DE4021450A1 - Fahrzeugluftreifen - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugluftreifen, der im wesent
lichen aus einer Radialkarkasse mit Reifenwülsten, Seitenwänden und
einem Laufstreifen besteht. Die Karkasse ist aus Karkassenteillagen
gebildet. Zwei der Karkassenteillagen sind mit ihren Umschlagenden an
je einem Wulstring verankert und enden in einer Überlappungsstelle,
wobei sie mit der oder einer weiteren Karkassenteillage überlappt an
geordnet sind. Die Verstärkungselemente, das sind die Festigkeitsträger
der Karkasse, sind im wesentlichen radial verlaufend angeordnet. Der
Laufstreifen ist durch eine gürtelartige Einlage zwischen Karkasse und
Lauffläche verstärkt ausgebildet.
Fahrzeugluftreifen, deren Karkasse aus Teillagen bestehen, sind nach
DE-OSen 14 80 922, 14 80 921, 14 80 958, 14 80 049 und 16 80 433 bekannt.
Die Festigkeitsträgerelemente sind zumindest teilweise im Wulst- und
Seitenwandbereich radial oder einem gering davon abweichenden Schräg
winkel angeordnet. Diese Verstärkungselemente oder getrennt von diesen
vorliegende weitere Vertärkungselemente der weiteren Teillage sind im
Mittenbereich, das ist unterhalb der Lauffläche, unter einem Schräg
winkel von 17° bis 45° angeordnet und bilden eine einer Gürteleinlage
vergleichbare Verstärkung für die Lauffläche. In der doppellagigen An
ordnung sind diese Verstärkungselemente derart angeordnet, daß sie sich
von Lage zu Lage kreuzen. Die Überlappungsstellen der Teillagen bilden
gewünschte zusätzliche Verstärkungsbereiche. Derartige Fahrzeugluft
reifen mit geteilten Karkassen sind in Bezug auf die Überlappungs
stellen weiter zu verbessern.
Ziel der Erfindung ist es, die Eigenschaften des Fahrzeugluftreifens
bezüglich Stabilität, Festigkeit, allgemeines Lenkverhalten, Richtungs
stabilität sowie in Bezug auf Baugleichförmigkeit und Geräuschemission
weiter zu verbessern, wobei dies mit einem gleichzeitig kostengünstigen
Karkassenaufbau gelöst werden soll.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, zum einen den Spannungsver
lauf der Karkasse und damit des Fahrzeugluftreifens durch besondere
Ausbildung und Anordnung der Karkassenteillagen an bestimmten, jedoch
wählbaren Stellen gezielt zu beeinflussen, um die vorgenannten Reifen
eigenschaftsverbesserungen zu erzielen, und zum andern soll die Über
lappungsstelle als bewußt einbezogene Störmasse die Gleichförmigkeit
des Reifens positiv beeinflussen und die Geräuschemission verbessern
durch Beeinflussung der Schwingungsharmonischen der als Resonanzboden
wirkenden Karkasse.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens eine
Karkassenteillage von mindestens zwei vorgesehenen Karkassenteillagen
mit unterschiedlicher Orientierungsrichtung der Festigkeitsträger
elemente vorliegt, wobei mindestens eine Orientierungsrichtung radial
verlaufend und mindestens eine weitere um mehrere Orientierungsgrade
zur Diagonalen abweichend verlaufend vorliegen, und daß mindestens eine
Überlappungsstelle der Karkassenteillagen im Bereich zwischen der
mittleren Seitenwand und der Laufflächenschulter mit gestuftem Steifig
keitsbereich vorliegt.
Des weiteren können bei den Karkassenteillagen, insbesondere deren
Festigkeitsträgerelementen, Kombinationen aus gleichen oder verschiedenen
Materialien, gleichen oder verschiedenen Kordkonstruktionen, gleichen
oder verschiedenen Kordpackungsdichten und gleichen oder unterschied
lichen Orientierungswinkeln bei den diagonal verlaufenden Karkassenteil
lagenelementen angewandt werden.
