DE4139470A1 - Doppel-radialreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppel-Radialreifen mit einem im Inneren eines Standard-Radialreifens aufgenommenen ring­ förmigen Bauelement.

Durch die in letzter Zeit erzielten Verbesserungen bei Fahr­ zeugen sind auch Reifen mit verbessertem Fahrverhalten erfor­ derlich und entwickelt worden. Mit verbessertem Reifenverhal­ ten wird das Reifenprofil flacher oder das Querschnittsver­ hältnis des Reifens nimmt ab, in höherem Maße als früher.

Bei flacher werdendem Reifenprofil wächst die seitliche oder Quer-Federkonstante des Reifens und damit seine Kurvenbestän­ digkeit, so daß eine bemerkenswerte Verbesserung der Manöv­ rierbarkeit des Reifens erzielt wird. Gleichzeitig wird die Längs-Federkonstante des Reifens ebenfalls zur Reduzierung seiner Höhe erhöht.

Bei üblichen Reifen mit niedrigem Querschnittsverhältnis wird sich die Ausbiegung σ der Seitenwände mit dem Lastge­ wicht P erhöhen, so daß sich eine lineare Beziehung zwischen Last und Ausbiegung ergibt (Fig. 4). Da die Längs-Federkon­ stante des Reifens von seinem Aufpumpdruck abhängt, nimmt der Gradient der geraden Linie mit dem Aufpumpdruck des Rei­ fens zu.

Wenn das Ausmaß der Ausbiegung σ einen bestimmten Wert er­ zielt, werden die Seitenwände b in Fig. 4, die radial von den gegenüberliegenden Enden der Reifenlauffläche a abste­ hen, sich in so hohem Maße biegen, daß die Innenseite der an den inneren radialen Enden der Seitenwände b ausgebildeten Wulste d, die an der Radfelge e befestigt sind, mit der In­ nenseite des Schulterteils c in Berührung kommt, das das Übergangsgebiet von dem äußeren radialen Ende der Seitenwän­ de b zu den Enden der Lauffläche a ist (dieses Phänomen wird allgemein als "Felgenberührung" bezeichnet), wie durch die Kurve I in Fig. 4 dargestellt, so daß ein plötzlicher Anstei­ ge der Last auftritt (Punkt A der Last/Ausbiegungs-Kurve in Fig. 4). Falls der Reifen einem großen Stoß in Vertikalrich­ tung ausgesetzt ist, wie es bei einer Fahrt über einen großen Höcker an der Straßenfläche der Fall ist, tritt eine "Felgenberührung" auf, und die Fähigkeit des Reifens zur Stoßaufnahme nimmt ab, so daß möglicherweise eine Reifenbe­ schädigung auftritt.

Um dieses Problem des plötzlichen Anstiegs der Last infolge Felgenberührung zu lösen, sind verschiedene Möglichkeiten bei üblichen Reifen vorgeschlagen worden, z. B. das Erhöhen der Gesamtdicke des Reifens, Erhöhen der Wulststeifigkeit oder Erhöhen der Längs-Federkonstante des Reifens durch Erhö­ hen des Aufpumpdrucks.

Diese Lösungen besitzen aber ihre eigenen Probleme. Die ersten beiden Verfahrensweisen, d. h. das Erhöhen der Gesamt­ dicke des Reifens oder das Erhöhen der Wulststeifigkeit, lassen das Reifengewicht wesentlich ansteigen, und der damit verbundene Anstieg des Rollwiderstandes des Reifens ver­ schlechtert sein Fahrverhalten. Die dritte Möglichkeit, d. h. das Erhöhen der Längs-Federkonstante des Reifens durch Erhö­ hen des Aufpumpdrucks läßt allein die Längs-Federkonstante wachsen. Da sich dadurch eine stärkere Aufprallkraft bei ge­ ringer Last ergibt, verschlechtern sich die Fahreigenschaf­ ten des Reifens beträchtlich.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Beachtung dieser Dinge entwickelt und hat das Ziel, einen Radialreifen mit Doppel­ aufbau zu schaffen, der den üblichen den gleichen oder einen geringeren Wert der Längs-Federkonstante wie ein herkömmli­ cher Reifen im Niedriglastbereich besitzt, bei welchem der Reifen kleinen Stößen unterworfen ist, und eine größere Fä­ higkeit, Energie bei großer Reifenverformung zu absorbieren durch Erhöhen der Längs-Federkonstante im Mittel- bis Hoch­ lastbereich, wenn der Reifen größeren Stößen unterworfen ist.

