DE3233879A1 - Reifen - Google Patents

Description

Reifen

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in Zusammenhang mit Reifen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Reifenmäntel, insbesondere mit einer radialen Karkasse, welche insbesondere mit wenigstens einer metallischen Einlage verstärkt sind. Der untere Teil einer jeden Seite des Reifenmantels, welcher als "Wulst" bezeichnet wird, umfaßt den Endabschnitt der Karkasse, welcher gegen die Außenseite hin um einen Wulstkern gefaltet bzw. umgebogen ist. Im allgemeinen ist auf dem Wulstkern längs der Seite zwischen Mantelgewebe und dessen Falz ein ein- oder zweiteiliges Formelement aus Gummi, der sogenannte "Scheitel" bzw. "Apex" angeordnet. Der Scheitel erstreckt sich längs der Seite bis zu einer bestimmten Höhe, wobei dessen Dicke allmählich abnimmt. Derartige Reifenmäntel werden insbesondere für Schwerlastfahrzeuge verwendet.

Den bekannten Reifenmänteln gewährleisten ein oder zwei Verstärkungslagen aus Stahlschnüren, die schräg zum Wulstkern verlaufen, eine Verstärkung und erhöhen die Steifigkeit in diesem Bereich. Zusätzlich besitzt der Wulst ein Formelement aus einem relativ weichen Gummi, welches mit dor Vorstärkungslage oder jeder Verstärkungslage verbunden ist und als Stoßdämpfer dient, und dann eine DecklagG aus hartem Gummi, welche der Reibung zwischen Wulst und einer Radfelge standhält, auf welcher der Reifen für den Betrieb aufgezogen ist.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine teilweise Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines bekannten Reifenmantels und zwnr insbesondere den Wulst des Reifenmantels.

Dieser Reifen bzw. dieser Reifenmantel besitzt eine Radialkarkasse 10, dessen Oberteil an der der Lauffläche 14 nächstliegenden Seite gefaltete Leinwandschichten 12 besitzt. An der mit dem Bezugszeichon 15 gekennzeichnet on Radfelge endet dt-r Rei f enmantel in einem Wulst 16. Insbesondere ist dieser Wulst durch den Endabschnitt der Karkasse gebildet, v/elcher gemäß den Bezugszeichen 18 und 20 um einen Wulstkern 22 gefaltet ist und sich nach oben zu dem die Außenseite bildenden Falz 10 erstreckt« Ein Scheitel 24 aus einem relativ harten Gummi ist zwischen der Karkasse 10, dem Wulstkern 22 und dem Falz 2O angeordnet und verjüngt sich an seinem äußersten radialen Abschnitt.

Nach Maßgabe des Standes der Technik sind auf der Außenseite des Falzes 20 Verstärkungslagen 26 angeordnet, von denen lediglich eine in Fig. 1 dargestellt ist, um diesen Bereich zu verstärken und zu versteifen. Insbesondere sind die Einlagen üblicherweise durch Metall- oder Textilschnüre verstärkt, die zueinander parallel sind und unter einem leichten Winkel schräg zur Längsrichtung verlaufen, wodurch ein steifes Netz mit dem Falz 20 der Karkasse gebildet wird, welche sich kreuzen.

Fig. 1 zeigt, daß der Wulst 16 auch ein Formelement aus einem relativ weichen Gummi am Rand des Streifens sowie eine Decklage 30 aus hartem Gummi besitzt, welche sich um den gesamten Wulst erstreckt und dem reibungsbedingten Verschleiß zwischen Wulst und Radfelge standhält, auf welcher der Reifen für den Betrieb aufgezogen ist.

Reifenmäntel der oben angegebenen Art besitzen den Nachteil, daß sie viele Vorsichtsmaßregeln erfordern sowie einen hohen Grad an Präzision während der Herstellung. Tatsächlich müssen die Verstärkungslagen präzise ge-

schnitten, transportiert und unter Verwendung teurer Werkzeuge eingepaßt werden. Die interne Bewegung, die unvermeidlich während der Vulkanisation erfolgt, kann zu einer Versetzung dieser Lagen führen, so daß die hergestellten Reifenmäntel manchmal vollständig betriebsuntauglich sind. Aus diesem Grund müssen systematische Tiefenüberwachungsverfahren eingesetzt werden, so daß diese defekten Reifenmäntel eliminiert werden können.

