DE4136528A1 - Schlauchloser radialreifen fuer schwerlastbetrieb - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen schlauchlosen Radi­ alreifen zum Schwerlastbetrieb und insbesondere eine Verbes­ serung im Profil einer Karkasse im Wulstbereich, wodurch ein Abheben der Wulstzehen vom Wulstsitz der Felge verhindert wird, wenn der Reifen auf der Felge aufgezogen ist.

In jüngster Zeit sind schlauchlose Radialreifen weithin zum Schwerlastbetrieb, d. h. zur Verwendung an Lastkraftfahrzeu­ gen und Bussen eingesetzt worden.

Da der Reifeninnendruck und die Reifenbelastung solcher schlauchloser Reifen im Vergleich zu denen bei Personenkraft­ wagen ziemlich groß ist, müssen die Anlagenkräfte und die Kräfte, die die Luftabdichtung zwischen den Reifenwulstab­ schnitten und den Wulstsitzen der Felgen bestimmen, höher sein. Wenn jedoch ein derartiger Schwerlastreifen nach der Neubesohlung wieder in Gebrauch genommen wird, wird die Wulstzehe a, wie in Fig. 8 dargestellt, oft vom Wulstsitz b der Felge j abgehoben und es bildet sich ein Spalt f. Durch diesen Spalt f leckt die Luft während des anfänglichen Auf­ pumpens nach außen, und es wird so schwierig, den neu besohl­ ten und wieder auf eine Felge aufgezogenen Reifen aufzupum­ pen. Weiter vermindert der Spalt die Anlagekraft der Reifen­ wulstabschnitte auf die Felgen-Wulstsitze im aufgepumpten Zu­ stand des neubesohlten Reifens.

Eine Überprüfung dieser Zehenanhebung wurde mit Benutzung von Computer-Tomographie ausgeführt, und es wurde festge­ stellt, daß

• 1) eine derartige Zehenanhebung bereits vorhanden war, bevor der verschlissene Reifen neubesohlt wird, und daß diese Zehenanhebung nach dem Neubesohlen bestehen blieb, und
• 2) auch beim Aufziehen eines neuen Reifens auf seine zu­ gehörige Felge beim Aufpumpen auf einen hohen Innendruck eine Zehenanhebung auftritt, und zwar mit derselben Größe, wie in dem Zustand des verschlissenen Reifens, und
• 3) die Größe der Zehenanhebung F bei einem verschlisse­ nen Reifen oder die Größe der Wulstzehenanhebung bei einem neuen Reifen direkt proportional zu der Größe der Wulstzehen­ anhebung (f) bei einem neubesohlten Reifen ist, wie Fig. 6 zeigt, und
• 4) die Standfähigkeit der Wulstabschnitte eines neube­ sohlten Reifens umgekehrt proportional der Größe der Wulstze­ henanhebung f ist, wie Fig. 7 zeigt.

Der Hauptgrund für die Zehenanhebung ist eine Versetzung der Karkasskorde c radial nach außen durch Aufpumpen auf einen hohen Innendruck, und diese Versetzung zieht den umgebenden Wulstgummi nach oben, so daß die Wulstzehe a angehoben wird.

Weiter ist der Wulstgummi einer wiederholten Verformung wäh­ rend des Laufs durch die schweren Lasten unterworfen mit Er­ zeugung von Wärme, und diese Zehenanhebung ergibt im Ver­ schleißzustand des Reifens eine permanente Verformung des Gummis.

Weiter wurde bestätigt, daß das erwähnte Problem bei dem neu­ besohlten Reifen dadurch gelöst werden kann, daß verhindert wird, daß sich die Zehen im Neuzustand des Reifens von den Felgenwulstsitzen abheben oder verhindert wird, daß der Wulstgummi durch die Karkasse radial nach außen gezogen wird.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen schlauchlosen Radialreifen für Schwerlastbetrieb zu schaf­ fen, bei dem das anfängliche Aufpumpen des Reifens nach Neu­ besohlung erleichtert wird und die Anlage der Wulstabschnit­ te an den Wulstsitzen der zum Reifen gehörenden Felge sowohl im neuen wie im neubesohlten Zustand des Reifens erhöht wird.

