DE3222404C2

DE3222404C2 -

Info

Publication number: DE3222404C2
Application number: DE19823222404
Authority: DE
Inventors: Katsuji Osaka Jp Kishida; Tetsuto Itami Hyogo Jp Ueno; Masakazu Onishi; Keijiro Kawanishi Hyogo Jp Oda
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1981-06-24
Filing date: 1982-06-15
Publication date: 1990-01-18
Also published as: US4471828A; JPS6411483B2; JPS58404A; DE3222404A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialluftreifen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Reifen ist aus der gattungsbildenden DE-OS 26 11 482 bekannt. In herkömmlichen Radialluftreifen für Schwerlastfahrzeuge sind die Karkassenlagen jeweils um einen Wulstkern zurück geführt und enden im unteren Seitenwandbereich. Diese zurückgeführten Endabschnitte werden im allgemeinen durch einen bis in die Seitenwand reichenden Verstärkungsstreifen aus gummiertem Stahlcord abgedeckt. Bei dieser Struktur entstehen durch die beim Abrollen des Reifens unter der Last eintretenden Verformungen infolge der großen Unter schiede in der Steifigkeit zwischen den zurückgeführten Endabschnitten der Karkassenschicht oder dem Verstärkungs streifen aus Stahlcord und dem umgebenden Gummi Scher spannungen, die zu einer Ablösung des Gummis vom Stahlcord führen.

Aus den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 53-119501 und 55-106806 ist es bekannt, die Enden der zurückgeführten Endabschnitte der Karkassenschicht bzw. des Verstärkungsstreifens mit Gummi höherer Härte abzu decken, um den Steifigkeitsunterschied zwischen dem Metallcord und dem umgebenden Gummi und damit die Span nungskonzentration am Oberrand des Metallrads zu ver ringern und dadurch Ablösungen zu verhindern.

Nach dem japanischen Gebrauchsmuster 52-48482 wird das obere Ende des Verstärkungsstreifens aus Stahlcord mit Textilcordgewebe abgedeckt, um so eine Bewegung und damit einen direkten Kontakt der oberen Enden der Stahl cords mit dem umgebenden Gummi zu vermeiden und dadurch Ablösungen entgegenzuwirken. Weitere Reifenkonstruktionen sind aus der DE-OS 23 64 804, der DE-OS 27 10 446 sowie der DE-OS 23 28 042 bekannt.

Diese Vorschläge versuchen, Ablösungen durch Verstärkung der potentiellen Ablösungsstellen zu verhindern, ver lagern dabei aber nur die Stellen hoher Spannungskonzen tration, so daß Ablösungen in anderer Weise auftreten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Radialluft reifen der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 defi nierten Art zu schaffen, der im wulstnahen Bereich eine die Scherspannungen besser verteilende, ablösungsfestere Struktur aufweist, die Ablösungen an den Außenrändern der Karkassenschicht und der Verstärkungsstreifen ver hindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist der Radialluftreifen die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf. Vor allem dadurch, daß eine Puffer schicht aus Gummi geringer Härte im Kontaktbereich zwischen dem durch den Felgenrand gegen Verformung ge schützten Wulstbereich und dem leicht unter Belastung verformbaren unteren Seitenwandbereich, insbesondere in dem konzentrierter Spannung ausgesetzten Bereich der unteren Seitenwand radial außerhalb der Karkassenschichtenden vorgesehen ist. Konzentriert sich bei dieser Anordnung die Spannung in einer leicht verformbaren Gummischicht geringer Härte, so daß die Spannung verteilt und von der Gummi schicht geringer Härte aufgenommen wird. Das Vorsehen einer solchen flexiblen Struktur im oberen Wulstbereich beseitigt Spannungen im Wulstbereich und verhindert Ab lösungen.

Dem Verstärkungsstreifen aus Stahlcord kann sich radial auswärts eine Verstärkungsschicht aus organischem Textilcord an schließen. "Auswärts" bedeutet hierin immer "in axialer Richtung der Drehachse des Reifens weiter von dessen Mittelpunkt", "radial auswärts" bedeutet "in radialer Richtung weiter von der Drehachse" entfernt.

