DE69614731T2

DE69614731T2 - Reifen mit verbessertem Profil für Notlauf und Nasslauf

Info

Publication number: DE69614731T2
Application number: DE69614731T
Authority: DE
Inventors: Marcellus Buckler; Philip Stuart Hammond; Robert Allen Losey; Thomas Reed Oare; Gary Edwin Tubb
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2016-02-15
Also published as: US5685927A; JP3499997B2; DE69614731D1; KR100396107B1; EP0729853B1; BR9600709A; KR960031161A; JPH08244422A; CA2154188A1; EP0729853A1

Description

Hinterrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft einen Reifen, insbesondere einen Luftreifen, der im nicht aufgepumpten Zustand verwendet werden kann. Dieser verbesserte Reifen eignet sich auch für einige einzigartige Laufstreifenanordnungen, die eine ausgezeichnete Nässetraktion bereitstellen können. Der Reifenkarkaßaufbau kann eine besseres oder zumindest gleiches Fahrverhalten wie herkömmliche Reifen ergeben, ohne die normalen Gewichtsnachteile zu zeigen, die zu Notlaufreifen gehören.
Es sind verschiedene Reifenkonstruktionen für Notlaufluftreifen vorgeschlagen worden, das heißt Reifen, die im nicht aufgepumpten Zustand verwendet werden können. Ein Ansatz, der in der US-A-4 111 249 mit dem Titel "Banded Tire" beschrieben ist, war, einen Ring oder ein ringförmiges Band direkt unter und annähernd so breit wie der Laufstreifen vorzusehen. Der Ring in Kombination mit dem Rest des Reifenaufbaus könnte das Reifengewicht im nicht aufgepumpten Zustand tragen. Dieser Bandreifen spannte tatsächlich die Lagencorde selbst im nicht aufgepumpten Zustand.
Ein anderer vorgenommener Ansatz ist es gewesen, einfach die Seitenwände zu verstärken, indem deren Querschnittsdicke erhöht wurde. Diese Reifen setzen die Lagencorde und die Seitenwand unter Druck, wenn sie im nicht aufgepumpten Zustand verwendet werden. Aufgrund der großen Gummimengen, die erforderlich sind, um die Seitenwandelemente zu versteifen, ist ein Wärmeaufbau ein Hauptfaktor für Reifenversagen. Dies gilt insbesondere, wenn der Reifen über längere Zeitdauern mit hohen Geschwindigkeiten im nicht aufgepumpten Zustand betrieben wird. Pirelli offenbart einen derartigen Reifen in der EP-A1-0 475 258. Ein Goodyear- Patent mit einigen der gleichen Erfinder der vorliegenden Erfindung offenbarte den ersten kommerziell akzeptierten Notlauf-Radialluftreifen, und zwar der Reifen Eagle GSC-EMT. Der Reifen wurde als eine Ausstattungsoption für die 1994 Corvette akzeptiert. Die US-A-5 368 082, die die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruches 1 offenbart, lehrt die Anwendung von speziellen Seitenwandeinsätzen, um die Steifigkeit zu verbessern. Es waren annähernd sechs zusätzliche Pfund Gewicht pro Reifen erforderlich, um eine Last von 800 lbs (363 kg) in diesem nicht aufgepumpten Reifen zu tragen. Diese Notlaufreifen besaßen ein sehr niedriges Aspektverhältnis. Obwohl diese frühere Erfindung früheren Versuchen überlegen war, brachte sie dennoch einen Gewichtsnachteil je Reifen mit sich, der durch die Beseitigung eines Ersatzreifens und des Reifenmantels ausgeglichen werden könnte. Dieser Gewichtsnachteil war noch problematischer, wenn die Ingenieure versuchten, Reifen mit höherem Aspektverhältnis für große Luxustourenlimousinen zu bauen. Das erforderliche getragene Gewicht für einen nicht aufgepumpten Luxuswagenreifen nähert sich einer Last von 1400 lbs (635 kg). Diese Reifen mit dickerer Seitenwand und Aspektverhältnissen im Bereich von 60% bis 65% bedeuteten, daß die Arbeitslasten das Mehrfache von denen der früheren Notlaufreifen der Corvette-Art mit 40% Aspektverhältnis betrugen. Derartige Lasten bedeuteten, daß die Seitenwände und der Gesamtreifen bis zu dem Punkt versteift werden mußten, bei dem der Abrollkomfort gefährdet wurde. Besitzer von Luxusfahrzeugen werden nicht einfach die Fahrqualität für eine Notlauffähigkeit preisgeben. Die konstruktiven Anforderungen sind es gewesen, einen Notlaufreifen ohne Verlust beim Abrollkomfort oder Fahrverhalten bereitzustellen. Bei dem Fahrzeug von der Art mit einem sehr steifen Aufhängungsverhalten war die Fähigkeit, einen derartigen Reifen bereitzustellen, im Vergleich mit Luxuslimousinen mit einer weicheren Abrollcharakteristik vergleichsweise einfach.
Eine gleich wichtige Konstruktionserwägung bei der Entwicklung eines Notlaufreifens ist es, sicherzustellen, daß der nicht aufgepumpte Reifen auf die Felge sitzen bleibt. Es sind Lösungen entwickelt worden, die wulstverstärkende Einrichtungen sowie spezielle Felgen anwandten, um dieser Anforderung gerecht zu werden, wie beispielsweise der Bridgestone Expedia S-01 Run-flat A/M Tire. Alternativ wandte der Reifen Eagle GSC-EMT eine neue Wulstanordnung an, die es ermöglichte, daß der Reifen auf normalen Felgen funktionierte, ohne zusätzliche, den Wulst verstärkende Einrichtungen zu benötigen.
Die DE-A-36 26 123 offenbart einen Reifen und eine Felge, die, im Fall von Luftdruck, ein Ineinandergreifen eines vergrößerten Felgenhorns und der unteren Seitenwand zeigen, wodurch die Wülste auf der Felge gehalten werden; ferner kann der Reifen einen oder zwei Wasserkanäle aufweisen, die zu Ausnehmungen unter dem Laufstreifenabschnitt führen, wobei diese Ausnehmungen, im Fall von Luftdruck, zwischen den beiden Wülsten gefangen werden und diese auf der Felge halten.
Eine dritte Konstruktionserwägung ist die Laufstreifenprofilauswahl. In letzter Zeit sind Reifen, die eine verbesserte Nässetraktion zeigen, in den Handel gebracht worden. Diese Reifen besitzen große Umfangsrillen, die Wasserkanäle genannt werden. Der Aquatred, der in der US-A-5 176 766 offenbart ist, der Reifen Aqua Contact in der US-A-4 687 037, der Eagle Aquatred in der US-A-5 337 815 und der Catamaran, der in der EP-A1-0 465 786 offenbart ist, weisen alle große Wasserkanäle auf.
Der Reifen der Vorgängerentwicklung für den Catamaran wurde früher am 20. August 1974 in der US-A-3 830 273 mit dem Titel Dual Tire offenbart. Dieser frühe Reifen litt an einer schlechten Handhabung und an Abrollproblemen und wurde daher im Handel niemals akzeptiert. Das Hauptmerkmal dieses Reifens war die Anwendung eines dritten Wulstes, der in der Mitte zwischen zwei Wulstabschnitten angeordnet war, die durch Gürtel verstärkt waren. Die Verwendung von drei oder mehr Wülsten war an sich nicht neu und ist in einigen sehr früh patentierten Reifen angewandt worden. Jedoch war die Verwendung eines dritten Wulstes gekoppelt mit einem großen Kanal neu. Die EP-A1-0 613 793 beschreibt einen verbesserten dritten Wulstaufbau, der speziell dafür konstruiert ist, die Handhabungseigenschaften des Reifens der Catamaran-Art zu verbessern.
Keiner dieser neuen Reifen vom Nässetraktionstyp war derart aufgebaut, daß er speziell einen Notlauffähigkeit aufwies. Die Erfinder dieser Patentanmeldung haben bei der Weiterbildung der Entwicklung der Notlaufreifen erwogen, dieses Merkmal mit Laufstreifen vom Nässetraktionstyp zu koppeln. Ihre Entwicklungsbemühungen haben einen überraschenden Gratisvorzug aufgedeckt, in der Lage zu sein, einen verbesserten Abrollkomfort und eine verbesserte Nässetraktion mit einem Reifen mit drei Wülsten zu erreichen, der Notlauffähigkeiten aufweist. Dieser verbesserte Abrollkomfort war bisher ein Merkmal, das dem Notlaufkonstruktionsansatz nicht eigen war.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Notlauf-Radialluftreifen für Personenwagen 10 offenbart, der eine Karkasse 30 aufweist, die mit elastomeren Seitenwandfüllagen 42 und mindestens drei Wülsten 26, 26' und 37 verstärkt ist. Der Reifen 10 besitzt einen Nennfelgendurchmesser, eine Drehachse, einen ringförmigen Laufstreifen 12, zwei seitliche Laufstreifenkanten 14, 16, mindestens ein Paar Verstärkungsgürtel 36, die radial innen in bezug auf den Laufstreifen 12 angeordnet sind, zwei Seitenwände 18, 20, wobei sich eine Seitenwand radial innen in bezug auf jede seitliche Laufstreifenkante 14, 16 erstreckt, eine maximale Querschnittsbreite (SW) und einen Reifenkarkaßaufbau 30. Der Reifenkarkaßaufbau 30 besitzt mindestens drei ringförmige Wulstkerne 22, 22' und 37, die koaxial in bezug auf die Drehachse angeordnet sind, mindestens eine erste und vorzugsweise eine zweite Lage 38, 40, einen Innerliner 35, zwei erste Füllagen 42 und eine Wulstfüllage 48.
Ein erster und ein zweiter Wulstkern 26, 26' sind radial innen in bezug auf jede Seitenwand 10, 20 angeordnet. Mindestens ein zusätzlicher Wulstkern 37 ist radial innen in bezug auf jedes Paar Verstärkungsgürtel 36 und radial außen in bezug auf die ersten und zweiten Wulstkerne 26, 26' angeordnet. Der Karkaßverstärkungsaufbau 30 radial innen in bezug auf die Verstärkungsgürtel 36 erstreckt sich in Umfangsrichtung um den Reifen herum vom ersten Wulstkern 26 zum zweiten Wulstkern 26'. Der Verstärkungsaufbau der Karkasse 30 weist eine erste Lage 38 und eine zweite Lage 40 auf. Jede Lage 38, 40 weist zwei Umschlagenden 32, 34, 32', 34' auf. Ein Umschlagende jeder Lage ist um den ersten und zweiten Wulstkern 26, 26' herumgewickelt und erstreckt sich radial nach außen.
Der Innerliner 35 des Reifens ist radial innen in bezug auf die erste Lage 38 angeordnet.
Der Reifen weist ein Paar Wulstfüllagen auf, wobei eine Wulstfüllage 48 über sowohl dem ersten als auch dem zweiten Wulstkern 26, 26' und zwischen der zweiten Lage 40 und den Umschlagenden 32, 34, 32', 34' der ersten und der zweiten Lage 38, 40 angeordnet ist. Die Füllage 48 endet an einem radial äußeren Ende in einem radialen Abstand G über dem Nennfelgendurchmesser. Ein Paar erste Füllagen 42 ist zwischen der ersten Lage 38 und dem Innerliner 35 angeordnet. Eine erste Füllage 42 erstreckt sich von einer Stelle radial innen in bezug auf das radial äußere Ende von einer jeden der ersten oder zweiten Wulstfüllagen 48, 48' radial nach außen bis zu unterhalb eines Verstärkungsgürtels 36.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Luftreifen eine zweite Lage 40 und ein Paar zweite Füllagen 46 auf. Die zweiten Füllagen 46 sind zwischen der ersten und der zweiten Lage 38, 40 angeordnet. Eine zweite Füllage erstreckt sich von einer Stelle radial innen in bezug auf das radial äußere Ende von sowohl der ersten als auch zweiten Wulstfüllage 48, 48' radial nach außen bis zu unterhalb eines Verstärkungsgürtels 36.
Die oben beschriebenen Reifenaufbauten sind besonders gut ausgebildet, um eine Vielfalt von Laufstreifenanordnungen anzuwenden.
Bei einer Ausführungsform weist der Laufstreifen 12 einen sehr tiefen Wasserkanal 90 auf, wobei der Reifen 10 bei einer alternativen Ausführungsform zwei Wasserkanäle 90 anwendet. Alternativ kann der Reifen 10 einen Laufstreifen ohne Rillen von der Art mit breitem Wasserkanal aufweisen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Reifens nach dem Stand der Technik, der gemäß der US-A-5 368 082 hergestellt ist.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Reifens, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
Fig. 3 ist eine vergrößerte bruchstückhafte Ansicht einer Laufstreifenschulter, einer Seitenwand und eines Wulstbereiches des Reifens von Fig. 2.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des Reifens, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
Fig. 4A und 4B sind Querschnittsansichten von alternativen Konstruktionen der zweiten Ausführungsform von Fig. 4.
Fig. 5A ist eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform des Reifens, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
Fig. 5B ist eine alternative Konstruktion des Reifens von Fig. 5A, wobei Fig. 5B in einer Querschnittsansicht gezeigt ist.
Fig. 6A ist eine vergrößerte Ansicht, genommen von Fig. 4, die die Lage des dritten Wulstes zeigt.
Fig. 6B ist eine vergrößerte Ansicht eines alternativen dritten Wulstabschnitts.

