DE60016451T2

DE60016451T2 - Scheitelbewehrung für radialreifen

Info

Publication number: DE60016451T2
Application number: DE60016451T
Authority: DE
Inventors: Lucien Bondu
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 2000-10-09
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2020-10-10
Also published as: BR0015390A; EP1233869B1; EP1233869A1; US6585020B2; ES2233473T3; DE60016451D1; JP2003513845A; WO2001034413A1; CA2389994C; FR2800673B1; US20020129885A1; BR0015390B1; FR2800673A1; ATE283769T1; CA2389994A1; JP4902921B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung, der als Ausstattung für Schwerfahrzeuge, wie Lastwagen, Busse, Schlepper, Anhänger und dergleichen vorgesehen ist, und sie betrifft insbesondere die Scheitelbewehrung eines solchen Luftreifens.
In radialer Richtung über der radialen Karkassenbewehrung des betrachteten Luftreifens, die von nicht dehnbaren Verstärkungselementen aus Metall oder aus aromatischem Polyamid gebildet wird, liegt gewöhnlich eine Scheitelbewehrung, die mehrere Scheitellagen umfasst, insbesondere eine Triangulierungslage, die von Metallelementen gebildet wird, welche in Bezug auf die Umfangsrichtung mit einem großen Winkel von 45° bis 90° ausgerichtet sind, wobei über der Triangulierungslage zwei Funktionslagen aus nicht dehnbaren Verstärkungselementen aus Metall angeordnet sind, die in den einzelnen Lagen zueinander parallel sind und sich von einer Lage zur nächsten kreuzen, wobei sie mit der Umfangsrichtung Winkel von 10° bis 45° bilden. Die Funktionslagen, die die Funktionsbewehrung bilden, sind im Allgemeinen mindestens mit einer sogenannten Schutzlage abgedeckt, die in der Mehrzahl der Fälle von dehnbaren oder sogenannten elastischen Verstärkungselementen aus Metall gebildet wird.
Im Fall eines Luftreifens für "Lastwagen" liegt eine einzige Schutzlage vor, deren Schutzelemente im Allgemeinen in der gleichen Richtung und mit dem gleichen Absolutwert des Winkels ausgerichtet sind wie die Verstärkungselemente der in radialer Richtung am weitesten außen liegenden Funktionslage, wobei die Schutzlage gewöhnlich weniger breit ist als die radial am weitesten außen liegende Funktionslage mit der geringsten Breite. Derartige Scheitelbewehrungen sind nicht hinreichend haltbar, weil sich im Kautschuk zahlreiche Brüche zwischen den Rändern der beiden Funktionslagen des Gürtels bilden und ausbreiten, da die Reifen unter starken Schräglaufbeanspruchungen laufen.
Um zu vermeiden, dass sich die Enden der Scheitelbewehrung ablösen, wenn der Luftreifen mit hoher Geschwindigkeit abrollt, lehrt das Patent FR 1 435 804 der Anmelderin, auf jeder Seite dieser Bewehrung eine schmale Lage aus Seilen anzuordnen, die mit den Seilen der Karkassenbewehrung einen Winkel bilden, der im Bereich von 40° bis 70° liegen kann. Diese Lage kann teilweise auf der Scheitelbewehrung, zwischen den beiden Funktionslagen oder zwischen der Scheitelbewehrung und der Karkassenbewehrung angeordnet sein. Bei dem Material, aus dem die Seile bestehen, kann es sich um ein beliebiges Material handeln.
Die japanische Anmeldung JP 63/125 406 schlägt zur Verbesserung der Uniformität die Verwendung von kleinen Lagen zur Verstärkung der Ränder der Funktionsbewehrung vor, wobei diese Lagen aus Verstärkungselementen aus anorganischen Fasern, wie beispielsweise Kohlenstoff-Fasern oder Glasfasern, bestehen und parallel zu den Elementen der radial außen liegenden Funktionslage ausgerichtet sind.
Um der Separation am Ende der Scheitellagen vorzubeugen, lehrt das Patent US 5 435 369 , die Enden der beiden breitesten Lagen mit zusätzlichen kleinen Lagen von Verstärkungselementen abzudecken, die aus einem Material bestehen, das unter Stahl, aromatischem Polyamid, Nylon und dergleichen ausgewählt ist, und die in Bezug auf die Umfangsrichtung mit einem Winkel ausgerichtet sind, der im Bereich von 0 bis 55° liegen kann.
