DE4018117A1 - Radialreifen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialreifen, insbe­ sondere eine Verbesserung des Karkaßprofils, die vorteilhaf­ terweise bei Radialreifen für Schwerfahrzeuge, wie Lastwagen und Busse Anwendung findet.

Bei Radialreifen, insbesondere bei Schwerlast-Radialreifen für Lastwagen und Busse, ist es erforderlich, für leichtere Wartung und eine Verringerung der Reifenkosten an den Gesamt­ kosten, bezogen auf die Lebensdauer des Reifens, zu sorgen.

Was nun die Haltbarkeit des Reifens betrifft, so ist es dafür wesentlich, die Zahl der Reifenwechsel herabzusetzen durch Verbesserung des Verschleißwiderstandes, insbesondere des Widerstandes gegen ungleichen Verschleiß.

Was die Reifenlebensdauer betrifft, so ist ebenfalls die Ver­ besserung der Laufflächen-Verschleißdauer und der gesamten Reifenhaltbarkeit wesentlich, um die Gesamtlebenszeit des Reifens so zu verlängern, daß auch die Anzahl von Neubesoh­ lungen erhöht werden kann.

In der JA-OS 60-61 305 wird ein Schwerlast-Radialreifen be­ schrieben, bei dem eine Karkasse mit unterschiedlichem Pro­ fil gegenüber dem natürlich sich einstellenden Profil ausge­ bildet ist, um den Rollwiderstand herabzusetzen und gleich­ zeitig das Nässeverhalten aufrechtzuerhalten.

In der JA-OS 61-2 00 004 wurde vom gleichen Erfinder ein Luft­ reifen vorgeschlagen, bei dem das Karkaßprofil in den Schul­ terbereichen mit einem geringeren Krümmungsradius versehen wurde bei einem von 5% des Druckwertes auf Normalluftdruck aufgepumpten Reifen und dadurch werden verschiedene Reifen- Verhaltensmerkmale wie Widerstand gegen Einschnitte, Ver­ schleißwiderstand, Dauerfestigkeit bei hoher Geschwindig­ keit, Treibstoffverbrauch, Lenkstabilität und dergleichen verbessert, ohne den Fahrkomfort zu verschlechtern.

Die vorliegende Erfindung beruht auf einer Weiterentwicklung des Reifens nach JA-OS 61-2 00 004.

Andererseits hat es gezeigt, daß das Karkaßprofil eines neuen oder unbenutzten Reifens sich von dem eines benutzten Reifens unterscheidet, d.h. die Reifenstruktur wie die Kar­ kasse, der Gürtel, die Reifengummierung und dergleichen werden durch Fahren mit schwerer Belastung irreversibel ver­ formt, wodurch sich eine Änderung des Karkaßprofils ergibt und die überlegenen Eigenschaften des erwähnten Karkaßpro­ fils deswegen mit zunehmender Benutzung des Reifens ver­ schlechtert werden.

Bei den erwähnten Beschreibungen nach JA-OS 60-61 305 und 61-2 00 004 ist solch eine Änderung des Karkaßprofils gegen­ über dem Entwurfsprofil im unbenutzten Neuzustand durch Be­ nutzung des Reifens außer Betracht gelassen, und es hat sich gezeigt, daß es sehr schwierig ist, bei den früher angegebe­ nen Reifen die verbesserten überlegenen Eigenschaften lange Zeit oder gar während der gesamten Reifenlebensdauer auf­ rechtzuerhalten, wenn zusätzlich noch die Verlängerung der Lebensdauer durch Neubesohlung oder Runderneuerung in Be­ tracht gezogen wird.

Es ist damit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Ra­ dialreifen zu schaffen, bei dem die irreversible Profilände­ rung des ursprünglich in bestimmter Weise ausgelegten Karkaß­ profils nach langer Benutzung des Reifens wirksam herabge­ setzt ist, so daß die anfänglichen Reifeneigenschaften, die durch die Karkaßprofil-Auslegung verbessert sind, während der gesamten Reifenlebensdauer aufrecht erhalten bleiben, und daß der Widerstand gegen Verschleiß und gegen ungleichem Verschleiß weiter verbessert wird, um ein gutes Langzeitver­ halten des Reifens zu erhalten, wobei auch die durch die Bauart bedingte Festigkeit und Standhaftigkeit weiter verbes­ sert werden soll, so daß eine zwei- oder dreimalige Neubesoh­ lung zur Verlängerung der Reifenlebensdauer ohne Verschlech­ terung aufgenommen werden kann, so daß die Reifenkosten in ihrem Anteil an den gesamten Betriebskosten verringert werden.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die Karkaßprofiländerung dadurch vermindert werden kann, daß entweder das Verhältnis (R1/R2) des Krümmungsradius (R1) des Profils in einem oberen Seitenwandabschnitt zu dem Krümmungs­ radius (R2) in einem unteren Abschnitt in einem bestimmten Bereich gehalten wird, oder das Verhältnis (R1/Hg) des Krümmungsradius des oberen Abschnitts zu dem Radialabstand Hg zwischen einer Stelle der maximalen Reifenquerschnitts­ breite (b) und der Karkaßmitte (g) am Reifenäquator in einem bestimmten Bereich gehalten wird, und daß bei den erwähnten besonderen Bereichen für die Verhält­ nisse durch Festsetzen des Verhältnisses (TR1/SW) des Krüm­ mungsradius TR1 der Laufstreifenfläche zur Reifenquer­ schnittsbreite SW in einem bestimmten Bereich gehalten wird, und daß dann der Verschleißwiderstand und besonders der Wi­ derstand gegen ungleichen Verschleiß, beispielsweise der Schulterverschleißwiderstand, aber auch der Schnittwider­ stand weiter verbessert werden kann.

