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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, der auf
eine Felge mit mindestens einem kegelstumpfförmigen ersten Sitz montiert
werden soll, dessen axial äußeres Ende
näher an
der Drehachse liegt als das axial innere Ende.
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Ein
solcher Luftreifen ist in der Patentanmeldung WO 94/13498 der Anmelderin
beschrieben worden. Er weist mindestens einen ersten Wulst auf, der
auf den ersten, nach außen
geneigten Felgensitz montiert werden soll, wobei der erste Wulst,
der eine übliche
axiale Breite besitzt und axial nach außen in einer Wulstspitze endet,
einen Wulstsitz aufweist, bei dessen Erzeugenden das axial äußere Ende
näher an
der Drehachse liegt als das axial innere Ende, wobei sich die Erzeugende
axial nach außen
in einer Außenfläche fortsetzt,
die die Wulstspitze begrenzt, wobei diese Fläche mit der Drehachse einen
radial und axial nach außen
offenen Winkel γ unter
90° bildet.
Die radiale Karkassenbewehrung des Luftreifens, die in jedem Wulst
an mindestens einem nichtdehnbaren ringförmigen Verstärkungselement
verankert ist, besitzt, wenn der Luftreifen auf seine Betriebsfelge
aufgezogen und auf den Betriebsdruck aufgepumpt ist, ein Meridianprofil
mit einer Krümmungsrichtung,
die in den Flanken und den Wülsten, die
in der Spitze enden, konstant ist, und das so ist, dass in dem Wulst
die Tangente an dem Berührungspunkt
des Profils mit dem nichtdehnbaren ringförmigen Element des Wulstes
mit der Drehachse einen nach außen
offenen Winkel ϕ von mindestens 70° bildet.
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Der
Wulst eines solche Luftreifens und besonders die Verankerungsstruktur
der Karkassenbewehrung kann variabel sein. In der internationalen Patentanmeldung
WO 95/23073 ist die radiale Karkassenbewehrung durch Umschlagen
von dem Wulstfuß zur
Wulstspitze unter Bildung eines Hochschlags um das nichtdehnbare
Element an diesem Element verankert, wobei sich der Hochschlag in
ein keilförmiges
Kautschukprofilteil erstreckt, das durch zwei von einem Scheitel
A ausgehenden Seiten begrenzt wird, welcher sich unter dem Querschnitt
des umhüllten
Wulstkerns befindet, wobei die radial äußere Seite mit einer Parallelen
zur Drehachse, die durch den Scheitel A hindurchgeht, einen radial
und axial nach außen
offenen spitzen Winkel ϕ1 im Bereich
von 20° bis
70° bildet
und die radial innere Seite mit dieser Parallelen einen radial nach
innen offenen spitzen Winkel ϕ2 von
0° bis 30° bildet und
wobei die Kautschukmischung, die axial angrenzend an den Wulstkern
das Profilteil bildet, eine Shore A-Härte von mindestens 65 und größer als
die Shore A-Härte(n) der
axial und radial über
dem Wulstkern und dem Profilteil gelegenen Kautschukmischungen besitzt.
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Um
der Ausbreitung von Rissen in Richtung Wulstkern abzuhelfen, die
ihren Ursprung in der äußeren Schutzlage
des Wulstes haben, sieht die unter der Nummer WO 00/41902 veröffentlichte
Patentanmeldung PCT/EP99/10472 eine genaue Lokalisierung des Endes
des Hochschlags der Karkassenbewehrung vor, wobei der Hochschlag
zumindest das keilförmige
Kautschukprofilteil verstärkt,
das axial an der Außenseite
des Wulstkerns zur Verankerung liegt. Dieses keilförmige Profilteil
besteht aus einer Kautschukmischung mit einer Härte, die größer ist als die Härte(n) der
radial über
dem ringförmi gen
Verankerungselement und dem Profilteil gelegenen Kautschukmischungen.
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Obwohl
mit den beschriebenen Strukturen das Hauptproblem der Rissausbreitung
gelöst
werden konnte, stellen sie keine zufriedenstellende Lösung hinsichtlich
der Bildung der Risse dar, wenn die während der Lebensspanne des
Luftreifens auftretenden Risse der Schutzmischung des Wulstes zu viele
werden. Diese Strukturen haben ferner bestimmte nicht zu vernachlässigende
Nachteile, insbesondere im Hinblick auf das Fahrverhalten von Personenkraftwagen,
die mit großen
Dimensionen ausgestattet sind: Das Verhalten des Fahrzeugs unter transversalen
und longitudinalen Kräften
sollte verbessert werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, den genannten Nachteilen abzuhelfen,
wobei die hervorragenden Eigenschaften hinsichtlich des Nichtabdrückens des
Wulstes des Luftreifens von der Betriebsfelge erhalten bleiben sollen,
wodurch ein Luftreifen erhalten wird, der sich nicht von der Felge
abzieht.
