DE2115914A1

DE2115914A1 - Fahrzeugluftreifen, insbesondere fur hohe und höchste Fahrzeuggeschwindigkei ten

Info

Publication number: DE2115914A1
Application number: DE19712115914
Authority: DE
Inventors: Gerhard Franz Josef Dipl Ing Dr Ing 5100 Aachen Poque Dionysius Josef 5103 Brand Senger
Original assignee: Umroyal AG, 5100 Aachen
Priority date: 1971-04-01
Filing date: 1971-04-01
Publication date: 1972-10-05
Also published as: US3831656A; FR2132360B1; GB1389252A; CA963782A; BE781327A; FR2132360A1

Description

PATENTANWÄLTE ■ M .· IL

DR.-ING. R. DÖRING DIPL-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG ' MÜNCHEN

1473

OTIROYAL A.G.
51 Aachen 1
Hüttenstr.7

Fahrzeugluftreifen, insbesondere für hohe und höchste Fahrzeuggeschwindigkeiten

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, insbesondere für hohe und höchste Fahrzeuggeschwindigkeiten mit einer Radialkarkasse und einem zwischen Karkasse und Reifenlauffläche angeordneten Gürtel, der aus einemGürtelteil aus Metall und ■ einem über dessen Ränder seitlich hinausragenden und dazu konzentrischen Gürtelteil aus Textilmaterial besteht.

Die Erfahrung bei Reifen der in Frage stehenden Art zeigt, daß bei Erhöhung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges über Werte von 200 km/Stunde von der Kontaktfläehe des Reifens mit dem Boden ausgehend Wellen entstehen, die sich in Umfangsrichtung des Reifens ausbreiten. Diese Wellenbildung verstärkt sich mit zunehmender Geschwindigkeit und führt schließlich zur vorzeitigen Zerstörung des Reifens. Außerdem erfährt hierbei die eigentliche Lauffläche des Reifens eine Verformung derart, daß wenigstens eine oder beide Schultern des Laufflächenbereiches über den Zenitbereich des Reifens hinauswachsen und einen gegenüber dem Zenitbereich größeren Durchmesser annehmen. Auch diese Erscheinung führt

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zu einem erhöhten Verschleiß der Schulterbereiche sowie zu einer Auflösung des Verbandes der einzelnen Schichten in diesem Bereich. ·

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Fahrzeugluftreifen der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß durch einfache und billige MaßnahiDPn.frewährleistet wird, daß die oben beschriebenen Verformungen des Reifens bei sehr ■hohen Geschwindigkeiten zuverlässig vermieden werden, eine vorzeitige Abnutzung oder Zerstörung des Reifens unterbleibt und dennoch ein ausreichender Fahrkomfort erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Unterbindung von Überhöhungen der Schulterbereiche des Luftreifens der Textilgürtelteil in den Schulterbereichen eine größere Festigkeit als in dem mittleren Bereich der lauffläche aufweist. Hierbei können die Längsränder des Textilgürteilteils unter Bildung einer Falte umgeschlagen werden. Dabei erstrecken sich zweckmäßigerweise die Umschlagränder in ihrer Breite über die Ränder des darunter liegenden Metallgürtelteils. Die gefalteten Teile besitzen im Bereich ihrer Faltungsränder eine besonders hohe Festigkeit. Diese Festigkeit wird mit einem Textilgewebeteil erreicht, durch welches das aus Stahl bestehende Gürtelteil in der gewünschten Weise verstärkt wird. Durch die Verwendung des zweiten Gürtelteils aus Textilmaterial wird vermieden, daß das Gewicht des Reifens oder des gesamten Gürtelabschnittes zu hoch wird, was bei Verwendung von zwei Gürtelteilen aus Me-

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tall der Fall wäre. Das erhöhte Gewicht könnte die Gefahr der Schichtenablösung bei hohen Geschwindigkeiten noch verstärken. Außerdem wird durch die Wahl des zweiten Gürtelteils aus Textilmaterial der Fahrkomfort verbessert. "

Die Breite der Umschläge des Textilgürtelteils kann den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden. Diese Bedürfnisse richten sich nach der Art der im Reifen, insbesondere auch in seiner Karkasse verwendeten Materialien, z.B. nach der Festigkeit der Einlagen aus Stahl oder-Textil, sowie nach der Größe des Reifens. So kann bei Reifen hoher Tragfähigkeit ein breiter Umschlag der Ränder des Textilgürtelteils zweckmäßig sein, während bei geringerer Tragfähigkeit und nicht zu hohen Geschwindigkeiten der Textilumschlag eine geringere Breite aufweisen kann. Im extremen Fall kann der Umschlag von einer Seite bis zum gegenüberliegenden Faltungsrand reichen.