So schafft die Erfindung einen Radialreifen
mit einer Karkasse mit mindest einer Lage radial angeordne­ ter Korde,
einem Laufstreifen an der gekrümmten Außenfläche der Karkas­ se und
einem zwischen Karkasse und Laufstreifen angeordneten Gürtel mit mindestens zwei Lagen paralleler Korde, die gegen die Um­ fangsrichtung des Reifens schräg verlaufen,
der sich dadurch auszeichnet, daß
die Karkasse mit einem Profil versehen ist, das umfaßt einen oberen nach außen gekrümmten Abschnitt, dessen Krüm­ mungsverlauf zu mindestens 90% durch einen Kreisbogen mit einem ersten Radius gebildet ist und
einem unteren nach außen gekrümmten Abschnitt, dessen Krüm­ mungsverlauf zu mindestens 90% durch einen Kreisbogen mit einem zweiten Radius gebildet ist, wobei
der obere Abschnitt sich erstreckt zwischen einer Stelle größter Querschnittsbreite, entsprechend der Stelle mit maxi­ maler Reifenquerschnittsbreite, und einer Gürtelaußenkanten­ stelle, die als Schnittpunkt der Karkasse mit einer sich pa­ rallel zum Reifenäquator von einer Kante der schmalsten Gür­ tellage unter den drei innersten Gürtellagen aus erstrecken­ den Linie bestimmt ist, und
der untere Abschnitt sich erstreckt zwischen der Stelle größ­ ter Karkaßquerschnittsbreite und einem Krümmungswendepunkt der Karkasse in einer Höhe des Reifens, die 160% der Höhe eines regulären Felgenhorns beträgt,
wobei das Verhältnis des Krümmungsradius des oberen Ab­ schnitts bei auf die zugehörige Felge aufgezogenem und auf normalen Druck aufgepumptem Reifen zum Krümmungsradius des oberen Abschnitts bei auf die zugehörige Felge aufgezogenem und auf 5% des normalen Aufpumpdrucks aufgepumptem Reifen nicht weniger als 0,70 und nicht mehr als 0,95 beträgt,
das Verhältnis des Krümmungsradius der Laufstreifenfläche zu der maximalen Reifenquerschnittsbreite bei auf die zugehöri­ ge Felge aufgezogenem und auf Normaldruck aufgepumptem Reifen nicht weniger als 1,28 und nicht mehr als 1,95 beträgt, und
das Verhältnis des Krümmungsradius des oberen Abschnitts zu dem Krümmungsradius des unteren Abschnitts bei auf die zuge­ hörige Felge aufgezogenem und auf den Normaldruck aufgepump­ tem Reifen nicht weniger als 0,95 und nicht mehr als 1,08 beträgt.

Weiter ergibt die Erfindung einen Radialreifen mit
einer Karkasse mit mindest einer Lage von radial angeordne­ ten Korden,
einem außen gekrümmten Laufstreifen an der Außenseite der Karkasse und
einem zwischen Karkasse und Laufstreifen angeordneten Gürtel mit mindestens zwei Lagen paralleler Korde, die gegen die Um­ fangsrichtung des Reifens mit kleinem Winkel schräg verlauf­ en,
der sich dadurch auszeichnet, daß die Karkasse mit einem Profil versehen ist, das umfaßt
einen oberen nach außen gekrümmten Abschnitt, dessen Krümmungsverlauf zu mindestens 90% durch einen Kreisbogen mit einem einzigen ersten Radius gebildet ist und
einem unteren nach außen gekrümmten Abschnitt, dessen Krümmungsverlauf zu mindestens 90% durch einen Kreisbogen mit einem einzigen zweiten Radius gebildet ist, wobei der obere Abschnitt sich erstreckt zwischen einer Stelle größter Karkaß-Querschnittsbreite, entsprechend der Stelle mit maximalem Reifenquerschnitt, und einer Gürtelaußenkanten­ stelle, die als der Schnittpunkt der Karkasse mit einer sich parallel zum Reifenäquator von einer Kante der schmalsten Gürtellage unter den drei innersten Gürtellagen aus erstrecken­ den Linie bestimmt ist, und
der untere Abschnitt sich von der Stelle größter Karkaßquer­ schnittsbreite radial nach innen erstreckt,
daß das Verhältnis des Krümmungsradius des oberen Abschnitts bei auf die zugehörige Felge aufgezogenem und auf normalen Druck aufgepumptem Reifen zu dem Krümmungsradius des oberen Abschnitts bei auf die zugehörige Felge aufgezogenem und auf 5% des normalen Aufpumpdrucks aufgepumptem Reifen nicht weni­ ger als 0,70 und nicht mehr als 0,95 beträgt,
das Verhältnis des Krümmungsradius der Laufstreifenfläche zu der maximalen Reifenquerschnittsbreite bei auf die zugehöri­ ge Felge aufgezogenem und auf Normaldruck aufgepumptem Rei­ fen nicht weniger als 1,28 und nicht mehr als 1,95 beträgt, und
das Verhältnis des Krümmungsradius des oberen Abschnitts zu dem Radialabstand zwischen der Stelle größter Reifenquer­ schnittsbreite und dem Mittelpunkt am Reifenäquator bei auf die zugehörige Felge aufgezogenem und auf den Normaldruck aufgepumptem Reifen nicht weniger als 0,90 und nicht mehr als 1,05 beträgt.

Grundsätzliche Überlegungen zum Aufbau von Radialreifen werden nun zusammen mit einer Ausführung der vorliegenden Er­ findung im einzelnen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläu­ tert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführung eines erfin­ dungsgemäßen Reifens,

Fig. 2 ein Schaubild der Beziehung zwischen der Änderung z2-z1 der Profilüberhöhung zu dem Verhältnis R1/R2,

Fig. 3 ein Schaubild der Beziehung zwischen der Differenz a2-a1 zu dem Verhältnis R1/Hg,

Fig. 4 eine Schnittansicht der Laufstreifenprofiländerung bei Radialreifen erfindungsgemäßer Art,

Fig. 5 und 6 Querschnittsdarstellungen entsprechend Fig. 4 von bekannten Reifen, und

Fig. 7 die Profiländerung bei dem erfindungsgemäßen Reifen beim Aufpumpen auf den Normaldruck von 5% des Normal­ drucks aus.

Ein beispielsweise für Lastkraftwagen oder Busse geeigne­ ter Reifen der Größe 10.00R20 14PR, eine typische Größe für Schwerlast-Radialreifen, ist auf eine normale Felge der Größe 7.50VX20 aufgezogen, und die Laufstreifenbreite beträgt etwa 180 bis 200 mm bei einer gekrümmten Laufstrei­ fenfläche.