Durch diese Ausbildung und Anordnung der Teillagen der Karkasse ist
der Spannungsverlauf über Karkassenquerschnittslänge von der Radialen
zur Diagonalen oder umgekehrt feinstufig zu beeinflussen, wobei die
eine und/oder andere Überlappungsstelle sich symmetrisch oder asym
metrisch auswirkt. Die Überlappungsstelle bildet zwar einen Bereich
höherer Steifigkeit, durch Material, Orientierungswinkel, Kordaus
bildung und -anordnung ist dieser Bereich feinstufig einzustellen. Es
können sowohl Kraftschankungen als auch Schwingungsharmonische auf
diese Weise gezielt geändert werden.
An Materialien für die Festigkeitsträgerelemente, aus denen die Teil
lagen der Karkasse gebildet sind, stehen zur Verfügung Rayon, Polyamid,
Polyester und aromatisches Polyamid in bestimmten, jedoch beliebig
wählbaren Kord- oder Fadenkonstruktionen oder Stahlgewebe bzw. Stahl
kord. Die Festigkeiten sind durch die Kordkonstruktion und die Teillagen
sind durch die Anzahl der Korde in der Packungsdichte beeinflußbar. Des
weiteren sind die Ummantelungsstoffe für die Festigkeitsträgerelemente
auszuwählen aus den bewährten Elastomeren, wie Naturkautschuk, Styrol-
Butadien- Copolymeres, Polybutadien und anderen oder aus Verschnitt
mischungen dieser Elastomeren.
Die Überlappung stellt eine gestufte Steifigkeitsstelle im Bereich
zwischen der Seitenwand und der Reifenschulter dar und kann aus ein
oder mehrlagigen Karkassenteillagen gebildet werden. Diese Überlap
pungsstellen stellen Störmassen dar, die die meßbaren Kraftschwankungen
des fertigen Fahrzeugluftreifens beeinflussen. Durch bestimmte, jedoch
wählbare Anordnungen und Anzahl der Karkassenteillagen, die vom Wulst
bis zur Schulter und im Mittenbereich des Fahrzeugluftreifens vorliegen
können, sind die Festigkeiten und Stabilitäten so festzulegen, wie sie
nach der gewünschten Reifeneigenschaft und insbesondere für die Reifen
gleichförmigkeit erforderlich sind. Gegebenenfalls sind je nach Teil
lagenmaterial Einzellagen oder auch Doppellagen oder Mehrfachlagen ein
zusetzen.
Die Enden der Karkassenteillagen überlappen einander und können weiters
von den Gürtelrändern überlappt werden. Durch die Art und Weise der zu
verwendenden Werkstoffe bei den Karkassenteillagen und den Anordnungen
und Abmessungen in der Überlappungsstelle sind die Kraftschwankungen des
fertigen Fahrzeugluftreifens gezielt zu beeinflussen. Das Schwingungs
verhalten des einen Resonanzboden darstellenden Bauteils Karkasse ist
abschnittsweise mehr oder weniger auf gewünschte Frequenzbereiche ein
zustellen und abzustimmen, damit eine hohe Gleichförmigkeit des Reifen
körpers und eine geringe Geräuschemission zu erzielen sind. Außer
diesen Eigenschaften sind die Federung und die Dämpfung sowie die
Deformation des Fahrzeugluftreifenkörpers gezielt zu beeinflussen. Die
verbesserte Stabilität in den durch die Überlappungsstellen unterschied
lich ausgebildeten Reifenbereichen trägt mit bei zu einer geringeren
Materialermüdung.
Ein weitere Maßnahme besteht darin, daß die Karkasse aus mehreren Teil
lagen symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet wird. Die Festigkeits
trägerelemente sind an den Überlappungsstellen der Teillagen radial
oder leicht gekreuzt angeordnet und stellen insoweit weitere Steifig
keitsstufungen dar. Sie sind im Sinne der Gleichförmigkeitsharmonisier
ung weitestgehend fein abzustimmen. Eine Karkasse, die asymmetrisch
ausgebildet ist, indem lediglich eine oder mindestens eine Überlappungs
stelle äus wenigstens zwei Karkassenteillagen gebildet wird, kann däbei
aus einer kürzeren und einer längeren, beispielsweise einlagigen Teil
karkasse gebildet werden. Eine gewünschte höhere Steifigkeit kann durch
die Überlappung bildenden Doppellagen ausreichender Länge und Breite
vorliegen. Eine asymmetrisch ausgebildete Karkasse ist vorteilhaft mit
einem Laufstreifen zu kombinieren, der ein asymmetrisches Profil auf
weist. Die höhere Beanspruchung derartiger Fahrzeugluftreifen, insbe
sondere in der asymmetrisch ausgebildeten Zone, wird durch die Über
lappungsstelle der Karkassenteillage günstig verstärkt.