Bei Fahrzeugluftreifen hoher und höchster Fahrgeschwindigkeit wird zur Verstärkung ein Metallgürtelteil aus wenigstens zwei Lagen benötigt. Dabei ist die unmittelbar über der Karkasse liegende Metalleinlage gleich oder breiter als die darüberliegende Metalleinlage.

Während der Textilgürtelteil sowohl unter oder über als auch zwischen den beiden Lagen des Metallgürtelteils angeordnet sein kann, wird es bevorzugt, wenn der Textilgürtelteil über oder zwischen den beiden Metallagen angeordnet ist. Die Anordnung oberhalb der Stahleinlagen hat den besonderen Vorteil, daß

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bei "Verwendung von Textilmaterialien mit in der YuIkanisationswärme zur Wirkung kommenden Schrumpfeigenschaften von dem Tex-r tllgürtelteil eine Vorspannung ausgeht, welche den bei hohen Drehzahlen und !Fahrgeschwindigkeiten auftretenden Kräften besonders gut entgegenzuwirken vermag. Als Material hierfür kommen Rayon, Nylon, Polyester oder dgl. Kunststoffmaterialien in Frage.

W Eine Anordnung des Textilgürtelteils zwischen den beiden metallischen Einlagen des Metallgürtelteils kann dann zweckmäßig . sein, wenn der Gürtelverband eine besonders hohe Steifigkeit erhalten soll. -

Aber auch eine Anordnung des Textilgürtelteils unterhalb des Metallgürtelteils kann vorgesehen werden. Hierdurch läßt sich

ι? -

eine gute Abstufung der Steifigkeit von der relativ weichen.

Karkasse über den etwas steiferen TextilgUrtelteil bis zu dem

•steifsten Stahlgürtelteil erreichen. Dadurch läßt sich -der Pahrkomfort des Reifens beeinflussen. * ..,-.-

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig.1 zeigt einen Fahrzeugluftreifen in Stirnansicht bei entsprechender Belastung. ·

Fig.2 den gleichen Reifen unter gleicher Belastung bei hoher und höchster Fahrzeuggeschwindigkeit.

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Fig.3 ist schematisch ein Querschnitt durch einen Luftreifen gemäß der Erfindung.

Die Fig 4 his Fig,8 zeigen abgewandelte Ausführungsformen des Reifens nach der Erfindung.

Der luftreifen 1 nach Fig.1 ist ein normaler Gürtelreifen für hohe und höchste Fahrzeuggeschwindigkeiten. Tm Bereich derStandflache 5 ergibt sich eine Verbreiterung der Reifenseitenwände 4, bei 6, welche durch die auf die Achse 7 des Reifens wirkende Last durah das Fahrzeug od.dgl. hervorgerufen wird. Mit 3 sind die Sehulterbereiehe und mit 2 die Lauffläche angedeutet, Fig.2 zeigt den gleichen Reifen unter gleicher Last bei hoher und höchster Fahrzeüggeschwindigkeit. Man erkennt, daß ausgehend von der Standfläche 5 an den Seitenwänden 4 äes Reifens Wellungen 4a entstehen, die sich in ümfangsrichtung fortpflanzen. Desgleichen ergibt sich, daß die Lauffläche 2 verformt wird, indem die Sehulterbereiche 3a über den Zenit der Lauffläche 2 hinauswachsen. Beide-Erscheinungen führen zu einer"erhöhten Abnutzung bzw, zu einer Zerstörung des Reifens.

