DE60021108T2

DE60021108T2 - Wulst für notlaufreifen

Info

Publication number: DE60021108T2
Application number: DE60021108T
Authority: DE
Inventors: Pedro Costa Pereira; Bernard Guerinon
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: WO2001040000A1; DE60021108D1; ATE298674T1; US6659149B2; JP2003515488A; EP1237739A1; CN1186218C; US20020179216A1; AU1706501A; EP1237739B1; KR20020060245A; CN1402675A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen für ein Fahrzeugrad, bei dem mindestens ein Wulst einen Sitz mit einer Erzeugenden aufweist, deren axial inneres Ende auf einem Kreis mit einem Durchmesser liegt, der größer ist als der Durchmesser des Kreises, auf dem sich das axial äußere Ende befindet. Diese Gestaltungsart ist für neue Generationen von Luftreifen besonders geeignet, die in bestimmten Grenzen bei Minderdruck oder sogar in drucklosem oder fast drucklosem Zustand verwendet werden können, wobei keine Gefahr besteht, dass der Reifen von der Felge, auf die er montiert ist, abgezogen wird. Dieses Konzept wird häufig als "erweiterte Mobilität" oder "Notlauf" bezeichnet.
Die Reifenhersteller versuchen seit langem Luftreifen zu entwickeln, die keine Gefahrenquelle oder potentielle Gefahr bei einem abnormalen Absinken des Drucks oder sogar einem völligen Druckverlust darstellen. Eine der auftretenden Schwierigkeiten betrifft das Fahren im platten Zustand oder bei sehr geringem Druck. Beim Fahren mit sehr geringem Druck oder sogar ohne Luft besteht bei herkömmlichen Luftreifen nämlich die große Gefahr, dass sich die Wülste am Umfang der Felge ablösen, an die sie durch den Druck gepresst werden.
Es wurden zahlreiche Lösungen getestet, um diesen Nachteilen abzuhelfen. Diese Lösungen führen oft hinsichtlich der Montage des Reifens an der Felge und Demontage des Reifens von der Felge zu zusätzlichen Schwierigkeiten.
In der Druckschrift EP 0 582 196 wird ein Luftreifen beschrieben, der einen Laufstreifen, der in zwei Flanken und zwei Wülste übergeht, und eine Karkasse aufweist, die in den beiden Wülsten an einer ringförmigen Verstärkung verankert ist.
Die Karkasse besteht aus nebeneinander angeordneten, in Umfangsrichtung aneinander gereihten Drähten, die in der Verankerungszone des Wulstes, die die ringförmige Verstärkung enthält, mit mindestens einer Verbindungsgummischicht mit sehr hohem Elastizitätsmodul in Kontakt sind.
In diesem Reifen besteht die ringförmige Verstärkung der Verankerungszone des Wulstes aus Stapeln von umlaufenden Drähten, wobei sich zwischen den Verstärkungsdrähten der Karkasse und diesen Stapeln eine Schicht aus einem Verbindungsgummi mit sehr hohem Elastizitätsmodul befindet.
Diese Ausführungsform ist für Luftreifen vom herkömmlichen Typ vorgesehen, bei dem die Wülste durch den Fülldruck des Luftreifens gegen das Felgenhorn gepresst werden. Bei diesem Typ von Anordnung treten überwiegend Kräfte vom lateralen oder axialen Typ auf, die hohe Kompressionskräfte induzieren, die im Wesentlichen axial von den Wänden in Richtung des Wulstzentrums wirken. Diese Kräfte steigen mit dem Fülldruck. Durch die Druckerhöhung wird der Wulst radial nach außen gegen das Horn geschoben. Die radial nach innen am Felgensitz auftretenden Kräfte werden mit der Druckerhöhung oder jeglicher Erhöhung der Spannung der Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp schwächer.
Es wird im Übrigen darauf hingewiesen, dass die Drahtstapel in einer Richtung ausgerichtet sind, die in etwa parallel zur Orientierung des Profils des Felgenhorns verläuft, an dem der Wulst anliegt. Das Profil des Wulstes dieses Luftreifentyps ist relativ schmal und lang; die Verankerung ist fast über die gesamte Höhe und Breite des Wulstes verteilt. Die Karkasse geht in Bezug auf die Wände des Wulstes im Allgemeinen in etwa zentral durch den Wulst. Da es sich um einen relativ schmalen Wulst handelt, der vorwiegend axialen Kräften ausgesetzt ist, können im übrigen weder der Aufpumpdruck noch die in der Karkasse induzierte Spannung große Momente oder Drehmomente erzeugen, die den Wulst verkippen oder verdrehen können.
