DE3222405C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialluftreifen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Reifen ist aus der DE-OS 27 10 446 bekannt. In herkömmlichen Radialluftreifen für Schwerlastfahrzeuge sind die Karkassenlagen jeweils um einen Wulstkern zurückgeführt 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 Unterschiede in der Steifigkeit zwischen den zurückgeführten Endabschnitten der Karkassenschicht oder dem Verstärkungsstreifen aus Stahlcord und dem umgebenden Gummi Scherspannungen, die zu einer Ablösung des Gummis vom Stahlcord führen.

Aus den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 53-1 19 501 und 55-1 06 806 ist es bekannt, die Enden der zurückgeführten Endabschnitte der Karkassenschicht bzw. des Verstärkungsstreifens mit Gummi höherer Härte abzudecken, um den Steifigkeitsunterschied zwischen dem Metallcord und dem umgebenden Gummi und damit die Spannungskonzentration am Oberrand des Metallrads zu verringern und dadurch Ablösungen zu verhindern.

Nach dem japanischen Gebrauchsmuster 52-48 482 wird das obere Ende des Verstärkungsstreifens aus Stahlcord mit Textilcordgewebe abgedeckt, um so eine Bewegung und damit einen direkten Kontakt der oberen Enden der Stahlcords mit dem umgebenden Gummi zu vermeiden und dadurch Ablösungen entgegenzuwirken.

Weitere Reifenkonstruktionen sind aus der DE-OS 23 64 804, der DE-OS 21 53 444 sowie der DE-OS 23 28 042 bekannt. Diese Vorschläge versuchen, Ablösungen durch Verstärkung der potentiellen Ablösungsstellen zu verhindern, verlagern dabei aber nur die Stellen hoher Spannungskonzentration, so daß Ablösungen in anderer Weise auftreten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Radialluftreifen der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten 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 verhindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist der Radialluftreifen die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf. Vor allem dadurch, daß eine Pufferschicht aus Gummi geringer Härte im Kontaktbereich zwischen dem durch den Felgenrand gegen Verformung geschützten Wulstbereich und dem leicht unter Belastung verformbaren unteren Seitenwandbereich, insbesondere in dem konzentrierter Spannung ausgesetzten Bereich der unteren Seitenwand am radial äußeren Endrand eines Verstärkungsstreifens aus Stahlcord vorgesehen ist, konzentriert sich bei dieser Anordnung die Spannung in einer leicht verformbaren Gummischicht geringer Härte, so daß die Spannung verteilt und von der Gummischicht geringer Härte aufgenommen wird. Das Vorsehen einer solchen flexiblen Struktur im oberen Wulstbereich beseitigt Spannungen im Wulstbereich und verhindert Ablösungen.

Dem Verstärkungsstreifen aus Stahlcord kann sich radial auswärts eine Verstärkungsschicht aus organischem Textilcord anschließen. "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 Pufferschicht und dem Gummi mittlerer Härte des Wulstfüllstreifens soll zwischen 3° und 20° und vorzugsweise zwischen 5° und 15° liegen. Der bevorzugte Shorehärtebereich liegt für die Pufferschicht zwischen 45° und 65° und für den Außenstreifen mittlerer Härte des Wulstfüllstreifens zwischen 55° und 70°. Bei einem Härteunterschied von weniger als 3° wird die Haltbarkeit des Wulstbereiches nur wenig verbessert. Um einen Härteunterschied von mehr als 20° zu erzielen, muß die Pufferschicht geringe Härte und der Außenstreifen des Wulstfüllstreifens relativ große Härte aufweisen. In der Tat wird die Spannung um so besser in der Pufferschicht verteilt, 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 Wulstfüllstreifens die Biegeermüdungsfestigkeit und beeinträchtigt die Haltbarkeit des Wulstbereiches. Der aus Gummi mittlerer Härte bestehende Außenstreifen des Wulstfüllstreifens umfaßt nach einer bevorzugten Ausführungsform einen am harten Innenstreifen etwa dreieckigen 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 Pufferschicht. 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 beträgt die radiale Breite des Verstärkungsstreifens aus Stahlcord zweckmäßig das 1,1- bis 1,6fache der Breite der um den Wulstkern zurückgeführten Endabschnitte der Karkassenlagen.

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 anderen Reifens mit einer Verstärkungsschicht aus organischen Textilcords zusätzlich in dem in Fig. 2 gezeigten Wulstbereich.

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 zurückgeführten Endabschnitts ist jeweils ein Verstärkungsstreifen aus gummiertem Stahlcord vorgesehen, der die Steifigkeit des Wulstbereiches erhöht. In dem von den Karkassenlagen, ihren zurückgeführten Endabschnitten und dem Verstärkungsstreifen aus Stahlcord umschlossenen 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 zurückgeführten Endabschnitte durch einen Felgenrand an Bewegungen gehindert werden, wodurch ständig wiederholte Scherspannungen zwischen dem Wulstfüllstreifen und den Außenrändern der zurückgeführten Endabschnitte 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 Verstärkungsstreifen 13 aus Stahlcord liegt reifenaußenseitig an den zurückgeführten Endabschnitten 11 a an und erstreckt sich 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 umschlossenen 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 dreieckigen Querschnitts aus Gummi höherer Härte und einem am Innenstreifen 16 außenseitig anliegenden Außenstreifen 17 aus Gummi mittlerer Härte.

Der Außenrand 13 a des Verstärkungsstreifens 13 ist durch eine Kappenschicht 14 aus gummiertem organischem Textilcordgewebe, beispielsweise Nyloncord umschlossen.

