-
Hintergrund der Erfindung
-
Diese Erfindung betrifft einen Radial-Luftreifen
mit irgendeinem üblichen
Querschnittsverhältnis, der
speziell für
Personenwagen ist, aber nicht darauf begrenzt ist, und insbesondere
einen Luftreifen, der im nicht aufgepumpten Zustand verwendet werden kann.
Die Struktur des Reifens ist derart entworfen, dass der Fahrkomfort
von Notlaufreifen nach dem Stand der Technik verbessert wird, ohne
dass die normalen Nachteile des Gewichtes, die zu derartigen Reifen
gehören,
gezeigt werden.
-
Es sind verschiedene Reifenkonstruktionen für Notlauf-Luftreifen,
das heißt
Reifen, die im nicht aufgepumpten Zustand verwendet werden können, vorgeschlagen
worden. Ein Ansatz, der in US-A-4 111 249 mit dem Titel "Banded
Tire" beschrieben ist, war es, einen Ring oder ein ringförmiges Band
direkt unter und annähernd
so breit wie der Laufstreifen vorzusehen. Der Ring in Kombination
mit dem Rest der Reifenstruktur konnte das Fahrzeuggewicht im nicht
aufgepumpten Zustand tragen. Dieser Band-Reifen setzte tatsächlich die
Lagenkorde selbst im nicht aufgepumpten Zustand unter Zugspannung.
-
Ein anderer vorgenommener Ansatz
ist es gewesen, einfach die Seitenwände zu verstärken, indem
ihre Querschnittsdicke erhöht
wurde. Diese Reifen setzen bei Betrieb im nicht aufgepumpten Zustand
die Lagenkorde und die Seitenwand unter Druck. Aufgrund der großen Kautschukmengen,
die erforderlich sind, um die Seitenwandelemente zu versteifen,
ist Wärmeaufbau
ein Hauptfaktor für
Reifenversagen. Dies gilt insbesondere, wenn der Reifen für ausgedehnte
Zeiträume
bei hohen Geschwindigkeiten im nicht aufgepumpten Zustand betrieben wird.
Pirelli offenbart einen derartigen Reifen in der EP-A-475 258.
-
Die US-A-5 368 082 beschreibt den
ersten Notlaufreifen von kommerzieller Bedeutung. Der Reifen wurde
als Ausrüstungsoption
für das
Kraftfahrzeug mit der Bezeichnung Corvette von 1994 zugelassen.
Die Anwendung von speziellen Seitenwandeinsätzen verbessert die Steifigkeit.
Es waren annähernd
sechs zusätzliche
Pfund Gewicht pro Reifen erforderlich, um in diesem nicht aufgepumpten
Reifen eine Last von 800 lb. zu tragen. Diese Notlaufreifen wiesen
ein sehr kleines Querschnittsverhältnis auf. Diese frühere Erfindung
brachte jedoch, obwohl sie früheren
Versuchen überlegen
war, dennoch einen Gewichtsnachteil pro Reifen mit sich, der durch die
Beseitigung eines Ersatzreifens und des Wagenhebers ausgeglichen
werden konnte. Dieser Gewichtsnachteil war noch problematischer,
wenn die Ingenieure versuchten, Reifen mit größerem Querschnittsverhältnis für die großen luxuriösen Tourenlimousinen
zu bauen. Das erforderliche unterstützte Gewicht für einen
nicht aufgepumpten Luxuswagenreifen nähert sich 1400 lbs. Last an.
Diese mit dickeren Seitenwänden
versehene Reifen mit Querschnittsverhältnissen im Bereich von 60%
bis 65% bedeuten, dass die Arbeitslasten das Mehrfache von derjenigen
der früheren
Notlaufreifen des Typs für
die Corvette mit einem Querschnittsverhältnis von 40% betrugen. Derartige
Lasten bedeuteten, dass die Seitenwände und der gesamte Reifen
bis zu dem Punkt versteift werden mussten, dass der Fahrkomfort preisgegeben
wurde. Die Besitzer von Luxuswagen werden nicht einfach die Fahrqualität für die Notlauffähigkeit
opfern.
-
Die EP-A-729 853 offenbart einen
Notlaufreifen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Es ist ein Ziel dieser Erfindung,
einen Reifen mit einer erhöhten
Notlaufkilometerleistung im Vergleich mit Notlaufreifen aus dem
Stand der Technik bereitzustellen.
-
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung,
einen Notlaufreifen mit einer begrenzten Gewichtszunahme und beinahe
keinem Verlust des Fahrleistungsvermögens im Vergleich mit einem
herkömmlichen Reifen
zu schaffen.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die Erfindung stellt einen Notlauf-Radialluftreifen
bereit, wie er in den beigefügten
Ansprüchen definiert
ist.
-
Vorteile, die durch die Erfindung
geschaffen werden, sind die Leichtigkeit der Herstellung mit vorhandener
Ausrüstung
aufgrund der Auslegung der Konstruktion und der mechanischen Eigenschaften des
Verstärkungsringmaterials.
