DE2753893A1 - Guertelreifen fuer schwere fahrzeuge - Google Patents

Guertelreifen fuer schwere fahrzeuge

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DE2753893A1 DE19772753893 DE2753893A DE2753893A1 DE 2753893 A1 DE2753893 A1 DE 2753893A1 DE 19772753893 DE19772753893 DE 19772753893 DE 2753893 A DE2753893 A DE 2753893A DE 2753893 A1 DE2753893 A1 DE 2753893A1
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Description

DR. ING. F. WUKSTJIOFF SOOO «ίϋΝΟΠΚΝ 9Ο DH. K. ν. PKCIIMANN SOnWiälGERSTRASSE S DH. ING. D. BKHRKNS τ*..««« (Οθβ) eesosi
DIFL. ING. R. GOETZ TBiBxSSiOiO PATENTANWÄLTE
1A-50
Patentanmeldung
Anmelder: BRIDGESTONE TIRE COMPANY LIMITED
No.1-1, 1-Chome, Kyobashi, Chuo-Ku Tokio, Japan
Titel: Gürtelreifen für schwere Fahrzeuge
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DH. INO. F.WUESTHOFF
DH-K. ν. IMiCIIMANN DH. IN(J. D. HEIIKKNS
PATENTANWÄLTE
8COO MÜNCHEN OO SCIWE'GEHSTHASSE S TKI.KFON (088) eeSOSl TELEX fl24 070
,•„OTEOTl'ATKNT Mt'NCnElf
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gürtelreifen für schwere Fahrzeuge
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft für schwere Kraftfahrzeuge wie Lastkraftwagen Omnibusse usw. bestimmte Gürtelreifen mit verstärkten Wulsten.
Eine hervorragend bewährte verstärkte Konstruktion von Wulsten für Gürtelreifen der genannten Art ist z.B. aus der US-PS 4 046 183 bekannt. Bei dieser bekannten Reifenkonstruktion ist eine Karkassen- oder Unterbauschicht, die aus radial gerichteten Metallcordfäden, z.B. Stahlcordfäden o.dgl. besteht, um Wulstkerne von innen nach außen so herumgelegt, daß sie Schleifen und nach oben gerichtete Abschnitte bildet, die an Wulstabschnitten befestigt sind, Auf der Außenseite jedes nach oben gerichteten Abschnitts sind mindestens zwei schräg verlaufende Cordfadenschichten angeordnet, die aus organischen Fasern, z.B. Polyamid oder dgl. bestehen. Zwischen diesen beiden Cordschichten aus organischem Material ist mindestens eine Cordschicht aus Metall wie Stahl o.dgl. angeordnet, und diese Cordstränge sind so geneigt, daß sie eine radial zu dem Reifen verlaufende Fläche kreuzen.
Die Benutzer dieser bekannten Reifen beurteilen diese Reifen günstig, da sie sich auch bei hoher Belastung bewähren. In
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neuerer Zeit hat es sich gezeigt, daß manche Fahrer dazu neigen, solche Reifen höheren Beanspruchungen auszusetzen; dies ist auf wirtschaftliche Bedingungen, z.3. hohe Personalkosten, zurückzuführen, und in manchen Fällen treten Reifenschäden durch Abtrennen der Wulste auf. Um die Reifenkosten zu verringern, werden Gürtelreifen mit Stahlcord in zunehmendem Ausmaß runderneuert. Hierbei ist es üblich, abgenutzte Reifen einer zwei- oder dreimaligen Runderneuerung zu unterziehen. Im Hinblick hierauf ist es sehr erwünscht, das Entstehen von Reifenschäden als Folge des Abreißens der Wulste zu verhindern und verstärkte Reifenwulste zu verwenden, die eine hohe Lebensdauer erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Gürtelreifen, die zur Verwendung bei schweren Fahrzeugen bestimmt sind, eine Verstärkungskonstruktion von hoher Haltbarkeit für die Reifenwulste zu schaffen, um die sich bei den bis jetzt bekannten Reifen ergebenden Schwierigkeiten zu vermeiden, eine hohe Belastbarkeit der Reifen zu gewährleisten und eine zwei- oder dreimalige Runderneuerung ohne Beschädigung des Reifenkörpers zu ermöglichen.
Diese Aufgabe 1st mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den UnteransprUchen beschrfe ben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1A einen Schnitt eines Wulstes eines Gürtelreifens;
Fig. 1B die Verlagerung eines Reifenwulstes und den Drehwinkel eines Wulstkerns als Funktion des Innendrucks beim Aufpumpen des Reifens;
Fig. 2 die radiale Spannung, die in der Umfangsrichtung wirksame Spannung und die Scherspannung, die beim Gebrauch
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eines Reifens am oberen Ende eines nach oben gerichteten Abschnitts einer Karkassenschicht auftreten;
Fig. 3 das Prinzip, auf dem eine Wulstverstärkungswirkung beruht;
Fig. 4 einen radialen Teilschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gürtelreifens; und
Fig. 5 die Ergebnisse von an Reifen im Laboratorium durchgeführten Untersuchungen.