Um diese zu vermeiden, sieht die Erfindung einen Reifen TO vor, der in üblicher Weise mit Wulstringen 11und Seitenwandteilen sowie einer Karkasse 15 auegebildet ist, wobei es sich um eine Radialkarkasse handelt. Über der Karkasse ist ein Gürtel, bestehend aus zwei Gütelteilen 16 und M₁ angeordnet, der- unterhalb der profilierten Lauffläche 14 eingebettet ist.

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Der eine Gürtelteil 16 besteht aus zwei Metalleinlagen 18 und . 19, von denen die der Karkasse 15 am nächsten liegende Einlage., 18 eine größere Breite S1 als die darüberliegende Einlage .19 mit eier Breite S2 aufweist. . ..-. ,

In dem Äüsführungsb ei spiel nach Fig. 5 Hegt über dem Metall- . . _; gürtelteil ein Textilgürtelteil 17, der aus einem einstücfcigen . Textilatreifen 20 besteht, dessen Längsränder 21 und .22 nach ."", außen hin bis etwa zur Reifenmitte umgeschlagen sind und dabei Faltränder 23 bilden. '■_

Die Gesamtbreite t des Textilgürfeelteils 17 ist größer als die maximale Breite S1 der breitesten Einlage des Metallgürtelteils 16. Die Gesamtbreite des Reifens ist mit B wiedergegeben, während der Abstand zwischen den Rändern der Faltumschläge 21, 22 des TextiigürtelteilsM mit a bezeichnet ist.

^ Der Textilgürtelteil kann zweckmäßigerweise aus Rayon, Polyester öder Nylon od.dgl. Kunststoff bestehen. Bei Verwendung von Rayon sollen die Festigkeitswerte des Textilgürtelteils über den Festigkeitswerten des Earkassenmaterials 15 liegen und dabei Werte für den Elastizitätsmodul bis zu 2 χ 1Cr kg/mm erreichen. Bei Verwendung anderer Kunstfasern, wie Polyester, Nylon Od dgl- sind'solche Materialien zu bevorzugen, die beim Abkühlen nach der Vulkanisierung eine merkliche Schrumpfung

zeigen, und in dem Reifen unter Vorspannung verbleiben. Hierdurch wird eine homogenere Festigkeit erreicht, die besonders zur Vermeidung von Trennungen im Bereich der Gürtelränder beiträgt.

Die Elemente der beiden Gürtelteile 16 und 17 können wie üblich aus Kabeln, Fasern oder Fäden bestehen. Diese erstrecken sich Äweckmäßigerweise in der einen oder in beiden G-ürtelteilen in ümfangsrichtung des Reifens oder unter einem geringen Winkel zwischen 0° und 25° gegenüber dieser Ümfangsrichtung. Die Festigkeit des Gürtelverbandes sOwohl in radialer als auch in Ümfangsrichtung wird dabei dadurch erzielt, daß die Faden der einzelnen Lagen sich kreuzen.

Die Verwendung eines kombinierten Gürtels aus einem Textilgürtelteil und einem Metallgürtelteil hat u.a. den Vorteil, daß eine Faltung des Metallgürtelteils vermieden wird, welche Faltung zu erheblichen Schwierigkeiten führt. Weiterhin hat der Textilgürtelteil einen besseren Fahrkomfort zur Folge und führt zu einer Gewichtsverminderung gegenüber zwei Gürtelteilen aus Metall.

Durch die Faltung des Textilgürtelteils wird nicht nur eine Ablösung der Gurtelschichten im Schulterbereich bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten verhindert, sondern zugleich auch eine überhöhung der Schulterbereiche gegenüber dem Zenitbereich der Lauffläche und eine Ausbildung vonWellungen entlang der Seitenwände des Reifens unterbunden.

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Statt der nach außen umgefalteten Längsfänder des G-ürtel teils bei der Ausführungsförm nach Fig*3 können die Längsrahder des ÜDextilgürt el teils auch nach innen umgeschlagen sein* damit sich der Textilgürtelteil mit Hilfe seiner Umschläge auf des? Karkasse abstützen kann, Hierbei wird die Biegeweichheit des !Dextilgürtelteils im Zenitbereich vergrößert.

