DE2755533C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Insbesondere betrifft die Erfindung Fahrzeugreifen der genannten Art, die ohne Schlauch verwendet werden. Die erforderliche Luft­ dichtheit wird bei solchen Reifen bequem dadurch erhalten, daß die Wulstsitzfläche der Felge und die entsprechende Fläche des Wulstes schräg gebildet werden, wodurch sich ein Schrumpfsitz zwischen den beiden Flächen ergibt, wenn der Reifen aufgepumpt wird. Zufolge der Notwendigkeit, eine einstückige Felge zu haben, müssen bei der Montage des Reifens an der Felge die Reifenwulste über die Felgenflansche geschoben werden. Dieser Arbeitsvorgang kann nicht leicht ausgeführt werden, insbesondere nicht bei Großreifen, die größere Wulste haben und für die mas­ sive Felgen verwendet werden. Dieser Arbeitsvorgang wird bei solchen Reifen dadurch ausgeführt, daß die diametrale Ebene der Karkasse mit Bezug auf die Felge schräg angeordnet wird, damit die Wulste über die Felgenflansche gehen können. Dabei ist es das Tiefbett, welches es ermöglicht, die diametrale Ebene schräg zu halten, selbst nachdem der erste Wulst bereits an der Felge angeordnet ist.

In jedem Fall erfordert der Arbeitsvorgang des Schiebens der Reifenwulste über die Felgenflansche immer eine zeitweilige Verformung des Reifenwulstes. Diese Verformung ist nur bis zu einem gewissen Ausmaß möglich, und, je größer die Karkasse ist, desto geringer ist die Möglichkeit ihrer Verformung. Dem­ gemäß ist es absolut erforderlich, den Unterschied zwischen dem maximalen Durchmesser des Felgenflansches und dem minimalen Durchmesser des Reifenwulstes innerhalb angemessener bzw. mäßiger Werte zu halten.

Bei Fahrzeugreifen der genannten Art ergibt sich bei der Mon­ tage zwischen den Reifenwulsten und der Felge ein Schrumpfsitz, dessen Zweck nicht nur darin besteht, Luftdichtheit zu gewähr­ leisten - was auch auf andere Weise erhalten werden kann -, sondern er dient auch dazu, ein sicheres Anordnen des Wulstes an der Felge zu erhaten. Nur unter solchen Bedingungen kann im Gebrauch ein Reifen ein gutes Straßenverhalten gewährlei­ sten mit beträchtlicher Nutzlebensdauer für den Wulst und mit sich daraus ergebender langer Lebensdauer der Karkasse.

Das sichere Anordnen des Wulstes ist bei bekannten Fahrzeug­ reifen nicht unveränderlich, und es ergibt sich eine zunehmende Verschlechterung. Als Folge des genannten Schrumpfsitzes und der während des Gebrauchs auftretenden Beanspruchungen wird der axial innere Teil der mit dem Wulstsitz der Felge im Ein­ griff stehenden Unterfläche des Wulstes bzw. der Wulstbasis dauerhaft verformt, wodurch sich dieser Teil vom Wulstsitz in radialer Richtung abhebt. Dies bewirkt eine Verkleinerung der Schrumpfsitzfläche des Wulstes, das heißt der Fläche, die sich in dichtem Eingriff mit der Felge befindet, so daß die Sicherungskraft sich verkleinert und größere Kräfte auf den übrigen Teil des Wulstes, der unter dem Metalldrahtkern liegt, ausgeübt werden, wodurch die Verformung dieses übrigen Teiles des Wulstes vergrößert wird. Daraus ergibt sich eine zunehmend kleinere Schräglage der Unterfläche des Wulstes bzw. der Wulst­ basis und damit ein Trennen der Wulstbasisfläche von dem Wulstsitz. Diese Trennung beginnt am axial inneren Ende des Wulstes und setzt sich axial nach außen in Richtung des Fel­ genflansches fort.

