DE69905037T2

DE69905037T2 - Verstärkter radialreifenwulst

Info

Publication number: DE69905037T2
Application number: DE69905037T
Authority: DE
Inventors: Patrick Corsi
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2019-05-26
Also published as: JP2002517347A; KR100697970B1; EP1084047B1; HUP0103130A3; CN1159169C; WO1999064259A1; HU223151B1; DE69905037D1; CA2334098A1; US6491078B2; RU2223872C2; KR20010043849A; CN1304364A; ES2190218T3; US20010000388A1; HUP0103130A2; EP1084047A1; FR2779387B1; FR2779387A1; JP4357746B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reifen mit radialer Karkassenbewehrung, und mehr im einzelnen einen "Schwerlastreifen", der dazu bestimmt ist, Fahrzeuge wie Lastwagen, Schlepper für Straßenbetrieb, Busse, Anhänger und andere auszustatten, und in dem eine neuartige Verstärkungsstruktur der Wülste herangezogen ist, um eine Verbesserung der Dauerhaftigkeit der genannten Wülste zu erreichen.
Im allgemeinen weist ein Reifen der in Betracht gezogenen Art eine Karkassenbewehrung auf, die aus mindestens einer Lage aus Metallseilen gebildet ist, die in jedem Wulst an mindestens einem Wulstkern verankert ist, indem sie einen Umschlag bildet. Radial über der Karkassenbewehrung ist eine Scheitelbewehrung angebracht, die aus mindestens zwei Lagen von Metallseilen zusammengesetzt ist, die von der einen Lage zur folgenden überkreuz laufen, indem sie zur Umfangsrichtung Winkel bilden, die zwischen 10º und 45º liegen. Die Umschläge der Karkassenbewehrung sind im allgemeinen mit mindestens einer Lage aus Metallseilen verstärkt, die unter einem geringen Winkel ausgerichtet sind, bezogen auf die Umfangsrichtung.
Im Fäll des Vorliegens einer einzigen Wulst-Verstärkungslage kann diese längs des Umschlags der Karkassenbewehrung liegen, wobei ein radial oberes Ende über oder unter dem radial oberen Ende des Umschlags der Karkassenbewehrung liegt. Was das radial untere Ende einer solchen Lage angeht, ist es im allgemeinen entweder auf einer Geraden gelegen, die zur Drehachse parallel verläuft und etwa durch den Schwerpunkt des Meridianschnitts des Verankerungs-Wulstkernes der Karkassenbewehrung hindurchläuft, und zwar im Fall eines Reifens, der Wülste besitzt, die dazu bestimmt sind, auf Felgensitzen montiert zu werden, die um 15º ± 2º geneigt sind, oder auf einer zur Drehachse parallelen Geraden, die durch einen Punkt hindurchläuft, der zwischen dem Schwerpunkt des Meridianschnitts des Verankerungs-Wulstkerns und dem Punkt größter axialer Breite der Karkassenbewehrung gelegen ist, und zwar im Fall eines Reifens, der Wülste besitzt, die dazu bestimmt sind, auf Felgensitzen montiert zu werden, die unter 0º oder unter 5º ± 1º geneigt sind. In diesem, zweiten Fall wird die Wulst-Verstärkungslage dann um den Wulstkern derart herumgewickelt, daß ein axial äußerer Rand und ein axial innerer Rand dargeboten wird, wobei das radial obere Ende des axial inneren Randes im allgemeinen unter dem radial oberen Ende des axial äußeren Randes liegt.
Außerdem ist die Lebensdauer der "Schwerlastreifen" infolge der erreichten Fortschritte und infolge der Tatsache, daß bestimmte Fahrvorgänge weniger nachteilig wurden, was die Abnutzung der Lauffläche angeht, so geworden, daß es noch notwendig ist, die Dauerhaftigkeit der Wülste zu verbessern, und mehr im einzelnen führen bei Reifen, die längeren Fahrten ausgesetzt sind, die Fahrten wegen der Temperaturen, die von den Montagefelgen erreicht werden, oft zu einer erhöhten Temperatur der Wülste.
