DE2715734A1

DE2715734A1 - Hochbelastbarer fahrzeugluftreifen, insbesondere schlauchlosreifen fuer lastkraftwagen o.dgl.

Info

Publication number: DE2715734A1
Application number: DE19772715734
Authority: DE
Inventors: Karl Alfred Dipl Phys D Grosch; Paul Heinrich Ing Gr Moitzheim; Gert Ing Grad Schloesser
Original assignee: Uniroyal AG
Current assignee: Uniroyal GmbH
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1977-04-07
Publication date: 1978-10-19
Also published as: AU516615B2; AU3490178A; GB1603185A; CA1090241A; FR2386425B1; US4227563A; FR2386425A1; SE7803948L; JPS53147304A; BE865759A

Description

"Hochbelastbarer Fahrzeugluftreifen, insbesondere Schlauchlosreifen für Lastkraftwagen oder dgl."

Die Erfindung betrifft einen hochbelastbaren Fahrzeugluftreifen - insbesondere Schlauchlosreifen für Lastkraftwagen oder dgl. Schwer- und/oder Großfahrzeuge zur Montage auf Steilschulterfelgen - mit einer mindestens einlagigen Radialkarkasse und einer mehrlagigen gUrtelartlgen Verstärkung, vorzugsweise beide aus Stahl, und Wülsten aus jeweils einem etwa parallel zur konischen Schulter der Felge ausgerichteten und dazu parallelen Wulstkern und einem radial äußeren Kernreiter von etwa dreieckfOrmigem Querschnitt aus einer harten Gummimischung, bei dem die Karkassenränder jeweils um einen Wulst herumgeschlagen und im Umschlagbereich Wulstverstärkungsstreifen angeordnet sind, die über die Karkassen umschläge radial hinausreichen und im äußeren Bereich durch Gummimasse von diesen getrennt sind.

Ein Fahrzeugluftreifen dieser Art 1st bekannt (vgl. DT-OS 24 10 750).

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Um bei schweren Reifen für Nutζfahrzeuge, welche auf Schrägschulter- oder Steilschulterfelgen, letztere mit einer Sitzfläche, die unter 15 Grad zur Radachse geneigt ist, montiert werden, einen zuverlässigen Sitz auf der Felge zu gewährleisten, ist es bekannt und teilweise üblich, die den Wulstkern bildenden Drähte so zu wickeln oder anzuordnen, daß der Wulstkern im Querschnitt einen vieleckförmigen Querschnitt aufweist. Um beim Aufbau eines Reifens mit solchen Wulstkernen die bei der Herstellung des Reifens auftretenden Schwierigkeiten zu verringern, ist es bekannt, die Drahteinlage des Wulstkernes mit einem den polygonalen Querschnitt in eine abgerundete Gesamtquerschnittsform überführende Gummimasse einzülillen (vgl. DT-OS 16 05 653)· An diesen, aus verschiedenen Teilen zusammengesetzten Wulstkern schließt sich radial ai&n ein üblicher Kernreiter von im wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt an, dessen in etwa radialer Richtung verlaufende Schenkel wesentlich langer als die mit dem kombinierten Kern in Berührung stehende Basis sind. Eine solche kombinierte Wulstkernausbildung ist aufwendig und teuer.

Um einen solchen hochbelastbaren Reifen mit etwa sechseckfurmigem Wulstkernquerschnitt auf üblichen Flachtrommelmaschinen aufbauen zu können, ist es bekannt, direkt auf die radial außen liegende Fläche des aus den Drahtlagen bestehenden Wulstkerne· einen Streifen aus härtbarem, aber nicht gehärtetem Elastomer

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aufzubringen, und um den Kern und Elastomerstreifen eine Hülle aus einen losen, rechteckförmig gewebtem Textilmaterial zu legen, wobei das Textilmaterial vorzugsweise aus unter Wärmeeinwirkung schrumpfendem Kunststoff material besteht (vgl. DT-OS 24 58 923). Hierbei wird die halbrunde Elastomerkappe zur Ergänzung des sechseckfBrmigen Querschnittes des Wulstkernes zu einem etwa ovalfSrmigen Querschnitt benutzt. Die Übertragung der Kräfte vom Reifen zur Felge kann als zufriedenstellend bezeichnet werden. Eine solche Ausbildung des Wulstes ist kompliziert in der Herstellung und teuer.