Bei einem solchen Schwerlast-Radialreifen nach Fig. 4 ist idealerweise die Profilüberhöhung z2 in gebrauchtem Zustand im wesentlichen gleich der Profilüberhöhung z1 bei einem neuen unbenutzten Reifen, jedoch ändert sich die Laufstrei­ fenfläche nach längerer Benutzungszeit, und zwar wurden zwei Änderungen festgestellt:
ein Abrunden, bei dem der Krümmungsradius TR2 der benutzten Laufstreifenfläche T2 kleiner als der Krümmungsradius TR1 beim neuen Laufstreifen T1 wird, wie in Fig. 5 dargestellt, und
ein Abflachen, bei dem der Krümmungsradius TR2 der Laufstrei­ fenfläche T2 des benutzten Reifens größer wird als der ent­ sprechende Krümmungsradius TR1 beim unbenutzten Neureifen T1 nach Fig. 6 (es ist jeweils die unbenutzte Laufstreifenflä­ che T1 durchgezogen und die Laufstreifenfläche beim benutz­ ten Reifen gestrichelt dargestellt).

Die erwähnte Überhöhung z ist der radiale Abstand zwischen der Laufstreifenmitte x und der Laufstreifenkante y und ändert sich mit der Laufflächenkrümmung. Wenn die Abrundung nach Fig. 5 auftritt, wird die Überhöhung z2 beim benutzten Reifen größer als die Profilüberhöhung z1 beim Neureifen, wenn dagegen die Abflachung nach Fig. 6 auftritt, wird die Profilüberhöhung z2 des benutzten Reifens geringer als die Profilüberhöhung z1 beim Neureifen.

Es hat sich bestätigt, daß die Änderung der Profilüberhöhung eine enge Beziehung zum Karkaßprofil besitzt, und es wurden Untersuchungen angestellt, ein Karkaßprofil zu finden, mit dem diese Änderung der Profilüberhöhung z verringert werden kann. Die Resultate sind in Fig. 2 dargestellt.

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Verhältnis R1/R2 des Krümmungsradius R1 des Karkaßprofils im oberen Abschnitt C1 zu dem Krümmungsradius R2 in einem unteren Abschnitt C2 je­ weils in der Reifenseitenwand zu der Änderung z2-z1 der Profilüberhöhung vor und nach einem relativ verschleißfreien Lauf von 10 000 km unter Normalbedingungen, wobei der Test­ reifen auf 7,25 kp/cm² (7,11 bar) aufgepumpt und mit einer Normallast von 2700 kg (26 478 kN) belastet war. Dabei hat in Fig. 2 das Vorzeichen der Änderung z2-z1 die Bedeutung, daß bei einer +(plus)-Änderung eine Rundung und bei einer -(minus)-Änderung eine Flachung vorliegt.

Aus Fig. 2 ist klar zu ersehen, daß die Änderung z2-z1 der Profilüberhöhung auf im wesentlichen 0(Null) verringert werden kann, wenn das erwähnte Radiusverhältnis R1/R2 in den Bereich zwischen 0,95 und 1,08 gebracht wird.

Weiter zeigt Fig. 3 eine Beziehung zwischen dem Verhältnis R1/Hg des Krümmungsradius R1 der Karkasse im oberen Ab­ schnitt C1 zu dem Radialabstand Hg zwischen der Stelle maxi­ maler Querschnittsbreite b und der Mittenstelle g an der Rei­ fenäquatorialebene CS jeweils in der Karkaßlinie, und der Differenz (a2-a1) zwischen dem Prozentsatz a2 (= 100z2/TW2) der Profilüberhöhung z2 zur Laufstreifenbreite TW2 des benutzten Reifens und dem Prozentsatz a1(=100z1/TW1) der Profilüberhöhung z1 zu der Laufstreifenbreite TW1 beim unbenutzten Neureifen.

Dabei bedeutet das Vorzeichen dieser Differenz a2-a1 wie­ derum bei einem +(plus)-Vorzeichen eine Rundung der Lauf­ streifenfläche und bei einem -(minus)-Vorzeichen eine Abfla­ chung des Laufstreifens.

So zeigt Fig. 3 auch klar und eindeutig, daß die Differenz a2-a1 im wesentlichen auf 0 (Null) gebracht werden kann, wenn das erwähnte Verhältnis R1/Hg in einen Bereich zwischen 0,90 bis höchsten 1,05 gebracht wird (in Fig. 3 ist das Verhältnis R1/R2 1,02, und in Fig. 2 ist das Verhältnis R1/Hg 1,0).

Das Verhältnis R1/R1(5) des Krümmungsradius R1 des oberen Ab­ schnitts C1 beim normalen Druckzustand zu dem Krümmungsra­ dius R1(5) des oberen Abschnitts c1(5) im 5%-Druckzustand wird in den Bereich von mindestens 0,70 und nicht mehr als 0,95 gesetzt, womit ausgesagt ist, daß
der Radius R1(5) größer ist als R1, d.h. daß mit zunehmendem Reifendruck der Krümmungsradius abnimmt, und
die Laufstreifenschulterabschnitte radial nach außen bewegt werden, um eben diese Vergrößerung des Laufstreifenkrümmungs­ radius zu bewirken.

Damit wird eine Druckspannung im Kronenbereich des Laufstrei­ fens erzeugt, und diese Spannung erhöht die scheinbare Biege­ steifigkeit des Reifen-Laufstreifenabschnitts und verbessert damit den Schnitt- und den Verschleißwiderstand des Lauf­ streifenabschnitts, und es wird auch das Treibstoffver­ brauch-Verhalten verbessert.

Weiter werden Naßgriffigkeit und Traktion verbessert, und in der Auswirkung kann das Reifengewicht verringert werden, da die Stärke des Laufstreifengummis kleiner gehalten werden kann.

Um den Verschleißwiderstand weiter zu verbessern, insbesonde­ re den Widerstand gegen ungleichen Verschleiß, dabei auch den Schnittwiderstand und die Karkaß-Standfestigkeit durch eine Optimierung der Aufstandsdruckverteilung des Reifens, wird das Verhältnis TR1/SW des Krümmungsradius TR1 der Lauf­ streifenfläche des Neureifens im Normaldruckzustand zu der maximalen Reifenquerschnittsbreite SW im Normaldruckzustand so festgesetzt, daß es mindestens 1,28 und höchstens 1,95 beträgt.