Wenn der Druck fällt und gleichzeitig die Fahrt fortgesetzt wird, kann bei einem solchen Reifentyp nicht mehr gewährleistet werden, dass der Reifen auf der Felge bleibt; in den meisten Fällen kommt es zu einem Abziehen des Reifens von der Felge.
In der Druckschrift EP 0 673 324 ist eine Einheit beschrieben worden, die mindestens einen Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung, die in jedem Wulst verankert ist, und eine Felge mit einer speziellen Form umfasst.
Diese Felge weist einen ersten Sitz mit einer Erzeugenden auf, deren Form so ist, dass sich das axial äußere Ende der Erzeugenden in einem Abstand von der Drehachse befindet, der kleiner ist als der Abstand des axial inneren Endes, und axial nach außen durch einen Vorsprung oder Felgenrand begrenzt wird.
Der Luftreifen weist Wulstsitze auf, die für die Montage auf diese Felge geeignet sind. Der in dieser Druckschrift vorgeschlagene Typ von Grenzfläche Luftreifen/Felge hat im Vergleich mit den bereits bekannten Lösungen zahlreiche Vorteile, insbesondere im Hinblick auf die leichte Montage/Demontage, wobei gleichzeitig trotz Druckverlust eine gewisse Strecke zurückgelegt werden kann.
Die vorliegende Erfindung soll insbesondere verschiedene Typen von Architekturen angeben, um die guten Eigenschaften der in dem oben genannten Dokument vorgeschlagenen Einheit zu optimieren.
Die Druckschrift EP 0 748 287 , die einen Luftreifen gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 14 beschreibt, gibt eine Lösung an, mit der eine erste Optimierung der in der oben angegebenen Druckschrift EP 0 673 324 beschriebenen Basistechnologie möglich ist.
Es handelt sich um einen Luftreifen, bei dem mindestens ein Wulst eine Konstruktion aufweist, mit der das Anpressen des Wulstes in Abhängigkeit von der Spannung der Karkassenbewehrung und insbesondere einer Verstärkung der Karkassenbewehrung modifiziert werden kann, wenn der Aufpumpdruck auf den Nennwert steigt.
Die Druckschrift schlägt die Verwendung eines Wulstes mit einer Verankerung des Karkassenendes durch Hochschlag des Endes um die Basis des Wulstkerns an der in Bezug auf den Wulstkern axial und radial inneren Seite vor. Der Wulst weist außerdem angrenzend an den Wulstkern und axial an der Außenseite des Wulstkerns ein Profilteil aus einer Kautschukmischung von relativ hoher Härte auf, an dem der Wulstkern bei Erhöhung der Spannung der Karkassenbewehrung eine Kompressionskraft ausüben kann. Diese Kompressionskraft führt zu einem selbsttätigen Einklemmen der Wulstspitze an der Montagefelge. Die Spannung der Karkasse ruft also ein Verschieben des Wulstkerns nach außen hervor, sodass der Wulstkern die Kompressionskraft erzeugen kann. Die Gegenwart eines Wulstkerns vom herkömmlichen Typ und der Hochschlag der Karkasse unter diesem Wulstkern werden zur Erzeugung der Kompressionskraft bei einer solchen Konfiguration als unerlässlich beschrieben. Dies beschränkt die Möglichkeiten für weitere Gestaltungen.
Andererseits sind in der Druckschrift EP 0 922 592 zwei Ausführungsformen mit einer Verankerung der Karkasse durch Hochschlag axial in Richtung außen beschrieben.
Die erste Ausführungsform schlägt eine Verankerung der Karkasse in dem Wulst durch Hochschlag des Endes der Karkasse radial nach außen vor.
Der Hochschlag ist auf beiden Seiten von zwei radial übereinander liegenden Schichten von Metalldrähten umgeben, die axial nebeneinander angeordnet sind und in etwa den gesamten axialen Bereich entlang des Wulstsitzes abdecken. Die Schichten sind so angeordnet, dass sie parallel zum Sitz verlaufen. Die Drahttypen sowie die entsprechenden Abmessungen sind sehr genau angegeben.
Die in dieser Druckschrift angegebene zweite Lösung betrifft Wulstsitze mit unterschiedlichen Durchmessern. Das Festmachen der Karkasse erfolgt im Vergleich mit der ersten Lösung ebenfalls auf andere Weise. Zunächst teilt sich die Karkasse auf der Höhe des Wulstes in zwei radial getrennte Teile.
An jedem Teil wird eine radial angeordnete Schicht aus Drähten angebracht, wobei jede Schicht radial außen an jedem Teil der Karkasse angeordnet wird. Der radial äußere Teil der Karkasse und die radial innere Drahtschicht werden durch eine Einlage vom Elastomertyp von hoher Härte getrennt, die in dem Wulst vorgesehen ist. Der zentrale Bereich des Wulstes ist mit der Einlage ausgestattet und die Einlage erstreckt sich radial nach außen und axial nach innen über den radialen Bereich hinaus, in dem sich die Metalldrähte befinden.