Die generelle Anwendung unterschiedlicher Materialien wirkt sich außer
dem kostengünstig bei der Herstellung der Karkasse aus. Teilweise
können kostengünstig herzustellende Teillagen in Doppellage und/oder
hochfeste teuere einzelne Teillagen kombiniert eingesetzt werden.
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Fahrzeugluftreifen im Teilquerschnitt mit einer aus
einzelnen Teillagen gebildeten Karkasse,
Fig. 2 einen Fahrzeugluftreifen im Teilquerschnitt mit einer aus
doppelten Teillagen gebildeten Karkasse,
Fig. 3 einen Fahrzeuglufteifen im Teilquerschnitt mit einer aus Teil
lagen gebildeten asymmetrischen Karkasse,
Fig. 4 eine Aufsicht auf die Teillagen der Karkasse gemäß Fig. 1,
Fig. 5 eine Aufsicht auf eine weitere Teillagenkarkasse.
Der Fahrzeugluftreifen 1 gemäß Fig. 1 besteht im wesentlichen aus
einer geteilten Karkasse 2 mit den Wülsten 3, die jeweils zugfeste
Wulstringe 4 aufweisen, an denen das Umschlagende 2′ der Karkasse
verankert ist, den Seitenwänden 5, dem profilierten Laufstreifen 6
und der gürtelartigen Verstärkung 7 für den Laufstreifen.
Die Karkasse 2 wird gebildet aus den beiden Teillagen 8, 9, die sich
vom Wulst 3 bis in den Schulterbereich 13 erstrecken, und der Teillage
10, die sich zwischen den beiden Schulterbereichen erstreckt. Die Über
lappungsstellen sind mit 11, 12 bezeichnet. Die Breite B der Über
lappung ist so gewählt, daß im wesentlichen ein gestufter Bereich vor
liegt. Die Ränder 14 der beiden unterschiedlich breit ausgebildeten
Gürtellagen 7a, 7b überlappen radial außen die Karkassenüberlappungs
stelle.
Die Teillagen 8, 9 der Karkasse weisen Verstärkungselemente 20 mit
radialem Verlauf auf, das ist unter einem Winkel von 90° zur Achse x-x;
vgl. Fig. 4. Die Teillage 10 weist Verstärkungselemente 21 auf, die
unter einem Winkel α1= 85° verlaufen. An den Überlappungsstellen 11,
12 sind die Teillagen dadurch leicht gekreuzt angeordnet.
Der Winkel α2 der Verstärkungselemente 22 der radial inneren Gürtel
lage beträgt -22° und der Winkel α3 der Verstärkungselemente 23 der
radial äußeren Gürtellage beträgt +22°. Dadurch sind die Gürtellagen
gekreuzt angeordnet und bilden einen im Mittenbereich verstärkenden
Gürtellagenverband. Die Ränder der Gürtellagen sind so angeordnet, daß
eine bestimmte, jedoch wählbare weitere Abstufung der Festigkeiten der
Festigkeitsträgerelemente in den Überlappungsstellen möglich ist.
Die Karkassenteillagen 8, 9 weisen beispielsweise Festigkeitsträger
elemente aus einem Polyesterkord des Typs 1100/3 auf. Die Karkassen
teillage 10 weist Festigkeitsträgerelemente beispielsweise aus Rayon
kord 1840/3 auf.
Die Gürtellagen bestehen aus Festigkeitsträgerelementen eines
elastischen Stahlgewebes oder Stahlkordes des Typs 2+2 bzw. 1+4.
Die Überlappungsstelle der Karkassenteillage stellt eine Störstelle des
fertigen Fahrzeugluftreifens in seinem Aufbau dar. Die Ränder dieser
Überlappungsstelle können zu den Rändern der Gürtellagen durch bestimmte,
jedoch nach Material und Abmessung wählbaren Streifen ergänzt werden, die
bevorzugt aus Kautschuk oder Kautschukmischungen mit geringer Dicke von
wenigen Zehntel Millimetern bestehen.
