DE2909416C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Luftreifen für schwere Lastfahrzeuge und Erdbewegungsmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Luftreifen, die aus der DE-OS 22 28 219 bekannt sind, besitzen eine radiale Karkasse, welche beiderends an einem Wulstkern festgelegt ist, und eine Laufstreifenbewehrung, welche eine schwächere Meridiankrümmung hat als die Karkasse und welche einerseits aus wenigstens zwei übereinander angeordneten Lagen von Drähten oder Kabeln gebildet ist, die innerhalb jeder Lage parallel verlaufen, sich von einer Lage zur anderen kreuzen sowie mit der Reifenlängsrichtung spitze Winkel unter 30° bilden, während sie andererseits entlang einer Äquatorialzone parallel zur Karkasse liegt, wobei die Karkasse in ihrer radial äußeren Hälfte ein Meridianprofil hat, dessen maximale Krümmung sich im Bereich einer jeden Schulter befindet und deren minimale Krümmung sich zwischen den beiden Schulter des Reifens befindet.

Die Verringerung der Meridiankrümmung der Laufstreifenbewehrung entspricht der Notwendigkeit, gewisse Eigenschaften des Luftreifens der vorangehend beschriebenen Art zu verbessern (Straßenlage, Widerstandsfähigkeit des Laufstreifens usw.). Jedoch führt die Anwendung dieser Maßnahme für Luftreifen mit sehr großen Abmessungen wie solchen zur Ausrüstung von Schwer- bzw. Schwerstlastfahrzeugen und/oder zur Ausrüstung von Erdbewegungsmaschinen zu einer übermäßigen Gummianhäufung im Bereich der Reifenschultern. Daraus ergeben sich Erwärmungen, die nachteilig für die nutzbare Lebensdauer solcher Reifen sind. Daher ist in der DE-OS 22 28 219 vorgeschlagen, den Einfluß der Gummimasse in der Schulterzone zu verringern und zugleich die verringerte Krümmung der Laufstreifenbewehrung zu erhalten, indem die Karkasse radial nach außen angehoben wird mittels Korrekturlagen aus elastischen Fäden oder Drähten, die in Höhe der Schultern auf der Außenseite der Karkasse angeordnet sind. Eine solche Anordnung verringert die Erwärmungen in den Schulterzonen, kann jedoch in der Äquatorialzone Erwärmungen verursachen, die sich auf die Haltbarkeit der Scheitelbewehrung auswirken, weil aufgrund der Vergrößerung der Äquatorialzone, entlang der die Karkasse parallel zur Laufstreifenbewehrung verläuft, die Karkasse die vom Aufblasdruck verursachte Expansionskraft auf die Laufstreifenbewehrung überträgt.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Luftreifens der eingangs angegebenen Art dahingehend, daß in der relativ breiten Zone, in der die Scheitelbewehrung parallel zur Karkasse verläuft, die zwischen Karkasse und Scheitelbewehrung durch das Aufpumpen verursachten Beanspruchungen beseitigt werden, um so eine übermäßige Erwärmung des Luftreifens beim Laufen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei einem Luftreifen erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die auf die Breiteneinheit, in Axialrichtung gemessen, bezogene Spannung T, die von der Karkasse auf eine Lage ausgeübt wird, läßt sich in erster Annäherung mit Hilfe der Formel

berechnen.

In dieser Formel ist p der Aufblasdruck des Reifens, R der Radius der Lage in bezug auf die Rotationsachse des Reifens und α der Winkel, den die Kabel der Lage gegenüber der Längsrichtung einnehmen. Diese Formel zeigt, warum die Erfindung im Begrenzungsblock die Verwendung von Winkeln α vorsieht, welche kleiner als vorzugsweise die Hälfte des kleinsten Winkels sind, der bei der Laufstreifenbewehrung Verwendung findet. Dadurch liegt auch die Spannung T einer Lage des Begrenzungsblockes immer unterhalb der Spannung der Lage, die in der Laufstreifenbewegung den kleinsten Winkel einnimmt. Die Längung des Begrenzungsblocks unter der Wirkung der durch die Karkasse erzeugten Spannung ist demnach geringer. Auf diese Weise wird die Übertragung dieser Spannung auf die Laufstreifenbewehrung vermieden.

Um eine optimale Abschirmung gegen die Übertragung von Spannungen zu schaffen, die durch den Druck der Karkasse bewirkt werden, und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß keine Lagenverstärkungselement, weder aus Stahl noch aus Glasfasern, in der Praxis undehnbar ist, sieht die Erfindung die Anordnung der Verstärkungselemente der Lagen des Begrenzungsblocks mit einem Winkel vor, der in bezug auf die Umfangsrichtung von 0° abweicht. Die gekreuzten Lagen haben in der Tat die Neigung, die Meridiankrümmung des Begrenzungsblocks unter der Wirkung eines Innendrucks zu verringern. Mit Hilfe der Erfindung läßt sich leicht die Meridiankrümmung der Karkasse wie auch die entsprechende Verjüngung der Schultern kontrollieren.