Den bekannten Wülsten ist vor allem der Nachteil zu eigen, daß sie hochgefährdet sind wegen frühzeitig auftretender Ermüdungsrisse im Bereich von Karkassenumschlag und/oder Wulstverstärker. Dieser Bereich stellt eine Schwachstelle in der Wulstzone dar. Di· Dan erhaftigkeit in der Wulstzone ist deswegen unbefriedi gend, weil bekannte Wulstringe und Kernreiter wenig günstig Ver- foraungsenergie abbauen bzw. aufnehmen und die restliche Verfor-■ungsenergie an Umschlag- bzw. Wulstverstärkerende zu groü ist und sehr ung ünfcig abgebaut wird.

Ie ist Aufgabe der Erfindung hier Abhilfe zu schaffen und die aufgezeigten Machteil· xu vemei ien und einen Fahrzeugluftreifen der eingangs näher bezeichneten Art so weiter zu b&den, daß eine

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verbesserte Dauerhaftigkeit in der Wulstzone durch einen optimalen Scherkräftepfad zwischen Karkasse und Wulstring mit Kernreiter und eine günstige Flexibilitätszone im Bereich des Umschlag- und Wulstverstärkungsendes erreicht werden. Dabei soll eine ausgezeichnete übertragung der Kräfte zwischen Reifen und Felge durch eine kompakte Einheit aus Kern und Reiter bei einfacherem und billigerem Aufbau ermöglicht und im Bereich des Umschlagendes der Karkasse oder/und der Wulstverstärkung der Abbau bzw. die Aufnahme von geringeren Restkräften zuverlässiger als bisher und unter Vermeidung von ErmUdungsrissen oder dgl. in diesem Wulstbereich gewährleistet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kernreiter kurzschenkelig ausgebildet, mit seiner Basis über die ganze axiale Breite des Wulstkernes direkt auf dem Wulstkern aufsitzt und eine radiale Höhe von höchstens dem 1,5fachen, vorzugsweise zwischen dem etwa 0,75 bis etwa Ifachen der Wulstkernbreite aufweist, und daß der Karkassenumschlag und der radial äußere Bertich des Wulstverstärkungsstreifens voneinander bzw. vom Kernreiter durch ein gegenüber Karkasse und Kernreiter weicheres Quaaikiseen aus einer Gummihaftmischung getrenifc sind.

Der Kernreiter besteht aus einer harten Oummimasse, welche auf der radial obeiei Seite des schräg zur Reifenachse eingebauten

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Kernes unmittelbar aufsitzt. Der Kernreiter bildet zu dem vieleckigen Querschnitt des Wulstkernes praktisch einen im Querschnitt dachförmigen Aufsatz für den Wulstkern, wobei die Dachschrägen, also die Schenkel des dreieckförmigen Wulstreiters ausgesprochen kurz und damit die Höhe des Wulstreiters in radialer Richtung niedrig in bezug auf die Breite der Basis des Wulstreiters ist, mit der dieser unmittelbar an dem Wulstkern anliegt. Der Kernreiter besitzt also im Querschnitt eine ausgesprochen gedrungene Form in radialer Richtung und bildet durch die breite Anlagebasis am Wulstkern mit diesem eine relativ starre Einheit, über die die in der Karkasse auftretenden Spannungen zwischen Reifen und Felge zuverlässig übertragen werden können, ohne daß Ermüdungen oder Beschädigungen des Wulstbereiches frühzeitig auftreten.

Die kompakte Einheit von Kern und Kernreiter ermöglicht eine günstige SJierflache zwischen Karkassendraht und ihr selbst. Scherkräfte können ohne große Verformung von der Einheit aufgenommen werden. Weder der Karkassenumschlag noch der Wulstverttärkungsstreifen stehen mit dem harten Gummi des Kernreiters in Berührung. Vielmehr sind die radial äußeren Bereiche des Umschlages und des Wulstverstärkungsstreifens jeweils für sich und voneinander und vom Kernreiter getrennt in ein weiches Gummikissen aus einer Gummihaftmischung eingebettet. Gummihaftmischungen sindan sich bekannt.