Bei einem Verhältniswert TR1/SW von weniger als 1,28 ist die Laufstreifenfläche außerordentlich gekrümmt, und der Ver­ schleiß im Kronenabschnitt wird groß. Weiter wird der Wider­ stand gegen ungleichen Verschleiß verschlechtert, und da der Bodenaufstandsdruck im Kronenabschnitt zunimmt, wird auch der Schnittwiderstand verringert.

Wenn das Verhältnis größer als 1,95 ist, nimmt der Bodenauf­ standsdruck zu, die Wärmeerzeugung im Laufstreifenabschnitt steigt in den Schulterbereichen, und die Laufstreifenstandfe­ stigkeit nimmt ab.

Die Festsetzung des Verhältnisses R1/R2 und des Verhältnis­ ses R1/Hg innerhalb der oben genannten Bereiche wird damit die Vorbedingung zur Aufrechterhaltung der erwähnten verbes­ serten Reifenzustandsgrößen infolge der erhöhten Laufstrei­ fensteifigkeit durch die Karkaßprofiländerung.

Die Änderung des Karkaßprofils während der Reifenlebensdauer von dem unbenutzten Neuzustand zu dem abgearbeiteten und wie­ derbesohlten Zustand wird verringert, wenn die Größenände­ rung der verschiedenen Teile, insbesondere die Größe des Auf­ standsflecks des Laufstreifens, in bestimmter Weise festge­ legt wird.

Es wird dabei die Festlegung des Verhältniswertes R1/R2 in dem erwähnten Bereich eine Vorbedingung zur Aufrechterhal­ tung des verbesserten Reifenverhaltens infolge der Festset­ zung des Wertes TR/SW, und andererseits wird die Festsetzung des Verhältniswertes R1/Hg in dem erwähnten Bereich eine Vor­ bedingung zur Aufrechterhaltung des verbesserten Reifenver­ haltens infolge des Krümmungsradius TR der unbenutzten Neu­ reifenlauffläche.

Es ist so möglich, die verschiedenen Reifenparameter in dem Bereich des Neuzustandes zu halten.

Es zeigt sich, daß diese Verbesserungen die Dauerhaftigkeit oder Standfestigkeit bei hoher Geschwindigkeit erhöhen, die Wärmerzeugung verringern und damit im Endeffekt auch die Fähigkeit zur Neubesohlung, wodurch eine Erhöhung der Gesamt­ lebenszeit des Reifens und damit eine Verringerung der Rei­ fenkosten oder des Reifenkostenanteils an den Gesamtbetriebs­ kosten erzielt wird.

Zur Definition der angeführten Reifenbereiche wird noch auf Fig. 1 verwiesen, in der der obere Abschnitt C1 bestimmt ist als der Abschnitt zwischen der Stelle maximaler Karkaßquer­ schnittsbreite b entsprechend der maximalen Reifenquer­ schnittsbreite f und der Gürtelaußenkantenstelle a, die defi­ niert ist als eine Überschneidung der Karkaßlinie mit einer sich parallel zum Reifenäquator CS erstreckenden Radiallinie Ke durch die axial äußere Kante e einer Gürtellage, welche die engste der innersten ersten bis dritten Gürtellage ist, falls mehr als zwei Lagen vorhanden sind.

Der untere Abschnitt C2 ist definiert als der Abschnitt zwi­ schen dieser eben genannten Stelle b größter Karkaßquer­ schnittsbreite und einem Wendepunkt c der Karkasse, der in einer Höhe H2 von 160% der Felgenhornhöhe H1 einer regulären Felge 2 liegt, vom Wulstsitz 2a gemessen.

Der Krümmungsradius R1 wird definiert als der Radius des Kreisbogens, der mit der Krümmung der Karkaßlage im oberen Abschnitt C1 im wesentlichen in mindestens 90% seiner Länge zusammenfällt. Der Krümmungsradius R2 wird als der Radius eines Kreisbogens definiert, der im wesentlichen mit der Krümmung der Karkasse im unteren Abschnitt C2, und zwar in mindestens 90% seiner Länge zusammenfällt. Der Ausdruck "im wesentlichen zusammenfallen" soll bedeuten, daß das Profil in einem Bereich liegt, der durch R1 ±0,5% bzw. R2 ±0,5% ein­ geschlossen ist.

Der Normaldruckzustand besteht darin, daß der Reifen auf eine reguläre Felge 2 aufgezogen und auf seinen normalen Be­ triebsdruck aufgepumpt ist, wobei an die obere Grenze des Be­ triebsdrucks gegangen wird. Der 5%-Druckzustand besteht darin, daß der Reifen auf seine reguläre Felge aufgezogen und auf 5% des Normalddrucks aufgepumpt wird. Wie oben be­ zeichnet, wird bei allen Angaben, die sich auf den 5%-Druck­ zustand beziehen, "(5)" hinzugefügt.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Reifen 1 von der Größe 10.00R20 14PR dargestellt, der auf eine reguläre Felge der Größe 7.50VX20 aufgezogen ist, und zwar handelt es sich hier um einen unbenutzten Neureifen im unbelasteten Zustand.

Durchgezogen ist dabei der Normaldruckzustand gezeigt, bei dem der Reifen auf seinen Normaldruck, in diesem Ausführungs­ beispiel 7,25 kp/cm² aufgepumpt ist, und strichpunktiert ist die Querschnittsform im 5%-Druckzustand gezeigt, d.h. wenn der Reifen auf 5% des Normaldrucks aufgepumpt ist.

Der Radialreifen 1 enthält zwei Wulstkerne 7, die jeweils einzeln in jedem Wulstabschnitt 6 sitzen, eine zwischen den Wulstabschnitten unterhalb des Laufstreifens 4 durchgehende Karkasse 9 mit Seitenwandabschnitten 5, wobei die Karkaßlage um die Wulstkerne wieder nach oben geschlagen ist, eine Gür­ tellage 10, die radial außerhalb der Karkasse und radial in­ nerhalb eines Gummilaufstreifens angeordnet ist, einen Wulst­ kernreiter 12, der jeweils zwischen dem Hauptabschnitt 9a und dem nach oben zurückgeschlagenen Abschnitt 9b der Karkas­ se sitzt. Der Wulstkernreiter erstreckt sich radial nach außen und nimmt vom Wulstkernabschnitt weg ab. Er besteht aus einer einzigen Hartgummischicht oder aus zwei Schichten jeweils aus Hartgummi bzw. Weichgummi. Zur Verstärkung des Wulstabschnitts und zur Erhöhung der Wulststeifigkeit ist jeder Wulstabschnitt mit einer Metallkord-Verstärkungs­ schicht 13 versehen, wobei verschiedene Arten bekannter Verstärkungsschichten, beispielsweise aus organischen Fasern bestehende Korde in einer Verstärkungsschicht, eine Felgen­ einlage und ähnliches neben der erwähnten Metallkord-Verstär­ kungslage 13 benutzt werden kann.