Die Druckschrift EP 0 730 987 beschreibt einen Luftreifen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Fortschritte, die bei der Abnutzung von "Lastwagen"-Luftreifen in Hinblick auf die Lebensdauer (Anzahl der zurückgelegten Kilometer) erzielt wurden, sowie die Möglichkeit einer einfachen und wirtschaftlichen späteren Runderneuerung machen eine Scheitelbewehrung mit verbesserter Beständigkeit gegenüber der Separation der Ränder der Funktionslagen erforderlich.
Der erfindungsgemäße Luftreifen besitzt eine radiale Karkassenbewehrung, über der in radialer Richtung eine Scheitelbewehrung angeordnet ist, die aus mindestens einer Funktionsbewehrung, welche von zwei Lagen von nicht dehnbaren Verstärkungselementen aus Metall gebildet wird, die in den einzelnen Lagen zueinander parallel sind und sich von einer Lage zur nächsten kreuzen, wobei sie mit der Umfangsrichtung Winkel α₁ und α₂ im Bereich von 10° bis 45° bilden, und wobei die Funktionslagen axiale Breiten L₁ und L₂ aufweisen, und mindestens einer sogenannten Schutzlage zusammengesetzt ist, die eine axiale Breite L₃ aufweist, die so ist, dass L₃ < L₂ < L₁, wobei die Verstärkungselemente der Schutzlage in der gleichen Richtung geneigt sind wie die Verstärkungselemente der radial benachbarten Funktionslage, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass auf jeder Seite der Äquatorialebene in axialer Verlängerung der Schutzlage eine zusätzliche Lage von nicht dehnbaren Verstärkungselementen aus Metall angeordnet ist, deren Ausrichtung der Ausrichtung der Verstärkungselemente der radial außen liegenden Funktionslage entspricht und die mit der Umfangsrichtung einen Winkel α₄ bilden, dessen Absolutwert um mindestens 5° größer ist als der Absolutwert des Winkels α₂ der Elemente dieser Funktionslage, wobei die axiale Breite L_A jeder zusätzlichen Lage so ist, dass ihr axial äußeres Ende um einen Betrag von der Äquatorialebene beabstandet ist, der größer ist als die halbe Breite der Funktionslage, die die geringste Breite aufweist und in radialer Richtung außen liegt, und so, dass sie das axiale Ende der breitesten und radial innen liegenden Funktionslage nicht bedeckt, wobei das axial äußere Ende der zusätzlichen Lage in einem Abstand von der Äquatorialebene des Luftreifens angeordnet ist, der im Bereich von 42,5 bis 47,5% der axialen Breite L₁ der breitesten und radial innen liegenden Funktionslage liegt.
Wie an sich bekannt kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen die Funktionsbewehrung und die Karkassenbewehrung eine sogenannten Triangulierungslage eingefügt wird, wobei diese Lage von in Bezug auf die Umfangsrichtung mit einem Winkel, der im Bereich von 45° bis 90° liegen kann, stark geneigten, nicht dehnbaren Metallelementen gebildet wird und wobei sie eine axiale Breite L₀ aufweist, die kleiner ist als die Breite L₁ der ersten Funktionslage.
Die Differenz α₄ – α₂ ist vorzugsweise nicht größer als 20°. Wenn die Differenz kleiner als 5° ist, wird die Beständigkeit gegenüber einer Separation der Funktionslagen nicht verbessert; wenn die Differenz größer als 20° ist, kann es zu einem Effekt kommen, der im Gegensatz zu dem gewünschten Effekt steht, d.h. es besteht die Gefahr einer Separation der Ränder der Funktionslagen des Gürtels.
Die Merkmale der Erfindung werden anhand der Beschreibung einer Ausführungsform besser verständlich, die in der beiliegenden Zeichnung erläutert ist, welche eine einzige 1 umfasst.
Der Luftreifen P mit den Abmessungen 385/65.R.22,5.X besitzt eine radiale Karkassenbewehrung, die aus einer einzigen Lage 1 aus nicht dehnbaren Metallseilen besteht, d.h. aus Seilen, die unter einer Zugbeanspruchung, die 10% der Bruchdehnung beträgt, eine Dehnung von höchstens 0,2% zeigen. Die Karkassenbewehrung ist in den Wülsten unter Bildung eines Hochschlags 10 jeweils an einem Wulstkern 2 verankert. In radialer Richtung außen über der Karkassenbewehrung ist eine Scheitelbewehrung 3 angeordnet, die in radialer Richtung von innen nach außen die folgenden Lagen aufweist:

