DE69510381T2

DE69510381T2 - Luftreifen mit Notlaufeigenschaften

Info

Publication number: DE69510381T2
Application number: DE69510381T
Authority: DE
Inventors: Walter Lee Willard
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France
Priority date: 1994-01-18
Filing date: 1995-01-11
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2015-01-12
Also published as: EP0663305B1; CA2137733C; US5511599A; CA2137733A1; EP0663305A2; JP3501859B2; US5427166A; JPH07215023A; DE69510381D1; EP0663305A3

Description

Diese Erfindung betrifft einen radialen Luftreifen und mehr im einzelnen einen verbesserten, selbsttragenden Notlaufreifen.
Es gibt eine ständig unterhaltene Bemühung von Kraftfahrzeugherstellern, den Ersatzreifen wegzulassen, um das Gesamtgewicht des Fahrzeugs zu verringern, den verfügbaren Raum innerhalb des Fahrzeugs zu vergrößern und für die Bequemlichkeit des Benutzers zu sorgen. Dies gilt besonders für Fahrzeuge mit höheren Komforteigenschaften, wie etwa herkömmliche Fahrzeugen nach Art von Luxusfahrzeugen, Familienfahrzeugen oder städtischen Nutzfahrzeuge. Beispielsweise haben Fahrzeuge nach Art elektrischer Fahrzeuge und Hybridfahrzeuge einer neuen Generation kritische Beschränkungen hinsichtlich Raum und Gewicht.
Eine Lösung zum Erhöhen von Raum im Kofferraum und zum Verringern des Gewichts des Ersatzreifens ist der Mini- Ersatzreifen. Dieser Reifen ist ein speziell konstruierter und aufgebauter Schmalreifen, der auf einer speziellen Felge montiert ist. Der Reifen hat einen geringfügig kleineren Durchmesser als der Reifen der üblichen Fabrikausstattung. Diese Reifen sind sehr beschränkt, was die Anzahl zulässiger, zurückzulegender Kilometer und die Fahrzeuggeschwindigkeit angeht. Sie sind dazu bestimmt, das Fahrzeug zu einer Reparaturwerkstatt zu bringen, so daß der ordnungsgemäße Reifen repariert werden kann. Spezielle Normen für Mini-Ersatzreifen sind von der "Tire and Rim Association" (T&RA) (Reifen- und Felgen-Gesellschaft aus Copley, Ohio, vorgesehen und beruhen auf Gewicht und Leistung des Fahrzeugs. Der Mini-Reservereifen ist nicht die beste Lösung, weil im Laufe der Zeit der Reifen Luft verliert (durch Diffusion) und dann nicht die Leistungsmerkmale eines ordnungsgemäß aufgepumpten Mini- Ersatzreifens haben wird. Ferner ist häufig kein Raum für den entfernten, platten Reifen verfügbar.
Ein andere Lösung ist der Notlaufreifen. Der Vorteil dieses Reifens ist es, das Erfordernis eines Ersatzreifens und zugehöriger Ausstattung auszuräumen, erhebliche Einsparungen an Fahrzeuggewicht zu erzielen und den Raum für andere Kraftfahrzeugsysteme und Ladung zu erhöhen. Zahlreiche Varianten von Notlaufreifen wurden entwickelt. Diese umfassen Änderungen im Aufbau des Reifens selbst und Abwandlungen an der Felge, um den platten Reifen zu halten und zu tragen. Jede Variante ist durch Sicherheitsbeschränkungen hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrtstrecke, der Handhabung bei einem Aufpumpdruck null und der Größe der Querbeschleunigungen beschränkt, die den Wulst des Reifens vom Sitz der Felge pressen. Ferner sind die besten Lösungen diejenigen, die die Nennleistung des Fahrzeugs nicht beeinträchtigen. Deshalb besteht fortlaufend ein Erfordernis für die Konstruktion von Notlaufreifen.
Eine Anzahl allgemeiner Merkmale von Notlaufreifen wurden offenbart, die Verbesserungen in der Fahrzeugleistung, wenn auch nur begrenzt, umfassen. Diese Merkmale umschließen verdickte Seitenwände, Seitenwand-Verstärkungslagen, Anpassungen des Reifenwulstsitzes und der Fahrzeugfelgenausbildung, Änderungen in der Berührung zwischen Seitenwand und Felgenflansch und Änderungen in der Kante der Reifen-Gürtellage. Jedes dieser Merkmale kann verwendet werden, um dazu beizutragen, bekannte Notlaufreifen-Leistungsprobleme zu lösen. Ein Merkmal mancher Notlaufreifen sind verdickte Seitenwände, um das Fahrzeug nach dem Verlust des Aufpumpdrucks zu tragen. Eine solche Seitenwand weist, wenn der Reifen im Querschnitt betrachtet wird, eine halbmondförmige Masse an Gummi zur Innenseite der Karkassenverstärkung hin auf. Infolge des vollkommenen Druckverlustes des Reifens wird die halbmondförmige Masse zusammengedrückt, während sich die Karkassen-Kordverstärkung unter Zug befindet; hierdurch wird das Zusammenfallen der Seitenwand verhindert. Die jeweiligen Innenwandflächen des Reifens berühren einander nicht, und der Abrollradius des Reifens wird in einem verhältnismäßig großen Prozentsatz vom Abrollradius des aufgepumpten Reifens aufrechterhalten. Sieben Patente, die eine Konstruktion mit einer dicken Seitenwand offenbaren, sind die US-Patente Nr. 4,067,374; 4,779,658; 5,058,646; 5,217,549 und 5,263,526, das europäische Patent Nr. 456,437 (EP), das japanische Patent Nr. 1-30809 (JP) und das französische Patent Nr. 2,469,297 (FR).
Das US-Patent Nr. 4,067,374 offenbart die Verwendung eines halbmondförmigen Gummiteils zur Verstärkung innerhalb der Karkassenlage, das einen großen dynamischen Elastizitätsmodul mit niedrigen Hystereseeigenschaften und hohen Alterungseigenschaften aufweist. Der halbmondförmige Seitenwand-Verstärkungsgummi wird unter Druck gesetzt, während die Kordlagen der Karkasse unter Zug gesetzt werden, wodurch das Zusammenfallen der Seitenwand verhindert wird. Eine Decklage, die außerhalb der Gürtellage angeordnet ist, wirkt mit dem Seitenwandaufbau zusammen, um die Notlaufeigenschaft des Reifens zu verbessern. Das Patent offenbart auch eine untere Seitenwandabstützung am Reifen, die einen Felgenflansch berührt, wenn sich der Reifen in einem nicht-aufgepumpten Betriebszustand befindet.
Im europäischen Patent Nr. 456,437 haben die inneren Seitenwände des Reifens einen halbmondförmigen Verstärkungsgummi mit einem speziellen Krümmungsradius der axialien inneren Fläche in Zuordnung zur Querschnittshöhe des Reifens. Zwei radiale Karkassenlagen sind rund um die Wulstkerne von innen nach außen umgeschlagen. Zwei Decklagen sind radial außerhalb zweier Gürtellagen angeordnet. Zusätzlich umfaßt dieser Notlaufreifen eine Verlängerung des Wulstbereichs, um eine Wulstzehe für ein Wulsthaltesystem zu bilden.
Das halbmondförmige Verstärkungs-Gummiteil des Notlaufreifens im US-Patent 4,779, 658 hat zwei Lagen; d. h. eine dem Rissigwerden entgegenwirkende Schicht neben der Karkasse und eine Verstärkungsschicht innerhalb der dem Rissigwerden entgegenwirkenden Schicht. Die Verstärkungsschicht sorgt für eine bessere Abstützung für den Reifen, wenn er nicht aufgepumpt ist, und die das Rissigwerden verhindernde Schicht soll für einen Ausgleich zwischen dem Fahrkomfort und der Beständigkeit gegenüber Rissigwerden sorgen. Dieser Reifen hat auch einen vorstehenden Gummi-Wulstzehen-Abschnitt, der von einem Scheuergummi und einem Stoffteil getragen ist, das aus Textil- Kordmaterial hergestellt ist.
Das US-Patent Nr. 5,058,646 ähnelt der EP 456,437, offenbart aber ein dreilagiges, halbmondförmiges Polster auf der inneren Seitenwand, auf die Dicke der Schichten bezogen. Ein harter Wulstfüller aus Gummi ist ferner für den Wulstbereich des Reifens offenbart.
Ein paar halbmondförmiger Elastomer-Verstärkungsteile, die in US-5,217,549 offenbart sind, dienen bevorzugt Reifen mit hohem Profil, die eine Querschnittshöhe von 5 Zoll (127 mm) oder mehr aufweisen. Die Aussteifung der Seitenwand wird von einem einzigen halbmondförmigen Teil mit hohem Elastizitätsmodul in jeder Seitenwand erreicht, mit einem schräglaufenden Lagenstreifen zur Verstärkung auf der Innen- oder Außenfläche der beiden Karkassenlagen. Diese schräglaufenden Lagenstreifen, die unter 60 Grad schräglaufen und Verstärkungsteile sind, bestehend aus Nylonmaterial.
Das US-Patent 5,263,526, das dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, zeigt schematisch eine Karkassenverstärkung für einen Notlaufreifen, die aus zwei Karkassenlagen, wobei der Umschlag des axial inneren Lage etwa außerhalb des Niveaus des Punktes maximaler axialer Breite liegt, und aus zwei halbmondförmigen Verstärkungsteilen zusammengesetzt ist.
Im Patent JP 1-30809 ist ein halbmondförmiges Teil aus einem nur niedrige Wärme erzeugenden Gummi mit einer speziellen maximalen Dicke des 1,0- bis 1,5-fachen des Seitenwand-Gummiteils plus der Karkassendicke innerhalb der Seitenwand angeordnet. Der halbmondförmige Notlaufstreifen erstreckt sich radial nach innen und überdeckt den Scheitel des Wulstfüllers aus Gummi um 10 mm oder mehr.
Eine zweiteilige, halbmondförmige Seitenwand-Verstärkungslage der FR 2,469,297 hat eine verhältnismäßig dicke Masse. Der außenliegende Abschnitt neben den Karkassenlagen weist eine flexible, zellartige Struktur auf, die eine verhältnismäßig niedrige Dichte und niedrige Shore A-Härte aufweist. Bevorzugt ist die neutrale Achse der Seitenwand während des Biegens im inneren Abschnitt der Verstärkungslage angeordnet.