Zahlreiche Lösungen wurden beschrieben, um die Dauerhaftigkeit der Wülste von Reifen zu verbessern, die dazu bestimmt sein sollen, auf Felgen mit 15º-Sitzen oder auf ebenen Felgen oder auf 5º-Sitzen montiert zu werden: es wurde zum Beispiel vorgeschlagen, die Verstärkungslage aus Metall durch mehrere Lagen aus Verstärkungselementen zu ersetzen, zum Beispiel textilen Elementen, die von einer Lage zur folgenden überkreuz laufen, und die genannten Lagen sitzen axial entweder auf der sel ben Seite des Umschlages, oder teilweise auf der anderen Seite des Umschlages, oder auch noch zum Teil längs des Umschlages und zum Teil längs der Karkassenbewehrung.
Die Dauerhaftigkeit der Wülste kann auch dadurch verbessert werden, daß man längs der Karkassenbewehrung zwei Verstärkungslagen anordnet, während der Umschlag der genannten Bewehrung nicht verstärkt ist.
Bei der Lektüre der französischen Anmeldung FR 2 730 190 kann die genannte Verbesserung durch die Anwesenheit mindestens einer Verstärkungslage in den Wülsten erhalten werden, die aus sich in Umfangsrichtung erstreckenden metallischen Elementen gebildet ist und auf der Aussenseite des herumgewickelten Teils der Karkassenbewehrung derart um den Wulstkern herumgewickelt ist, daß das obere radiale Ende des axial äußeren Randes bzw. das radial obere Ende des axial inneren Randes radial über einer Geraden liegen sollen, die parallel zur Drehachse verläuft und durch den Punkt des Wulstkernes hindurchläuft, der am weitesten von der genannten Drehachse entfernt ist. Die Karkassenbewehrung, die aus Drähten oder Seilen gebildet ist, ist so auf dem Niveau ihrer Berührungsfläche mit dem Wulstkern, wie bekannt, aus im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Elementen gebildet, die im allgemeinen metallisch und in Form von gewickelten Drahten, Seilen, Streifen oder Bändern ausgebildet sind, und zwischen die genannten Elemente mit im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufender Orientierung und die zusätzliche Lage aus metallischen Elementen, die sich auch in Umfangsrichtung erstrecken, eingefügt. Diese Struktur gestattet es so, Zugkräfte aufzunehmen, denen sie durch die Karkassenbewehrung unterzogen wurde, und minimiert so alle Verformungen an den Umschlagenden der Karkassenbewehrung, gleichgültig, wie die Fahrtbedingungen auch sein mögen.
Die Lösung einer Verstärkungslage des Wulstes mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden Verstärkungselementen scheint nicht die technisch und industriell optimale Lösung für Reifen zu sein, die Wülste aufweisen, die dazu bestimmt sind, auf den genannten Felgen montiert zu werden, die flach sind oder Sitze aufweisen, die um 5º geneigt sind, wobei der wesentliche Faktor nicht die Anwesenheit von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Elementen zu sein scheint.
Das Patent FR 2 435 359, das dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, lehrt zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit der Wülste eines Reifens mit radialer Karkassenbewehrung mit einer einzigen Lage aus Stahlelementen, in den genannten Wülsten eine Verstärkungsbewehrung mit Elementen anzuordnen, die dem Zug widerstehen und bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens geneigt sind, sowie zusätzlich eine zweite Verstärkungsbewehrung aus textilen, radialen Elementen.
Bei dem Ziel, die Reifen für Schwerfahrzeuge zu erleichtern, die auf Felgen mit Sitzen montiert sind, die unter 0º oder 5º ± 1º geneigt sind, wurden zahlreiche Versuche ausgeführt, um den axial inneren Rand der Verstärkungslage des Wulstes zu unterdrücken und für die beiden Arten benutzter Felgen im wesentlichen dieselbe Architektur der Karkassenbewehrung und der Verstärkungslage zu haben.