Die Karkaßlage 9 besitzt mindestens eine Lage aus nicht dehn­ baren oder wenig dehnbaren Korden, die mit Winkeln von 70 bis 90° zum Reifenäquator gelegt sind. Bei dieser Ausführung besteht die Karkasse aus einer in Gummi eingebetteter Lage Stahlkorde 7X4/0,175 mm.

Das Karkaßprofil ist allgemein durch eine Mitellinie der Kar­ kaßdicke bestimmt, und das Karkaßprofil 15 im Normaldruckzu­ stand und das Karkaßprofil 15(5) im 5%-Druckzustand sind in Fig. 1 jeweils durchgezogen bzw. strichpunktiert angezeigt.

Die Gürtellage 10 besteht aus einer Vielzahl von Kordlagen, z.B. vier Lagen von der radial innersten ersten Lage 10a bis zur äußersten vierten Lage 10b.

Die Korde jeder Gürtellage 10a bis 10d bestehen aus einem nicht dehnbaren Material wie Stahlkord oder aus einem wenig dehnbaren Material wie Aramidkord; in dieser Ausführung sind Stahlkorde 1+3/0,20+1X6/0,38 mm verwendet.

Die Maximalbreite der Gürtellage, d.h. die Breite der breite­ sten Gürtellage der Gürtellagen 10a bis 10d beträgt vorzugs­ weise 80 bis 95% der Laufstreifenbreite TW1, um einen brei­ ten Bereich des Laufstreifenabschnitts zu verstärken.

Bei mindestens zwei Lagen des Gürtels, in dieser Ausführung sind es drei Lagen 10b, 10c und 10d, sind die Korde jeweils mit relativ kleinen Winkeln von 10 bis 25° zur Reifenumfangs­ richtung angeordnet; bei dieser Ausführung sind es 16°. Weiter sind die Korde der verbleibenden Lage oder Lagen, in diesem Fall die Korde der innersten Lage 10a, in einem Winkel von 40 bis 70°, z.B. 67° gelegt, wodurch die Gürtella­ genkorde und die Karkaßkorde einen steifen dreieckförmigen Aufbau ergeben, so daß die Biegesteifigkeit des Laufstreifen­ abschnitts erhöht wird.

Das Karkaßprofil 15 umfaßt so einen Gürtelabschnitt C0, obere Abschnitte C1, untere Abschnitte C2 und Wulstabschnit­ te C3, jeweils vom Kronenbereich zum Wulstbereich aufge­ zählt.

Der Gürtelabschnitt C0 ist als ein Abschnitt unterhalb der Gürtellage 10 definiert, und erstreckt sich von der Mitte g an der Reifenäquatorialebene CS zu jeweils einer Stelle a zu beiden Seiten dieser Äquatorialebene, und die Stelle a wird als die Überschneidung einer zur Äquatorialebene parallelen Linie Ke mit dem Karkaßprofil 15 angesehen, wobei die Linie Ke durch die axial äußerste Kante e der schmalsten Gürtella­ ge der innersten ersten Gürtellage 10a bis zur dritten Gür­ tellage 10c geht, in diesem Fall durch die Kante der dritten Gürtellage 10c.

Zwischen den Stellen a umfaßt der Gürtel mindestens drei Lagen 10a bis 10c, um dort eine große Steifigkeit zu erzie­ len. Infolge des durch die Gürtellage erzielten "Reifenef­ fekts" und durch die erhöhte Steifigkeit infolge der erwähn­ ten dreieckigen Kordstruktur ist der Gürtelabschnitt CA stabil und wird durch das Aufpumpen des Reifens kaum ver­ formt.

Der obere Abschnitt C1 ist als ein Abschnitt definiert zwi­ schen der bereits angeführten Stelle a und der Stelle b maxi­ maler Karkaßquerschnittsbreite, die der Stelle f der maxima­ len Reifenquerschnittsbreite entspricht.

Der Wulstabschnitt C3 ist als der Abschnitt zwischen einer Stelle d definiert, an der der Karkaßhauptabschnitt 9a im we­ sentlichen den Wulstkern 7 berührt, und einer Stelle c in einer Höhe H2 von der Wulstbasis oder dem Wulstsitz 2a der Felge 2 aus gemessen, die 160% der Höhe Hl des Felgenhorns 2b vom Wulstsitz 2a der Felge 2 aus beträgt. Der Wulstab­ schnitt C3 besitzt einen Krümmungsverlauf, der sich zum Rei­ feninneren hin bauscht. Der Wulstabschnitt C3 ist der starre Reifenwulstabschnitt, der verstärkt ist durch die Wulstab­ schnitt-Verstärkung aus dem erwähnten Wulstkernreiter 12 und der Verstärkungsschicht 13.

Es bleibt noch der untere Abschnitt C2, der definiert wird als der Abschnitt zwischen der erwähnten Stelle b maximaler Karkaßquerschnittsbreite und dem Wendepunkt c der Krümmung der Reifenkarkasse.

Die Abschnitte C1 und C2 besitzen jeweils Krümmungsverläufe, die konvex, d.h. nach außen gebauscht sind und die Krümmungs­ radien gehen an der Stelle b glatt ineinander über. Der Wen­ depunkt oder die Krümmungswendestelle zwischen den Abschnitt­ en C2 und C3 liegt an oder nahe bei der erwähnten Stelle c, und die Krümmungen der Abschnitte C2 und C3 gehen an dem Wen­ depunkt c glatt ineinander über.

