DE4409182A1 - Festigkeitsträger für Fahrzeugreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Festigkeitsträger für Fahrzeug­ reifen. Festigkeitsträger können in der Karkasse und im Gürtel von Fahrzeugreifen vorgesehen sein, um die physika­ lischen Eigenschaften des Reifens, insbesondere gegenüber dynamischen Belastungen zu verbessern.

Bekannte Festigkeitsträger für Fahrzeugreifen bestehen aus Mehrfachdrähten, wobei jeweils mindestens zwei Drähte mitein­ ander verdrillt sind. Insbesondere im Gürtel von Fahrzeugrei­ fen bestehen die Drähte meist aus Stahl und bewirken daher eine beträchtliche Erhöhung des Reifengewichts.

Heutzutage wird aber bei Fahrzeugreifen eine größtmögliche Reduzierung des Reifengewichtes angestrebt, vor allem um den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu senken. Andererseits sind von modernen Fahrzeugreifen hohe physikalische Anforde­ rungen, insbesondere in Bezug auf dynamische Belastungen, zu erfüllen, die die Verwendung von entsprechend massiven Festigkeitsträgern notwendig machen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Festigkeitsträger für Fahrzeugreifen anzugeben, dessen Gewicht möglichst ge­ ring ist und der dennoch eine ausreichende Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugreifens gewähr­ leistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Festigkeits­ träger für Fahrzeugreifen gelöst, welcher mindestens zum Teil in Form von Einzeldrähten ausgebildet ist, die eine Geo­ metrie aufweisen, die jedem solchen Einzeldraht eine zusätz­ liche Elastizität in Längsrichtung verleiht.

Nach der herkömmlichen Erfahrung sind Festigkeitsträger in Form von Einzeldrähten nicht geeignet, auftretende dynami­ sche Belastungen, insbesondere im Kompressionsbereich, in ausreichendem Maße aufzunehmen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Einzeldrähte mit einer Geometrie, die den Einzeldrähten eine zusätzliche Elastizität in ihrer Längs­ richtung verleiht, können nun Festigkeitsträger geschaffen werden, die ein geringeres Gewicht aufweisen als herkömm­ liche Festigkeitsträger und dennoch den physikalischen Anfor­ derungen, insbesondere hinsichtlich der dynamischen Belast­ barkeit, genügen.

Um eine zusätzliche Elastizität in Längsrichtung zu erhal­ ten, können die Einzeldrähte in Längsrichtung gewellt sein, Spiralform aufweisen oder jeweils um ihre Längsachse verdreht sein, wobei die Schlaglänge, also der Abstand zweier geometrisch äquivalenter Punkte dieser Einzeldrähte bevorzugt 10 bis 25 mm beträgt. Eine solche Geometrie kann durch eine Verformung des zunächst geradlinigen Einzeldrahtes bis in den plastischen Bereich hinein erreicht werden.

Eine sehr einfache Methode, Einzeldrähte mit einer solchen Geometrie zu schaffen, besteht darin, zwei oder mehr unver­ formte Einzeldrähte in bekannter Weise miteinander zu versei­ len, also unter entsprechender Spannung zunächst in einer Richtung und anschließend in umgekehrter Richtung zu verdril­ len. Durch Aufdrehen des so erhaltenen Kordes erhält man eine entsprechende Anzahl von Einzeldrähten, die aufgrund der plastischen Verformung bei der Verseilung eine gewellte oder spiralige Geometrie aufweisen.

Selbstverständlich kann die Geometrie auch auf andere Weise erzeugt werden, beispielsweise durch Ziehen des Drahtes über eine entsprechend geformte Rolle. Wichtig ist nur, daß eine bleibende plastische Verformung erfolgt, die zu der gewünsch­ ten, eine zusätzliche Elastizität in Längsrichtung des Drah­ tes verleihenden Geometrie führt.

Eine Schlaglänge von 10 bis 25 mm hat sich als besonders ge­ eignet herausgestellt, um den Einzeldrähten die gewünschten physikalischen Eigenschaften zu verleihen.