Definitionen

"Aspektverhältnis" bezeichnet das Verhältnis seiner Querschnittshöhe zu seiner Querschnittsbreite.
"Axial" und "in Axialrichtung" bezeichnet die Linien oder Richtungen, die parallel zur Drehachse des Reifens verlaufen.
"Wulst" oder "Wulstkern" bezeichnet im allgemeinen den Teil des Reifens, der ein ringförmiges Zugelement umfaßt, wobei die radial inneren Wülste dem Halten des Reifens auf der Felge zugeordnet sind, der aus Lagencorden gewickelt ist, und der mit oder ohne andere Verstärkungselemente, wie Wulstfahnen Chipper, Wulstkernreiter oder Füllagen, Zehenschützer und Wulstbänder gestaltet ist, wobei der Wulst oder die Wülste unter dem Laufstreifen, die in Laufstreifengummi eingebettet sind, mit oder ohne andere cordverstärkte Gewebeelemente sein können.
"Gürtelaufbau" oder "Verstärkungsgürtel" bezeichnet mindestens zwei ringförmige Schichten oder Lagen aus parallelen Corden, gewoben oder nicht gewoben, die dem Laufstreifen unterlegt sind, nicht an dem Wulst verankert sind und sowohl linke als auch rechte Cordwinkel im Bereich zwischen 17º und 27º in bezug auf die Äquatorialebene des Reifens aufweisen.
"Umfangs-" bezeichnet Linien oder Richtungen, die sich entlang des Umfangs der Oberfläche des ringförmigen Laufstreifens senkrecht zur Axialrichtung erstrecken.
"Karkasse" bezeichnet den Reifenaufbau abgesehen vom Gürtelaufbau, dem Laufstreifen, dem Unterprotektor und dem Seitenwandgummi über den Lagen, jedoch einschließlich der Wülste.
"Mantel" bezeichnet die Karkasse, den Gürtelaufbau, die Wülste, Seitenwände und alle anderen Bauteile des Reifens mit Ausnahme des Laufstreifens und des Unterprotektors.
"Wulstbänder" bezeichnet schmale Materialstreifen, die um die Außenseite des Wulstes herum angeordnet sind, um Cordlagen vor der Felge zu schützen und Biegevorgänge über die Felge zu verteilen.
"Cord" bezeichnet einen der Verstärkungsstränge", aus denen die Lagen in dem Reifen bestehen.
"Äquatorialebene (EP)" bezeichnet die Ebene, die senkrecht zur Drehachse des Reifens steht und durch die Mitte seines Laufstreifens verläuft.
"Aufstandsfläche" bezeichnet die Kontaktfläche oder den Bereich des Kontaktes des Reifenlaufstreifens mit einer ebenen Fläche bei einer Geschwindigkeit von Null und unter normaler Last und normalem Druck.
"Innerliner" bezeichnet die Schicht oder Schichten aus Elastomer oder anderem Material, die die Innenfläche eines schlauchlosen Reifens bilden und die das Füllfluid im Reifen halten.
"Normaler Fülldruck" bezeichnet den spezifischen Konstruktionsfülldruck und die spezifische Konstruktionslast, die von der zuständigen Normungsorganisation für den Betriebszustand des Reifens festgelegt werden.
"Normale Last" bezeichnet den spezifischen Konstruktionsfülldruck und die spezifische Konstruktionslast, die von der zuständigen Normungsorganisation für den Betriebszustand für den Reifen festgelegt wird.
"Lage" bezeichnet eine kontinuierliche Schicht aus gummibeschichteten, parallelen Corden.
"Radial" und "in Radialrichtung" bezeichnet Richtungen radial in Richtung der Drehachse des Reifens oder von dieser weg.
"Radialreifen" bezeichnet einen mit einem Gürtel versehenen oder in Umfangsrichtung festgelegten Luftreifen; bei dem die Lagencorde, die sich von Wulst zu Wulst erstrecken, unter Cordwinkeln zwischen 65º und 90º in bezug auf die Äquatorialebene des Reifens gelegt sind.
"Querschnittshöhe" bezeichnet den radialen Abstand vom Nennfelgendurchmesser zum Außendurchmesser des Reifens an seiner Äquatorialebene.
"Querschnittsbreite" bezeichnet den maximalen geradlinien Abstand parallel zur Achse des Reifens und zwischen dem Äußeren seiner Seitenwände, wenn und nachdem er auf einen Normaldruck für 24 Stunden aufgepumpt worden aber unbelastet ist, wobei Erhöhungen der Seitenwände aufgrund von Kennzeichnung, Dekoration oder Schutzbändern ausgeschlossen sind.
"Schulter" bezeichnet den oberen Abschnitt der Seitenwand knapp unter der Laufstreifenkante.
"Seitenwand" bezeichnet den Abschnitt eines Reifens zwischen dem Laufstreifen und dem Wulst.
"Laufstreifenbreite" bezeichnet die Bogenlänge der Laufstreifenoberfläche in der Axialrichtung, das heißt, in einer Ebene parallel zur Drehachse des Reifens.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In Fig. 1 ist ein Reifen 100 nach dem Stand der Technik veranschaulicht, der gemäß der US-A-5 368 082 hergestellt ist. Der Reifen 100 ist ein Personenwagenreifen mit einem Laufstreifen 120, einem Gürtelaufbau 360, einem Paar Seitenwandabschnitten 180, 200, einem Paar Wulstabschnitten 220, 220' und einem Karkaßverstärkungsaufbau 300. Die Karkasse 300 umfaßt eine erste Lage 380 und eine zweite Lage 400, einen Liner 350, ein Paar Wülste 260, 260' und ein Paar Wulstfüllagen 480, 480', ein Paar erste Einsatzfüllagen 420, 420' und ein Paar zweite Einsatzfüllagen 460, 460', wobei die erste Einsatzfüllage 420, 420' zwischen dem Liner 350 und der ersten Lage 380 angeordnet ist und die zweiten Einsatzfüllagen 460, 460' zwischen der ersten und der zweiten Lage 380, 400 angeordnet sind. Dieser Karkaßaufbau 300 gab dem Reifen 100 eine begrenzte Notlauffähigkeit.
Der Ausdruck Notlauf, wie er in diesem Patent verwendet wird, bedeutet, daß der Reifenaufbau alleine ausreichend fest ist, um die Fahrzeuglast zu tragen, wenn der Reifen im nicht aufgepumpten Zustand betrieben wird, wobei die Seitenwand und Innenflächen des Reifens nicht zusammenfallen oder sich auf sich selbst biegen, ohne daß irgendwelche internen Einrichtungen notwendig sind, um zu verhindern, daß der Reifen zusammenfällt. Dies bedeutet vorzugsweise, daß unter normaler statischer Last und einem Druck von 26 psi (179 kPa), der Prozentsatz der Biegung ein Wert X ist, und der Prozentsatz nicht gebogen 1-X beträgt. Unter der gleichen statischen Last bei einem Druck von 0 psi oder mit anderen Worten in einem nicht aufgepumpten Zustand, beträgt der Prozentsatz nicht gebogen ungefähr 75% von 1-X. Beispielsweise wird sich ein P275/40ZR17-Reifen mit einer unbelasteten Querschnittshöhe von 4,3 Zoll (11 cm), wenn dieser normal belastet wird, ungefähr 1/2 Zoll (1,3 cm) oder 12% biegen. Bei 0 psi biegt sich der gleiche Reifen ungefähr 35%. Somit beträgt der nicht gebogene Wert bei 26 psi (179 kPa) 88%, und 75% von 88% sind gleich 66 Prozent für den nicht gebogenen Wert.
Wenn der herkömmliche Luftreifen ohne Fülldruck betrieben wird, fällt er in sich zusammen, wenn er eine Fahrzeuglast trägt.
Wie es aus Fig. 1 zu sehen ist, erhöht die konstruktive Verstärkung im Seitenwandbereich des Reifens 100 die Dicke der gesamten Seitenwand beträchtlich, insbesondere von der maximalen Querschnittsbreite radial nach außen zur Schulter. Dieses Patent aus dem Stand der Technik lehrt, daß die gesamte Seitenwanddicke, wo sie in die Schulter übergeht, mindestens 100%, vorzugsweise 125%, der gesamten Seitenwanddicke betragen sollte, gemessen bei der maximalen Querschnittsbreite. Man glaubte, daß dies notwendig wäre, um die Last in einem nicht aufgepumpten Zustand ausreichend zu tragen. Die Einsätze für einen typischen P275/40ZR17-Reifen wogen annähernd 6,0 lb (2,7 kg). Der erste Einsatz 420, 420' wies eine maximale Maßdicke von 0,30 Zoll (7,6 mm) auf, und der zweite Einsatz 460, 460' wies eine maximale Maßdicke von 0,17 Zoll (4,3 mm) auf.
Die Bezugszeichen, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, sind die gleichen wie diejenigen, die in der Beschreibung genannt werden. Zu Zwecken dieser Anmeldung verwenden die verschiedenen, in den Fig. 2-6B veranschaulichten Ausführungsformen für ähnliche Bauteile die gleichen Bezugszeichen. Die Aufbauten wenden im Grunde die gleichen Bauteile mit Veränderungen in der Lage oder Menge an, was zu den alternativen Anwendungen Anlaß gibt, bei denen das erfinderische Konzept in die Praxis umgesetzt werden kann.
Der Reifen 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wendet einen wesentlich leichteren Ansatz an. Der Reifen 10 ist, wie er in Fig. 2 veranschaulicht ist, ein Personenwagenreifen, wobei der Reifen 10 mit einem am Boden angreifenden Laufstreifenabschnitt 12 versehen ist, der jeweils in den Schulterabschnitten an den jeweiligen Seitenrändern 14, 16 des Laufstreifens 12 endet. Der Seitenwandabschnitt 18, 20 erstreckt sich jeweils von den seitlichen Kanten 14, 16 des Laufstreifens aus und endet in zwei Wulstbereichen 22, 22', die jeweils einen ringförmigen, nicht dehnbaren Wulstkern 26, 26' aufweisen. Der Reifen 10 ist ferner mit einem Karkaßverstärkungsaufbau 30 versehen, der sich vom Wulstbereich 22 durch den Seitenwandabschnitt 18 den Laufstreifenabschnitt 12, den Seitenwandabschnitt 20 zum Wulstbereich 22' erstreckt. Die Umschlagenden 32, 34, 32', 34' des Karkaßverstärkungsaufbaus 30 sind jeweils um Wulstkerne 26, 26' herumgewickelt. Der Reifen 10 kann einen herkömmlichen Innerliner 35 umfassen, der die Innenumfangsfläche des Reifens 10 bildet, wenn der Reifen ein schlauchloser Typ sein soll. Um die radial äußere Oberfläche des Karkaßverstärkungsaufbaus 30 unterhalb des Laufstreifenabschnitts 12 in Umfangsrichtung angeordnet befinden sich zwei Paare den Laufstreifen verstärkende Gürtelaufbauten 36, 36' und ein ringförmiger dritter Wulstkern 37. Bei der besonderen veranschaulichten Ausführungsform umfassen die Gürtelaufbauten 36, 36' jeweils zwei geschnittene Gürtellagen 50, 51, und die Corde der Gürtellagen 50, 51 sind unter einem Winkel von ungefähr 23 Grad in bezug auf die Mittenumfangs-Mittelebene des Reifens orientiert.