Als Ergebnis kann der Reifen sich an der Felge bewegen. Tat­ sächlich wirkt der Wulst, da er von dem Felgenflansch nicht wirksam abgestützt ist, wegen seiner verringerten Höhe, die ebenfalls eine wesentliche Eigenschaft darstellt, und wegen der Aufgabe des größeren Teiles der Verbindung zwischen dem Wulst und dem Wulstsitz als ein Gelenk oder Scharnier und dreht sich demgemäß um einen Punkt, der mehr oder weniger im Bereich des Felgenflansches liegt. Diese Bewegungen rufen in sehr kurzer Zeit eine Zerstörung des Wulstes von ihrem ersten Erscheinen an hervor, wobei auch die optimalen Eigenschaften des Reifenverhaltens verschlechtert werden.

In der DE-OS 22 04 746 ist ein schlauchloser Fahrzeugreifen offenbart, bei welchem ein Abheben der Wulstbasis von der ent­ sprechenden Wulstsitzfläche der Felge durch besondere Gestaltung des Metalldrahtkernes verhindert werden soll. Jeder Metalldraht­ kern soll eine Querschnittsform zwischen einer Halbkreisfläche und der Fläche eines gleichseitigen Dreiecks mit abgerundeten Ecken bilden. Die den Querschnitt des Metalldrahtkernes bestim­ menden Drahtlagen sind durch wenigstens eine äußere schrauben­ förmig gewickelte Drahtlage als eine Einheit festgelegt.

In dem DE-GM 18 05 478 ist ein schlauchloser Fahrzeugreifen offenbart, bei welchem die Basis des vieleckigen Metalldraht­ kernes des Wulstes eine Abschrägung hat, die etwa der Abschrä­ gung der Wulstsitzfläche entspricht. Hierdrch soll gleich­ mäßige Beanspruchung der Einzeldrähte des Metalldrahtkernes erzielt werden.

Es ist auch ein Fahrzeugreifen der einleitend genannten Art be­ kannt (DE-OS 23 11 559, Fig. 3). Eine mögliche Verformung des Metalldrahtkernes des Wulstes unter den im Betrieb auftretenden Beanspruchungen ist hier nicht angesprochen. Vielmehr geht es um die Anbringung und Gestaltung von Versteifungseinlagen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Fahrzeugreifen der hier interessierenden Art den Wulst derart auszuführen, daß die Wulstbasisfläche auch bei längerem Gebrauch nicht verformt wird, insbesondere die Schräglage der Wulstbasisfläche aufrechterhalten wird.

Die Lösung ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Die besondere Anordnung des Metalldrahtkernes kann auf ver­ schiedene Weise erreicht werden, wobei Metalldrahtkerne er­ halten werden mit Querschnitten, die mehr oder weniger sicht­ bare Asymmetrie haben. In den Fällen, in denen die Bestimmung schwieriger ist, d. h. wenn das Vieleck des tatsächlichen Quer­ schnitts des Kernes, welches das Vieleck des entsprechenden sym­ metrischen Querschnitts überlagert, minimale Gesamtverschiebung zeigt, wird der tatsächliche Querschnitt als asymmetrisch im Sinne der Erfindung bezeichnet, wenn das Verhältnis zwischen den Querschnittshöhen mit Bezug auf die Kernbasis, gemessen an den beiden Enden der Vieleckseite, die der Kernbasis ent­ spricht, einen Wert außerhalb des Bereichs von 0,8 bis 1,25 hat, oder wenn die geradlinige Parallele zu der Kernbasis, die durch das axial innere Ende der Hinterschneidung hindurchgeht, wenig­ stens einen der Winkel des Vielecks, dessen Spitze auf der geraden Linie liegt, in zwei Teile unterteilt, die, wenn sie übereinander gelegt sind, sich um einen Wert von wenigstens 10° voneinander unterscheiden, oder gegebenenfalls, wenn das Ver­ hältnis zwischen dem Vorspringen der Hinterschneidung an einer orthogonalen geraden Linie zu der Kernbasis und der Querschnitts­ höhe mit Bezug auf die Kernbasis einen Wert von wenigstens 0,6 hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispiels­ weise erläutert.