Dieses Ziel der vorliegenden Erfindung wird erreicht durch einen Doppel-Radialreifen, der grundsätzlich einen ringförmi­ gen Laufstreifen, zwei radial nach innen von den entgegenge­ setzt liegenden Enden des Laufstreifens abstehende Seitenwän­ de und Wulste besitzt, die am inneren radialen Ende jeder Seitenwand ausgebildet und an einer Radfelge angebracht sind, wobei der Reifen sich dadurch auszeichnet, daß ein ringförmiges Strukturelement allgemein konzentrisch im Reifen ausgebildet ist und einen höheren Aufpumpdruck auf­ weist als der Reifen selbst, wobei das ringförmige Strukture­ lement als integraler Teil des Reifeninneren vorgesehen ist und aus einer Schicht mit einer Dicke nicht größer als 1 mm ausgebildet ist und die Höhe h von der Felgenreferenzebene L zum Außenumfang des ringförmigen Strukturelements im Bereich von 1/3 bis 3/4 der von der Felgenreferenzebene L aus gemes­ senen Reifenhöhe H besitzt. Diese Anordnung verhindert wirk­ sam eine Berührung des ringförmigen Strukturelements mit der Innenseite des Laufstreifens im nichtbelasteten Zustand, wenn der Reifen auf einer Radfelge aufgezogen und auf den Normaldruck aufgepumpt ist.

Ein mit dieser beschriebenen Struktur ausgebildeter erfin­ dungsgemäßer Doppel-Radialreifen erfährt bei einem Aufprall im Niedrig-Lastbereich nur eine geringe Verformung, wenn der Reifen kleinen Stößen unterworfen ist, so daß das auf hohen Aufpumpdruck aufgepumpte ringförmige Strukturelement nicht mit der Innenseite des Laufstreifens in Berührung kommt, wo­ durch der Reifen sich mit seiner üblichen oder geringeren Längs-Federkonstanten-Eigenschaft so verhält, daß er ein gutes Fahrverhalten zeigt.

Die Längs-Federkonstante des Reifens nimmt den üblichen Wert an, wenn der Aufpumpdruck des Reifens auf den üblichen Stan­ dardwert gesetzt wird, und nimmt einen kleineren Wert an, wenn der Aufpumpdruck unter dem Standardwert liegt.

Im Mittel- bis Hochlastbereich, wenn der Reifen größeren Stößen unterworfen ist, verformt der Reifen sich beim Stoß in hohem Maße und verursacht eine Berührung des ringförmigen Strukturelements mit der Innenseite des Laufstreifenbe­ reichs. Da die Längs-Federkonstante des Reifens durch den Aufpumpdruck dieses ringförmigen Strukturelements bestimmt wird, der höher liegt als der normale Aufpumpdruck des Rei­ fens, erhöht sich diese Konstante in ausreichendem Maße zur Verbesserung der Fähigkeit des Reifens, bei großer Verfor­ mung Energie zu absorbieren.

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

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Doppel-Radial­ reifen nach einer Ausführung der vorliegen­ den Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch den gleichen Radialrei­ fen bei hoher Belastung,

Fig. 3 einen Schnitt durch den gleichen Radialrei­ fen bei auftretender "Felgenberührung",

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Belastung und der Verformung,

Fig. 5 eine Skizze des Aufbaus eines ringförmigen, auf hohen Druck aufzupumpenden Strukturele­ ments,

Fig. 6 ein schematisches Schaubild eines Dreiach­ sen-Gewebes, und

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Normalreifen bei auftretender Felgenberührung.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Doppel-Radialreifen 1 er­ findungsgemäßer Art zusammengesetzt aus einem ringförmigen Laufstreifen 2, zwei Seitenwänden 3, die von den entgegenge­ setzt liegenden Enden des ringförmigen Laufstreifens 2 radial nach innen abstehen, und Wulsten 4, die an dem jewei­ ligen radial inneren Ende jeder Seitenwand 3 ausgebildet und auf eine Radfelge 9 aufgezogen sind. Eine Karkasse 6 ist so in dem Reifen eingebettet, daß sie unter dem ringförmigen Laufstreifen 2 durchgeht und beide Seitenwände 3 verstärkt, und die beiden Enden der Karkasse sind jeweils von innen nach außen um einen im zugehörigen Wulstbereich 4 eingebette­ ten Wulstkern 8 aufgefaltet.

Ein streifenförmiger Gürtel 7 ist radial außerhalb der Kar­ kasse im Bereich des Laufstreifens 2 aufgelegt.

Im Inneren des Radialreifens 1 ist ein ringförmiges Struktur­ element 10 vorgesehen, das allgemein konzentrisch mit dem Reifen 1 ausgebildet und auf einen höheren Aufpumpdruck als der Reifen aufgepumpt ist.