Die Corde der Gürtellage 50 sind in einer entgegengesetzten Richtung zur Mittenumfangs-Mittelebene und zu der der Corde der Gürtellage 51 angeordnet. Jedoch können die Gürtelaufbauten 36, 36' irgendeine Anzahl von Gürtellagen mit irgendeiner gewünschten Anordnung umfassen, und die Corde können unter irgendeinem gewünschten Winkel angeordnet sein. Die Gürtelaufbauten 36, 36' stellen eine Seitensteifigkeit über die Gürtelbreite hinweg bereit, um ein Abheben des Laufstreifens von der Straßenoberfläche während des Betriebes des Reifens im nicht aufgepumpten Zustand zu minimieren. Bei den veranschaulichten Ausführungsformen wird dies bewerkstelligt, indem die Corde der Gürtellagen 50, 51 aus Stahl, und vorzugsweise aus einer Stahlkabelkonstruktion hergestellt werden. Ähnlich stellt der dritte ringförmige Wulst 37 eine seitliche und radiale Steifigkeit für den zentralen Abschnitt des Laufstreifens bereit.
Der Karkaßverstärkungsaufbau 30 umfaßt mindestens zwei Verstärkungslagenaufbauten 38, 40. Bei der besonderen veranschaulichten Ausführungsform ist ein radial innerer erster Verstärkungslagenaufbau 38 und ein radial äußerer zweiter Verstärkungslagenaufbau 40 vorgesehen, wobei jeder Lagenaufbau 38, 40 eine Schicht aus parallelen Corden 41 umfaßt. Die Corde 41 des Verstärkungslagenaufbaus 38, 40 sind unter einem Winkel von mindestens 75 Grad in bezug auf die Mittenumfangs- Mittelebene CP des Reifens 10 orientiert. Bei" der besonderen veranschaulichten Ausführungsform sind die Corde 41 unter einem Winkel von ungefähr 90 Grad in bezug auf die Mittenumfangs-Mittelebene CP orientiert. Die Corde 41 können aus irgendeinem Material hergestellt sein, das zur Cordverstärkung von Gummigegenständen normalerweise verwendet wird, beispielsweise und nicht begrenzend, Rayon, Nylon und Polyester. Die Corde sind vorzugsweise aus Material mit einer hohen Hafteigenschaft an Gummi und einer hohen Wärmefestigkeit hergestellt. Bei der besonderen veranschaulichten Ausführungsform sind die Corde 41 aus Rayon hergestellt. Der erste und der zweite Verstärkungslagenaufbau 38, 40 umfassen jeweils vorzugsweise eine einzelne Lagenschicht, es kann jedoch irgendeine Anzahl von Karkaßlagen verwendet werden.
Wie es in Fig. 3 weiter veranschaulicht ist, weisen der erste und der zweite Verstärkungslagenaufbau 38, 40 Umschlagenden 32, 34 bzw. 32', 34' auf, die jeweils um die Wulstkerne 26 bzw. 26' herumgewickelt sind. Die Umschlagenden 34, 34' der zweiten Lage 40 liegen neben dem Wulstkern 26, 26' und enden radial über dem Wulstkern 26, 26'. Die Umschlagenden 32, 32' der ersten Lage 38 sind um die Umschlagenden 34, 34' der zweiten Lage des Wulstkerns 26, 26' herumgewickelt. Die Umschlagenden 32, 32' der ersten Lage 38 enden radial in einem Abstand E über dem Nennfelgendurchmesser des Reifens in der Nähe der radialen Stelle der maximalen Querschnittsbreite des Reifens 10. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Umschlagenden 32, 32' innerhalb von 20% der Querschnittshöhe des Reifens von der radialen Stelle der maximalen Querschnittsbreite aus angeordnet, wobei sie am stärksten bevorzugt an der radialen Stelle der maximalen Querschnittsbreite enden. In einem solchen Fall kann das Umschlagende 32, 32' der ersten Lage 38 radial über oder unter dem Umschlagende 34, 34' der zweiten Lage liegen.
Wie es in Fig. 3 weiter veranschaulicht ist, weisen die Wulstbereiche 22, 22' des Reifens 10 jeweils einen ringförmigen, im wesentlichen nicht dehnbaren ersten bzw. zweiten Wulstkern 26, 26' auf. Der Wulstkern 26, 26' weist eine flache Grundfläche 27, 27' auf, die durch eine imaginäre Oberflächentangente an die radial innersten Flächen der Wulstdrähte definiert ist. Die flache Grundfläche 27, 27' weist zwei Kanten 28, 29 und eine Breite "BW" zwischen den Kanten auf. Der Wulstkern 26, 26' weist eine axial innere erste Fläche 23 auf, die sich radial von der Kante 28 aus erstreckt, und eine axial äußere zweite Fläche 25, die sich radial von der Kante 29 aus erstreckt. Die erste Fläche 23 und die flache Grundfläche 27, 27' bilden einen spitzen eingeschlossenen Winkel α. Die zweite Fläche 25 und die flache Grundfläche 27, 27' bilden einen spitzen eingeschlossenen Winkel β. Der Winkel α ist größer oder gleich dem Winkel β. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist α annähernd gleich β.
Der Wulstkern 26, 26' kann ferner eine radial äußere Fläche 31 umfassen, die sich zwischen der ersten bzw. der zweiten Fläche 23, 25 erstreckt. Die radial äußere Fläche 31 weist eine maximale Höhe "BH" auf. Die Höhe BH ist kleiner als die Breite der Basis BW. Der durch die Flächen 23, 25, 27 und 31 definierte Querschnitt weist vorzugsweise die Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf. Der obere Abschnitt des dreieckigen Querschnitts ist im allgemeinen nicht erforderlich, da die Festigkeit des Kerns 26, 26' wie veranschaulicht ausreicht, um die Wülste eines nicht aufgepumpten Reifens auf der Felge festzuhalten.
Der Wulstkern ist vorzugsweise aus einem kontinuierlich gewickelten, Einzel- oder Monofilamentstahldraht aufgebaut. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist Draht mit einem Durchmesser von 0,05 Zoll (1,3 mm) jeweils in Schichten aus Drähten 8, 7, 6, 4, 2 radial innen nach radial außen gewickelt.
Die flachen Grundflächen der ersten und zweiten Wulstkerne 26, 26' sind vorzugsweise relativ zur Drehachse geneigt, und die Unterseite des geformten Abschnitts des Wulstes ist ähnlich geneigt, wobei die bevorzugte Neigung annähernd ungefähr 10º in bezug auf die Drehachse stärker bevorzugt ungefähr 10,5º beträgt. Die Neigung des Wulstbereichs unterstützt die Abdichtung des Reifens und beträgt ungefähr das Doppelte der Neigung des Wulstsitzhorns einer herkömmlichen Felge, und man nimmt an, daß sie die Montage vereinfacht und das Festhalten der auf der Felge sitzenden Wülste unterstützt.
Innerhalb des Wulstbereichs 22, 22' angeordnet und die radial inneren Abschnitte der Seitenwandabschnitte 16, 18 sind Hochmodul-Elastomer- Füllagen 48, die zwischen dem Karkaßverstärkungsaufbau 30 und den jeweiligen Umschlagenden 32, 34 bzw. 32', 34' angeordnet sind. Die Elastomer-Füllagen 48 erstrecken sich vom radial äußeren Abschnitt der jeweiligen Wulstkerne 26, 26' jeweils bis in den Seitenwandabschnitt hinein, wobei ihre Querschnittsbreite allmählich abnimmt. Die Elastomereinsätze 48 enden an einem radial äußeren Ende in einem Abstand G vom Nennfelgendurchmesser NRD von mindestens 25 Prozent (25%) der Querschnittshöhe SH des Reifens. Bei der besonderen veranschaulichten Ausführungsform erstrecken sich die Elastomer-Füllagen 48 jeweils radial nach außen vom Nennfelgendurchmesser NRD in einem Abstand von annähernd vierzig Prozent (40%) der maximalen Querschnittshöhe SH. Zu Zwecken dieser Erfindung soll die maximale Querschnittshöhe SH des Reifens als der radiale Abstand gemessen vom Nennfelgendurchmesser NRD des Reifens zum radial äußersten Teil des Laufstreifenabschnitts des Reifens angesehen werden. Ebenso zu Zwecken dieser Erfindung soll der Nennfelgendurchmesser der Durchmesser der Felge sein, wie er durch seine Größe gekennzeichnet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Wulstbereiche 22, 22' ferner mindestens ein cordverstärktes Element 52, 53, das zwischen der Wulstfüllage 48 und dem Umschlagende 32 der zweiten Lage angeordnet ist. Das cordverstärkte Elemente oder die cordverstärkten Elemente 52, 53 weisen ein erstes Ende 54 und ein zweites Ende 55 auf. Das erste Ende 54 liegt axial und radial innen in bezug auf das zweite Ende 55. Das cordverstärkte Element oder die cordverstärkten Elemente 52, 53 nehmen im radialen Abstand von der Drehachse 10 als Funktion des Abstandes von ihrem ersten Ende 54 zu. In der veranschaulichten Fig. 3 umfaßt das cordverstärkte Element zwei Bauteile 52, 53 mit einer Breite von ungefähr 4 cm. Das axial äußere Bauteil 52 weist ein radial inneres Ende 54 auf, das radial oben mit der äußeren Kante 29 der ersten und zweiten Wulstkerne 26, 26' liegt. Das axial innere Bauteil 53 weist ein radial inneres Ende auf, das ungefähr 1 cm radial außen in bezug auf die äußere Kante 29 des Wulstkerns 26, 26' liegt. Die axial inneren und axial äußeren Bauteile 52, 53 weisen vorzugsweise eine Stahlcordverstärkung auf. Das zweite Ende 55 des cordverstärkten Elements ist radial außen in bezug auf das Umschlagende 32 der zweiten Lage und radial innen in bezug auf den Abschluß des Umschlagendes 34 der ersten Lage 38 angeordnet.
Die Corde der Elemente 52, 53 sind vorzugsweise geneigt, wobei sie einen eingeschlossenen Winkel in bezug auf die radiale Richtung in einem Bereich von 25º bis 75º, vorzugsweise 30º, bilden. Wenn zwei Elemente angewandt werden, sind die Cordwinkel vorzugsweise gleich aber entgegengesetzt angeordnet. Das Cordverstärkungselement 52, 53 verbessert die Handhabungseigenschaften eines Wagens mit einem nicht aufgepumpten Reifen der vorliegenden Erfindung. Die Elemente 52, 53 verringern stark die Neigung des Wagens zu übersteuern, was ein bedeutendes Problem ist, auf das bei herkömmlichen Reifen gestoßen wird, die gefahren werden, während sie nicht aufgepumpt oder zu wenig aufgepumpt sind.
Den Wulstbereichen 22, 22' des Reifens 10 kann ein gewebeverstärktes Element 61 hinzugefügt sein. Das gewebeverstärkte Element weist erste und zweite Enden 62, 63 auf. Das Element ist um die erste und die zweite Lage 38, 40 und den Wulstkern 26, 26' herumgewickelt. Sowohl das erste als auch das zweite Ende 62, 63 erstrecken sich radial über und außen von dem Wulstkern 26, 26'.
