DE60205617T2

DE60205617T2 - Gürtellagenverstärkung für einen reifen

Info

Publication number: DE60205617T2
Application number: DE60205617T
Authority: DE
Inventors: Jean-Marc Ruffenach; Pierre Jallais
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: 2001-05-03
Filing date: 2002-04-29
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: DE60205617D1; FR2824295A1; US20040089391A1; RU2282538C2; JP2004524219A; ES2248579T3; CA2444954A1; CN100358737C; ZA200308220B; US6945294B2; ATE302124T1; RU2003134957A; CN1507393A; EP1392529B1; EP1392529A1; BR0209301A; WO2002090135A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung, die für die Ausstattung von Baumaschinen und/oder Baufahrzeugen, beispielsweise Radladern, Lastwagen, Planiermaschinen oder Scrapern, vorgesehen sind.
Solche Luftreifen weisen mindestens eine und hauptsächlich eine Karkassenbewehrung aus radialen Metallseilen und zwischen der Karkassenbewehrung und dem Laufstreifen eine Scheitelbewehrung auf, die vor allem eine so genannte Funktionsbewehrung umfasst, die aus mindestens zwei Lagen von nicht dehnbaren Metallseilen zusammengesetzt ist, die in jeder Lage parallel zueinander verlaufen und sich von einer Lage zur nächsten kreuzen, wobei sie mit der Umfangsrichtung Winkel bilden, die im Bereich von 0 bis 45° liegen können. Der Gebrauch von mit solchen Luftreifen ausgestatteten Fahrzeugen erfordert ferner die Gegenwart einer zusätzlichen, so genannten Schutzbewehrung radial außen an den Funktionslagen, wobei die Schutzbewehrung aus mindestens einer Lage von elastischen Metallseilen besteht. Seile, die unter einer Zugkraft, die der Bruchkraft entspricht, eine relative Dehnung von mindestens 3 % aufweisen, werden als elastische Seile angesehen, wohingegen ein so genanntes nicht dehnbares Seil unter einer Zugkraft von 10 % der Bruchkraft eine relative Dehnung von höchstens 0,2 % aufweist. Die Seile der Schutzlage(n) bilden mit der Umfangsrichtung Winkel, die im Bereich von 5 bis 35° liegen können; falls zwei Lagen vorliegen, sind diese im Allgemeinen von einer Lage zur nächsten gekreuzt angeordnet.
Die Aufgabe der so genannten Schutzlagen bestand anfangs, wie ihr Name angibt, in erster Linie im Schutz der Funktionslage gegen die durch den Boden verursachten Beanspruchungen, denen der Luftreifen ausgesetzt ist, ihre strukturellen Eigenschaften führen in den heutigen Luftreifen jedoch dazu, dass sie einerseits einen großen Beitrag dazu leisten, dass sich die beiden Funktionslagen nicht trennen, andererseits sind sie, da die Lebensdauer der Luftreifen von Baufahrzeugen gestiegen ist, nicht ausreichend, um einen fortwährenden Schutz während der gesamten Lebensdauer zu gewährleisten.
Der Luftreifen der betrachteten Art ist durch den Boden, auf dem er abrollt, zahlreichen Belastungen ausgesetzt, wobei dies insbesondere bei Lade- und Transportgeräten der Fall ist. Solche Angriffe durch scharfe Gegenstände, spitze Gegenstände und dergleichen führen

a) zu Schnitten im Laufstreifen, die die Geschwindigkeit der Qualitätsabnahme des Laufstreifens erhöhen, zu Schnitten in den Schutzlagen, was dazu führt, dass sie nicht mehr oder in einem geringen Umfang zur Beständigkeit im Hinblick auf die Trennung der Funktionslagen beitragen, jedoch auch zu Schnitten in den Funktionslagen, so dass die Gefahr der Ausweitung und der Oxidation der metallischen Elemente in diesen Lagen durch Feuchtigkeit und Bodenpartikel besteht, und
b) zu Perforationen des Scheitels insgesamt, wobei in Abhängig keit von der Art und der Form des aggressiven Gegenstands sogar die Karkassenbewehrung perforiert werden kann.

