DE2909415C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Luftreifen, der aus der DE-OS 21 09 243 bekannt ist, besitzt eine Radialkarkasse, die beiderends an einem Wulstkern verankert ist, und eine Laufstreifenbewehrung schwacher Meridiankrümmung, die entlang einer Äquatorialzone parallel zur Kaskasse verläuft und aus wenigstens zwei übereinander angeordneten Lagen von Fäden oder Kabeln gebildet ist, welche innerhalb jeder Lage parallel und von einer Lage zur anderen gekreuzt zueinander verlaufen, wobei sie gegenüber der Längsrichtung des Reifens Winkel mit einem absoluten Wert von höchstens 30° einnehmen.

Wenn man die axiale Breite B solcher Luftreifen vergrößert, ohne die Durchmesser am Äquator und an den Wulstsitzen auf der Felge zu vergrößern, d. h. die Höhe H auf der Felge unverändert hält, stellt man fest, daß die Kontaktfläche mit einem ebenen und horizontalen Boden sich bei einem zwischen 1 und 0,5 und darunter verkleinernden Verhältnis H/B in der Form beträchtlich ändert. Diese Änderungen treten auch dann auf, wenn eine Scheitelbewehrung mit verstärkten Rändern verwendet wird oder gemäß der DE-OS 21 09 243 Versteifungseinlagen aus zwei übereinanderliegenden Lagen von Textilfäden außerhalb der Parallelitätszone zwischen Karkasse und Scheitelbewehrung angeordnet sind. Die Kontaktfläche erweitert sich in axialer Richtung, verkürzt sich jedoch in Längsrichtung des Reifens. Die Verkürzung in Längsrichtung führt zu einer sich in der Äquatorialzone zunehmend auswirkenden Verengung, bis zu dem Augenblick, in dem die Verengung zu einer Vereinigung der Vorder- und Hinterränder der Kontaktfläche und dann zur Teilung der Kontaktfläche in zwei getrennte symmetrische Flächen in bezug auf die Längsachse des Laufstreifens führt.

Neben den Vorteilen, die die breiten Laufstreifen und die Luftreifen mit einem beträchtlich unter 1 liegenden Verhältnis H/B aufweisen (Verbesserung der Richtungsstabilität, der Verschleißfestigkeit, der Seitenstabilität usw.), führt die äquatoriale Verkürzung und dann die Teilung der Kontaktfläche von einem Verhältnis H/B von höchstens 0,75 abwärts aber auch zu einer bestimmten Anzahl von Mängeln, wie beispielsweise eine nur mäßige Haftung der Äquatorialzone des Laufstreifens oder eine Lokalisierung erhöhter Drücke in den Randzonen des Laufstreifens. Dies scheint durch die lokale Vergrößerung des Durchmessers der radialen Karkasse verursacht zu werden. Diese neigt dazu, unter der Wirkung des Aufblasdruckes ihr meridianes Gleichgewichtsprofil an den Reifenseitenwänden, den Schultern und unter den Rändern der Laufstreifenbewehrung einzunehmen. Die Vergrößerung der Randdurchmesser der Laufstreifenbewehrung setzt deren Randzonen unter Vorspannung. Diese Vorspannung erzeugt Scherbeanspruchungen zwischen den gekreuzten Lagen. Diese Scherbeanspruchungen kommen zu denen hinzu, die durch das Abrollen des Luftreifens verursacht werden, und verringern die Lebensdauer der Laufstreifenbewehrung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Luftreifen der eingangs angegebenen Art die Scherbeanspruchungen an den Rändern der Laufstreifenbewehrung zu vermindern und so deren Lebensdauer zu verlängern.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Die sehr wenig dehnbaren Kabel, beispielsweise aus Stahl, können mit einem erhöhten Verseilungsschlag hergestellt sein, der zwischen dem 12- und 20fachen des scheinbaren Kabeldurchmessers beträgt. Vorzugsweise liegen die Kabel fugendicht aneinander.

Um eine optimale Abschirmung gegen eine Übertragung von Spannung zu erreichen, welche durch den Druck der Karkasse verursacht wird, und angesichts der Tatsache, daß kein Lagenverstärkungselement, selbst wenn dieses aus Stahl oder aus Glasfasern besteht, praktisch undehnbar ist, sieht die Erfindung die Anordnung der Lagenverstärkungselemente der Begrenzungsblöcke in einem Winkel vor, der in Bezug auf die Umfangsrichtung von 0° verschieden ist. Die gekreuzten Lagen haben in der Tat die Neigung, die Meridiankrümmung der Begrenzungsblöcke unter der Wirkung eines Innendruckes zu verringern.