Die Seitenwandabschnitte 18, 20 sind mit Elastomer-Füllagen 42 versehen. Die ersten Füllagen 42 können zwischen dem Innerliner 35 und der ersten Verstärkungslage 38 angewandt werden. Die ersten Füllagen 42 erstrecken sich von jedem Wulstbereich 22, 22 radial bis unterhalb der Verstärkungsgürtelaufbauten 36, 36'. Wie es bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den Fig. 2, 4 und 5 gezeigt ist, veranschaulicht ist, können die Seitenwandabschnitte 18, 20 alternativ jeweils eine erste Füllage 42 und eine zweite Füllage 46 umfassen. Die ersten Füllagen 42 sind wie oben beschrieben positioniert. Die zweiten Füllagen 46 sind zwischen den ersten bzw. den zweiten Lagen 38, 40 angeordnet. Die zweite Füllage 46 erstreckt sich von jedem Wulstbereich 22, 22' radial nach außen bis unterhalb des Verstärkungsgürtelaufbaus 36.
Die elastomeren ersten Füllagen 42 weisen eine maximale Dicke B' an einer Stelle annähernd radial ausgerichtet mit der maximalen Querschnittsbreite des Reifens 10 auf, wobei die Dicke B' ungefähr drei Prozent (3%) der maximalen Querschnittshöhe SH beträgt. Beispielsweise ist bei einem P275/40R17-Hochleistungsreifen die Dicke B' des Einsatzes 42 gleich 0,10 Zoll (2,5 mm).
Zu Zwecken dieser Erfindung wird die maximale Querschnittsbreite (SW) des Reifens parallel zur Drehachse des Reifens von den axial äußeren Flächen des Reifens mit Ausnahme von Kennzeichen, Verzierungen und desgleichen gemessen. Ebenso ist zu Zwecken dieser Erfindung die Laufstreifenbreite der axiale Abstand quer durch den Reifen senkrecht zur Äquatorialebene (EP) des Reifens, wie von der Aufstandsfläche des Reifens gemessen, der auf den maximalen normalen Fülldruck aufgepumpt, mit einer Nennlast belastet und auf ein Rad aufgezogen ist, für das er konstruiert wurde. Bei den besonderen in den Fig. 2-5B veranschaulichten Ausführungsformen haben die elastomeren ersten Füllagen 42 jeweils eine maximale Dicke B' von annähernd 3 Prozent (3%) der maximalen Querschnittshöhe SH an einer Stelle (h) annähernd radial mit der maximalen Querschnittsbreite des Reifens ausgerichtet.
Die elastomeren zweiten Füllagen 46 haben eine maximale Dicke C' von mindestens eineinhalb Prozent (1,5%) der maximalen Querschnittshöhe des Reifens IO an der Stelle radial über der maximalen Querschnittsbreite des Reifens. Bei der bevorzugten Ausführungsform weisen die elastomeren zweiten Füllagen 46 jeweils eine Dicke C' von annähernd eineinhalb Prozent (1,5%) der maximalen Querschnittshöhe SH des Reifens an einer radialen Stelle von ungefähr 75% der Querschnittshöhe SH auf. Beispielsweise ist bei einem Hochleistungsreifen der Größe P275/40ZR17 die Dicke C' des Reifens gleich 0,08 Zoll (2 mm). An der Stelle h, die annähernd radial mit der Stelle der maximalen Querschnittsbreite des Reifens ausgerichtet ist, beträgt die Dicke der zweiten Füllage 0,05 Zoll (1,3 mm).
Die Gesamtquerschnittsdicke der Kombination von Elastomer-Füllagen 42, 46 und 48 ausgehend von den Wulstkernen 26, 26' zur radialen Stelle der maximalen Querschnittsbreite (SW) ist vorzugsweise von einer konstanten Dicke. Die Gesamtseitenwand- und Karkaßdicke beträgt ungefähr 0,45 Zoll (11,5 mm) an der Stelle der maximalen Querschnittsbreite E und nimmt zu einer Gesamtdicke F in dem Bereich zu, wo sie in die Schulter nahe der seitlichen Laufstreifenkanten 14, 16 übergeht, wobei F ungefähr zweihundert Prozent (200%) der Gesamtseitenwanddicke beträgt, wie bei der maximalen Querschnittsbreite SW des Reifens gemessen. Die Gesamtdicke F der Seitenwand im Schulterbereich des Reifens beträgt vorzugsweise mindestens einhundertfünfundzwanzig Prozent (125%) der Gesamtseitenwanddicke bei der maximalen Querschnittsbreite (SW), stärker bevorzugt mindestens 150%. Dieses Verhältnis bedeutet, daß die Seitenwand wesentlich dünner als bei einem Notlaufreifen des Vorgängertyps ist.
Dieser dünne Seitenwandaufbau ist durch die Anwendung des dritten Wulstes 37 möglich gemacht. Der dritte Wulst 37 ist radial unterhalb des Laufstreifens 12 angeordnet und ist, wie es in den Fig. 2 und 4 gezeigt ist, zwischen den beiden Verstärkungsgürteln 36, 36' angeordnet. Bei der veranschaulichten Ausführungsform von Fig. 6A ist der Wulstkern 37 aus drei Schichten hergestellt, die jeweils acht separate, hochzugfeste Stahldrähte aufweisen. Der Draht weist einen Durchmesser von 0,050 Zoll (1,3 mm) auf. Der Wulst 37 umfaßt wie gezeigt einen Querschnitt, der drei Drahtschichten mit acht Drähten von axialer Breite aufweist. Dieser Laufstreifenwulstkern 37 kann alternativ aus irgendeiner Anzahl von Materialien oder Querschnittsformen hergestellt sein, jedoch muß der resultierende Wulstkern 37, wenn er in den Gummi eingebettet ist, eine Ring- oder Hoop-Festigkeit aufweisen, die ausreicht, um mehrere hundert Pfund dynamische Last ohne Zusammenfallen zu tragen. Fig. 6B zeigt eine alternative Wulstkonstruktion 37A mit einer radial inneren Basis aus sechs Drähten und benachbarten Schichten aus 5 bzw. 4 Drähten, die jeweils aus einem einzelnen Monofilamentdraht mit 0,050 Zoll (1,3 mm) Durchmesser gebildet sind, der getestet worden ist, wobei einer ähnliche Ring- Festigkeit bei ungefähr 80% des Gewichtes des 3x Acht-Wulstkerns ergab.
Der Wulstkern 37 hält nicht nur das Laufstreifengürtelpaket unverbogen, wenn der Reifen unter Last und nicht aufgepumpt betrieben wird, sondern er trägt tatsächlich zur Lasttragfähigkeit bei, wenn der Wulstkern 37 wie oben gelehrt aufgebaut ist. Die Verstärkungsgürtel 36, 36' weisen, wie es in den Fig. 2 und 4 veranschaulicht ist, jeweils eine axiale Breite von ungefähr 3,5 Zoll (8,9 cm) auf und sind axial 2,5 Zoll (6,4 cm) voneinander beabstandet angeordnet. Bei einem herkömmlichen Reifen erstrecken sich die stahlverstärkten Gürtel im allgemeinen quer durch die gesamte Breite des Laufstreifens hindurch. Die Verwendung von zwei beabstandeten, schmalen Gürtelpaketen in Kombination mit dem dritten Wulst 37 führt zu ungefähr dem gleichen Gewicht, wie das des Gürtelpakets des herkömmlichen Reifens. Diese Neuverteilung des Gürtelpakets verändert die kostruktive Tauglichkeit des Reifenaufbaus stark.
Wie bei den herkömmlichen Reifen vom Hochleistungstyp können die in den Fig. 2, 4, 4A, 4B und 5A, 5B veranschaulichten Reifen das Hochgeschwindigkeitsverhalten des Reifens durch die Anwendung einer um den Laufstreifenverstärkungsgürtelaufbau 36 herum angeordneten Gewebeauflageschicht 59 verbessern. Beispielsweise können Zweilagenschichten mit Nylon- oder Aramidcorden über jedem Verstärkungsgürtelaufbau 36 angeordnet sein, wobei sich die seitlichen Enden an den seitlichen Enden der Gürtelaufbauten 36 vorbei erstrecken. Alternativ kann eine einzige Schicht aus spiralförmig gewickeltem, mit Aramid verstärktem Gewebe als eine Auflage angewandt werden. Das Aramidmaterial weist einen wesentlich höheren Elastizitätsmodul als Nylon auf und führt demgemäß zu einer festeren Reifenverstärkung als zwei Schichten aus Nylon. Die Anmelder haben herausgefunden, daß eine Zunahme der Hochgeschwindigkeitstauglichkeit von mehr als 10% in einem Reifen mit einer einzigen Schicht aus einer Aramidauflage erreicht werden kann. Im allgemeinen wird die Verwendung von Aramidmaterial bei Personenwagenreifenanwendungen zum Teil wegen der Tatsache vermieden, daß das Material schlechte Geräuscheigenschaften zeigt, die Töne durch die relativ dünnen Seitenwände von Personenwagenreifen in Resonanz treten lassen. Der Reifen der vorliegenden Erfindung der Anmelder wendet verstärkte Seitenwände an, die vom Reifen erzeugte Geräusche merklich dämpfen. Die geräuschdämpfenden Seitenwände erlauben die Verwendung einer Aramidauflage ohne unannehmbare Geräuschpegel zu erfahren.
Die Anmelder haben herausgefunden, daß durch Anordnen von verstärkenden Elastomer-Füllagen 42, 46 zwischen benachbarten Verstärkungslagenaufbauten auf die zuvor in Kombination mit dem dritten Wulst 37, der unter den Laufstreifen 12 gesetzt ist, beschriebene Weise, hohe Niveaus einer Notlaufleistung erhalten werden können. Während eines normalen Betriebes des Reifens liefert das aufgepumpte Medium die notwendige Unterstützung, um die Last zu tragen. Wenn jedoch der Reifen im nicht aufgepumpten Zustand betrieben wird, müssen die Seitenwandabschnitte und der Wulstkern 37 die gesamte Last tragen. Die Reifenkonstruktion der vorliegenden Erfindung erlaubt die effiziente Verwendung des Karkaßaufbaus im nicht aufgepumpten Zustand, während sie auch die angestrebten Betriebsverhaltenseigenschaften des Reifens bereitstellt, wenn er im nicht aufgepumpten Zustand betrieben wird. Wenn der Reifen im nicht aufgepumpten Zustand betrieben wird, ist die Verbiegung des Reifens nur geringfügig größer, als wenn er im aufgepumpten Zustand betrieben wird. Die Innenflächen des Reifens gelangen während des Betriebes im nicht aufgepumpten Zustand nicht in Kontakt miteinander. Es ist herausgefunden worden, daß Personenwagenluftreifen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, zu einem Betrieb im nicht aufgepumpten Zustand über Entfernungen von ungefähr 100 Meilen (160 km) mit Geschwindigkeiten bis zu 55 Meilen pro Stunde (88 km/h) bei 100% der 26 psi (179 kPa) normaler Nennlast gemäß Tire and Rim Association in der Lage sind. Nachdem er im nicht aufgepumpten Zustand betrieben worden ist, kann der Reifen zum normalen Betrieb im aufgepumpten Zustand zurückgeführt werden. Die fahrbare Reichweite im nicht aufgepumpten Zustand kann abhängig von der Last und den Umgebungsbedingungen über 1000 Meilen (1600 km) betragen.
