DE69803489T2

DE69803489T2 - Reifengürtel

Info

Publication number: DE69803489T2
Application number: DE69803489T
Authority: DE
Inventors: Francois-Jacques Cordonnier
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1997-11-05
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2018-10-28
Also published as: KR100630603B1; BR9813188A; CA2307746A1; EP1035978B1; AU739909B2; CN1277582A; RU2219066C2; KR20010031552A; JP4477771B2; FR2770457A1; EP1035978A1; DE69803489D1; AU1557699A; FR2770457B1; ES2171054T3; JP2001522749A; CN1103296C; WO1999024270A1; CA2307746C; US6659147B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen bzw. Reifen mit radialer Karkassenbewehrung, die in jedem Wulst an mindestens einem Wulstkern verankert ist und eine Scheitelbewehrung aufweist, die von mindestens zwei sogenannten Arbeitslagen gebildet ist, die übereinandergelegt sind und von zueinander in jeder Lage parallelen und von einer Lage zur anderen überkreuz laufenden Drähten oder Seilen gebildet sind, wobei sie zur Umfangsrichtung des Reifens Winkel bilden, deren Wert zwischen 10º und 60º im Absolutwert liegen kann.
Die internationale Anmeldung WO97/30857 empfiehlt im Hinblick auf die Absenkung der Funktionstemperatur eines Reifens mit Karkassenbewehrung des Typs "Schwerlastreifen", wobei man dabei eine ebenso wirksame wie ökonomiche Lösung hat, zu der genannten Karkassenbewehrung eine Scheitelbewehrung hinuzufügen, die mindestens zwei Scheitel-Arbeitslagen aus undehnbaren Seilen aufweist, die von einer Lage zur anderen überkreuz verlaufen, wobei sie zur Umfangsrichtung Winkel bilden, die zwischen 10º und 45º gelegen sind, und gekennzeichnet ist durch eine zusätzliche Lage, die axial durchgehend aus im wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung orientierten Metallelementen gebildet ist und radial zwischen den Arbeitslagen eingesetzt ist, wobei die genannte, zusätzliche Lage eine axiale Breite hat, die mindestens gleich dem 1,05-fachen der axialen Breite der breitesten Scheitel-Arbeitslage ist.
Im obigen Rahmen kann die zusätzliche Lage aus sogenannten halbelastischen Stahlseilen gebildet sein, das heißt aus Seilen, die eine relative Bruchdehnung von mehr als 2% aufweisen. Diese Seile gestatten es, das Niveau der Starrheit zu erhalten, das zu einer ausgewogenen Aufteilung der Umfangsspannung zwischen den Scheitel-Arbeitslagen und der zusätzlichen Lage geeignet ist. Die genannten Seile werden vorteilhafterweise "bimodular" genannt, das heißt, sie weisen eine Kurve der Zugbelastung in Funktion von der relativen Dehnung auf, die geringe Steigungen für die geringen Dehnungen und eine im wesentlichen konstante und kräftige Steigung für höhere Dehnungen aufweist. Das sehr geringe Modul vor dem Aushärten für Dehnungen unter 2% gestattet eine Steigerung der Umfangsaufweitung der zusätzlichen Lage während des Aushärtens des Reifens.
Die zusätzliche Lage kann auch aus Metallseilen aus Stahl gebildet sein, die im Umfangsrichtung orientiert und derart zugeschnitten sind, daß Stücke mit einer Länge gebildet sind, die sehr viel kleiner als die Umfangslänge der Lage sind, wobei die Schnittstellen zwischen den Stücken zueinander versetzt sind. Eine solche Ausführungsform gestattet es, in einfacher Weise der Lage die gewünschte Steifigkeit mitzuteilen, wie sie auch sein mag.
Die Wahl der elastischen oder zugeschnittenen Seile für die Verstärkung der zusätzlichen Lage gestattet nicht die beste Ermüdungsbeständigkeit der genannten Lage, etwa es infolge einer Verringerung des Vorliegens von Spannungskonzentrationen in der Kalandriermischung der zugeschnittenen Seile.
Die französische Anmeldung FR 97/09996 empfiehlt, daß eine bessere Ermüdungsbeständigkeit der zusätzlichen Lage aus Verstärkungselementen aus Metall und in Umfangsrichtung, kombiniert mit einer leichteren, industriellen Verarbeitungsmöglichkeit, dank der Verwendung von in der Ebene der Lage gewellten Elementen als Verstärkungselementen erhalten werden kann, die radial zwischen den Arbeitslagen angeordnet sind, wobei die Wellungen der Verstärkungselemente parallel zueinander sind, gleichphasig sind und parallel zur Umfangsrichtung orientiert sind, und wobei das Verhältnis der linearen Steifigkeit der zusätzlichen Lage zur Summe der linearen Steifigkeiten der anderen Lagen der Scheitelbewehrung höchstens gleich 0,10 ist.
Die japanische Anmeldung JP 02/081708 beschreibt eine Scheitelbewehrung, die aus zwei Lagen aus gewellten Verstärkungselementen zusammengesetzt ist, wobei das Verhältnis der Amplitude der Wellungen zur Wellenlänge derselben Wellungen zu den Rändern hin kleiner ist als zur Mitte der Bewehrung hin. Das genannte Verhältnis gestattet eine erhöhte Steifigkeit an den Rändern der Lagen und vermeidet so ein radiales Anheben der Ränder der Lauffläche.