-
Das Fahr- und Handhabungsleistungsvermögen in aufgepumpten
Zuständen
sind verbessert und resultieren aus
-
- – der
Verwendung von Verstärkungskorden
mit niedrigem Modul bei niedrigen Dehnungen, auf die man in einem
Reifen mit einem normalen Fülldruck
trifft;
- – dem
Vorhandensein des Gummieinsatzes oben auf dem textil- oder stahlverstärkten Ring,
der den Druck auf einen wesentlichen Teil der Gürtelbreite verteilt; wobei
dieser Einsatz bei kleinen Verformungen zur Dämpfung und Erweichung der Stöße der Straße beiträgt, und
bei großen
Verformungen die Biegesteifigkeit in Umfangsrichtung des Gürtelpakets
wesentlich erhöht;
- – der
Verwendung von dünneren,
sichelförmigen
Seitenwandfülllagen
aufgrund der Lastträgfähigkeit
des Rings.
- Reifen mit sehr steifen Seitenwänden können sehr schwierig auf Felgen
aufzuziehen sein. Da es die Erfindung zulässt, die Seitenwand weicher
herzustellen, wird das Aufziehen des Reifens erleichtert.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine Querschnittsansicht eines Reifens nach dem Stand der Technik,
der gemäß der EP-A-729
853 hergestellt ist.
-
2 ist
eine Querschnittsansicht eines Reifens, der gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
-
3–5 sind Querschnittsansichten
von unterschiedlichen Ausfüh-
rungsformen des Reifens, der gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt ist.
-
6 und 7 stellen Querschnittsansichten von
weiteren Ausführungsformen
des Reifens dar, der gemäß der vorliegenden
Erfin dung hergestellt ist, wobei der Ring in Bezug auf die Äquatorialebene
des Reifens nicht symmetrisch angeordnet ist.
-
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
allgemein denjenigen Teil des Reifens, der ein ringförmiges Zugelement
umfasst, wobei die radial inneren Wülste dem Halten des Reifens
auf der Felge zugeordnet sind und mit Lagenkorden umwickelt und
mit oder ohne andere Verstärkungselemente,
wie Wulstbänder,
Chipper, Wulstkernreiter oder Fülllagen,
Zehenschützer
und Wulstschutzbänder,
gestaltet sind, wobei der Ring unter dem Laufstreifen, der in Laufstreifengummi
eingebettet ist, mit oder ohne kordverstärkte Gewebeelemente versehen
sein kann.
-
"Gürtelaufbau" oder "Verstärkungsgürtel" bezeichnet
mindestens zwei ringförmige
Schichten oder Lagen aus parallelen Korden, gewoben oder nicht gewoben,
die dem Laufstreifen unterlegt sind, nicht an dem Wulst verankert
sind und sowohl linke als auch rechte Kordwinkel im Bereich zwischen
17° und
27° 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 die Reifenstruktur
abgesehen von der Gürtelstruktur,
dem Laufstreifen, dem Unterprotektor und Seitenwandgummi über den Lagen,
jedoch einschließlich
der Wülste.
-
"Wulstband" bezeichnet schmale Streifen aus
kordverstärktem
Material, die um den Wulst und die Wulstfülllage herum angeordnet sind.
-
"Kord" bezeichnet einen der Verstärkungsstränge, aus
denen die Lagen in dem Reifen bestehen.
-
"Äquatorialebene
(EP)" bezeichnet die durch die Mitte des Laufstreifens gehende,
zur Reifendrehachse senkrechte Ebene.
-
"Aufstandsfläche" bezeichnet den Kontaktfleck
oder die Kontaktfläche
des Reifenlaufstreifens mit einer ebenen Fläche bei einer Geschwindigkeit von
Null 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 in dem Reifen enthalten.
-
"Normaler Fülldruck" bezeichnet den spezifischen
Konstruktionsfülldruck
und die spezifische Last, die von der zuständigen Normungsorganisation für den Betriebszustand
des Reifens festgelegt werden.
-
"Normale Last" bezeichnet den spezifischen Konstruktionsfülldruck
und die spezifische Last, die von der zuständigen Normungsorganisation
für.. den Betriebszustand
des Reifens festgelegt werden.
-
"Lage" bedeutet eine kontinuierliche
Schicht aus gummibeschichteten, parallelen Korden.
-
"Radial" und "in Radialrichtung"
bezeichnet Richtungen radial zur Drehachse des Reifens.
-
"Radialreifen" bezeichnet einen mit
einem Gürtel
versehenen oder in Umfangsrichtung festgelegten Luftreifen, in dem
die Lagenkorde, die sich von Wulst zu Wulst erstrecken, unter Kordwinkeln
zwischen 65° und
90° 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 linearen Abstand parallel zur Achse des Reifens zwischen
dem Äußeren seiner
Seitenwände, wenn
und nachdem er 24 Stunden lang auf Normaldruck aufgepumpt wurde,
jedoch unbelastet war, ausschließlich Erhebungen an den Seitenwänden infolge
von Beschriftungen, Dekoration öder
Schutzbändern.
-
"Schulter" bezeichnet den oberen
Abschnitt einer Seitenwand knapp unter der Laufstreifenkante.
-
"Seitenwand" bezeichnet denjenigen
Abschnitt eines Reifens zwischen dem Laufstreifen und dem Wulst.