Fig. 1 zeigt eine axiale Querschnittsansicht zweier verschie­ dener asymmetrischer Metalldrahtkerne, die sechseckigen Querschnitt haben, wobei die Querschnitte durch ausge­ zogene Linien bzw. durch unterbrochene Linien dargestellt sind, und wobei die Querschnitte in Übereinstimmung mit der obengenannten Bedingung (H/h außer­ halb des Bereiches von 0,8 bis 1,25) gegenüber dem entsprechenden symmetrischen Metalldraht­ kernquerschnitt dargestellt sind, der durch eine punktierte Linie wiedergegeben ist.

Fig. 2 und 3 sind jeweils eine axiale Querschnittsan­ sicht von je einem unterschiedlichen Beispiel eines asymmetrischen Metalldrahtkernes mit sechs­ eckigem Querschnitt, wobei der Metalldrahtkern durch ausgezogene Linien jeweils dargestellt ist gegenüber einem symmetrischen Metalldrahtkern wiedergegeben sind, der durch eine punktierte Linie dargestellt ist.

Fig. 4 ist eine axiale Querschnittsansicht eines von zwei Wulsten eines schlauchlosen Reifens, der auf einer Felge montiert ist, wobei der Wulst mit einem Metalldrahtkern gemäß der Erfindung versehen ist, wobei der fünfeckige Querschnitt gegenüber zwei entsprechenden bekannten sechseckigen Metalldraht­ kernen, die symmetrisch und regelmäßig sind, dar­ gestellt ist, die mit gestrichelten Linien bzw. mit punktierten Linien wiedergegeben sind.

Fig. 5 ist eine der Fig. 4 analoge Ansicht eines Wulstes eines schlauchlosen Reifens, der mit einem beson­ deren Metalldrahtkern sechseckigen Querschnitts versehen ist mit Paaren von zueinander parallelen Seiten gemäß der Erfindung, ebenfalls gegenüber einem bekannten entsprechenden Metalldrahtkern, der mit einer punktierten Linie wiedergegeben ist, wobei die zugehörige andere Gestalt, die von dem Wulst ein­ genommen ist, mit einer unterbrochenen Linie wie­ dergegeben ist.

Die Fig. 1, 2 und 3 sind aus sich heraus verständlich und benötigen demgemäß keine ins Einzelne gehende Erläuterungen. Sie dienen zur Erläuterung und zur Unterstützung der Berech­ tigung der Annahme von gewissen kritischen Werten, wie sie zuvor angegeben wurden, als Elemente der Trennung zwischen symmetrischen und asymmetrischen Querschnitten.

Es muß berücksichtigt werden, daß zwar die Figuren Metalldrahtkerne mit sechseckigem Querschnitt zeigen, daß die genannten kriti­ schen Werte jedoch allgemeinen Charakter bzw. allgemeine An­ wendbarkeit haben.

In Fig. 4 ist mit T der Wulst eines schlauchlosen Rei­ fens bezeichnet, der an einer Tiefbettfelge montiert ist, deren Vertiefung mit G bezeichnet ist. Mit S ist die Wulstsitzflä­ che bezeichnet, die in einem Winkel von A° zur Achse der Fel­ ge verläuft. Mit B ist der Felgenflansch bezeichnet.

Üblicherweise beträgt die Schrägstellung A° des Wulst­ sitzes S 15°, während die Schräglage der komplementären Rei­ fenfläche, d. h. der Wulstbasis (ein Element, welches in der Figur nicht sichtbar ist) größer ist und beispielsweise 20° beträgt, um das Aufblasen des Reifens beginnen zu können, sobald er an der Felge montiert ist, und um zum Setzen des Wulstes insbesondere an dem obengenannten Wulstende bei­ zutragen.

Der Wulst enthält einen Metalldrahtkern C, um welchen die Karkassenlagen herumgelegt sind, und zwar in bekannter Weise und nach einem bekannten Verfahren, welches keiner Erläuterung bedarf.