Vorzugsweise sind die Kabel dabei in den Lagen des Begrenzungsblocks fugendicht angeordnet.

Ein anderer Vorteil, der sich durch den Ersatz der Korrekturlagen in den Schultern durch einen Begrenzungsblock gemäß der Erfindung ergibt, liegt darin, daß die die Reifenschultern bildenden Gummimassen, das heißt die seitlichen Zonen des Laufstreifens, unter Druck gesetzt werden. Dieser Druckspannungszustand verringert die Neigung zur Einleitung von Ermüdungsbrüchen am Boden der Nuten, die gegebenenfalls in den Seitenzonen des Laufstreifens vorhanden sind. Dieser Zustand ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die Radialkarkasse außerhalb der vom Begrenzungsblock bedeckten Äquatorialzone dazu neigt, ihr natürliches meridianes Gleichgewichtsprofil einzunehmen, das heißt das Profil, das sie unter der Wirkung des Aufblasdruckes in Abwesenheit jeglicher Bewehrung einnehmen würde.

Andererseits genügt es generell, zur beliebigen Vergrößerung der Breite der Äquatorialzone, entlang der die Karkasse parallel zur Laufstreifenbewehrung verläuft, einen Begrenzungsblock zu verwenden, dessen Breite zwischen 5% und 80% der maximalen axialen Breite der Karkasse liegt und vorzugsweise zwischen 12% und 20% bei einem Verhältnis H/C nahe 1, zwischen 24% und 40% ein Verhältnis H/C nahe 0,75 und zwischen 45% und 80% für ein Verhältnis H/C nahe 0,3 beträgt, wobei H die radiale Höhe des Reifens auf der Felge und C die maximale axiale Breite der Karkasse bedeuten.

Die Ränder des Begrenzungsblocks werden dadurch, daß sie in schwachen Verformungsbereichen angeordnet sind, geschützt. Eine Lage des Begrenzungsblocks ist vorzugsweise weniger breit als die andere, wobei der Breitenunterschied zwischen 0% und 10% der Breite liegt, die die breitere Lage hat.

Es ist auch möglich, einen Begrenzungsblock mit Hilfe einer gefalteten Lage herzustellen.

Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 einen Radialschnitt des Scheitelbereichs, das heißt des radial äußeren Bereichs eines Luftreifens, der mit einem Begrenzungsblock aus zwei Lagen versehen ist, wobei zum Verständnis der Erfindung in die Schnittdarstellung eine Draufsicht der für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Kabellagen eingezeichnet ist, und

Fig. 2 einen Radialschnitt eines aus einer einzigen umgefalteten Lage gebildeten Begrenzungsblocks in vergrößertem Maßstab.

Der Scheitel des in Fig. 1 dargestellten Reifens 1 weist einen Laufstreifen 2, eine Karkasse 3, eine Laufstreifenbewehrung 4 und einen Begrenzungsblock 5 auf.

Die Karkasse 3 ist aus einer einzigen Lage von Stahlkabeln gebildet, die in an und für sich bekannter Weise in den (nicht dargestellten) Wülsten des Reifens festgelegt sind. In der Scheitelzone erreicht die Karkasse 3 ihre minimale Krümmung am Äquator, das heißt an der Stelle, an der sie die Schnittlinie X-X′ der Äquatorebene mit der Zeichnungsebene quert. In der gleichen Zone erreicht die Karkasse 3 die maximale Krümmung im Bereich der Schulter 11. Die Stärke der Schultern 11 des mit einem Begrenzungsblock 5 versehenen Luftreifens ist auch hinsichtlich der Abmessung e gegenüber der entsprechenden Abmessung bei einem nicht mit einem solchen Begrenzungsblock versehenen Reifen 1′ (gestrichelt dargestellt) verringert.

Gleichzeitig ist die Breite L der zwischen den beiden Punkten 12 und 12′ sich erstreckenden Äquatorialzone, entlang der die Laufstreifenbewehrung 4 des Luftreifens parallel zur Karkasse 3 liegt, größer als die entsprechende Länge 1 zwischen den Punkten 13 und 13′ in einem Luftreifen, der nicht mit einem Begrenzungsblock 5 versehen ist.

Die Laufstreifenbewehrung 4 weist zwei Lagen 41, 42 auf, deren Kabel von einer Lage zur anderen gekreuzt verlaufen. Der Begrenzungsblock 5 ist aus zwei Lagen 51, 52 gebildet, die zwischen den Bewehrungen 3 und 4 angeordnet sind. Die radial äußere Lage 52 kreuzt die andere Lage 51 mit entgegengesetztem Winkel α, wobei dieser Winkel α kleiner ist als der Winkel β (unter 30°), welchen die Lage 41 gegenüber der Längsrichtung X-X′ einnimmt. Darüber hinaus ist die radial äußere Lage 52 (mit der Breite 12) weniger breit als die radial innere Lage 51 (Breite l 1), während andererseits der Begrenzungsblock 5 (Breite l 1) weniger breit ist als die Äquatorialzone mit der Breite L, entlang der die Laufstreifenbewehrung 4 parallel zur Karkasse 3 liegt. Außerhalb der Äquatorialzone L hat die Laufstreifenbewehrung 4 eine geringere Krümmung als die Karkasse 3.