Wenn man die Fortschritte als gegeben nimmt, die bei der Lebensdauer der Laufflächen für "Schwerlastreifen" erreicht wurden, sowie bei der Haltbarkeit der Karkassenbewehrungen, muß die Haltbarkeit der Scheitelbewehrungen verbessert werden, aus dem Blickpunkt der Beständigkeit gegenüber der Ablösung zwischen der Karkassenbewehrung und der Scheitelbewehrung, der Beständigkeit gegenüber der Ablösung zwischen den Scheitel-Arbeitslagen und der Beständigkeit gegenüber der Ermüdung der Seile, die in Umfangsrichtung der zusätzlichen Lage orientiert sind.
Der erfindungsgemäße Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung, der eine Scheitelbewehrung aufweist, die mindestens zwei Scheitel- Arbeitslagen, die aus undehnbaren Metall-Verstärkungselementen gebildet sind, die von einer Lage zur folgenden überkreuz laufen, und eine zusätzliche Lage aufweist, die axial durchgehend ist, aus Metall- Verstärkungselementen mit größeren Durchmesser als der der Verstärkungselemente der Lagen der Scheitelbewehrung gebildet ist, die radial beiderseits der genannten zusätzlichen Lage gelegen sind, und radial zwischen den Arbeitslagen mit einer axialen Breite L&sub3;&sub2; angeordnet ist, die mindestens gleich ist 50% der axialen, maximalen Breite des Karkassenbewehrung, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente aus Stahl bestehen, in der Ebene der Lage gewellt sind, und die Wellungen der Elemente zueinander parallel sind, gleichphasig sind, und parallel zur Umfangsrichtung orientiert sind, derart, daß das Verhältnis der Amplitude zur Wellenlänge der Wellungen der gewellten Elemente abnimmt, wenn man axial von der Mitte zu den Rändern der genannten Lage läuft, um an den genannten Rändern ein Minimum zu erreichen.
Gewellte Metallelemente, deren mittlere Richtung in Umfangsrichtung verläuft, sind Elemente, deren Wellungen Achsen haben, die eine Richtung haben, die zur Umfangsrichtung einen Winkel bildet, der im Intervall von +5º und -5º rund um 0 liegt.
Ebenso wird das Verhältnis der Amplitude zur Länge der Welle der Wellungen bevorzugt zwischen 2% und 15% liegen, wobei die Amplitude einer Wellung per definitionem von Spitze zu Spitze gemessen wird. Das Verhältnis der Amplitude zur Wellenlänge, das zwischen 2% und 15% liegt; gestattet es, Verstärkungselemente zu haben, die der Ausbildung des Rohlings des Reifens in der Vulkanisierform nicht zuwiderlaufen, während sie nach dem Aushärten, Montieren und Aufpumpen des Reifens eine lineare Steifigkeit der Scheitelbewehrung erhalten, die für die Verbesserung der Haltbarkeit der genannten Scheitelbewehrung notwendig ist.
Die zusätzliche Lage kann eine axiale Breite haben, die mindestens gleich bis 1,05-mal größer ist als die axiale Breite der breitesten Scheitel-Arbeitslage.
Die zusätzliche Lage gewellter Umfangselemente im häufigsten Fall von Reifen mit einem Formverhältnis H/S. das mindestens gleich 0,50 ist, kann in Kombination mit einer ersten Scheitel-Arbeitslage verwendet werden, deren Meridiankrümmung im wesentlichen gleich ist der Meridiankrümmung der darunterliegenden Karkassenbewehrung, um sie derart parallel zur genannten Karkassenbewehrung ohne Zwischenlage von Profilen anordnen zu können. Die zusätzliche Lage ist nun mit einer einer Krümmung von im wesentlichen Null versehen, indem sie von der ersten Arbeitslage durch geeignete Profile mit im wesentlichen dreieckiger Form getrennt ist.
Die Scheitelbewehrung nach der Erfindung wird vorteilhafterweise durch eine sogenannte Scheitel-Schutzlage fertiggestellt, die aus elastischen, geradlinigen Metallseilen aus Stahl gebildet ist, die in Bezug auf die Umfangsrichtung unter einem Winkel orientiert sind, der etwa gleich ist dem Winkel, der durch die Seile der am weitesten außenliegenden Scheitel-Arbeitslage gebildet ist, und deren axiale Breite entweder kleiner oder größer als die mittlere Breite der Arbeitslagen sein kann.
Die Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung noch besser verständlich, die sich auf die Zeichnung bezieht, die nichteinschränkend ein Ausführungsbeispiel abbildet, und in der: Fig. 1 schematisch im Meridianschnitt eine erfindungsgemäße Scheitelbewehrung darstellt, und Fig. 2 einen aufgeschnittenen Grundriß der genannten Bewehrung.
Der Reifen mit der Abmessung 315/80 R 22.5 · hat ein Formverhältnis von 0,8, wobei das Formverhältnis das Verhältnis der Höhe des Reifens auf seiner Montagefelge zu seiner maximalen Breite ist. Der genannte Reifen weist eine radiale Karkassenbewehrung 1 auf, die in jedem Wulst an mindesten einem Wulstkern unter Bildung eines Umschlages verankert ist und aus einer einzigen Lage aus Metallseilen gebildet ist. Die Karkassenbewehrung 1 ist durch eine Scheitelbewehrung 3 umschnürt, die radial von innen nach außen gebildet ist:
- aus einer ersten Scheitel-Arbeitslage 31, die aus nicht umsponnenen Metallseilen 4+10 · 0,28 gebildet ist, die undehnbar sind und aus Stahl bestehen, wobei die genannten Seile einen Durchmesser von 1,25 mm haben, parallel zueinander in der Lage angeordnet sind und unter einer Teilung von 2,0 mm angeordnet sind (senkrecht zu den genannten Seilen gemessen). Sie sind bezüglich der Umfangsrichtung unter einem Winkel α orientiert, der zwischen 10º und 60º liegt und im beschriebenen Fall 22º beträgt. Die genannte erste Lage ist radial an ihren Rändern von der darunterliegenden Karkassenbewehrung 1 durch Profile 2 aus gummihaltiger Mischung mit im wesentlichen dreieckiger Form getrennt;
- über der ersten Scheitel-Arbeitslage 31 angebracht, aus einer zusätzlichen Lage 32, die aus undehnbaren, nicht umsponnenen Metallseilen aus Stahl 3+9+15 · 0,23 mit einem Durchmesser von 1,4 mm gebildet ist, die voneinander mit einer Teilung von 2 mm getrennt sind. Die genannten Seile weisen axial in der Mitte der zusätzlichen Lage Wellungen mit einer Amplitude von Spitze zu Spitze von 12 mm und einer Wellenlänge von 100 mm auf, was etwa 1/30 der Umfangslänge der Lage 33 sein soll. Dagegen nimmt an den Rändern der genannten Lage 32 die Amplitude ab, um 4 mm zu werden, während die Wellenlänge der genannten Wellungen unverändert bleibt. Die axiale Breite der zusätzlichen Lage 32 ist unterteilt in 9 Bänder von gleicher Breite, und im vorliegenden Fall von 18 mm ein zentrales Band und auf jeder Seite der Äquatorialebene vier seitliche Bänder. Das zentrale Band ist aus gewellten Seilen zusammengesetzt, deren Amplitude 12 mm beträgt, während die beiden, dem zentralen Band nächstgelegenen, seitlichen Bänder aus gewellten Seilen gebildet sind, deren Amplitude 10 mm beträgt, und so in der Folge bis zu den beiden seitlichen Bändern, die die Ränder der Lage bilden, wo die Amplitude 4 mm geworden ist, nach einer Abnahme von 2 mm von Band zu Band. Die genannten Elemente sind unter 0º ausgerichtet, das heißt, daß die Achsen der Wellungen, die sie aufweisen, in Umfangsrichtung verlaufen;
- dann aus einer zweiten Scheitel-Arbeitslage 33, die aus Metallseilen gebildet ist, die identisch zu denen der ersten Lage 31 sind, mit derselben Teilung angeordnet sind und zur Umfangsrichtung einen Winkel β bilden, der dem Winkel α entgegengerichtet ist und im gezeigten Fall gleich dem genannten Winkel α von 22º sind, (aber vom genannten Winkel α auch unterschiedlich sein);
- und schließlich aus einer letzten Lage 34 aus sogenannten elastischen Metallseilen aus Stahl, die bezüglich der Umfangsrichtung unter einem Winkel γ in derselben Richtung wie der Winkel β orientiert und dem genannten Winkel β gleich sind, (aber auch unterschiedlich sein können), wobei diese letzte Lage eine sogenannte Schutzlage ist, und wobei die sogenannten Seile Seile sind, die bei Bruch eine relative Dehnung haben, die mindestens 4% beträgt.
Die axiale Breite L&sub3;&sub1; der ersten Arbeitslage 31 ist etwa gleich dem 0,7- fachen der maximalen, axialen Breite der mittleren Faser der Karkassenbewehrung 1 und soll 226 mm sein, was für einen Reifen üblicher Form etwa gleich ist der Breite der Lauffläche, die im untersuchten Fall 235 mm beträgt. Die axiale Breite Las der zweiten Arbeitslage 33 ist kleiner als die Breite L&sub3;&sub1; der ersten Arbeitslage 31, und zwar um eine Menge gleich dem 0,07-fachen der maximalen, axialen Breite der Karkassenbewehrung, und soll eine Breite von 204 mm sein. Die axiale Breite L&sub3;&sub2; der zusätzlichen Lage 32 ist etwa gleich 162 mm, was näherungsweise das 0,51-fache der axialen, maximalen Breite der Karkassenbewehrung darstellt. Die letzte Scheitellage 34, die sogenannte Schutzlage, hat eine Breite L&sub3;&sub4;, die mindestens gleich und im beschriebenen Fall sehr geringfügig größer ist als die Breite L&sub3;&sub2; der zusätzlichen Lage 32 und 170 mm sein soll.
Eine andere Variante des erfindungsgemäßen Reifens (in der Zeichnung nicht dargestellt) weist eine erste Arbeits-Scheitellage 31 radial neben und parallel zu der Karkassenbewehrung 1 auf, wobei ihre Meridiankrümmung etwa gleich ist der Meridiankrümmung der darunterliegenden Karkassenbewehrung 1, und wobei die Seile der Karkassenlage bzw. der Arbeitslage durch eine konstante, geringe Stärke bzw. Dicke einer gummihaltigen Mischung getrennt sind. Die axial äußeren Ränder der Arbeitslage 31 werden nun von der zusätzlichen Lage 32 aus gewellten Umfangsseilen durch Profile mit dreieckigem Querschnitt getrennt, wobei die Stärke bzw. Dicke des Gummi zwischen der Lage 31 und der Lage 32, gemessen auf Höhe des axial äußeren Endes der Lage 32, etwa 2 mm beträgt.