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Sie verbessern die Haftung zwischen Gummi und den Stahleinlagen. Im vorliegenden Falle ist dem Gummikissen außerdem eine hohe Rückprallelastizität zu eigen. Restkräfte werden aufgrund der geringen Härte der Gummikissenmischung klein gehalten und durch die rückprallelastische Eigenschaft günstig abgebaut bzw. aufgenommen. Da eine Verformung durch Wulstkern und Kernreiter nach der Erfindung klein gehalten wird, ist die Verfοrmungsenergie am Drahtende von Umschlag bzw. Verstärkungsreifen gering. Da die Bildung von Ermüdungsrissen von der Größe der Verformungsenergie abhängt, ist ein geringes Wachstum gewährleistet. Solche Reifen können ohne weiteres zwei bis dreimal runderneuert werden, ohne daß im Wulstbereich irgendwelche Ermüdungserscheinungen auftreten, die den Reifen frühzeitig unbrauchbar erscheinen lassen.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, durch einen einfachen Wistkern mit Vieleckquerschnitt und einen in radialer Richtung kurzen, harten Kernreiter eine relativ steife Einheit zu bilden, die mit der Karkasse einen relativ günstigen, langen, wirksamen Scherpfad bildet. Unter dem Scherpfad wird die Scherfläche zwischen dem jeweiligen Karkassendraht und der Einheit aus Wulstkern und Kernreiter verstanden. Die in den Karkassendrähten durch Luftdruck und Last auftretenden Wechseüspannungen werden über diesen Scherpfad günstig auf die Felge übertragen. Die starre Einheit aus Kern und Kernreiter unterliegt dabei nur verhältnismäßig geringen Verformungen. Der Wulstkern ist aus Drähten

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gewickelt, die senkrecht zur Querschnittsrichtung verlaufen, d. h. die konzentrisch zum Felgenumfang ohne spiralförmige Verwindung angeordnet sind. Dadurch erhält der Kern eine wesentlich größere Steifigkeit gegen Verdrehung. Dies trägt mit dazu bei, die Verformung an den Drahtenden klein zu halten. Die Einheit aus im Querschnitt vieleckförmigem Wulstkern und gedrungenem Kernreiter aus hartem Gummimaterial vermag einen hohen Anteil der auftretenden Verformungsenergie ohne Eigenverformung aufzunehmen. Die Restverformungsenergie wird durch den Wulstverstärkungsstreifen aufgenommen, wobei im Bereich der außenliegenden Enden des Karkassen Umschlages und des Verstärkungsstreifens duxh die besondere Haftmischung ein fester Verbund zwischen diesen Elementen und dem Gummi und ein Verformungen elastisch aufnehmendes bzw. abbauendes Kissen vorliegen. Dadurch werden vorteilhaft die Wirkungen der starren Einheit aus Wulstkern und Kernreiter alt denen des angrenzenden Mssenförmigen Bereichs aus weichem Gummi kombiniert.

Restkräfte können im Bereich des Umschlagendes bzw. Wulstverstärkungsendes günstig elastisch aufgenommen werden und keine ErmUdungsrisse fördernden oder sonstigen schädigenden Einflüsse in Wulstbereich ausüben. Insbesondere werden somit zuverlässig die Entstehung und das Weiterreissen von ErmUdungsrissen wirksam verhindert.

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/to

Für die Querschnittsgröße des Kernreiters ist die Basis des Kernreiters und damit die maximale Längserstreckung des Wulstkernes parallel zur Anlagefläche der Steilschulter maßgeblich. Bevorzugt werden Höhenabmessungen des Kernreiters die näher den unteren Werten des angegebenen Bereiches liegen, wobei die üblichen Erfordernisse in Abhängigkeit von der Größe des Reifens und der Felgen und die üblichen Richtlinien für die Bemessung zu berücksichtigen sind.