Das Ziel wird erfindungsgemäß erreicht mit einem schlauchlo­ sen Radialreifen für Schwerlastbetrieb, der auf seine zugehö­ rige Felge mit um 15° schräggelegten Wulstsitzen und niedri­ gen Felgenhörnern aufgezogen wird, welcher umfaßt zwei Wulst­ kerne, die jeweils einzeln in Wulstabschnitten angeordnet sind, eine Radialkarkasse mit Korden, die sich zwischen den Wulst­ abschnitten erstrecken und um die Wulstkerne nach oben umge­ schlagen sind, und eine Gürtellage, die radial außerhalb der Karkasse und inner­ halb eines Laufstreifens angeordnet ist, wobei in jedem Wulstabschnitt die Karkasse mit einem solchen Profil versehen ist, daß ihre Neigung an einer Stelle P mit der gleichen Axiallage wie das Zentrum des zugehörigen Wulst­ kerns nicht größer als 53°, bezogen auf die Axialrichtung des Reifens ist, wenn der Reifen auf seine zugehörige Felge aufgezogen und auf einen Druck von 0,5 kp/cm² aufgepumpt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung einer rechten Hälfte eines Reifens erfindungsgemäßer Art,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Wulstabschnitts des Reifens nach Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung des Wulstabschnitts mit Darstellung der Ver­ formung infolge des Aufpumpens des Reifens,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Änderung (R1-R2) der Karkassnei­ gung und dem Ausmaß der Zehenanhebung,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Neigungswinkel (R1) bei 0,5 KSC und der Veränderung (R1-R2),

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Größe der Zehenanhebung beim Neureifen und bei einem neubesohlten Reifen,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Größe der Zehenanhebung im neu­ besohlten Reifen und der Standhaftigkeit des Wulstes im neubesohlten Reifen, und

Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung eines Reifen- Wulstabschnitts nach dem Stand der Technik.

In den Fig. 1 bis 3 besitzt der schlauchlose Radialreifen 1 für Schwerlastbetrieb einen Laufstreifenabschnitt 2, zwei axial mit Abstand voneinander versehene Wulstabschnitte 4 und zwei Seitenwandabschnitte 3, die sich jeweils zwischen der jeweiligen Laufstreifenkante und einem der Wulstabschnit­ te 4 erstrecken.

Der Reifen 1 umfaßt zwei Wulstkerne 4A, die je einzeln in den beiden Wulstabschnitten 4 untergebracht sind, eine Kar­ kasse 5 mit mindestens einer Lage von mit 70 bis 90° bezüg­ lich des Reifenäquators C angeordneten Korden, die sich zwi­ schen den Wulstabschnitten 4 erstreckt und um die Wulstkerne 4A von der axialen Innenseite zu der Außenseite der Wulste nach oben zurückgeschlagen ist, um zwei aufgeschlagene Ab­ schnitte 5B und einen Hauptabschnitt 5A der Karkasse zu bilden, einen Gürtel 6 aus einer Vielzahl von Gürtellagen, in dieser Ausführung 4 Gürtellagen 6A radial außerhalb der Karkasse 5 und innerhalb des Laufstreifens 2, und einen Wulstreiter 7 aus einem harten Gummi, der zwischen dem Kar­ kass-Hauptabschnitt 5A und dem jeweiligen aufgeschlagenen Ab­ schnitt 5B angeordnet ist, sich radial nach außen erstreckt und sich vom Wulstkern 4A aus verjüngt.

Für die Karkasskorde können organische Faserkorde z. B. aus Nylon, Polyester, aromatischem Polyamid, aromatischem Poly­ ester, Rayon und dergleichen, Kohlenfaserkorde, Stahlkorde und dergleichen eingesetzt werden.

Jede Gürtellage 6A umfaßt in dieser Ausführung Korde, die pa­ rallel zueinander und quer oder parallel zu den Korden in der nächsten Lage und weiter überkreuzend zu den Karkasskor­ den gelegt sind. Als Gürtelkorde können organische Faserkor­ de, z. B. aromatische Polyamide, aromatische Polyester, Nylon, Polyester, Rayon und dergleichen, Stahlkorde und der­ gleichen verwendet werden.

Jeder Wulstabschnitt 4 besitzt eine Wulstgrundfläche 11, die mit etwa 15° zur Reifenachse geneigt ist, da der Reifen 1 auf eine Felge der Bauart J mit 15° Zentralabfall montiert wird. Die Felgenbauart J umfaßt zwei axial mit Abstand vorge­ sehene Wulstsitze 12, die gegeneinander mit einem Winkel von 15° geneigt sind und an denen jeweils die Reifenwulstab­ schnitte 4 aufsitzen, ein Felgenhorn 13, das von der axial äußeren Kante jedes Wulstsitzes 12 radial nach außen absteht und ein Bett 14 zwischen den Wulstsitzen 12 zum Aufziehen des Reifens.

