DE2237063A1

DE2237063A1 - Luftreifen fuer fahrzeugraeder

Info

Publication number: DE2237063A1
Application number: DE2237063A
Authority: DE
Inventors: Giorgio Tangorra
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1971-07-30
Filing date: 1972-07-28
Publication date: 1973-02-15
Also published as: IE36574B1; FI53553C; BE786511A; BG20305A3; LU65811A1; CH548875A; AU474064B2; FI53553B; US3805868A; NO135129C; ES183111U; ZA725105B; CS157601B2; AU470491B2; BG20304A3; LU65812A1; CH547716A; IL40012A; FI56145C; MY7600026A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 2237063

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG

TELEFON.· 3? 5314 ' ■ 2000 HAMB U RG 50, 1972

TELEGRAMME: KARPATENT KoN IGSTRASS E 28

V/. 25. .367/7,2 12/bl

Industrie Pirelli S.p.A. Mailand, (Italien)

Luftreifen für Fahrzeugräder

Die Erfindung bezieht sich auf Luftreifen für Fahrzeugräder, und insbesondere bezieht sie sich auf eine neue Reifenausführung, die. es ermöglicht, hinsichtlich Herstellung, Verhalten unter Belastung und Fähigkeit der Absorbierung von Hindernissen wichtige Vorteile zu erhalten. . - "

Es ist u.a. bekannt, daß die üblichen Reifen eine Karkasse aufweisen, die aus einer Mehrzahl von Lagen gebildet sind, deren Schnüre als Folge des Aufblasdrucks unter Spannung gesetzt werden. Diesen Lagen werden während des Aufbaus des Reifens andere Teile hinzugefügt wie Vulstkerne, um welche die Karkassenlagen nach oben umgelegt werden, das Laufflöchenband, den Gürtel, der zwischen dem Laufflächenband und der Karkasse angeordnet wird, und andere Verstärkungen und Füllmaterialien oder Füllteile, die besondere Funktionen haben. Der, erhaltene Aufbau wird dann geformt und zuletzt in einer Form vulkanisiert»

Es ist ersichtlich, daß die Herstellung einer solchen komplizierten Ausführung über gewisse Grenzen

309807/0274 ßAD QWCHNAi.

-Z-

hinaus nicht mechanisiert werden kann, so daß noch heute in der Reifenindustrie die Handarbeit gegenüber der mechanischen Arbeit vorherrschend ist.

Es sind gewisse Versuche bekannt, Reifen ohne Karkassenanlage oder Gürtellagen herzustellen, und solche Reifen werden in einfacher Weise durch Gießen oder Einspritzen besonderer Substanzen wie synthetische Harze oder besondere Kautschuke in entsprechende Formen gebildet.

Jedoch hat keiner dieser Versuche zu einem positiven Ergebnis geführt zufolge der Unfähigkeit solcher Substanzen, dem Reifen die notwendigen mechanischen Eigenschaften zu erteilen.

Es wurden andere Versuche durchgeführt, um die Ausführung des Reifens wenigstens teilweise zu vereinfachen, und solche Versuche bestehen darin, die Karkassenlagen fortzulassen und nur die GUrtellagen beizubehalten, so daß die Seitenwände des Reifens nur aus Kautschuk bestehen.

Auch diese Versuche haben anscheinend nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen geführt.

Die Erfindung bezweckt, einen Luftreifen zu schaffen, der in seiner besonderen Ausführung wenigstens teilweise durch übliche Arbeitsweisen des Gießens, Einspritzens oder Formen an einer Kernform aufgebaut werden kann, wobei die sich daraus ergebendei wirtschaftlichen Vorteile erhalten werden, wobei Materialien verwendet werden können, die bereits in der Reifenindustrie bei Versuchen benutzt worden sind, und wobei gleichzeitig unerwartete Eigenschaften hinsichtlich des Verhaltens (beispielsweise sehr guter Komfort) und hinsichtlich der elastischen Absorption von Hindernissen erhalten werden.