Das Weglassen von Verstärkungslagen aus dieser Art von Reifenmänteln ist bereits vorgeschlagen worden. So ist in der FR-PS 1 343 402 die Herstellung eines Reifenmantels mit einem Wulst mit einem Scheitel aus sehr hartem Gummi beschrieben, welcher an seinem äußeren Radialabschnitt sich in die Seite verjüngt und sich zum inneren radialen Teil des Wulstes erstrecken kann, wodurch der Felgengummi geformt wird. Diese Reifen besitzen eine Anzahl von Nachteilen. Vor allem verursacht die Anordnung des Abschnitts auf dem Falz der Karkasse vor der Vulkanisation Schwierigkeiten und die Verbindung zwischen dem Rand des Gewebes und dem Gummi ist oftmals überhaupt nicht ausreichend. Zusätzlich hat der Einsatz dieser Reifen im Betrieb gezeigt, daß diese nicht die erforderlichen Qualitäten besitzen.

Schließlich sind Reifenmäntel bekannt, bei denen die Außenseite des Wulstes aus einem Element aus hartem Gummi geschützt ist. Dieses Element ist auf der Außenseite des Falzes angeordnet, jedoch besitzt der Wulst keinen Scheitel. Hin solcher Wulst ist nicht ausreichend steif.

Aufgabe der Erfindung ist die Behobung dieser Nachteile.

Nach einem Aspekt der Erfindung umfaßt der Reifen eine Karkasse, die sich zwischen einem Wulstpaar erstreckt, von denen wenigstens ein Wulst einen Wulstkern und einen Apexstreifen aus Gummi umfaßt, um den ein entsprechender Endabschnitt der Karkasse gefaltet ist, wobei sich ein Gummielement in direktem Kontakt mit dem gefalteten Endabschnitt der Karkasse und wenigstens einem Teil des Apexstreifens befindet, und wobei der Gummi dieses Elements einen Modul besitzt, der größer als der Gummi des Scheitels ist.

Vorzugsweise beträgt der Modul des Gummis des Elements das zweifache des Gummis des Scheitels. Insbesondere ist es für den bei 20% stabilisierten Modul des Gummis des Elements vorteilhaft, daß er wenigstens gleich 1,5 MPa ist, wobei die Shorehärte A des Gummis wenigstens gleich 7 5 ist, wohingegen der bei 20% stabilisierte Modul des Gummis für den Scheitel lediglich 0,65 MPa beträgt und eine Shorehärte A von 65 besitzt.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung erstreckt sich das Element um einen Teil des Wulstkerns und bildet die Decklage, welche mit der Radfelge in Kontakt steht, auf der ein Rad mit dem hierin beschriebenen Radmantel aufgezogen ist.

Für die radiale Abmessung des Elements, gemessen in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Reifenmantels, ist es vorteilhaft, daß diese zwischen 20 und 60% der radialen Abmessung des Reifenmantels liegt, die gleichfalls in einer Ebene senkrecht zur Drehachse gemessen ist. Zweckmäßigerweise beträgt die Dicke des Elements zwischen 5 und 30% seiner radialen Abmessung.

Der oben beschriebene Aufbau besitzt mehrer Vorteile. Vor allem ist die Lebensdauer des Reifenmantels außer-; ordentlich groß. Ferner bietet die Herstellung dieser

Reifenmäntel keinerlei Probleme, weil die internen Bewegungen der Elemente während der Vulkanisation geringer sind als die der Verstärkungslagen, und ist die Herstellung mit weniger Nachteilen verbunden. Dadurch kann die Produktgenauigkeit erhöht werden. Wenn ferner das Formelement auch die Decklage bildet, wird die Anzahl der für den Reifenmantel erforderlichen Elemente reduziert, so daß auch die Herstellkosten verringert werden können.

Zweckmäßigerweise ist die Karkasse radial aufgebaut und umfaßt eine oder mehrere Einlagen, von denen jede eine Anzahl von parallelen Verstärkungselementen, beispielsweise Schnüren aus flexiblem Material, wie etwa Nylon, Kevlar oder nicht textilem Material, wie etwa Drahtgestrick, besitzt. Vorzugsweise besitzen die Verstärkungselemente einen hohen Modul, beispielsweise einen

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Modul größer als 2.500 kg/cm .

Der Wulstkern kann in bekannter Weise aufgebaut sein, beispielsweise aus einem Kabel, einem Rahmengestell oder dicht gepackten Drähten, und kann jeden gewünschten Querschnitt besitzen, beispielsweise kreisrund, hexagonal, rechteckig. Vorzugsweise ist der Wulstkern im wesentlichen undehnbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines bekannten Reifens,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines Teils eines Roifenmantels einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sowie