Diese Reifenzonen sind durch gezielte Anwendung bestimmter Materialien,
bestimmter, jedoch wählbarer Abmessungen und Abstufungen so auszubilden,
daß gegenüber der flexibleren Reifenseitenwand und dem gürtelversteiften
Mittenbereich eine harmonisch gestufte Übergangszone geschaffen wird,
bei der die Kraftschwankungen durch gezielte Ausbildung und Anordnung
der Teillagen beeinflußt werden können.
Dadurch kann durch die Anordnung und Ausbildung der Überlappungsstelle
auf das Schwingungsverhalten, insbesondere des Karkassenkörpers, Ein
fluß genommen werden. In Bezug auf die Reifengleichförmigkeit und die
Geräuschemission ist die geteilte Karkasse mit ihren Überlappungsstellen
ein geeignetes Mittel zur gezielten Beeinflussung der Kraftschwankungen
in diesen Bereichen, wobei die Gleichförmigkeit des konfektioniert her
gestellten und vulkanisierten Reifens so gut wie möglich und die Ge
räuschemission so niedrig wie möglich sein sollen.
Der Fahrzeugluftreifen nach Fig. 4 zeigt in der Aufsicht die wesent
lichen Bauteile der Karkasse und des Gürtels. Die Verstärkungselemente
20 der Teillagen 8, 9 sind radial, das ist unter Winkel α0= 90° und
α0′= 90° zur Achse x-x, angeordnet.
Die Verstärkungselemente 21 der Teillage 10 sind unter einem Winkel
α1=87° angeordnet. Die Verstärkungselemente 22 der radial inneren Gürtel
lage 7a sind unter einem Winkel α2 = -22° und die Verstärkungselemente
23 der radial äußeren Gürtellage 7b sind unter einem Winkel α3 = +22°,
das ist entgegengerichtet zu der Anordnung der Elemente 22, angeordnet.
Die Gürtellage 7b ist etwa so breit wie die Laufflächenbreite ausge
bildet. Die Gürtellage 7a ist dagegen schmaler als die Gürtellage 7b
ausgebildet. Die Ränder der Gürtellagen befinden sich abgestuft im
Schulterbereich und überlappen die Überlappungsstelle jeweils mit einer
bestimmten wählbaren Breite.
Der Fahrzeugluftreifen 31 gemäß Fig. 2 besteht im wesentlichen aus der
geteilten Karkasse 32, den Reifenwülsten 33 mit je einem Wulstkernring
34, den Seitenwänden 35 und dem Laufstreifen 36 sowie der gürtelartigen
Verstärkung 37 zwischen Karkasse und Laufstreifen.
Die Karkasse 32 wird gebildet aus den inneren Teillagen 38, 39, deren
Umschläge 32′ am Wulstring 34 verankert sind und in der Überlappungs
stelle 41 enden, der Teillage 40, die im Reifenmittenbereich M angeordnet
ist. Die innere Teillage 40a und äußere Teillage 40b überlappen die
Teillagen 38, 39.
Äußere Teillagen 42, 43 erstrecken sich aus dem Wulstbereich bis in den
Schulterbereich und enden in den Überlappungsstellen 41 radial außerhalb
der Teillagen 38, 39. Diese weiteren Karkassenteillagen stabilisieren
die Karkasse, insbesondere in der Seitenwand, und können als Hilfsteil
lagen angesehen werden.
Die Karkassenteillagen können aus unterschiedlichen Korden, unterschied
lichen Materialien, unterschiedlichen Kordkonstruktionen und unterschied
lichen Packungsdichten bestehen und können jeweils auch mehrlagig vor
liegen.
Der Fahrzeugluftreifen 51 gemäß Fig. 3 besteht aus einer asymmetrisch
ausgebildeten Teilkarkasse 52 und den wie vorbeschriebenen Reifenteilen
Wulst, Seitenwand, Laufstreifen und gürtelartiger Verstärkung zwischen
Karkasse und Laufstreifen.