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Der
erfindungsgemäße Luftreifen
mit radialer Karkassenbewehrung umfasst im Meridianschnitt zwei
Wülste,
wobei jeder Wulst einen Sitz, dessen Erzeugende nach außen geneigt
ist, und axial innen einen Wulstfuß aufweist, der mit mindestens
einem nichtdehnbaren ringförmigen
Element verstärkt
ist, um das die Karkassenbewehrung unter Bildung eines Hochschlages
von dem Wulstfuß zur
Wulstspitze umgeschlagen ist, wobei die Wulstspitze axial innen ein
Profilteil aus einer Kautschukmischung mit einer Shore A-Härte von
mindestens 65 aufweist, das keilförmig ist und von drei Seiten
begrenzt wird, von denen zwei von einem Scheitel A ausgehen, der
sich unter dem ringförmigen
Element befindet, wobei der Hochschlag der Karkassenbewehrung an
der lateralen Seite und der radial innen liegenden Seite des keilförmigen Profilteils
entlanggeht und ein Ende aufweist, das sich einerseits axial außen an einer
senkrecht zur Drehachse verlaufenden Geraden P2 befindet, die durch
den Schwerpunkt des Meridianschnitts des ringförmigen Verankerungselements
hindurchgeht, und andererseits in Bezug auf die Gerade P1, die durch den Schwerpunkt hindurchgeht
und mit der Drehachse einen axial und radial nach außen offenen Winkel
von 30° bis
60° bildet,
axial innen und radial außen
liegt. Der Luftreifen weist ferner zwei Profilteile aus einer Kautschukmischung
auf, die den Raum zwischen dem Hauptteil der Karkassenbewehrung und
seinem Hochschlag über
dem ringförmigen
Element und dem keilförmigen
Profilteil einnehmen, wobei sich ein Profilteil radial über dem
ringförmigen Element
befindet. Der Luftreifen ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens
eines der Profilteile der Kautschukmischungen, das den Raum zwischen dem
Hauptteil der Karkassenbewehrung und seinem Hochschlag einnimmt
und radial über
dem ringförmigen
Element und dem keilförmigen
Profilteil liegt, eine Shore A-Härte
aufweist, die mindestens der Härte
der Kautschukmischung entspricht, die das keilförmige Profilteil bildet, wobei
das Verhältnis
e1/e2 der Dicke
e1 zwischen dem Hochschlag der Karkassenbewehrung
und dem ringförmigen
Verankerungselement und der Dicke e2 zwischen
dem Hochschlag der Karkassenbewehrung und der Außenwand des Wulstes, welche
an der Geraden P1 gemessen werden, die folgende
Beziehung erfüllt: 0,05 ≤ e1/e2 ≤ 1,0.
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Unter
einer nach außen
geneigten Erzeugenden wird eine Erzeugende verstanden, deren axial
inneres Ende auf einem Kreis mit einem Durchmesser liegt, der größer ist
als der Durchmesser des Kreises, auf dem sich das axial äußere Ende
befindet.
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Der
Luftreifen besitzt vorzugsweise zwei nach außen geneigte Sitze mit unterschiedlichen Durchmessern,
wobei als Durchmesser einer geneigten Felge der Durchmesser des
Kreises bezeichnet wird, auf dem sich das Ende seiner Erzeugenden
befindet, das am weitesten von der Drehachse entfernt ist.
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Wenn
der Luftreifen auf seine Betriebsfelge aufgezogen und auf seinen
Betriebsdruck aufgepumpt ist, hat das Meridianprofil der Karkassenbewehrung
in zumindest dem ersten Wulst und der Flanke, die ihn radial fortsetzt,
eine konstante Krümmungsrichtung
und die Tangente TT' am
Berührungspunkt
T des Profil mit dem ringförmigen
Verstärkungselement
des Wulstes bildet mit der Drehachse einen nach außen offenen
Winkel ϕ von mindestens 70°.
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Die
Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnung, die der Beschreibung beigefügt ist,
noch besser verständlich,
welche ein nichteinschränkendes
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Luftreifens zeigt,
der in Kombination mit einer geeigneten Felge eine leistungsfähige Luftreifen/Felgen-Einheit
bildet. In der Zeichnung zeigt die einzige 1 schematisch einen
erfindungsgemäßen Luftreifenwulst,
der auf den Sitz seiner Montagefelge aufgezogen ist.
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Die
Felge 2, auf die der Luftreifen 1 montiert ist,
wird hauptsächlich
aus zwei kegelstumpfförmigen Sitzen
gebildet, deren Erzeugende mit der Drehachse einen in Richtung der
Außenseite
des Luftreifens offenen Winkel α' von 4° bis 30° und in dem
beschriebenen Beispiel von 14° bildet,
der kleiner ist als der Winkel der entsprechenden Erzeugenden der
Wulstsitze 12 des Luftreifens. Die axial äußeren Enden
dieser Sitze liegen also auf Kreisen, die kleinere Durchmesser haben
als die Kreise, auf denen sich die axial inneren Enden befinden.