Bei Gürtel- und Halbgürtelreifen ist eine Karkassenschicht vorhanden, die sich aus radial gerichteten Cordsträngen zusammensetzt. Daher sind die Seitenwände von Gürtelreifen außerordentlich weich, so daß sie sich in Ebenen, welche die Drehachse des Reifens enthalten, in einem sehr großen Ausmaß verformen. Infolgedessen verformt sich ein Gürtelreifen jeweils bei einer Umdrehung in einem wesentlich höheren Ausmaß als ein Reifen mit schräg verlaufenden Cordsträngen.
Fig. 1A zeigt im Schnitt einen Wulst eines Gürtelreifens. Wird der Reifen aufgepumpt, bewegt sich eine Karkassenschicht 1, die gegenüber der Mittellinie eines Wulstkerns 4 nach innen versetzt ist, in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung nach oben, während sich eine Karkassenschicht m, die gegenüber der Mittellinie des Wulstkerns 4 nach außen versetzt ist, in der durch den zugehörigen Pfeil angedeuteten Richtung nach unten bewegt, so daß das Bestreben entsteht, die Karkassenschicht 1 von dem Wulstkern 4 zu trennen. Hierbei ist die äußere Karkassenschicht m bestrebt, gemäß Fig. 1A eine Verstärkungsschicht ρ aus Metallcord und eine Verstärkungsschicht q aus Cordfäden, die aus organischen Fasern bestehen, nach unten zu bewegen.
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In Fig. 1B ist das Ausmaß der Verlagerung der Teile 1, m, ρ und q dargestellt. Bezeichnet man die Verlagerungswerte mit den gleichen Buchstaben wie die genannten Teile des Reifens, besteht zwischen den Verlagerungswerten die folgende Beziehung:
1 - m>p>q
Ferner bewirkt die Verformung des Reifens beim Aufpumpen, daß in einer Versteifung s eine Scherspannung auftritt.
Wird der Reifen unter Last gedreht, wird die Karkassenschicht 1 gegenüber dem Wulstkern 4 abwechselnd nach oben und unten bewegt, so daß eine dynamische Beanspruchung stattfindet, die sich bei steigender Temperatur der Karkassenschicht vergrößert.
Fig. 2 zeigt in einer graphischen Darstellung die Ergebnisse von Versuchen an Reifen zur Ermittlung der radialen Spannung, der in der Umfangsrichtung wirkenden Spannung und der Scherspannungen, die am oberen Ende des nach oben gerichteten Teils der Karkassenschicht auftreten, wenn der Reifen auf einen Innendruck von 0,5 kg/cm gebracht und einer Belastung von 20096 ausgesetzt wird, wobei Fig. 2 die genannten Werte in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Reifens zeigt, und wobei die genannten Werte mit Hilfe von Dehnungsmessern ermittelt wurden.
Die Versuche wurden mit Hilfe einer Prüfmaschine durchgeführt, die eigens zur Verwendung bei der Runderneuerung von abgenutzten Reifen konstruiert wurde. Die in Fig. 2 dargestellten Veränderungen der Spannungen am oberen Ende des nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht traten auf,
■ ---■■■
wenn der Reifen einer Last von 5»4 to ausgesetzt wurde, was einer Belastung von 20096 nach japanischer Norm entspricht; unter diesen Bedingungen wurde der Reifen gedreht.
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In Fig. 2 bedeuten die Ordinaten-werte die in Prozent angegebenen Spannungen, die am oberen Ende des nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht auftraten, während die Abszissenwerte die Winkelstellung des Dehnungsmessers angeben, wobei sich der Dehnungsmesser bei der Winkelstellung 0° senkrecht unterhalb der Last befand.
In Fig. 2 bezeichnen auf der Ordinatenachse abgetragene positive Werte Zugspannungen, während negative Werte Druckspannungen bezeichnen. Die auf der Abshissenachse aufgetragenen positiven Werte gelten für die sich der Fahrbahn nähernde Seite des Reifens, während die negativen Werte für die sich von der Fahrbahn abhebende Seite des Reifens gelten.
Die Messungen wurden bei konstanter Drehgeschwindigkeit des Reifens durchgeführt. Daher ist die Wellenform der Spannung, die unmittelbar unterhalb der Last erzeugt wird, nicht stets symmetrisch zum Nullpunkt, sondern die Wellenform der Spannung folgt gewöhnlich einer bestimmten anderen Funktion. Mit anderen Worten, die Karkassencordschicht wird gegenüber dem Wulstkern abwechselnd nach oben und unten bewegt. Diese Erscheinung wird im folgenden der Einfachheit halber als "Auf- und Abwärtsbewegung" bezeichnet.