Die Abschnitte C1 und C2 besitzen eine geringere Steifigkeit als die Abschnitte C0 und C3 und dementsprechend geringeren Verformungswiderstand, und deswegen kann sich das Karkaßpro­ fil in den Abschnitten C1 und C2 beim Aufpumpen und Belasten ändern, jedoch kann diese Profiländerung leicht gesteuert und beeinflußt werden durch besondere Anordnung
des Profils und der Steifigkeit in den Bereichen C0 und C3,
der Gesamtlänge der Karkasse (des Karkaßprofils 15) zwischen den Stellen d an beiden Seiten des Reifens,
der Dickenverteilung des Gummis an der Karkasse,
der Formbreite zwischen den Wulsten (der Wulstfederringbrei­ te einer Vulkanisierungsform) und dergleichen, wie dem Fach­ mann bekannt.

Bezogen auf den erwähnten Krümmungsradius R1 des oberen Ab­ schnitts C1 im Normaldruckzustand wird der Krümmungsradius R1(5) im oberen Abschnitt C1(5) im 5%-Druckzustand so festge­ setzt, daß das Verhältnis R1/R1(5) zwischen mindestens 0,70 und höchstens 0,95 liegt, und das bedeutet, daß der Krüm­ mungsradius des oberen Abschnitts mit ansteigendem Reifen­ druck abnimmt, sich also die Laufstreifen-Schulterbereiche radial nach außen bewegen.

Durch diese Bewegung radial nach außen wird die Laufstrei­ fenfläche flacher und der Krümmungsradius TR der Laufstrei­ fenfläche T im Normaldruckzustand größer als der Krümmungsra­ dius TR(5) der Laufstreifenfläche T(5) im 5%-Druckzustand, wodurch eine Druckspannung im Laufstreifengummi und damit eine scheinbare Erhöhung der Biegesteifigkeit des Laufstrei­ fens herbeigeführt wird.

Es wird also im wesentlichen keine Bewegung des Zentralteils der Laufstreifenfläche radial nach außen mit Erhöhung des Reifendrucks zugelassen, und das Verhältnis Rx/Rx(5) des Krümmungsradius Rx der Lauf­ streifenfläche T im Normaldruckzustand, gemessen an der Mitte x des Laufstreifens von der Reifenachse zu dem Radius Rx(5) der Laufstreifenfläche T(5) im 5%-Druck­ zustand, gemessen in der Mitte x(5) von der Reifenachse, wird so festgesetzt, daß es mindestens 1,0 und nicht mehr als 1,003 beträgt.

Um zuzulassen, daß die Laufstreifenkanten sich mehr radial nach außen bewegen als die Mitte des Laufstreifens, muß das Verhältnis Ry/Ry(5) des Krümmungsradius Ry der Laufstreifen­ fläche T, gemessen an der Laufstreifenkante y von der Reifen­ achse zu dem Radius Ry(5) der Laufstreifenfläche T(5), gemessen an der Laufstreifenkante y(5) von der Reifenachse größer sein als das erwähnte Verhältnis Rx/Rx(5).

Dementsprechend ist die Profilüberhöhung z1(5) im 5%-Druckzu­ stand größer als die Profilüberhöhung z1 im Normaldruckzu­ stand.

Aus diesem Grund ist das Karkaßprofil so ausgelegt, daß der erwähnte obere Abschnitt C1(5) des Karkaßprofils 15(5) im 5%-Druckzustand sich radial innerhalb des Profils im Normal­ druckzustand befindet, und eine Stelle p, an der die Senkrechte Ky durch die Laufstrei­ fenkante Y das Karkaßprofil 15 schneidet, radial und axial außerhalb einer Stelle p (5) liegt, an der eine Senkrechte Ky(5) durch die Laufstreifenkante y(5) das Karkaßprofil 15(5) schneidet.

Um die erwähnten verbesserten Reifenverhaltenswerte während der gesamten Lebensdauer zu erhalten, wird das Verhältnis R1/R2 des Krümmungsradius R1 des oberen Abschnitts C1 zum Krümmungsradius R2 des unteren Abschnitts C2 so festgesetzt daß es mindestens 0,95 und nicht mehr als 1,08 beträgt, wo­ durch, wie in Fig. 2 gezeigt, die Änderung z2-z1 der Pro­ filüberhöhung z2 des gebrauchten Reifens 1 von der Profil­ überhöhung z1 des unbenutzten neuen Reifens 1 aus, d.h. die Zerrung des Laufstreifenprofils beim benutzten Reifen und auch die Deformation des Karkaßprofils verringert wird. Des­ wegen können die verbesserten Reifenmerkmale des Neureifens auch beim benutzten Reifen erhalten werden.

Weiter wird das Verhältnis R1/Hg des erwähnten Krümmungsra­ dius R1 zur Höhe Hg so festgesetzt, daß es mindestens 0,90 und höchstens 1,05 beträgt, wodurch gemäß Fig. 3 die erwähn­ te Differenz a2-a1 herabgesetzt wird.

Fig. 7 zeigt die Änderung des Profils des Reifens 1, wenn er von dem 5%-Druck auf seinen Normaldruck aufgepumpt wird, wobei das Normaldruckprofil durchgezogen und das 5%-Profil gestrichelt dargestellt ist.

Wie sich aus dieser Figur ergibt, ändert sich das Reifenpro­ fil in einem Bereich, der von einer Stelle bei etwa 60% der Reifenquerschnittshöhe H zu einer Stelle in der Laufflächen­ schulter reicht.

In Fig. 7 zeigt die strichpunktierte Linie das Profil eines Reifens nach dem Stand der Technik, das sich fast im gesam­ ten Profilbereich ändert.

Nebenbei bemerkt, wurden diese Reifenprofile mit Gipsabdrücken bestimmt.

Infolge dieser Profiländerungen kann die Spannung der Karkaß­ korde im geänderten Bereich erhöht werden, und damit wird die scheinbare Steifigkeit in diesem Bereich erhöht, wodurch die Kurvenlenkfähigkeit erhöht wird, so daß sich die Lenksta­ bilität verbessert, und es werden weiter die Bewegungen der Laufstreifenelemente, wie Rippen, Blöcke und dergleichen, während des Laufs so reduziert, daß der Rollwiderstand des Reifens abnimmt, und gleichzeitig der Verschleißwiderstand und der Schnittwiderstand verbessert wird, ohne Nässegriff und Hochgeschwindigkeitsfestigkeit zu verlieren.