Wenn die bekannten Lösungen, die zum Ziel haben, die Entradialisierung der Seile des Umschlags der Karkassenbewehrung zu verhindern sowie die radialen und in Umfangsrichtung verlaufenden Verformungen zu minimieren, die jeweils vom Ende des genannten Umschlags und vom radial oberen Ende der Verstärkungslage erfahren werden, auch die Haltbarkeit der Verstärkungen des Wulstes verbessert haben, ist dagegen die Leistung der Reifen, die auf Felgen mit Sitzen unter 0º oder 5º ± 1º montiert werden, durch das Auftreten und Fortschreiten von Rissen der äußeren Gummischicht gemindert, die den Wulst abdeckt und die Verbindung mit der Felge sicherstellt.
Die Erfindung bietet sich an, um den obigen Nachteilen abzuhelfen.
Um die Dauerhaftigkeit eines Reifens zu verbessern, der dazu aufgerufen ist, schwere Lasten zu tragen, und der Wülste hat, die dazu bestimmt sind, auf Felgensitzen montiert zu werden, die flach sind oder um 5º geneigt sind, ist der genannte Reifen nach der Erfindung, der mindestens eine radiale Karkassenbewehrung aufweist, die aus mindestens einer Lage aus undehnbaren Verstärkungselementen gebildet ist und in jedem Wulst B an einem Wulstkern verankert ist, um einen Umschlag zu bilden, dessen Ende unter einem radialen Abstand HRNC von der Unterseite des Wulstes gelegen ist, wobei jeder Wulst B durch mindestens zwei zusätzliche Verstärkungsbewehrungen verstärkt ist, von denen eine erste Bewehrung nicht um den Wulstkern zur Verankerung der Karkassenbewehrung herumgeschlagen ist, aus mindestens einer Lage von radialen, textilen Verstärkungselementen gebildet und axial auf der Außenseite einer zweiten Bewehrung aus mindestens einer Lage von undehnbaren Elementen gelegen, die zur Umfangsrichtung einen Winkel α bilden, so daß 0º ≤ α ≤ 45º, wobei das radial innere Ende der genannten ersten Bewehrung zwischen zwei Geraden D und D' liegt, die parallel zur Drehachse verlaufen und durch den jeweils am weitesten und am wenigsten weit entfernten Punkt des Verankerungs-Wulstkernes hindurchlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß, im Meridianschnitt gesehen, das radial äussere Ende der ersten Bewehrung in einem Abstand HLE von der Unterseite des Wulstes D gelegen ist, der zwischen 80% und 120% des Abstands HRNC ist, während die zweite Bewehrung, die nicht um den genannten Verankerungs-Wulstkern herumgeschlagen ist, ein radial inneres Ende aufweist, das zwischen der Geraden, die parallel zur Drehachse verläuft und durch den Schwerpunkt des Querschnitts des Wulstkernes hindurchläuft, und der Unterseite des Wulstes D liegt, sowie ein radial äußeres Ende unter einem Abstand HR von der genannten Unterseite, der zwischen 60% und 75% von HRNC beträgt.
Verstärkungselemente sollen als radial angesehen werden, wenn der Winkel, den sie zur Umfangsrichtung des Reifens bilden, in einem Intervall von 80º-100º liegt.
Ebenfalls muß man im Rahmen der Erfindung unter dem radial oberen Ende einer Wulst-Verstärkungsbewehrung, die von einer oder mehreren Lagen gebildet werden kann, das Ende der Bewehrungslage verstehen, das von der Drehachse am weitesten entfernt ist, wobei die Bewehrungslage obere Enden aufweisen kann, die in einem Intervall des radialen Abstands liegen, der höchstens 20 mm beträgt. Ebenso wird das radial untere Ende einer Wulst-Verstärkungsbewehrung das untere Ende der Lage sein, das von der Drehachse am wenigsten entfernt ist.
Die erste Bewehrung aus radialen Verstärkungselementen wird vorteilhafterweise von einer einzigen Lage aus Textilseilen aus aliphatischem Polyamid gebildet, die gezwirnt bzw. verdrillt sind, und zwar mit mindestens 250/250 t/m (Umdrehungen/m). Sie ist bevorzugt durch ein Profil aus gummihaltiger Mischung mit einer Dicke von mindestens 2 mm von der zweiten Bewehrung getrennt.