An jedem Wulstabschnitt 4 wird das Profil des Karkasshauptab­ schnitts definiert unter Benutzung des Orts besonderer Stel­ len des Wulstkerns 4A.

Bei dieser Ausführung besitzt der Wulstkern 4A die Forn eines zusammengequetschten Sechsecks und er ist so einge­ setzt, daß seine Hauptachse (bei Betrachtung des einseitig gedrückten Sechsecks als ein Oval) und eine dazu parallele Seite zwischen den Winkeln Ci und Co in Nachbarschaft zur Wulstgrundfläche parallel zu dieser Wulstgrundfläche liegen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Winkel R zwischen den geraden Linien N und L, d. h. die Neigung des Karkassprofils an der Stelle P, besonders begrenzt. Die gerade Linie R ist eine Ra­ diallinie, die radial von der Mitte des Wulstkerns 4 nach außen gezogen ist. Die Stelle P ist die Überschneidungsstel­ le zwischen dieser Radiallinie R und dem Profil des Karkass- Hauptabschnitts 5A. Die gerade Linie N ist eine Tangente an den Karkass-Hauptabschnitt 5A am Überschneidungspunkt P. Die gerade Linie L ist eine Axiallinie, d. h. sie erstreckt sich axial vom Punkt P nach außen.

Wird der Winkel R bestimmt, wenn der Reifen auf eine J-Felge aufgezogen und auf 0,5 kp/cm² aufgepumpt ist, und in diesem Zustand als Winkel R1 bezeichnet und unter der Bedingung, daß der Reifen auf eine J-Felge aufgezogen und auf seinen re­ gulären Innendruck aufgepumpt ist, als Winkel R2, so soll der Winkel R1 nicht mehr als 53° betragen. Weiter wird der Winkel R1 vorzugsweise so festgesetzt, daß er nicht weniger als 45° beträgt, und die Differenz (R1-R2) zwischen dem Winkel R1 und dem Winkel R2 soll nicht kleiner als 0° und nicht größer als 2,5° sein.

Unter Benutzung der Axiallage des Zentrums des Wulstkerns wird der Neigungswinkel R1 des Karkassprofils vorzugsweise im Bereich von 45 bis 53° bezüglich der Axialrichtung des Reifens bestimmt. Weiter ist in dem Zustand von 0,5 kp/cm² Aufpumpdruck der Winkel R1 nicht größer als der Neigungswin­ kel Ri an einer Stelle Pi entsprechend dem axial inneren Winkel Ci des hexagonalen Wulstkerns 4A, und
der Winkel R1 ist nicht kleiner als der Neigungswinkel Ro an der Stelle Po entsprechend dem axial äußeren Winkel Co des hexagonalen Wulstkerns 4A,
die Differenz (Ri-Ro) des Winkels Ro gegen den Winkel Ri liegt im Bereich von 0 bis 5°, und
das Karkassprofil zwischen den Stellen Pi und Po (die Stelle P liegt dazwischen) ist in dieser Ausführung leicht ge­ krümmt, kann jedoch auch gerade sein.

Fig. 4 und 5 zeigen die Resultate von Untersuchungen an dem erfindungsgemäßen Reifen.

Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Winkeldifferenz (R1-R2) und der Größe F der Zehenanhebung bei Aufpumpen auf den normalen Druck. Wie sich daraus ergibt, wird die Größe F gleich Null, wenn die Differenz (R1-R2) 0 bis 2,5° beträgt, und die Größe F ist im wesentlichen direkt proportional dieser Differenz, wenn sie größer als 2,5° ist.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Winkeldifferenz (R1-R2) und dem Neigungswinkel R1 bei 0,5 kp/cm². Wie sich daraus ergibt, ist die Winkeldifferenz (R1-R2) direkt propor­ tional dem Winkel R1 und eine Differenz (R1-R2) von 2,5°, also die obere Grenze für eine Anhebung Null, entspricht einem Winkel R1 von 53°.

Wenn der Winkel R1 kleiner als 45° ist, wird die Differenz (R1-R2) ein negativer Wert. Das heißt, wenn der Innendruck von 0,5 kp/cm² auf den Normaldruck erhöht wird, wird die Kar­ kasse im Wulstabschnitt senkrecht nach oben verformt. Dement­ sprechend wird, wenn eine Reifenlast angelegt wird, eine Druckspannung in den Wulstabschnitten erzeugt und die Größe der Anhebung bei Null gehalten. Auch werden die darin enthal­ tenen Korde einer Druckspannung und einer Biegeverformung un­ terworfen, wodurch sich eine Verschlechterung der Wulstbe­ ständigkeit ergibt.

