gürtel 6 infolge Abnutzung in gefährlicher Weise auf der Außenseite exponiert wird. Macht die Dicke d mehr als 80% aus, steigt die Temperatur des Luftreifens infolge Wärmeerzeugung, das Gewicht des Laufstreifens ist größer, die Seitenbereiche dehnen sich unter der Wirkung der Zentrifugalkraft radial nach außen, und es ergeben sich Spannungskonzentrationen an den Randabschnitten des Gürtels 6 und am Lagenende des Umschlages. Somit wird die Dicke d im Bereich von 30 bis 80% des Zwischenabstandes Pw der Schnittstellen P gewählt.

Entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Reifenkonstruktion wurde ein Versuchsreifen der Größe 255/40 VR 17 (Höhen-Breiten- Verhältnis 0,4) mit Blockprofil in Verbindung mit Umfangshauptrillen hergestellt.

Die Luftreifen-Konfiguration war folgende: Zwischenabstand Tw 2 der Umfangshauptrillen 1: 52% der größten Luftreifenbreite (255 mm); größte Breite Bw des Gürtels 6: 120% des Zwischenabstandes Pw der Schnittstellen P (205 mm); Dicken des Laufstreifens: a=11, b=10 mm, c=7 mm, d=5 mm.

Für die Karkasse wurden Corde aus organischer Faser (Handelsname Kevlar, 1500 d/2) mit einem Zenitwinkel von 90° angeordnet. Für den Gürtel 6 wurden Stahl-Corde verwendet und unter einem Zenitwinkel von 24° angeordnet. Der Luftreifen war auf eine Felge der Größe 8,5×17 engl. Zoll aufgezogen.

Als Vergleichsreifen wurde ein Luftreifen derselben Größe entsprechend einer herkömmlichen Technik gemäß Fig. 2 verwendet. Die größte Gürtelbreite betrug bei diesem Luftreifen 100% des Zwischenabstandes der Schnittstellen P, und die Dicke des Laufstreifen-Gummis betrug an den Gürtelrändern 95% der Dicke an den Schnittstellen P.

Die beiden vorstehend beschriebenen Luftreifen wurden einem Haltbarkeitsversuch unter folgenden Bedingungen unterzogen:

Luftreifen-Abnutzung:|50%
Luftreifen-Innendruck:	2,5 kp/cm²
Fahrgeschwindigkeit:	sukzessive stufenweise Erhöhung um 10 km/h mit Beginn bei 100 km/h
Last:	500 kg.

Für jeden Luftreifen wurde die Geschwindigkeit ermittelt, bei welcher die Reifenabnutzung von 50% erreicht wurde.

Auf der Basis 100 für den herkömmlichen Reifen wurde für den erfindungsgemäßen Luftreifen der Index 130 ermittelt. Für diesen Luftreifen wurde somit eine ausgezeichnete Haltbarkeit bei hohen Geschwindigkeiten bzw. eine ausgezeichnete Schnellauftüchtigkeit bestätigt.

Die Erfindung schafft somit einen Niederquerschnitt-Luftreifen, bei dem eine Lagentrennung am Gürtel und ein Platzen an den Seitenwandabschnitten in vorteilhafter Weise vermieden werden kann, so daß die für Luftreifen dieses Typs geforderte Schnellauftüchtigkeit verbessert werden kann.

Claims (4)

1. Niederquerschnitt-Luftreifen mit einem Höhen-Breiten-Verhältnis von 0,3 bis 0,6 in Radialbauart

• - mit einem Laufstreifen, der ein Paar Umfangshauptrillen (1) aufweist, welche die Lauffläche des Laufstreifens in einen Mittelbereich (T2) und zwei Seitenbereiche (T1) unterteilen und symmetrisch zur Reifenmittelebene (E) so angeordnet sind, daß der Zwischenabstand (Tw2) der Umfangshauptrillen (1) im Bereich von 45 bis 65% der maximalen Breite (Tw) des Luftreifens liegt, wobei die Dicke (d) des Laufstreifen-Gummis an den Rändern des Gürtels im Bereich von 30 bis 80% der Dicke (c) an den in den Seitenbereichen (T1) des Laufstreifens liegenden Schnittstellen (P) der Luftreifen-Umrißlinie mit einer Geraden (l) liegt, welche die Obereite eines aus dem Grund der Umfangsrillen (1) herausragenden Abnutzungsanzeigers (2) tangential berührt und zur Luftreifendrehachse parallel ist,
• - mit wenigstens einer Karkassen-Lage (3) aus Textilcorden und
• - mit einem Gürtel (6), der eine Breite (Bw) in der Größenordnung von 110 bis 130% des Abstandes (Pw) der beiden Schnittstellen (P) aufweist und aus wenigstens zwei Gürtel-Lagen (6-1, 6-2) besteht, die aus Metallkorden zusammengesetzt sind, welche schräg zum Umfang des Laufstreifens verlaufen, wobei die Korde der Gürtellagen (6-1, 6-2) gekreuzt sind.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (d) des Laufstreifen-Gummis in jedem der Laufstreifen- Seitenbereiche (T 1) zum axialen Rand des Laufstreifens hin allmählich kleiner wird.

3. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (Bw) des Gürtels (6) im Bereich von 115 bis 125% des Zwischenabstandes (Pw) der Schnittstellen (P) liegt.

4. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (d) des Laufstreifen-Gummis an der der größten Gürtelbreite (Bw) entsprechenden Stelle im Bereich von 40 bis 60% der Dicke (c) an den Schnittstellen (P) liegt.