-
"Laufstreifenbreite" bezeichnet die
Bogenlänge
der Laufstreifenoberfläche
in der Axialrichtung, d. h., in einer Ebene parallel zur Drehachse
des Reifens.
-
Der Ausdruck "Notlauf" bedeutet wie
in diesem Patent verwendet, dass die Reifenstruktur alleine hinreichend
stark ist, um die Fahrzeuglast zu tragen, wenn der Reifen im nicht
aufgepumpten Zustand betrieben wird, und die Seitenwand und die
Innenflächen
des Reifens nicht in sich zusammenfallen oder knicken, ohne irgendwelche
internen Einrichtungen zu benötigen,
um zu verhindern, dass der Reifen zusammenfällt.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
-
In 1 ist
ein Notlaufreifen 10 aus dem Stand der Technik veranschaulicht,
der gemäß der EP-A-729
853 hergestellt ist. Der Reifen 10 besitzt einen ringförmigen Laufstreifen 12,
zwei seitliche Laufstreifenkanten 14, 16, mindestens
zwei Verstärkungsgürtel 36,
die radial innen in Bezug auf den Laufstreifen 12 angeordnet
sind, zwei Seitenwände 18,
die sich radial innen in Bezug auf jede seitliche Laufstreifenkante 14, 16 erstrecken,
eine maximale Querschnittsbreite (SW) und eine Reifenkarkassstruktur 30.
Die Reifenkarkassstruktur 30 besitzt, mindestens zwei ringförmige Wulstkerne 26, 26', mindestens
eine erste 38 und vorzugsweise eine zweite Lage 40, einen
Innerliner 35, mindestens zwei erste sichelförmige Fülllagen 42 und
Wulstfülllagen 43.
Die Karkassstruktur 30 erstreckt sich in Umfangsrich tung
um den Reifen herum von dem ersten Wulstkern 26 bis zum
zweiten Wulstkern 26'. Der Innerliner 35 des Reifens
ist radial innen in Bezug auf die erste Lage 38 angeordnet.
-
Die ersten sichelförmigen Fülllagen 42 sind zwischen
der ersten Lage 38 und dem Innerliner 35 angeordnet.
Die beiden optionalen zweiten sichelförmigen Fülllagen 46 sind zwischen
der ersten Lage 38 und der zweiten Lage 40 angeordnet.
Die zweiten Fülllagen 46 erstrecken
sich von einem Ort radial innen in Bezug auf das radial äußere Ende
von jeder der ersten und zweiten Wulstfülllagen 43 radial
nach außen
unter die Verstärkungsgürtel 36.
-
Koaxial in Bezug auf die Drehachse
ist ein einziger zusätzlicher
Wulstkern 37 radial innen in Bezug auf die Verstärkungsgürtel 36 und
radial außen
in Bezug auf den ersten und den zweiten Wulstkern 26, 26' angeordnet.
Der zusätzliche
Wulstkern 37 erstreckt sich axial zwischen den seitlichen
Laufstreifenkanten 14, 16 nahe bis zur Äquatorialebene
EP.
-
Zu Zwecken dieser Anmeldung und soweit geeignet,
werden bei den verschiedenen, in den 2 bis 7 dargestellten Ausführungsformen
jeweils die gleichen Bezugszeichen für ähnliche Bauteile verwendet.
-
Der in 2 veranschaulichte
Reifen 20 ist ein Personenwagenreifen, der gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung hergestellt ist. Der Reifen 20 ist mit einem am Boden
angreifenden Laufstreifenabschnitt 12 versehen, der durch
die seitlichen Laufstreifenkanten 14, 16 begrenzt
ist. Seitenwandabschnitte 18 erstrecken sich jeweils von
den jeweiligen seitlichen Laufstreifenkanten 14, 16 und enden
jeweils in Wulstbereichen 23,
23', wobei jeder Wulstbereich
einen ringförmigen,
nicht dehnbaren Wulstkern 41, 41' aufweist. Bezugszeichen 61 kennzeichnet
einen Felgenhornprotektor.
-
Der Reifen 20 ist ferner
mit einer Karkassstruktur 30 versehen, die sich von dem
Wulstbereich 23 durch den ersten Seitenwandabschnitt 18,
den Laufstreifenabschnitt 12, den zweiten Seitenwandabschnitt 18 bis
zum Wulstbereich 23' erstreckt. Die Umschlagenden 32, 34 der
Karkassstruktur 30 sind jeweils um die Wulstkerne 41, 41' herumgewickelt
und erstrecken sich in die Mitte der Seitenwände 18 des Reifens.
Die Karkassstruktur 30 umfasst mindestens eine Verstärkungslage,
die eine Schicht aus parallelen Korden umfasst. Die Korde dieser
Verstärkungslage
sind unter einem Winkel von mindestens 75° in Bezug auf die Äquatorialebene
des Reifens 20 orientiert. Bei der besonderen veranschaulichten
Ausführungsform
sind die Korde unter einem Winkel von ungefähr 90° in Bezug auf die Äquatorialebene
orientiert. Die Korde können
aus irgendeinem Material hergestellt sein, das normalerweise für die Kordverstärkung von
Kautschukgegenständen
verwendet wird, beispielsweise und nicht zur Beschränkung, Stahlkord,
Kohlefaser, Rayon, Nylon und Polyester. Bei der besonderen veranschaulichten
Ausführungsform
sind die Korde aus Rayon hergestellt.