Außerdem bewegt sich der Reifenwulst seitlich nach unten in Richtung auf die Außenseite des Reifens und in Richtung der Reifenachse, so daß die Verformung des Wulstes größer wird als die Verformung, die durch die Scherbeanspruchung der Versteifung hervorgerufen wird, wenn der Reifen aufgepumpt und belastet wird. Das Vorhandensein eines Abstandes zwischen zwei einander benachbarten Karkassencordschichten und die seitliche Abwärtsbewegung des Wulstes bewirken eine Veränderung des Neigungswinkels der Verstärkungsschicht aus Metallcord. Infolgedessen konzentriert sich die Spannung im oberen Ende des nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht und im
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oberen Ende der radial verlaufenden Verstärkungsschicht aus Metallcord. Diese Spannungskonzentration im oberen Ende der Metallcordschicht, deren Elastizitätsmodul sich in einem sehr erheblichen Ausmaß von demjenigen von Gummi unterscheidet, stellt eine Gefahrenquelle dar, die zu einer Beschädigung des Reifens fuhren kann.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis des Ablaufs der vorstehend beschriebenen Verlagerung des Wulstes bei einem Luftreifen mit einer radialen oder halbradialen Karkassenschicht. Genauer gesagt ist durch die Erfindung ein Luftreifen geschaffen worden, bei dem die Wulste eine gut abgeglichene Starrheit aufweisen, so daß eine lange Lebensdauer gewährleistet ist.
Sin Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein Luftreifen geschaffen worden ist, der mindestens eine Karkassenschicht aufweist, welche von innen nach außen so um Wulstkerne herumgelegt ist, daß sie Schleifen und nach oben gerichtete Abschnitte bildet, wobei diese Schicht aus radial oder halbradial verlaufenden Cordsträngen besteht; zwischen der Karkassenschicht und jedem nach oben gerichteten Abschnitt derselben ist eine Versteifung aus Gummi angeordnet, die sich von dem Wulstkern aus radial nach außen erstreckt und einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt hat; zu jedem erfindungsgemäßen verstärkten Wulst eines Gürtelreifens für schwere Fahrzeuge gehören eine erste und eine zweite Verstärkungsschicht % wobei sich die erste Verstärkungsschicht im wesentlichen lückenlos von einem axial weiter außen liegenden Punkt aus erstreckt, der höher liegt als das obere Ende der zweiten Verstärkungsschicht und das Ende des nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht; die erste Verstärkungsschicht erstreckt sich weiter entlang der Unterseite des Schleifenabschnitts der Karkassenschicht zu einem axial weiter innen liegenden Punkt nahe der Innenfläche des nicht nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht; die zweite Verstärkungsschicht ist zwischen dem nach oben ge-
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richteten Abschnitt der Karkassenschicht und der ersten Verstärkungsschicht angeordnet, und der axial weiter innen liegende Teil der ersten Verstärkungsschicht, der sich längs der Innenseite der Karkassenschicht erstreckt, weist ein oberes Ende auf, dessen Höhe h1 gegenüber der Basis des Wulstes durch nachstehende Gleichung gegeben ist:
Ix1 = (0,8 bis 2,5)h0
Hierin bezeichnet hQ die Höhe des Endes des nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht gegenüber der Basis des Wulstes, wobei sich dieser Abschnitt aus mindestens zwei Schichten zusammensetzt, dessen Cordstränge auf einem Kreis geneigt sind, der durch das Ende bzw. den freien Rand des nach außen gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht bestimmt wird, wobei der Neigungswinkel gegenüber der radialen Richtung des Reifens 40° bis 75° beträgt, und wobei der axial weiter außen liegende Teil der ersten Verstärkungsschicht, der die Außenseite der zweiten Verstärkungsschicht überdeckt, aus mindestens einer Schicht besteht.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Reifenwulste mit Hilfe eines Verstärkungselements zu verstecken, z.B. durch ein Scheuerstück mit Cordsträngen aus organischem Material, ein Scheuerstück mit Cordfäden aus Metall, eine Versteifung aus Gummi o.dgl. oder durch Verwendung einer Kombination solcher Verstärkungselemente. Durch die Erfindung 1st eine verbesserte verstärkte Konstruktion für die Wulste von Gürtelreifen für schwere Fahrzeuge geschaffen worden, bei der diese Verstärkungselemente so angeordnet sind, daß sich ein guter Abgleich ergibt.
Um die Spannungskonzentration am oberen Ende der Metallcordstränge, welche die zweite Verstärkungsschicht bilden, bzw. das obere Ende des nach oben gerichteten Abschnitts der Cordstränge der Karkassenschicht zu verringern, werden die Reifenwulste gemäß der Erfindung so verstärkt, daß die Verformung
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der Wulste wirksam unterdrückt wird, und daß die Gefahr des Abreißens der Karkassenschicht von den Wulstkernen sowie der beschriebenen Auf- und Abbewegung der Karkassenschicht verringert wird; hierbei ist die Anordnung derart, daß die erste Verstärkungsschicht mit Cordsträngen aus organischen Fasern, die geeignet ist, Zugkräften standzuhalten, um den Wulstkern herumgellgt ist, daß die aus Metallcord bestehende zweite Verstärkungsschicht, die eine hohe Biegesteifigkeit besitzt, auf der axial nach außen gerichteten Seite des nach oben ragenden Abschnitts der Karkassenschicht sowie zwischen dem nach oben ragenden Abschnitt der Karkassenschicht und der ersten Verstärkungsschicht mit Cordsträngen aus organischen Fasern angeordnet 1st, und daß die Versteifung zwischen der Karkassenschicht und ihrem nach außen gerichteten Abschnitt liegt.