Der Unterschied in der Shorehärte zwischen der Puffer schicht und dem Gummi mittlerer Härte des Wulstfüll streifens soll zwischen 3° und 20° und vorzugsweise zwischen 5° und 15° liegen. Der bevorzugte Shorehärte bereich liegt für die Pufferschicht zwischen 45° und 65° und für den Außenstreifen mittlerer Härte des Wulst füllstreifens zwischen 55° und 70°. Bei einem Härte unterschied von weniger als 3° wird die Haltbarkeit des Wulstbereiches nur wenig verbessert. Um einen Härte unterschied von mehr als 20° zu erzielen, muß die Puffer schicht geringe Härte und der Außenstreifen des Wulst füllstreifens relativ große Härte aufweisen. In der Tat wird die Spannung um so besser in der Pufferschicht ver teilt, je größer der Härteunterschied ist. Um die Härte der Pufferschicht gering zu halten, ist es aber nötig, den Rußgehalt in der Gummimischung herabzusetzen, was jedoch deren Wärmefestigkeit beeinträchtigt. Auf der anderen Seite verringert eine hohe Härte des Wulst füllstreifens die Biegeermüdungsfestigkeit und beein trächtigt die Haltbarkeit des Wulstbereiches. Der aus Gummi mittlerer Härte bestehende Außenstreifen des Wulstfüllstreifens umfaßt nach einer bevorzugten Aus führungsform einen am harten Innenstreifen etwa drei eckigen Querschnitts anliegenden Teil aus Gummi etwas geringerer Härte und einen demgegenüber weicheren, an der Pufferschicht anliegenden Teil, dessen Shorehärte zwischen 3° und 20° größer ist als die der Puffer schicht. Eine solche Ausführung erhöht die Wirksamkeit der Pufferschicht bei der Spannungsverteilung.

Der erfindungsgemäße Radialluftreifen ist insbesondere für hohe Innendrucke von mehr als 3 kg/cm² vorgesehen. Es werden eine oder mehrere Karkassenschichten aus Stahlcord verwendet. Dabei erstreckt sich der Verstärkungsstreifen aus Stahlcord radial auswärts nicht über den Endrand der um den Wulstkern zurück geführten Endabschnitte der Karkassenlagen hinaus.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des Radialluftreifens anhand der Zeichnungen weiter erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt der rechten Hälfte eines erfindungsgemäßen Reifens und

Fig. 2 ein Querschnitt des unteren Teils eines abgewandelten Reifens.

Herkömmliche Reifen besitzen eine im rechten Winkel zur mittleren Umfangslinie des Reifens von einem Wulst zum anderen verlaufende Karkassenschicht, deren Endabschnitte von innen nach außen um einen Wulstkern zurückgeführt sind. An der Außenseite des zurückge führten Endabschnitts ist jeweils ein Verstärkungs streifen aus gummiertem Stahlcord vorgesehen, der die Steifigkeit des Wulstbereiches erhöht. In dem von den Karkassenlagen und ihren zurückgeführten Endabschnitten um schlossenen Raum ist ein Wulstfüllstreifen aus Gummi hoher Härte angeordnet.

Bei einem solchen herkömmlichen Reifen bewegt sich der Wulstfüllstreifen aus hartem Gummi entsprechend den Bewegungen der Karkassenlagen, während die zurückge führten Endabschnitte durch einen Felgenrand an Be wegungen gehindert werden, wodurch ständig wiederholte Scherspannungen zwischen dem Wulstfüllstreifen und den Außenrändern der zurückgeführten Endab schnitte und des Verstärkungsstreifens entstehen. Als Ergebnis neigen beide Außenränder zu Ablösungen vom Wulstfüllstreifen, was Ablöseschäden hervorruft.