-
Der Reifen 20 kann einen
herkömmlichen
Innerliner 35 umfassen, der die Innenumfangsfläche des
Reifens bildet, wenn der Reifen von der schlauchlosen Art sein soll.
-
In Umfangsrichtung um die radial äußere Oberfläche der
Karkassstruktur 30 unterhalb des Laufstreifens 12 ist
eine Laufstreifenverstärkungsgürtel struktur 36 angeordnet,
die zwei einzelne geschnittene Gürtellagen 50, 51 umfasst.
Die Korde der Gürtellage 50 sind
in einer entgegengesetzten Richtung zur Äquatorialebene des Reifens
und zu der der Korde der Gürtellage 51 angeordnet.
Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die Korde der Gürtellagen 50, 51 unter
einem Winkel von ungefähr
23° in Bezug
auf die Äquatorialebene
orientiert. Es ist einzusehen, dass die Gürtelstruktur 36 irgendeine
Anzahl von Gürtellagen
und irgendeine gewünschte Ausgestaltung
umfassen kann, und dass die Korde unter irgendeinem gewünschten
Winkel angeordnet sein können.
-
Wie bei den herkömmlichen Reifen vom Hochleistungstyp
können
die erfindungsgemäßen Reifen
ihr Hochgeschwindigkeitsleistungsvermögen durch die Anwendung einer
Gewebeauflageschicht 59 verbessern, die um die Laufstreifenverstärkungsgürtelstruktur 36 herum
angeordnet ist. Beispielsweise können
zwei Lagenschichten mit Nylon- oder Aramidkorden über der
Verstärkungsgürtelstruktur 36 angeordnet
sein, wobei sich die seitlichen Enden an den Seitenenden der Gürtelstruktur
vorbei erstrecken. Alternativ kann eine einzelne Schicht aus einem
wendelförmig
gewickelten, aramidverstärkten Band
als eine Auflage. angewandt werden. Das Aramidmaterial weist einen
wesentlich höheren
Elastizitätsmodul
als Nylon auf und führt
demgemäß zu einer stärkeren Reifenverstärkung als
zwei Nylonschichten.
-
Im Wulstbereich 23, 23' und
den radial inneren Abschnitten der Seitenwände 18 befinden sich Hochmodul-Elastomerwulstfülllagen 43,
die jeweils zwischen der Karkassstruktur 30 bzw. den jeweiligen Umschlagenden 32, 34 angeordnet
sind. Die Wulstfülllagen 43 erstrecken
sich jeweils von dem radial äußeren Abschnitt
der jeweiligen Wulstkerne 41, 41' nach oben in
die Seitenwände
hinein, wobei ihre Querschnittsbreite allmählich abnimmt. Bei der besonderen
veranschaulichten Ausführungsform
erstrecken sich die Wulstfülllagen 43 jeweils
radial nach außen
vom Nennfelgendurchmesser über
einen Abstand von annähernd
30 mm (30%) der maximalen Querschnittshöhe SH.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfassen die Wulstbereiche 23, 23' ferner mindestens
ein kordverstärktes
Element 52, ein so genanntes Wulstband, das um den Wulst
und die Wulstfülllage
herum angeordnet ist und ein radial inneres Ende 54 und
ein radial äußeres Ende 55 aufweist.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform umfasst
das kordverstärkte
Element nur ein einziges Bauteil 52, das sich bis zu 80%
der radialen Höhe
der Wulstfülllage 43 an
ihrer axial äußeren Seite
und bis zu ungefähr
35% der radialen Höhe
der Wulstfülllage an
ihrer axial inneren Seite erstreckt. Die Korde der Elemente 52 sind
vorzugsweise schräg
gestellt, wobei sie einen eingeschlossenen Winkel in Bezug auf die
radiale Richtung in einem Bereich von 25° bis 75°, vorzugsweise 45°, bilden.
Eine alternative Möglichkeit
ist es, einen einzelnen oder einen doppelten Chipper als Wulstbereichsverstärkung zu
verwenden.
-
Die Seitenwände 18 sind mit elastomeren,
sichelförmigen
Fülllagen 42 versehen.
Die Fülllagen 42 sind
zwischen dem Innerliner 35 und der Karkassstruktur 30 angeordnet.
Die Fülllagen 42 erstrecken sich
von jedem Wulstbereich 23, 23' radial bis unter die
Gürtelstruktur 36.
Die elastomeren Fülllagen 42 weisen
eine maximale Dicke B an einer Stelle annähernd radial mit der maximalen
Querschnittsbreite des Reifens 20 ausgerichtet auf, wobei
die Dicke B ungefähr
15% der maximalen Querschnittshöhe
SH des Reifens beträgt.