Claims

1. Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung (1), der eine Scheitelbewehrung (3) aufweist, die mindestens zwei Scheitel-Arbeitslagen (31, 33), die aus undehnbaren Metall-Verstärkungselementen gebildet sind, die von einer Lage zur folgenden unter Bildung von Winkeln zwischen 10º und 60º zur Umfangsrichtung überkreuz laufen, und eine zusätzliche Lage (32) aufweist, die axial durchgehend ist, aus Metall- Verstärkungselementen mit größeren Durchmesser als der der Verstärkungselemente der Arbeitslagen (31, 33) gebildet ist, die radial beiderseits der genannten zusätzlichen Lage (32) gelegen sind, und radial zwischen den Arbeitslagen (31, 33) mit einer axialen Breite L&sub3;&sub2; angeordnet ist, die mindestens gleich ist 50% der axialen, maximalen Breite der Karkassenbewehrung (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente aus Stahl bestehen, in der Ebene der Lage gewellt sind, und die Wellungen der Elemente zueinander parallel sind, gleichphasig sind, und parallel zur Umfangsrichtung orientiert sind, derart, daß das Verhältnis der Amplitude zur Wellenlänge der Wellungen der gewellten Elemente abnimmt, wenn man axial von der Mitte zu den Rändern der genannten (32) Lage läuft, um an den genannten Rändern ein Minimum zu erreichen.

2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Amplitude zur Wellenlänge der Wellungen der Verstärkungselemente der genannten, zusätzlichen Lage (32) zwischen 2% und 15% liegt.

3. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Amplitude der Wellungen zur Wellenlänge fortlaufend abnimmt, wenn man sich axial von der Mitte der Lage (32) zu ihren Rändern hin bewegt.

4. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Scheitel-Arbeitlage (31) eine Meridiankrümmung hat, die im wesenltichen gleich ist der Meridiankrümmung der darunterliegenden Karkassenbewehrung (1), derart, daß sie parallel zur genannten Karkassenbewehrung (1) angeordnet ist, wobei Profile (4) zwischen den Rändern der Arbeitslage (31) und der zusätzlchenb Lage (32) eingeschoben sind, deren Krümmung im wesentlichen Null ist.

5. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitelbewehrung (3) außerdem eine Lage (34) aufweist, die Schutzlage genannt ist, radial über der letzten Arbeitslage (34) liegt, aus elastischen und geradlinigen Metallseilen aus Stahl gebildet ist, die in Bezug auf die Umfangsrichtung unter einem Winkel γ mit derselben Richtung wie der Winkel β der Elemente der Arbeitslage (33) orientiert sind, die radial am weitesten außenliegt, und deren axiale Breite L&sub3;&sub4; mindestens gleich ist der axialen Breite L&sub3;&sub2; der zusätzlichen Lage (32).