Schlauchlose Radialreifen der Größe 11R22,5 mit dem Aufbau nach Fig. 1 und 2 und den in Tabelle 1 angegebenen Spezifika­ tionen wurden hergestellt. Jeder Testreifen wurde auf die zu­ gehörige Felge aufgezogen und auf den vorgeschriebenen Innen­ druck aufgepumpt und unter diesen Bedingungen auf Wulstbe­ ständigkeit und Wulstzehen-Anhebung untersucht.

Bei dem Wulstbeständigkeits-Test wurde der zu untersuchende Reifen mit einer Geschwindigkeit von 20 km/h bei einem Druck von 8 kp/cm² bewegt und mit Anlegen einer außerordentlich großen Last von 6000 kg wurde dann die Laufstrecke bestimmt, bis der Wulstabschnitt beschädigt war oder ein Luftlecken auftrat. Die Resultate sind in Tabelle 1 bezeichnet unter Be­ nutzung eines Index, der auf der Annahme basiert, daß der Re­ ferenzreifen 1 den Index 100 aufweist. Je größer der Index, um so besser die Beständigkeit.

Die Anhebung der Reifenzehe bei jedem Testreifen wurde im Neuzustand und im neubesohlten Zustand gemessen.

Die Testergebnisse zeigen, daß
die Wulstzehe bei jedem Ausführungsbeispiel eines Reifens (Ex. 1 bis Ex. 4) sowohl im Neuzustand wie im neubesohlten Zu­ stand nicht angehoben wurde, und
daß sich kein Unterschied in der Zehenanhebung zwischen neuen und neubesohlten Reifen ergab, und weiter waren die Reifen der Ausführungsbeispiele auf dem Gebiet der Wulstbe­ ständigkeit den Referenzreifen überlegen.

Wie beschrieben, kann durch besondere Auslegung des Karkass­ profils im Wulstbereich bei den schlauchlosen Radialreifen erfindungsgemäßer Art das Abheben der Wulstzehe von dem Wulstsitz im neubesohlten Reifenzustand verhindert und da­ durch die Luftdichtheit zwischen Reifenwulstgrundfläche und Reifenwulstsitz verbessert werden und damit auch das anfäng­ liche Aufpumpen des Reifens unmittelbar nach dem Aufziehen erleichtert werden. Weiter wird so auch die Beständigkeit des Wulstes verbessert.

Anmerkung: Mit "Neubesohlung" und "Runderneuerung" sollen alle gebräuchlichen Verfahrensweisen zur Wiederherstellung der Gebrauchsfähigkeit von sonst funktionsfähigen Reifen mit abgefahrener Lauffläche umfaßt sein.

Tabelle 1

Claims (3)

1. Schlauchloser Radialreifen für Schwerlastbetrieb, welcher umfaßt:
zwei Wulstkerne, die jeweils einzeln in Wulstabschnitten angeordnet sind,
eine Radialkarkasse mit Korden, die sich zwischen den Wulstabschnitten erstrecken und um die Wulstkerne nach oben umgeschlagen sind, und
eine Gürtellage, die radial außerhalb der Karkasse und in­ nerhalb eines Laufstreifens angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
in jedem Wulstabschnitt (4) die Karkasse (5) mit einem solchen Profil versehen ist, daß ihr Neigungswinkel (R1), bezogen auf die Axialrichtung des Reifens, an einer Stelle (P) in der gleichen Axiallage wie das Zentrum (4A) des zugehörigen Wulstkerns nicht größer als 53° ist, wenn der Reifen auf seine zugehörige Felge aufgezogen und auf einen Druck von 0,5 kp/cm² aufgepumpt ist.

2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (R1) bei auf seine reguläre Felge aufgezo­ genem und auf einen Druck von 0,5 kp/cm² aufgepumpten Reifen 45 bis 53° beträgt.

3. Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (R1-R2) zwischen dem Neigungswinkel (R1) bei auf seine reguläre Felge aufgezogenem und auf 0,5 kp/cm² aufgepumpten Reifen und dem Neigungswinkel (R2) bei auf die reguläre Felge aufgezogenem und auf seinen Nenndruck aufgepumpten Reifen 0 bis 2,5° beträgt.