Der Sitz 23'', der sich beispielsweise
an der Außenseite
des Kraftfahrzeugs befindet, setzt sich axial nach außen in einem
Vorsprung oder Hump 25'' fort, dessen
Innenseite 250'' mit der Drehachse
einen Winkel γ' bildet, dessen Durchmesser
DSE kleiner ist als der Innendurchmesser
DTE des Wulstkerns 14 der Verstärkung des
Wulstes, der auf diesen Sitzen montiert werden soll, und dessen
Höhe h1, die in Bezug auf das axial äußere Ende
des Felgensitzes 23'' gemessen wird,
eine Höhe
ist, die mit der Höhe
von Humps oder Vorsprüngen
vergleichbar ist, die in axialer Richtung an der Innenseite von üblichen
und genormten Kraftfahrzeugfelgen verwendet werden.
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An
der an der Außenseite
des Fahrzeugs gelegenen Seite ist der Felgensitz 23'' mit einem zylindrischen Bereich 21 verbunden,
auf dem ein Stützkörper 4 für den Laufstreifen
aufliegen soll. Der Durchmesser des zylindrischen Bereichs 21 ist
der Nenndurchmesser D der Felge 2.
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Die
Kontur des Wulstes 12, der auf den Sitz 23'' montiert ist, umfasst axial nach
innen eine Wand 12D, die in etwa senkrecht zur Drehachse
verläuft, eine
Wand, die seitlich an der axial äußeren Seite
des Stützrings 4 in
Auflage kommen kann. Die Wand 12D des Wulstes 12 setzt
sich axial nach außen
in einer kegelstumpfförmigen Erzeugenden 12C fort,
die mit einer Parallelen zur Drehachse einen axial nach innen und
radial nach außen
offenen Winkel β von
45° bildet.
Die Erzeugende 12C setzt sich wiederum axial nach außen in einer
zweiten kegelstumpfförmigen
Erzeugenden 12B des Wulstsitzes fort, die mit der Richtung
der Drehachse einen axial nach innen und radial nach außen offenen
Winkel α von
15° bildet. Diese
Erzeugende 12B wird als nach außen geneigt bezeichnet, da
ihr axial äußeres Ende
auf einem Kreis mit einem Durchmesser liegt, der kleiner ist als der
Durchmesser des Kreises, auf dem sich ihr axial inneres Ende befindet.
Eine kegelstumpfförmige
Erzeugende 12A, die die Erzeugende 12B axial nach außen fortsetzt
und mit der Richtung der Drehachse einen axial und radial nach außen offenen
Winkel γ von
45° bildet,
vervollständigt
die Kontur der Basis des Wulstes 12. Die Wand 12E,
die in dem beschriebenen Beispiel gekrümmt ist und in etwa senkrecht zur
Drehachse der Felge orientiert ist, vervollständigt die Kontur des Wulstes 12.
Die Erzeugende 12B kommt mit dem Sitz der Felge 23'', der nach außen geneigt ist, in Auflage.
Die Erzeugende 12A kommt dagegen an der axial inneren Wand 250'' des Vorsprungs oder Humps 25'' der Felge 2 in Auflage,
die mit einem Winkel γ' geneigt ist, der
dem Winkel γ der Erzeugenden 12A entspricht.
Der Bereich des Wulstes angrenzend an die Wand 12D und
die Erzeugende 12C bildet im Meridianschnitt den Fuß des Wulstes 12,
der Bereich des Wulstes angrenzend an die Erzeugende 12B,
die Erzeugende 12A und teilweise die Wand 12E bildet
die Spitze des Wulstes 12. Der Fuß des Wulstes 12 ist
mit einem Wulstkern 14 zur Verankerung der Karkassenbewehrung 13 verstärkt, wobei
der Wulstkern mit einer Kautschukmischung mit großer Shore
A-Härte
umhüllt
ist. Die Spitze des Wulstes 12 umfasst ein Profilteil 3,
das axial außen an
dem Wulstkern 14 zur Verankerung der Karkassen bewehrung 13 angeordnet
ist. Das Profilteil 3 hat in etwa die Form eines Kreissegments
mit einem Scheitel oder Zentrum A, der sich radial unter dem Wulstkern 14 befindet,
wobei zwei Seiten oder Radien 31 und 32 von dem
Scheitel A ausgehen und eine dritte Seite 30 gegenüber dem
Scheitel A liegt. Die radial äußere Seite
oder der radial äußere Radius 31 bildet
mit einer parallel zur Drehachse verlaufenden Geraden einen radial
und axial nach außen
offenen Winkel ϕ1 von 45°, wohingegen
die radial innere Seite oder der radial innere Radius 32 mit
der gleichen parallel verlaufenden Geraden einen radial nach innen
und axial nach außen
offenen Winkel ϕ2 von 15° bildet.