Die geteilte Karkasse 52 wird gebildet aus einer kürzeren Teillage 53,
die mit ihrem Umschlag am Wulstring verankert ist und in der Über
lappungsstelle 55 im Schulterbereich S endet sowie der länger ausge
bildeten Teillage 54, die mit ihrem Umschlag am anderen Wulstring ver
ankert ist und über den Schulter- und Mittenbereich hinaus bis in die
Überlappungsstelle 55 verlängert ist und hier endet. Beide Teillagen
können, was die Festigkeitsträgerelemente anbetrifft, aus gleichen oder
unterschiedlichen Materialien, gleichen oder unterschiedlichen Kord
konstruktionen und/oder gleichen oder unterschiedlichen Packungsdichten
bestehen, wobei die Orientierungswinkel der Verstärkungselemente der
Teillagen 53, 54 unterschiedlich sind, z. B. Teillage 54 radial mit
Teillage 53 gering diagonal, Winkel α = 88°. Der asymmetrisch ausge
bildete Karkassenteil ist nicht auf die hier beschriebene Ausführungs
form beschränkt. Es können ebenso die Überlappungsstellen von mehreren
Karkassenteillagen vorliegen, so daß mehr als nur eine Überlappungs
stelle vorgesehen ist.
Die Fig. 5 zeigt eine weitere Anordnung der Verstärkungselemente der
Teillagen. Die Verstärkungselemente 63 der einen Teillage 64 sind
leicht diagonal, Winkel α0= -87° verlaufend angeordnet. Die Verstärkungs
elemente 65 der mittleren Teillage 66 sind radial verlaufend, α1=90°,
angeordnet. Die Verstärkungselemente 67 der weiteren Teillage 68 sind
leicht diagonal, Winkel α0=87° verlaufend angeordnet. In einer weiteren
Ausgestaltungsmöglichkeit können die Verstärkungselemente 63 unter
Winkel α0=+ diagonal und die Verstärkungselemente 67 unter Winkel
α0′= - diagonal angeordnet sein.
Claims (6)
1. Fahrzeugluftreifen, bestehend aus in Teillagen vorliegender Karkasse
mit Wülsten, die zugfeste Wulstringe aufweisen, Seitenwänden, einem
Laufstreifen und einer gürtelartigen Verstärkung zwischen Karkasse
und Laufstreifen, wobei zwei Teillagen mit den Umschlagenden an den
jeweiligen Wulstringen verankert sind und weiteren Enden in Über
lappungsstellen mit weiteren Teillagen enden, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine Karkassenteillage (8 oder 9, 38 oder 39, 53 oder
54) von mindestens zwei Karkassenteillagen (8, 9, 10; 38, 39, 40, 42,
43) mit unterschiedlicher Orientierungsrichtung (Winkel α0, α0′,
α1....) der Festigkeitsträgerelemente (20, 21...) vorliegt, wobei
mindestens eine Orientierungsrichtung radial und mindestens eine
weitere um mehrere Winkelgrade zur Diagonalen abweichend vorliegen,
und daß mindestens eine Überlappungsstelle (11, 41, 55) der Karkassen
teillagen im Bereich zwischen mittlerer Seitenwand (5) und Lauf
flächenschulter mit festigkeitsgestuftem Übergangsbereich vorliegt.
2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die An
wendung der Kombination aus gleichen oder verschiedenen Materialien
der Karkassenteillagen, insbesondere von deren Verstärkungselementen
(20, 21), gleichen oder verschiedenen Kordkonstruktionen, gleichen
oder verschiedenen Packungsdichten und gleichen oder unterschied
lichen Orientierungswinkeln (α0, α0′, α1) der zur Diagonalen ab
weichend verlaufenden Verstärkungselemente.
3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die geteilte Karkasse (2, 32) aus den vom Wulst bis zum Schulter
bereich sich erstreckenden Teillagen (8, 9) und der den Mittenbe
reich M überbrückenden Teillage (10) gebildet ist.
4. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich zu den inneren Teillagen (38, 39) eine weitere äußere
Teillage (42) vorgesehen ist, die sich als äußere Hilfslage vom
Wulst bis in den Schulterbereich erstreckt.
5. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die im Mittenbereich M angeordnete Teillage (40) aus unterschiedlich
ausgebildeten Teillagen (40a, 40b) und insbesondere aus unterschied
lich breiten Lagen besteht.
6. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die geteilt ausgebildete Karkasse (52) aus mindestens einer Teil
lage (53) und mindestens einer weiteren Teillage (54) mit mindestens
einer Überlappungsstelle (55) besteht.
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