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Aktenzeichen: Neuanmeldung
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RADIALREiFEN Die Erfindung betrifft Radialreifen, insbesondere für
Lastkraftwagen und Busse, mit mindestens einer Karkassenschicht aus Textilcord und
mindestens einer Gürtelschicht aus Stahlcord.
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Der in Radialreifen zur Verstärkung verwendete Textilcord unterliegt
bei zeitweiser oder fortschreitender Einwirkung einer zusätzlichen Spannung einer
vom Material, seiner Behandlung und der Verdrillungszahl des Cords abhängenden Längung.
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Dementsprechend tritt bei für Lastkraftwagen und Busse bestimmten
Radialreifen mit Karkassenschichten aus Textilcord beim Aufpumpen auf den relativ
hohen Betriebsluftdruck eine Längung der Karkassen-Cordfäden ein. Andererseits zeigen
jedoch Radialreifen mit Gürtelschichten aus Stahlcord kaum eine Längung in radialer
Richtung. Die erwähnte Längung der Karkassen-Cordfäden führt daher notwendigerweise
zu einer Vergrößerung der Reifenbreite und einer Erhöhung der Scherbelastung in
den Schultern, welche die einander zugewandten Endbereiche der Lauffläche und der
Seitenwände verbinden.
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Darüber hinaus besteht die Gefahr von Abtrennungen in den Schulterbereichen,
da hier die Endkanten des Stahlcords der Gürtelschichten angeordnet sind. Aus diesen
Gründen treten bei herkömmlichen Radialreifen dieser Art vor allen Dingen in den
Schulterbereichen Schwierigkeiten auf.
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Verschiedene Versuche zur Verbesserung der Beständigkeit der Schulterbereiche
haben gezeigt, daß die Beständigkeit des Reifens erheblich herabgesetzt wird, wenn
die Reifenbreite des auf den Betriebsdruck aufgepumpten Reifens und insbesondere
die in Relation zur Laufflächenbreite zur Vermeidung einer Beeinträchtigung der
Abriebsfestigkeit der Lauffläche bestimmte Reifenbreite einen bestimmten Grenzwert
übersteigt und die Veränderung der so bestimmten Reifenbreite vor und nach dem Aufpumpen
auf den Betriebsdruck einen bestimmten Grenzwert überschreitet.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, Radialreifen der eingangs genannten
Art zu schaffen, die auf einfache Weise ohne Beeinträchtigung der Abriebsfestigkeit
der Lauffläche eine verbesserte Beständigkeit der Schulterbereiche aufweisen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Radialreifen der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Laufflächenwinkel o( des auf
seinen Betriebsdruck aufgepumpten Reifens 17 + 30 beträgt und die Differenz (F zwischen
dem Laufflächenwinkel tdes aufgepumpten Reifens und dem Laufflächenwinkel 0k des
nur wenig aufgepumpten Reifens höchstens 30 beträgt, wobei der Laufflächenwinkel
der Winkel zwischen der durch den Endpunkt TP der Laufflächenbreite T verlaufenden
Senkrechten und der den Endpunkt TP der Laufflächenbreite T mit dem Endpunkt WP
der an einem 59 % der Differenz (H - FH) der Reifenhöhe H beim Betriebsdruck und
der Felgenrandhöhe FH entsprechenden Punkt gemessenen Reifenbreite W ist.
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Der erfindungsgemäße Radialreifen weist zur Bestimmung der Reifenbreite
relativ zur Laufflächenbreite einen bestimmten Laufflächenwinkel auf. Dieser Laufflächenwinkel
ist der Winkel zwischen einer durch den Endpunkt der Laufflächenbreite in radialer
Richtung verlaufenden Senkrechten und einer den Endpunkt der Laufflächenbreite mit
dem Endpunkt der Reifenbreite verbindenden Geraden. Durch Einhaltung der im Patentanspruch
1 genannten Werte wird die Beständigkeit
der Schulterbereiche ohne
Beeinträchtigung der Abriebsbeständigkeit der Lauffläche dadurch verbessert, daß
der Laufflächenwinkel des auf den Betriebsdruck aufgepumpten Radialreifens und die
Differenz der Laufflächenwinkel vor und nach dem Aufpumpen innerhalb gewisser Grenzen
festgelegt werden.
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Die Reifenbreite wird in einem Basisabschnitt gemessen, der an einer
59 der Differenz zwischen der Reifenhöhe und der Felgenrandhöhe entsprechenden Stelle
liegt.
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Neben der Einhaltung eines Laufflächenwinkels von 17 + 30 ist es erforderlich
die Differenz zwischen dem Laufflächenwinkel des auf seinen Betriebsdruck aufgepumpten
Reifens und dem Laufflächenwinkel des nur auf einen geringen Druck von 0,5 kg/cm²
aufgepumpten Radialreifens auf höchstens 3° zu begrenzen. Auf diese Weise wird ohne
Beeinträchtigung der Abriebsfestigkeit der Lauffläche eine verbesserte Beständigkeit
der Schulterbereiche erzielt.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des Radialreifens
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen: Fig.