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

Bei diesen Radialreifen erhöhen der Verstärkungsstreifen 13 aus Stahlcord und der harte Innenstreifen 16 des Wulstfüllstreifens BF die Steifigkeit des Wulstbereichs B und gewähren ein gutes Fahrverhalten. Wenn der radial innere Bereich der Seitenwand 18 bei Belastung Druckkräften ausgesetzt wird, verformt sich die Pufferschicht 15 je nach der Größe der erzeugten Kräfte und absorbiert die auftretenden Spannungen. So werden die Spannungen im Bereich der Außenränder 13 a des Verstärkungsstreifens 13 vermindert, die Ablösefestigkeit erhöht 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 Außenseite des zurückgeführten Endabschnitts 11 a ist jeweils ein über deren Außenrand 11 b radial auswärts hinausreichender Verstärkungsstreifen 13 aus Stahlcord vorgesehen. An der Außenseite des Verstärkungsstreifens 13 ist eine Verstärkungsschicht 19 aus organischem Textilcord angeordnet, die sich über deren Außenrand hinaus radial auswärts erstreckt. In dem von der Karkassenschicht 11, deren zurückgeführten Endabschnitten 11 a und dem Verstärkungsstreifen 13 umschlossenen 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 dreieckigen Querschnitts aus Gummi höherer Härte und einem am Innenstreifen 16 außenseitig anliegenden Außenstreifen 17 aus Gummi mittlerer Härte.

Der Außenrand 13 a des Verstärkungsstreifens 13 ist durch eine Kappenschicht 14 aus gummiertem organischem Textilcordgewebe, beispielsweise Nyloncord umschlossen.

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

Da die Verstärkungsschicht aus organischem Textilcord 19 Bewegungen des Verstärkungsstreifens aus Stahlcords 13 einschränkt, verhindert ein solcher Reifenaufbau Ablösungsbeschädigungen sicherer als der in Fig. 1 gezeigte.

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 zurückgeführte Endabschnitte 11 a radiale Längen innerhalb von 18% der Reifenquerschnittshöhe, gemessen von der Wulstbasis 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 Stahlcordfäden an. Der Verstärkungsstreifen aus Stahlcord erstreckte sich vom radial inneren Rand des Wulstkerns 12 bis zu 23% der Reifenquerschnittshöhe. Der obere Rand 13 a des Verstärkungsstreifens aus Stahlcord 13 war mit einer Kappenschicht aus unter einem Winkel von 45° 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 Shorehärte an. In dem von der Karkassenschicht 11, deren zurückgeführten Endabschnitten 11 a und dem Verstärkungsstreifen aus Stahlcord 13 umschlossenen Raum war ein Wulstfüllstreifen BF etwa dreieckigen Querschnitts aus einem Innenstreifen aus Gummi der Shorehärte 80 und einem Außenstreifen aus Gummi mit einer Shorehärte 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 Auftreten einer Ablösung im Wulstbereich ermittelt. Die Ergebnisse dieser Versuche unter hoher Belastung mit einem Reifendruck von 9 kg/cm², einer Last von 4500 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 gesetzten 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 organischen Textilcord 19 aus zwei Nyloncordschichten außenseitig dem Verstärkungsstreifen aus Stahlcord 13 anliegend von der radial innere Seite der Karkassenschicht 11 an der Wulstbasis über den Außenrand 13 a des Verstärkungsstreifens 13 hinaus.

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

Die Trommeltests 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 der Testreifen 2, bei dem der Unterschied in der Shorehärte zwischen der Pufferschicht und dem Außenstreifen des Wulstfüllstreifens 15° beträgt, ist im Wulstbereich so haltbar, daß selbst bei einer Laufstrecke die im Vergleich zu der beim Vergleichsreifen 11 zur Beschädigung führenden Laufstrecke 2,5fach 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 bestehenen Außenstreifen des Wulstfüllstreifens von 3° bis 20° die Haltbarkeit des Wulstbereiches wesentlich verbessert.

Die Laufstrecke bis zum Auftreten einer Ablösungsbeschädigung ist bei den Testreifen 9 und 10 mit einer dem Verstärkungsstreifen aus Stahlcord 13 anliegenden Verstärkungsschicht 19 aus Nyloncordschichten länger als bei den Reifen mit unveränderten 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 Außenstreifens des Wulstfüllstreifens, die bis zur Beschädigung erzielte Laufstrecke kürzer ist als beim herkömmlichen Versuchsstreifen 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 Shorehärte über 70° hätte, würde die Laufstrecke des Reifens sehr verkürzt werden.

Insgesamt zeigen die Test-Ergebnisse, daß die erfindungsgemäßen Reifen, bei denen die Shorehärte der Pufferschicht zwischen 3° und 20° kleiner ist als die des Außenstreifens des weicheren Wulstfüllstreifens eine merkliche Verbesserung der Haltbarkeit des Wulstbereiches ergeben.

Claims (3)

1. Radialluftreifen, mit mindestens einer Karkassenschicht aus Stahlcordfäden, mit jeweils um einen Wulstkern auswärts zurückgeführten, im Wulstbereich endenden Endabschnitten, an diesen außenseitig anliegenden, radial auswärts darüber hinausreichenden Verstärkungsstreifen aus Stahlcord sowie 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, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Außenrand (13 a) des Verstärkungsstreifens (13) durch eine ihn abdeckende Kappenschicht (14) aus organischem Textilcordgewebe umschlossen ist,
• b) an die Kappenschicht (14) radial auswärts eine 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 gekennzeichnet, 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 gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Verstärkungsstreifens (13) eine sich über diesen hinaus in die Reifenseitenwand (18) erstreckende Verstärkungsschicht aus organischem Textilcordgewebe anliegt.