Eine kritische und einschränkende Eigenschaft der Notlaufreifen ist die Fähigkeit des nicht-aufgepumpten Reifens, während Kurvenmanövern des Fahrzeugs auf der Felge zu verbleiben. Dies ist in der Technik bekannt als Beständigkeit gegenüber dem Ablösen des Wulstes oder Wulsthalt. Die Beständigkeit gegenüber dem Ablösen des Wulstes wird dadurch verbessert, daß man den Zehenabschnitt des Wulstbereichs verlängert oder ausnimmt, um in eine Felge einzugreifen, die einen verlängerten oder ausgenommenen Abschnitt hat. Dieses Merkmal von Notlaufreifen ist im europäischen Patent 456,437 (EP), US-Patent Nr. 4,554,960; 4,779,658 und 4,917,164 und im japanischen Patent Nr. 2-179513 (JP) vermerkt.
Im Patent EP 456, 437 hat jeder Wulstbereich einen verhältnismäßig dünnen Gummiabschnitt, der axial innerhalb der Karkasse geformt ist, um eine Wulstzehe zu bilden. Die Zehe erstreckt sich radial nach innen, um in eine Felgennut am axial inneren Ende eines konischen Wulstsitzes einer Radfelge eingeführt zu werden. Die Basis des Wulstes des Reifens ist ferner mit einer Nut unmittelbar axial außerhalb der Wulstzehe und innerhalb eines Wulstkernes versehen. Die Nut paßt in einen Höcker, der im Wulstsitz der Felge ausgebildet ist, für die der Reifen konstruiert ist.
Die US-4,779,658 zeigt ebenfalls ein vorstehendes Gummiteil, das zur Verstärkung des Wulstbereichs dient, um den Wulst daran zu hindern, während der Fahrt mit luftleerem Reifem vom Sitz zu kommen. Der vorstehende Gummi bringt den Reifen auf einer Felge zum Sitz, die so modifiziert ist, daß sie das vorstehende Gummiteil aufnimmt. US-5,058,646 offenbart ein ähnliches vorstehendes Teil, das in einer modifizierten Felge sitzt.
Der verlängerte Gummi-Zehenabschnitt eines jeden Wulstbereichs, der in US-4,917464 offenbart ist, ist ein hartes Gummiteil, das an die halbmondförmige Verstärkungsschicht angeklebt ist. Der Zehenabschnitt hat einen bevorzugten Elastizitätsmodul bei 100% Einheitsspannung von 75 bis 95 kg pro cm². Ein Stoff-Verstärkungsteil oder eine Lage ist an der Außenseite des Zehenabschnitts angebracht, um zum Sitz der Felge hin eine Zwischenfläche zu bilden. Ein anderes Gummiteil ist am Fersenabschnitt an der Felgen-Zwischenfläche angeklebt. Alle diese Komponenten tragen dazu bei, den Reifen auf der Felge zu halten, nachdem er Druck verloren hat.
Das Problem, den Reifen auf der Felge bei einem Verlust des Aufpumpdrucks zu halten, ist auch in US-Patent Nr. 4,554,960 erörtert. Um dem Lösen des Wulstes vom Sitz zu widerstehen, offenbart dieses Patent einen speziell konstruierten Sockel für den Wulstbereich und eine genaue Anordnung der Wülste auf den Felgensitzen. Ein Felgenhöcker ist an einer Normfelge ausgebildet, und zwar mit einem Umfangshöcker, der radial eine zylindrische Erzeugende hat.
Auch das japanische Patent Nr. 2-179513 offenbart die Modifizierung sowohl des Wulst-Zehenabschnitts als auch des Felgensitzes.
Mit der erheblichen Verformung des Notlaufreifens und den großen Verformungen, die dem ablaufenden, drucklosen Reifen zugeordnet sind, werden die verschiedenen Bestandteile innerhalb des Notlaufreifens schrittweise einem Zusammenbruch unterzogen. Hohe Komponententemperaturen tragen auch zum Zusammenbruch der Materialien im Notlaufreifen bei.
Bemühungen, um den halbmondförmigen Seitenwand-Trageteilen zusätzliche Leitungsverbesserungen zu verleihen, sind in den US-Patenten 3,994,329 und 4,287,924, im japanischen Patent Nr. 3-14370 (JP) und in den französischen Patenten Nr. 1,502,689 und 2,458,407 offenbart. Die Verbesserungen umfassen die bessere Wärmeleitung von den verdickten Seitenwandabschnitten her, ein begrenztes Durchbiegen oder Durchhängen des drucklosen Reifens und Verringerungen in den geforderten Dicken der halbmondförmigen Verstärkung.
Die Kammern des Reifens, der in US-3,994,329 offenbart sind, sind in der Form linsenförmig. Diese Kammern sind mit flexiblem Zellenmaterial gefüllt und an beiden seitlich gelegenen Seiten mit Verstärkungslagen verklebt, wie etwa mit Schichten der Karkasse. Diese Lagen bilden Wände, die die Seitenwände geeignet machen, die Last eines Rades mit begrenztem Durchhängen des Reifens zu tragen.
In der US-4,287,924 hat ein zweiteiliges, halbmondförmiges Teil eine Wärmeleitfolie oder -schicht zwischen den beiden Teilen. Die Schicht erstreckt sich über die gesamte Höhe der halbmondförmigen Abschnitte und die beiden halbmondförmigen Abschnitte haben eine unterschiedliche Flexibilität. Die Wärmeleitschicht kann parallele metallische Kordfäden aufweisen, die sich radial erstrecken, um zur Wärmeleitung beizutragen. Die Höhe des Reifens beträgt 31% seiner aufgepumpten Höhe, wenn der Aufpumpdruck null ist.
Die Kordverstärkungseinheit an der Innenfläche des halbmondförmigen Seitenwand-Verstärkungsteils in JP 3-143710 besteht aus mindestens einer verstärkten Lage. Das halbmondförmige Teil und die Verstärkungslage sorgen für die gesamte Seitenwandabstützung für die Notlaufleistung. Der Wulstbereich hat ebenfalls einen Zehenabschnitt aus Gummi, der in eine Felgenaussparung paßt, um den Wulstsitz beizubehalten.
Das Patent FR 1,502,689 offenbart ein sehr dünnes halbmondförmiges Teil an der Innenseite der Seitenwand, die durch eine oder zwei Lagen mit Verstärkungsteilen hochgradig verstärkt ist. Diese Verstärkungsteile liegen unter einem Winkel von +/- 30º zur Radialebene vor, um zur Abstützung der Seitenwand durch Dreiecksversteifung zusammen mit den radialen Verstärkungsteilen der Karkasse in der Seitenwand beizutragen. Dieser Reifen ist für eine Beständigkeit der Seitenwand gegenüber Reifenschäden konstruiert.
Ein Teil des halbmondförmigen Verstärkungsteils in FR 2,458,407 ist innerhalb der innenliegenden Gummischicht (Fig. 3) angeordnet. Dieser innere Abschnitt hat gewisse lasttragende Fähigkeiten, wirkt aber auch als ein innenliegendes Abdichtmaterial. Die Gesamtdicke des Seitenwandabschnitts in einer Mittelebene des Reifens wird als Funktion der Last auf den Reifen, der Querschnittsbreite des Reifens und des radialen Abstands von der Drehachse zur Mittelebene ausgedrückt.
Die oben erörterten Merkmale können bei der Konstruktion eines Notlaufreifens verwendet werden, der eine gewisse Standfähigkeit für den Notlaufbetrieb hat. Selbst die Kombination aller solcher Merkmale wird jedoch zu einem Notlaufreifen mit nur begrenzter Leistungsfähigkeit führen. Es verbleibt hier ein Erfordernis, eine verbesserte Reifenleistung zu haben, um zusätzliche Fahrtstrecken zu gestatten, und um insbesondere verbesserte lasttragende Fähigkeiten für Fahrzeuge zu nutzen, die Reifen mit höheren Formverhältnissen benutzen. Probleme behindern weiter die Notlaufreifenleistung, wenn der Fahrkomfort des aufgepumpten Reifens in Betracht gezogen wird. Es liegt das Erfordernis vor, Merkmale hinzuzufügen, um einen Notlaufreifen zu erzeugen, der nur geringen oder gar keinen Einfluß auf das Fahrzeug während der Fahrt mit aufgepumpten Reifen ausübt, aber einen beträchtlichen Einfluß nach dem Verlust des Reifen-Aufpumpdrucks hat, der in Verbesserungen der Fähigkeiten zum Tragen von Last und der Kurvenfahrt des Fahrzeugs liegt.
Die Hinzufügung von Seitenwandkomponenten, wie etwa härteren Wulstfüllern aus Gummi und Verstärkungslagen, sind in den T&RA-Normreifen offenbart, um die Handhabung zu verbessern. Diese Komponenten in einem Reifen verringern jedoch den Fahrkomfort oder andere Leistungseigenschaften des aufgepumpten Reifens. Es liegt ein Erfordernis für einen neuen Notlaufreifen vor, der verbesserte Leistungseigenschaften aufweist, die manche der Einschränkungen überwinden, die in der Technik erörtert sind. Ein Notlaufreifen, der weniger Durchbiegung aufweist, wenn er Luft verloren hat, ermöglicht es, die Fahrt fortzusetzen, und gestattet die Fortsetzung eines nahezu normalen Fahrzeugbetriebs. Dies ist ein besonderes Erfordernis für einen Luxuswagen, ein Familienfahrzeug oder ein städtisches Nutzfahrzeug oder dergleichen. Ein dauerhafter Notlaufreifen ist auch gefordert, der ein annehmbares Ansprechverhältnis gegenüber Lenkeingaben bei einem Aufpumpdruck aufweist, aber zu Fahrkomfort imstande ist, wenn er unzureichend aufgepumpt ist, und zwar mit einem verhältnismäßig weichen Fahrzeug-Aufhängungssystem. Ferner haben Fahrzeuge nach Art eines Familienfahrzeugs oder eines städtischen Nutzfahrzeugs anstehende Raumprobleme als Ergebnis ihrer Gesamtabmessungen und der relativ hohen Größe von Fahrgast- und Gepäckraum.
Raum-, Gewichts- und Bequemlichkeitsprobleme, die Reservereifen zugeordnet sind, werden von einem Notlaufreifen gelöst. Ein Gegenstand dieser Erfindung ist es, einen Notlaufreifen vorzusehen, der eine verbesserte Fahrzeugleistung unter Zuständen verringerten Aufpumpdrucks zeigt und dennoch die selbe Fahrzeugleistung wie ein Normreifen erreicht, wenn er aufgepumpt ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, für einen Notlaufreifen zu sorgen, der durch herkömmliche Herstellungstechniken aufgebaut sein kann und wenige zusätzliche Herstellungsschritte und -verfahren erfordert, wodurch man einen kostenwirksamen Reifen erhält, der die geforderten langen Fahrstrecken bei verhältnismäßig hohen Geschwindigkeiten und mit minimalen Änderungen im fühlbaren Fahrzeug-Lenkverhalten erreicht.
Ein noch weiteres Ziel ist es, zu verhindern, daß während der Fahrt ohne Aufpumpdruck in oder nahe den Grenzen zwischen den halbmondförmigen Verstärkungsteilen und den verstärkten Karkassenschichten in den lasttragenden Seitenwandabschnitten des Notlaufreifens vorzeitig Spannungsrisse gebildet werden.