-
Die Gesamtquerschnittsdicke der Kombination
aus elastomerer Seitenwand und Wulstfülllagen 42, 43 kann
konstant sein oder von den Wulstkernen 41, 41' bis
zur radialen Stelle der maximalen Querschnittsbreite (SW) zunehmen
und danach wieder bis zu den Seitenkanten der Gürtelstruktur 36 abnehmen.
-
In der Praxis sind die Kautschukzusammensetzungen
für die
Fülllagen
und die Lagenbeschichtungen, die bei dieser Erfindung benutzt werden,
vorzugsweise durch physikalische Eigenschaften gekennzeichnet, die
ihre Nutzbarkeit in Notlaufreifen verbessern, wie es ausgiebig in
der oben erwähnten EP-A-729 853 beschrieben
ist. Wie es darin gelehrt wird, ist es wichtig, dass die Kautschukzusammensetzungen
für den
Wulst und die Seitenwandfülllagen 42, 43 und
die Lagenbeschichtungen für
eine oder mehrere der Karkasslagen die Eigenschaften von sowohl
einer relativen Steifigkeit als auch einer geringen Hysterese aufweisen.
-
Im Wesentlichen auf halbem Wege zwischen den
Laufstreifenkanten 14, 16, zwischen der Karkasse
und der Gürtelstruktur
angeordnet, befinden sich einige Windungen einer stahlkordverstärkten Lage, die
einen Verstärkungsring 21 bildet.
Der Ring 21 ist mit der Gürtelstruktur 36 über einen
vorzugsweise trapezförmigen
Gummieinsatz 22 gekoppelt. Der Ring 21 wirkt mit
den Abschnitten der Gürtelverstärkungsstruktur
nahe den Laufstreifenkanten 14, 16 und mit den
Seitenwandfülllagen 42 durch
die Karkassverstärkungsstruktur 30 zusammen.
-
Wegen des Aufblähens des Rohreifens in der
Vulkanisierform ist ein Vorteil darin gefunden worden, den Ring
mit Stahlkorden zu verstärken,
die Konstruktionen, wie 3 × 7,
3 × 8,
4 × 4,
4 × 2,
5 × 1,
2 + 7, 3 + 8, 3 + 9 aufweisen. Die vorliegend bevorzugte Stahlkordkonstruktion
ist 3 × 7
X 0,175. Die vorliegend bevorzugten Stahlqualitäten sind Stähle mit hoher Dehnung, wie
HEC oder ähnliche.
Derartige Stahlqualitäten
weisen einen sehr niedrigen Modul (bis zu 10 000 MPa) in einem Dehnungsbereich
bis zu 2% auf; für
Dehnungen, die 2% übersteigen,
erreichen Stahlqualitäten
schnell hohe Moduln (50 000 bis 210 000 MPa). Ein zusätzlicher
Vorteil dieses Typs von Korden ist, dass sie ausgezeichnete Ermüdungseigenschaften
aufweisen und leicht verarbeitet und auf eine Aufbautrommel aufgebracht
werden können. Es
sieht so aus, als ob die Ringkorde beim Hindurchgehen durch die
Aufstandsfläche
eines aufgepumpten Reifens in ihrem Niedrigmodul-Niedrigdehnungs-Modus
arbeiten, mit daraus resultierendem gutem Komfort und Verschleißgleichgewicht.
Die Korde arbeiten in ihrem Hochmodul-Hochdehnungs-Modus, wenn der
Reifen in einem entleerten und durchgebogenen Zustand ist, was dadurch merklich
zur Notlaufleistung beiträgt.
-
Dieser Ring 21 sollte eine
Breite WR aufweisen, die zwischen 5 und 50% der Laufstreifenbreite TW
und stärker
bevorzugt zwischen 5 und 10% der Laufstreifenbreite TW und eine
Dicke TR zwischen 1 und 15 mm, stärker bevorzugt zwischen 2 und
6 mm umfasst. Der Ring kann hergestellt werden, indem ein flacher
Kautschukstreifen, der mit den Stahlkorden verstärkt ist und die Breite des
Rings aufweist, einige Windungen – z. B. drei in 2 – auf die Karkassstruktur 30 gewickelt
wird. Die Korddichte in seitlicher Richtung ist vorzugsweise derart
gewählt,
dass sie im Bereich von 6 bis 28 EPI, am stärksten bevorzugt zwischen 10
und 20 EPI liegt. Die Schrägstellung
der Korde in Bezug auf die Äquatorialebene
des Reifens kann zwischen 0 und 30°, vorzugsweise zwischen 0 und
5° umfassen.
-
Wenn die Schrägstellung der Verstärkungskorde
in Bezug auf die Äquatorialebene
0° beträgt, erstrecken
sich die gleichen Stahlkorde durch die unterschiedlichen Schichten
des Rings und verstärken diese.
Wenn die Stahlkorde eine kleine Schrägstellung aufweisen, werden
ihre Enden auf beiden lateralen Seiten des unvulkanisierten Kautschukstreifens geschnitten.
Je größer die
Schrägstellung
ist, desto kürzer
sind die Stahlkorde. Schräg
gestellte Korde erlauben eine leichtere Ausdehnung des verstärkten Streifens
während
des Reifenaufbaus und der Ausdehnung des Reifens in der Vulkanisierform.