Die auf eine Lage der Karkasse ausgeübte Spannung T bezogen auf die Einheit der Breite, gemessen in Axialrichtung, kann in erster Annäherung mit Hilfe der Formel

berechnet werden. In dieser Formel ist p der Aufblasdruck des Reifens, R der Radius der Lage bezogen auf die Rotationsachse des Reifens und α der Winkel, den die Kabel der Lage gegenüber der Längsrichtung einnehmen. Diese Formel zeigt, warum die Erfindung in den Begrenzungsblöcken die Verwendung von Winkeln α vorsieht, die unter vorzugsweise der Hälfte des kleinsten, bei der Laufstreifenbewehrung verwendeten Winkels liegt. Die Spannung T einer Lage des Begrenzungsblocks liegt immer unter der Spannung der Lage, die den kleinsten Winkel in der Laufstreifenbewehrung einnimmt. Die Längung der Begrenzungsblöcke unter der Wirkung der von der Karkasse verursachten Spannung ist demnach schwächer. Das verhindert die Übertragung dieser Spannung auf die Laufstreifenbewehrung.

Die Breite eines jeden der Begrenzungsblöcke liegt vorzugsweise zwischen 15% und 45% der Breite der Äquatorialzone, längs welcher Parallelität zwischen der Karkasse und der Laufstreifenbewehrung besteht. Ihre Längsmittelachsen haben unter sich einen Abstand, der zwischen 50% und 80% der Breite der Äquatorialzone, längs Parallelität der Bewehrungen besteht, liegt. Das erlaubt, ihre Außenränder in wenig verformbaren Zonen zu halten.

Man kann den Übergang zwischen den Rändern der Begrenzungsblöcke und der Karkasse und der Laufstreifenbewehrung verbessern, indem man zwei Lagen verwendet, deren Breiten sich höchstens um 10% unterscheiden. Man kann die Begrenzungsblöcke aber auch mit Hilfe einer Lage verwirklichen, deren Ränder so umgefaltet sind, daß sie sich entlang eines Parallelkreises wieder treffen, oder die auf sich selbst zurückgefaltet ist.

Wenn der Laufstreifen nachgiebig gemacht werden soll, ohne daß der Vorteil der Erfindung verloren geht, erscheint es eher vorteilhaft, die Breite eines jeden Begrenzungsblocks herabzusetzen, anstatt jeden Begrenzungsblock in zwei benachbarte, aber durch eine Unterbrechung geringer Breite getrennte Unterblöcke aufzuteilen.

Die erfindungsgemäß konzipierten und angeordneten Begrenzungsblöcke nehmen die durch den Radialdruck der Karkasse verursachten Spannungen auf. Einerseits nehmen sie die durch den Aufblasdruck bewirkten Scherbeanspruchungen auf, andererseits erlauben sie die Vermeidung der Verengung der Kontaktfläche mit dem Boden und die Nachteile, die sich daraus ergeben.

Die Erfindung beseitigt die beschriebenen Nachteile der Luftreifen der in Betracht gezogenen Art, seien sie zur Ausrüstung von schnellen Fahrzeugen, Rennfahrzeugen oder von Schwer- oder Schwerstlastfahrzeugen wie Erdbewegungsmaschinen bestimmt.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Veränderung des Umrisses der Kontaktfläche eines Reifens in Abhängigkeit vom Wert des Verhältnisses H/B,

Fig. 2 einen Radialschnitt einer Hälfte eines Luftreifens, die mit einem aus zwei Lagen bestehenden Begrenzungsblock versehen ist, wobei eine Draufsicht der für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Kabellagen hinzugefügt ist, und

Fig. 3 und 4 Radialschnitte von Begrenzungsblöcken aus einer einzigen umgefalteten Lage in vergrößertem Maßstab.

In der Fig. 1, die in Unterfiguren A, B, C, D unterteilt ist, sieht man den Umriß von vier Kontaktflächen eines Luftreifens, die sich für vier verschiedene Verhältnisse des Wertes H/B ergeben (der Höhe H des Luftreifens auf der Felge zur maximalen axialen Breite B des Reifens, siehe Fig. 2). Die Kontaktfläche gemäß A entspricht einem Verhältnis H/B = 1, die Kontaktfläche gemäß B einem Verhältnis H/B = 0,8, die Kontaktfläche gemäß C einem Verhältnis H/B = 0,65 und die Kontaktfläche gemäß D einem Verhältnis H/B = 0,5.