Das Profilteil 3 besteht aus einer Kautschukmischung, die
im vulkanisierten Zustand eine Shore A-Härte von mindestens 65 aufweist,
wobei sie in dem dargestellten Fall eine Shore A-Härte von
94 besitzt; die Härte
wird gemäß der Norm
ASTM D67549T gemessen.
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Radial
an der Außenseite
liegt über
dem umhüllten
Wulstkern 14 ein Profilteil 7 aus einer Kautschukmischung
mit einer hohen Shore A-Härte. Radial
an der Außenseite
des Profilteils 3 und axial an der Außenseite des Profilteils 7 ist
ein drittes Profilteil 6 aus einer Kautschukmischung angeordnet,
das eine Shore A-Härte
besitzt, die der Shore A-Härte des
Profilteils 7 und somit der Härte der Mischung des Profilteils 3 entspricht,
wodurch die Steifigkeiten und insbesondere die transversalen und
longitudinalen Steifigkeiten der Wülste verbessert werden können und
gleichzeitig beim Anwachsen der Spannung der Karkassenbewehrung
die entstehende Kompression des Profilteils 3 und ein selbsttätiges Klemmen der
Wulstspitze an der Montagefelge 2 aufrechterhalten kann,
wobei in dem beschriebenen Fall das anfängliche Klemmen des Wulstes 12 an
der Felge praktisch Null ist, da die Winkel α und α' praktisch gleich sind und wegen der
großen
Durchmesser des Felgensitzes und des Wulstsitzes. Der Wulst 12 wird durch
einen Protektor 5 vervollständigt.
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Die
Karkassenbewehrung 13 hat, wenn der Luftreifen auf seiner
Betriebsfelge montiert und auf seinen Betriebdruck aufgepumpt ist,
ein Meridianprofil, das über
die gesamte Länge
eine konstante Krümmungsrichtung
aufweist und das so ist, dass die Tangenten TT' an den Berührungspunkten T des Profils mit
den umhüllten
Wulstkernen 14 der Wülste 12 mit der
Drehachse axial und radial nach außen offene Winkel ϕ von
80° bilden.
Die Karkassenbewehrung 13 ist vom Wulstfuß bis zur
Spitze des Wulstes 12 oder von innen nach außen um den
umhüllten
Wulstkern 14 zur Bildung eines Hochschlags 130 umgeschlagen,
der sich entlang der radialen inneren Seite 32 des Profilteils 3 und
anschließend
entlang der Seite 30, die dem Scheitel A gegenüberliegt,
erstreckt und dann zumindest teilweise die axial und radial äußere Seite
des radial an der Außenseite
des Profilteils 3 liegenden Profilteils 6 bedeckt.
Das Ende des Hochschlags 130 liegt in radialer Richtung über dem Wulstkern 14 und
axial zwischen den beiden Gerade P1 und
P2, wobei es sich bei der Geraden P1 um die Gerade handelt, die durch den Schwerpunkt
des Meridianschnitts des Wulstkerns 14 hindurchgeht und mit
der Drehachse einen axial und radial nach außen offenen Winkel δ von 45° bildet,
und die Gerade P1 senkrecht zur kegelstumpfförmigen Erzeugenden 12C des
Wulstfußes
verläuft,
wobei die Gerade P2 senkrecht zur Drehachse
verläuft
und durch den Schwerpunkt hindurchgeht. Der Hochschlag 130 der Karkassenbewehrung
hat ein Meridianprofil, das so ist, dass das Verhältnis der
Dicke e1 zur Dicke e2 etwa 0,8
beträgt,
wobei e1 die Dicke der Kautschukmischung
zwischen der axial inneren Seite des Hochschlags 130 der
Karkassenbeweh rung 13 und der Metallfläche des Wulstkerns 14 ist,
wohingegen es sich bei der Dicke e2 um die
Dicke der Kautschukmischung zwischen der axial äußeren Seite des Hochschlags 130 und
der äußeren Wand
des Wulstes handelt, wobei die beiden Dicken e1 und
e2 an der oben definierten Geraden P1 gemessen werden. Der so strukturierte Hochschlag 130 in
Kombination mit den hohen Härten
der Kautschukmischungen, die ihn umgeben, hat eine Länge, die
ausreichend ist, damit er eine hohe Beständigkeit gegenüber Abwickeln
der Karkassenbewehrung aufweist, wobei es möglich ist, das Auftreten von
Rissen in der äußeren Lage 5 des Wulstes 12 hinauszuzögern, ohne
dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Risse in signifikanter
Weise verschlechtert wird.