Wegen der Klarheit der Zeichendarstellung sind die Kabel der Lagen 41, 42 der Laufstreifenbewehrung 4 durch gerade Linien mit erhöhtem Abstand dargestellt. Die Kabel des Begrenzungsblocks 5 sind währenddessen eng aneinanderliegend dargestellt, um anzudeuten, daß sie gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante fugenlos aneinanderliegen.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der der Begrenzungsblock 5′ aus einer Lage 53 gebildet ist, deren Ränder 54, 55 so umgefaltet sind, daß sie sich entlang eines parallel zur Längsrichtung X-X′ verlaufenden großen Kreises 56 treffen. Der Begrenzungsblock 5 kann gleichermaßen aber auch dadurch hergestellt werden, daß eine Lage wie die Lage 51 geeigneter Breite auf sich selbst gefaltet wird.

Wenngleich in der vorangehenden Beschreibung und den Ansprüchen auf den kleinsten Winkel Bezug genommen wird, der bei den Laufstreifenbewehrungslagen in bezug auf die Längsrichtung verwendet wird, ist die Erfindung gleichermaßen für den Fall anwendbar, bei dem Laufstreifenbewehrungslagen mit der genannten Richtung gleiche Winkel (im Absolutwert) einnehmen, so daß der Winkel, den die Kabel des Begrenzungsblocks mit der Längsrichtung einnehmen kleiner sein muß als der Winkel (und nicht als der kleinste Winkel) der Lagen der Laufstreifenbewehrung.

Claims (5)

1. Luftreifen für schwere Lastfahrzeuge und Erdbewegungsmaschinen, mit Radialkarkasse, die beiderends an wenigstens einem Wulstkern befestigt ist, und mit einer Laufstreifenbewehrung, deren Meridiankrümmung schwächer ist als die Meridiankrümmung der Karkasse und die aus wenigstens zwei Lagen von Drähten oder Kabeln gebildet ist, die innerhalb jeder Lage parallel und von einer Lage zur anderen gekreuzt verlaufen sowie mit der Längsrichtung des Reifens Winkel von weniger als 30° einschließen, wobei die Laufstreifenbewehrung entlang einer Äquatorialzone parallel zur Karkasse verläuft, die ihrerseits in der radial außenliegenden Hälfte ein Meridianprofil hat, dessen minimale Krümmung zwischen den Reifenschultern und dessen maximale Krümmung im Schulterbereich liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Laufstreifenbewehrung (4) und der Karkasse (3) zwei übereinander angeordnete Lagen (51, 52) von Kabeln angeordnet sind, die folgende Kombination von Merkmalen aufweisen:

• - die Kabel verlaufen innerhalb einer jeden Lage parallel und von einer Lage zur anderen gekreuzt;
• - die Kabel der beiden Lagen (51, 52) schließen mit der Längsrichtung entgegengesetzte Winkel ( α ) ein, die jeweils höchstens gleich der Hälfte des kleinsten Winkels ( β ) sind, welcher für die Laufstreifenbewehrung (4) verwendet wird und vorzugsweise zwischen 5° und 10° liegt;
• - die zwei Lagen haben eine Breite (l₁), die kleiner ist als die Breite (L) der Äquatorialzone, entlang der die Laufstreifenbewehrung (4) parallel zur Karkasse (3) verläuft;
• - die beiden Lagen (51, 52) bestehen aus sehr wenig dehnbaren Kabeln aus Stahldraht mit einem Verseilschlag, der zwischen dem 12- und 20fachen des Kabeldurchmessers liegt, wobei ihre Relativdehnung bei einer Belastung von 10% der Bruchlast des Kabels unter 0,2% liegt.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel der beiden Lagen (51, 52) fugendicht nebeneinander angeordnet sind.

3. Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Lagen zwischen 5% und 80% der maximalen axialen Breite (C) der Karkasse (3) liegt und vorzugsweise zwischen 12% und 20% für ein Verhältnis H/C nahe 1, zwischen 24% und 40% für ein Verhältnis H/C nahe 0,75 und zwischen 45% und 80% für ein Verhältnis H/C nahe 0,3 beträgt.

4. Luftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Lagen eine Breite (l₂) hat, die kleiner ist als die Breite (l₁) der anderen Lage, wobei der Breitenunterschied zwischen 0% und 10% der Breite der anderen Lage liegt.

5. Luftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungsblock (5′) aus einer gefalteten Lage (53) gebildet ist.