Die Schnittfestigkeit der Schutzlagen und die Beständigkeit des Scheitels gegenüber Perforation sollte verbessert werden.
Aus dem Patent US 3 589 425 ist bekannt, an dem Laufstreifen eines Luftreifens für Flugzeuge, der mit einer Karkassenbewehrung versehen ist, die aus mehreren Lagen von textilen, von einer Lage zur nächsten gekreuzten Elementen gebildet wird, von einem Rand des Laufstreifens zum anderen einerseits Lagen von schräg verlaufenden textilen Drähten, die am Boden der umlaufenden Rillen des Laufstreifens zum Vorschein kommen, damit sie den Wirkungen der Zentrifugalkraft an dem Laufstreifen entgegenwirken, und andererseits zwei Lagen von hyperelastischen Metallseilen mit einer relativen Dehnung von 15 bis 40 % vorzusehen, wobei diese Seile von einer Lage zur nächsten gekreuzt sind und die Lagen zwischen dem Boden der Rillen des Laufstreifens und der Karkassenbewehrung des Luftreifens eingebettet sind.
Das Patent FR 2 388 685 lehrt, in dem Bereich ohne Rillen zwischen dem Boden der Rillen und der Scheitelbewehrung mindestens eine Lage von kaum dehnbaren Seilen (Stahlseile mit einer relativen Dehnung unter 0,5 % unter einer Zugkraft von 10 % der Bruchkraft) vorzusehen, wobei die Neigung der Seile im Hinblick auf die Umfangsrichtung unter 30° beträgt und vorzugsweise im Bereich von 12 bis 24° liegt, und wobei der radiale Abstand zwischen dem Boden der Rillen und der Seillage kleiner ist als ein Drittel des radialen Abstandes zwischen dem Boden der Rille und der Scheitellage, die sich in radialer Richtung am nächsten am Laufstreifen befindet, oder in der Gegend dieses Werts liegt, um die Bildung von Rissen am Boden von transversalen Rillen eines Luftreifens für Baufahrzeuge zu vermeiden und ihre Ausbreitung in Richtung der Bewehrung des Laufstreifens zu minimieren. Eine solche Struktur schützt nicht gegen Schnitte und ihre Ausbreitung und ist für die Beständigkeit des Scheitels des Luftreifens gegenüber Schlägen, die durch schnelle Einwirkung von großen Gegenständen auftreten, in hohem Maße nachteilig.
Um die Beständigkeit eines Luftreifenscheitels von Baufahrzeugen gegenüber drei verschiedenen Arten von Angriffen durch von außen einwirkende Gegenstände zu verbessern, wobei es sich hier um die Schnittfestigkeit, die Beständigkeit gegenüber Perforationen und die Schlagfestigkeit handelt, weist der erfindungsgemäße Luftreifen eine radiale Karkassenbewehrung, die in jedem Wulst an einem ringförmigen Verstärkungselement des Wulstes verankert ist, in radialer Richtung darüber eine Scheitelbewehrung, die sich aus mindestens zwei Funktionslagen von nicht dehnbaren, von einer Lage zur nächsten gekreuzten Metallseilen zusammensetzt, wobei die Lagen eine Breite von mindestens 50 % der Breite L des Laufstreifens besitzen, und radial über den beiden Schutzlagen des Scheitels so genannte elastische, von einer Lage zur nächsten gekreuzte Metallseile auf, wobei der Laufstreifen, der in dem Teil ohne Rillen mit einer Dicke D mindestens eine Bewehrung von Verstärkungselementen besitzt, dadurch gekennzeichnet ist, dass sich diese Bewehrung aus mindestens zwei Lagen von Monofilamenten aus einem textilen Material zusammensetzt, welche in jeder Lage parallel verlaufen, wobei die axialen Breiten dieser beiden Lagen mindestens der Breite der am wenigsten breiten Funktionslage entsprechen.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Lagen aus von einer Lage zur nächsten gekreuzten Monofilamenten bestehen, die mit der Umfangsrichtung Winkel von 50 bis 60° bilden, da die Steifigkeiten der gesamten Lagen zwischen der Karkassenbewehrung und dem Boden nur geringfügig verändert werden.
Das textile Material ist vorzugsweise ein Polyamid, das aliphatisch oder aromatisch sein kann. Pro Einheit der axialen Breite und pro Einheit der Länge in Umfangsrichtung des Teils des Laufstreifens ohne Rillen beträgt das Volumen, das von den Elementen der Verstärkungslagen eingenommen wird, höchstens 20 % des Gesamtvolumens, wobei das Volumen der Kautschukmischung also mindestens 80 % des Gesamtvolumens ausmacht: Die oben angegebene Raumerfüllung ermöglicht einen sehr guten Kompromiss zwischen der Beständigkeit gegenüber Schnitten und der Schlagfestigkeit der zusätzlichen Bewehrung des Laufstreifens.
Die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung gehen noch besser aus der Beschreibung einer Ausführungsform hervor, die nicht einschränkend zu verstehen ist und die durch die beigefügte einzige 1 erläutert wird, die schematisch im Meridianschnitt einen Luftreifen für Baumaschinen gemäß der Erfindung zeigt.
Der Luftreifen mit der Abmessung 18.00-33 XDT umfasst eine Karkassenbewehrung, die aus nur einer Lage 1 von radialen und nicht dehnbaren Metallseilen aus Stahl besteht, wobei die Lage 1 in jedem Wulst im Allgemeinen durch Umschlagen um einen Wulstkern 2 zur Bildung von Hochschlägen 10 der Karkassenbewehrung verankert ist, wobei sich die Enden der Hochschläge in etwa auf halber Höhe der Flanken 5 befinden. Die Karkassenbewehrung ist in axialer Richtung innen durch eine Einheit 6 aus zwei Lagen von Seilen aus einem aliphatischen Polyamid verstärkt, die von einer Lage zur anderen gekreuzt sind, wobei sich die Lagen in axialer Richtung in der Mitte der Kautschukmischung 7 und in radialer Richtung in etwa in der Mitte der Flanke 5 befinden. Zwischen der Karkassenbewehrung 1 und dem Laufstreifen 4 ist eine Scheitelbewehrung 3 angebracht, die radial von innen nach außen umfasst:

