DE69113630T2 - Konische reifenwülste mit mindestens einem haupt- und einem zusatzkern. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Luftreifen mit in jedem Wulst mit wenigstens einem Wulstkern verankerter Karkassenbewehrung, wobei jeder Wulst einen gegen die Drehachse des Reifens unter einem Winkel von mehr als 5º, im allgemeinen wenigstens 15º ± 1º, geneigten Sitz hat. Radial oberhalb der radialen Karkassenbewehrung liegt eine Scheitelbewehrung aus ein oder mehreren Einlagen aus Fäden oder Seilen.
• In jedem Wulst sind axial außerhalb der Rückführung der Karkasseneinlage in bekannter Weise ein oder mehrere Einlagen aus textilen oder metallischen Fäden oder Seilen unter einem kleinen Winkel zur Umfangsrichtung des Luftreifens angeordnet, wobei das radial äußere Ende dieser Einlage(n) oberhalb oder unterhalb des Endes der Rückführung der Karkassenbewehrung angeordnet ist und das radial innere Ende sich in der Spitze des Wulstes befinden kann.
• Die Funktion dieser Verstärkungsbewehrung in jedem Wulst ist, das Kautschukgemisch zu versteifen, das sich axial außerhalb der Rückführung der Karkassenbewehrung befindet. Sie führt zu Ablösungen und Brüchen des Kautschuks an ihrem radial äußeren Ende. Da außerdem das Profil der Basis des Wulstes in Abhängigkeit vom Profil der Arbeitsfelge, an der der Luftreifen montiert ist, gegeben ist, ist der Kontaktdruck zwischen dem Wulst und der Felge zwischen dem geneigten Bereich der Basis des Wulstes und dem geneigten Sitz der Felge sehr groß. Dasselbe gilt zwischen der Kante der Felge und dem entsprechenden Bereich des Reifens, wenn dieser auf seinen Arbeitsdruck aufgepumpt, aber nicht belastet ist. Der Bereich des Wulstes, der direkt oberhalb der Felgenkante liegt und diese Kante nicht berührt, wenn der Luftreifen aufgepumpt ist, kommt jedoch infolge der auf den Luftreifen ausgeübten Belastung in Kontakt mit der Felgenkante beim Durchgang durch die Kontaktellipse zwischen dem Luftreifen und dem Boden. Die Verschiebungen zwischen dem Kautschuk des Luftreifens und dem Metall der Felge sind beträchtlich, was zu einer Verschlechterung durch schnellen und konsequenten Verschleiß des oben betrachteten Bereichs des Wulstes führt, und zwar insbesondere, wenn Fremdkörper wie Sandkörner oder Staub zwischen den Kautschuk und das Metall eindringen können.
• Aus der Anmeldung EP 0 168 754 sind Luftreifen bekannt, deren Wülste mit zwei Kernen versehen sind, einem Hauptkern, um den herum eine radiale Karkassenbewehrung verankert werden kann, und einem Milfskern, um den herum eine Verstärkungseinlage gewickelt werden kann. Es handelt sich hier eindeutig um einen Pkw-Reifen für die Montage an einer Felge, die mit einem umlaufenden Vorsprung am Felgensitz versehen ist, um der Entwulstung vorzubeugen. Diese Art Luftreifen weist im allgemeinen keine Schäden an der Rückführung der Karkassenbewehrung oder den Enden der Verstärkungslage auf.
• Um die oben beschriebenen Nachteile zu beheben, d.h. die Beständigkeit des unteren Abschnitts des Reifens gegen die Verschlechterung des diesen aufbauenden Kautschuks sowie die Beständigkeit der Verstärkungseinlage gegen Ablösung zu verbessern, ist die erfindungsgemäße Kombination aus einem Luftreifen, der versehen ist mit einer radialen Karkassenbewehrung, einer Scheitelbewehrung und zwei Wülsten, die jeweils durch wenigstens einen Kern, um den die Karkassenbewehrung gewickelt ist, und einen Hilfskern, um den eine Einlage aus Fäden oder Seilen gewickelt ist, verstärkt sind, und einer Felge mit gegen die Drehachse unter einem Winkel von 15º ± 1º geneigten Sitzen, mit einem Nennradius RN und kreisförmigen Felgenkanten mit Radius &sub2; und Radius RJ bezüglich der Drehachse, welche Kanten mit den Sitzen durch kreisförmige Abschnitte mit Radius &sub1; verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß
• - einerseits die Basis eines jeden Wulstes, gesehen in axialem Schnitt, ein Profil mit einer bezüglich der Drehachse veränderlich geneigten Erzeugenden aufweist, wobei der axial innere Bereich einen Winkel von zwischen 25º und 30º bezüglich dieser Achse und der axial äußere Bereich einen Winkel von zwischen 15º und 20º bildet, und wobei diese Erzeugende axial nach außen durch kreisbogenförmige Abschnitte mit Radien verlängert ist, die im wesentlichen gleich den Radien &sub1; und &sub2; des Profils der Felge sind, und der am weitesten von der Drehachse entfernte Punkt der Basis des Wulstes einen Abstand RB von der Achse hat, der kleiner ist als der Radius RJ der Felgenkante, und daß
• - andererseits der Hilfskern in dem Bereich des Wulstes angebracht ist, der vorgesehen ist, um die Felgenkante abzudecken, so daß das Verhältnis wenigstens gleich 0,1 ist,
• wobei RI der Innenradius des Hilfskerns ist, und eine Verstärkungseinlage aus Fäden oder Seilen um den Hilfskern gewickelt ist und zwei Schichten bildet, von denen wenigstens eine sich bis zur Spitze des Wulstes erstreckt, wobei die Fäden oder Seile mit der Umfangsrichtung des Luftreifens einen Winkel von zwischen 90º und 45º bilden.
• Unter Milfskern ist jeder kreisförmige Ring mit beliebigem Querschnitt und beliebigem Aufbau zu verstehen, sofern dieser Ring einen Streckelastizitätsmodul von wenigstens 4000 MPA aufweist.
• Dieser Ring kann z.B. aus einfachem Kunststoffmaterial (Polyamid, Polyester) hergestellt sein, er kann auch wie herkömmliche Wulstkerne aus mehreren Fäden oder Seilen aufgebaut sein, die miteinander verbunden sind oder mit einem Kunststoffmaterial überzogen sind, das die Verbindung bildet.
• Vorteilhafterweise ist der Hilfskern ein geflochtener Kern von kreisförmigem Querschnitt, dessen Querschnittsradius zwischen 5 und 10 mm beträgt. Diese Art Wulstkern weist eine gewisse Streckung bei Belastung auf, was die Montage des Luftreifens, insbesondere die Montage des axial äußeren Bereichs eines jeden Wulstes erleichtert.
• Um einen besseren Kontakt zwischen dem kegelförmigen Abschnitt des Wulstes und dem kegelförmigen Sitz der Felge zu ermöglichen, sind die zwei Schichten von Fäden oder Seilen, die sich aus dem Herumwickeln der Verstärkungslage um den Hilfskern ergeben, unter dem Hauptkern einander überlagert und erstrecken sich axial nach innen bis zur Spitze des Wulstes. Eine dieser Schichten, vorzugsweise die radial innere Schicht, ist in der Spitze des Wulstes in ihr ansteigend verlängert, um sie zu verstärken. Diese bevorzugten Lösungen ermöglichen einerseits, das Abwickeln der Karkassenbewehrung von den Wulstkernen zu verhindern, und andererseits die Basis der Wülste gegen Beschädigungen bei der Montage zu schützen.
• Diese Verstärkung ist besonders wirksam, wenn die Winkel, die die textilen oder metallischen Fäden oder Seile der Schichten mit der Umfangsrichtung bilden, gleich 90º sind.
• Um die Haltbarkeit des Endes der Rückführung der Karkassenbewehrung nicht zu beeinträchtigen, ist es vorteilhaft, wenn dieses Ende auf einem kleineren Radius als dem Außenradius des Hilfskerns liegt. Es kann auch eine Vertiefung oder ein Hohlraum im radial direkt oberhalb des Hilfskerns liegenden Bereich gebildet sein, wodurch die Wärmeerzeugung verringert werden kann und die Wärme am Ende der Rückführung der Karkassenbewehrung schneller dissipiert werden kann, und gleichzeitig die Gewichtszunahme des Luftreifens aufgrund der Verwendung eines Hilfskerns soweit wie möglich kompensiert wird. Außerdem kann durch diese Vertiefung die Dicke der Flanke über eine größere Höhe hinweg konstant gehalten werden, was diese Flanke effizienter macht.
• Die nachfolgende Beispielsbeschreibung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung ermöglicht ein besseres Verständnis der Ausführung der Erfindung.
• In der Zeichnung zeigen
• Fig. 1 einen axialen Schnitt durch den Wulst des erfindungsgemäßen Luftreifens;
• Fig. 2 einen axialen Schnitt durch die Basis des Wulstes des Luftreifens im Vergleich zum Profil der standartisierten Felge, an der der Luftreifen montiert wird.
• Der Luftreifen 315/80 R 22.5 aus Fig. 1 besitzt einen Wulst (B) mit einem Hauptkern (3) mit rechteckigen Fäden, die von einem Kautschukgemisch (3) überzogen sind, um das eine Karkassenbewehrung (1) gewickelt ist, wodurch eine Rückführung (50) geschaffen wird, deren Ende in einem Abstand (R) von 318 mm von der Drehachse des Luftreifens liegt.