Die beiden Lösungsbeispiele der Druckschrift EP 0 922 592 haben mehrere Nachteile. Die in dieser Druckschrift vorgeschlagene Befestigung der Karkasse erfordert die Gegenwart eines Hochschlags des Endbereichs der Karkasse axial nach außen. Andererseits sind die übereinander liegenden Drahtschichten radial in der Nähe des Wulstsitzes angeordnet, größtenteils in einer radialen Position näher an der Drehachse als der obere Bereich des Randes, an dem der Wulst anliegt.
Die Montage/Demontage des Luftreifens ist wegen der ungünstigen radialen Position der Drähte nur schwierig durchzuführen, wenn nicht stark dehnbare Drähte verwendet werden.
Es wird auch darauf hingewiesen, dass die Stapel im Wesentlichen parallel zum Profil des Sitzes orientiert sind, an dem der Wulst anliegt. Gemäß der zweiten Lösung teilt sich die Karkasse in zwei Teile, und es ist ein Einsatz mit hoher Härte erforderlich, um einerseits die Drahtschichten und andererseits die beiden Karkassenteile zu trennen. Die Verankerung der Karkasse erfolgt jedoch nicht in dem Einsatz. Die Form des beschriebenen Einsatzes ist beschränkt.
Die vorliegende Erfindung soll daher den verschiedenen Nachteilen abhelfen, die mit den oben dargelegten Lösungen verbunden sind.
Hierzu wird ein Luftreifen für ein Fahrzeugrad gemäß Anspruch 1 angegeben.
Mit einer solchen Gestaltung kann der Wulst insbesondere an der Grenzfläche Felgensitz/Wulstsitz optimal auf der Felge gehalten werden. Die Kräfte, die an der Verankerungszone angreifen, werden gut in Richtung des Bereichs des Wulstsitzes übertragen. Durch die Kontinuität in radialer Richtung kann die Wirkung von Scherkräften, die an dem Wulst insgesamt angreifen, minimiert werden.
Der Verankerungsbereich umfasst keinen Wulstkern, insbesondere keinen Wulstkern vom herkömmlichen Typ, wie beispielsweise einen Wulstkern aus mehreren Drähten, um den eine Karkassenlage hochgeschlagen ist, wobei dieses Anliegen oder dieser Kontakt oder dieses Zusammenwirken für die Befestigung der Karkasse sorgen.
Jeder Bereich einzeln betrachtet und ebenso alle Bereiche zusammen bilden in einer Weise einen inneren Wulst, der relative Bewegungen ausführen kann, beispielsweise Bewegungen von der Art eines Winkelversatzes oder Drehversatzes in Bezug auf einen ande ren Bereich oder in Bezug auf ein virtuelles Druckzentrum CP oder in Bezug auf den Felgensitz, etc.
Die Zwischenzone stellt in vorteilhafter Weise eine mechanische Verbindung zwischen der Verankerungszone und der Auflagezone sicher. Die Zwischenzone gewährleistet die Kontinuität zwischen den beiden anderen Zonen, so dass die mechanischen Kräfte von der Verankerungszone zur Auflagezone übertragen werden.
Die Zwischenzone kann eine im Wesentlichen radiale Kraft in Richtung innen gegen den axial äußeren Bereich der Auflagezone ausüben.
Die Anordnung der umlaufenden Drähte trägt dazu bei, dass der Luftreifen in Umfangsrichtung an der Felge, auf die er montiert ist, eine Klemmkraft ausübt. Die Höhe der Klemmkraft ist so festgelegt, dass ein guter Kompromiss zwischen der leichten Montage/Demontage und der Gewährleistung einer verlässlichen und dauerhaften Montage gegeben ist.
Die Zwischenzone stellt eine mechanische Verbindung zwischen der Verankerungszone und der Auflagezone sicher. Die Verankerungszone und die Zwischenzone können mechanisch verbunden sein. Dies kann auch auf die Zwischenzone zutreffen, die mit der Auflagezone verbunden sein kann. Die Verankerungszone ist jedoch vorzugsweise nicht direkt mit der Auflagezone verbunden.
Die Struktur der Verstärkung der Flanken und des Scheitels ist vorteilhaft vom Karkassentyp, wobei ihre mechanischen Eigenschaf ten den Eigenschaften der Karkassenlagen vom bekannten Typ ähneln. Diese Verstärkungskonstruktion ist im Übrigen vorteilhaft ohne Aufspaltung in axialer Richtung auf der Höhe des Wulstes ausgeführt. Alle Drähte der umlaufenden Anordnung nehmen daher vorzugsweise im Wesentlichen die gleiche axiale Position ein.