Da die erste Verstärkungsschicht mit Cordsträngen aus organischen Fasern im wesentlichen kontinuierlich um den Wulstkern herumgelegt ist, so daß sie sich von der axial nach außen gerichteten Seite des Wulstes aus über die untere Seitenfläche der durch die Karkassenschicht gebildeten Schleife zur axial nach innen gerichteten Seite des Wulstes erstreckt, arbeitet diese Schicht mit der zweiten Verstärkungsschicht aus Metallcord zusammen, um das Abreißen der Karkassenschicht vom Wulstkern zu verhindern, wenn die Karkassenschicht einer Zugbeanspruchung ausgesetzt wird, um Bewegungen zu unterdrücken, die zum Trennen zweier benachbarter Cordschichten führen könnten, um die beschriebene Auf- und Abbewegung der Karkassenschicht bei wiederholter Belastung des Reifens zu verhindern, und um eine Beschädigung der Reifenwulste auszuschließen.
Die zweite Verstärkungsschicht aus Metallcord ist zwischen dem nach oben gerichteten Abschnitt der Karkassenschicht und der ersten Verstärkungsschicht mit Cordsträngen aus organischen Fasern angeordnet, und sie besteht aus Cordsträngen, die auf einem Kreis, der durch den äußeren Rand des nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht bestimmt wird, gegen
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die radiale Richtung des Reifens unter einem Winkel von 45° bis 80° und vorzugsweise zwischen 50° und 65° geneigt sind. Das obere Ende bzw. der äußere Rand der zweiten Verstärkungsschicht ist vorzugsweise so angeordnet, daß er tiefer liegt als der äußere Rand des nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht, um die Haltbarkeit des Wulstes zu verbessern,
Die Cordstränge von mindestens zwei Schichten der ersten Verstärkungsschicht mit organischen Cordfasern kreuzen sich auf der axial nach innen gerichteten Seite der Karkassenschicht.
Fig. 3 veranschaulicht die bezüglich des Wulstes erzielte Verstärkungswirkung. Gemäß der Erfindung werden verschiedene Arten von Verstärkungselementen miteinander kombiniert, um eine wirksame Unterdrückung mehrerer Faktoren zu erzielen, und zwar der auf die Karkassenschicht 1 wirkenden Zugkraft oi, der Bewegung ß, die bestrebt ist, zwei einander benachbarte Karkassenschichten 1 voneinander zu trennen, sowie der beschriebenen Auf- und Abbewegung y- der Karkassenschicht 1, die auftritt, wenn der Reifen aufgepumpt oder im Gebrauch belastet wird. Wird die erste Verstärkungsschicht mit Cordsträngen aus organischen Fasern außerhalb der zweiten Verstärkungsschicht aus Iletallcord angeordnet, gewährleistet bereits die Verwendung nur einer einzigen ersten Verstärkungsschicht mit Cordsträngen aus organischen Fasern eine erhebliche Verstärkungswirkung.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reifens dargestellt. Die Höhe h^ des oberen Endes der ersten Verstärkungsschicht 5 mit Cordsträngen aus organischen Fasern, das auf der axial nach innen gerichteten Seite einer Karkassenschicht 2 angeordnet ist, wobei sich dieser Abschnitt der ersten Verstärkungsschicht von der Basis des Wulstes aus nach oben erstreckt, übt einen sehr erheblichen Einfluß auf die Spannungskonzentration am oberen Ende 3' einer zweiten Ver-
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Stärkungsschicht 3 aus Metallcord aus. Mit anderen Worten, wenn die Höhe h^ größer ist als das 0,8-fache der Höhe IIq, wird die Spannungskonzentration am oberen Ende 3' des Metallcords der zweiten Verstärkungsschicht 3 plötzlich verringert; dies gilt insbesondere für die Hauptscherspannung am Ende des nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht. Wird dagegen für die Höhe Ji1 ein sehr hoher Wert gewählt, gelangt das obere Ende der ersten Verstärkungsschicht 5 aus organischen Cordfasern in die Nähe der Durchbiegungszone des Reifens, und am oberen Ende der ersten Verstärkungsschicht ergibt sich die Gefahr des Auftretens von Rissen. Daher ist es erforderlich, für die Höhe h-j einen Wert zu wählen, der in dem Bereich
Ji1 = (0,8 bis 2,5)hQ
und vorzugsweise in dem Bereich
1I1 = (1,0 bis 2,O)Ii0
liegt, wobei die Obergrenze nicht die maximale Breite des Reifenquerschnitts überschreitet.
