DE2019788B2 - Fahrzeugluftreifen mit gekreuzter karkasse und einer verstaerkungseinlage aus glascordfaeden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. v>

Bei einem bekannten Fahrzeugluftreifen dieser Gattung besteht die Zwischenschicht aus Gummi (Zeitschrift »Gummibereifung«, 7/1968, Seiten 65, 66). Über die Größe der Winkel zur Reifenumfangsrichtung sowohl der Glascordfäden in der Verstärkungseinlage als auch der Cordfäden in den Lagen der Karkasse ist dabei nichts angegeben.

Glaseordfäden in einer Verstärkungseinlage können leichter als Cordfäden ai'.s anderen Werkstoffen brechen, was zu Ablöseerscheinungen des Glaseords von dem Gummi des Reifens führen kann.

Für das Brechen sind nach den Feststellungen der Erfinder im wesentlichen zwei Gruppen von Ursachen verantwortlich.

Die erste Gruppe umfaßt das Entstehen von Einschnitten oder Rissen in dem aus Gummi bestehenden Laufstreifen. Durch solche Einschnitte oder Risse können Wasser und Schmutz in das Innere des Profils eindringen und eine Schädigung des Oberflächenbehandlungsmittels, /.. B. ein 2s Resorcinformaldehyd-La- so tex, bewirken, das die einzelnen feinen Glasfasern umgibt, so daß sich die ihres Überzugs beraubten Glasfasern relativ zueinander und in Berührung miteinander bewegen, was zum Bruch der Glascordfäden und zum Ablösen von dem Gummi des Reifens ss führt.

Die zu der zweiten Gruppe zusammengefaßten Ursachen scheinen insbesondere bei der Annäherung an das Ende der nutzbaren Lebensdauer eines Fahrzeugluftreifens aufzutreten. Bei zunehmender Laufleistung do wird das Laufstreifengummi abgenutzt, so daß ihre Dicke abnimmt. Die auf Unregelmäßigkeiten der Fahrbahn zurückzuführenden mechanischen Stöße wirken dann unmittelbarer auf die Verstärkungseinlage und werden nicht mehr ausreichend von dem Laufstrei- (><; fengummi aufgenommen. Infolgedessen werden die Glascordfäden häufiger einer Durchbiegung ausgesetzt, was zu einer Ermüdung des Werkstoffs führt, so daß Urüche auftrctL-n. Diese Brüche rühren dann zum, Ablösen der Glascordfiidcn vom Gummi des Reifens.

Der Frfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Brechen der Glascordfadcn der Verstärkungseinlage vermieden und dadurch die Lebensdauer verlängert werden soll

Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs gelöst.

Fs ist bereits ein Fahrzeugluftreifen mit Radialkarkasse und einer Verstärkungseinlage aus zwei Lagen von '..„(.μ· Winkeln zwischen 10 bis 30" sich kreuzenden Metallcordfäden und einer zwischen der Verstärkungseinhge und dem Laufstreifen angeordneten, die Verstärkungseinlage überdeckenden Zwischenschicht •ms Kunststoff-Cordfäden bekannt (BE-PS 7 22 824).

Ferner ist ein Fahrzeugluftreifen bekannt, der m seiner Karkasse zwei Lagen von sich unter einen Winkel zwischen 30 und 40° zur Reifenumfangsnchtung kreuzenden Cordfäden und zwischen Karkasse und L-luftreifen eine Verstärkungseinlage aus zwei Lagen sich unter einem Winkel zwischen 18 und 32" zur Reifenumfangsriehtung kreuzender Glascordfäden, jedoch keine die Verstärkungseinlage schützende Zwischenschicht aufweist (US-PS 34 26 825).