Der Metalldrahtkern wird größer, wenn die Abmessungen der Karkasse zunehmen. Er muß nicht nur den von den Karkas­ senlagen ausgeübten Zugkräften widerstehen, sondern auch den Beanspruchungen, die durch das Setzen an den schrägen Flächen der Felge hervorgerufen werden.

In jedem Fall ist es, da dies bekannte Elemente oder Größen sind, für einen Fachmann des hier in Rede stehenden Gebietes relativ einfach, die Menge an Stahl für den Metalldraht­ kern zu berechnen oder die Abmessungen für den Wider­ standsquerschnitt des Metalldrahtkernes zu berechnen, mit welchem auch die Fläche des rechtwinkligen Querschnitts bestimmt ist. Dieser Querschnitt ist üblicherweise ein regelmäßiges symme­ trisches Sechseck, ähnlich dem Sechseck, welches in Fig. 4 durch die punktierte Linie angegeben ist. Nachstehend wird als Kernbasis diejenige Seite des Vielecks bezeichnet, wel­ che die radial innere Seite des Metalldrahtkernes ist, und als Hinterschneidung wird diejenige axial innere Seite bezeichnet, die ein Ende mit der Kernbasis gemeinsam hat.

Diese Hinterschneidung hat üblicherweise eine Schräglage von 120° mit Bezug auf die Basis, sie kann jedoch auch eine Schräglage in dem Bereich um 120° herum haben. Aus praktischen Versuchen wurde gefunden, daß die maximale Größe des Abwei­ chungsbereiches etwa 70° beträgt, d. h. + 40° und - 30° mit Be­ zug auf den Wert, der üblicherweise 120° beträgt. Es ist selbstverständlich klar, daß zahlreiche Querschnitte gewählt werden können, welche die geforderten Bedingungen erfüllen, wobei jeder durch ein anderes Vieleck gegeben ist, die alle die gleiche Querschnittsfläche haben, d. h. den gleichen Wi­ derstandsquerschnitt haben.

Nach Versuchen ist sehr überraschend gefunden worden, daß ein sehr enger Zusammenhang zwischen der Nutzlebensdauer des Wulstes und der vorgenannten Verminderung der Schräglage der Wulstbasis, und auch zwischen dieser Verringerung der Schräglage und der Gestalt des Metalldrahtkernes, oder, ge­ nauer gesagt, der axialen Länge des Metalldrahtkernes, vor­ handen ist.

Die Lage des Metalldrahtkernes in dem Wulst, und insbeson­ dere die Lage des Metalldrahtkernes mit Bezug auf die Wulst­ basis ergibt sich in Abhängigkeit von den auftretenden Kräf­ ten, den Eigenschaften der den Wulst bildenden Elemente und auch von dessen geometrischer Form und dem für ihn geforder­ ten Eigenschaften. Es ist nunmehr gefunden worden, daß dann, wenn das axial innere Ende der Hinterschneidung in der zur Reifenachse rechtwinkeligen Ebene p-p liegt, die durch das axial innere Ende der Wulstbasis verläuft, wie es in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, sich keine Änderung der Schräglage der Wulstbasis ergibt, wodurch gleichzeitig die Nutzlebensdauer der Wulste beträchtlich verlängert und die Qualität der Verhaltenseigenschaften des Reifens im Gebrauch beträchtlich verbessert sind.

Ohne in irgendeiner Weise die vorliegende Erfindung einzu­ schränken, wird angenommen, daß der genannte Vorteil zufolge der Tatsache erhalten wird, daß der Metalldrahtkern axial verlängert wurde derart, daß er eine Tragfläche und Gegenwir­ kungsfläche für das axial innere Ende der Wulstbasis bildet. In anderen Worten ausgedrückt wird dieser Teil, insbesondere während des Gebrauchs gewissermaßen zwischen zwei Metall­ flächen zusammengedrückt, so daß er besser arbeitet als irgend­ ein bekanntes Wulstende mit dem üblichen Metalldrahtkern.