Das ringförmige Strukturelement 10 kann auf die folgende Art ausgebildet sein: Korde 11 aus aromatischem Polyamid sind auf triaxiale Weise (Fig. 6) gewebt, und ein Streifen dieses triaxialen Gewebes 12 ist in doppelspiraliger Weise zur Aus­ bildung eines Rohrelements (Fig. 5) gewickelt. Am Außenum­ fang des rohrförmigen Elements, d. h. auf der dem Laufstrei­ fen zugewendeten Seite, ist in Umfangsrichtung ein eine Viel­ zahl von unidirektionalen parallel zueinander angeordneten Korden aus aromatischem Polyamid enthaltender Gürtel 101 auf­ gelegt, und die Anordnung ist so ausgebildet, daß sie einen allgemein rechtwinkligen Querschnitt erhält, wobei die Wand­ dicke des Gebildes in keinem Teil des sich ergebenden Struk­ turelements den Wert von 1 mm übersteigt.

Die Höhe h des ringförmigen Strukturelements 10, gemessen in Radialrichtung von der Referenzebene L der Felge 9 aus (Fig. 1), liegt in dem Bereich von 1/3 bis 3/4 der Höhe H des Rei­ fens 1, wenn diese radial von der gleichen Referenzebene L aus im unbelasteten Zustand bei auf den normalen Druck aufge­ pumpten Reifen gemessen wird (1/3 H h 3/4 H), so daß die Innenfläche des Laufstreifenbereichs 2 im nichtbelasteten Zu­ stand nicht mit der Umfangsfläche des ringförmigen Struktur­ elements 10 in Berührung kommt.

Der Doppel-Radialreifen mit dem beschriebenen Aufbau ist in Fig. 1 im unbelasteten Zustand gezeigt, wobei der Reifen 1 auf seinen normalen Druck von z. B. 2,0 bar aufgepumpt ist, während das ringförmige Strukturelement 10 auf einen höheren Druck aufgepumpt ist. Wie man aus Fig. 1 ersieht, ist die In­ nenfläche des Laufstreifenbereichs 2 vom Außenumfang des ringförmigen Strukturelements 10 durch einen gewissen Ab­ stand getrennt.

Wenn die auf den Radialreifen 1 ausgeübte Last P einen be­ stimmten Wert von z. B. 3500 N (ca. 350 kp) erreicht, wächst seine Verformung und damit die Ausbiegung o der Seitenwände 3, bis die Innenfläche des ringförmigen Laufstreifenbereichs 2 mit dem Außenumfang des ringförmigen Strukturelements 10 in Berührung kommt (Fig. 2). Wenn dann die Last P durch das ringförmige Strukturelement 10 aufgenommen wird (Punkt B an Kurve II in Fig. 4), so wird sie sich bei einer Erhöhung der abzustützenden Last P weiter verformen, bis eine "Felgenberührung" auftritt (wie im Bereich zwischen den Punkten B und C an Kurve II in Fig. 4).

Wie bereits erwähnt, ist das ringförmige Strukturelement 10 auf einen höheren Druck als der Radialreifen 1 aufgepumpt, so daß die Längs-Federkonstante des Reifens bei Berührung mit dem ringförmigen Strukturelement 10 ausreichend erhöht wird, um so seine Fähigkeit, bei großer Verformung Energie zu absorbieren, zu verbessern.

Wenn die Last P weiter auf z. B. 14 000 N (ca. 1400 kp) erhöht wird, verformt sich das ringförmige Strukturelement 10 noch weiter, bis die Innenseiten der an der Felge 9 befe­ stigten Wulstbereiche 4 die Innenseite der jeweiligen Schul­ terbereiche 5 berühren, die als der Übergangsbereich von den radial äußeren Enden der Seitenwände 3 zu den Enden des ring­ förmigen Laufstreifens 2 definiert sind (wie bei Punkt C an Kurve II in Fig. 4), so daß eine "Felgenberührung" nach Fig. 3 auftritt.

Die bisherige Beschreibung betrifft den Fall, daß nur ein einziges ringförmiges Strukturelement benutzt wird. Es ist jedoch festzustellen, daß die Vorteile der vorliegenden Erfin­ dung auch dann zutreffen, wenn zwei oder mehr Einheiten von ringförmigen Strukturelementen eingesetzt werden. So können beispielsweise zwei solche Elemente in der Breitenrichtung des Reifens nebeneinander vorgesehen werden.

Wie sich aus Fig. 4 ergibt, bei der die Kurve I sich auf einen herkömmlichen Reifen und die Kurve II auf den Doppel- Radialreifen erfindungsgemäßer Bauart bezieht, so wird die Größe der Last P, bei der "Felgenberührung" erfolgt, beim Doppel-Radialreifen höher sein, so daß eine Beschädigung des Reifens, die sonst unter der Belastung durch einen Aufstoß auftreten kann, verhindert wird.