Für die Ausbildung des Kernes ist die asymmetrische Sechseck-Querschnittsform mit Lagen aus unverwundenen Drähte bevorzugt. Es können auch Querschnitte in Lamellenform vorliegen, wie sie etwa die oben genannte DT-OS 2h 10 750 zeigt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Fahrzeugluftreifen gemäß der Erfindung im halben Schnitt des Querschnitts und

Fig. 2 im größeren Maßstabe wesentliche Teile des Wulstbereiches im Querschnitt.

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- 2Γ -ΛΛ

Fig. 3 zeigt eine Wulstausbildung 40 für Reifen, die auf Schrägschulterfelgen montierbar sind. Der ringförmige Wulstkern

43 ist im Querschnitt asymmetrisch sechseckig ausgebildet. Die Karkasse ist mit 41, ihr Umschlag mit 42 und der ganz um den Wulst herumgezogene Wulstverstärkungsstreifen mit

44 bezeichnet.

In Fig. 1 ist ein hochbelastbarer Fahrzeugluftreifen und zwar in Form eines schlauchlosen Reifens für Lastkraftwagen gezeigt, der zur Montage auf einer Steilschulterfelge dient. Der Reifen 1, von dem in Fig. 1 nur die linke Schnitthälfte von der Äquatorialebene 2 des Reifens gezeigt ist, ist in Fig. 1 im aufgeblähten, also fahrbereiten Zustand gezeigt.

Der Reifen weist eine profilierte Lauffläche 4 auf, die Über Schultern 5 in einen Seitenwandbereich 6 übergehen, der aus einer Gummimasse 10 besteht, die von der Gummimasse dee Laufflächenbereiche 4 abweicht, wie durch unterschiedliche Schraffur angedeutet ist.

Der Reifen weist eine Radialkarkasse auf, deren radial verlaufende Verstärkungselemente mit 8 bezeichnet sind. Im Wulstbereich 7 des Reifens ist die Karkassenlage um einen Wulstkern 12 radial nach außen umgeschlagen, wobei der Umschlagbereich 18 über den Wulstkern 12 radial nach außen ragt und bei 18a endet.

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Im Kronenbereich der Karkasse ist eine gUrtelartige Verstärkung 9 angeordnet, welche im dargestellten Beispiel aus drei Stahlkordlagen besteht, die radial durch eine Schutzlage aus Stahlgewebe abgedeckt sind.

Die Neigung der Sohle des Wulstes 7 gegenüber einer zur Achse des Reifens horizontalen Linie in der Zeichenebene bestimmt im wesentlichen die Neigung der Sitzfläche der Steilschulterfelge. Die Neigung der Sitzfläche gegenüber der Achse liegt bei etwa 15 Grad. Die Wulstzehe ist mit 7a bezeichnet. Der Wulstkern 12 ist etwa paraTLel zur Sohle des Wulstes gestreckt ausgebildet, wobei die größte Ausdehnung in dieser Richtung mit B bezeichnet ist. Die Ausdehnung senkrecht dazu ist geringer. Generell weist der Wulstkern 12 einen hexagonalen Querschnitt auf, der jedoch senkrecht zur Sitzfläche zusammengedrückt ist und dessen Seiten unterschiedliche Längen aufweisen. Die beiden längsten Seiten 13 und 14 laufen im wesentlichen parallel zur Sitzfläche der Felge. Die kleinste Seitenfläche 16 weist in Richtung auf die Wulstzehe 7a und ist parallel zu einer entsprechend kurzen Seitenfläche 16 a. Die beiden übrigen unter sich parallelen und sich gegenüberliegenden Flächen 15 und 15a weisen eine mittlere Länge auf, wobei die Seitenfläche 15 dem Fersenbereich des Wulstes zugewandt ist. Der gezeigte Kern ist aus Stahldrähten gebildet, die bevorzugt ohne Verwindung parallel zueinander verlaufen und zur Sitzfläche etwa parallele Lagen bilden. Statt dessen kann obr Kon auch durch abgestufte Lamallendrähte gebildet werden.

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Wie der Kern 12 weist auch die Radialkarkasse Stahlelemente 7 atf".