Die Breite des Ab stände sä kann zwischen Ö und 0,75 x B der Breite des Reifens betragen* Vorzügsweise besitzt a b<§i dem geziigten AUsftiliruhgsbeispiel einen Wert von 0*06 χ B.

Der Wert für S1 kann zwischen 0*7 und ö_#85 3t B* vorzugsweise 0*8 χ B, und der für S2 zwischen 0*65 und 0,85 B_$ voiaUgsweise 0*68 S betragen.

Die Breiti i filf den HeXtilgÜ^telteil kann zwischen 0,75 und 0*9 * B, vorzugsweise 0*85 B, betragen*

Bei deät AuifÜhiPungsbeispiel naöh fig«4 liegt Über der Karkasse 35 der Metallgürtelteil 34* der aus den beiden ungleich breiten i 43 und 44 besteht« Zwischen dem Ketallgürtelteil 3*4 und IiäUffläche 32 sind in den Schulte^bereiohen zwei iextilgürtelteile 35 wnd 36 angeordnet» die jeweils aus einem Streifen 37 bzw» 39 alt Ümschlägfalte 38 bzw. 40 und zugehöriger faltenkante 42 bestehen. Durch den fextilgürtelteil werden damit im wesentlichen nur die Schulterbereiche 30 zusätzlich versteift< wobei durch diesen Öürteiteil im wesentlichen die gleichen Vor-

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teile erzielt werden, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig.5· Der Abstand der inneren Längsränder der beiden Textilgürtelstreifen 35» 36 ist mit b, der gegenseitige Abstand der Faltränder mit a bezeichnet. Die übrigen Bezeichnungen entsprechen denen nach Fig.3·

DerAbstand b kann Werte zwischen 0,4 bis 0,65 x B, vorzugsweise 0,6 B annehmen. Der Abstand a liegt zweckmäßiger zwischen 0,6 und 0,8 B, vorzugsweise bei 0.7 B.

In besonderen Fällen können die Einlagen des Metallgürtelteils eine sehr kleine Breite aufweisen, wie dies in Fig.5 angedeutet ist. Die Breite, die bei beiden Metalleinlagen 45, 46 gleich ^u mit SI und S2 bezeichnet ist, liegt zweckmäßigerweise zwischen 0,12 und 0,25 B, vorzugsweise bei etwa 0,2 B. Der Textilgürtelteil ist bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen den beiden etwas auseinandergerückten Einlagen 45, 46 des Metallgürtelteils angeordnet. Der.Textilgürtelteil besteht dabei wieder wie "bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 aus zwei Streifen 47, 48, die in gleicher Überdeckung aus zwei Faltabschnitten 48a, 48b und 47a und 47b, mit den Falträndern 47c und 48c bestehen.. Durch den Metallgürtelteil wird bei diesem Reifen nur dessen Zenit umgürtet. Die Randfestigkeit wird dagegen durch die Textilgürtelteile 47 und: 48 gewährleistet.

Bei dem Ausfünrungsbeisplel nach Fig.6 ist wiederum über der Karkasse 52 der Metallgürte'lteil 54 bestehend aus den beiden

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Lagen unterschiedlicher Breite 54a und 54^ angeordnet, während zwischen diesem und der Lauffläche 53 der Textilgürtelteil 55 angeordnet ist. Dieser ist, wie bei dem Aüsführungsbeispiel nach Fig,3 aus einem Materialstreifen mit zwei Randumschlägen 55a und 55k ausgebildet. In diesem Beispiel sind die Randumschläge jeweils nach entgegengesetzten» dh.. der eine nach außen und der andere nach innen, umgeschlagen. Der Textilgürtelteil mit den Faltenrändern 55c ist also asymmetrisch ausgebildet . Der Textilgürtelteil überdeckt dabei eine große Breite t des Reifenquersehnittes und ragt über den. darunterliegenden Metallgürtelteil 54 nach beiden Seiten hinaus. Da bekanntlich das Seitenkraftverhalten eines Gürtelreifens von der Orientierung der Verstärkungsfaden in der äußersten Gürtellage beeinflußt wird, läßt sich durch diese asymmetrische Anordnung des Textilgürtelteils das Seitenkraftverhalten des Reifens heeinflüssen. Durch die Breite der Umschläge "bzw. den Abstand a der Innenkanten der Umschläge läßt sich dies'es Verhalten in .weiten Bereichen beeinflussen,, wobei im Extremfall der. äußere Umschlag 55b auch bis zur gegenüberliegenden Faltkante 55c reichen, kann. In den normalen Fällen besitzt jedoch der- Abstand a Werte zwischen O und 0,75 B.,