Im Niederlastbereich, wenn der Reifen nur kleinen Stößen un­ terworfen ist, wird der Radialreifen 1 selbst die Radlast aufnehmen und die durch den Aufpumpdruck des Reifens be­ stimmte Längs-Federkonstante kann den üblichen oder auch einen kleineren Wert besitzen, so daß die Möglichkeit einer Verschlechterung der Fahrcharakteristik beseitigt ist.

Im Mittel- bis Hochlastbereich, wenn der Reifen größeren Stößen unterworfen wird, nimmt das ringförmige Strukturele­ ment 10 die größere Last auf und sein höherer Aufpumpdruck läßt die Längs-Federkonstante des Reifens in solchem Ausmaß anwachsen, daß dieser bei großer Verformung besser Energie absorbieren kann.

Ein Reifen mit den vorstehend beschriebenen strukturellen Ei­ genschaften bietet die folgenden Vorteile:
Erstens wird die Lastgröße, bei der "Felgenberührung" er­ folgt, erhöht, so daß eine Beschädigung des Reifens, die sonst bei gleicher Aufprallbelastung auftreten kann, verhin­ dert wird.

Zweitens trägt im Niedriglastbereich, wenn der Reifen nur kleinen Stößen unterworfen ist, der Radialreifen die Last allein, und die durch seinen Aufpumpdruck bestimmte Längs- Federkonstante kann den üblichen oder auch einen geringeren Wert annehmen, um einer Verschlechterung der vom Normalrei­ fen gewohnten Fahrcharakteristik entgegenzuwirken.

Drittens wird im Mittel- bis Hochlastbereich, wenn der Reifen größeren Stößen unterworfen ist, das ringförmige Strukturelement die Last aufnehmen, und sein höherer Aufpump­ druck läßt die Längs-Federkonstante des Reifens in einem sol­ chen Ausmaß wachsen, daß er eine größere Fähigkeit hat, bei großer Verformung Energie zu absorbieren.

Viertens, auch dann, wenn der Radialreifen luftleer ist, so daß sich die Seitenwände in hohem Maße verformen, wird der Laufstreifen sich auf das ringförmige Strukturelement aufle­ gen, um so eine "Felgenberührung" zu verhindern.

Claims (7)

1. Doppel-Radialreifen, der grundsätzlich einen ringförmigen Laufstreifen, zwei radial von den Enden des Laufstrei­ fens nach innen abstehende Seitenwände und an den radial inneren Enden der Seitenwände ausgebildete Wulstbereiche besitzt, die auf einer Radfelge befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges Strukturelement (10) mit einem höheren Aufpumpdruck als dem des Reifens selbst als integraler Teil des Inneren des Reifens (1) vorgese­ hen ist.

2. Doppel-Radialreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das ringförmige Strukturelement (1) allgemein konzentrisch mit dem Reifen ausgebildet ist.

3. Doppel-Radialreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das ringförmige Strukturelement (10) aus einer Schicht (12) ausgebildet ist, die nicht dicker als 1 mm ist, wobei die von der Felgenreferenzebene (L) aus gemessene Höhe (h) des ringförmigen Strukturelements (10) im Bereich von 1/3 bis 3/4 der von der Felgenrefe­ renzebene (L) gemessenen Reifenhöhe (H) liegt.

4. Doppel-Radialreifen nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Struktur­ element (10) als rohrförmiges Element (10) ausgebildet ist und am Außenumfang des rohrförmigen Elements ein Ver­ stärkungsgürtel (101) vorgesehen ist.

5. Doppel-Radialreifen nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß im unbelasteten Zustand die Umfangsfläche des ringförmigen Strukturelements (10) Abstand von der Innenfläche des Laufstreifenbereichs (2) einhält.

6. Doppel-Radialreifen nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen auf einen Druck von 2,0 bar aufgepumpt ist, während das ringförmige Strukturelement (10) auf einen höheren Druck aufgepumpt ist.

7. Doppel-Radialreifen mit einem ringförmigen Laufstreifen, zwei radial nach innen von den entgegengesetzt liegenden Enden des Laufstreifens abstehenden Seitenwänden und mit Wulsten, die am inneren radialen Ende jeder Seitenwand ausgebildet und an einer Radfelge angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges Strukturele­ ment (10) allgemein konzentrisch zum Reifen (1) in dessen Innenraum ausgebildet ist und einen höheren Aufpumpdruck aufweist als der Reifen selbst, wobei das ringförmige Strukturelement als integraler Teil des Reifen inneren vor­ gesehen ist und das ringförmige Strukturelement aus einer Schicht (12) mit einer Dicke nicht über 1 mm ausgebildet ist und die Höhe (h) von der Felgenreferenzebene (L) zum Außenumfang des ringförmigen Strukturelements im Bereich von 1/3 bis 3/4 der von der Felgenreferenzebene aus gemes­ senen Reifenhöhe (H) liegt.