Diese Ziele werden alle von den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
Insbesondere führt der Notlaufreifen dieser Erfindung eine wesentliche dritte innere Karkassenschicht ein, die sich von Wulst zu Wulst erstreckt und zwei halbmondförmige Verstärkungsteile in jeder Seitenwand zweiteilt. Andere Merkmale und Bestandteile von Wulstabschnitt und Gürtellage sind offenbart, die ein Teil der Gesamtkombination sind, die eine verbesserte Notlaufreifenleistung mit sich führt. Dieser Notlaufreifen verbessert die Fahrt mit luftlosem Reifen und behält trotzdem einen guten Fahrkomfort und eine gute Handhabung während der Fahrt mit nichtaufgepumptem Reifen bei. Dieser Notlaufreifen mit höherem Profil ist besonders bei Luxuswagen, Familienwagen und städtische Nutzfahrzeugen zweckmäßig. Reifen für diese Fahrzeuge haben Formverhältnisse im Bereich von 40 bis 65%. Das Formverhältnis ist definiert als die Höhe des Reifenquerschnitts, ausgedrückt als Prozentsatz der Gesamtreifenbreite.
Der Reifen der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung wird mühelos auf einer Normfelge eines Fahrzeugs angebracht und ist imstande, Fahrzeuglasten am Berührungsfleck des Reifens auch bei Verlust des Aufpumpdrucks zu widerstehen. Der Reifen hat einen Scheitelabschnitt mit einer Lauffläche. Eine Gürtellage ist radial innerhalb der Lauffläche angeordnet. Ein innenliegender Beschichtungsabschnitt deckt die Innenfläche des Reifens ab. Es gibt ein paar Wulstabschnitte, von denen jeder einen Wulstkern und einen Wulstfüller aufweist.
Ein Paar lasttragender Seitenwandabschnitte sind jeweils radial zwischen einer jeweiligen seitlichen Kante eines Scheitelabschnitts des Reifens und einem jeweiligen Wulstabschnitt angeordnet. Jeder Seitenwandabschnitt hat ein erstes und zweites, halbmondförmiges Verstärkungsteil, die außerhalb des innenliegenden Beschichtungsabschnitts angeordnet sind. Eine mittlere Karkassenschicht radial einwärts von der Gürtellage erstreckt sich zwischen jedem Wulst und ist mit ihren Endabschnitten von innen nach außen rund um jeden Wulstkern auf eine solche Weise nach oben geschlagen, daß sie mindestens teilweise den Wulstkern und einen jeweiligen Wulstfüller umschlingt. Eine äußere Karkassenschicht ist außerhalb der mittleren Karkassenschicht und des nach oben geschlagenen Abschnitts angeordnet und erstreckt sich radial einwärts zu mindestens einem Punkt, der axial außerhalb und neben eines jeden bzw. jedem Wulstkern(es) liegt.
Eine innere Karkassenschicht ist im Inneren der mittleren Karkassenschicht angeordnet und ist zwischen dem ersten und zweiten halbmondförmigen Teil in jedem Seitenwandabschnitt angeordnet. Die innere Karkassenschicht erstreckt sich radial nach innen bis mindestens zu einem Punkt axial innerhalb eines jeden Wultskernes und neben diesem. Die Karkassenschichten haben eine Vielzahl im wesentlichen paralleler Verstärkungsteile und eine gekrümmte Ausbildung.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann mindestens ein paar karkassenförmiger Verstärkungsteile durch irgendeinen Innenflächenabschnitt getrennt sein, der die Ziele dieser Erfindung durch seine Lage innerhalb der Seitenwandabschnitte erreicht. Die Lage des Innenflächenabschnitts (das ist die innere Karkassenschicht) zwischen mindestens zwei halbmondförmigen Verstärkungsteilen sorgt für eine radial abgestufte Spannungsverteilung zwischen den beiden halbmondförmigen Verstärkungsteilen axial quer zum Innenflächenabschnitt an einer mittleren Ebene neben einer radialen Ebene eines Kontaktflecks. Die Lage des Innenflächenabschnitts vermindert auch die maximale Durchbiegung des platten Reifens infolge von Fahrzeuglasten. Drei gesamte Karkassenschichten, wobei die innere Karkassenschicht den Innenflächenabschnitt bildet, sind bevorzugt, um für eine besondere Verstärkung für harte Betriebsbedingungen während der anomalen Fahrt mit nichtaufgepumptem Reifen zu sorgen, wie etwa einen Rinnsteinstoß, hohe Temperaturen oder extreme Verformungen.
In einer Ausführungsform dieser Erfindung ist eine Gürtellage radial außerhalb eines Scheitelabschnitts der äußeren Karkassenschicht angeordnet. In dieser Ausführungsform ist ein erster Gürtel der Gürtellage radial außerhalb des Scheitelabschnitts der Karkassenlage angeordnet. Mindestens ein anderer Gürtel ist radial außerhalb des ersten Gürtels angeordnet. Der erste Gürtel ist breiter als die anderen Gürtel. Eine Decklage ist außerhalb der anderen Gürtel und innerhalb eines Laufflächenabschnitts angeordnet. Die Decklage ist breiter als sowohl der erste als auch die anderen Gürtel. Der Laufflächenabschnitt ist radial außerhalb der Gürtellage angeordnet und zur Berührung einer Bodenfläche eingerichtet.
Eine Felgensitzlage berührt die Felge an jeder Innenfläche von Reifen und Felgen und weist einen quadratischen, gewebten Stoff als Verstärkungsteil auf. Ein Gummisitzabschnitt ist angeordnet, um die Felgensitzlage an jedem Wulstabschnitt abzustützen. Ein zweiter Gummizehenabschnitt ist axial und radial innerhalb des Wulstkerns angeordnet. Der Zehenabschnitt stützt auf die Felgensitzlage ab und trägt dazu bei, den Reifen auf der Felge an der Innenfläche von Reifen und Felge zu halten. Schließlich ist ein Paar von Gummi-Trageabschnitten angeordnet, um die Felgensitzlage bei der Berührung eines Flansches der Felge an der Reifen-/Felgen-Innenfläche zu unterstützen, wenn der Reifen abgelassen ist.
Eine andere Ausführungsform umfaßt eine Anordnung aus Reifen und Felge, die imstande ist, Fahrzeuglasten wirksam bei Verlust des Aufpumpdrucks aufzunehmen. Die Reifen- und Felgenanordnung umfaßt den beanspruchten Reifen. Der Notlaufreifen umfaßt die Felgensitzlage, den ersten Gummi-Sitzabschnitt und den zweiten Gummi-Zehenabschnitt, der an einer Felge montiert ist, die einen Buckel aufweist, der am axial innenliegenden Ende der Felgensitzlage des Reifens angeordnet ist. Die Felgensitzlage kann in den Felgenhöcker so eingreifen, daß der Reifen beim Manövrieren des Fahrzeugs auf der Felge sitzenbleibt, wie auch während der Geradeausfahrt.
Die obigen und andere Ziele und Merkmale der Erfindung werden für den Fachmann in der Technik, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, aus der Lektüre der folgenden Beschreibung und deren Ausführungen noch näher verständlich und ersichtlich, wenn die beigefügten Zeichnungen miteinbezogen werden, in welchen:
Fig. 1 ein Teil-Querschnitt des vulkanisierten Notlaufreifens gemäß der Erfindung ist, vorgenommen längs einer Radialebene, die durch die Drehachse hindurchläuft;
Fig. 2 ein Teil-Querschnitt des Notlaufreifens ist, der aufgepumpt und auf einer Felge montiert ist;
Fig. 3A eine Ansicht eines radialen Abschnitts eines Abschnitts von unterer Seitenwand und Wulst des Notlaufreifens unter einer Mittelebene für einen montierten, beladenen und aufgepumpten Reifen ist;
Fig. 3B eine vergrößerte Ansicht der oberen Erstreckung der Reifenabschnitte ist, die in Fig. 3A gezeigt sind, wobei schematisch die radiale Lastverteilung auf der Mittelebene des Reifens gezeigt ist;
Fig. 4 ein Teil-Querschnitt des montierten, abgelassenen und belasteten Notlaufreifens gemäß der Erfindung in Berührung mit einer Bodenfläche ist;
Fig. 5A eine Ansicht des Radialschnitts eines Abschnitts von der unteren Seitenwand und Wulst des Notlaufreifens unter einer Mittelebene für einen beladenen, belasteten und abgelassenen Reifen ist;
Fig. 5B eine vergrößerte Ansicht der oberen Erstreckung der Reifenabschnitte ist, die in Fig. 5A gezeigt sind, wobei schematisch die radiale Lastverteilung auf der Mittelebene des Reifens gezeigt ist;
Fig. 6A eine Seitenansicht einer Abschnitts des Reifens dieser Erfindung ist, der auf einer Felge montiert ist; und
Fig. 6B ein Diagramm der radialen Bewegung der Oberfläche der Lauffläche eines abgelassenen und beladenen Notlaufreifens als Funktion der Umfangslage rund um die Hälfte des Reifens.
Das einzigartige Merkmal des Notlaufreifens dieser Erfindung, das die Verbesserungen erbringt, die für ein Fahrzeug erforderlich sind, um die oben beschriebenen Einschränkungen der Reifen des Standes der Technik zu überwinden, umfaßt die lasttragenden Seitenwandabschnitte, die jeweils ein erstes und zweites halbmondförmiges Verstärkungsteil aufweisen, die durch eine wesentliche dritte, innere Karkassenlage zweigeteilt sind. Jede der wesentlichen drei verstärkten Karkassenlagen erstreckt sich vom Wulst aus zu mindestens einem Scheitelpunkt unter der Gürtellage und erstreckt sich bevorzugt über die volle Breite und Tiefe des Reifens von Wulst zu Wulst. Der Schräglauf der Karkassen-Verstärkungsteile gegenüber einer Radialebene wird durch die Anwendung beim Fahrzeug bestimmt. Der Notlaufreifen ist ein Radialreifen mit Karkassenverstärkungs-Schräglaufwinkeln von etwa 75º bis 90º. Andere bauliche Merkmale in Kombination mit den einzigartigen Seitenwandabschnitten umfassen eine Gürtellage mit mindestens zwei Gürtelschichten und eine Decklage sowie ein Paar Wulstabschnitte, die jeweils einen Wulstkern mit verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul, einen Wulstfüller, einen Gummi- Abstützabschnitt, einen Gummi-Sitzabschnitt, einen Gummi- Zehenabschnitt und eine Felgensitzlage an der Innenfläche von Reifen und Felge aufweisen, die in einen Höcker an der Felge des Fahrzeugs eingreifen können.