Die Zwischenschicht aus Nyloncordfaden damplt wirksam die auf die Aufstandsfläche des Reifens wirkenden Kräfte ab, so daß die Gefahr des Ermüdcns und Brechens der Glascordladen verringert und die Lebensdauer erheblich vergrößert ist. Versuche haben ferner gezeigt, daß die Lenkbarkeil bzw. die Seitenführiingskraft eines gemäß der Erfindung gestalteten Fahrzeugluftreifens mindestens ebensogut wie diejenigen von einem Reifen ohne Zwischenschicht zwischen der Verstärkungseinlage und dem Laufstreifen ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schemaiischet Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiterer Einzelheiten näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen bekannter Art, der nur mit Glascordfäder verstärkt ist;

F i g. 2 und 3 zeigen jeweils im Querschnitt zwe verschiedene Ausführungsformen eines Luftreifen; gemäß der Erfindung;

Fig.4 veranschaulicht in einer graphischen Darstel lung die Ergebnisse von Straßenerprobungen vor Reifen zum Messen der aufgetretenen Cordfadenbrü ehe;

Fig.5 veranschaulicht in einer graphischen Darstel lung die Lenkbarkeit eines erfindungsgemäßen Reifen: im Vergleicii zu derjenigen von Reifen bekannter Art.

Der bekannte Reifen gemäß Fig. 1 umfaßt zwe Wulstkerne 1 und 1', die symmetrisch zur Mittelebem angeordnet sind, eine Karkasse 3 aus Cordfäden, die at ihren Enden an den Wulstkernen befestigt sind und siel von einem Wulstkern über den Kronenbereich 2 zu den anderen Wulstkern erstrecken, einen Laufstreifen 4 au: Gummi sowie eine Verstärkungseinlage 5, die zwischei der Kai kasse 3 und dem Laufstreifen 4 angeordnet is und als Verstärkung Lagen 6 aus Glascordfäden enthält.

F i g. 2 zeigt dagegen eine Ausführungsform eine Reifens gemäß der Erfindung mit einer Verstärkungs einlage 5, die zwei Lagen 6 aus gummierten Glascordfä den aufweist, weiche auf der der Karkasse : benachbarten Seite angeordnet sind; ferner umfaßt de Reifen nach Fig.2 eine Zwischenschicht 7 au gummierten Nyloncordfäden, die auf der Außenseiti der Glascordlagen 6, d. h. auf der dem Laufstreifen -

benachbarten Seite der Verstärkungseinlage 'S, angeordnet ist. (Jeinäü I'ig. 2 ist die Breite' der Zwischenschicht 7 quer zum Umfang des Reifens, d. h. die Breite zwischen dem linken und dem rechten Rand, kleiner als die in der gleichen Richtung gemessene Breite der Reifenkrone, so daß die Zwischenschicht 7 nur den größten Teil der Lagen 6 überdeckt.

Bei dem Fahrzeugluftreifen gemäß l'ig. i ist eine Zwischenschicht 7 aus gummierten Nyloncordfäden vorgesehen, die beide Glascordlagen 6 der Verstärkungseinlage 5 über ihre ganze Breite außen überdeckt.

Bei dem Fahrzeugluftreifen nach l'ig. 2, bei dem die Zwischenschicht 7 nur den größeren Teil — vorzugsweise mindestens Vs der Breite der Rcifenaufstandsfläehe - der Verstärkungseinlage 5 überdeckt, hat sich gezeigt, daß beide eingangs genannten Ursachen für die Zerstörung des Reifens ausgeschaltet werden, d. h., weder Einschnitte und Risse im Laufstreifengummi noch die Beanspruchungen auf Biegung bzw. Lrmüdung führen zur Zerstörung des Reifens.

Es ist jedoch noch möglich, daß der Reifen in manchen Fällen an den Längskanten der Verstärkungseinlage 5 /erfällt, was sich jeweils nach den Betriebsbedingungen, der Form, dem Aufbau und den Werkstoffen richtet, aus denen der Reifen besteht. Daher wird der Reifen nach Fig. 3 bevorzugt, bei dem die Zwischenschicht 7 die ganze Breite der Lagen 6 einschließlich ihrer Längskanten überdeckt.

Das als Werkstoff für die Zwischenschicht 7 verwendete Nylon ist weniger hygroskopisch als Naturfasern, Kunstseide oder Polyesterfasern. Die Zwischenschicht 7 aus Nyloncordfäden behält ihre hohe Festigkeit auch dann bei, wenn sie in einem erheblichen Ausmaß der Einwirkung von Feuchtigkeit ausgesetzt ist.