Die konstruktive Lasttragesteifigkeit des Reifens im nicht aufgepumpten Zustand ist vorwiegend eine Funktion der Kombination aus der Ring- Festigkeit des dritten Wulstes 37 und der Dicke der verstärkten Seitenwand. Die Seitenwanddicke wird mit Ausnahme von Verzierungen, wie Beschriftung, Ziffern, dekorativen Rippen und andere derartige kosmetische Merkmale gemessen. Bei Notlaufreifen nach dem Stand der Technik ist die Lastunterstützung im nicht aufgepumpten Zustand im allgemeinen auf die Dicke der Seitenwand begrenzt gewesen. Jede Seitenwand wirkt als eine die Reifenlast tragende Säule. Deshalb muß die Fahrzeuglast durch die beiden Seitenwände getragen werden LFAHR = 2Lseitenwand. Wenn er nicht aufgepumpt ist, wirkt der dritte Wulst des Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung als ein lasttragender Ring. Die Fahrzeuglast LFAHR wird durch dle 2LSeitenwand + Ldritter Wulst getragen. Daher LFAHR - Ldritter Wulst = 2LSeitenwand.
Die Fähigkeit der Seitenwände, die Last zu tragen, steht mit der Säulenhöhe und der Dicke der Säule in Beziehung. Bei der vorliegenden Erfindung haben die Querschnittshöhe des Reifens und die Dicke der Seitenwandfüllage ein Verhältnis ST/ 51-1 gebildet. Wenn die Last zunimmt, sollte das ST/ SH-Verhältnis ebenfalls zunehmen.
Idealerweise sollte die Federrate des Reifens im nicht aufgepumpten Zustand sich nicht spürbar gegenüber derjenigen eines herkömmlichen Luftreifens ohne Notlaufeigenschaft verändern. Wenn der Notlaufreifen im nicht aufgepumpten Zustand betrieben wird, muß die Federrate ausreichend sein, um zu verhindern, daß sich der Reifen biegt oder auf sich selbst zusammenfällt. Der Reifen nach dem Stand der Technik der US-A-4 111 249 mit einem elastischen Band mußte, um richtig zu funktionieren, derart konstruiert sein, daß er eine Reifenfederrate ergab, die annähernd die Hälfte der Federrate des nicht aufgepumpten Reifens betrug. Ansonsten könnte ein Problem eines starken Hämmerns auftreten. Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet der dritte Wulstkern 37, der sehr schmal ist und nur eine Teillast tragen kann, wenn er im nicht aufgepumpten Zustand betrieben wird, daß die Gesamtfederrate im Bereich von 30% bis 50% von derjenigen des aufgepumpten Reifens liegen sollte. Diese Bedingung stellt sicher, daß sich der Reifen für eine gegebene Last nur um ungefähr das 2 bis 3fache des aufgepumpten Reifens biegen wird. Diese Zunahme der Biegung schafft bei üblichen Autobahngeschwindigkeiten keine wesentlichen Handhabungsprobleme. Es ist jedoch bevorzugt, eine Reifendruckanzeige im Fahrgastraum des Fahrzeugs einzubauen, so daß dem Fahrer bewußt gemacht werden kann, wenn eine Niederdruckzustand in einem seiner Reifen auftritt.
Die Federrate eines P275/40ZR17-Hochleistungs-Notlaufreifens nach dem Stand der Technik, der wie in Fig. 1 veranschaulicht aufgebaut ist, betrug annähernd 2000 lbs./in (3500 N/cm). Im nicht aufgepumpten Zustand betrug die Federrate 806 lbs./in (1400 N/cm). Die Füllagen wiesen eine Gesamtdicke, wie an der radialen Stelle der maximalen Querschnittsbreite gemessen, von 0,35 Zoll (9 mm) auf; wobei die erste Füllage 0,23 Zoll (6 mm) betrug und die zweite Füllage 0,12 Zoll (3 mm) betrug. Der Reifen nach dem Stand der Technik besaß eine bessere Notlauffähigkeit als 200 Meilen. Es wurde ein Versuchsreifen der Größe P275/40ZR17 unter Verwendung der gleichen Materialien aber mit einem dritten Wulstkern 37 und einem großen Wasserkanal aufgebaut, wie er in Fig. 2 veranschaulicht ist. Die Gesamtdicke der beiden Paare Füllagen 42, 46 betrug 0,15 Zoll (3,8 mm) pro Paar Füllagen. Das Gesamtgewicht der Füllagen betrug 2,74 lbs (1,2 kg). Der Reifen wies auch eine Gesamtseitenwanddicke, wie an der Stelle der maximalen Querschnittsbreite gemessen, von 0,40 Zoll (1 cm) auf. Man glaubt, daß es bevorzugt ist, daß die Querschnittsdicke der Seitenwand kleiner als 10% der Querschnittshöhe des Reifens sein sollte. Die Federrate im aufgepumpten Zustand betrug ungefähr 1900 lbs/Zoll (3300 N/cm), und die Federrate im nicht aufgepumpten Zustand betrug 654 lbs./Zoll (1150 N/cm). Der Reifen 10 zeigte im Bereich von 100 bis etwas über 150 Meilen Notlauffähigkeit, während nur etwas weniger als über die Hälfte des Füllagen-Gewichtes und weniger als die Hälfte der Füllagen-Dicke verwendet wurde. Obwohl die Nennfelgendurchmesser 18 Zoll (45,7 cm) bzw. 17 Zoll (43,1 cm) betrugen. Die Querschnittshöhen betrugen beide 110 mm, wobei die Fähigkeit, die Lasten zu tragen, durch die Differenz im Felgendurchmesser nicht beeinträchtigt wurde.
Man glaubt, daß das Verhältnis der Füllagen-Dicke zur Querschnittshöhe 5% oder weniger für Reifen betragen sollte, die eine Querschnittshöhe von 4,7 Zoll (12 cm) oder weniger aufweisen, und daß für Reifen mit einer Querschnittshöhe von größer als 4,7 Zoll (12 cm) das Verhältnis kleiner als 10% sein sollte. Es wurde ein Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Größe P275/40ZR 17 oder 18 mit einer Querschnittshöhe von 4,33 Zoll (11 cm) und dem Verhältnis der Füllagen-Dicke zur Querschnittshöhe von 3,5% hergestellt. Ähnlich wurde ein 225/60R16-Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Querschnittshöhe von 5,3 Zoll (13,5 cm) und einer Füllagen-Dicke von 0,32 Zoll (8 mm) oder einem Verhältnis von 6% hergestellt. Dieser Versuchsreifen besaß eine Notlauffähigkeit von nur 60 Meilen. Als ein Versuch wurde ein ähnlicher Reifen ohne den dritten Wulstkern hergestellt, der aber gemäß dem Reifen nach dem Stand der Technik, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, hergestellt war. Dieser Reifen nach dem Stand der Technik, der eine identische Querschnittshöhe von 5,3 Zoll (13,5 cm) aufwies, benötigte 0,9 Zoll (2,3 cm) Füllagen-Dicke, um den Reifen zu tragen, oder ein Verhältnis von 17%, um eine äquivalente Notlaufreichweite von 60 Meilen zu erreichen. Man glaubt, daß der Besitz eines dritten Wulstkerns 37, der mindestens einen Teil der Last des Fahrzeugs unterstützt, wenn der Reifen im nicht aufgepumpten Zustand betrieben wird, es dem Reifeningenieur ermöglicht, zwischen einer Versteifung des Rings oder einer Versteifung der Seitenwände zu wählen, wobei die Kombination in der Lage ist, Reifen mit etwas höheren Querschnittshöhen herzustellen, die notlauffähig sind.
Die Leistung des Reifens, wenn dieser im zu gering aufgepumpten oder im nicht aufgepumpten Zustand betrieben wird, kann gesteigert werden, indem ein Laufstreifenprofil ausgewählt wird, das eine hohe Seitensteifigkeit an den seitlichen Endabschnitten des Laufstreifens bereitstellt. Das Laufstreifenprofil ist vorzugsweise derart, wie es in der US-A-5 360 043 gelehrt wird'.
Stärker bevorzugt sollte die Auswahl des Laufstreifenprofils auch die Verwendung von mindestens einer Wasserkanalrille 90 umfassen. Zu Zwecken dieser Erfindung ist ein Wasserkanal eine Umfangsrille mit einer Breite, die mindestens gleich 10% der Laufstreifenbreite dividiert durch das Aspektverhältnis des Reifens, vorzugsweise mindestens 15%, stärker bevorzugt mindestens 20% ist. Diese breiten, in Umfangsrichtung kontinuierlichen Rillen 90 in Kombination mit seitlichen Rillen und Einschnitten verbessern die Nässetraktionseigenschaften des Reifens stark.
Wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist, kann ein sehr großer Kanal 90 radial direkt über dem dritten Wulstkern 37 angeordnet sein. Der Kanal 90 weist eine axiale Breite auf, die größer als 10% der Laufstreifenbreite ist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform von Fig. 2 betrug die axiale Breite der Rille 90 an der Laufstreifenoberfläche 1, 1 Zoll (3,0 cm) für den Laufstreifen mit einer Laufstreifenbreite von 10,4 Zoll (26 cm). Die axiale Breite am Rillengrund betrug 0,8 Zoll (2,0 cm). Wie es leicht beobachtet werden kann, wird der Kanal 90 überdauern, selbst wenn der Laufstreifen vollständig bis zum Gürtelpaket verschlissen ist. Bei einem Reifen mit einem Aspektverhältnis von 40% weist die Rille 90 eine Breite von 11,5% der Laufstreifenbreite und 28,75% der Laufstreifenbreite dividiert durch das Aspektverhältnis auf.
Alternativ kann der Laufstreifen wie in Fig. 4 gezeigt ausgestaltet sein. Der Laufstreifen weist zwei in Umfangsrichtung kontinuierliche Rillen von der Art eines Wasserkanals 90, 90' auf, wobei jede Rille 90, 90' zwischen einer Seitenkante und der Äquatorialebene beabstandet angeordnet ist. Die erste Rille 90 ist axial in einem Abstand A von der ersten seitlichen Laufstreifenkante angeordnet. Die zweite Rille 90' ist in einem axialen Abstand B von der ersten Rille 90 angeordnet. Die zweite Rille 90' ist in einem Abstand C von der zweiten Seitenkante angeordnet. Wie gezeigt ist der Abstand C annähernd gleich dem Abstand A. Jede Rille ist deshalb ungefähr gleich von dem dritten Wulstkern beabstandet angeordnet.
Alternativ könnten die beiden Kanäle 90, 90' jeweils radial über einem Wulstkern 37 und 37' plaziert sein, wie es in Fig. 4A gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform erfordert die Verwendung eines dritten und eines vierten Wulstkerns 37, 37', daß ein zusätzliches drittes Gürtelpaket eingebaut werden muß 36". Diese Konstruktion ist besonders gut für sehr breite Reifen geeignet, wobei jedoch die veranschaulichte Ausführungsform von Fig. 4 als weniger schwierig herzustellen und demgemäß weniger teuer angesehen wird. Der Reifen von Fig. 4 ist für beinahe alle herkömmlichen Reifenanwendungen ausreichend. Alternativ wird der Reifen von Fig. 4A als sehr vorteilhaft angesehen, wenn die Last im nicht aufgepumpten Zustand extrem hoch ist, wie Luxusfahrzeuge mit Vorderradantrieb, deren Lasten 1500 lbs (680 kg) übersteigen. Es ist machbar, in sehr breiten Reifen einen dritten, einen vierten und einen fünften Wulst anzuwenden, wie es in Fig. 4B gezeigt ist.