Der Notlaufreifen 10 dieser Erfindung hat eine Querschnittsausbildung in einer Radialebene, die eine Drehachse A des Reifens enthält, wie in Fig. 1 dargestellt. Diese Figur zeigt den halben Querschnitt, der um die Mittelumfangsebene P symmetrisch ist. Der Reifen mit dieser Querschnittsausbildung wird ohne weiteres an einer Felge eines Fahrzeugs angebracht.
Ein Paar Wulstabschnitte 20 sind axial mit Abstand angeordnet und umfassen jeweils einen Wulstkern 22, einen Wulstfüller 24, einen Gummi-Trageabschnitt 34, einen ersten Gummi-Sitzabschnitt 26, einen zweiten Gummi-Zehenabschnit 28 und eine Felgensitzlage 27. Ein Karkassenabschnitt 60 hat eine mittlere Karkassenlage 62, eine äußere Karkassenlage 64 und eine innere Karkassenlage 68. Die mittlere Karkassenlage 62 hat einen nach oben umgeschlagenen Abschnitt 66, der sich rund um den Wulstkern 22 von der Innenseite zur Außenseite des Reifens 10 um einen Abstand G radial zur Außenseite des Wulstbezugs D erstreckt, wie in Fig. 2 dargestellt. Der Abstand G liegt in einem Bereich von 15 bis 40% und beträgt bevorzugt etwa 30% der Höhe H des Querschnitts H.
Der Wulstbezug D wird durch eine Linie parallel zur Drehachse A hergestellt, und zwar vom Schnitt einer radialen Linie 23 von der Mitte des Wulstkerns 22 her mit der innersten Fläche der Felgensitzlage 27 am Punkt 25. Die innere Karkassenschicht 68 ist gleichförmig zwischen der mittleren Karkassenschicht 62 und dem Abschnitt 44 der innersten Beschichtung in jedem Wulstabschnitt 20 angeordnet und erstreckt sich radial nach innen bis mindestens zu einem Punkt 67 axial innerhalb des Wulstkerns 22 und neben diesem. Die äußere Karkassenlage 64 des Reifens ist axial außerhalb der mittleren Karkassenlage 68 und des nach oben umgeschlagenen Abschnitts 66 angeordnet und erstreckt sich radial nach innen bis zu mindestens einem Punkt 61 axial außerhalb des Wulstkerns 22 und neben diesem. Der Wulstfüller 24 berührt die äußerste Oberfläche des Wulstkerns 22 und erstreckt sich um einen Abstand F radial zum Wulstbezug D nach außen. Der Wulstfüller 24 hat eine solche Kontur, daß er ein vorbestimmtes optimales Profil einnimmt. Ein Scheitel 29 des Wulstfüllers 24 befindet sich bevorzugt unter einem Abstand F im Bereich von 45 bis 55% und bevorzugt etwa 50% der Querschnittshöhe H.
Ein lasttragender Seitenwandabschnitt 40 erstreckt sich von einer Gürtellage 80 des Reifens bis zum Wulstabschnitt 20 an beiden axialen Kanten eines Scheitelabschnitts 14. Jeder Seitenwandabschnitt 40 umfaßt ein Paar halbmondförmiger Verstärkungsteile 54, 56 aus Gummi, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt. Die Profilform der halbmondförmigen Verstärkungsteile kann innerhalb des Umfangs der Erfindung auch linsenförmig sein. Das erste halbmondförmige Verstärkungsteil 56 ist zwischen der mittleren Karkassenlage 62 und der inneren Karkassenlage 68 angeordnet. Das zweite halbmondförmige Teil 54 ist zwischen der inneren Karkassenlage 68 und einem innenliegenden Beschichtungsabschnitt 44 des Reifens 10 angeordnet. Die Seitenwandabschnitte 40 tragen dazu bei, den Scheitelabschnitt 14 radial gegenüber dem Wulstabschnitt 20 getrennt zu halten, wenn der Reifen unter einem Verlust des Aufpumpdrucks leidet. Ein Laufflächen-Gummiabschnitt 12 hat eine Oberfläche 16 zur Berührung einer Bodenfläche während des Ablaufens des Reifens.
Der Gummi im Laufflächen-Gummiabschnitt 12 und ein Seitenwand- Gummiabschnitt 42 können von irgendeiner geeigneten Zusammensetzung sein, die auf natürlichem oder synthetischem Gummi basiert, oder aus irgendeiner geeigneten Kombination hieraus, die der Technik bekannt ist. Der innerste Abdeckabschnitt 44 ist bevorzugt ein Halobutyl-Gummi.
Das Gesamtprofil der Seitenwandabschnitte 40 ist so geformt, daß die beste Gleichgewichtskurve zum Erzeugen normaler und seitlicher Kräfte am Reifen während der Fahrt in aufgepumptem Zustand bereitgestellt wird. Die halbmondförmigen Teile 54, 56 haben eine solche Profilgeometrie mit einer solchen Dickeverteilung, daß eine optimale Leistung des aufgepumpten und nicht-aufgepumpten Reifens erzeugt wird. Die halbmondförmigen Teile erstrecken sich bis zu einem Scheitelpunkt 58 im Scheitelbereich des Reifens, und zwar axial einwärts von der axialen Erstreckung der Gürtellage 80 um mindestens 20 mm. Eine bevorzugte Dickeverteilung der halbmondförmigen Teile ist die, daß das zweite Teil 54 eine Dicke aufweist, die im wesentlichen gleich ist der des ersten Teils 56. Die Eigenschaften dieser halbmondförmigen Teile werden später erörtert.
Die Gürtellage 80 ist radial außerhalb der Karkassenlagen 62, 64 und 68 im Scheitelabschnitt 14 des Reifens 10 angeordnet. In einer Ausführungsform dieser Erfindung weist die Gürtellage einen inneren breiten Gürtel 82 und mindestens einen schmäleren äußeren Gürtel 84 auf (Fig. 1). Eine Abdeckschicht 86 mit einer solchen Breite, daß sie sich axial über die beiden Seitenkanten des innersten Gürtels 82 erstreckt, ist als ein Teil der bevorzugten Gürtellage 80 enthalten. Diese Gürtelkomponenten ermöglichen es den seitlichen Flächen des Scheitelabschnitts 14, auf Druck nachgiebiger zu sein, was die Standfestigkeit des Reifens verbessert, wenn er nicht aufgepumpt läuft. Dies führt zu einer Umverteilung der Last, so daß der Laufflächenabschnitt 12 an seinen beiden Schulterbereichen voll die Lasten von den Seitenwandabschnitten 40 her abstützen kann. Verstärkungsteile des inneren Gürtels 82 sind bevorzugt aus Metallmaterial (d. h. Stahl). Verstärkungsteile in jedem der äußeren Gürtel 84 sind ebenfalls bevorzugt aus einem aromatischen Polyamid oder Metallmaterial (d. h. Stahl) Gürtel-Verstärkungsteile sind unter einem spitzen Winkel in Bezug auf die Mittelumfangsebene P angeordnet. Die Abdecklage 86 hat Verstärkungsteile bevorzugt aus einem Polyamid-Multifilament-Material (d. h. Nylon-Material), die näherungsweise parallel zur Mittelumfangsebene verlaufen. Andere Gürtellagen- und Abdecklagenmaterialien, die die strukturelle Unversehrtheit des Reifens aufrechterhalten, können für die Verstärkungsteile innerhalb des Umfangs dieser Erfindung verwendet werden.
Die Gesamthöhe H ist von dem Wulstbezug D (Fig. 2) aus gemessen. Die Gesamtquerschnittsbreite SW ist in der Mittelebene M mit maximaler Breite gemessen. Das Verhältnis der Querschnittshöhe H zur Gesamtquerschnittsbreite SW ist das Formverhältnis des Reifens. Formverhältnisse zwischen etwa 0,40 bis 0,65 sind bevorzugte Werte für durchvulkanisierte Notlaufreifen dieser Erfindung (Fig. 1).
Der Notlaufreifen 10 ist an einer Felge 70 angebracht, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Felge 70 kann eine Normfelge nach T&RA sein, aber weist bevorzugt einen Höcker 72 auf, der hinzugefügt ist, um zum Zurückhalten des Wulstabschnitts 20 des Reifens auf der Felge 70 beizutragen. Der Nenn-Felgendurchmesser DR ist an einem Felgenbezug D gemessen, der der Größe des Reifens zugeordnet ist. Die verstärkte Felgensitzlage 27 berührt die Felge an der Übergangsfläche 76 von Reifen und Felge. Die Kontur des Gummisitzes 26 wurde so ausgelegt, daß eine gleichförmigere Druckverteilung an der Übergangsfläche 76 von Reifen nd Felge erhalten wird. Die Zunahme von Reibungskräften zwischen der Reifen-Felgen-Sitzlage 27 und der Felge 70 an der Übergangsfläche 76 von Reifen und Felge trägt dazu bei, den Reifen 10 in seinem Sitz auf der Felge 70 zu halten. Die Felgensitzlage 27 berührt auch den Höcker 72 nahe einem Basispunkt 75. Die Ausbildung des Gummisitz- und Zehenabschnitts ist im US-Patent Nr. 4,554,960 offenbart, die durch den Bezug hierin mitaufgenommen ist. Die Felgensitzlage 27 hat im wesentlichen quadratische, gewebte Stoff-Verstärkungsteile unter +/-45º zur Radialebene und erstreckt sich in Umfangsrichtung rund um den Reifen. Die Norm für quadratischen, gewebten Stoff in der Industrie kann verwendet werden. Die Verstärkungsteile für die Felgensitzlage bestehen bevorzugt aus einem Textilmaterial (d. h. Polyester, Rayon oder Nylon).
Der symmetrische Höcker 72 an der Felge 70 wird als "SH- Kontur"-Felge bezeichnet. Der Durchmesser zur äußersten Oberfläche des Höckers 72 hat mindestens die selbe radiale Erstreckung wie der Wulstbezug D. Dieses Profil sorgt für eine zusätzliche axiale Abstützung, um die Wulstabschnitte 20 davon abzuhalten, den Sitz zu verlassen. Der Notlaufreifen 10 ist ebenso wie ein Norm-T&RA-Reifen mühelos an dieser Felge 70 an- und abzumontieren.
Ein Spalt zwischen einem Flansch 74 der Felge 70 und dem Reifen 10, wie in Fig. 1 zu beobachten, ist vorgesehen, um die Berührung zwischen dem aufgepumpten Reifen 10 und der Felge 70 zu verhindern. Die Berührung zwischen dem aufgepumpten Reifen und der Felge in diesem Bereich wird, wenn das Fahrzeug um eine Ecke fährt, die Handhabungscharakteristik des Fahrzeugs beeinträchtigen. Der Spalt ist zwischen der Felgensitzlage 27 mit seinem Gummi-Abstützabschnitt 34 und dem Flansch 74 der Felge 70 während Fahrbedingungen im aufgepumpten Zustand aufrechterhalten. Ein Seitenwandgummi 42 ist bevorzugt an der Außenseite eines jeden Abstützabschnitts 34 angeordnet und ist gegenüber dem Flansch 74 durch den selben Spalt beabstandet.