Der in Fig. 1 dargestellte Radialluftreifen besitzt Karkassenschichten 11 aus Stahlcord, die sich im rechten Winkel zur mittleren Umfangslinie des Reifens von einem Wulst B zum nicht dargestellten anderen Wulst erstrecken, wobei die Endabschnitte 11 a von innen nach außen um einen Wulstkern 12 zurückgeführt sind. Ein Ver stärkungsstreifen 13 aus Stahlcord liegt reifenaußen seitig an den zurückgeführten Endabschnitten 11 a an und erstreckt sich nicht über deren Außenrand 11 b hinaus in die Seitenwand 18 des Reifens.

In dem von der Karkassenschicht 11, deren zurückgeführten Endabschnitten 11 a und dem Verstärkungsstreifen 13 um schlossenen Raum ist ein Wulstfüllstreifen BF vorgesehen, dessen Außenende in die Seitenwand 18 hineinreicht. Der Wulstfüllstreifen BF weist etwa dreieckigen Querschnitt auf und besteht aus einem Innenstreifen 16 etwa drei eckigen Querschnitts aus Gummi höherer Härte und einem am Innenstreifen 16 außenseitig anliegenden Außenstreifen 17 aus Gummi mittlerer Härte.

Der Außenrand 11 a der Karkassenschichtenden 11 ist durch eine Kappenschicht 14 aus gummiertem organischem Textil cordgewebe, beispielsweise Nyloncord umschlossen.

Radial außerhalb dieser Kappenschicht 14 und axial aus wärts dem Außenstreifen 17 anliegend schließt sich eine Pufferschicht 15 an.

Bei diesem Radialreifen erhöhen der Verstär kungsstreifen 13 aus Stahlcord und der harte Innenstreifen 16 des Wulstfüllstreifens BF die Steifigkeit des Wulstbe reichs B und gewähren ein gutes Fahrverhalten. Wenn der radial innere Bereich der Seitenwand 18 bei Belastung Druckkräften ausgesetzt wird, verformt sich die Puffer schicht 15 je nach der Größe der erzeugten Kräfte und absorbiert die auftretenden Spannungen. So werden die Spannungen im Bereich der Außenränder 13 a des Verstär kungsstreifens 13 vermindert, die Ablösefestigkeit er höht und ein sehr haltbarer Wulstaufbau erzielt.

Der in Fig. 2 dargestellte Reifen besitzt eine im rechten Winkel zur mittleren Umfangslinie des Reifens von einem Wulst zum anderen verlaufende Karkassenschicht 11 aus Stahlcord, deren Endabschnitte 11 a von innen nach außen um einen Wulstkern 12 zurückgeführt sind. An der Außen seite der zurückgeführten Endabschnitte 11 a ist jeweils ein über deren Außenrand 11 b radial auswärts nicht hin ausreichender Verstärkungsstreifen 13 aus Stahlcord vor gesehen. An der Außenseite des Verstärkungsstreifens 13 ist eine Verstärkungsschicht 19 aus organischem Textil cord angeordnet, die sich über den Außenrand 11 b der zurückgeführten Endabschnitte 11 a hinaus radial aus wärts erstreckt. In dem von der Karkassenschicht 11 und deren zurückgeführten Endabschnitten 11 a umschlosse nen Raum ist ein Wulstfüllstreifen BF vorgesehen, dessen Außenende in die Seitenwand 18 hineinreicht. Der Wulst füllstreifen BF weist etwa dreieckigen Querschnitt auf und besteht aus einem Innenstreifen 16 etwa dreieckigen Querschnitts aus Gummi höherer Härte und einem am Innen streifen 16 außenseitig anliegenden Außenstreifen 17 aus Gummi mittlerer Härte.

Der Außenrand 11 b der zurückgeführten Endabschnitte 11 a ist durch eine Kappenschicht 14 aus gummiertem organi schem Textil cordgewebe, beispielsweise Nyloncord umschlossen.

Radial außerhalb dieser Kappenschicht 14 schließt sich einer Pufferschicht 15 an, die zwischen den Außenstreifen 17 aus Gummi mittlerer Härte des Wulstfüllstreifens BF und der Verstärkungsschicht 19 aus Textilcord einge schlossen ist.

Da die Verstärkungsschicht aus organischem Textilcord 19 Bewegungen des Außenrands 11 b der zurückgeführten Endabschnitte 11 a der Karkassenschichten unterdrückt, verhindert ein solcher Reifenaufbau Ablösungsbeschä digungen besonders wirksam.