-
Der Ring 21 kann auch hergestellt
werden, indem ein Streifen mit einer Breite von 0,5 bis 2 cm, der
mit zwei oder mehr Stahlkorden verstärkt ist, wendelförmig auf
die Karkassstruktur 30 gewickelt wird. Eine solche Vorgehensweise
erlaubt es, dass ein Ring mit einem Querschnitt hergestellt werden kann,
der im Wesentlichen nicht rechteckig ist. In den 3 –5 sind
mehrere Ringteilstücke
dargestellt, wobei das Bezugszeichen x01 das Band und das Bezugszeichen
x02 die Kordverstärkung
darstellt, der Buchstabe x die Figurenzahl darstellt und die Korde x02
nur in einem Bandteilstück
dargestellt sind. Die Verwendung eines Bandes erlaubt es, dass dem Ring,
z. B. ein im Wesentlichen trapezförmiger (3), gekrümmten (4), U-förmiger (5) oder ähnlicher Querschnitt gegeben
werden kann. Es sieht so aus, als ob die Verwendung eines Bandes
es zulässt,
dass die Dichte der Verstärkungskorde
an der Stelle, an der sie am wirksamsten ist, erhöht werden
kann. Ein Verringern der Breite des Streifens verringert die Produktivität, ist aber
für die
Gleichförmigkeit
des Reifens von Vorteil.
-
Abgesehen von der Verwendung von
Stahlkord zur Verstärkung
des Rings ist in Betracht zu ziehen, Textilmaterial, wie etwa Nylon
oder Polyester, vorzugsweise Nylon- oder Polyestermonofilamente, zu
verwenden. Im Fall von Monofilamenten, wie etwa Nylon mit einem
Denier von 1260/2, beträgt
der seitliche Abstand der Korde in dem Band oder in dem Streifen
vorzugsweise zwischen 20 und 33 EPI.
-
Wie es in 2 dargestellt ist, ist der Ring 21 auf
halber Strecke zwischen den beiden seitlichen Laufstreifenkanten 14, 16 angeordnet,
so dass die Äquatorialebene
den Ring in zwei im Wesentlichen gleiche Hälften teilt. Es kann von Interesse
sein, den Ring asymmetrisch in Bezug auf die Äquatorialebene angeordnet zu
haben, und dies ist genauer für
Reifen der Fall, die an Fahrzeugen montiert sind, an denen die Räder einen
merklichen Sturz aufweisen. Wenn ein derartiger Reifen seine Luft
verliert, wird die erste Seitenwand, die aufgrund des Sturzes in
Richtung des Bodens schräg
gestellt ist, dazu neigen, in sich zusammenzufallen oder zu knicken,
wobei die zweite Seitenwand in einer fast ausgestreckten Position
verbleibt. Es sieht so aus, als ob der Hauptteil des Gewichtes des
Wagens durch die zusammengefallene erste Seitenwand absorbiert wird.
Die übermäßige Verformung
der ersten Seitenwand führt
zu einer großen
Wärmeerzeugung
und zu einem frühen
Ausfall des Reifens. Das Platzieren des Rings näher bei der ersten Seitenwand
wird dieser Knickneigung entge- genwirken und auch zulassen, dass
der Ring effizienter arbeiten und mit der ersten Seitenwand beim
Tragen des Gewichts des Wagens zusammenwirken wird. Der Abstand, über den
der Ring aus der Symmetrie in Bezug auf die Äquatorialebene heraus verschoben
werden muss, hängt
von der Aufhängung des
Wagens ab, und man nimmt an, dass er proportional zum Betrag des
Sturzes des Reifens ist; wobei dieser Betrag bis zu 50% der Laufstreifenbreite
TW betragen könnte.
Um eine richtige Stellung des Rings an dem Wagen sicherzustellen,
sollte eine derartige Ringverschiebung nur bei Reifen mit asymmetrischen
Laufstreifenprofilen eingesetzt werden.
-
In den 6 und 7 sind Reifenteilstücke dargestellt,
deren Ringe asymmetrisch in Bezug auf die Äquatorialebene des Reifens
angeordnet sind. In 6 wird
der Ring erhalten, indem ein ungefähr 3 cm breiter Streifen mehrere
Windungen um die Karkasslage herum in einem Abstand von der Äquatorialebene
von ungefähr
7 cm herumgewickelt wird. In 7 ist
ein Band 701 wendelförmig
gewickelt worden, so dass seine radiale Dicke in Richtung der nächstliegenden
Seitenwand erhöht
ist. Eine einfache Möglichkeit,
die radiale Dicke des Rings zu verändern, ist es entweder, die
seitliche Verschiebungsgeschwindigkeit des Bandes von der Äquatorialebene
in Richtung der Schulter des Reifens zu verringern oder zu erhöhen, während das
Band auf der sich langsam drehenden Aufbautrommel gewickelt wird. Wie
es oben mit Hinblick auf 3 erläutert wurde, lässt es die
Verwendung eines Bandes zu, die Korddichte auf die Verstärkungsbedürfnisse
zuzuschneiden. Im vorliegenden Fall ist dem Ring ein grob dreieckiger
Querschnitt verliehen worden.