Ein belasteter und nicht-aufgepumpter Notlaufreifen 10 in Berührung mit einer Bodenfläche 90 ist in Fig. 4 dargestellt.
Der Scheitelabschnitt 14 des Reifens 10 hat eine Lauffläche 12 mit einer Laufflächenkonstruktion oder räumlichen Ausbildung, in der Oberflächenbereiche 16 die Bodenfläche 90 berühren. Die radiale Querschnittshöhe H des freien Reifens 10 (Fig. 2) ist zusammengedrückt auf eine Höhe HF bei Fahrt in luftlosem Zustand, wobei beide Höhen von einem Wulstbezug D aus gemessen sind. Die halbmondförmigen Abschnitte stehen unter Druck- und Biegebelastung, und die Felgensitzlage 27, die durch den Gummi-Abstützabschnitt 34 verstärkt ist, steht in Berührung mit dem Flansch 74 der Felge 70. Diese Ausbildung trägt dazu bei, die radialen Lasten von den Oberflächenbereichen 16 auf die Felge 70 des Fahrzeugs zu übertragen.
Die physikalischen Eigenschaften und die Form der verschiedenartigen Abschnitte des Reifens 10 sind wesentlich, um sowohl die seitliche als auch die radiale Steifigkeit des luftlosen Reifens 10 zu erhöhen. Beispielsweise sind der Gummisitzabschnitt 26 und der Gummizehenabschnitt 28 mit einer solchen Kontur versehen, daß sie ein ständiges Aufsitzen der Felgensitzlage 27 auf der Felge 70 an der Übergangsfläche 76 zwischen Reifen und Felge (Fig. 4) aus den oben erörterten Gründen liefern.
Bevorzugt ist der Reifen 10 so optimiert, daß die Kräfte und Momente, die schematisch in Fig. 3A gezeigt sind, wirksam sind, um ein Gleichgewicht der unteren Seitenwand- und der Wulstabschnitte des montierten und aufgepumpten Reifens sicherzustellen. Eine hinlänglich kleine, begrenzte Umfangslänge des unteren Seitenwandabschnitts oder des Wulstabschnitts ist in dieser Analyse so in Betracht gezogen, daß Kraftänderungen auf radialen, ebenen Flächen 52 einen begrenzten Einfluß in Bezug auf das Moment und die Kräfte haben, die in Fig. 3A gezeigt sind, und deshalb nicht dargestellt sind. Der innere Aufpumpdruck IP erzeugt eine verhältnismäßig große Axialkraft LI an der Übergangsfläche von Wulst zur Felge. Die Querschnittfläche 50 an der Mittelebene M hat eine resultierende, normale Zugkraft NI, um dem Innendruck IP zu widerstehen. Die sich ergebende Zugkraft NI weist Membranzugkräfte TC in den drei Karkassenlagen sowie Zugkräfte TR in den Gummibestandteilen auf, wie in Fig. 3B dargestellt. Die relative Größe dieser Zugkräfte kann sich von einer Komponente zu einer anderen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ändern. Das Moment MI aus den Kräften auf der Fläche 50 an der Mittelebene M um eine Momentachse senkrecht zur radialen, ebenen Fläche 52 an einem inneren Punkt 51 erfolgt im Uhrzeigersinn, wie in Fig. 3A gezeigt. Dies ist ein Ergebnis der Zugkräfte TC und TR. Die resultierende Radialkraft VI an der Übergangsfläche 76 zwischen Reifen und Felge ist ausreichend, um den aufgepumpten Reifen in einer im wesentlichen luftdichten Berührung mit der Felge zu halten, wodurch sich der Aufpumpdruck IP im Hohlraum 12 des Reifens 10 nicht vermindert. In Abhängigkeit von dem Aufpumpdruck IP, der den Reifen 10 von der Felge 70 wegschiebt, hält die Zugspannung im Wulstkern 22 den Reifen auf der Felge als Ergebnis der Tatsache, daß der Durchmesser des vulkanisierten Reifens kleiner ist als der Durchmesser DR der verhältnismäßig steifen Felge 70. Diese Vertikalkraft VI wird sich im Bereich der äußeren Last (Berührungsfleck des Reifens) für einen rollenden Reifen am Fahrzeug erhöhen. Diese erhöhte Vertikalkraft VI reicht nicht aus, um eine resultierende Druckkraft (-NI) an der Oberfläche 50 der mittleren Ebene mit einem Nenn-Aufpumpdruck IP zu erzeugen.
Bei völligem Verlust des Aufpumpdrucks (d. h. IP = 0) ändert sich die Kraftverteilung am unteren Seitenwand- und Wulstsegment dramatisch, wie in Fig. 5A dargestellt. Die Membran- Zugspannung geht verloren und die resultierende Radialkraft VF an der Übergangsfläche 76 zwischen Reifen und Felge nimmt vom Wert der Radialkraft VI aus zu, die in der Situation des voll aufgepumpten Reifens vorliegt, wie in Fig. 3A und 3B dargestellt ist, und zwar auf einen Wert gleich im wesentlichen der Hälfte einer symmetrischen Last, die vom Reifen getragen wird. Die Axialkraft LF wird von der Axiallast LI des voll aufgepumpten Reifens verringert, und zwar infolge des nun nicht mehr vorliegenden Erfordernisses, um auf irgendeine Axialkomponente des Aufpumpdrucks innerhalb des Reifens zu reagieren. Die Querschnittfläche 50 an der Mittelebene M' bewegt sich axial nach außen und radial nach innen, wenn sich der Reifen zu einer Querschnittshöhe HF verformt (Fig. 4). Die Exzentrizität EF der Radialkraft VF ist der axiale Abstand zum inneren Punkt 51 an der Querschnittfläche 50. Dieser Abstand ist größer als die Exzentrizität EI für den montierten und aufgepumpten Reifen der Fig. 3A. Die Effizienz oder Wirksamkeit des Notlaufreifens bei Aufpumpdruck null kann durch die Größe der Änderung in der Exzentrizität von EI auf EF in der Größe angegeben werden. Das heißt, je kleiner die Änderung in der Exzentrizität (EF-EI) ist, desto effektiver ist die Konstruktion des Notlaufreifens. Anders gesagt, der effizientere Notlaufreifen wird eine größere Radialkraft VF bei der selben Änderung in der Exzentrizität EF-EI tragen als ein weniger effizienter Notlaufreifen. Der Notlaufreifen dieser Erfindung ist so konstruiert, daß er verhältnismäßig effizient ist. Auf die Kräfte LF, VF und die Zehenkraft LT wird an der Querschnittfläche 50 an der Mittelebene M' entgegengewirkt. Die Zehenkraft LT trägt dazu bei, den Wulstbereich 20 in Berührung mit der Felge 70 zu halten, und wird detaillierter in dieser Offenbarung noch später erörtert. Je größer die Radialkraft VF und ihre Exzentrizität EF plus die Axialkraft LF und ihr radialer Momentenarm SF sind, desto größer ist das Moment rund um die Momentenachse am inneren Punkt 51 auf der Querschnittfläche 50 der Mittelebene M'. Die Lasten an der Schnittfläche 50 erzeugen eine resultierende Kraft NF und ein Moment MF, um den Lasten und Momenten zu widerstehen, die durch Lasten an der Übergangsfläche 76 von Reifen und Felge verursacht werden, sowie Trägheitskräften durch den rotierenden Reifen.
Die Verteilung von Lasten an der Schnittfläche 50 der Mittelebene M', wie in Fig. 5B dargestellt, sind wesentlich beim Tragen des Fahrzeugs durch den luftlosen Reifen 10 der Fig. 4. Die verstärkten Seitenwand-Trageteile 54, 56 werden im Reifen verwendet, um die Fahrzeuglasten durch Druckkräfte zu tragen. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hat der Notlaufreifen eine zusätzliche Lage, die so angeordnet ist, daß sie die halbmondförmigen Teile 54, 56 beim Abstützen dieser Drucklasten unterstützt. Diese Lage liegt bevorzugt in Form einer verstärkten inneren Karkassenlage 68 vor.
Die resultierende Druckkraft C1, die auf das erste halbmondförmige Teil 56 einwirkt, und die resultierende Druckkraft C3, die auf das zweite halbmondförmige Teil 54 einwirkt, sind schematisch in Fig. 5B dargestellt. Obwohl die schematischen Darstellungen der Druckkräfte C1 und C3 nicht irgendwelche speziellen Absolutwerte der Kräfte darstellen sollen, sind die schematischen Darstellungen doch vorgesehen, um den relativ größeren Wert oder die relativ größere Höhe der Druckkraft C3 am zweiten halbmondförmigen Teil 54 darzustellen, verglichen mit der Druckkraft C1 am ersten halbmondförmigen Teil 56. Die Hinzufügung dieser zusätzlichen Karkassenlage hat zahlreiche Vorzüge wie folgt:
(1) die Druckkräfte C1 und C3 des ersten und zweiten halbmondförmigen Teils 56 bzw. 54 können durch die Druckkraft C2 an der inneren Karkassenlage 68 reduziert werden;
(2) eine stufenweise Verringerung 55 in der Druckkraftverteilung 53 aus der Druckkraft C3 ist durch die Druckkraft C2 an der inneren Karkassenschicht 68 ermöglicht;
(3) die Größe der radialen Scherkräfte an den Übergangsflächen zwischen den halbmondförmigen Teilen 54, 56 und den Karkassenlagen 62, 64 und 68 sind verringert, um für eine verbesserte Haltbarkeit des Notlaufreifens dieser Erfindung zu sorgen; und
(4) sie dämmt die Größe der Gegenverformung und deshalb die Verformung aller Karkassenverstärkungsteile an der vorderen und hinteren Kante des Berührungsflecken aus der Radiallage ein.
Die Druckspannungsverteilung 53 kann von der linearen Verteilung, die in Fig. 5B dargestellt ist, abweichen, aber es wird noch immer eine schrittweise erfolgende Verringerung 55 im Reifen dieser Erfindung vorliegen.
Die Lage der inneren Karkassenlage 68 gegenüber der Momentenachse am inneren Punkt 51 in Fig. 5B ist definiert durch den Abstand DC. Dieser Abstand kann so gewählt werden, daß er für die ordnungsgemäßen Vorzüge oder Verbesserungen in der Fähigkeit des Notlaufreifens sorgt, sich selbst zu tragen. Der axiale Abstand DC an der inneren Karkassenlage 68 gegenüber der Momentenachse am inneren Punkt 51 an der Mittelebene M' kann optimiert werden. Andere Ebenen durch den Reifen-Seitenwandabschnitt können ebenfalls gewählt werden und die Lage der inneren Karkassenlage kann bestimmt werden. Die Auswahl des Abstands DC an der Mittelebene M' ist auf der Grundlage des folgenden optimiert:
1) Die Karkassen-Kordfäden 69 der inneren Karkassenschicht 68 sind imstande, ihre volle Druckfähigkeit zu entwickeln;
2) Die absolute Summe der Zugkräfte T1+T2+T3 und Druckkräfte C1+C2+C3 sind gleich der gesamten Druckkraft NF am Querschnitt 50; und
3) Die Summe der Momente entgegen der Uhrzeigerrichtung aus den Druckkräften C1-C3 und der im Uhrzeigersinn erfolgenden Momente aus den Zugkräften T1-T3 muß gleich sein dem Widerstandsmoment MF, das im Uhrzeigersinn vorliegt und in der Größe etwa gleich ist dem Moment aus den Kräften an der Übergangsfläche 76 zwischen Reifen und Felge.
Eine Zunahme im axialen Abstand DC beeinträchtigt das Widerstandsmoment MF, und eine Abnahme im axialen Abstand DC auf nahezu null (innere Karkassenlage nahe der innenliegenden Beschichtung) kann die Karkassenverstärkungsteile 69 veranlassen, einem Ausbeulen ausgesetzt zu werden, und zwar infolge der erhöhten Druckkräfte, die darauf ausgeübt werden. Der axiale Abstand DC für die meisten Notlaufreifen 10 führte zu einer optimalen Anordnungsstelle, so daß die nahezu gleiche Dicke des ersten halbmondförmigen Verstärkungsteils 56 und des zweiten halbmondförmigen Verstärkungsteils 54 an der Mittelebene M' bevorzugt sind.
Die beiden halbmondförmigen Verstärkungsteile 54, 56 können aus einem im wesentlichen identischen Material gebildet sein, um die Leichtigkeit der Herstellung bei ihrem Aufbauvorgang zu fördern. Der Notlaufreifen kann somit mit nur einer begrenzten Anzahl zusätzlicher Produkte und Herstellungsvorgänge aufgebaut werden. Dadurch, daß man Endpositionen 58, 59 der halbmondförmigen Verstärkungsteile vorsieht, die axial und radial zueinander versetzt sind, kann die Leistung des Notlaufreifens noch weiter für Änderungen in der Fahrzeugaufhängung eingestellt werden. Der bevorzugte Reifen hat Endpositionen 58, 59 der halbmondförmigen Teile nahe einander, wie in Fig. 2 gezeigt. Das Ergebnis ist ein kosteneffektiver Notlaufreifen für Familienfahrzeuge und städtische Nutzfahrzeuge.
Die halbmondförmigen Verstärkungsteile 54, 56 können sie selbe Materialeigenschaft oder zwei unterschiedliche Materialeigenschaften haben. In einer Ausführungsform umfassen unterschiedliche Materialien ein erstes halbmondförmiges Teil 56 aus weichem Gummi neben der mittleren Karkassenlage 62, um als Polster für die innere Karkassenlage 68 zu dienen, und ein zweites halbmondförmiges Teil 54 aus hartem Gummi. Das zweite halbmondförmige Teil 54 aus hartem Gummi kann die selbe Last auf einer verringerten Querschnittsfläche abstützen und verringert hierdurch wirksam die Gesamtmasse des Reifens, die erforderlich ist, um die Last des Fahrzeugs zu tragen. Die folgenden physikalischen Eigenschaften der halbmondförmigen Verstärkungsteile 54, 56 stellen eine schrittweise Verringerung in der Spannungsverteilung sicher und unterstützen die Verhinderung katastrophaler Ausfälle, wenn der Reifen luftlos abläuft. Das erste halbmondförmige Teil 56 aus weichem Gummi hat eine Shore-Härte A im Bereich von etwa 40 bis 55 und bevorzugt 50 bis 52. Das erste halbmondförmige Teil 56 hat bei Druck unter 10% Einheitsspannung ein Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 2,0 bis 4,0 MegaPascal (MPa) und bevorzugt etwa 2,3 MPa. Ein zweites halbmondförmiges Teil 54 liegt innerhalb der inneren Karkassenlage 68 und des ersten halbmondförmigen Teils 56 und steht in Berührung mit der Außenfläche des innersten Beschichtungsabschnitts 44. Das zweite halbmondförmige Teil 54 hat eine Shore-Härte A im Bereich von etwa 70 bis 90 und ein Elastizitätsmodul bei Druck unter 10% einer Spannung im Bereich von etwa 7,0 bis 15,0 MPa. Die bevorzugte Shore-Härte A des zweiten halbmondförmigen Teils 54 beträgt 75 bis 80 und sein bevorzugter Elastizitätsmodul beträgt 8 bis 10 MPa. Sowohl das erste als auch das zweite halbmondförmige Verstärkungsteil weisen eine verhältnismäßig niedrige Hysterese auf. Basierend auf den tatsächlichen Leistungsergebnissen ist die vorliegende Ausführungsform dieser Erfindung mit halbmondförmigen Teilen 54, 56 ausgestattet, die im wesentlichen die selben physikalischen Materialeigenschaften haben, die ähnlich sind denen des härteren zweiten, halbmondförmigen Verstärkungsteils 54. Die Anwesenheit der inneren Karkassenlage 68 zwischen dem ersten und zweiten halbmondförmigen Teil 54, 56 sorgt für eine stufenweise Spannungsverteilung 55 (Fig. 5B) zwischen diesen halbmondförmigen Teilen an der inneren Karkassenlage 68, wie oben erörtert. Diese innere Karkassenlage 68 liefert die notwendige Spannungsverringerung im ersten halbmondförmigen Verstärkungsteil 56 ohne die Kosten, daß man zwei unterschiedliche Materialeigenschaften für die halbmondförmigen Verstärkungsteile 54, 56 hat. Ein niedrigerer Elastizitätsmodul für das axial außenliegende, erste, halbmondförmige Verstärkungsteil 56 dieser Erfindung ist nicht bevorzugt, da er noch weiter die Fähigkeit dieses halbmondförmigen Teils 56 verringert, Drucklasten zu widerstehen, und gleichzeitig eine verringerte Masse zu haben.
Während des Abrollens des luftlosen Reifens 10 in plattem Zustand wird die Länge L des Berührungsfleckens oder Fußabdrucks des Reifens auf der Bodenfläche 90 erhöht, wie in Fig. 6A dargestellt. Diese Länge L kann vom zwei- bis zum fünffachen der Fußabdrucklänge des aufgepumpten Reifens reichen. Im Verlauf des Luftverlustes des Reifens findet eine Übertragung der wesentlichen normalen lasttragenden Abschnitte des Reifens von der Zuglast in der äußeren und mittleren Karkassenlage 62, 64 auf eine Drucklast in der inneren Karkassenlage 68 sowie die halbmondförmigen Verstärkungsteile 54, 56 des Reifens 10 statt. Die großen Verformungen des luftleeren Reifens 10 sind in Fig. 6A durch Differenzen zwischen der gestrichelten Linie für den belasteten und luftleeren Reifen und den ausgezogenen Linien für den entlasteten und luftlosen Reifen dargestellt. Ein anderes Ergebnis dieser großen Verformung ist es, daß die Querschnittshöhe HF des luftlosen und belasteten Notlaufreifens etwa 40 bis 60% der ursprünglichen Querschnittshöhe H des vulkanisierten Reifens beträgt, und zwar für den Reifen der bevorzugten Ausführungsform (Fig. 2). Die Querschnittshöhe H ist die Querschnittshöhe des Notlaufreifens 10 in montiertem, aufgepumptem und unbelastetem Zustand. Die Querschnittshöhe H liegt in einem Bereich von etwa 96 bis 98% einer vulkanisierten Querschnittshöhe des Reifens (Fig. 1).
Ein anderes wesentliches Merkmal des luftlosen Notlaufreifens der Erfindung ist die Versetzung der Seitenwandabschnitte 40 aus der Radiallage während der Fahrt, zusammen mit den halbmondförmigen Verstärkungsteilen 54, 56 und den drei Karkassenlagen 62, 64, 68. An der Radialebene R in Fig. 6A ist die Bewegung aus der radialen Lage gering und der Seitenwandabschnitt 40 steht unter einer relativen maximalen Druckverformung.
Die Verformung in einer radialen Richtung RD (Gegenverformung) als Funktion der Winkellage B gegenüber der Radiallage R ist in Fig. 6B dargestellt. Die maximale radiale Verformung RD1 liegt an der Radialebene R vor und nimmt nahe den Kanten 2 und 4 des Berührungsflecks auf null ab, der eine Länge L aufweist. Außerhalb beider Kanten 2, 4 des Berührungsflecks liegt eine positive Gegenverformung (zunehmende RD) der Oberfläche der Lauffläche 16 des Scheitelabschnitts 14 auf einen Maximalwert RD2 der radialen Verformung zu. Ein Haupt-Winkelabschnitt des Scheitekabschnitts 14 hat einen geringen positiven Wert RD3 radialer Verformung. Die radiale Verformung ist um die Winkellage B = 180º für einen ortsfesten oder langsam abrollenden Reifen etwa symmetrisch.
Die radiale Versetzung RD gegenüber der Kurve 6 der Winkellage B der Fig. 6B ist zweckmäßig beim Verdeutlichen der Kräfte, die den luftleeren Notlaufreifen 10 tragen. An der radialen Ebene R stehen die innere Karkassenlage 68 und die halbmondförmigen Verstärkungsteile 54, 56 unter Druck. An der Winkellage der maximalen positiven Gegenverformung (radiale Verformung RD2) befinden sich die innere Karkassenlage 68 und die halbmondförmigen Teile unter Zug. Eine andere Primärfunktion der inneren Karkassenlage ist es, die maximale positive Gegenverformung RD2 nahe der Vorderkante 4 und Hinterkante 2 des Berührungsfleckens 14 zu begrenzen (Fig. 6). Die lasttragenden Komponenten (halbmondförmige Teile und innere Karkassenlage) ändern sich zyklisch vom Zug auf Druck und zurück auf Zug, wenn sich der Reifen dreht und der Scheitelabschnitt 14 die Bodenfläche 90 berührt. Deshalb sind halbmondförmige Teile und eine innere Karkassenlage bevorzugt, die beide eine hervorragende Zug- und hervorragende Druck-Festigkeitseigenschaft haben. Die physikalischen Zug- und Druckeigenschaften der meisten nicht-verstärkten Gummiprodukte, die bei Reifen verwendet werden, sind bekannterweise nahezu gleich. Die Zugfestigkeitseigenschaften der inneren Karkassenlage sind viel besser als ihre Druckfestigkeitseigenschaften, und zwar wegen der verringerten Festigkeit ihrer verstärkten Teile bei Druck. Manche Verstärkungsteile sind viel besser bei Druck als andere. Die bevorzugten Verstärkungsteile 69 sind aus einer Familie von Materialien hergestellt, die Nylon, Rayon, aromatisches Polyamid oder Polyethylen-Napthalat umfaßt. Ein Hybrid-Verstärkungsteil, das viel stabiler bei höheren Temperaturen ist, liegt ebenfalls innerhalb des Bereichs dieser Erfindung. Diese Verstärkungsteile 69 der inneren Karkassenlage 68 (Fig. 5B), die von benachbarten halbmondförmigen Verstärkungsteilen 54, 56 gestützt sind, haben eine erhöhte Druckfestigkeit als Ergebnis dieser Einschränkung. Die Festigkeit (Elastizitätsmodul) der inneren Karkassenlage 68 auf Druck beträgt von etwa 55 MegaPascal (MPa) bis zu etwa 95 MPa, wenn man ein 1100 Decitex-2-Lagen-Polyester-Verstärkungsmaterial oder ein 1840 Decitex-2-Lagen-Rayon-Verstärkungsmaterial verwendet. Die Gummihautlagen bestehen aus einem Material, das in der Industrie standardmäßig ist. Der bevorzugte Elastizitätsmodul auf Druck für die innere Karkassenlage 68 beträgt mindestens 75 MPa.