– eine erste als Triangulierungslage bezeichnete Scheitellage 30, die von nicht dehnbaren Metallseilen aus Stahl gebildet wird, welche mit einem Winkel α₀ ausgerichtet sind, der im beschriebenen Fall 50° beträgt,
– über dieser Lage 30 angeordnet eine erste Funktionslage 31 des Gürtels, die von nicht dehnbaren Metallseilen aus Stahl gebildet wird, welche mit der Umfangsrichtung einen Winkel α₁ von 18° bilden, wobei die Seile der Triangulierungslage 30 und der ersten Funktionslage die gleiche Ausrichtung aufweisen,
– im Anschluss daran eine zweite Funktionslage 32 des Gürtels, die von Metallseilen gebildet wird, welche mit den Metallseilen der ersten Lage 31 identisch sind und mit der Umfangsrichtung einen dem Winkel α₁ entgegengesetzten Winkel α₂ bilden, dessen Absolutwert im gezeigten Fall dem Absolutwert von 18° des Winkels α₁ entspricht (jedoch von dem Winkel α₁ verschieden sein kann),
– eine letzte axial durchgehende Lage 33 von sogenannten elastischen Metallseilen aus Stahl, die in Bezug auf die Umfangsrichtung mit einem Winkel α₃ ausgerichtet sind, der dem Winkel α₂ gleichgerichtet ist und dessen Absolutwert dem Absolutwert des Winkels α₂ entspricht, wobei diese letzte Lage eine sogenannte Schutzlage ist und wobei es sich bei den sogenannten elastischen Metallseilen um Seile mit einer relativen Bruchdehnung von mindestens 4% handelt,
– auf jeder Seite der Äquatorialebene XX' und in axialer Verlängerung der Lage 33 eine zusätzliche Lage 34 von nicht dehnbaren Metallseilen aus Stahl, die in jeder Lage parallel sind und mit der Umfangsrichtung einen Winkel α₄ bilden, der den Winkeln α₃ und α₂ gleichgerichtet ist, die von den Seilen der Lagen 32 bzw. 33 ge bildet werden, jedoch mit 26° um einen Betrag von 8° größer ist als diese Winkel.