– zwei Bewehrungslagen 31, die aus nicht dehnbaren Metallseilen gebildet werden, die mit der Umfangsrichtung einen Winkel von 8° bilden und deren axiale Breiten 28 % und 22 % der axialen Breite L des Laufstreifens betragen,
– eine so genannte Funktionsbewehrung 32, die aus mindestens zwei Lagen 320 und 321 aus nicht dehnbaren Metallseilen besteht, die in jeder Lage parallel zueinander verlaufen und von einer Lage 320 zur folgenden Lage 321 gekreuzt sind, so dass sie mit der Umfangsrichtung Winkel von 34 bzw. 20° bilden, wobei die beiden Lagen 320 und 321 axiale Breiten von 75 % bzw. 55 % der Breite L des Laufstreifens 4 besitzen,
– außen an der Funktionsbewehrung 32 ist die Schutzbeweh rung 33 angebracht, die sich in dem beschriebenen Fall aus zwei Schutzlagen 330 und 331 zusammensetzt, wobei die beiden Lagen aus so genannten elastischen Seilen gebildet werden, die von einer Lage 330 zur folgenden Lage 331 gekreuzt sind, so dass sie mit der Umfangsrichtung Winkel von 28° bilden, wobei die axialen Breiten der beiden Schutzlagen 330 und 331 so sind, dass die breiteste Lage 330 eine axiale Breite (89 % der Breite L) besitzt, die größer ist als die axiale Breite der breitesten Funktionslage 320, und die am wenigsten breite Lage 331 (68 % der Breite L) eine axiale Breite besitzt, die größer ist als die axiale Breite der am wenigsten breiten Funktionslage 321,
– in dem Bereich des Laufstreifens 4 ohne Rillen mit einer Dicke D, die in der Äquatorialebene gemessen wird, jedoch natürlich in Abhängigkeit vom axialen Messpunkt variabel ist, ist eine zusätzliche Bewehrung 34 des Laufstreifens vorgesehen, wobei diese Bewehrung aus zwei Lagen 340 und 341 von Monofilamenten aus einem aliphatischen Polyamid gebildet wird, die in jeder Lage parallel verlaufen und von einer Lage zur nächsten gekreuzt sind, so dass sie mit der Umfangsrichtung Winkel von 45° bilden, wobei die Lagen 340 und 341 axiale Breiten (63 % und 58 % der Breite L) aufweisen, die größer sind als die Breite der schmalsten Funktionslage 321. Die genannten beiden Lagen 340 und 341 unterteilen die Schicht der Kautschukmischung, die den Teil des Laufstreifens ohne Rillen bildet, in radialer Richtung in drei Schichten, die Schicht 35 zwischen der radial inneren Lage 340 der Bewehrung 34 und der Funktionslage 331, die am weitesten außen liegt, die Schicht 36, die die beiden Lagen 340 und 341 voneinander trennt, und die Schicht 37 zwischen dem Boden der Rillen und der in radialer Richtung oberen Lage 341 der Bewehrung 34, wobei diese Schichten 35, 36, 37 eine Dicke D₀ von D/3 aufweisen, die in der Äquatorialebene gemessen wird und über die gesamte axiale Breite in etwa konstant ist.