Der Winkel, unter dem die Cordfäden der die Karkasse 3 bildenden Lagen gegen die Reifenumfangsrichtung verlaufen, beträgt 30° bis 45°. Wenn dieser Winkel kleiner als 30" ist, verschlechtert sich der Fahrkomfort. Wenn dieser Winkel 45° überschreitet, nimmt die Verformung des Reifens bei gegebener Last zu. Dies führt zu einer übermäßigen Verformung der Seitenwände der Karkasse, so daß die Gefahr einer Beschädigung zunimmt. Der Winkel, unter dem die Glascordfäden der Lagen 6 zur Reifenumfangsrichtung verlaufen, liegt zwischen 25° bis 35° oder ist um 0° bis 10° kleiner als der Winkel der Cordfäden in den Karkassenlagen.

Das Ausmaß, in dem die Verstärkungslage 5 die Haltbarkeit und Lenkbarkeit des erfindungsgemäßen Reifens verbessert, hängt weitgehend von dem »Gürteleffekt« ab. Die Reifenkonstruktion nach den Fig. 2 und 3 erweist sich dann als besonders vorteilhaft, wenn das Querschnittsverhältnis, d. h. das Verhältnis zwischen der Höhe des Reifenquerschnitts und der Breite des Reifens, verhältnismäßig klein ist und im bekannten Boreich von 0,85 bis 0,6 liegt.

Beim Vulkanisieren des Reifens ist es zweckmäßig, eine Form mit einem konvexen Kronenbereich zu benutzen. Wenn der Vulkanisationsprozeß auf diese Weise durchgeführt wird, wird dieser Abschnitt des Reifens vorgespannt, so daß die Wirkung der Verstärkungseinlage 5 weiter verbessert werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführung werden benachbarte Glascordfäden durch das übliche Aufbringen von Gummischichten entsprechender Dicke in Abständen von 0,5 mm oder mehr voneinander gehalten. Ein solches Gummieren der Cordfäden trägt natürlich dazu bei, das Brechen der Glascordfäden zu verhindern.

Die mit der Erfindung erzielbaren Verbesserungen konnten durch Versuche bestätigt werden, die auch praktische Fahrversudie umfaßten. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in E i g. 4 und 5 dargestellt.

Fig. 4 zeigt die Ergebnisse der Röntgenprüfung von Glascordfäden in Reifen, mi< denen ein Versuchskrafiwagen ausgerüstet war. In E i g. 4 isi auf der Abszisse die in Kilometern gemessene Laufstrecke des untersuchten Reifens aufgetragen, während auf der Ordinate die Zahl der Brüche von Glasfasern der Verstärkungscordfäden des Reifens aufgetragen ist, die mit Hilfe der Rönlgenpfüfung ermittelt wurde. Bei den untersuchten Reifen handelte es sich um für Personenkraftwagen bestimmte Reifen der Größe C 78-14/4 PR. Vor dem Fahrversuch wurde das Profil jedes Reifens bis auf eine restliche Tiefe von 2 mm abgeschliffen. Versuche wurden sowohl mit bekannten Reifen mit einer Verstärkungseinlage aus nur zwei Lagen gummierter Glascordfäden als auch an Reifen gemäß Fig. 2 b/.w. 3 durchgeführt. Die Fahrversuche wurden auf Kiesfahrbahnen bei einer Reifenbelastung von 420 kg, einem Reifendruck von 1,7 aiii und einer mittleren Fahrgeschwindigkeit von 50 km/h durchgeführt. Um einen echten Vergleich zu ermöglichen, wurden beide Arten von Reifen bei dem Versuchswagen in der gleichen Weise montiert, und zwar auf den Vorderrädern bzw. den Hinterrädern. Es ist ersichtlich, daß die Zahl der Reifenschaden bei den erfindungsgemäßen Reifen im Vergleich zu den bekannten Reifen erheblich niedriger ist, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob die Reifen auf den Vorderrädern oder den Hinterrädern montiert waren.