Ein kritisches Leistungsmerkmal des Notlaufreifens 10 ist die Fähigkeit des Reifens, verhältnismäßig hohe Seitenkräfte aufzunehmen, ohne sich vom Sitz auf der Felge 70 zu lösen. Die wesentlichen Komponenten oder Merkmale des Notlaufreifens 10 dieser Erfindung, die am hilfreichsten sind, um eine verbesserte Leistung während seitlichen Kurvenfahrtmanövern des Fahrzeugs beim Festhalten auf dem Sitz in jedem Wulstabschnitt 20 zu erzielen, sind der Gummizehenabschnitt 28, der Wulstkern 22, der Gummisitzabschnitt 26 und insbesondere die Felgensitzlage 27. Andere Komponenten wie die halbmondförmigen Verstärkungsteile 54, 56 und der Wulstfüller 24 sind ebenfalls wesentlich, aber etwas weniger kritisch, um den Notlaufreifen auf der Felge zu halten. Jedoch tragen alle diese Merkmale zur Leistung des erfindungsgemäßen Reifens in luftlosen Zustand bei. Selbst ohne spezielle Modifizierungen an der Felge (d. h. unter Verwendung von genormten T&RA-Felgeneigenschaften) wird der Reifen dieser Erfindung bis zu einer Querbeschleunigung von mindestens 0,60g³ bei Nenn-Fahrzeugbetrieb auf dem Sitz verbleiben.
Fig. 4 zeigt den Notlaufreifen 10 in verformtem Zustand, der typisch ist für den Reifen in luftlosen Zustand. Diese Verformungslage wird seitlich (oder axial) verformt, wenn das Fahrzeug Kurven fährt. Die äußere Seite (gegenüber der Stelle der Drehachse oder Drehmitte der Fahrzeugbahnkrve) ist kritisch, da der Reifen zur Innenseite der Felge 70 gepreßt wird. Bei diesem Manöver wirkt der harte Gummi-Zehenabschnitt 28 auf Druck und trägt dazu bei, den Wulstabschnitt 20 davon abzuhalten, zur Innenseite der Felge 70 versetzt zu werden. In einer bevorzugten Ausführungsform greift die Felgensitzlage 27 in einen Höcker 72 am Berührungspunkt 75 auf der Felge 70 ein, was bewirkt, noch eine weitere zurückhaltende Kraft und Druckkraft auf den Gummi-Zehenabschnitt 28 aufzubringen. Der harte Gummi-Zehenabschnitt 28 widersteht der Verformung und trägt dazu bei, den Wulstkern 22 in einem festliegenden Abstand vom Höcker 72 entfernt zu halten. Der Gummi-Zehenabschnitt 28 hat einen Elastizitätsmodul bei 10% Einheitsspannung in einem Bereich von etwa 45 bis 60 MPa, bevorzugt von 50 bis 57 MPa.
Um den Notlaufreifen 10 aus dem Sitz von der Felge 70 zu bewegen, muß der Wulstkern 22 nachgeben oder in axialer Richtung in eine Lage axial innerhalb des Höckers 72 versetzt werden. Zusätzlich wird sich der Wulstkern 22 drehen, wenn er zu einer Stelle über dem Höcker 72 der Felge 70 versetzt wird. Deshalb sind die Zugfestigkeit und die Torsionssteifigkeit des Wulstkerns 22 wesentliche Parameter, um den Reifen auf der Felge 70 zu halten, insbesondere während Kurvenmanövern des Fahrzeugs. Der Wulstkern 22 besteht bevorzugt aus einem metallischen Material oder einem aromatischen Polyamid- Material. Die Zugfestigkeit bei 1% Einheitsspannung des Wulstkerns liegt in einem Bereich von etwa 900 bis 2500 Newton pro mm² und beträgt bevorzugt 2000 Newton pro mm². Die Torsionssteifigkeit des Wulstkerns ist das Moment oder die Torsion, das bzw. die notwendig ist, um eine Drehung zu erzeugen, und zwar bei einer Einheitsscherspannung von 0,0436 Radian (2,5º). Die Torsionssteifigkeit des Wulstkerns dieser Erfindung beträgt bevorzugt mindestens 125 Newton Meter pro Radian für eine 100 mm lange Testprobe. Verschiedenartige Wulstkern-Querschnittsausbildungen liegen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung, wie etwa kreisförmig und rechteckig. Das Torsions-Trägheitsmoment für die Querschnittsfläche des Wulstkerns soll in einem Bereich von etwa 125 bis etwa 350 Millimeter hoch vier liegen, und bevorzugt mindestens 140 mm&sup4; betragen. Diese physikalischen Parameter sind in der American Society of Testing Materials (ASTM) (Amerikanische Gesellschaft zum Prüfen von Materialien) in Philadelphia, Pennsylvania, Normen D885 und E6, definiert, die durch die Bezugnahme hierin mitaufgenommen sind.
Der Notlaufreifen dieser Erfindung liefert eine verbesserte Fahrzeugleistung, besonders, wenn ein Reifen einen Verlust an Aufpumpdruck hat. Das kritische Fahrkomfortproblem wurde ebenfalls im wesentlichen dadurch gelöst, daß man einen Notlaufreifen mit wenig Änderung in der Radialsteifigkeit des aufgepumpten Notlaufreifens vorgesehen hat. Querbeschleunigungen des Fahrzeugs bis zu etwa 0,65g³ mit einer gewichtsmodifizierten (standardmäßigen) Felge und bis zur Quergrenze des Fahrzeugs von etwa 0,85g³ mit einer modifizierten Felge (die einen Höcker 72 aufweist) wurden erzielt, ohne daß sich der Wulstbereich 20 von der Felge 70 gelöst hat.
Die Radialsteifigkeit in aufgepumptem Zustand verschiedenartiger Notlaufreifen derselben Größe wurde erhalten, wie in der ersten Tabelle unten gezeigt ist. Der Reifen A war ein Kontrollreifen mit einem Aufbau ähnlich dem Reifen dieser Erfindung, mit der Ausnahme, daß die innere Karkassenlage weggelassen war, um nur für zwei Karkassenlagen zu sorgen. Dieser Kontrollreifen ist gut im Fahrkomfort, wenn er aufgepumpt ist, hat aber eine verhältnismäßig große Verformung, wenn er beladen und luftlos ist. Der Gegenstand dieser Erfindung ist es, einen neuen Notlaufreifen zu erzeugen, der die Radialsteifigkeit des Steuerreifens beibehält, wenn dieser aufgepumpt ist, aber die Radialsteifigkeit über die des Steuerreifens hinaus erhöht, wenn er luftlos ist. Der Reifen B ist derselbe Reifen mit zwei Karkassenlagen wie der Reifen A, hat aber eine stahlverstärkte Notlauf-Aussteifungslage zwischen dem nach oben gewandten Abschnitt der Karkasse und dem Wulstfüller. Der Reifen C ist ein Notlaufreifen, der die drei Karkassenlagen aufweist, wie sie in dieser Erfindung beschrieben sind. REIFEN RADIALE STEIFIGKEITSWERTE (kg/mm)
Aus dieser Tabelle wird deutlich, daß der Reifen dieser Erfindung (Reifen C) einer ist, der für den Fahrkomfort sorgt, der dem Kontrollreifen A am nächsten kommt, und doch eine stark verbesserte Abstützung für Fahrzeuglasten bereitstellt.
Die Steifigkeit der Reifen bei Kurvenfahrt kann ebenfalls gemessen werden, um die relative Fähigkeit der verschiedenartigen Notlaufreifen in ihrer Fähigkeit zu erhalten, Querkräfte vorzusehen, die das Fahrzeug manövrieren lassen. Die Tabelle unten zeigt die selben Notlaufreifen wie oben beschrieben, wobei die verbesserte Kurvenfahrt-Steifigkeit von einem Fahrzeugtest mit luftlosen Reifen im Hinblick auf den Reifen A mit nur zwei Karkassenlagen vorgelegt ist. Je höher der Wert, desto besser fährt der Notlaufreifen um Kurven. REIFEN WERTE DER KURVENLAUF-STEIFIGKEIT (kg/Grd.)
Der Reifen dieser Erfindung (Reifen C) sorgt für bessere Kurvenfartwerte in Bezug auf den Kontrollreifen. Somit ist der erfindungsgemäße Reifen (Reifen C) ein guter Kompromiß für Luxusfahrzeuge, Familienfahrzeuge oder städtische Nutzfahrzeuge oder dergleichen. Die Hinzufügung einer Notlauf- Aussteifungslage (Reifen B) ist mehr für Sport- und Leistungsfahrzeuge, die den Fahrkomfort für hohe Anforderungen an Kurvenfahrt opfern, und auch wegen der größeren hinteren Achsen-Vorbelastung. Diese Fahrzeuge haben eine Lastverteilung, die näher an eine 50/50- (vorne/hinten) Prozent-Lastverteilung kommen, was höhere Kurvenfahrt-Steifigkeitswerte für die hinteren Reifen erfordert, um das Fahrzeug daran zu hindern, ein Lenkstabilitätsproblem zu haben.
Die Bereitstellung der verbesserten Komponenten des Wulstabschnitts, und zwar des Gummi-Trageabschnitts 34, der verstärkten Felgensitzlage 27, des ersten Gummi-Sitzabschnitts 26 und des zweiten Gummi-Zehenabschnitts 28 haben die Größe der Kurvenfahrtkraft des Notlaufreifens verbessert. Ein luftloser Notlaufreifen des Typs P225/60 R16 mit diesen vier hinzugefügten Komponenten hatte eine Zunahme in der Kurvenfahrtkraft von fünfzig (50) Prozent Zunahme gegenüber einem Reifen ohne diese Komponenten, wenn er unter einem Schlupfwinkel von 2 Grad getestet wurde. Eine Zunahme von fünf (5) Prozent in der Radialsteifigkeit wurde ebenfalls erhalten, wenn diese drei Komponenten zu diesem Notlaufreifen hinzugefügt wurden.