Der steife Wulstkern 12 wird in radialer Richtung nach außen ergänzt durch einen Kernreiter 21 von allgemein dreieckförmigem Querschnitt. Der Kernreiter liegt mit seiner radial inneiei Basis unmittelbar an der radial äußeren Umfangsfläche des Wulstkernes 12 an. Die Breite der Basis entspricht der Größenausdehnung B des Wulstkernes 12. Kernreiter 21 und Wulstkern 12 weisen also eine große Verbindungsfläche oder Verankerungsfläche auf. Die Höhe des Kernreiters 21 gpnessen etwa senkrecht zur Sitzfläche ist mit H bezeichnet. Sie ist im Vergleich zur Breite B der Basis des Kernreiters und im Verhältnis zu üblichen Kernreitern sehr gering. Der dreieckftmige Kernreiter weist also kurze Schenkel auf und kann daher auch als kurzschenkliger Kernreiter bezeichnet werden. Die radial verlaufenden Verstärkungselemente 8 der Karkasse liegen auf der Innenseite Über die ganze Schenkellänge des Kernreiters 21 und an der gesamten unteren Umrißhälfte des Kerns an. Die außenliegenden UmscHagenden 18 stehen jedoch mit dem Kernreiter 21 nicht mehr in Verbindung.

Wie Üblich ist der Umschlagbereich 18 der Karkasse nach außen geschützt durch einen Wulstverstärkungsstreifen 20 der im Bereich der Mitte der Sohle des Wulstbereiches beginnt und über das Ende 18a des Karkassenumschlages nach außen in Richtung auf die Seltenwand des Reifens ragt und bei 20a endet. Man erkennt, daß der Umschlagbereich 18 nicht nur vom Kernreiter 21 durch eine Gummi-

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masse 23 getrennt ist, sondern daß auch die außenliegenden Bereiche des Wulstverstärkungsstreifens 20 und des Karkassenumschlages 18 voneinander durch eine Gummimasse 22 getrennt sind. Das außenlJqgende Ende des Wulstverstärkungsstreifens ist ebenfalls durch eine Gummimasse 22 eingefaßt, die mit den beiden anderen Gummikissen zwischen Kernreiter 21 und Karkassenumschlag 18 bzw. zwischen Karkassenumschlag 18 und Wulstverstärkungsstreifen 20 vereinigt sind. Alle Kissenbereiche 22 sind aus einer weichen Gummimasse gebildet, deren Shore A Härte im Bereich von 50° bis 65° und Rückprallelastizität nach DIN 53 512 im Bereich von 55% bis 65% liegt und welche aus einer Gummimischung mit besonderen Hafteigenschaften gegenüber den Stahlverstärkungselementen besteht, wobei davon aisgegangen wird, daß auch der Wulsterstärkungsstreifen Stahlverstärkungselemente aufweist, die zumeist gegenüber den Elementen im Karkassenumschlag geneigt verlaufen. Axial und radial außerhalb der aus Kern 12 und Kernreiter 21 gebildeten Einheit ist also ein relativ weicher Gummikissenbereich von relativ großer radialer Länge und relativ großer axialer Dicke vorgesehen, in welchen getrennt voneinander und getrennt vom Kernreiter 21 die Enden 18a bis 20a des Karkassenumschlages bzw. des Wulstverstärkungsstreifens 20 eingebettet und auf Grund der Haftmischung fest eingebunden sind. Der Kernreiter 21 besteht aus einer harten Gummimischung, deren Shore A Härte etwa 80° beträgt , so daß Kernreiter 21 und Kern 12 eine gedrungene starre Einheit bilden, welche auch bei hohen