1 A, 1 B und 1C jeweils radiale Querschnitte durch Radialreifen mit unterschiedlichem
Verhältnis von Reifenhöhe zu Reifenbreite, Fig. 2 eine graphische Darstellung der
Beziehung zwischen dem Laufflächenwinkel und der Abriebsbeständigkeit der Lauffläche
von auf den Betriebsdruck aufgepumpten Reifen gemäß Figur 1, Fig. 3 eine graphische
Darstellung der Beziehung zwischen dem Laufflächenwinkel und der Beständigkeit der
Schulterbereiche unter den gleichen Bedingungen wie bei Figur 2 und
Fig.
4 einen schematischen radialen Teilquerschnitt durch einen Reifen vor und nach dem
Aufpumpen.
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Die in den Figuren 1 A, 1 B und 1 C dargestellten Radialreifen für
Lastkraftwagen oder Busse besitzen eine Karkassenschicht 1 aus Textilcord, eine
Gürtelschicht 2 aus Stahlcord, eine Lauffläche 3, eine Schulter 4, Seitenwände 5
und Wulstkerne 6. In den Figuren bezeichnet H die Reifenhöhe, W die Reifenbreite
und T die Laufflächenbreite, jeweils bei auf den Betriebsdruck aufgepumptem Reifen.
Der in Figur 1 A dargestellte Reifen besitzt im aufgepumpten Zustand ein Verhält
nis H:W der Reifenhöhe H zur Reifenbreite W von etwa 1:1.
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Bei demin Figur 1 B dargestellten Reifen beträgt das Verhältnis H:W
etwa 0,8:1. Der in Figur 1 C dargestellte Reifen besitzt ein Verhältnis H:W von
etwa 0,'7kl. Der in Figur 1 A dargestellte Reifen hat im Vergleich zum Reifen gemäß
Figur 1 B die gleiche Reifenhöhe, jedoch die geringere Reifenbreite, im Vergleich
zum Reifen C andererseits die gleiche Reifenbreite, aber eine größere Reifenhöhe.
Bei den in den Figuren 1 A bis 1 C dargestellten Reifen wurde der Einfluß der Relation
zwischen der Reifenbreite W und der Laufflächenbreite T auf die Beständigkeit der
Schulterbereiche bei aufgepumptem Reifen untersucht. Die Reifenbreite W wurde an
einer Stelle gemessen, deren Abstand h vom äußeren Endpunkt der Reifenhöhe H 59
% der Differenz der Reifenhöhe H und der Felgenrandhöhe FH entspricht: h = 0,59
(H - FH) Wie bereits erwähnt, ist der Laufflächenwinkel d der Winkel zwischen der
durch den Endpunkt TP der Laufflächenbreite T verlaufenden Senkrechten und einer
den Endpunkt TP der Laufflächenbreite T mit dem Endpunkt WP der Reifenbreite W verbindenden
Geraden. Es hat sich nun gezeigt, daß Reifen mit relativ kleinem Laufflächenwinkel
0< bzw. einer im Vergleich
zur Reifenbreite W relativ großen
Laufflächenbreite T zwar eine verbesserte Abriebsbeständigkeit an der Lauffläche
3 aufweist, jedoch bei der Berührung des Reifens mit dem Boden zu vergrößerten Spannungen
in den Schulterbereichen 4 und einer Verringerung der Beständigkeit an den Randkanten
der Gürtelschicht 2 führen, so daß die Gefahr von Ablösungen auftritt, Radialreifen
mit größerem Laufflächenwinkel t , d. h.
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einer im Vergleich zur Reifenbreite W relativ kleineren Laufweisen
flächenbreite Teine geringere Abriebsbeständigkeit der Lauffläche 3, jedoch andererseits
eine verbesserte Abtrennungsbeständigkeit an den Randkanten der Gürtelschicht 9
auf.
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Die bei Versuchen mit auf die Antriebsachse eines Autos aufgezogenen
Radialreifen 10.00R 20,14 PR im Betrieb ermittelten Werte für die Beziehung zwischen
dem Laufflächenwinkel Z und einerseits der Abriebsbeständigkeit und andererseits
der Beständigkeit der Schulterbereiche sind in den Figuren 2 bzw. 3 graphisch dargestellt,
wobei der bei einem Laufflächenwinkel o( von 170 gemessene Wert gleich 100 gesetzt
wurde.
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Aus den Figuren 2 und 3 ist zu erkennen, daß bei einem Laufflächenwinkel
X im Bereich zwischen 140 und 200, das heißt 17 t 30 sowohl eine gute Abriebsbeständigkeit,
als auch eine gute Beständigkeit an den Schulterbereichen erzielt wird.
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Dieser bevorzugte Bereich für den Laufflächenwinkel o( gilt für alle
in den Figuren 1 A, 1 B und 1 C dargestellten Reifen.