Bei den üblichen Metalldrahtkernen ist die Wulstbasis, welche nicht in geeigneter Weise mit Bezug auf die Felge radial von außen abgestützt ist, Biegebeanspruchungen unterworfen, und sie erfährt mit der Zeit dauerhafte Verformung, durch welche sie von der entsprechenden Fläche des Wulstsitzes weggezogen wird.

Diese Erscheinung ist auch aus Fig. 5 klar ersichtlich, ge­ mäß welcher der Reifenwulst mit einem besonderen Metalldraht­ kern C′ gemäß der Erfindung versehen ist, der rechteckige Ge­ stalt hat und dessen Basis im gleichen Winkel schräg verläuft wie der Wulstsitz, d. h. in dem Winkel A°. In Fig. 5 ist weiter mit punktierten Linien die Lage eines üblichen sechseckigen Metalldrahtkernes C′′ bekannter Art dargestellt. Wie ersicht­ lich, liegt bei dem bekannten Metalldrahtkern C′′ das axial innere Ende der Hinterschneidung in einer zur Reifenachse rechtwinkeligen Ebene m-m, die gegenüber der Ebene p-p axial nach außen versetzt ist. Hierdurch fehlt in der betreffenden ringförmigen Wulstzone eine Tragfläche und Gegenwirkungsfläche für das axial innere Ende der Wulstbasis, wobei, beginnend am axial inneren Ende der Wulstbasis der Wulst geschwächt ist zufolge der geringeren Menge an widerstandsfähigem Material in dieser Zone, die sich aus der Wirkung der unterschiedlichen Gestalt ergibt, die von dem Wulst eingenommen ist, das heißt sich daraus ergibt, daß das axial innere Ende der Hinterschnei­ dung des Metalldrahtkernes axial weiter außen liegt. In Fig. 5 ist mit einer teilweise unterbrochenen Linie die Schräglage der Wulstbasis des bekannten Metalldrahtkernes wiedergegeben, wie sie sich mit der Zeit ergibt. Die Schräglage ist durch den Winkel A′ angegeben, und sie ist geringer als die ursprüngliche Schräglage.

Es ist somit verständlich, daß das Fehlen einer Gegenwirkungs­ fläche und der geringe Widerstand gegen Beanspruchung im Laufe der Zeit radiale Verformung des Wulstendes bzw. der Wulstbasis in Richtung radial nach außen hervorrufen.

Andererseits kann die Abstützwirkung für die Wulstbasis nicht dadurch erhalten werden, daß einfach ein bekannter Metalldraht­ kern axial in Richtung zum Reifeninneren verschoben wird derart, daß sein axial inneres Ende mit der Ebene P-P in Ausrichtung ge­ bracht wird, die rechtwinkelig zur Reifenachse und durch das axial innere Ende der Wulstbasis verläuft. Dies ergibt sich aus folgenden Gründen:

Zunächst ist zu sagen, daß bereits erläutert worden ist, wie sich die Lage des Metalldrahtkernes und insbesondere die Lage der Kernbasis in dem Wulst sich aus den allgemeinen Eigenschaf­ ten oder Gesamteigenschaften ergibt, die für den Wulst erwünscht sind. Ein merkbares Verschieben des Metalldrahtkernes aus dieser vorbestimmten Lage würde die eigentliche Struktur und geometri­ sche Gestalt des Wulstes nachteilig verändern und als Folge auch das gesamte empfindliche Gleichgewicht der Beanspruchungen ver­ ändern, welches es allein dem Reifen ermöglicht, die geforderte Leistungseigenschaften zu erzielen.

Zweitens muß die Wulstbasis weich sein, um eine Verformung zu ermöglichen, wenn es bei der Montage des Reifens über den Fel­ genflansch geschoben wird, wie es zuvor bereits erläutert worden ist.