In dem Halbschnitt gemäß Fig. 2 weist der Luftreifen 1 eine Karkasse 2, einen Laufstreifen 3, eine Laufstreifenbewehrung 4 und einen Begrenzungsblock 5 auf, der erfindungsgemäß zwischen der Karkasse und der Laufstreifenbewehrung 4 angeordnet ist. Das Verhältnis der Höhe H des Luftreifens 1 auf der Felge 6 (teilweise dargestellt), gemessen in Höhe der Laufstreifenbewehrung 4, zur maximalen axialen Breite B, der Karkasse 2 ist gleich 0,5.

Zum Verständnis der Zeichnung sind die Kabel der Laufstreifenbewehung 4 in einer dem Radialschnitt hinzugefügten Draufsicht durch gerade, sehr weit voneinander entfernte Linien 43 dargestellt. Die Kabel der Lagen 51 und 52, die den Begrenzungsblock 5 bilden, sind in der gleichen Art dargestellt, jedoch mit näher aneinander liegenden Linien, um anzuzeigen, daß diese Lagen 51 und 52 vorzugsweise jeweils aus Kabeln bestehen, die einander soweit wie möglich genähert sind.

Der Rand 21 der Karkasse 2 ist nach außen um den Kern 22 der Wulst 7 herum gelegt. In dem Ausführungsbeispiel ist die Karkasse 2 aus einer einzigen Lage von Stahlkabeln gebildet. Die Laufstreifenbewehrung 4 ist aus zwei Lagen 41, 42 von gekreuzten Stahlkabeln gebildet, die jeweils einen Winkel β gegenüber der Längsrichtung Y-Y′ einnehmen, der unter 30° liegt. Nicht dargestellte Schutzlagen aus elastischen Kabeln können radial außerhalb der Bewehrung 4 angeordnet sein. Der Begrenzungsblock 5 ist aus zwei gekreuzten Lagen 51, 52 gebildet, die jeweils gegenüber der Längsrichtung in einem Winkel α verlaufen, der unter der Hälfte des Winkels β liegt. Die Breite 12 der radial äußeren Lage 52 liegt unterhalb der Breite 11 der Lage 51.

Entlang einer Äquatorialzone (das heißt zentriert auf die Äquatorialebene entsprechend der Schnittlinie X-X′ mit der Zeichnungsebene) der Breite L ist die Laufstreifenbewehrung 4 praktisch parallel zur Karkasse 2. In dieser Zone haben die Karkasse 2 und die Laufstreifenbewehrung 4 eine verhältnismäßig schwache Meridiankrümmung, beispielsweise höchstens gleich der Umfangskrümmung der Laufstreifenbewehrung 4. Die Laufstreifenbewehrung 4 hat praktisch eine konstante Krümmung. Ihr radialer Abstand von der Karkasse 2 vergrößert sich außerhalb der Parallelitätszone der Breite L. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt L etwa 63% der axialen Breite B, wobei L in dem Maße größer wird, wie das Verhältnis H/B kleiner wird.

Die Längsmittelachsen Y-Y′ des Begrenzungsblocks 5 und seines symmetrischen Blocks (nicht dargestellt) in Bezug auf die Äquatorialebene entsprechend der Schnittlinie X-X′ haben jeweils einen axialen Abstand b von der Äquatorialebene. Dieser Abstand liegt unterhalb der Hälfte der Breite L der Parallelitätszone zwischen der Karkasse 2 und der Laufstreifenbewehrung 4. Die Breite l 1 der Begrenzungsblöcke 5 ist so, daß der axial außen liegende Rand 53 des Begrenzungsblockes 5 (und seines nicht dargestellten symmetrischen Blocks) in einem Abstand b 1 angeordnet ist, der kleiner als die Hälfte der Breite L der Parallelitätszone der Linie X-X′ der Äquatorialebene ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist dieser Abstand b 1 gleich etwa 45% der Breite L, und die Breite l 1 gleich etwa 16% der Breite L.

Die Fig. 3 zeigt einen Meridianschnitt eines Begrenzungsblockes 5′, der aus einer Lage 54 gebildet ist, deren Ränder 55 und 56 so umgefaltet sind, daß sie sich entlang eines Parallelkreises 57 treffen. Es ist gleichermaßen möglich (Fig. 4), jeden Begrenzungsblock mit Hilfe einer Lage 58 zu bilden, die doppelt, das heißt auf sich zurückgefaltet ist. Der umgefaltete Rand 59 ist vorzugsweise axial außen liegend angeordnet.