Die Einzeldrähte können im Querschnitt kreisförmig sein und bevorzugt einen Querschnitt von 0,15 bis 0,40 mm aufweisen. Diese Ausgestaltung und Dimensionierung hat sich bei Festigkeitsträgern für übliche Fahrzeugreifen als besonders geeignet herausgestellt, ein geringes Gewicht des Fahrzeug­ reifens mit guten physikalischen Eigenschaften zu verbinden.

Durch Verwendung von abgeflachten Einzeldrähten, sogenannten flat-wire, welche bevorzugt einen im wesentlichen recht­ eckigen Querschnitt zwischen 0,2 × 0,35 mm und 0,3 × 0,5 mm aufweisen, können die physikalischen Eigenschaften des Festigkeitsträgers und damit des Fahrzeugreifens bei unverändertem Gewicht weiter verbessert werden. Durch die Abflachung wird die Steifigkeit des Einzeldrahtes gegenüber einer Biegung oder Verdrehung erhöht. Dies wirkt sich auf den verformten Einzeldraht im Sinne einer weiteren Erhöhung der Elastizität im Längsrichtung aus.

Die Einzeldrähte werden mit Gummi überzogen, um eine bessere Verbindung mit den übrigen Reifenteilen zu bewirken. Bei die­ sem sogenannten Kalandrieren wird eine Zugkraft in Längsrich­ tung des Einzeldrahtes ausgeübt, die die vorherige plasti­ sche Verformung mindestens teilweise wieder rückgängig macht. Dies kann durch entsprechende stärkere Verformung berücksichtigt werden.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, jedem Einzeldraht ei­ nen Zugträger, aus Gewichtsgründen bevorzugt aus textilem Ma­ terial, zuzuordnen. Beim Kalandrieren nimmt dann der Zugträ­ ger im wesentlichen die Zugkraft auf, so daß die plastische Verformung des Einzeldrahtes weitgehend erhalten bleibt.

Bei dieser Ausgestaltung kann der Einzeldraht um den Zugträ­ ger verseilt werden, wodurch der Einzeldraht eine leicht spiralige Form annimmt, welche ihm die gewünschte zusätzli­ che Elastizität in Längsrichtung verleiht. Als Zugträger kann auch ein textiler Festigkeitsträger gewählt werden, der dann einen zusätzlichen positiven Einfluß auf die physikali­ schen Eigenschaften des Fahrzeugreifens ausüben kann.

Durch die Verwendung von Einzeldrähten ist auch die bei der Kalandrierung aufgebrachte Gummischicht vorteilhafterweise dünner als bei bekannten Festigkeitsträgern.

Der erfindungsgemäße Festigkeitsträger kann insbesondere in einer Karkasse und/oder in einer Gürtellage eines Fahrzeug­ reifens verwendet werden.

Die Einzeldrähte des Festigkeitsträgers können bei Verwen­ dung als Gürtellage bevorzugt aus Stahl gebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungs­ gemäßen Einzeldrahtes,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Variante des erfindungsgemäßen Einzeldrahtes,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Einzeldrahts und

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht der Variante von Fig. 3.

Der Einzeldraht 1 von Fig. 1 weist eine wellenförmige Geome­ trie auf. Der Einzeldraht 1 ist damit gegenüber einem unver­ formten Einzeldraht zweidimensional verformt in Art einer Welle, die sich beidseits der Mittellängsachse 2 des Einzel­ drahtes 1 erstreckt. Die Schlaglänge 1 dieser Welle beträgt bevorzugt 10-25 mm.

Bei der Variante von Fig. 2 ist der Einzeldraht 101 gegen­ über dem unverformten Einzeldraht dreidimensional verformt. Der Einzeldraht 101 weist die Form einer um seine Mittel­ längsachse 102 gewundenen Spirale auf, mit einer Schlag­ länge 1 zwischen geometrisch äquivalenten Punkten von bevor­ zugt 10-25 mm. Längs der Mittellängsachse 102 erstreckt sich bei der Variante von Fig. 2 ein Zugträger 103, welcher bevorzugt aus textilem Material besteht. Dieser nimmt bei der Kalandrierung des Einzeldrahtes die Zugkräfte weitgehend auf, so daß die Verformung des Einzeldrahtes 101 erhalten bleibt.