Die Anordnung der ersten Verstärkungsschicht 5 mit Cordsträngen aus organischen Fasern innerhalb des genannten Bereichs gewährleistet eine erhebliche Verringerung der Gefahr eines Abreißens am Ende 2" des nach oben gerichteten Abschnitts 21 der Karkassenschicht 2 und des oberen Endes 31 der zweiten Verstärkungsschicht 3 mit Cordsträngen aus Metall.
Der Überzugsgummi der ersten Verstärkungsschicht 5 hat einen niedrigen 100%-Elastizitätsraodul von 45 bis 64 kg/cm und vorzugsweise von 50 bis 60 kg/cm , der höher ist als derjenige von Gummi für auf bekannte Weise ausgebildete Verstärkungselemente mit Cordsträngen aus organischen Fasern.
Der Überzugsgummi der zweiten Verstärkungsschicht 3 mit Cordsträngen aus Metall hat einen hohen 10096-Elastizitätsmodul von 45 bis 80 kg/cm und vorzugsweise von 50 bis 80 kg/cm Die Cordstränge der ersten Verstärkungsschicht 5 mit Cord-
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strängen aus organischen Fasern sind auf einem Kreis, der durch das Ende 2" des nach oben gerichteten Abschnitts 2' der Karkassenschicht 2 bestimmt wird, gegen die radiale Richtung des Reifens unter einem Winkel von 40° bis 75° geneigt. Es hat sich gezeigt, daß es besonders zweckmäßig ist, einen in diesem Bereich liegenden Neigungswinkel zu wählen.
Die erste Verstärkungsschicht 5 mit Cordsträngen aus organischen Fasern ist gemäß Fig. 4 so angeordnet, daß sie das Ende 2" des nach oben gerichteten Abschnitts 2' der Karkassenschicht 2 und das obere Ende 3f der zweiten Verstärkungsschicht 3 mit Cordsträngen aus Metall überdeckt. Die Höhe des oberen Endes der ersten Verstärkungsschicht 5 mit Cordsträngen aus organischen Fasern, das auf der axial nach außen gerichteten Seite des Wulstkerns 4 angeordnet ist, ist gleich der Höhe h1 und vorzugsweise größer als die Höhe h-j des oberen oder äußeren Randes des auf der axial nach innen gerichteten Seite des Wulstkerns angeordneten Teils dieser Schicht.Die Erfindung beschränkt sich nicht auf diese Anordnung der ersten Verstärkungsschicht 5 mit Cordsträngen aus organischen Fasern. Jedoch ist es mittels dieser Konstruktion möglich, die außerordentlich stark abgestuften Unterschiede bezüglich der Starrheit der Verstärkungselemente für die Reifenwulste zu mildern.
Die Versteifung kann als zusammenhängendes Element aus Gummi ausgebildet sein oder sich gemäß Fig. 4 aus einem unteren Gummikörper 6 und einem oberen oder äußeren Gummikörper 7 zusammensetzen. Vorzugsweise wird für den 1OO96-Elastizitätsmodul des oberen Gummikörpers 7 ein niedrigerer Wert gewählt als bei dem dem Wulstkern 4 benachbarten unteren bzw. inneren Gummikörper 6. Insbesondere ist es vorzuziehen, das obere Ende 3< der zweiten Verstärkungsschicht 3 mit radialen Cordsträngen aus Metall oder das obere Ende 2" des nach außen gerichteten Abschnitts 2* der Karkassenschicht 2, das in Berührung mit der
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Versteifung 7 steht, so auszubilden, daß es einen niedrigen Elastizitätsmodul aufweist. Gemäß der Erfindung führt die Kombination dieser Anordnung der Versteifung mit der beschriebenen Anordnung des Verstärkungselements zu einer abgeglichenen Starrheit des Reifens, und daher wird diese Anordnung bevorzugt.
Fig. 5 zeigt die Ergebnisse von Laboratoriumsversuchen, bei denen erfindungsgemäße Reifen mit Reifen bekannter Art verglichen wurden. Gemäß Fig. 5 ermöglicht es der erfindungsgemäße Reifenaufbau, die Verlagerung und die Beanspruchung, d.h. die Hauptscherbeanspruchung, am Ende 2" des nach oben gerichteten Abschnitts 2* der Karkassenschicht erheblich zu verringern. In Fig. 5 ist die Verlagerung des Endes 2" des nach außen gerichteten Abschnitts 2' der Karkassenschicht auf der Ordinatenachse in Millimeter aufgetragen, während die Beanspruchung bzw. Verformung infolge der Hauptscherspannung auf der Abszissenachse in Prozent aufgetragen ist.