Bei aen Ausführungsbeispielen nach Fig»7 und Fig. 3 ist der Metallgürfcelteil 60 bzw. 65 jeweils durch £wei ungleich, breite Lagen 60a, 60b bzw. 65a und 65b gebildet und liegt unmittelbar über der nicht dargestellten Karkasse. Der außenliegende Textilgürtelteil besteht in beiden Fällen aus -zwei Streifen, die jedoch nur jeweils an-einem Längsrand sur Bildung einer F-~lte

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umgeschlagen sind.

Bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach fig«? ist der innere Streifen 65 des Textilmaterials um die linke Kante in fig.7 des darüberliegenden Textilstreifens 62 umgeschlagen, wie bei 63ä gezeigt ist. Der äußere Textilstreifen 62 ist auf der anderen Seite nach innen umgesehlagen, wie bei 62a wiedergegeben ist und umgreift die freie Kante des inneren Textilstreifens 65.

Bei dem Ausfühiungsbeispiel nach Mg»8 ist dagegen der innere lextilstreifen 68 auf der linken Seite der Fig.Ö nach innen und der äußere Φextilstreifen 67 auf der höhten Seite nach außen umgesöhlagen, wie bei 68a bzw/ 6?a wiedergegeben ist» Auch bei diesen Anordnungen ergibt sich, eine asymmetrische Ausbildung des Textilgürtelstreifehs, so daß bei den Ausführungsböispielen nach Pig.7 und 8 der Textilgiirtelteil zweckmaßigerweise radial außerhalb des Metallgürtelteils zu liegen kömmt. Die beiden Aueftihrungsbeispiele nach Pig.7 und 8 unterscheiden sich dadurch, daß die Ausführungsform nach Fig.8 einfaeher herzustellen ist*

Anspyliche

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Claims

;■■-'■'-■" — 12 - .
F a ten t ans ρ rü c h e

(i■.) Fahrzeugluftreifen, insbesondere für hohe und höchste Fahrzeuggeschwindigkeiten, mit einer Radialkarkasse und einem zwischen Karkasse und Lauffläche angeordneten Gürtel, der aus einem Gürtelteil aus Metall und einem über dessen Ränder seitlich hinausragenden und dazu konzentrischen Gürtelteil aus Textilmaterial besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterbindung von Überhöhungen der Schulterbereiche (3a) des Luftreifens (1) der Textilgürtelteil (17) in den Sehulterbereichen einegrößere festigkeit als in dem mittleren Bereich der Lauffläche (14) aufweist.
2. i'ahrzeugluftreifen nach Anspruch \_f dadurch g e k e η η - ζ e i c hn e t , daß die Länggränder des Textilgürtelteils

(17) unter Bildung einer Falte umgeschlagen sind.
3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ ei c h η et , daß der Metallgürtelteil (16) aus zwei Lagen (18, 19) unterschiedlicher Breite besteht.
4· Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ e ich η ■&■ t , daß der Textilgürteilteil (47, 48) zwischen üen beiden Lagen (45, 4-6} des Metallgürtelteils angeordnet sind.
5-. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η - ζ e i c hn et , daß der Textilgürtelteil zwischen Lauffläche

(14) und Metallgürtelteil (16) angeordnet ist.

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6. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet., daß der Textilgürtelteil zwischen Karkasse (15) und Metallgürtelteil (16) angeordnet ist..

7- Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Textilgürtelteil aus einem Kunststoff, wie Rayon, Polyester, Nylon od.dgl. besteht.

8- Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 Isis 6, dadurch g e ^ kennzeichnet , daß die Kabel, Fasern, Fäden oder dgl- Elemente des Metallgürtelteils und/oder des Textilgürtelteils zur TJmfangsrichtung des Reifens parallel oder etwa parallel verlaufen.

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τ/γ. ;