• Die Kontur des Bereichs der Felge (10) vom Typ 22.5 x 9.00, auf dem der Wulst (B) des Luftreifens zu liegen kommt (Fig. 2) besteht im wesentlichen aus einem kegelförmigen Sitz (11), dessen Erzeugende (11) mit der Drehachse einen Winkel von 15º ± 1º bildet und die mit einem Kreisbogen (13) mit Radius ( &sub2;) von 12,7 mm über einen zweiten Kreisbogen (12) mit Radius ( &sub1;) von 8 mm verbunden ist. Der Nenndurchmesser (RN) der Felge ist der Abstand, der den Schnittpunkt der Verlängerungen der Erzeugenden (11) und des Kreisbogens (13) von der Drehachse des Reifens trennt, wohingegen der Radius (RJ) der Felgenkante der Abstand zwischen der Drehachse und den am weitesten davon entfernten Punkten der Felgenkante ist.
• Die Kontur oder das Profil der Basis des Wulstes (B) des Luftreifens, gesehen in axialem Schnitt, ist praktisch vom Profil der Felge (10) abgeleitet. Das Profil der Basis des Wulstes besteht im wesentlichen aus einem kegelförmigen Abschnitt (21, 22) mit zwei Neigungen, der mit einem Kreisbogen (24) über einen zweiten Kreisbogen (23) verbunden ist.
• Die Erzeugende des zweifach kegelförmigen Abschnitts (21, 22) bildet im Bereich (21) mit der Drehachse des Luftreifens einen Winkel (β) von 27º und im Bereich (22) einen Winkel (α) von 15º. Die Radien ( '&sub1;) und ( '&sub2;) des zweiten bzw. ersten Kreisbogens der Basis des Wulstes sind jeweils gleich den Radien ( &sub1;) und ( &sub2;) des Profils der Felge (10). Genauso wie für die Felge (10) wird der Nennradius (R'N) der Basis (21, 22, 23, 24) des Wulstes (B) als Abstand des Schnittpunktes der Verlängerungen der Erzeugenden (21) und des Kreisbogens (24) von der Drehachse des Luftreifens definiert. Der Radius (R'N) ist damit um einen Betrag ΔR kleiner als der Radius (RN) der Felge (10), was, wenn man den Radius des axial äußeren Endes der Basis des Wulstes (B) mit (RB) bezeichnet, dieser Radius (RB) um denselben Betrag AR von im hier betrachteten Fall 0,5 mm kleiner ist als der Radius
• Der Hilfskern (4) (Fig. 1) est ein geflochtener Kern mit kreisförmigem Querschnitt mit 5 mm Radius. Sein Mittelpunkt (O) liegt in derselben Ebene senkrecht zur Drehachse wie das Endes des Kreisbogens (24), und der innere Radius (RI) dieses Kerns (4) ist so gewählt, daß das Verhältnis gleich 0,1 ist.
• Um den Kern (4) ist eine Einlage (5) von Metallseilen gewikkelt, die aus (3+9) 15/100-Drähten aufgebaut sind und zwei Schichten (51, 52) bilden, die unter dem Hauptkern (3) übereinanderliegen und bis zur Spitze (6) des Wulstes (B) verlaufen, wobei die metallischen Seile mit der Umfangsrichtung einen Winkel von 90º bilden.
• Axial außerhalb des Wulstkerns (4) ist das Profil der Flanke des Luftreifens mit dem Ende des Kreisbogens (24) durch einen Kreisbogen (25) verbunden, doch kann jedes beliebige andere Profil verwendet werden, sofern die Seileinlage (5) ausreichend mit Kautschukgemisch bedeckt ist, um äußeren Angriffen widerstehen zu können.
• Ein normaler Haltbarkeitsversuch, d.h. ein unter normalen Druckbedingungen, aber mit Überlast durchgeführter Fahrversuch erlaubt, die Verbesserung einerseits der Beständigkeit der im Wulst axial außerhalb der Rückführung der Karkassenbewehrung angeordneten Hilfsverstärkungsbewehrung gegen Ablösen, andererseits des Verschleißverhaltens desjenigen Bereichs des Wulstes, der direkt oberhalb der Felgenkante liegt, festzustellen. Außerdem kann mit einem Fahrversuch bei geringer Geschwindigkeit, bei dem der Luftreifen auf einer beheizten und erhitzenden Felge montiert ist, die erzielte Verbesserung der Beständigkeit der Karkassenbewehrung gegen das Abwickeln bewertet werden; so läuft ein Luftreifen vom oben genannten Format und mit bekanntem Aufbau ca. 5000 km, bevor sich die Karkassenbewehrung abwickelt, wohingegen ein erfindungsgemäßer Luftreifen eine Strecke von 20000 km erreicht, ohne daß ein Abwickeln oder ein anderer Schaden im Wulstkern auftritt.