Wenn die Monofilamente aus Polyamid bestehen und radial durch die Schutzlagen 330 und 331 voneinander beanstandet sind, wird die Ausbreitung von Schnitten in Richtung der Schutzbewehrung minimiert, so dass diese ihre doppelte Funktion des Schutzes und der Verhinderung der Trennung der Funktionslagen erfüllen kann, und die Beständigkeit gegenüber Perforation wird verbessert. Wenn die Monofilamente in einem Winkel von 55° oder etwa 55° angeordnet sind, und die Bewehrung 34 einer gegebenen Volumenausfüllung genügt (in dem beschriebenen Fall beträgt das von dem Verstärkungselementen eingenommene Volumen 15 % des Gesamtvolumens), wird eine übermäßige Biegesteifigkeit des Scheitels insgesamt vermieden, wobei diese Merkmale gleichzeitig der Schlagfestigkeit nicht abträglich sind, sondern sie im Gegenteil verbessern.
Die erhaltenen Ergebnisse sind hinsichtlich der Schnittfestigkeit besonders überzeugend; für die gleiche Anzahl von Fahrstunden auf einem steinigen Boden mit wiederholtem Durchfahren einer Salzwasserpfütze ist die Anzahl der Schnitte in der radial am weitesten außen liegenden Lage 341 beträchtlich, die Schutzlagen 331 und 330 sind jedoch intakt, wohingegen die Schutzlagen des Vergleichsreifens (der in dem mit Rillen versehenen Teil des Laufstreifens nicht verstärkt ist), zahlreiche Schnitte aufweisen, so dass Feuchtigkeit eingedrungen ist und die Oxidation der elastischen Seile der Schutzlagen bereits begonnen hat.

Claims

Luftreifen für Baufahrzeuge, der eine radiale Karkassenbewehrung (1), die in jedem Wulst an einem ringförmigen Verstärkungselement (2) des Wulstes verankert ist, und in radialer Richtung darüber eine Scheitelbewehrung (3) aufweist, die aus mindestens zwei Funktionslagen des Scheitels (320, 321) aus nicht dehnbaren, von einer Lage (320) zur nächsten Lage (321) gekreuzten Metallseilen, wobei die Lagen eine Breite von mindestens 50 % der Breite L des Laufstreifens (4) aufweisen, und radial darüber zwei Schutzlagen des Scheitels (330, 331) aus so genannten elastischen Metallseilen zusammengesetzt ist, die von einer Lage (330) zur nächsten (331) gekreuzt sind, wobei der Laufstreifen (4) in seinem Teil ohne Rillen mit einer Dicke D mindestens eine Bewehrung (34) von Verstärkungselementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bewehrung (34) aus mindestens zwei Lagen (340, 341) aus Monofilamenten eines textilen Materials zusammensetzt, die in jeder Lage parallel zueinander verlaufen, wobei die axialen Breiten der beiden Lagen (340, 341) mindestens der Breite der Arbeitslage 321 entsprechen, die am wenigsten breit ist.
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die textilen Monofilamente von einer Lage (340) zur nächsten Lage (341) gekreuzt verlaufen und mit der Umfangsrichtung Winkel von 50 bis 60° einschließen.
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Material ein Polyamid ist.
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen, das von den Elementen der Verstärkungslagen (340, 341) eingenommen wird, pro Einheit in der axialen Breite und pro Einheit der Länge des Teils des Laufstreifens 4 ohne Rillen in Umfangsrichtung höchstens 20 % des Gesamtvolumens beträgt, wobei das Volumen der Kautschukmischung somit mindestens 80 % des Gesamtvolumens ausmacht.