Die axiale Breite L₁ der ersten Funktionslage 31 entspricht 0,78 mal der maximalen axialen Breite So der Mittelfaser der Karkassenbewehrung (1), d.h. sie beträgt 280 mm, womit sie für einen Luftreifen der üblichen Form kleiner ist als die Breite der Lauffläche, die im betrachteten Fall 286 mm beträgt. Die axiale Breite L₂ der zweiten Funktionslage 32 ist mit 212 mm kleiner als die Breite L₁. Die axiale Breite L₀ der Triangulierungslage 30 beträgt 270 mm, was 0,75 So entspricht. Die Breite L₃ der Schutzlage 33 ist kleiner als die Breite L₂ der in radialer Richtung benachbarten Funktionslage 32 mit der geringsten Breite; sie beträgt 120 mm. Was die axiale Breite der zusätzlichen Lagen 34 anbelangt, so liegt diese jeweils bei 70 mm; die Lage 34 ist etwa mittig auf dem Ende der radial außen liegenden Funktionslage 32 mit der geringsten Breite angeordnet.
Die beschriebenen Luftreifen wurden am Fahrzeug durch Fahren und unter starken Schräglaufbeanspruchungen auf ihre Haltbarkeit geprüft. Während mit den Vergleichsreifen, die eine Schutzlage besitzen, die weniger breit ist als die zweite Funktionslage und von Verstärkungselementen gebildet wird, die mit der Umfangsrichtung den gleichen Winkel bilden wie die Elemente dieser Funktionslage, im Mittel eine Laufleistung von 6 225 km erreicht wurde, liefen die erfindungsgemäßen Reifen 8 660 km, was einer Steigerung von etwa 39% entspricht, ohne dass es bei den Reifen zu einer Separation der beiden Funktionslagen kam.

Claims

Luftreifen P, der eine radiale Karkassenbewehrung (1) besitzt, über der eine Scheitelbewehrung (3) angeordnet ist, die aus mindestens einer Funktionsbewehrung, welche von zwei Lagen (31, 32) von nicht dehnbaren Verstärkungselementen aus Metall gebildet wird, die in den einzelnen Lagen zueinander parallel sind und sich von einer Lage (31) zur nächsten (32) kreuzen, wobei sie mit der Umfangsrichtung Winkel α₁ und α₂ im Bereich von 10° bis 45° bilden, und wobei die Funktionslagen axiale Breiten L₁ und L₂ aufweisen, und mindestens einer sogenannten Schutzlage (33) zusammengesetzt ist, die eine axiale Breite L₃ aufweist, die so ist, dass L₃ < L₂ < L₁, wobei die Verstärkungselemente der Schutzlage (33) in der gleichen Richtung geneigt sind wie die Verstärkungselemente der radial benachbarten Funktionslage (32), dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite der Äquatorialebene XX' in axialer Verlängerung der Schutzlage (33) eine zusätzliche Lage (34) von nicht dehnbaren Verstärkungselementen aus Metall angeordnet ist, deren Ausrichtung der Ausrichtung der Verstärkungselemente der radial außen liegenden Funktionslage (32) entspricht und die mit der Umfangsrichtung einen Winkel α₄ bilden, dessen Absolutwert um mindestens 5° größer ist als der Absolutwert des Winkels α₂ der Elemente der Funktionslage (32), wobei die axiale Breite L_A jeder zusätzlichen Lage (34) so ist, dass ihr axial äußeres Ende von der Äquatorialebene XX' um einen Betrag beabstandet ist, der größer ist als die halbe Breite der Funktionslage (32), die die geringste Breite aufweist und in radialer Richtung außen liegt, und so, dass sie das axiale Ende der breitesten und radial innen liegenden Funktionslage (31) nicht bedeckt, wobei das axial äußere Ende der zusätzlichen Lage (34) in einem Abstand von der Äquatorialebene des Luftreifens angeordnet ist, der im Bereich von 42,5 bis 47,5% der axialen Breite L₁ der breitesten und radial innen liegenden Funktionslage (31) liegt.
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zwischen der Funktionsbewehrung (3) und der Karkassenbewehrung (1) eine sogenannten Triangulierungslage (30) aufweist, die von in Bezug auf die Umfangsrichtung mit einem Winkel α₀ von 45° bis 90° stark geneigten, nicht dehnbaren Metallelementen gebildet wird und die eine axiale Breite L₀ aufweist, die kleiner ist als die Breite L₁ der ersten Funktionslage (31).
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz α₄ – α₂ zwischen dem Winkel der Verstärkungselemente der zusätzlichen Lage (34) und dem Winkel der Verstärkungselemente der radial außen liegenden Funktionslage (32) mit der geringsten Breite nicht größer ist als 20°.