DE2019788C3 - Fahrzeugluftreifen mit gekreuzter Karkasse und einer Verstärkungseinlage aus Glascordfäden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

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.

Glascordfäden in einer Verstärkungseinlage können leichter als Cordfäden aus anderen Werkstoffen brechen, was zu Ablöseerscheinungen des Glascords 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, z. B. eines Resorcinformaldehyd-Latex, 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 führt.

Die zu der zweiten Gruppe zusammengefaßten Ursachen scheinen insbesondere bei der Annäherung an das Ende der nutzbaren Leoensdauer eines Fahrzeugluftreifens aufzutreten. Bei zunehmender Laufleistung 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- ds fengummi aufgenommen. Infolgedessen werden die Glascordfäden häufiger einer Durchbiegung ausgesetzt, was zu einer Ermüdung des Werkstoffs führt, so daß Brüche auftreten. Diese Brüche führen dann zum Ablösen der Glascordfäden vom Gummi des Reifens.

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

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

Es ist bereits ein Fahrzeugluftreifen mit Radialkarkasse und einer Verstärkungseinlage aus zwei Lagen von unter Winkeln zwischen 10 bis 30° sich kreuzenden Metallcordfäden und einer zwischen der Verstärkungseinlage und dem Laufstreifen angeordneten, die Verstärkungseinlage überdeckenden Zwischenschicht aus Kunststoff-Cordfäden bekannt (BE-PS 7 22 824).

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

Die Zwischenschicht aus Nyloncordfäden dämpft wirksam die auf die Aufstandsfläche des Reifens wirkenden Kräfte ab, so daß die Gefahr des Ermüdens und Brechens der Glascordfäden verringert und die Lebensdauer erheblich vergrößert ist. Versuche haben ferner gezeigt, daß die Lenkbarkeit bzw. die Seitenführungskraft 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 schematischcr Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

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

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

F ^g. 4 veranschaulicht in einer graphischen Darstellung die Ergebnisse von Straßenerprobungen von Reifen zum Messen der aufgetretenen Cordfadenbrüche;

F i g. 5 veranschaulicht in einer graphischen Darstellung die Lenkbarkeit eines erfindungsgemäßen Reifens im Vergleich zu derjenigen von Reifen bekannter Art.

Der bekannte Reifen gemäß F i g. 1 umfaßt zwei Wulstkerne 1 und 1', die symmetrisch zur Mittelebene angeordnet sind, eine Karkasse 3 aus Cordfäden, die an ihren Enden an den Wulstkernen befestigt sind und sich von einem Wulstkern über den Kronenbereich 2 zu dem anderen Wulstkern erstrecken, einen Laufstreifen 4 aus Gummi sowie eine Verstärkungseinlage 5, die zwischen der Karkasse 3 und dem Laufstreifen 4 angeordnet ist und als Verstärkung Lagen 6 aus Glascordfäden enthält.

Fig.2 zeigt dagegen eine Ausführungsform eines Reifens gemäß der Erfindung mit einer Verstärkungseinlage 5, die zwei Lagen 6 aus gummierten Glascordfäden aufweist, welche auf der der Karkasse 3 benachbarten Seite angeordnet sind; ferner umfaßt der Reifen nach Fig. 2 eir.e Zwischenschicht 7 aus gummierten Nyloncordfäden, die auf der Außenseite der Glascordlagen 6, d. h. auf der dem Laufstreifen 4

benachbarten Seite der Verstärkungseinlage 5, angeordnet ist Gemäß Fig.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 Fig.3 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 F i g. 2, bei dem die Zwischenschicht 7 nur den größeren Teil — vorzugsweise mindestens Vs der Breite der Reifenaufstandsfläche — 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. Ermüdung führen zur Zerstörung des Reifens.