Es wurden Testreifen der Größe 10.00R20 mit der Struktur nach Fig. 1 und den Festlegungen nach der Tabelle (Ex.1 bis Ex.4) hergestellt und getestet mit Bezug auf Hochgeschwindig­ keits-Festigkeit, Schnittwiderstand, Verschleißfestigkeit im Schulterbereich, Wärmeerzeugung, Verschleißfestigkeit und Dauerfestigkeit bei Neubesohlungs-Dauerfestigkeit. Die Test­ resultate sind in Tabelle 1 aufgeführt und es wird dabei eine Relativangabe verwendet, bei der ein Referenzreifen nach dem Stand der Technik mit 100 festgesetzt wird. Je größer also der angegebene Wert, umso besser das Resultat. Die in Klammern angegebenen Werte zeigen Mindestwerte für die jeweiligen Verhaltensparameter.

Die Karkasse war bei jedem Testreifen aus einer Lage Stahl­ korde 7X4/0,175 mm zusammengesetzt, die mit 90° zum Reifen­ äquator gelegt waren.

Der Gürtel jedes Testreifens bestand aus vier Lagen Stahl­ korde 1+3/0,20+1X6/0,38, wobei der Kordwinkel der innersten Lage 10a zum Reifenäquator 67° und der der anderen Lagen 10b bis 10d 16° betrugt, und weiter die Korde der Lage 10a in der gleichen Richtung wie die Korde der Lage 10b und die Korde der Lagen 10c in der gleichen Richtung wie die Korde der Lage 10d, entgegengesetzt zu den Lagen 10a und 10b ge­ neigt waren.

Die Radien R1, R2 und TR1 wurden gemessen, nachdem der Rei­ fen auf eine reguläre Felge der Größe 7,50VX20 aufgezogen und ohne Reifenbelastung auf 7,25 kp/cm² (7,11 bar) aufge­ pumpt war.

Der Radius TR2 wurde gemessen, nachdem der Reifen 10 000 km mit 50 km/h und einer Reifenlast von 2700 kg (25,478 kN) auf einer Testrolle mit 1,6 m Durchmesser gelaufen war.

Bei dem Hochgeschwindigkeits-Dauertest wurde die Laufge­ schwindigkeit in Schritten von 10 km/h nach jeweils 2 Stun­ den von der Anfangsgeschwindigkeit von 80 km/h aus erhöht, wobei der Testreifen auf Normaldruck aufgepumpt und mit 140% der nach JIS angegebenen Last belastet wurde, die Gesamt­ lauflänge bis zum Reifenversagen wurde gemessen und als Dauerfestigkeit angegeben.

Die Reifen nach den Ausführungsbeispielen (Ex.1 bis Ex.4) be­ saßen gleichmäßige Aufstandsdruckverteilung und geringere Ausbiegung, und damit brachten sie bei der Hochgeschwindig­ keits-Dauerprüfung bessere Ergebnisse.

Der Verschleißwiderstand wurde in Straßentests untersucht, und zwar wurden die Testreifen 80 000 km gefahren (davon 70% an Autobahnen und 30% an Pflasterstraßen (normal paved road)).

Die Resttiefen der Laufstreifennuten im Kronenabschnitt und im Schulterabschnitt wurden gemessen, um die Verschleißgröße zu bestimmen.

Die Schulterverschleißfestigkeit wurde aus der Differenz zwi­ schen der Verschleißgröße im Kronenabschnitt und der im Schulterbereich bestimmt. Die Gesamtverschleißfestigkeit wurde erhalten aus dem Durchschnittswert der Verschleißgröße im Kronenabschnitt und im Schulterbereich.

Beim Schnittwiderstandstest wurde die Tiefe eines Ein­ schnitts bestimmt, der im Laufstreifengummi entstand, wenn ein Werkzeug mit 10 mm Kantenlänge, einer Schärfe von 0,5 R und einem Schnittwinkel von 25° aufgedrückt wurde.

Beim Wärmeerzeugungstest wurde der Reifen auf einer Testtrom­ mel mit 80 km/h betrieben mit einer Reifenlast nach JIS, und sobald die Temperatur ausgeglichen war, wurde die Temperatur im Laufstreifengummi in der Nähe der Gürtelkante gemessen.

Die Reifen nach dem Ausführungsbeispiel konnten eine gleich­ mäßige Aufstandsdruckverteilung und eine gute Form der Auf­ standsfläche beibehalten und zeigten verbesserten Schnittwi­ derstand sowie eine Verbesserung bei der Wärmerzeugung.

Bei der Untersuchung der Neubesohlungs-Festigkeit wurde der neue Testreifen so lange laufen gelassen, bis der Laufstrei­ fenverschleiß die Grenzlinie erreichte, dann wurde der ver­ brauchte Reifen neubesohlt mit Benutzung eines vorvulkani­ sierten Laufstreifengummis, d.h. nach dem sog. Vorhärtungs- Neubesohlungsverfahren, und danach wurde der neu besohlte Reifen wieder abgefahren, bis der Laufstreifenverschleiß seine Grenzlinie erreichte. Daraufhin wurde der Gesamtlauf­ weg des Neureifens und des neu besohlten Reifens errechnet als die Neubesohlungs-Festigkeit. Es bestätigte sich, daß die Reifen nach den Ausführungsbeispielen den Referenzreifen (Ref.1 bis Ref.7) überlegen waren.

Wie beschrieben, werden bei den erfindungsgemäßen Radialrei­ fen durch Verringerung der Karkaßverzerrung im Gebrauch, d.h. der Änderung des Karkaßprofils des gebrauchten Reifens gegenüber dem Neuzustand, verschiedene Reifenparameter, wie die Lenkstabilität, der Schnittwiderstand, die Naßgriffig­ keit, das Handling, der Fahrkomfort, der Treibstoffverbrauch und dergleichen jeweils verbessert oder zumindest aufrechter­ halten, während der gesamten Lebenszeit einschließlich der Neubesohlungs-Lebensdauer, und gleichzeitig wird das Ver­ schleißverhalten verbessert mit gleichzeitiger Verhinderung ungleichen Verschleißes. Dadurch wird eine besonders lange Lebensdauer erreicht. Auch die Haltbarkeit der Karkasse für Neubesohlungen wird verbessert, so daß der Reifen nochmals verlängert eingesetzt werden kann. Insgesamt bedeutet dies eine bedeutende Verringerung des Reifenkostenanteils.