Beispiel 1

Es wurden Trommeltests mit erfindungsgemäßen Reifen 10.00 R 20 durchgeführt, die jeweils eine einlagige Karkassenschicht aus Stahlcord aufwiesen, deren jeweils von innen nach außen um einen Wulstkern 12 zurückge führte Endabschnitte 11 a radiale Längen innerhalb von 25% der Reifenquerschnittshöhe, gemessen von der Wulst basis bis zur Scheitelhöhe der Lauffläche aufwiesen. An der Außenseite der zurückgeführten Endabschnitte lag jeweils ein Verstärkungsstreifen 13 aus gegen die radiale Richtung des Reifens um 45° geneigten Stahlcord fäden an. Der Verstärkungsstreifen aus Stahlcord er streckte sich vom radial inneren Rand des Wulstkerns 12 bis zu 20% der Reifenquerschnittshöhe. Der obere Rand 11 b der zurückgeführten Karkassenschichtenden 11 a war mit einer Kappenschicht 14 aus unter einem Winkel von 43° schräg geschnittenem Nyloncordgewebe umkleidet, das mit einer gut an Stahl haftenden Gummimischung gummiert war.

An die Kappenschicht schloß sich radial außen eine Pufferschicht der in Tabelle 1 angegebenen Härte an. In dem von der Karkassenschicht 11, deren zurück geführten Endabschnitten 11 a und dem Verstärkungs streifen aus Stahlcord 13 umschlossenen Raum war ein Wulstfüllstreifen BF etwa dreieckigen Querschnitts aus einem Innenstreifen 16 aus Gummi der Härte 80 und einem Außenstreifen 17 aus Gummi mit einer Härte gemäß Tabelle I so angeordnet, daß sein Oberteil in die Seitenwand 18 hineinreichte.

Diese Reifen 10.00 R 20 wurden Trommeltests unterzogen und dabei die Laufstrecke jedes Reifens bis zum Auf treten einer Ablösung im Wulstbereich ermittelt. Die Ergebnisse dieser Versuche unter hoher Belastung mit einem Reifendruck von 9 kg/cm², einer Last von 5400 kg und einer Laufgeschwindigkeit von 40 km/h sind in Tabelle I angegeben.

Die Ergebnisse hinsichtlich der Laufstrecke sind zum Vergleich als Indexwerte bezogen auf den gleich 100 ge setzten Laufstreckenwert des Vergleichsreifens 11 mit Härteunterschied 0 angegeben. Die letzte Zeile der Tabelle gibt an, ob eine Ablösungsbeschädigung eintrat oder der Reifen noch nach der 2½fachen Laufstrecke des Vergleichsreifens 11 unbeschädigt bei Beendigung des Lauftests war.

Beispiel 2

Zusätzlich zu dem Aufbau des Reifens 10.00 R 20, wie im vorstehenden Beispiel 1 angegeben, erstreckte sich eine Verstärkungsschicht aus organischem Textilcord 19 aus zwei Nyloncordschichten außenseitig dem Verstär kungsstreifen aus Stahlcord 13 anliegend von der radial inneren Seite der Karkassenschicht 11 an der Wulstbasis über den Außenrand 11 b der zurückgeführten Karkassen schichtenden 11 a hinaus.

Die Härten des Gummis mittlerer Härte und des Puffer teils sowie die Ergebnisse des Trommeltests für dieses Beispiel sind ebenfalls in Tabelle I angegeben.