Bei jedem der bekannten Reifen A und B ist eine Karkassenschicht mit Cordsträngen aus Metall vorhanden, die von innen nach außen um die Wulstkerne herumgelegt und daran so befestigt ist, daß sie nach oben bzw. außen gerichtete Abschnitte bildet. Nur auf der axial nach außen gweisenden Seite jedes nach oben gerichteten Abschnitts der radialen Karkassenschicht sind zwei Schichten mit Cordsträngen aus organischem Material, z.B. Polyamid o.dgl., so angeordnet, daß die Cordstränge schräg verlaufen. Zwischen den nach oben gerichteten Abschnitten der Karkassenschicht und den Schichten mit Cordsträngen aus organischem Material 1st eine Verstärkungsschicht mit Metallcordsträngen angeordnet, bei der die Cordstränge schräg verlaufen. Bei dem bekannten Reifen A ist das obere Ende der radial gerichteten Verstärkungsschicht mit Metallcordsträngen oberhalb des Endes des nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht angeordnet, während
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bei dem bekannten Reifen B das obere Ende der radial gerichteten Verstärkungsschicht mit Metallcordsträngen unterhalb des oberen Endes des nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht angeordnet ist.
Ferner haben Lauftrommelversuche erkennen lassen, daß die Temperatur des Reifenwulstes, die am Ende 2" des nach oben gerichteten Abschnitts 21 der Karkassenschicht 2 bei dem erfindungsgemäßen Reifen gemessen wird, um 20°C niedriger ist als bei dem bekannten Reifen B. Dies hat seine Ursache darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Reifen der Wulst einer geringeren Verformung unterliegt, so daß der Gummi des Wulstes, z.B. der Gummi (Polymerkautschuk) der Versteifung, nur in einem geringen Ausmaß bewegt wird.
In Fig. 4 ist in einem Querschnitt die rechte Hälfte eines erfindungsgemäßen GUrtelreifens der Größe TBR 1000 R 20 14PR dargestellt. Zu diesem Reifen gehört ein Gürtel 1. Die Karkassenschicht 2 besteht aus radial gerichteten Stahlcordsträngen, die sich von dem dargestellten Wulstkern 4 aus zu dem nicht dargestellten zweiten Wulstkern erstrecken, und diese Karkassenschicht ist um jeden Wulstkern von innen nach außen herumgelegt und daran befestigt. Die Höhe hg des Endes 2" des nach oben gerichteten Abschnitts 2' der Karkassenschicht 2, die von der Basis des Wulstes aus gemessen wird, entspricht der nachstehenden Gleichung:
h0 = (0,13 bis O,35)H
Hierin bezeichnet H die von der Wulstbasis aus gemessene Höhe der Karkasse 2. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist H gleich 240 mm und Iiq gleich 63 mm, d.h. 11q entspricht 0,26 H.
Die erste Verstärkungsschicht 5 besteht aus Cordsträngen aus organischen Fasern, bei denen es sich um Polyamid handelt. Die Verstärkungsschicht 5 bildet zwei Abschnitte, die sich von so hoch liegenden Punkten aus nach unten bzw. innen erstrecken,
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daß sie das Ende des nach oben gerichteten Abschnitts 21 der Karkassenschicht 2 überdecken; gemäß Fig. 4 ist die Verstärkungsschicht 5 um den Wulstkern 4 so herumgelegt, daß sie sich längs der axial nach innen weisenden Seite der Karkassenschicht 2 nach oben erstreckt. Die Cordstränge des axial weiter innen liegenden Teils der Verstärkungsschicht 5 sind gegen die Cordstränge der radial verlaufenden Karkassenschicht 2 unter einem Winkel von 56° geneigt, während die Cordstränge des axial weiter außen liegenden Teils der Verstärkungsschicht 5 gegen die Cordstränge der radial gerichteten Karkassenschicht 2 unter einem Winkel von 66° geneigt sind. Infolgedessen kreuzen eich die Cordstränge der beiden Abschnitte der Verstärkungsschicht 5. Der Uberzugsgummi der ersten Verstärkungsschicht 5 hat einen 10096-Elastizitätsmodul von 58 kg/cm2. Die Höhe h^ des oberen Endes des axial weiter innen liegenden Teils der ersten Verstärkungsschicht 5 entspricht der Glei-
chun* H1 = 95 mm,
was der Bedingung entspricht, daß die Gleichung
*H = 1,5 ho
gilt. Der axial weiter innen liegende Teil und der axial weiter außen liegende Teil der ersten Verstärkungsschicht 5 mit Cordsträngen aus organischen Fasern sind an der Basis des Wulstes miteinander verbunden, und zwar vorzugsweise mit einem stumpfen Stoß oder einem Überlappungsstoß. Hierbei genügt es, jeden der beiden Abschnitte der Verstärkungsschicht 5 an dem Wulstkern 4 zu befestigen.
Auf dem Wulstkern 4 ist eine harte Versteifung 6 mit einem 10096-Elastizitätsmodul von 105 kg/cm2 angeordnet, und auf dieser Versteifung ist eine weiche Versteifung 7 mit einem 100%-Elastizitätsmodul von 20 kg/cm angeordnet. Die Versteifungen 6 und 7 haben insgesamt eine annähernd dreieckige Querschnittsform· Das Ende 2" des nach oben gerichteten Abschnitts 2* der
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QJO
Karkassenschicht 2 ist der weichen Verstärkung 7 benachbart.