Die zweite, zusätzliche Wulst-Verstärkungsbewehrung kann aus mindestens einer Lage aus in Umfangsrichtung verlaufenden, metallischen Verstärkungselementen gebildet sein; es ist dann vorteilhaft, zum Erleichtern der Herstellung und zum Mindern der Kosten als Verstärkungselemente der genannten Lage Stücke oder Gruppen von Stücken von Metallseilen mit einer Umfangslänge zu wählen, die kleiner ist als die Umfangslänge der Wulstkern-Mittelachse. Sie kann auch, wie an sich bekannt, aus einer einzigen Lage von Metallseilen gebildet sein, die untereinander in der Lage parallel sind und zur Umfangsrichtung einen geringen Winkel bilden, der zwischen 5º und 30º liegt. In allen Fällen ist sie bevorzugt vom Umschlag der Karkassenbewehrung durch ein Profil aus gummihaltiger Mischung mit einer Dicke getrennt, die höchstens 3 mm beträgt.
Die Merkmale der Erfindung werden besser verstanden mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung, die sich auf die Zeichnung bezieht, die nichteinschränkend Ausführungsbeispiele darstellt und in der die einzige Fig. 1 schematisch eine Variante des erfindungsgemäßen Wulstes darstellt.
Der Wulst B, der in Fig. 1 dargestellt ist, ist der eines Reifens 10.00.R.20 X, der dazu bestimmt ist, auf einer Felge montiert zu werden, die Felgen sitze aufweist, die um 5º geneigt sind. Der genannte Wulst ist durch einen Wulstkern (2) verstärkt. Um den genannten Wulstkern (2) herum ist eine Karkassenbewehrung (1) verankert, die aus einer einzigen Lage aus Metallseilen zusammengesetzt ist. Die Verankerung erfolgt durch einen Umschlag (10) rund um die Schicht (20) aus gummihaltiger Mischung, die den Wulstkern (2) abdeckt, wobei der radiale Abstand HRNC, der das radial obere Ende des genannten Umschlags (10) von der Unterseite des Wulstes trennt, die genannte Unterseite, die herkömmlicherweise durch die Gerade D dargestellt wird, die parallel zur Drehachse verläuft und durch den Punkt des Wulstkerns (2) hindurchgeht, der der genannten Drehachse am meisten angenähert ist, in dem untersuchten Beispiel eines Reifens mit der Abmessung 10,00.R.20 gleich ist dem 0,25- fachen der Höhe H des Reifens auf der Felge, und diese letztgenannte der radiale Abstand ist, der den Punkt des Reifens, der radial am weitesten von der Drehachse entfernt ist, vom Maß des Nenndurchmessers der Montagefelge trennt und 270 mm beträgt. Zwischen der Karkassenbewehrung (1) und ihrem Umschlag (10) radial über dem Wulstkern (2) ist eine erste Wulstkernfüllung (3) aus gummihaltiger Mischung mit einer allgemein erhöhten Shore-Härte A angeordnet, wobei die genannte erste Füllung (3) radial durch eine Zweite Füllung (4) aus gummihaltiger Mischung mit einer Shore-Härte A verlängert ist, die weniger erhöht ist als die vorausgehende, und das radial obere Ende der genannten Füllung (4) im wesentlichen auf Höhe der größten, axialen Breite des Reifens liegt.