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Es wurde weiterhin untersucht, wie die Beständigkeit des Reifens durch
das Verhältnis von Reifenbreite und Laufflächenbreite vor und nach dem Aufpumpen
auf den Betriebsdruck, das heißt die Winkeldifferenz zwischen dem Laufflächenwinkel
« nach dem Aufpumpen und dem Laufflächenwinkel « 0 vor dem Auf-0 pumpen beeinflußt
wird.
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Bei dem in Figur 4 dargestellten Reifen zeigen die gestrichelten Linien
das Profil A bei nur geringfügig auf einen Luftdruck von 0,5 kg/cm² aufgepumptem
Reifen, während das in ausgezogenen Linien wiedergegebene Profil B den durch Aufpumpen
auf
den Betriebsdruck von 7,25 kg/cm² aufgeblähten Reifen darstellt. Die Bezugssymbole
entsprechen denjenigen der Figur 1. In seinem wenig aufgepumpten Zustand besitzt
der Reifen eine Reifenhöhe H , eine Reifenbreite W und eine 0 Laufflächenbreite
T , deren Endpunkt T P durch den Schnittpunkt der am äußersten Punkt der Lauffläche
3 tangential anliegenden, zur Mittelachse des Reifens parallelen Geraden mit einer
hierzu senkrecht durch den Endpunkt der Lauffläche verlaufenden Geraden definiert
ist. Die Messung der Reifenbreite W erfolgt in einem Abstand h von der durch den
0 0 äußersten Punkt der Lauffläche und den Endpunkt ToPo der Laufflächenbreite T
verlaufenden Geraden, wobei h = 0,59 0 0 (H - FH) ist. Der Laufflächenwinkel i 0
bezeichnet den im Punkte ToPo gemessenen Winkel zwischen der die Punkte ToPo und
W P verbindenden Geraden mit der durch den Punkt T P verlaufenden Senkrechten.
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Die an Radialreifen 10.00 R 20 14 PR mit verschiedenen Karkassenschichten
und Karkassen-Cordfäden ermittelten Veränderungen in der Reifenbreite und dem Laufflächenwinkel
sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt.
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Tabelle 1 Karkassen- Festig- R e i f e n b r e i t e Änderung keit
der schicht Karkas- wo bei ho w bei h w/wo Laufsenschicht 2 2 flächenpro (C,5kg/cm
)(7,25kg/cm ) winkels Breiten- mm m einheit oL 0 kg/2,5cm Polyamid 1442 252 282
1.12 5.80 1260 D 2x4 Schichten Polyamid 2334 252 279 1.11 5.3 1260 D 2x6 Schichten
Polyamid 2334 266 285 1.07 3.60 1260 D 2x6 Schichten Polyester 1502 250 267 1.07
3.4° 1500 D 2x4 Schichten Polyester 1502 263 275 1.05 2.30 1500 D 2x4 Schichten
Polyester 1596 263 273 1.04 1.90 1500 D 3x3 Schichten
Wie diese
Zahlenwerte zeigen, ergeben sich in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Textilcords,
der Anzahl der Schichten und der durch die Breite der Vulkanisierungsvorm bestimmten
ursprünglichen Reifenbreite verschiedene Zunahmen der Reifenbreite und Veränderungen
des Laufflächenwinkels.
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In einer weiteren Versuchsreihe wurden die vorstehend im Zusammenhang
mit Tabelle 1 beschrieberen Reifen auf einem Rollenprüfstand bei einer Belastung
von 2375 kg und einer Geschwindigkeit von 100 km/Stunde einem Dauerstandstest unterzogen.
Die dabei erhaltenen Resultate sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt.
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Tabelle 2 Karkassen- Veränderung Versuchs- Ergebnisse des Lauf- strecke
schicht flächenwinkels α -αo km Polyamid 1260 D 2x4 Schichten 5.80 1230
Auftrennung am Rand der Gürtebchicht Polyamid 1260 D 2x6 Schichten 5.3° i580 1I
Polyamid 1260 D 2x4 Schichten 3.60 7050 II Polyester 1500 D 2x4 Schichten 3.4° 2750
II Polyester 2x4 Schichten 2.3 10000 kein Fehler Polyester 1500 D 3x3 Schichten
1.90 10000 n II
Wie die vorstehenden Zahlenwerte zeigen, beeinflußt
die Veränderung des Laufflächenwinkels vor und nach der durch Aufpumpen bedingten
Vergrößerung des Reifens die Dauerstandfestigkeit der Schulterbereiche. Es ist weiter
zu erkennen, daß die Veränderung des Laufflächenwinkels X vorzugsweise höchstens
etwa 30 betragen soll. Dementsprechend werden bei der Fertigung des Radialreifens
die Festigkeit des verwendeten Textilcords, die Anzahl der Schichten, der Modul
und das Kriechausmaß sowie die ursprüngliche Reifenbreite so aufeinander abgestimmt,
daß die Veränderung (; -) des Laufflächenwinkels 30 nicht übersteigt. Hierdurch
wird die DauerstandSfestigkeit der Schulterbereiche des Reifens ebenfalls verbessert.
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