-
Der trapezförmige Gummieinsatz 22 ist
aus einer weichen Gummimischung hergestellt, die eine Shore-A-Härte aufweist,
die zwischen 50 und 75, und stärker
bevorzugt zwischen 56 und 65 beträgt. Seine Stärke, d.h.
die radiale Dicke zwischen der Oberseite des Rings 21 und
der Unterseite der radial inneren Gürtellage 50 liegt
im Bereich von 3 bis 35 mm, vorzugsweise von 5 bis 20 mm, am stärksten bevorzugt ungefähr 10 mm.
Dieser Gummieinsatz ist auch im Hinblick auf Reifenaufbauaspekte
vor teilhaft. Er lässt es
zu, die Breaker auf eine herkömmliche
Weise, d.h. flach, auf der Aufbautrommel an vorhandener Ausrüstung aufzubringen.
Der Kautschukeinsatz stellt außerdem
weiches Material bereit, das einen Mangel an Dehnung des Rings während des
Aufblähens
des Reifens auf der Aufbautrommel und später in der Reifenvulkanisierform
kompensiert. Die Stärke
des Gummieinsatzes kombiniert mit den Korddehnungseigenschaften
ist derart, dass der Reifen bei kleinen Verformungen (Durchbiegung
+ Ungleichmäßigkeit der
Straße)
nicht versteift wird, auf die im aufgepumpten Zustand getroffen
wird, aber im entleerten Reifenzustand stark versteift ist.
-
Es sieht so aus, als ob der Gürtelaufbau 36, der
Gummieinsatz 22 und der Ring 21 eine Anordnung
bilden, die mit einem Balken verglichen werden kann und wie ein
solcher arbeitet, wodurch die Gürtelstruktur
einen oberen Schenkel bildet, wobei der Ring den unteren Schenkel
bildet und der Gummieinsatz den Steg.
-
Wenn der Reifen seinen normalen Fülldruck aufweist,
ist die Festigkeit des unteren Schenkels, der durch den Ring gebildet
ist, aufgrund des niedrigen Moduls der Ringkorde bei geringer Dehnung marginal,
und die balkenartige Struktur sollte genauer mit einem T-Balken
verglichen werden. Dieser T-Balken weist wegen seiner geringen Biegesteifigkeit
in Umfangsrichtung einen positiven Einfluss auf den Reifenkomfort
auf; außerdem
lässt sein
Vorhandensein zu, die Stärke
der Seitenwandfülllagen 42 zu reduzieren.
Man nimmt an, dass die einem T-Balken ähnliche Struktur einen positiven
Einfluss auf die Handhabung aufweist. Der Gummieinsatz liefert auch
eine Dämpfung
des Reifens und trägt
nicht zur Versteifung des Reifens für kleine Verformungen bei.
-
Wenn die Korde des Rings in die Aufstandsfläche eines
Reifens im entleerten Zustand eintreten, arbeiten sie in ihrem Hochmodul-Hochdehnungs-Modus. Der Ring besitzt
folglich eine hohe Festigkeit, und die balkenähnliche Struktur muss mit einem I-Balken
verglichen werden. Die einem I-Balken ähnliche
Struktur wirkt mit den Gummifülllagen 42 in
den Seitenwänden
zusammen und verbessert den Kontakt mit der Straße, was zu einer besseren Handhabung
führt.
Die Reifendurchbiegung ist in der Zone um die Aufstandsfläche herum
nicht begrenzt, sondern über
den Ring auf die gesamte Reifenstruktur verteilt. Dies ist besonders
wichtig, da der Reifenkarkassabschnitt, der 180° in Bezug auf die Aufstandsfläche angeordnet
ist, unter Zugspannung gesetzt wird. Für einen Reifen mit der Größe 195/65R15
ist die Biegesteifigkeit der Reifenkrone in Umfangsrichtung unter
großen
Durchbiegungen, wie sie im Notlaufmodus angetroffen werden, als
215-mal größer für einen
Reifen, wie er in 2 dargestellt
ist, als für einen
normalen Reifen ohne Notlaufeigenschaften berechnet worden. Die
Biegesteifigkeit in Umfangsrichtung des Reifens, wie sie in 2 dargestellt ist, ist außerdem in
nicht aufgepumpten Zuständen
als 10-mal kleiner als für
einen Reifen, der gemäß dem Stand
der Technik hergestellt worden ist und einen dritten Wulst aufweist,
berechnet worden. Die niedrigere Biegesteifigkeit in Umfangsrichtung
führt zu
einem verbesserten Komfort und zu einem verbesserten Laufstreifenverschleißgleichgewicht:
-
Wie es in 2 veranschaulicht ist, weist die Karkassstruktur 30 Umschlagenden 32, 34 auf,
die jeweils um den Wulstkern 41 bzw. 41' herumgewickelt
sind und in der Nähe
der radialen Stelle der maximalen Querschnittsbreite des Reifens 20 enden: Da
die Erfindung genauer auf eine Reifenkronen-Verstärkungsstruktur
gerichtet ist, ist die exakte Anzahl der Lagen in der Karkassstruktur,
die spezielle Auslegung der Wülste
oder die Art und Weise, mit der die Karkasse in den Wülsten verankert
ist, von begrenzter Bedeutung. Die Karkassstruktur kann eine oder mehrere
kordverstärkte
Lagen umfassen, die radial nach außen oder radial nach innen
um die Wulstkerne herum gewickelt sind. Die Karkassstruktur kann auch
so genannte schwimmende Lagen umfassen oder aus diesen bestehen,
die sich von Wulstbereich zu Wulstbereich 23, 23' erstrecken,
aber nicht um die Wulstkerne herumgewickelt sind, oder die Karkassstruktur
kann Lagen umfassen, die sich von den Wülsten, um die Wulstkerne herumgewickelt
oder nicht, bis zur Gürtelstruktur 36 erstrecken.