Es ist jedoch noch möglich, daß der Reifen in manchen Fällen an den Längskanten der Verstärkungseinlage 5 zerfällt, 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 einsch'ießlich 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, ^;n dem die Verstärkungslage 5 die Haltbarkeit und Lenkbarkeit des erfindungsgemäßen Reifens verbessert, hängt weitgehend von dem »Gürteleffekt« ab. Die Reifenkonstruktion nach den F i g. 2 und 3 erweist sich dann als besonders vorteilhaft, wenn das Querschnittsverhältnis, d. h. das Verhältnis zwifchen der Höhe des Reifenquerschnitts und der Breite des Reifens, verhältnismäßig klein ist und im bekannten Bereich von 0,85 bis 0,6 liegt.

Beim Vulkanisieren des Reifens ist es zweckmäßig, eine Form mit einem konvexen Kronenbereich zu benutzen. Wenn der Vulkanisationsprozetj 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 6s 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 Fahrversuche umfaßten. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in F i g. 4 und 5 dargestellt

F i g. 4 zeigt die Ergebnisse der Röntgenprüfung von Glascordfäden in Reifen, mit denen ein Versuchskraftwagen ausgerüstet war. In F i g. 4 ist 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 Röntgenprüfung 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 restlkhe 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 F i g. 2 bzw. 3 durchgeführt. Die Fahrversuche wurden auf Kiesfahrbahnen bei einer Reifenbelastung von 420 kg, einem Reifendruck von 1,7 atü 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 Reifenschäden 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 1 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 Versuchsbedingungen 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 Verstärkungseinlagen aus Textilcord untersucht.

Tabelle 1

Aufbau der Verstärkungseinlage

Bis zum Zerfallen
des Reifens
zurückgelegte Kilometer

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

Versuchsbedingungen:

Reifengröße

Reifendruck

Fahrgeschwindigkeit

Felge

Belastung

5 000 bis 13 000
20 000 bis 25 000

8 000 bis 15 000

C 78-14
1,7 atü
50 km/h
5J χ 4
350 kg

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die Haltbarkeit eines erfirnJungsgemäßen 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 Glascord-Verstärkunsseinlaeen.

Haltbarkeitsprüfungen wurden an den drei zuletzt erwähnten Reifenarten 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	Gute	Schlechte	Auto
Verstärkungseinlage	Straße	Straße	bahn
2 Lagen Glascordfäden	132	126	172
2 Lagen Glascordfäden	130	123	171
und eine Zwischenschicht
Nyloncordfäden
Ohne Glascordfäden	100	100	100

Versuchsbedingungen:
(Versuchslahrzeuge)

Reifendruck	1,7 atü
Fahrgeschwindigkeit	100 km/h
Belastung	420 kg
Felge	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 üblichen Reifen mit einer Verstärkungseinlage aus Textilcord ohne und vergleichbar oder sogar etwas besser als diejenige von Reifen, mit einer Verstärkungseinlage aus Glascord ohne Zwischenschicht.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Fahrzeugluftreifen mit einer sich von Wulstkern zu Wulstkern erstreckenden Karkasse aus mindestens zwei Lagen sich unter spitzem Winkel zur Reifenumfangsrichtung kreuzender (kordfaden und einer zwischen Karkasse und Laufstreifen angeordneten Verstärkungseinlage aus mindestens zwei Lagen sich unter spitzem Winkel ;tur Reifenumfangsrichtung kreuzender Glascordfäider. und einer zwischen Verstärkungseinlage und Laufstreifen angeordneten, mindestens den größten Teil der Verstärkungseinlage überdeckenden Zwischenschicht, wobei die Zwischenschicht und/oder eine Lage der Verstärkungseinlage mindestens so breit wie die die Aufstandsfläche des Reiferes bildende Reifenkrone ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (7) aus Nyloncorcifäden gebildet ist und daß die Cordfäden der Lagen der Karkasse (3) unter einem Winkel von 30" bis 45° und die Glascordfäden der Verstärkungseinlage (5) unter einem Winkel von 25° bis 35° zur Reifenumfangsrichtung angeordnet sind.

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