Die Trommeltest zeigen, daß die Laufstrecke bis zum Auftreten einer Ablösungsbeschädigung im Wulstbereich bei den erfindungsgemäßen Testreifen 1 bis 10 bedeutend länger ist, als bei den Vergleichsreifen herkömmlicher Bauart. Besonders die Testreifen 2-5, bei denen der Unter schied in der Härte zwischen der Pufferschicht mit 50-55° Härte und dem Außenstreifen des Wulstfüllstreifens 5-15° beträgt, ist im Wulstbereich so haltbar, daß selbst bei einer Laufstrecke die im Vergleich zu der beim Vergleichs reifen 11 zur Beschädigung führenden Laufstrecke 1,6fach länger war, noch kein Ablöseschaden auftrat. Die in Tabelle I aufgeführten Ergebnisse zeigen auch, daß ein Unterschied in der Shorehärte zwischen der Pufferschicht und dem aus Gummi mittlerer Härte bestehenden Außen streifen des Wulstfüllstreifens von 3° bis 20° die Halt barkeit des Wulstbereichs wesentlich verbessert.

Die Laufstrecke bis zum Auftreten einer Ablösungsbe schädigung ist bei den Testreifen 9 und 10 mit einer dem Verstärkungsstrei fen aus Stahlcord 13 anliegenden Verstärkungsschicht 19 aus Nyloncordschichten länger als bei den Reifen mit unver änderten Härten der Pufferschicht und des Außenstreifens mittlerer Härte, jedoch ohne solche Verstärkungsschicht. Folglich ist die Verwendung einer Verstärkungsschicht aus Nyloncordschichten vorteilhaft.

Das Ergebnis des Vergleichsreifens 12 zeigt weiterhin, daß beim Reifen, bei dem das Gummi der Pufferschicht härter ist, als das Gummi des daran anliegenden Außen streifens des Wulstfüllstreifens, die bis zur Beschä digung erzielte Laufstrecke kürzer ist als beim her kömmlichen Versuchsreifen 11.

Aus Tabelle I ergibt sich ein bevorzugter Bereich der Shorehärte zwischen 45 und 65° für die Pufferschicht und zwischen 55 und 70° für den Außenstreifen mittlerer Härte des Wulstfüllstreifens. Wenn letzterer eine Shore härte über 70° hätte, würde die Laufstrecke des Reifens sehr verkürzt werden.

Insgesamt zeigen die Test-Ergebnissen, daß die erfin dungsgemäßen Reifen, bei denen die Shorehärte der Puffer schicht zwischen 3° und 20° kleiner ist als die des Außenstreifens des weicheren Wulstfüllstreifens eine merkliche Verbesserung der Haltbarkeit des Wulstbereiches ergeben.

Tabelle I

Claims

1. Radialluftreifen, mit mindestens einer Karkassenschicht aus Stahlcordfäden mit jeweils um einen Wulstkern auswärts zurückgeführten, im Wulstbereich endenden Endabschnitten, an diesen außenseitig anliegenden Verstärkungsstreifen aus Stahlcord, die über die Endabschnitte nicht radial auswärts hinausreichen, so wie je einem zwischen der Karkassenschicht, deren zurückgeführten Endabschnitt und dem Verstärkungsstreifen angeordneten Wulstfüllstreifen mit einem im Querschnitt dreieckigen Innenstreifen aus Gummi höherer Härte (etwa 80°) und einem bis in die Reifenseitenwand reichenden Außenstreifen aus Gummi mittlerer Härte (etwa 60°), der am Innenstreifen axial außenseitig anliegt, da durch gekennzeichnet, daß

a) der Außenrand (11 b) der zurückgeführten Endabschnitte (11 a) der Karkassenschicht (11) durch eine ihn abdeckende Kappenschicht (14) aus organischem Textilcordgewebe umschlossen ist,
b) an die Kappenschicht (14) eine sich radial auswärts erstreckende Pufferschicht (15) aus Gummi anschließt und
c) die Pufferschicht (15) eine relativ zum anliegenden Außenstreifen (17) um 3° bis 20° geringere Shorehärte aufweist.

2. Radialluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Pufferschicht (15) eine Shorehärte zwischen 45° und 65° und der Außenstreifen (17) eine Shorehärte zwischen 55° und 70° aufweist und der Shorehärte- Unterschied 5° bis 15° beträgt.

3. Radialluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß an der Außenseite des Verstärkungsstreifens (13) eine sich über diesen hinaus in die Reifenseitenwand (18) erstreckende Verstärkungsschicht aus organischem Textilcordgewebe anliegt.