Die ringförmigen
Zugelemente oder Wulstkerne könnten
verschiedene Formen und Auslegungen aufweisen, wie sie etwa in den
EP-A-590 481, 288 986 oder 281 859 beschrieben sind.
-
Die Erfindung wird durch die folgende
vorliegend bevorzugte Reifenkonstruktion, wie sie in 2 dargestellt ist, veranschaulicht:
Die Karkassstruktur umfasst eine einzige Lage, die mit Rayon verstärkt ist.
Die Lage ist um die Wulstkerne herumgewickelt, und die Lagenendungen
sind nahe bei der maximalen Querschnittsbreite SW angeordnet. Der
Reifen weist in jeder Seitenwand eine einzige sichelförmige Fülllage mit
einer Stärke
von 8 mm auf. Die Wulstbereiche umfassen Wulstbänder, die mit Nylonkorden verstärkt sind.
Der Ring umfasst 3 Windungen aus einem ein Zoll (2,5 cm) breiten
Streifen, der mit 3 × 7 × 0,20 Stahlkorden
mit hoher Dehnung verstärkt
ist, die eine Dichte in seitlicher Richtung von 11 EPI aufweisen.
Der Gummieinsatz, der an der Äquatorialebene zwischen
der Gürtelstruktur
und dem Ring angeordnet ist, weist eine Trapez form mit einer 75
mm breiten langen Grundlinie, einer 30 mm breiten kurzen Grundlinie
und einer Höhe
von 10 mm auf.
-
Die Gürtelverstärkungsstruktur umfasst zwei einzelne
geschnittene Lagen, die mit 2 × 0,30
Stahlkorden verstärkt
sind, die eine Dichte in seitlicher Richtung von 20 EPI aufweisen,
und eine einzige wendelförmig
gewickelte, spiralförmige
Auflage, die mit Aramidkorden verstärkt ist.
-
Die Aufbautrommel, die dazu verwendet wird,
die Reifen aufzubauen, besaß die übliche zylindrische
Form, die dem Fachmann allgemein bekannt ist, mit einer Nut in der
Mitte der Trommel. Diese Nut wies eine Form auf, die derart ausgebildet
war, dass sie das Band und den Gummieinsatz aufnahm, so dass die
Trommel wieder ihre zylindrische Form erhalten hatte, wenn die Breaker
aufgebracht wurden.
-
Die einzigen Testergebnisse, die
mit diesen Reifen bis heute erhalten wurden, wurden in einem Labor
beschafft und führten
zu einer Notlaufkilometerleistung von 2400 kms an einem glatten
Rad im Vergleich mit 250-400
kms für
Notlaufreifen nach dem Stand der Technik – d. h. ohne einen Ring – unter ähnlichen
Bedingungen. Diese Kilometerleistung wurde ohne Sturz des Reifens
erhalten. Unter Sturz erscheint es wichtig, die Steifigkeit der
Seitenwand zu reduzieren, weil der erfindungsgemäße Reifen sich nicht für kleine
Verformungen eignet. Eine steife Seitenwand verhindert, dass der
Ring seine eigene Steifigkeit entwickelt. Es ist unnötig zu wiederholen, dass
eine Verringerung der Dicke der sichelförmigen Fülllagen den Komfort des normal
aufgepumpten Reifens verbessert und sein Gewicht, die Kosten, den
Rollwiderstand verringert und seine Gleichförmigkeit verbessert.
-
Obwohl bei den unterschiedlichen,
in den 2-7 dargestellten Ausführungsformen nur ein einziger
Ring in dem Reifenentwurf enthalten ist, liegt es im Schutzumfang
der Erfindung, mehr als einen Ring zu verwenden. Eine derartige
Konstruktion ist insbesondere für
Reifen mit einem sehr niedrigen Querschnittsverhältnis interessant. Wenn zum
Beispiel zwei Ringe in den Reifenentwurf eingeschlossen werden,
können
sie symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf die Äquatorialebene,
abhängig vom
Sturz des Reifens, sobald er am Wagen montiert ist, angeordnet sein.
-
Während
bestimmte repräsentative
Ausführungsformen
und Einzelheiten zu dem Zweck der Veranschaulichung der Erfindung
gezeigt worden sind, wird es Fachleuten auf diesem Gebiet klar sein, dass
verschiedene Änderungen
und Modifikationen an dieser vorgenommen werden können, ohne
vom Schutzumfang der Ansprüche
abzuweichen.