In den Fig. 5A und 5B sind Querschnitte einer anderen alternativen Konstruktion des Reifens 10 gezeigt. Die Fig. 5A beschreibt den dritten Wulst 37, der zwischen zwei Paaren Verstärkungsgürteln 36, 36' und radial innen in bezug auf diese angeordnet ist. Fig. 5B beschreibt eine andere Ausführungsform des Reifens 10, wobei der Wulst 37 radial innen und benachbart in bezug auf ein einzelnes Paar Verstärkungsgürtel 36 angeordnet ist, die sich axial zwischen den seitlichen Laufstreifenkanten 14, 16 in einem Abstand von mindestens 75% des axialen Abstandes zwischen den Laufstreifenkanten, vorzugsweise annähernd gleich der gesamten Laufstreifenbreite erstrecken. Die Ausführungsform von Fig. 5A zieht Nutzen aus den Gewichtseinsparungen, die durch die Verwendung von zwei Paaren Gürteln 36, 36' geleistet werden. Die Ausführungsform von Fig. 5B opfert diese Gewichtseinsparungen bis zu einem gewissen Ausmaß, indem ein einzelnes Paar Verstärkungsgürtel 36 angewandt wird. Der Reifen weist zu Herstellungszwecken jedoch eine viel einfachere Konstruktion auf, und man nimmt weiter an, daß er eine bessere Seitensteifigkeit des Karkaßaufbaus besitzt.
Die Notlaufleistung des Reifens kann weiter verbessert werden, indem eine Lagenbeschichtung jeder Schicht aus den Verstärkungslagenaufbauten 38, 40 mit einem elastomeren Material versehen wird, das im wesentlichen die gleichen physikalischen Eigenschaften wie die der Elastomer- Füllagen 42, 46 aufweist. Wie es Fachleuten auf dem Reifengebiet allgemein bekannt ist, ist die Lagenbeschichtung einer Gewebeschicht die Schicht aus unvulkanisiertem, elastomerem Material, die auf das Gewebe aufgebracht wird, bevor es zu seiner gewünschten Form geschnitten und an dem Reifen auf der Reifenaufbautrommel angebracht wird. Das als eine Lagenbeschichtung für die Lagenschichten verwendete Elastomermaterial ist vorzugsweise ähnlich wie das Elastomermaterial, das bei den Verstärkungs-Füllagen 42, 46 verwendet wird.
In der Praxis sind die Kautschukmischungen für die ersten Füllagen 42, zweiten Füllagen 46 und die Lagenbeschichtungen für eine oder mehrere Lagenaufbauten 38 und 40, die bei dieser Erfindung für die vorstehend erwähnte Luftreifenkonstruktion benutzt werden; vorzugsweise durch physikalische Eigenschaften gekennzeichnet, die ihre Verwendbarkeit in der Erfindung verbessern, welche zusammengenommen als eine Abweichung von Eigenschaften von Kautschukmischungen angesehen werden, die normalerweise bei Seitenwänden von Luftreifen verwendet werden, insbesondere die Kombination aus ersten und zweiten Füllagen 42 und 46 mit Lagen 38 und/ oder 40, die ähnliche Eigenschaften einer hohen Steifigkeit/niedrigen Hystere aufweisen, wie es nachstehend beschrieben wird.
Während sich die Diskussion hierin vorzugsweise auf die Lagenbeschichtung(en) bezieht, die für eine oder mehrere der Lagenaufbauten 38 und 40 gilt, beziehen sich bei der praktischen Ausführungsform der Erfindung die hierin genannten Lagenbeschichtungen vorzugsweise auf Lagenbeschichtungen für beide Lagen 38 und 40, es sei denn, nur eine von derartigen Lagen wird verwendet.
Insbesondere sind zu Zwecken dieser Erfindung beide vorstehend genannten Füllagen 42 und 46 dadurch gekennzeichnet, daß sie einen hohen Grad an Steifigkeit jedoch auch eine relativ geringe Hysterese für einen derartigen Grad an Steifigkeit aufweisen.
Die Steifigkeit der Kautschukmischung für Füllagen 42 und 46 ist zur Steifigkeit und Dimensionsstabilität der Reifenseitenwand erwünscht.
Die Steifigkeit der Kautschukmischung für die Lagenbeschichtung für eine oder mehrere Lagen 38 und 40 ist für die Gesamtdimensionsstabilität der Reifenkarkasse einschließlich ihrer Seitenwände erwünscht, da sie sich durch beide Seitenwände und quer durch den Kronenabschnitt des Reifens erstreckt.
Infolgedessen wird erwogen, daß die Steifigkeitseigenschaften der vorstehend genannten Kautschukmischungen der ersten und zweiten Füllagen 42 und 46 und der Lagenaufbauten 38 und/oder 40 mit den Lagen 38 und/oder 40 zusammenwirken, um sich gegenseitig zu verstärken und die vorstehend erwähnte Dimensionsstabilität der Reifenseitenwände bis zu einem größeren Grad zu verbessern, als wenn entweder die vorstehend genannten Füllagen oder die Lagenbeschichtungen alleine mit einer Kautschukmischung mit hoher Steifigkeit versehen wären.
Es ist jedoch festzustellen, daß zu erwarten ist, daß Kautschuke mit einem hohem Grad an Steifigkeit in Luftreifen normalerweise eine übermäßige innere Wärme unter Betriebsbedingungen (Betrieb als Reifen an einem Fahrzeug, das unter Last fährt und/oder ohne Fülldruck), insbesondere dann erzeugen, wenn die Steifigkeit des Kautschuks durch ein eher herkömmliches Verfahren einer einfachen Erhöhung seines Rußgehaltes erreicht wird. Eine derartige Innenwärmeerzeugung innerhalb der Gummimischung führt typischerweise zu einer Temperaturzunahme des steifen Gummis und der zugeordneten Reifenstrukturen, die möglicherweise nachteilig für die Lebensdauer des Reifens sind.
Die Hysterese der Kautschukmischung ist ein Maß ihrer Neigung, unter Betriebsbedingungen Innenwärme zu erzeugen. Relativ gesprochen erzeugt ein Gummi mit niedriger Hystereseeigenschaft unter Betriebsbedingungen weniger Innenwärme als eine ansonsten vergleichbare Gummimischung mit einer wesentlich höheren Hysterese. Somit ist in einer Hinsicht eine relativ niedrige Hysterese für die Kautschukmischung für die Füllagen 42 und 46 und die Lagenbeschichtung(en) für eine oder mehrere der Lagen 38 und 40 erwünscht.
Hysterese ist ein Ausdruck für Wärmeenergie, die in einem Material (z. B. eine vulkanisierte Kautschukmischung) aufgewandt wird, indem Arbeit aufgebracht wird, und eine niedrige Hysterese einer Kautschukmischung wird durch einen relativ hohen Rückprall, eine relativ niedrige innere Reibung und relativ niedrige Verlustmoduleigenschaftswerte angegeben.
Es ist demgemäß wichtig, daß die Kautschukmischungen für die Füllagen 42 und 46 und Lagenbeschichtungen für eine oder mehrere der Lagen 38 und 40 die Eigenschaften von sowohl einer relativ hohen Steifigkeit als auch einer niedrigen Hysterese aufweisen.
Die folgenden, ausgewählten, angestrebten Eigenschaften der Kautschukmischungen für die Füllagen 42 und 46 sowie für die Lagenbeschichtungen für eine oder mehrere der Lagen 38 und 40 sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt. TABELLE I
1. Goodrich Flexometer Test-ASTM Test Nr. D623
2. Shore Hardness Test-ASTM Test Nr. D2240
3. Tension Modulus Test-ASTM Test Nr. D412
4. Zwick Rebound Test-DIN 53512
Die angegebene Härteeigenschaft wird als eine mäßige Gummihärte angesehen.
Die angegebene Moduleigenschaft bei 100%-Modul wird anstelle eines 300%-Moduls verwendet, da der vulkanisierte Kautschuk eine relativ niedrige Grenzdehnung an seinem Bruchpunkt aufweist. Ein derartiger vulkanisierter Kautschuk wird als sehr steif angesehen.
Die angegebene Eigenschaft der statischen Kompression, gemessen an einem Flexometer, ist eine weitere Angabe der relativ hohen Steifigkeit des vulkanisierten Kautschuks.
Die angegebene E'-Eigenschaft ist ein Koeffizient der Speicher- oder Elastizitätsmodulikomponente der Viskoelastizitätseigenschaft, die eine Angabe der Steifigkeit des Materials (z. B. einer vulkanisierten Kautschukmischung) ist.
Die angegebene E"-Eigenschaft ist ein Koeffizient der Verlust- oder Viskositätsmodulikomponente der Viskoelastizitätseigenschaft, die eine Angabe der Hysteresenatur des Materials (z. B. einer vulkanisierten Kautschukmischung) ist.
Die Verwendung von sowohl den E'- als auch E"-Eigenschaften, um die Steifigkeit und Hysterese von Gummimischungen zu kennzeichnen, ist Fachleuten derartiger Kennzeichnungen von Gummi allgemein bekannt.
Der angegebene Wärmeaufbauwert wird durch einen Goodrich-Flexometertest (ASTM D623) gemessen und ist eine Angabe der Innenwärmeerzeugung des Materials (z. B., einer vulkanisierten Kautschukmischung).
Die angegebene Kaltrückpralltesteigenschaft bei ungefähr 23ºC (Raumtemperatur) wird durch einen Test gemäß Zwick Rebound Test (DIN 53512) gemessen und ist eine Angabe der Nachgiebigkeit des Materials (z. B.: vulkanisierte Kautschukmischung).
Somit geben die in Tabelle 1 veranschaulichten Eigenschaften eine vulkanisierte Kautschukmischung mit einer relativ hohen Steifigkeit, einer mäßigen Härte und einer relativ niedrigen Hysterese für einen Gummi mit einer derartigen hohen Steifigkeit an.
Die niedrige Hysterese wird durch dei relativ geringen Wärmeaufbau-, niedrigen E"- und hohen Rückpralleigenschaften gezeigt und wird als für eine Kautschukmischung notwendig angesehen, von der es erwünscht ist, daß sie im Betrieb einen relativ niedrigen Innenwärmeaufbau aufweist.
Beim Mischen der verschiedenen Reifenbestandteile können verschiedene Kautschuke verwendet werden, die vorzugsweise relativ hohe, ungesättigte Kautschuke auf Dien-Basis sind. Repräsentative Beispiele derartiger Kautschuke sind, obwohl sie nicht so begrenzt sind: Styrol-Butadien- Kautschuk, Naturkautschuk, cis-1,4- und -3,4-Polyisoprenkautschuke, cis-1,4- und Vinyl-1,2-Polybutadienkautschuke, Acrylonitril-Butadien- Kautschuk, Styrol-Isopren-Butadien-Kautschuk und Styrol-Isopren-Kautschuk.