Wenn auch in der vorangehenden Beschreibung und den Ansprüchen auf den kleinsten Winkel gegenüber der Längsrichtung Bezug genommen ist, der für die Lagen der Laufstreifenbewehrung verwendet wird, ist die Erfindung ebenso für den Fall anwendbar, bei dem die in Frage kommenden Lagen mit der genannten Richtung gleiche Winkel (in Absolutwerten) bilden, derart, daß der Winkel den die Kabel des Begrenzungsblocks gegenüber der Längsrichtung einnehmen, kleiner als der Winkel (und nicht kleiner als der kleinste Winkel) der Laufstreifenbewehrung ist.

Claims (11)

1. Luftreifen, mit einem Verhältnis H/B von höchstens gleich 0,75, der mit einer beiderends an wenigstens einem Wulstkern verankerten Radialkarkasse sowie mit einer Laufstreifenbewehrung versehen ist, die entlang einer Äquatorialzone, deren Breite geringer als die Breite der Laufstreifenbewehrung ist, parallel zur Karkasse verläuft, eine Meridiankrümmung aufweist, die höchstens gleich ihrer Umfangskrümmung in dieser Parallelitätszone ist, und aus wenigstens zwei übereinander angeordneten Lagen von Fäden oder Kabeln gebildet ist, welche innerhalb einer jeden Lage parallel, von einer Lage zur anderen aber gekreuzt verlaufen und gegenüber der Längsrichtung des Reifens Winkel einnehmen, deren Absolutwert höchstens gleich 30° ist, wobei zwischen der Radialkarkasse und der Laufstreifenbewehrung zwei Versteifungseinlagen aus jeweils zwei übereinanderliegenden Lagen von Kabeln, die innerhalb einer Lage parallel zueinander und von einer Lage zur anderen gekreuzt verlaufen, jeweils im Abstand von der Äquatorialebene angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Begrenzungsblöcke (5) innerhalb der Parallelitätszone (L) zwischen Laufstreifenbewehrung (4) und Radialkarkasse (2) angeordnet sind, die folgende Kombination von Merkmalen aufweisen:

• - jeder Begrenzungsblock (5) ist aus jeweils zwei übereinander angeordneten Lagen (51, 52; 54, 55, 56; 58, 59) von Kabeln gebildet, welche eine Relativdehnung unter 0,2% bei einer Belastung von 10% der Bruchlast aufweisen,
• - die Begrenzungsblöcke bilden gegenüber ihrer Längsrichtung Winkel ( α ), die zwischen 5 und 10° liegen und deren Absolutwert höchstens gleich der Hälfte des kleinsten Winkels ( β ) ist, der bei der Laufstreifenbewehrung (4) verwendet wird.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel der Begrenzungsblöcke (5; 5′) einen langen Verseilungsschlag aufweisen, der zwischen dem 12- und 20fachen des scheinbaren Kabeldurchmessers liegt.

3. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Kabel der Begrenzungsblöcke (5; 5′) fugendicht angeordnet sind.

4. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite eines jeden Begrenzungsblocks (5; 5′) zwischen 15% und 45% der Breite der Parallelitätszone (L) liegen.

5. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittelachsen (Y-Y′) der Begrenzungsblöcke (5; 5′) einen Abstand voneinander haben, der zwischen 50% und 80% der Breite (L) der Parallelitätszone beträgt.

6. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten (l 1, l 2) der Lagen (51, 52) eines jeden Begrenzungsblocks (5) sich voneinander um höchstens 10% unterscheiden.

7. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Begrenzungsblock (5′) aus einer Lage (54) gebildet ist, deren Ränder (55, 56) so umgefaltet sind, daß sie entlang eines Parallelkreises (57) zusammenstoßen.

8. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Begrenzungsblock aus einer Lage (58) gebildet ist, die auf sich selbst zurückgefaltet ist, wobei der gefaltete Rand (59) vorzugsweise nach der Reifenaußenseite angeordnet ist.

9. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufstreifenbewehrung (4) eine praktisch konstante Krümmung hat.

10. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsblöcke (5) von der Äquatorialebene (X-X′) des Luftreifens (1) gleich weit entfernt sind.

11. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Begrenzungsblöcke (5) die gleiche Breite haben.