Claims

1. Reifen (10) zur Anbringung an einer Felge (70) eines Fahrzeugs, der in der Lage ist, den Fahrzeuglasten an einem Berührungsfleck effektiv bei Verlust des Aufpumpdrucks standzuhalten, mit:

- einem Scheitelabschnitt (14) mit einer Lauffläche (12);

- einer Gürtellage (80), die radial einwärts von der genannten Lauffläche angeordnet ist;

- einem innersten Beschichtungsabschnitt (44) auf der Innenfläche des Reifens;

- einem Paar Wulstabschnitten (20), die axial durch einen Abstand getrennt sind und einen Wulstkern (22) sowie einen Wulstfüller (24) aufweisen;

- ein Paar axial beabstandeter, getrennter, lasttragender Seitenwandabschnitte (40), wobei jeder Seitenwandabschnitt radial zwischen einer jeweiligen Seitenkante des genannten Scheitelabschnitts (14) des Reifens (10) und einem jeweiligen Wulstabschnitt (20) angeordnet ist, und wobei jeder Seitenwandabschnitt (40) ein erstes und zweites halbmondförmiges Verstärkungsteil (54, 56) aufweist, das außerhalb des genannten innersten Beschichtungsabschnitts (44) angeordnet ist;

- eine mittlere Karkassenlage (62) radial innerhalb der Gürtellage, die sich zwischen jedem Wulstabschnitt (20) mit nach oben gekehrtem Abschnitt (66) von innen nach außen rund um jeden Wulstkern (22) auf eine solche Weise bis dahin erstreckt, daß sie mindestens teilweise den genannten Wulstkern (22) und den jeweiligen Wulstfüller (24) umrundet; und

- eine innere Karkassenlage (68), die an der Innenseite der genannten mittleren Karkassenlage (62) angeordnet ist und sich unter dem Scheitelabschnitt und dann radial zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil der halbmondförmigen Verstärkungsteile in jeder Seitenwand nach innen bis mindestens zu einem Punkt (67) axial innerhalb eines jeden genannten Wulstkerns (22) und neben diesem erstreckt, wobei die genannten Karkassenschichten (62, 64, 68) jeweils von Wulst zu Wulst durchgehen sowie eine Vielzahl im wesentlichen paralleler Verstärkungsteile und eine krummlinige Ausbildung aufweisen;

dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen ferner

- eine äußere Karkassenlage (64) aufweist, die außerhalb der genannten mittleren Karkassenlage und eines jeden nach oben gekehrten Karkassenabschnitts angeordnet ist und sich durchgehend von Wulst zu Wulst radial nach innen bis zumindest einem Punkt (61) erstreckt, der axial außerhalb eines jeden genannten Wulstkerns (22) und neben diesem gelegen ist.

2. Reifen nach Anspruch 1, worin die genannte Gürtellage (80) ferner mindestens zwei Gürtel (82, 84) und eine Decklage (86) aufweist, worin ein breiterer innerer Gürtel (82) sich über die Seitenkante mindestens eines äußerden Gürtels hinaus erstreckt, wobei die genannten Gürtel mit ihrem äußeren Oberflächenbereich von der Decklage (86) abgedeckt sind, mit einer Breite, die sich über jede Seitenkante der Gürtel hinaus erstreckt, und wobei die genannte Gürtellage in Bezug auf eine Mittelumfangsebene symmetrisch ist.

3. Reifen nach Anspruch 2, worin die genannte Gürtellage (80) im wesentlichen parallele Verstärkungsteile in jedem der Gürtel aufweist, die entweder aus Stahllegierung oder einem aromatischen Polyamid-Material hergestellt sind und unter einem spitzen Winkel in Bezug auf eine Mittelumfangsebene P des Reifens angeordnet sind.

4. Reifen nach Anspruch 1, worin das genannte erste (54) und zweite (56) halbmondförmige Verstärkungsteil in der Form und Dicke nahezu gleich sind und aus im wesentlichen dem selben Material hergestellt sind, das einen Elastizitätsmodul auf Druck bei 10% Einheitsspannung im Bereich von etwa 7,0 bis etwa 15,0 MegaPascal (MPa) aufweist.

5. Reifen nach Anspruch 1, worin das genannte erste halbmondförmige Verstärkungsteil (54) zwischen der mittleren (62) und inneren (68) Karkassenlage eine Shore-Härte A in einem Bereich von etwa 40 bis 55 und einen Elastizitätsmodul auf Druck unter 10% Einheitsspannung in einem Bereich von etwa 2,4 bis 4,0 MegaPascal (MPa) aufweist, und das genannte zweite, halbmondförmige Verstärkungsteil (56) zwischen der inneren Karkassenlage (68) und dem innersten Beschichtungsabschnitt (44) eine Shore-Härte A in einem Bereich von etwa 70 bis 90 und einen Elastizitätsmodul auf Druck bei 10% Einheitsspannung in einem Bereich von etwa 7,0 bis 15,0 MPa aufweist.

6. Reifen nach Anspruch 1, worin die Dicke eines jeden lasttragenden Seitenwandabschnitts (40), der einen Seitenwandgummi (42), die innere (68), mittlere (62) und äußere (64) Karkassenlage, das erste (54) und das zweite (56) halbmondförmige Verstärkungsteil, den Wulstfüllerabschnitt (24) und den inneren Beschichtungsabschnitt (44) aufweist, über seine radiale Erstreckung hinweg etwa konstant ist, und ein solcher Seitenwandabschnitt eine Breite von etwa 6% bis etwa 8% der Querschnittsbreite des Reifens aufweist.

7. Reifen nach Anspruch 1, worin jeder Wulstabschnitt ferner einen Gummi-Trageabschnitt (34), eine Felgensitzlage (27), einen ersten Gummi-Sitzabschnitt (26) zum Abstützen der Sitzlage (27) und einen zweiten Gummi-Zehenabschnitt (28) aufweist, der axial und radial innerhalb des Wulstkerns (22) angeordnet ist, wobei der genannte Gummi-Abstütz abschnitt (26) und der genannte Zehenabschnitt (28) auch geeignet sind, zum Abstützen der Sitzlage (27) beizutragen und den Reifen auf der Felge zu halten, und zwar durch Berührung der Sitzlage (27) mit der Felge (70) und einem Flansch (70) der Felge an der Übergangsfläche von Reifen und Felge.

8. Reifen nach Anspruch 7, worin die genannte Felgensitzlage (27) quadratische, gewebte Stoff-Verstärkungsteile aufweist, die aus jedem geeigneten Textilmaterial aus der Familie von Materialien hergestellt sind, die Nylon, Polyester, Rayon oder aromatische Polyamide umfaßt, wobei der genannte, erste Gummi-Sitzabschnitt (26) radial außerhalb und axial innerhalb der Felgensitzlage (27) eine Elastizitätsmodul auf Zug von 10% Einheitsspannung in einem Bereich von etwa 6,5 bis 9,0 MegaPascal (MPa) aufweist, und der genannte Gummi-Zehenabschnitt (28) axial und radial innerhalb des Wulstkerns (22) angeordnet ist und einen Elastizitätsmodul auf Zug von 10% Einheitsspannung in einem Bereich von etwa 45 bis 60 MPa aufweist.

9. Reifen nach Anspruch 1, worin der genannte Wulstkern (22) aus einem metallischen Material oder einem aromatischen Polyamid-Material hergestellt ist, das eine Zugfestigkeit bei einem Prozent Einheitsspannung in einem Bereich von etwa 900 bis 2500 Newton pro mm² und eine Torsionssteifigkeit von mindestens 90 Newton Meter pro Radian für eine Testprobe aufweist, die 100 mm lang ist, während der Wulstabschnitt des genannten Notlaufreifens während des Manövrierens des Fahrzeugs auf der Felge verbleibt.

10. Reifen nach Anspruch 9, worin der Wulstkern (22) ein Torsions-Trägheitsmoment seiner Querschnittsfläche von mindestens 125 mm hoch vier aufweist.

11. Reifen nach Anspruch 1, worin Verstärkungsteile der äußeren (64) und mittleren (62) Karkassenlage Kordlagen sind, die aus jedem geeigneten organischen Material aus der Familie von Materialien hergestellt sind, die Nylon, Polyester, Rayon, aromatisches Polyamid oder Polyethylen- Napthalat umfaßt.

12. Reifen nach Anspruch 1, worin der Elastizitätsmodul der inneren Karkassenlage (68) auf Druck bei 10% Einheitsspannung mindestens 75 MegaPascal (MPa) aufweist, wenn er zwischen das erste und zweite halbmondförmige Verstärkungsteil (54, 56) eingeschlossen ist.

13. Reifen nach Anspruch 12, worin Verstärkungsteile der genannten inneren Karkassenlage (68) Kordfäden sind, die aus jedem geeigneten Material aus der Familie von Materialien hergestellt sind, die Rayon, Nylon, aromatische Polyamide oder Polyethylen-Napthalat umfaßt.

14. Reifen nach Anspruch 1, worin die nach oben geschlagenen Abschnitte (66) der Karkasse der genannten mittleren Karkassenlage (62) sich außerhalb eines radialen Abstands G von einem Wulstbezug D in jedem Wulstabschnitt (20) über eine Strecke in einen Bereich von 25 bis 40% der Querschnittshöhe H des genannten Reifens nach Verlust des Aufpumpdrucks und bei einer Nennbelastung erstrecken, wie sie der Reifen, wenn er aufgepumpt war, ursprünglich getragen hat.

15. Reifen nach Anspruch 1, worin die genannten, nach oben geschlagenen Karkassenabschnitte (66) der genannten mittleren Karkassenlage (62) sich radial außerhalb von einem Wulstbezug D in jeden Wulstabschnitt über einen Abschnitt G in einen Bereich von etwa 20 bis 30% der Querschnittshöhe H des genannten Reifens erstrecken, wenn er vulkanisiert ist.

16. Reifen nach Anspruch 1, worin jeder Wulstfüller (24) einen Scheitel radial außerhalb des Wulstkerns (22) aufweist, wobei der genannte Scheitel radial außerhalb eines Wulstkernbezugs D um einen Abstand F angeordnet ist, der etwa 40 bis 60% der Querschnittshöhe des genannten Reifens beträgt, wenn er vulkanisiert ist.

17. Anordnung aus Reifen und Felge, wobei die Felge eine Norm- TRA-Felge mit einem Höcker ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen ein Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ist.