Fig. 3 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 2 zur Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Gemäß Fig. 2 umfaßt der Reifenmantel eine Radialkarkasse mit einer oder mehreren Verstärkungslagen, deren mit den Bezugszeichen 3 9 und 40 bezeichneter Endabschnitt gegen die Außenseite um einen Reifenwulst gefaltet ist, der einen Wulstkern 42 und einen Scheitelstreifen 44 aus Kautschuk besitzt. Der Scheitelstreifen 44 ist zu seinem radial äußersten Ende verjüngt ausgebildet und steht über das Ende des Karkassenfalzes 40 vor. Ein Element 46 aus Kautschuk mit einem höheren Modul als der Scheitelgummi ist als nächstes axial außerhalb und in direktem Kontakt mit dem Karkassenfalz 40 und einem Teil des Scheitelstreifens 44 angeordnet. Das Element 46 erstreckt sich von der Wulstferse zu einer Stelle unterhalb des radial äußersten Endes des Apexstreifens 44. Eine Decklage 50 aus hartem Gummi ist als nächstes axial außerhalb des Elements 46 angeordnet und erstreckt sich unterhalb der Wulstbasis und um die Wulstzohe. Die Lage 50 steht in Kontakt mit der Wulstauflaye einer Felge 35, auf der der Reifen für den Betrieb montiert ist.

Unter der Annahme, daß die radiale Abmessung des Mantels, gemessen in einer Ebene senkrecht zur Drehachse, gemäß Fig. 1 H ist, besitzt das Element 46 eine Radialabmessung h, welche vorteilhafterweise zwischen 20 und 60% der gesamten Radialabmessung H beträgt, abhängig von den besonderen Abmessungen und dem Schlankheitsverhältnis bzw. Längenverhältnis (aspect ratio) des Mantels. Vorteilhafterweise liegt die Dicke des Elements 4 6 zwischen 5 und 30% seiner Radialabmessung h.

In dem besonderen dargestellten Ausführungsbeispiel eines Reifenmantels mit den Standardabmessungen 8.5 - 17.5, bei welchem das Element 46 aus einem Gummi oder vielmehr einer Mischung aus Gummi hergestellt ist, wo der stabilisierte Modul bei 20% größer als oder gleich 1,5 MPa ist, beträgt die Shorehärte A wenigstens

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gleich 75°. Im Vergleich dazu ist bei einer Spitze 44 aus einem Gummi oder vielmehr einer Mischung aus Gummi, wo der stabilisierte Modul bei 20% in der Höhe von 0,65 MPa liegt, seine Shorehärte A in der Höhe von 65°.

Der oben angegebene Modul ist bei gerade 20%-Dehnung gemessen worden. Gerade diese Dehnung ist sehr repräsentativ für die Betriebsbedingungen des Gummis im Scheitel und im geformten Element. Dieser Modul wird als "stabilisiert" bezeichnet, weil jeder Wert mehrmals in Aufeinanderfolge gemessen worden ist und es bekannt ist, daß sich die Messungen im allgemeinen nach der fünften Messung stabilisieren. Es ist der stabilisierte Wert, der vorliegend angegeben ist.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß das Element 46, welches aus hartem Kautschuk hergestellt ist, die Verstärkungslagen 26 und das Element 28 aus weichem Gummi im Mantel gemäß Fig. 1 ersetzt.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Reifenmantel vergleichbarer Abmessung zu dem in Fig. Die in Fig. 3 mit den Bauteilen nach Fig. 2 übereinstimmenden Elemente besitzen dieselben Bezugszeichen. Ersichtlich besteht der einzige Unterschied zwischen den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 darin, daß das Element 46 aus hartem Gummi und die Decklage 50 in der Ausführungsform nach Fig. 2 durch ein einziges Bauteil 52 aus einem Gummi mit den Eigenschaften entsprechend denen des für das Element 46 angegebenen Gummi ersetzt sind.

Der Vorteil der Ausführungsform nach Fig. 3 gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 besteht darin, daß die Anzahl der zur Herstellung des Reifenmantels erforderlichen Elemente reduziert ist. Dies ergibt eine gewisse Reduzierung der Herstellkosten des Reifens.

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In jedem der in den Fig. 2 und 3 beschriebenen Ausführungsbeispielen ergeben der Scheitelstreifen 44 und das Element 46 oder 52 aus hartem Kautschuk mit hohem Modul eine Steifigkeit im Wulst, die progressiv in transversaler Richtung sich verändert, so daß der Wulst seine volle Rolle als Verbindung zwischen Felge und Reifen, der den Mantel beinhaltet,spielen kann.

An den erfindungsgemäßen Reifenmänteln ausgeführte Tests im Vergleich mit bekannten Reifenmänteln zeigen die wesentlichen Vorteile der Erfindung.

Vor allem ein Studium der Verteilung der Deformationsspannungen in belasteten Reifenmänteln zeigt, daß die Deformationsspannungen in Reifenmänteln nach Maßgabe der Erfindung besser verteilt sind. Diese bessere Verteilung dieser Deformationsspannungen erlaubt eine Verbesserung der Lebensdauer.

Insbesondere wird die Lebensdauer der Reifenmäntel nach Maßgabe der Erfindung während Rollversuche auf einer Rollmaschine bestimmt, mit welcher sehr hohe Lasten aufgebracht werden, wobei die maximalen Lasten 200% der Nominalbelastung gemäß dem Standard nach ETRTO erreichen.