Demgemäß.ist Gegenstand der Erfindung ein Luftreifen für Fahrzeugräder, der eine Lauffläche,

309807/0274

die mit einem ringförmigen Gebilde verstärkt ist, welches in Querrichtung und Umfangsrichtung undehnbar ist, zwei Seitenwände, die sich zwischen den Seitenkanten der auf diese Wrise undehnbar gemachten Lauffläche erstrecken, und Wulste aufweist, die an den Flanschen einer starren Felge des Rades sicher montiert werden können. Gemäß der Erfindung ist ein solcher Reifen dadurch gekennzeichnet,' daß die Seitenwände eine starke Konvexität in Richtung zur Reifeninnenseite zeigen, eine lineare Abwicklung ihrer Querschnittsmittellinien bei der maximalen Exzentrizität., die zwischen der Lauffläche und der Felge zulässig ist, länger ist als der maximale Abstand zwischen den Seitenkanten der Lauffläche und den Flanschen der Felge, die Seitenwände eine Drucksteifheit und BiegeSteifheit haben derart, daß verhindert ist, daß die Konvexität unter dem Betriebsdruck und bei der genannten maximalen Exzentrizität ihren Sinn ändern kann , und daß jede der Seitenwände drei Teile aufweist, nämlich einen Teil, der der Seitenkante der Lauffläche benachbart liegt, einen Teil, der dem Wulst benachbart liegt, und einen dritten Teil, der im. wesentlichen in gleichem Abstand zwischen den ersten beiden Teilen liegt« in denen die Biegesteifheit in den Meridianebenen einen kleineren Wert hat, als die Biegesteifheit der übrigen Teile der Seitenwand. . '

In der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Ausdruck "Biegesteifheit¹¹ das Biegemoment, welches notwendig ist, eine einheitliche Krümmungsänderung an einem gewissen Punkt der neutralen Achse der Probe zu erteilen. In der Beschreibung wird zwecks Einfachheit Bezug genommen auf eine Probe, welche den Meridianquerschnitt des Reifens reproduziert

3 0 9 8 0 7/0274

und, gemessen in Richtung der Parallelen des Reifens, einheitliche Dicke hat.

Vorzugsweise ist das Verhältnis zwischen der Biegesteifheit wenigstens einer der Zonen niedrigerer Stiefheit jeder Seitenwand und der Biege- Steifheit der anderen Zonen der Seitenwand nicht größer als O,6,und es liegt vorteilhaft zwischen 0,6 und 0,01. Vorzugsweise werden die verschiedenen Werte der Biegesteifheit dadurch erhalten, daß dem Meridianquerschnitt jeder Seitenwand verschiedene Dicken erteilt werden. Jedoch ist es auch möglich, verschiedene Materialien zu verwenden, die verschiedenen Elastizitätsmodul haben, beispielsweise eine Zusammensetzung mit relativ niedrigem Elastizitätsmodul an der Zone kleinerer Steifheit und eine Zusammensetzung, die Verstärkungsfüllter oder andere Verstärkungsmaterialien enthält, die, falls erwünscht, entlang einer bevorzugten Richtung orientiert sind, an der Zone größerer Steifheit.

In der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Ausdruck "Elastizitätsmodul" einer Zusammensetzung den Modul linearer Elastizität, bzw. den Young-Modul E, gemessen bei 1/10 der Zugfestigkeit der Zusammensetzung, und zwar in Übereinstimmung mit der bekannten Formel

£ _β ε ι ■ '

F » die an die Probe angelegte Belastung, s ■ der Probenquerschnitt,

1 β die anfängliche Länge der Probe, und

1 = die durch die Belastung F hervorgerufene Verformung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die undehnbare ringförmige Verstärkung wenigstens nahe ihrer Verbindung mit jeder

309807/0274

Seitenwand eine Krümmungι deren Konkavität in Richtung zur Reifeninnenseite gerichtet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der einzigen Figur der Zeichnung beispielsweise erläutert, die eine Querschnittsansicht eines nicht aufgeblasenen Reifens zeigt, der gemäß der Erfindung ausgeführt ist.