Axial auf der Außenseite des Umschlags (10) der Lage (1) ist eine zweite, zusammengesetzte Wulst-Verstärkungsbewehrung angeordnet, die im beschriebenen Beispiel aus einer einzigen Lage (6) besteht, die nicht um den Wulstkern (2) herumgeschlagen ist. Das radial obere Ende der ge nannten Lage (6) ist, auf die Unterseite des Wulstes bezogen, in einer Höhe HR gleich 50 mm gelegen, wobei der Abstand HR 66% des Abstandes HRNC beträgt und das radial innere Ende praktisch auf der Geraden liegt, die parallel zur Drehachse verläuft und die Unterseite des Wulstes definiert. Die Lage (6) der genannten, zweiten Bewehrung ist aus Metallseilen gebildet, die in Bezug auf die Umfangsrichtung unter 22º orientiert sind. Die radial obere Hälfte der Lage (6) ist axial vom Umschlag (10) der Karkassenbewehrung (1) durch ein Profil (5) aus gummihaltiger Mischung getrennt, die eine Shore-Härte A aufweist, die im wesentlichen gleich ist der gleichnamigen Härte der Mischung, die die Füllung (4) bildet, und deren Dicke e&sub0;, senkrecht zum Umschlag (10) und auf Höhe des radial oberen Endes der Lage (6) gemessen, 3 mm beträgt. Die beiden radial äußeren Enden jeweils des Umschlags (10) der Karkassenbewehrung (1) und der Verstärkungslage (6) des Wulstes sind axial auf der Außenseite durch ein viertes Profil oder eine Füllung (7) abgedeckt, die Füllkörper genannt ist und auf dem, auf dem Profil (5) und auf einem Teil des Umschlags (10) die zweite Wulstkern-Füllung (4) aufliegt und deren Dicke e&sub1;, gemessen auf Höhe des radial äußeren Endes der zweiten Wulst-Verstärkungsbewehrung, 2 mm beträgt.
Axial auf der Außenseite des Füllkörpers (7) und längs der genannten Füllung ist die erste Wulst-Verstärkungsbewehrung angeordnet, die aus einer einzigen Lage (8) aus Seilen mit 94/2 (tex) aus aliphatischem Polyamid zusammengesetzt ist, die mit 485/485 t/m (Umdrehungen/m) verdrillt sind. In bekannter Weise bezeichnet eine solche Formel, daß jeder Zwirn oder jedes Seil aus zwei Garnen (Multifilament-Fasern) gebildet ist, die jeweils vor der Verdrillung einen Titer von 94 tex aufweisen, in einem ersten Schritt individuell mit 485 t/m (Umdrehungen/m) in einer gegebe nen Richtung verdrillt sind und dann in einem zweiten Schritt gemeinsam mit 485 t/m in einer umgekehrten Richtung verdrillt sind. Die genannten Seile der Lage (8) verlaufen radial und bilden im beschriebenen Beispiel genau einen Winkel, der im Mittel 89º beträgt. Das radial äußere Ende der Lage (8) liegt unter einem radialen Abstand HLE gleich 80 mm von der Wulstunterseite entfernt, das sollen 106% des Abstands HRNC sein, der das Ende des Umschlags der Karkassenlage (1) von der genannten Unterseite trennt. Was das radial innere Ende der genannten Lage (8) angeht, ist sie praktisch auf der Geraden parallel zur Drehachse des Reifens gelegen, einer Geraden, die durch den Schwerpunkt des Querschnittes des Verankerungs-Wulstkernes (2) hindurchläuft, und zwischen der schon vorher definierten Geraden D und der Geraden D', die parallel zur Drehachse verläuft und durch den Punkt des Wulstkernes (2) hindurchläuft, der von der genannten Achse am weitesten entfernt ist.
Die erste Verstärkungslage (8) isoliert den verbleibenden Wulst axial aussen von der gummihaltigen Schutzmischung (9), die, wie an sich bekannt, den Hauptteil des Wulstes umgibt, wobei die genannte Mischung (9) axial innen und radial nach außen durch übliche gummihaltige und innere Verstärkungen (12) verlängert ist, während sie axial auf der Aussenseite radial nach außen durch die Flankenschicht (11) verlängert ist.