Verschiedene der bevorzugten Kautschuke für die Kautschukmischungen für die Füllagen 42 und 46 und für die Lagenbeschichtung(en) für eine oder mehrere der Lagen 38 und 40 sind cis-1,4- Polyisoprennaturkautschuk, Isopren/Butadien-Kautschuk und cis-1,4- Polybutadienkautschuk.
Bevorzugte Kombinationen oder Mischungen von Kautschuken sind cis- 1,4-Polyisoprennaturkautschuk und cis-1,4-Polybutadienkautschuk für die Füllagen und cis-1,4-Polybutadiennaturkautschuk und Isopren/Butadien-Copolymer-Kautschuk für die Lagenbeschichtung(en).
Auf der Grundlage von 100 Gewichtsteilen Kautschuk bestehen bei einer bevorzugten praktischen Ausführung (A) die Füllagen aus 60 bis 100, bevorzugt 60 bis 90 Teilen Naturkautschuk und entsprechend bis zu 40, bevorzugt 40 bis 10 Teilen von mindestens einem von cis-1,4-Polybutadienkautschuk und Isopren-Butadien-Kautschuk, vorzugsweise cis-1,4- Polybutadienkautschuk, wobei der Isopren/Butadien-Kautschuk, wenn er verwendet wird, mit maximal 20 Teilen vorhanden ist, und (B) die Lagenbeschichtung(en) aus bis zu 100, bevorzugt 80 bis 100, und stärker bevorzugt 80 bis 95 Teilen Naturkautschuk und entsprechend bis zu 100, bevorzugt bis zu 20, und stärker bevorzugt 20 bis 5 Teilen von zumindest einem von Isopren/Butadien-Copolymerkautschuk und cis-1,4-Polybutadienkautschuk, vorzugsweise ein Isopren/Butadien-Kautschuk, wobei das Verhältnis von Isopren zu Butadien in dem Isopren/Butadien-Copolymerkautschuk in einem Bereich von 40/60 bis 60/40 liegt.
Man denkt ferner darüber nach, und es wird als innerhalb der Intention und des Schutzbereiches dieser Erfindung liegend angesehen, daß eine kleine Menge, wie beispielsweise 5 bis 15 Teile, von einem oder mehreren über Polymerisation in einer organischen Lösung hergestellten Kautschuken mit dem vorstehend erwähnten Naturkautschuk, und cis-1,4-Polybutadienkautschuk und/oder Isopren/Butadien-Kautschukmischung(en) für die Füllagen und/oder Lagenbeschichtung(en) eingeschlossen werden können, wobei die Option und Auswahl derartiger zusätzlicher Kautschuk(e) von einem Fachmann in der Kautschukmischtechnik ohne übermäßiges Experimentieren vorgenommen werden kann.
Deshalb wird in einem solchen Fall die Beschreibung der Füllagen- und Lagenbeschichtungskautschuke in einer "umfassenden" Weise mit der Absicht durchgeführt, daß kleine Mengen derartiger über Lösungspolymerisation hergestellter Elastomere hinzugefügt werden können, solange die vorstehend erwähnten Parameter der physikalischen Eigenschaften der vulkanisierten Kautschukmischungen erfüllt sind. Man geht davon aus, daß ein derartiges Mischen von Kautschuk innerhalb des Könnens von Leuten mit Erfahrung in der Kautschukmischtechnik ohne übermäßiges Experimentieren liegt.
Während sie nicht notwendigerweise darauf begrenzt sind, sind solche anderen betrachteten, über eine Lösung hergestellten Kautschuke Styrol/Butadien und Polymere von einem oder mehreren von Isopren und Butadien, wie beispielsweise 3,4-Polyisopren, Styrol/Isopren/Butadien-Terpolymere und mittleres Vinylpolybutadien.
Ein Fachmann sollten leicht einsehen, daß Kautschukmischungen für Bauteile des Luftreifens, die die ersten und zweiten Füllagen 42 und 46 sowie die Lagenbeschichtung(en) für eine oder mehrere Lagen 38 und 40 umfassen, durch allgemein in der Kautschukmischtechnik bekannte Verfahren gemischt werden können, wie beispielsweise das Mischen der verschiedenen schwefelvulkanisierbaren Bestandteilkautschuke mit verschiedenen, üblicherweise verwendeten Zusatzmaterialien, wie beispielsweise Vulkanisierhilfen, wie Schwefel, Aktivatoren, Verzögerer und Beschleuniger, Verarbeitungszusätze, wie Kautschukweichmacheröle, Harze die klebrig machende Harze einschließen, Kieselsäuren und Plastifizierungsmittel, Füllstoffe, Pigmente, Stearinsäure oder andere Materialien, wie Tallölharze, Zinkoxid, Wachse, Antioxidationsmittel und Ozonschutzmittel, Peptisiermittel und Verstärkungsmaterialien, wie beispielsweise Ruß. Wie es Fachleuten bekannt sein wird, werden die oben erwähnten bestimmten Additive abhängig von der beabsichtigten Verwendung der schwefelvulkanisierbaren und schwefelvulkanisierten Materialien (Kautschuke) in herkömmlichen Mengen ausgewählt und üblicherweise verwendet.
Typische Zusätze von Ruß umfassen 30 bis 100 Gewichtsteile Dienkautschuk (phr), obwohl 40 bis ungefähr maximal 70 phr Ruß für die Kautschuke mit hoher Steifigkeit, die für die angegebenen Füllagen und Lagenbeschichtung(en), die bei dieser Erfindung verwendet werden, erwünscht sind, angestrebt werden. Typische Mengen von Harzen, falls sie verwendet werden, einschließlich Klebrigmacherharze und Steifigkeitsharze, wenn sie verwendet werden, einschließlich nichtreaktionsfähige Phenol-Formaldehyd-Klebrigmacherharze und Versteiferharze aus reaktionsfähigen Phenol-Formaldehyd-Harzen und Resorcinol oder Resorcinol und Hexamethylentetramin können zusammen 1 bis 10 phr umfassen, wobei ein Minimum eines Klebrigmacherharzes, wenn es verwendet wird, 1 phr beträgt, und ein Minimum eines Versteiferharzes, wenn es verwendet wird, 3 phr beträgt. Derartige Harze werden manchmal als Harze vom Phenol- Formaldehyd-Typ bezeichnet. Typische Mengen von Verarbeitungshilfen umfassen 4 bis 10,0 phr. Typische Mengen Kieselsäure, falls sie verwendet wird, umfassen 5 bis 50, obwohl 5 bis 15 phr angestrebt werden, und Mengen von Kieselsäurekupplungsmittel, wenn es verwendet wird, 0,05 bis 0,25 Gewichtsteile pro Teil Kieselsäure umfassen. Repräsentative Kieselsäuren können beispielsweise hydratisierte amorphe Kieselsäuren sein. Ein repräsentatives Kupplungsmittel kann beispielsweise ein bifunktionelles, Schwefel enthaltendes Organosilan sein, wie beispielsweise mit bis- (3-triethoxy-silylpropyl)tetrasulfid, bis-(3-trimethoxy-silylpropyl)tetrasulfid und bis-(3-trimethoxy-silylpropyl)tetrasulfid anpolymerisierte Kieselsäure von Degussa AG. Typische Mengen Antioxidationsmittel umfassen 1 bis 5 phr. Repräsentative Antioxidationsmittel können beispielsweise Diphenylp-phenylendiamin und andere sein, wie beispielsweise diejenigen, die in dem Vanderbilt Rubber Handbook, 1978, Seiten 344-346 offenbart sind. Ein geeignetes Ozonschutzmittel (geeignete Ozonschutzmittel) und Wachse, insbesondere mikrokristalline Wachse, können von der Art sein, die in dem Vanderbilt Rubber Handbook, 1978, Seiten 346-347 gezeigt ist. Typische Mengen Ozonschutzmittel umfassen 1 bis 5 phr. Typische Mengen Stearinsäure und/oder Tallölfettsäuren können 1 bis 3 phr umfassen. Typische Mengen Zinkoxid umfassen 2 bis zu 8 oder 10 phr. Typische Mengen Wachse umfassen 1 bis 5 phr. Typische Mengen Peptisiermittel umfassen 0,1 bis 1 phr. Die Anwesenheit und relativen Mengen der obigen Zusätze sind kein Aspekt der vorliegenden Erfindung, die vorwiegend auf die Verwendung von spezifizierten Harzmischungen in Reifenlaufstreifen, wie schwefelvulkanisierbare Mischungen, gerichtet ist.
Die Vulkanisation wird in Anwesenheit eines Schwefelvulkanisiermittels durchgeführt. Beispiele von geeigneten Schwefelvulkanisiermitteln umfassen elementaren Schwefel (freien Schwefel) oder schwefelabgebende Vulkanisiermittel, beispielsweise ein Amindisulfid, polymeres Polysulfid oder Schwefel-Olefin-Addukte. Vorzugsweise ist das Schwefelvulkanisiermittel elementarer Schwefel. Wie es Fachleute bekannt ist, werden Schwefelvulkanisiermittel in einer Menge verwendet, die im Bereich von 0,5 bis 8 phr liegt, wobei ein Bereich von 3 bis 5 für die steifen Kautschuke bevorzugt ist, die zur Verwendung bei dieser Erfindung angestrebt werden.
Es werden Beschleuniger verwendet, um die Zeit und/oder Temperatur zu steuern, die für die Vulkanisation erforderlich ist, und um die Eigenschaften des Vulkanisats zu verbessern. Bei einer Ausführungsform kann ein System mit einem einzigen Beschleuniger, d. h. einem primären Beschleuniger, verwendet werden. Herkömmlich wird ein primärer Beschleuniger in Mengen verwendet, die im Bereich von 0,5 bis 3 phr liegen. Bei einer anderen Ausführungsform Kombinationen aus zwei oder mehr Beschleunigern, wobei ein primärer Beschleuniger allgemein in der größeren Menge verwendet wird (0,5 bis 2 phr) und ein sekundärer Beschleuniger allgemein in kleineren Mengen verwendet wird (0,05-0,50 phr), um das Vulkanisat zu aktivieren und dessen Eigenschaften zu verbessern. Kombinationen aus derartigen Beschleunigern haben in der Vergangenheit bekanntlich einen synergetischen Effekt auf die abschließenden Eigenschaften von schwefelvulkanisierten Kautschuken erzeugt, und sind auch etwas besser als jene, die unter Verwendung von einem der Beschleuniger alleine erzeugt werden. Zusätzlich können Beschleuniger mit verzögerter Wirkung verwendet werden, die durch normale Verarbeitungstemperaturen weniger beeinflußt werden, aber ein zufriedenstellendes Vulkanisieren bei gewöhnlichen Vulkanisationstemperaturen erzeugen. Repräsentative Beispiele von Beschleunigern umfassen Amine, Disulfide, Guanidine, Thioharnstoffe, Thiazole, Thiurame, Sulfenamide, Dithiocarbamate und Xanthate. Der primäre Beschleuniger ist vorzugsweise ein Sulfenamid. Wenn ein zweiter Beschleuniger verwendet wird, ist der sekundäre Beschleuniger vorzugsweise eine Guanidin-, Dithiocarbamat- oder Thiuramverbindung, obwohl ein zweiter Sulfenamidbeschleuniger verwendet werden kann. Bei der praktischen Ausführung dieser Erfindung sind ein oder manchmal zwei oder mehr Beschleuniger für die Gummis mit hoher Steifigkeit bevorzugt.
Der Reifen kann durch verschiedene, Fachleuten leicht ersichtliche Verfahren aufgebaut, gestaltet, geformt und vulkanisiert werden.