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Belastungen nur geringen Verformungen unterliegt, über diese Einheit hinauswirkende Kräfte werden durch die weiche Kissenmischug und die darin fest eingebetteten Einlagenenden zuverlässig aufgenommen und aufgrund der hohen Rückprallelastizität und hohen Haftfestigkeit sicher abgebaut, ohne daß Ermüdungserscheinungen, insbesondere an den Drahtenden 18a und 20a, auftreten Die Form der starren Einheit aus Kern 12 und Reiter 21 und die Anlage der Karkassenverstärkungselemente 8 an dieser Einheit garantieren einen günstigen Scherpfad und durch den axialen Abstand der Endei 18a, 20 von dieser Einheit gewährleisten sie ein günstiges Widerstandsmoment des Wulstes, der auf diese Weise auf Grund der Form, der Härte und Steifigkeit einen hohen Widerstand gegen Verdrehug aufweist. Diese starre Einheit gewährleistet, daß nur noch rela tiv geringe Anteile an RestVerformungsenergie an den Einlagenden 18a und 20a wirksam sind. Da die Bildung von Ermüdungsrissen in diesem Bereich wirksamen Verformungsenergie, ist ersichtlich, daß die Gefahr der Bildung von Ermüdungsrissen gering ist. Insgesamt ergibt sich dadurch eine wesentlich verbesserte Dauerhaftigkeit in der Wulstzone. Dies wird bei relativ einfachem Aufbau der aus Kern 12 und Reiter 21 bestehenden Einheit sichergestellt.

Die Anordnung des Beispiels nach Fig. 2 ist ähnlich. Der langge streckte Kern 36 ist nur annähernd hexagonal ausbildet. Man könnte ihn auch als unregelmäßiges langgestrecktes Rechteck be zeichnen. Auch bei dem Wulst 30 der Fig. 2 erstreckt sich die

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Basis des Kernreiters 37 über die gesamte Längsausdehnung des Kernes 36, während die Höhe geringer als die Breite ist. Die Verstärkungselemente 31 der Radialkarkasse bilden zusammen mit der starren Einheit aus Kern 36 und Kernreiter 37 einen lange Scherpfad bzw. eine große Scherfläche, dren Ausdehnung durch die geschweifte Klammer 38 angedeutet ist. Der Karkassenumschlag ist mit 32 bezeichnet und endet bei 33, während der Wulstverstärkungsstreifen 34 bei 39 im Sohlenbereich des Wulstes beginnt und bei 35 endet. Die Gummikissenmischungen und die sontigen Bestandteile des Wulstes sind in Fig. 2 nicht dargestellt.

Anlage: Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1. Hochbelastbarer Fahrzeugluftreifen - Insbesondere schlauchlo-•er Reifen für Lastkraftwagen oder dgl. Schwer- und/oder Großfahrzeuge zur Montage auf Stellschulterfeigen - mit einer Mindestens einlagigen Radialkarkasse und einer mehrlagigen gUrtelartlgen Verstärkung, vorzugsweise beide aus Stahl, und VUlsten aus jeweils einem etwa parallel zur konischen Schulter der Felge ausgerichteten und dazu parallelen Wulstkern und einem radial äußeren Kernreiter von etwa dreieckförmigem Quer-•chnlt-t aus einer harten Gununlmischung, bei dem die Karkassenrinder jeweils um einen Wulst herumgeschlagen und im Umschlagbereich Wulstverst&rkungsstrelfen angeordnet sind, die Über die Karkassenumschläge radial hinausreichen und im äußeren Bereich durch Qummimasse von diesen getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernreiter (21 bzw.37) kurzschenkelig ausgebildet ist, mit seiner Basis über die ganze axiale Breite (B) des Wulstkernes (12 bzw. 36) direkt auf dem Wulstkern aufsitzt und eine radiale Höhe vom höchstens dem 1,5 fachen, vorzugsweise zwischen dem etwa 0,75 bis etwa Ifachen der Wulstkernbreite (B) aufweist und daß der Kadmssenumschlag (18 bzw. 32) und der radial äußere Bereich des Wulstverstärkungsstreifens (20 bzw. 3A) von dem Kernreiter und ggf. voneinander durch ein gegenüber der Karkasse und Kernreiter weicheres Gummikissen (22) aus einer Gummihaftmischung getrennt sind.

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2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, bei der der Wulstkern einen vorzugsweise zusammengedrückten vieleckförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Sitzfläche und dazu parallele Fläche etwa parallel zur konischen Schulter der Felge verlaufen, dadurch gekennz eichnet, daß die zur Wulstferse weisende und die dazu parallele Wulstkerne·!te (15,15a) eine mittlere Seitelänge aufweisen und die Basis des Kernreiters (21) an der längsten Seite (14), einer Seite mittlerer Läqp (15a) und einer kürzesten Seite (16a) des Wulstkernquerschnittes unmittelbar anliegt.

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