Insbesondere Reifenmäntel nach Maßgabe der Erfindung und konventionelle Reifenmäntel nach Standard 11R22.5SC-Type sind Rollversuchen bei Überlast ausgesetzt worden. Die Reifenmäntel der konventionellen Art wurden sämtlich im Wulstbereich vor einer Rollzeit von 250 Stunden aufgeschlitzt. Reifen nach Maßgabe der Erfindung haben diesem Test über einen längeren Zeitraum standgehalten, and zwar ein Reifenmantel über eine Zeitdauer von 518 Stunden unter denselben Bedingungen.

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Darüberhinaus sind die Tastversuche an den erfindungsgemäßen Reifenmänteln unter echten Betriebsbedingungen ausgeführt worden. Diese Reifen mit Standardabmessungen, nämlich 8.5R17.5SC, wurden auf einem Fahrzeug mit einer Gosaintlast gleich 6.250 kg aufgezogen. Es hat sich bestätigt, daß die Wülste der Reifenmäntel nach einer anfänglichen Verwendung bis zum Verschleiß der Lauffläche intakt waren und auch nach einer zweiten Einsatzperiode bis zum völligen Verschleiß nach Runderneuerung der Lauffläche.

Die obigen Testversuche zeigen somit, daß nach Maßgabe der Erfindung Reifenmäntel mit einem besseren Ermüdungsverhalten als konventionelle Reifenmäntel geschaffen worden sind und dennoch diese Reifenmäntel aufgrund des neuartigen Aufbaus bei verringerten Kosten hergestellt werden können.

Leerseite

Claims (10)

1. Patentansprüche

   1 . j Reifen mit einer Karkasse, welche sich zwischen einem Wulstpaar erstreckt, von denen wenigstens ein Wulst einen Wulstkern und einen Scheitelstreifen aus Gummi umfaßt, um welche ein entsprechender Endabschnitt der Karkasse umgefaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gummielement (46, 52) in direktem Kontakt mit dem umgefalteten Endabschnitt (40) der Karkasse (30) und wenigstens einem Teil des Scheitelstreifens (44) angeordnet ist, und daß der Gummi des Elements einen Modul besitzt, der größer als der Gummi des Scheitelstreifens ist.
2. 2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummi des Elements (46, 52) einen Modul wenigstens der doppelten Größe des Moduls des Gummis des Scheitelstreifens (44) besitzt, und zwar vorzugsweise

   einen stabilisierten Modul bei 20%-Dehnung von wenigstens gleich 1,5 MPa, und daß der Gummi des Scheitelstreifens (44) einen stabilisierten Modul bei 20%-Dehnung in Höhe von 0,65 MPa besitzt.
3. 3. ' Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Shorehärte A des Gummis des Elements (46, 52) diejenige des Gummis des Scheitels (44) übersteigt, wobei die Shorehärte A des Gummis des Elements (46, 52) wenigstens gleich 75 ist und diejenige des

   Gummis des Scheitels (44) 65° beträgt.
4. 4. Reifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (46, 52) eine radiale Abmessung zwischen 20 und 60% der radialen Abmessung des Reifenmantels (30) besitzt, wobei beide Meßwerte in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Reifens genommen sind.
5. 5. Reifen nach .Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Element (46) von der Wulstferse radial nach außen erstreckt, und daß der Wulst weiter eine Decklage (50) aus Gummi auf wenigstens dem Teil des Wulstes umfaßt, welcher mit einer Radfelge in Kontakt steht, auf der ein Reifen mit dem Mantel montiert ist.
6. 6. Reifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Element (52) um wenigstens den Teil des Wulstes erstreckt, welcher mit einer Radfelge in Kontakt steht, auf der ein Rad mit dem Reifenmantel aufgezogen wird.
7. 7. Reifen nach Anspruch 4, dadurch gokennzeichnet, daß die Dicke des Elements (46, 52) zwischen 5 und 30% seiner radialen Abmessung beträgt.
8. 8. Reifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Karkasse (30) von radialer Bauart ist und ein oder mehrere Einlagen besitzt, von denen jede eine Anzahl von parallelen Verstärkungselementen, vorzugsweise Metallschnüre, besitzt .
9. 9. Reifen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente einen hohen Modul besitzen,
10. 10. Reifenwulst mit einem Wulstkern und einem Scheitelstreifen aus Gummi, um welche ein Ende einer Reifenkarkasse gefaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gummielement (46, 52) in direktem Kontakt mit dem gefalteten Endabschnitt (40) der Reifenkarkasse (30) und wenigstens einem Teil des Scheitelstreifens (44) angeordnet ist, und daß der Gummi des Elements (46, 52) einen Modul besitzt, der größer als der des Gummis des Scheitels (44) ist.