Die folgende Tabelle I zeigt die Ergebnisse von Reifenprüfungen, die im Laboratorium durchgeführt wurden. Bei diesen Versuchen wurde mit einer besonderen Trommel zur Nachahmung schlechter Straßenverhältnisse gearbeitet. Die übrigen Versuchsbcdingungen ähnelten den Versuchsbedingungen, die für die in Fig. 4 dargestellten Versuche gelten. Außer den beiden bei den vorstehend beschriebenen Versuchen verwendeten Arten von Reifen wurden zu Vergleichszwecken auch übliche Reifen mit Verstärkungscinlagcn aus Textilcord untersucht.

Tabelle I

Aufbau der Verstärkungseinlage

2 Lagen Glascordfäden
2 Lagen Glascordfäden
und eine Zwischenschicht
Nyloncordfäden
Ohne Glascordfäden

Versuchsbedingungen:

Reifengröße

Reifendruck

Fahrgeschwindigkeit

Felge

Belastung

Bis zum Zerfallen
des Reifens
zurückgelegte Kilomctci

5 000 bis 13 000
20 000 bis 25 000

8 000 bis 15 000

C 78-14
1,7 atu

50 km/h

51 χ 4
350 kg

Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß die Haltbarkeit eines erfindungsgemäßen Reifens um das Zwei- bis Vierfache größer ist als die bekannter Reifen mit Verstärkungseinlagen nur aus Glascordfäden ohne Zwischenschicht, und daß sie um das 2- bis 3fache größer ist als diejenige der Üblichen Reifen ohne Gl:isnnrfl-Vr>n;l:irliimiit:pinl;ior,>ii

Haltbarkeitsprüfungen wurden an den drei zuletzt erwähnten Reifen arten durchgeführt, wobei die Reifen auf den Rädern von Versuchsfahrzeugen montiert waren. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt wo die Haltbarkeit jeder Reifenart für jede der angegebenen Betriebsbedingungen in Form eines Prozentwertes angegeben ist, der auf der Haltbarkeit der üblichen Reifen bei den betreffenden Betriebsbedingungen basiert.

Tabelle 2

Aufbau der
Verstärkungseinlage

2 Lagen Glascordfäden
2 Lagen Glascordfäden
und eine Zwischenschicht
Nyloncordfäden
Ohne Glascordfädcn

Gute Schlechte Auto-Straße Straße hahn

132
130

100

12b
123

10Ü

Versuchsbedingungen:
(Versuchsfnhrzeuge)

Reifendruck

Fahrgeschwindigkeit

Belastung

Felge

1,7 atü
100 km/h
420 kg
5) χ 14

Fig. 5 veranschaulicht die Lenkbarkeit bzw. Seitenführung der Reifen, und zwar ist auf der Abszisse die Reifenbelastung und auf der Ordinate die Seitenführungskraft aufgetragen. Die Lenkbarkeit von Luftreifen nach der Erfindung ist besser als diejenige der üblicher Reifen mit einer Verstärkungseinlage aus Textilcorc ohne und vergleichbar oder sogar etwas besser al: diejenige von Reifen, mit einer Verstärkungseinlage au: Glascord ohne Zwischenschicht.

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Claims (1)

1. 20 19 78ö

   Patentanspruch:

   Fahrzeugluftreifen mil einer sich von Wulstkern zu Wulstkern erstreckenden Karkasse aus niindu- s stens zwei Lagen sich unter spitzem Winkel zur Reifenumfangsrichtung kreuzender Cordfäden und einer zwischen Karkasse und Laufstreifen angeordneten Verstärkungseinlage aus mindestens zwei Lagen sich unter spitzem Winkel zur Reifcnum- id fangsrichtung kreuzender Glascordfäden und einer zwischen Verstärkungseinlage und Laufstreifen angeordneten, mindestens den größten Teil der Verstärkungseinlage überdecken len Zwischenschicht, wobei die Zwischenschicht und/oder eine is Lage der Verstärkungseinlage mindestens so breit wie die die Aufstandsfläche des Reifens bildende Reifenkrone ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (7) aus Nyloncordfäden gebildet ist und daß die Cordfäden der Lagen der zn Karkasse (3) unter einem Winkel von 30° bis 45° und die Glascordfäden der Verstärkungseinlage (5) unlcr einem Winkel von 25° bis 35" zur Reifenumfangsrichtung angeordnet sind.