Der Reifen gemäß der Zeichnung weist ein Laufflächenband 17, ein ringförmiges Verstärkungsgebilde 18, zwei Seitenwände 19 und 20 und zwei Wulste 21 und 22 auf.

Der Reifen ist an einer Felge 23 montiert, die Flansche 24 und 25 hat und mit einem normalen Ventil 26 für den Zutritt von Aufblasluft versehen ist.

Das ringförmige Verstärkungsgebilde 18 kann von verschiedener konventioneller Ausführung sein. Beispielsweise kann es so ausgeführt sein, wie es in der schwebenden deutschen Patentanmeldung P 20 37 085.8 (italienisches Patent 869 165) beschrieben ist. Obwohl dieses Gebilde 18 radial biegsam ist, und zwar insbesondere an der mittleren Zone der Lauffläche, ist es sowohl in Richtung der Meridiane als auch in Richtung der Parallelen des Reifens undehnbar, wenn es durch den Aufblasedruck unter Beanspruchung gesetzt wireL

Das Verstärkungsgebilde 18 muß nicht notwen» digerv/eise aus Schnurstofflagen gebildet sein_p sondern es kann auch beispielsweise homogenes Material sein in.Form von Folien mit einem Widerstand gegen Zubeansprucliung_f der ausreichend ist? der Wir= kung des Aufblasdrucks und den im Betrieb hervorgerufenen Beanspruchungen zu widerstehen.

Das undehnbare Gebilde 18 erstreckt sich axial über den gesamten oberen Teil des Reifens, also auch zu den extremen seitlichen Zonen des Reifens,

309 8 0 7/0274

— ο —

die mit den Seitenwänden 19 und 20 verbunden sind«

Da das ringförmige Gebilde 18, wie oben erwähnt, undehnbar ist, kann der mittlere Abstand zwischen denbeiden Seitenenden des ringförmigen Gebildes und den Flanschen 24 und 25 der Felge 23 als im wesentlichen unveränderlich angesehen werden, da jeder Punkt der Seitenenden und der Flansche zu einem undehnbaren Kreis und demgemäß zu einem nicht zusammendrUckbren Kreis gehört.

Bei dem Reifen, wie er in der Figur dargestellt ist, bei welchem die maximale Querschnittsbreite etwa 150 mm beträgt, liegt der Abstand zwischen den Seitenenden des undehnbaren Gebildes und den Flanschen 24, 25 in der Größenordnung von 30 mm, und in dem gleichen Reifen liegt die Quers.chnittshöhe in der Größenordnung von 70 mm·

Bei der in der Figur gezeigten bevorzugten Ausführungsform hat die ringförmige Verstärkung 18 an den Zonen der Verbindung mit den Seitenwänden 19 und 20 eine Krümmung, deren Konkavität zur Reifeninnenseite gerichtet ist. Die Tangente an das Profil des Gebildes in diesen Verbindungszonen bildet mit der horizontalen Achse xx parallel zur Drehachse des Reifens einen Winkel von 40°.

Diese Seitenwände, deren Qu.erschnittsmittellinien mit 27 und 28 bezeichnet sind, zeigen typisch eine Krümmung, deren Konvexität zur Reifeninnenseite gerichtet ist, und ihre gesamte lineare Abwicklung ist viel langer als der maximale Abstand, der bei maximaler zulässiger Exzentrizität zwischen der verstärkten Lauffläche und der Felge zwischen den Seitenenden des undehnbaren Gebildes 18 und den Flanschen 24, 25 vorhanden ist, so daß die zur Reifeninnenseite gerichtete Konvexität immer aufrechterhalten ist und die drei Zonen niedrigerer

309807/0274

Biegesteifheit in der Meridianebene im wesentlichen als Gelenke wirken.