Demgemäß ist es erforderlich, eine beträchtliche Dicke des Kautschukmaterials in der axial inneren Zone des Wulstes zu ha­ ben. Diese Dicke würde beträchtlich verringert, wenn der Metall­ drahtkern axial nach innen in dem Wulst verschoben würde, weil sich daraus eine unannehmbare Versteifung oder Verhärtung der Wulstbasis ergeben würde sowie eine relativ ernsthafte Schwie­ rigkeit oder sogar Unmöglichkeit, den Reifen an der Felge zu montieren. Es würde jedoch in jedem Fall eine Beschädigung des Wulstes auftreten.

Es ist somit ersichtlich, daß eine geeignete Weise zum Abdecken der Wulstbasis mit dem Metalldrahtkern unter Berücksichtigung der erläuterten Bedingungen darin besteht, die Abmessungen der Hinterschneidung soweit wie erforderlich zu vergrößern derart, daß ihr axial inneres Ende auf der geraden Linie P-P liegt, die rechtwinkelig zur Achse des Metalldrahtkernes und durch das axial innere Ende der Wulstbasis verläuft und zur Querschnittse­ bene gehört.

Die Dimensionsänderung der Hinterschneidung führt zu einer leicht verständlichen Vergrößerung der Querschnittsfläche des Metalldrahtkernes, und zwar zu einer Vergrößerung, die gut sichtbar ist, wenn die Symmetrie des Metalldrahtkernes auf­ rechterhalten werden soll (Fig. 4 Darstellung mit gestrichelter Linie), wobei jedoch die Dimensionsvergrößerung geringer oder sogar Null ist, wenn ein asymmetrischer Drahtwulstkern herge­ stellt wird (Fig. 5).

In jedem Fall ist, selbst wenn die anderen ernsthafteren Nach­ teile unberücksichtigt bleiben, die Vergrößerung der Quer­ schnittsfläche vom ökonomischen Standpunkt her viel weniger nachteilig.

Von hier gesehen ist es zweckmäßig, die Querschnittsfläche im wesentlichen auf die Fläche zurückzuführen, die berechnet wurde und die für die vorbestimmten Zwecke des bekannten Metalldraht­ kernes, der zuvor verwendet wurde, als ausreichend angesehen würde. Dies kann bequem dadurch erhalten werden, daß der Quer­ schnitt des Metalldrahtkernes verändert wird (siehe die Darstel­ lung in den Fig. 4 und 5 mit ausgezogenen Linien).

Der neue Querschnitt des Metalldrahtkernes ist nun eine Vieleck­ querschnitt, der sich von dem vorhergehenden Querschnitt unter­ scheidet, und der insbesondere mit Bezug auf diejenige geradli­ nige Parallele zu der Basis des Metalldrahtkernes asymmetrisch ist, die durch das axial innere Ende der Hinterschneidung hin­ durchgeht.

Aus den Fig. 4 und 5 ist die wesentliche Äquivalenz der Flä­ chen der beiden Metalldrahtkerne deutlich ersichtlich.

Claims (3)

1. Fahrzeugreifen, der an einer Tiefbettfelge montiert werden kann, mit einem Wulst, der einen verstärkten Metall­ drahtkern aufweist, der in Umfangsrichtung undehnbar ist und einen vieleckigen Querschnitt hat, wobei die radial innere Seite des Querschnitts als Kernbasis und die axial innere Seite, die ein Ende mit der Kernbasis gemeinsam hat, als Hinter­ schneidung bezeichnet wird, und wobei der Winkel, der von der Kernbasis mit der Hinterschneidung gebildet ist, zwischen 90° und 160° liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldrahtkern derart angeordnet ist, daß das axial innere Ende der Hinterschneidung in der zur Reifenachse recht­ winkligen Ebene (p-p) liegt, die durch das axial innere Ende der Wulstbasis verläuft.

2. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vieleck ein unregelmäßiges Vieleck ist, und zwar asymmetrisch mit Bezug auf eine gerade Linie, die parallel zur Kernbasis verläuft und durch das axial innere Ende der Hinterschneidung hindurchgeht.

3. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Metalldrahtkernbasis in dem Reifenwulst eine Schräglage hat, die gleich der Schräglage des Wulstsitzes der Felge ist.