Neben einem kreisförmigen Querschnitt mit einem bevorzugten Durchmesser von 0,15 bis 0,40 mm kann der Einzeldraht 201 wie Fig. 3 zeigt auch abgeflacht sein, als sogenannter flat-wire. Der Einzeldraht 201 weist hierbei einen im wesent­ lichen rechteckigen Querschnitt auf, welcher bevorzugt zwi­ schen 0,2 × 0,35 mm und 0,3 × 0,5 mm beträgt.

Wie Fig. 4 zeigt, kann der flat-wire 201 um seine Längsach­ se 202 verdreht sein. Auch hierdurch wird dem Einzel­ draht 201 eine zusätzliche Elastizität in Längsrichtung verliehen.

Die Herstellung des Einzeldrahtes 1 von Fig. 1 kann durch übliche Verseilung von zwei oder mehr Einzeldrähten erzielt werden, also durch Verdrillung der Einzeldrähte in einer Richtung, anschließende Verdrillung im umgekehrten Sinne, jeweils unter Spannung, und schließlich Wiederaufdrehen der verseilten Einzeldrähte.

Der Einzeldraht 101 von Fig. 2 kann durch Verseilung eines Einzeldrahtes 101 um einen Zugträger 102 erzielt werden. Bei Verwendung eines textilen Zugträgers 102 nimmt der Einzel­ draht 101 eine spiralige Form an. Der Verseilvorgang wird in ähnlicher Weise durchgeführt wie bei der Verseilung von mehreren Einzeldrähten.

Als Zugträger kann ein textiler Festigkeitsträger aus PET, Nylon oder Aramid in den Titern 420, 750, 840, 1400, 1880 und 2100 dtex, also Gramm pro 10 000 Metern, verwendet wer­ den, entweder als Multifilament oder als monofiler Zugträ­ ger. Eine gummifreundliche Imprägnierung fördert die Verbin­ dung mit dem Reifenmaterial.

Der Grad der Wellung, Spiralisierung oder Verdrehung des Einzeldrahtes wird entsprechend den gewünschten physikali­ schen Eigenschaften des Festigkeitsträgers gewählt. Dynami­ sche Belastungen des Festigkeitsträgers werden mindestens zum Teil von der geometrischen Struktur aufgefangen, so daß die vorgegebenen physikalischen Anforderungen von dem erfin­ dungsgemäßen Einzeldraht erfüllt werden.

Claims (11)

1. Festigkeitsträger für Fahrzeugreifen, mindestens zum Teil in Form von Einzeldrähten, die eine Geometrie auf­ weisen, die jedem solchen Einzeldraht eine zusätzliche Elastizität in Längsrichtung verleiht.

2. Festigkeitsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte in Längsrichtung gewellt sind.

3. Festigkeitsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte spiralisiert sind.

4. Festigkeitsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte um ihre Längsachse verdreht sind.

5. Festigkeitsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaglänge, also der Abstand zweier geometrisch äquivalenter Punkte der Einzeldrähte mit einer solchen Geometrie, 10-25 mm beträgt.

6. Festigkeitsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte im Querschnitt kreisförmig sind, bevorzugt mit einem Querschnitt von 0,15-0,40 mm.

7. Festigkeitsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte mindestens einseitig abgeflacht sind, bevorzugt mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, welcher zwischen 0,2 × 0,35 mm und 0,3 × 0,5 mm beträgt.

8. Festigkeitsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte mit Gummi überzogen sind.

9. Festigkeitsträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Einzeldraht ein Zugträger, bevorzugt aus tex­ tilem Material, zugeordnet ist.

10. Festigkeitsträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte um den Zugträger verseilt sind.

11. Fahrzeugreifen mit einer Karkasse und/oder einer Gürtel­ lage mit einem Festigkeitsträger nach einem der vorherge­ henden Ansprüche.