BEISPIEL I

Es sind die folgenden Kautschukmischungen vorgesehen, von denen Kautschukmischungen mit Eigenschaften beispielhaft ausgeführt werden sollen, die in die fallen werden, die in TABELLE I beispielhaft ausgeführt sind.
Kautschukmischungen werden hergestellt und durch herkömmliche Kautschukmischverfahren gemischt, und bestehen aus den in TABELLE II gezeigten Materialien, die Kautschukmischungen darstellen, die zur Verwendung als Füllagen 42 und 46 und Lagenbeschichtung(en) für eine oder mehrere der Lagen 38 und 40 in Betracht gezogen werden können. Die angegebenen Materialmengen sind zur Veranschaulichung dieses Beispiels gerundet worden. TABELLE II
Es werden herkömmliche Mengen Kautschukverarbeitungsöl und Tallölfettsäure, gemeinsam ungefähr 5 Teile mit einem Minimum von jeweils 1 Teil, Zersetzungsschutzmittel, klebrigmachende und versteifende Harze, vorwiegend vom Phenolformaldehydtyp in einer Menge von ungefähr 6 phr, und Kieselsäure und Kupplungsmittel dafür mit zwei Beschleunigern für die Lagenbeschichtungsprobe und einem Beschleuniger für die Füllagenkautschukmischungsprobe verwendet.
1. Cis-1,4-Polyisopren-Typ
2. Copolymer mit einem Verhältnis von Isopren zu Butadien von ungefähr 1 : 1
3. Ein hoher cis-1,4-Polybutadien-Kautschuk
Die Kautschukmischungen werden bei ungefähr 150ºC für ungefähr 20 Minuten geformt und vulkanisiert.
Bei der praktischen Ausführung dieser Erfindung wird es als wichtig angesehen, daß die Kautschukmischungen für sowohl die Füllagen 42 und 46 als auch die Lagenbeschichtung(en) für eine oder mehrere der Lagen 38 und 40 relativ sehr steif und mäßig hart sind und eine geringe Hysterese aufweisen.
Ferner wird normalerweise angestrebt, daß die Kautschukmischung für die Füllagen 42 und 46 in bezug auf die Kautschukmischung für die Lagenbeschichtungen für die Lagen 38 und/oder 40 geringfügig steifer und geringfügig härter ist, und daß beide Kautschukmischungen eine relativ geringe Hysterese aufweisen.
Es ist wichtig, festzustellen, daß die angegebenen physikalischen Eigenschaften der Kautschukmischungen in Tabelle 1 für Proben derselben gelten, und daß die Dimensionen, einschließlich die Dicke, der resultierenden Reifenbauteile (Füllagen und Lagen) als Faktoren berücksichtigt werden müssen, die zur Gesamtsteifigkeit und Dimensionsstabilität der Reifenseitenwand und Karkasse beitragen.
Es wird als wichtig angesehen, daß die Steifigkeit der Kautschukmischung für die Füllagen 42 und 46 etwas größer ist als diejenige der zuvor erwähnten Lagenbeschichtungskautschukmischung, da sie nicht Teil einer gewebeverstärkten Lage ist, und ferner, weil es angestrebt wird, ihre Steifigkeitseigenschaft etwas zu maximieren. Die Hysterese-, oder E"-, und Wärmeaufbauwerte für die Kautschukmischung der vorstehend erwähnten Füllagen sind wegen des Volumens der Füllagen gegenüber den dünnen Abmessungen der gewebeverstärkten Lagen erwünschtermaßen etwas niedriger als die für die Kautschukmischung der vorstehend erwähnten Lagenbeschichtung(en).
Ein Scheuern des Reifens im unteren Wulstbereich radial außen in bezug auf den Karkaßaufbau 30 neben dem Felgenhorn kann, insbesondere im Gebrauch des Reifens im nicht aufgepumpten Zustand, minimiert werden, indem ein Hartgummiwulstbandabschnitt 60, 60' vorgesehen wird.
Während bestimmte repräsentative Ausführungsformen und Details zu Zwecken der Veranschaulichung der Erfindung gezeigt worden sind, wird es Fachleuten ersichtlich sein, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen an dieser vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Notlauf-Radialluftreifen (10) mit einem Nennfelgendurchmesser, einer Drehachse, einem ringförmigen Laufstreifen (12), einem Paar seitlichen Laufstreifenkanten (14, 16), wobei der axiale Abstand zwischen den seitlichen Laufstreifenkanten die Laufstreifenbreite definiert, mindestens einem den Laufstreifen verstärkenden Gürtelaufbau (36, 36'), der radial innen in bezug auf den Laufstreifen (12) angeordnet ist, einem Paar Seitenwänden (18, 20), wobei sich eine Seitenwand von jeder seitlichen Laufstreifenkante (14, 16) radial nach innen erstreckt, einer maximalen Querschnittsbreite (SW), einer maximalen Querschnittshöhe, einem Aspektverhältnis und einem Reifenkarkaßaufbau, wobei der Reifenkarkaßaufbau (30) umfaßt:

a) koaxial in bezug auf die Drehachse angeordnet einen ersten und einen zweiten Wulstkern (26, 26'), die radial innen in bezug auf jede Seitenwand angeordnet sind,

b) einen Karkaßverstärkungsaufbau (30) radial innen in bezug auf den Gürtelaufbau/die Gürtelaufbauten (36), der sich in Umfangsrichtung um den Reifen herum vom ersten Wulstkern (26) zum zweiten Wulstkern (26') erstreckt, wobei der Karkaßverstärkungsaufbau mindestens eine Lage (38, 40) aufweist, wobei jede Lage ein Paar Umschlagenden (32, 34, 32', 34') aufweist, wobei ein Umschlagende jeder Lage um den ersten und den zweiten Wulstkern (26, 26') herumgewickelt ist und sich axial und radial nach außen erstreckt, und

c) einen Innerliner (35) radial innen in bezug auf die erste Lage (38),

d) eine erste und eine zweite Wulstfüllage, wobei eine Wulstfüllage (48) über jedem der ersten und zweiten Wulstkerne (26, 26') und zwischen der Lage oder den Lagen (38, 40) und einem oder mehreren Umschlagenden (32, 34, 32', 34') der Lage oder Lagen angeordnet ist, wobei die Wulstfüllage an einem radial äußeren Ende in einem radialen Abstand G über dem Nennfelgendurchmesser endet, und

e) ein Paar erste Füllagen (42), wobei die ersten Füllagen sich jeweils zwischen der ersten Lage (38) und dem Innerliner (35) erstrecken, wobei sich eine erste Füllage (42) von einer Stelle radial innen in bezug auf das radial äußere Ende der ersten oder zweiten Wulstfüllagen (48, 48') radial nach außen bis unterhalb eines Gürtelaufbaus (36, 36') erstreckt, wobei der Reifen dadurch gekennzeichnet ist, daß koaxial in bezug auf die Drehachse angeordnet mindestens ein dritter ringförmiger Wulstkern (37) vorgesehen ist, wobei der mindestens eine zusätzliche Wulstkern (37) radial innen in bezug auf den Gürtelaufbau/ die Gürtelaufbauten (36, 36') und radial außen in bezug auf den ersten und den zweiten Wulstkern (26, 26') angeordnet ist.

2. Reifen nach Anspruch 1, wobei die Seitenwand (18, 20) Füllagen (42) aufweist, wobei die Füllagen innerhalb einer Seitenwand eine Gesamtquerschnittsdicke B' aufweisen, wie an der radialen Stelle der maximalen Querschnittsbreite des normal aufgepumpten Reifens gemessen, wobei die Dicke B' der Füllage größer als 2% und kleiner als 5% der Querschnittshöhe (SH) des Reifens für Reifen mit einer Querschnittshöhe von weniger als 12 cm (4,7 Zoll) ist, und B' kleiner als 10% der Querschnittshöhe des Reifens für Reifen mit einer Querschnittshöhe gleich oder größer als 12 cm (4,7 Zoll) ist.

3. Reifen nach Anspruch 1, wobei die Seitenwand (18, 20) eine Querschnittsdicke aufweist, wie an der radialen Stelle der maximalen Querschnittsbreite des normal aufgepumpten Reifens gemessen, wobei die Querschnittsdicke der Seitenwand kleiner als 10% der Querschnittshöhe (SH) des Reifens ist.

4. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der ferner umfaßt:

f) eine zweite Lage (40), und

g) ein Paar zweite Füllagen (46), wobei die zweiten Füllagen zwischen der ersten und der zweiten Lage (38, 40) liegen, wobei sich eine zweite Füllage von einer Stelle radial innen in bezug auf das radial äußere Ende von jeder der ersten und zweiten Wulstfüllagen (48, 48') radial nach außen bis unterhalb eines Gürtelaufbaus (36) erstreckt.

5. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Laufstreifen (12) zumindest eine in Umfangsrichtung kontinuierliche breite Rille (90) aufweist, wobei die Rille eine Breite von mindestens 10% der Laufstreifenbreite dividiert durch das Aspektverhältnis des Reifens aufweist.

6. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Laufstreifen zwei in Umfangsrichtung breite Rillen (90, 90') aufweist, wobei die Rillen eine Breite von mindestens 10% der Laufstreifenbreite dividiert durch das Aspektverhältnis des Reifens aufweisen.

7. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der einen vierten Wulstkern (37) aufweist, der radial innen in bezug auf den Gürtelaufbau/ die Gürtelaufbauten (36, 36', 36") und radial außen in bezug auf die ersten und zweiten Wulstkerne (26, 26') angeordnet ist.

8. Reifen nach Anspruch 1, wobei sich mindestens ein Gürtelaufbau (36) kontinuierlich über eine axiale Entfernung von mindestens 75% des axialen Abstandes zwischen den Laufstreifenkanten erstreckt.

9. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Gürtelaufbau/die Gürtelaufbauten (36, 36', 36") jeweils mindestens zwei geschnittene Gürtellagen (50, 51) umfassen, und die Verstärkungscorde der Lagen entgegengesetzte Winkel in bezug auf die Äquatorialebene bilden, die im Bereich zwischen 15º und 27º bzw. -15º und -27º liegen.

10. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Reifen ein Personenwagenreifen mit einem Aspektverhältnis im Bereich von 0,3 bis 0,65 ist.

11. Reifen nach Anspruch 1, wobei der dritte Wulst (37) radial innen von und benachbart zu einem einzigen Paar Verstärkungsgürteln (36) angeordnet ist, das sich axial zwischen den seitlichen Laufstreifenkanten (14, 16) über eine Entfernung von mindestens 75% des axialen Abstandes zwischen den Laufstreifenkanten, vorzugsweise annähernd gleich der gesamten Laufstreifenbreite erstreckt.