Wird die Ausführung des Reifens im einzelnen betrachtet, und wird auf die zur Seitenwand 20 symmetrische Seitenwand 19 Bezug genommen, so sind sechs typische Zonen ersichtlich, nämlich die Zone 29, welche die Seitenwand 19 mit dem oberen Teil des Reifens verbindet, und die Zojien 30, 32.und 34, die in der Meridianebene eine Biegesteifheit haben, die geringer ist als die Biegesteifheit der benachbarten Zonen 31 und 33. Wie oben erwähnt, gehören die Zonen 29 und 21 zu undehnbaren und demgemäß nicht zusammendrückbaren bzw. verkleiner- . baren Kreisen. Daher bestimmen sie Punkte, deren mittlerer Abstand an der gesamten Kontur des Reifens im wesentlichen unveränderlich ist.

Aus diesem Grunde verschieben sich, wenn der Reifen aufgeblasen wird, die Seitenwände 19 und 20 in Richtung gegen die Außenseite in einer gewissen Gesamtheit, die jedoch in jedem Fall derart ist, daß die Konvexität der Querschnittsmittellinie zur Reifeninnenseite gerichtet bleibt, während die Seitenwände selbst Druckbeanspruchung unterworfen werden, deren Reaktion an den Zonen 21 und 29 stattfindet.

Beispielsweise können die Seitenwände aus einer Kautschukzusammensetzung gebildet sein, die einen Elastizitätsmodul von etwa 40 kg/cm hat» Unter Berücksichtigung der für die Zonen, 30, 31, 32, 33 und 34 gewählte Dicke ist das Verhältnis zwischen der Biegesteifheit der Zone 30 und der Zone 31 = 0,39. Dieses Verhältnis ist zwischen den Zonen 34 und 33 = 0,51* während es zwischen den Zonen 32 und 31 (oder-der Zone 33) = 0,21 ist.

Weiterhin können die Zusammensetzungen kurze

09807/0 2 74

Glasfasern enthalten, die entlang einer bevorzugten Richtung orientiert sind, so daß in den gewünschten Zonen die Biegesteifheit und/oder der Widerstand gegen Druckbeanspruchung innerhalb weiterer Grenzen geändert werden kann»

Durch einen Reifen gemäß der Erfindung werden viele Vorteile erhalten. Beispielsweise enthalten die Seitenwände keine kontinuierlichen Ver'stärkungsgebilde, und sie können daher mittels eines ein·* fachen Gieß- oder Einspritzformverfahrens oder dgl. erhalten werden. Dies führt zu wirtschaftlichen Vorteilen zufolge der Möglichkeit größerer Mechanisierung des Herstellungsvorgangs mit Bezug auf die gegenwärtige Herstellungstechnik für normale Reifen, und weiterhin zu größerer Gleichmäßigkeit der Produktion.

Weiterhin fällt zufolge der besonderen Gestalt des Reifens gemäß der Erfindung und insbesondere zufolge seiner besonderen Gestalt der Seitenwände im Fall eines Loches und sich daraus ergebendem Druckabfall nicht vollständig zusammen, und die Seitenwände sind in der Lage, die Last de» Fahrzeuges zu ertragen, wenn die Laufstrecke nicht zu lang ist und mit niedriger Geschwindigkeit gefahren wird, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Reifen vollständig zerstört wird und bei größerer Sicherheit für den Benutzer.

Weiterhin ist überraschend festgestellt worden, daß die radiale Steifheit des beschriebenen Reifens von seiner Quersteifheit unabhängig is.t.

Es ist bekannt, daß, wenn der Aufblasdruck oder Reifendruck bei normalen Reifen erhöht wird, sowohl die radiale Steifheit als auch die Quersteifheit erhöht werden. In anderen V/orten ausgedrückt, stehen diese beiden Steifheiten In Beziehung

309807/0274

22370?3

·■ 9 ·"

zueinander, und sie hängen beide von dem Reifendruck ab, so daß, wenn es gewünscht wird, die Quersteifheit zu erhöhen, um einen besseren Querwiderstand des Reifens zu erhalten, es notwendig ist, einen verringerten Komfort in Kauf zu nehmen.

Die vorliegende Erfindung kann bei irgendeiner Reifenart angewendet werden, die eine einheitliche oder abnehmbare Lauffläche hat oder die eine einheitliche oder abnehmbare Montierfelge hat.