Der 10C$-Elastizitätsmodul der harten Versteifung 6 wird so gewählt, daß er mindestens 70 kg/cm beträgt und vorzugsweise im Bereich von 80 bis 115 kg/cm2 liegt. Für den 100%-Elastizitätsmodul der weichen Versteifung 7 wird ein Bereich zwisehen 15 und 50 kg/cm und vorzugsweise zwischen 20 und 30 kg/cm gewählt. Die Gesamthöhe der Versteifung liegt vorzugsweise zwischen dem 0,3-fachen und dem 0,6-fachen der Höhe H.
Die zweite Verstärkungsschicht 3 aus Stahlcordsträngen ist auf der axial nach außen gerichteten Seite des nach oben weisenden Abschnitts 2' der Karkassenschicht 2 sowie zwischen dem nach außen gerichteten Abschnitt 2' und der ersten Verstärkungsschicht 5 mit Polyamidcordsträngen angeordnet. Das obere Ende 3' der zweiten Verstärkungsschicht 3 mit Stahlcordsträngen liegt gemäß Fig. 4 tiefer als das obere Ende 2" des nach oben gerichteten Abschnitts 21 der Karkassenschicht 2. Die zweite Verstärkungsschicht 3 mit Stahl cordsträngen ist in axialer Richtung an der Außenseite des Wulstkerns 4 im Bereich des Fußabschnitts des Wulstes befestigt. Die zweite Verstärkungsschicht 3 mit Stahlcordsträngen kann axial nach innen um den Wulstkern 4 herumgelegt sein. Die Stahlcordstränge der zweiten Verstärkungsschicht 3 sind gegen die radial gerichteten Cordstränge unter einem spitzen Winkel und gegen die radiale Richtung des Reifens unter einem Winkel von 62° geneigt. Der Überzugsgummi der zweiten Verstärkungsschicht 3 mit Stahlcordsträngen hat einen 100%-Elastizitätsmodul von 65 kg/cm . Das obere Ende 31 der zweiten Vers^tärkungsschicht 3 hat gemäß Fig. 4 gegenüber der Basis des Wulstes eine Höhe h2 von etwa 53 mm, was etwa dem 0,84-fachen der Höhe Iiq entspricht.
Die Höhe des oberen Endes 3' der zweiten Verstärkungsschicht 3 mit Stahlcordsträngen kann höher gewählt werden als die Höhe des Endes 2" des nach oben gerichteten Abschnitts 2» der
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Karkassenschicht 2, doch wird vorzugsweise für die Höhe h2 ein kleinerer Wert gewählt als für die Höhe hg, und das obere Ende 3! liegt zweckmäßig in einer Höhe, die drei Fünfteln bis sieben Fünfteln von hg entspricht und vorzugsweise gleich drei Fünfteln von hQ ist.
In Fig. 4 ist eine abschließende Gummiauflage δ dargestellt, die sowohl dem Ende 2n des nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht 2 als auch dem oberen Ende 3* der zweiten Verstärkungsschicht 3 mit Metallcordsträngen benachbart ist und einen 100%-Elastizitätsmodul von 65 kg/cm hat.
Lauftrommel-Dauerversuche haben gezeigt, daß der bekannte Reifen B nach Fig. 5 eine Laufstrecke von 18 500 km erreicht, ohne daß Schäden auftreten, während der erfindungsgemäße Reifen eine schadenfreie Laufstrecke von 29 000 km erreicht. Dieses Versuchsergebnis läßt erkennen, daß ein erfindungsgemäßer Reifen eine Haltbarkeit erreicht, die um mehr als ein Drittel höher ist als diejenige des bekannten Reifens B.
Schließlich haben praktische Erprobungen gezeigt, daß die Wulste des erfindungsgemäßen Reifens eine hervorragende Haltbarkeit haben, und daß Reifenschäden auch bei intermittierendem oder kontinuierlichem Gebrauch unter hohen Beansp ruchungen in einem geringeren Ausmaß auftreten.