Claims (7)

1. Kombination aus einer Felge (10) mit unter einem Winkel von 15 ± 1º gegen die Drehachse des Luftreifens geneigten Felgensitzen (11) mit einem Nennradius (RN) und kreisförmigen Felgenkanten (13) mit einem Radius &sub2; von 12,7 mm und einem Radius RJ bezüglich der Drehachse, wobei die Kante mit den kegelförmigen Sitzen (11) über Kreisbögen (12) mit Radius &sub1; von 8 mm verbunden sind, und einem zur Montage an dieser Felge vorgesehenen Luftreifen, der versehen ist mit einer radialen Karkassenbewehrung (1) einer aus wenigstens zwei gekreuzten Einlagen bestehenden Scheitelbewehrung und zwei Wülsten (B), die jeweils durch wenigstens einen Wulstkern (3), um den die Karkassenbewehrung (1) verankert ist, und einem Hilfskern (4), um den eine Einlage (5) aus Fäden oder Seilen gewickelt ist, verstärkt sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

- einerseits die Basis (2) des Wulstes, gesehen in axialem Schnitt, ein Profil mit einer Erzeugenden (21, 22) mit zwei Neigungen gegen die Drehachse des Luftreifens aufweist, wobei der axial innere Bereich einen Winkel von zwischen 25º und 30º bildet und der axial äußere Bereich einen Winkel von zwischen 15º und 20º bildet, wobei die Erzeugende (21, 22) axial nach außen durch kreisbogenförmige Abschnitte (23, 24) verlängert ist, deren Radien im wesentlichen gleich den Radien &sub1; und &sub2; des Profils der Felge sind, und der am weitesten von der Drehachse entfernte Punkt der Basis (2) des Wulstes einen Abstand (RB) von der Drehachse hat, der kleiner ist als der Radius Rj der Felgenkante (13), und

- andererseits der Hilfskern (4) mit einem Streckelastizitätsmodul von wenigstens 4000 MPA in dem Bereich des Wulstes B liegt, der vorgesehen ist, um die Felgenkante (13) abzudecken, so daß das Verhältnis wenigstens gleich 0,1 ist,

wobei RI der Innenradius des Hilfskerns (4) ist und die um den Hilfskern (4) gewickelte Verstärkungseinlage (5) aus zwei Schichten (51, 52) von Fäden oder Seilen gebildet ist, von denen wenigstens eine sich bis zur Spitze (6) des Wulstes (B) erstreckt, und die Fäden oder Seile mit der Umfangsrichtung einen Winkel von zwischen 90º und 45º bilden.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskern (4) ein geflochtener Kern mit kreisförmigem Querschnitt ist, dessen Querschnittsradius zwischen 5 und 10 mm liegt.

3. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schichten (51, 52) der Lage (5) wenigstens unter dem Hauptkern (3) bis zur Spitze (6) des Wulstes B übereinanderliegen.

4. Luftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schichten (51, 52) gegeneinander verschoben sind, wobei die radial innere Schicht (52) in der Spitze des Wulstes ansteigt.

5. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Seile der Verstärkungseinlage (5) aus Metall, vorzugsweise aus Stahl sind und einen Winkel von 90º zur Umfangsrichtung bilden.

6. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Rückführung (50) der Karkassenbewehrung (1) radial bei einem Radius R liegt, der kleiner ist als der Außenradius RE des Hilfskerns (4).

7. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vertiefung (7) radial oberhalb des Hilfskerns (4) in der Flanke des Luftreifens gebildet ist.