Claims (3)

1. Radialreifen mit einer Karkasse mit mindest einer Lage radial angeordneter Korde,
einem gekrümmten Laufstreifen an der Außenfläche der Kar­ kasse und
einem zwischen Karkasse und Laufstreifen angeordneten Gürtel mit mindestens zwei Lagen paralleler Korde, die gegen die Umfangsrichtung des Reifens schräg verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Karkasse (9) mit einem Profil (15) versehen ist, das umfaßt
einen oberen nach außen gekrümmten Abschnitt (C1), dessen Krümmungsverlauf zu mindestens 90% durch einen Kreisbogen mit einem ersten Radius (R1) gebildet ist und
einem unteren nach außen gekrümmten Abschnitt (C2), dessen Krümmungsverlauf zu mindestens 90% durch einen Kreisbogen mit einem zweiten Radius (R2) gebildet ist, wobei
der obere Abschnitt sich erstreckt zwischen einer Stelle (b) größter Querschnittsbreite, entsprechend der Stelle (f) maximalen Reifenquerschnitts, und einer Gürtelaußen­ kantenstelle (a), die als der Schnittpunkt der Karkasse (9) mit einer sich parallel zum Reifenäquator (CS) durch eine Kante (e) der schmalsten Gürtellage (10c) unter den drei innersten Gürtellagen (10a bis 10c) erstreckenden Linie (Ke) bestimmt ist, und
der untere Abschnitt sich erstreckt zwischen der Stelle (b) größter Karkaßquerschnittsbreite und einem Krümmungs­ wendepunkt (c) der Karkasse (9) in einer Reifenhöhe (H2), die 160% der Höhe (H1) eines regulären Felgenhorns beträgt,
daß das Verhältnis (R1/R1(5)) des Krümmungsradius (R1) des oberen Abschnitts (C1) bei auf die zugehörige Felge aufgezogenem und auf normalen Druck aufgepumptem Reifen zum Krümmungsradius (R1(5)) des oberen Abschnitts bei auf die zugehörige Felge aufgezogenem und auf 5% des normalen Aufpumpdrucks aufgepumptem Reifen nicht weniger als 0,70 und nicht mehr als 0,95 beträgt,
das Verhältnis (TR1/SW) des Krümmungsradius (TR1) der Laufstreifenfläche (T) zu der maximalen Reifenquer­ schnittsbreite (SW) bei auf die zugehörige Felge aufgezo­ genem und auf Normaldruck aufgepumptem Reifen nicht weni­ ger als 1,28 und nicht mehr als 1,95 beträgt, und
das Verhältnis (R1/R2) des Krümmungsradius (R1) des oberen Abschnitts (C1) zu dem Krümmungsradius (R2) des un­ teren Abschnitts (C2) bei auf die zugehörige Felge aufge­ zogenem und auf den Normaldruck aufgepumptem Reifen nicht weniger als 0,95 und nicht mehr als 1,08 beträgt.

2. Radialreifen mit einer Karkasse mit mindest einer Lage radial angeordneter Korde,
einem gekrümmten Laufstreifen an der Außenfläche der Kar­ kasse und
einem zwischen Karkasse und Laufstreifen angeordneten Gürtel mit mindestens zwei Lagen paralleler Korde, die gegen die Umfangsrichtung des Reifens mit kleinem Winkel schräg verlaufen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Karkasse (9) mit einem Profil (15) versehen ist, das umfaßt
einen oberen nach außen gekrümmten Abschnitt (C1), dessen Krümmungsverlauf zu mindestens 90% durch einen Kreisbogen mit einem einzigen ersten Radius (R1) gebildet ist und einem unteren nach außen gekrümmten Abschnitt (C2), dessen Krümmungsverlauf zu mindestens 90% durch einen Kreisbogen mit einem einzigen zweiten Radius (R2) gebil­ det ist, wobei
der obere Abschnitt (C1) sich erstreckt zwischen einer Stelle (b) größter Karkaß-Querschnittsbreite, entspre­ chend der Stelle (f) maximalen Reifenquerschnitts, und einer Gürtelaußenkantenstelle (a), die als der Schnitt­ punkt der Karkasse (9) mit einer sich parallel zum Rei­ fenäquator (CS) durch eine Kante (e) der schmalsten Gürtellage (10c) unter den drei innersten Gürtellagen (10a bis 10c) erstreckenden Linie (Ke) bestimmt ist, und der untere Abschnitt (C2) sich von der Stelle (b) größter Karkaßquerschnittsbreite radial nach innen erstreckt, daß das Verhältnis (R1/R1(5)) des Krümmungsradius (R1) des oberen Abschnitts (C1) bei auf die zugehörige Felge aufgezogenem und auf normalen Druck aufgepumptem Reifen zu dem Krümmungsradius (R1(5)) des oberen Abschnitts (C1) bei auf die zugehörige Felge aufgezogenem und auf 5% des normalen Aufpumpdrucks aufgepumptem Reifen nicht weniger als 0,70 und nicht mehr als 0,95 beträgt,
das Verhältnis (TR1/SW) des Krümmungsradius (TR1) der Laufstreifenfläche (T) zu der maximalen Reifenquer­ schnittsbreite (SW) bei auf die zugehörige Felge aufgezo­ genem und auf Normaldruck aufgepumptem Reifen nicht weni­ ger als 1,28 und nicht mehr als 1,95 beträgt, und
das Verhältnis (R1/Hg) des Krümmungsradius (R1) des oberen Abschnitts (C1) zu dem Radialabstand (Hg) zwischen der Stelle (b) größter Reifenquerschnittsbreite und dem Mittelpunkt (g) am Reifenäquator bei auf die zugehorige Felge aufgezogenem und auf den Normaldruck aufgepumptem Reifen nicht weniger als 0,90 und nicht mehr als 1,05 beträgt.

3. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (R1/Hg) des Krümmungsradius (R1) des oberen Abschnitts (C1) zu dem Radialabstand (Hg) zwischen der Stelle (b) größter Reifenquerschnittsbreite und dem Mittelpunkt (g) am Reifenäquator bei auf die zugehörige Felge aufgezogenem und auf den Normaldruck aufgepumptem Reifen nicht weniger als 0,90 und nicht mehr als 1,05 beträgt.