H U 9 H 4 U / 0 6 1 7

Claims (9)

  1. DR. ING. F. AVtTKSTHOKF 8»»OO λ· ÜNCIIKN 9O
    DR. K. ν. PKClIMANN - SCJIWSIQEBSTBASSE 2
    DR. ING. I). HKHKKNS ««ro» «089) ββϊοβΐ
    DIPL. ING. It. GOKTZ ,,«.««-. A«x a 84 070
    PUTiemTWT mFkcbei
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    PATENTANSPRÜCHE
    1J Gürtelreifen für schwere Fahrzeuge mit mindestens einer Karkassenschicht, die um Wulstkerne von innen nach außen so herumgelegt ist, daß sie Schleifen und nach oben bzw. außen gerichtete Abschnitte bildet, wobei sich die bzw. jede Karkassenschicht aus radial oder halbradial gerichteten Kordsträngen zusammensetzt, sowie mit einer Versteifung aus Gummi, die auf jeder Seite zwischen der Karkassenschicht und dem betreffenden nach oben gerichteten Abschnitt angeordnet ist und sich vom zugehörigen Wulstkern aus radial nach außen erstreckt, wobei die Versteifung aus Gummi einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt hat, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wulst des Reifens eine erste Verstärkungsschicht (5) aufweist, die sich aus Kordsträngen aus organischen Fasern zusammensetzt, sowie eine zweite Verstärkungsschicht (3) aus Metallkordsträngen, wobei sich die erste Verstärkungsschicht im wesentlichen lückenlos von einem axial weiter außen liegenden Punkt aus, der höher liegt als das obere Ende (31) der zweiten Verstärkungsschicht und das Ende (2") des nach oben gerichteten Abschnitts (21) der Karkassenschicht, längs der Unterseite des Schleifenabschnitts der Karkassenschicht (2) zu einem axial weiter innen liegenden Punkt nahe der Innenfläche des nicht den nach außen gerichteten Abschnitt bildenden Teils der Karkassenschicht erstreckt, wobei die zweite Verstärkungsschicht (3) zwischen dem nach oben gerichteten Abschnitt der Karkassenschicht und der ersten Verstärkungsschicht angeordnet ist, wobei der axial weiter innen liegende Teil der ersten Verstärkungs-
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    ORIGINAL INSPECTED
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    schicht (5), der längs der Innenseite der Karkassenschicht angeordnet ist, ein oberes Ende aufweist, dessen Höhe h1 gegenüber der Basis des Wulstes dem Ausdruck
    H1 = (0,8 bis 2,5)h0,
    wenn hQ die Höhe des Endes(2") des nach oben gerichteten Abschnitts (21) der Karkassenschicht gegenüber der Basis des Wulstes bezeichnet, wobei dieser Teil der ersten Verstärkungsschicht aus mindestens zwei Schichten besteht, deren Kordstränge auf einem Kreis, der durch das Ende des nach oben gerichteten Abschnitts der Karkassenschicht bestimmt ist, gegen die radiale Richtung des Reifens unter einem Winkel zwischen 40° und 75° geneigt sind, und wobei der axial weiter außen liegende Teil der ersten Verstärkungsschicht (5), der die Außenseite der zweiten Verstärkungsschicht überdeckt, aus mindestens einer Schicht besteht.
  2. 2. Gürtelreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifung aus einem zusammengesetzten Gummimaterial aufgebaut ist und aus einer oberen Hälfte (7) und einer unteren Hälfte (6) besteht, welch letztere dem Wulstkern (4) benachbart ist, daß die obere Hälfte der Versteifung einen niedrigeren Elastizitätsmodul hat als die untere Hälfte, und daß die obere Hälfte in Berührung mit dem Ende (2") des nach oben gerichteten Abschnitts (21) der Karkassenschicht (2) oder mit dem oberen Ende (31) der zweiten Verstärkungsschicht (3) steht.
  3. 3. Gürtelreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe h^ des oberen Endes des axial weiter innen liegenden Teils der ersten Verstärkungsschicht (5), der sich von der Basis des Wulstes aus längs der Innenseite der Karkassenschicht (2) erstreckt, durch den Ausdruck
    1I1 = (1 bis 2,0) ho
    gegeben ist, in dem Iiq die Höhe des Endes (2") des nach oben
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    gerichteten Abschnitts (21) der Karkassenschicht (2) gegenüber der Basis des Wulstes bezeichnet.
  4. 4. Gürtelreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzugsgummi der ersten Versfirkungsschicht (5) einen 100%-Klastizitätsmodul von 45 bis 65 kg/cm hat.
  5. 5. Gürtelreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Hälfte (6) der Versteifung einen 100%-Elastizitätsmodul von mindestens 70 kg/cm und die obere Hälfte (7) der Versteifung einen 100%-Elastizitätsmodul von 15 bis 50 kg/cm hat.
  6. 6. Gürtelreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Verstärkungsschicht (3) radial nach innen erstreckt und im Bereich der Wulstbasis endet, wo sie am Wulstkern (4) auf dessen axial nach außen gerichteter Seite befestigt ist.
  7. 7. Gürtelreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Verstärkungsschicht (3) radial nach außen bis zu einem oberen Ende (31) erstreckt, dessen Höhe h2 gegenüber der Wulstbasis geringer ist als die Höhe Iiq des Endes (2") des nach oben gerichteten Abschnitts (21) der Karkassenschicht (2) gegenüber der Wulstbasis, wobei die Höhe h2 zwischen hQ und drei Fünfteln von Iu liegt.
  8. 8. Gürtelreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kordstränge der zweiten Verstärkungsschicht (3) oder deren Verlängerungen auf einem Kreis, der durch das Ende (2") des nach oben gerichteten Abschnitts (2*) der Karkassenschicht (2) bestimmt ist, gegen die radiale Richtung des Reifen unter einem Winkel zwischen 45° und 80° geneigt sind.
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  9. 9. Gürtelreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzugsgummi der zweiten Verstärkungsschicht (3)
    einen 100%-Elastizitätsmodul von 45 bis 80 kg/cm hat.
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