309807/02 74

Claims

Patentansprüche

1· Luftreifen für Fahrzeugräder, mit einer Laufjfläcjaie, die durch ein ringförmiges Gebilde verstärkt ist, welches in Querrichtung und in Umfangsrichtung undehnbar ist, mit zwei Seitenwänden, die sich zwischen den Seitenkanten der auf diese Weise undehnbar gemachte Lauffläche erstrecken, und mit Wulsten, die in den Flanschen einer starren Felge des Rades sicher montiert werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (19* 20) eine starke Konvexität zur Reifeninnenseite hin zeigen, die lineare Abwicklung ihrer Querschnittsm,ittellinien (27 bzw. 28) länger ist als der maximale Abstand, der bei maximal zulässiger Exzentrizität zwischen der Lauffläche und der Felge (22) zwischen den Seitenkanten der Lauffläche und den Flanschen der Felge vorhanden ist, die Seitenwände ferner eine Drucksteifheit und Biegesteifheit haben derart, daß verhindert ist, daß die Konvexität unter dem Betriebsdruck und bei der genannten maximalen Exzentrizität ihren Sinn ändert, und daß Jede Seitenwand drei Teile aufweist, nämlich zwei Teile, von denen einer der Seitenkante der Lauffläche und der andere dem Wulst benachbart liegt, und einen dritten Teil, der im wesentlichen im gleichen Abstand zwischen den ersten beiden Teilen liegt, in denen die Biegesteifheit in den Meridianebenen einen kleineren Wert hat als die analoge Steifheit der übrigen Teile der Seitenwand,
2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Biegesteifheit an wenigstens einer der Zonen geringerer Steifheit jeder Seitenwand und der Biegesteifheit

309807/0274

der anderen Teile dieser Seitenwand einen Wert von 0,6 nicht überschreitet.
3. Reifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verhältnis zwischen 0,6 und 0,01 liegt,
4. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Biegesteifheiten dadurch erhalten sind, daß dem Meridianquerschnitt ^eder Seitenwand unterschiedliche Dicke erteilt ist.
5. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Biegesteifheiten dadurch erhalten sind, daß Materialien mit unterschiedlichem Elastizitätsmodul verwendet sind·
6· Luftreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen niedrigerer Biegesteifheit aus einer Zusammensetzung gebildet sind, die einen Elastizitätsmodul,gemessen bei 1/10 der Zugfestigkeit, zwischen 5 und 60 kg/cm hat, während die Zonen größerer Biegesteifheit aus einer Zusammensetzung gebildet sind, die einen Elastizitäts™ modul, gemessen bei 1/10 der Zugfestigkeit, zwischen

20 und 150 kg/cm hat,
7. Luftreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen größerer Biegesteifheit aus einer Zusammensetzung gebildet sind, die kurze Fasern aus einem Material enthält, welchen einen Elastizitätsmodul hat, der größer als der Elastizitätsmodul der Zusammensetzung selbst ist.
8. Luftreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Glas gebildet sind und daß der größte von ihnen entlang einer bevorzugten Richtung orientiert ist,
9. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß xirenigstens nahe ihrer

30-9807-/0274

Verbindung mit jeder Seitenwand die undehnbare ringförmige Verstärkung eine Krümmung zeigt, deren Konkavität in Richtung gegen die Reifeninnenseite gerichtet ist.
10. Luftreifen nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der tfinkel (<tC) zwischen der Drehachse des Reifens und der Tangente an das Profil der ringförmigen Verstärkung in der Verbindungszone zwischen der undehnbaren ringförmigen Verstärkung und jeder der beiden Seitenwände zwischen 20° und 60° liegt.
11. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Verstärkung eine Ausführung aufweist mit wenigstens zwei Lagen aus Textil- oder Metallschnüren, die einander kreuzen, und daß die Lagen vorzugsweise an ihren Seitenkanten mittels Umlegen ihrer Ränder oder oder mittels undehnbarer Schnurstreifen versteift sind, die in Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind.

309807/0274