Die vorliegende Kombination axial auf der Außenseite des Umschlags (10) der Karkassenbewehrung aus einer ersten Verstärkungsbewehrung (8) aus radialen Textilelementen, die nicht um den Verankerungs-Wulstkern (2) der Karkassenbewehrung (1) herumgeschlagen ist, und aus einer zweiten Verstärkungsbewehrung (6), die die Entradialisierung der radialen Seile der Karkassenbewehrung minimiert, gestattet nicht nur eine wesentliche Absenkung der Belastungen der Gummikmischungen, die den Wulst besonders an den Enden der Lagen bilden, sondern auch ein deutlich verlangsamtes Auftreten von Rissen der Schutzschicht (9), da die so beschriebenen Reifen ja in einem Dauerhaftigkeits-Fahrversuch Reifen auf Reifen eine Kilometerleistung von 85 000 km (Mittel zweier Ergebnisse) erreicht haben, während alle Reifen ohne Lage aus radialen Textilseilen unter denselben Fahrbedingungen nur einen Mittelwert von 32 500 km (Mittel von zehn Reifen) erreicht haben.

Claims

1. Reifen bzw. Luftreifen, der dazu berufen ist, schwere Lasten zu tragen, und der Wülste B hat, die dazu bestimmt sind, auf Felgensitzen montiert zu werden, die flach sind oder um 5º geneigt sind, mit mindestens einer radialen Karkassenbewehrung (1), die aus mindestens einer Lage aus undehnbaren Verstärkungselementen gebildet ist und in jedem Wulst B an einem Wulstkern (2) verankert ist, um einen Umschlag (10) zu bilden, dessen Ende unter einem radialen Abstand HRNC von der Unterseite des Wulstes gelegen ist, wobei jeder Wulst B durch mindestens zwei zusätzliche Verstärkungsbewehrungen verstärkt ist, mindestens eine erste Bewehrung nicht um den Verankerungs-Wulstkern (2) der Karkassenbewehrung herumgeschlagen ist, aus mindestens einer Lage (8) von radialen, textilen Verstärkungselementen gebildet ist und axial auf der Außenseite einer zweiten Bewehrung aus mindestens einer Lage (6) von undehnbaren Elementen gelegen ist, die zur Umfangsrichtung einen Winkel α bilden, so daß 0º ≤ α ≤ 45º, wobei das radial innere Ende der genannten ersten Bewehrung zwischen zwei Geraden D und D' liegt, die parallel zur Drehachse verlaufen und durch den jeweils am weitesten und am wenigsten weit entfernten Punkt des Verankerungs-Wulstkernes (2) hindurchlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß, im Meridianschnitt gesehen, das radial äußere Ende der ersten Bewehrung in einem Abstand HLE von der Unterseite des Wulstes D gelegen ist, der zwischen 80% und 120% des Abstands HRNC ist, während die zweite Bewehrung (6), die nicht um den genannten Verankerungs-Wulstkern (2) herumgeschlagen ist, ein radial inneres Ende aufweist, das zwischen der Geraden, die parallel zur Drehachse verläuft und durch den Schwerpunkt des Querschnitts des Wulstkemes (2) hindurchläuft, und der Unterseite des Wulstes D liegt, sowie ein radial äußeres Ende unter einem Abstand HR von der genannten Unterseite, der zwischen 60% und 75% von HRNC beträgt.

2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bewehrung aus radialen Verstärkungselementen vorteilhafterweise aus einer einzigen Lage (8) aus textilen Seilen aus aliphatischen Polyamid gebildet ist, die aus zwei gezwirnten Drähten mit mindestens 250/250 t/m (Umdrehungen/m) zusammengesetzt sind.

3. Reifen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verstärkungsbewehrung (8) axial von der genannten zweiten Bewehrung (6) durch ein Profil (7) aus gummihaltiger bzw. gummiartiger Mischung mit einer Dicke e&sub1; getrennt ist, die mindestens 2 mm beträgt.

4. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, zusätzliche Wulst-Verstärkungsbewehrung aus einer einzigen Lage (6) aus Metallseilen zusammengesetzt ist, die untereinander in der Lage parallel verlaufen und zur Umfangsrichtung einen geringen Winkel bilden, der zwischen 5º und 30º liegt.

5. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bewehrung (6) axial vom Umschlag (10) der Karkassenbewehrung (1) durch ein zweites Profil (5)) aus gummihaltiger bzw. gummiartiger Mischung mit einer Dicke e&sub0; getrennt ist, die höchstens 3 mm beträgt.