Die Verankerungszone befindet sich vorteilhaft radial außen an der Auflagezone.
Die Kräfteübertragung erfolgt vorteilhaft durch ein Kraftmoment.
Die Verankerungszone der Verstärkungskonstruktion in dem Wulst besteht vorteilhaft, zumindest zum Teil, aus einer Kautschukmischung mit einem deutlich hohen Modul.
Der Modul kann beispielsweise in etwa bei 20 MPa oder darüber und vorzugsweise über 40 MPa liegen. Die Gegenwart dieses Typs von Kautschukmischung trägt zur Verankerung der Verstärkungskonstruktion vom Karkassentyp bei. Die Verstärkungskonstruktion ist zumindest zum Teil mit dieser Mischung in Kontakt, wobei sie vorzugsweise, zumindest teilweise, in die Mischung eingebettet ist.
Die Auflagezone ist vorzugsweise im Wesentlichen länglich. Sie erstreckt sich beispielsweise in etwa an dem Wulstsitz entlang. Die Übertragung der Kräfte bei der Drehung der unteren Zone des axial inneren Bereichs in Richtung des axial äußeren Bereichs ist möglich, wobei zumindest ein Teil des Wulstsitzes weiterhin anliegt. Die Übertragung der Kräfte gewährleistet ein selbsttätiges Einklemmen der Wulstspitze an der Felge.
Die Auflagezone grenzt vorzugsweise in etwa an den Felgensitz an.
Die Verankerungszone ist vorzugsweise im Bereich des Wulstes in etwa in unmittelbarer Nähe der Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp angeordnet.
Sie kann sich daher entweder an nur einer Seite oder an beiden Seiten der Verstärkungsstruktur befinden.
Die Auflagezone besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus einer Gummimischung mit hohem Modul.
Auf diese Weise wird das Stauchen dieses Bereichs beschränkt und der Kontakt mit dem Felgensitz so optimiert. Der Modul kann beispielsweise bei etwa 20 MPa oder darüber und vorzugsweise über 40 MPa liegen.
Die Zwischenzone besteht vorzugsweise aus einer Gummimischung mit hohem Modul. Sie kann vorteilhaft von einem oder mehreren um diesen Bereich angeordneten Drähten, beispielsweise mit 90°, umgeben oder eingeschlossen werden, um diese Zone zu komprimieren.
Der Modul kann beispielsweise etwa 20 MPa oder darüber und vorzugsweise über 40 MPa betragen.
Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform weist der Wulst auch eine zusammendrückbare Pufferzone auf, die in dem radial inneren und axial äußeren Bereich angeordnet ist und an dem Felgenrand in Auflage kommen kann.
Die Gegenwart einer solchen Zone begünstigt die Rotation des unteren Bereichs und ermöglicht ferner, die axiale Verankerung des Wulstes an dem Felgenrand sicher zu stellen. Die Gegenwart einer Zone aus Gummi mit hohem Modul in einem in Bezug auf den Rand radial inneren Bereich sorgt für einen guten axialen Halt, und es wird vermieden, dass der Wulst in axialer Richtung nach außen rutscht.
Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform sind die Bereiche des Wulstes um die Verankerungszone, die Zwischenzone und die Auflagezone im Allgemeinen aus einem Material ausgeführt, dessen Elastizitätsmodul niedriger ist als der Modul des Materials der Verankerungszone, der Zwischenzone und der Auflagezone.
Diese verschiedenen Zonen verfügen nämlich über eine gewisse Beweglichkeit relativ zum Felgensitz, auf den der Wulst montiert ist. Diese Mobilität kommt meistens durch Verschiebungen von der Art eines Winkelversatzes oder Drehversatzes zum Ausdruck. Jeder Bereich verfügt auch über eine gewisse relative Beweglichkeit in Bezug auf die angrenzenden Bereiche des Wulstes, die aus Kautschukmischungen mit niedrigerem Modul bestehen, und/oder in Bezug auf andere benachbarte Bereiche. Diese Beweglichkeit kann beispielsweise durch Verschiebungen von der Art eines Winkelversatzes oder Drehversatzes zum Ausdruck kommen.
Der Elastizitätsmodul der Gummimischung mit hohem Modul liegt vorzugsweise über 20 MPa und bevorzugt über 40 MPa.
Nach einem weiteren vorteilhaften Beispiel sind die Auflagezone und/oder Zwischenzone so angeordnet und begrenzt, dass bei einer Rotation in etwa axial außen an der unteren Zone des Luftreifens keine dieser Zonen eine Kraft auf den Rand der Felge oder das Felgenhorn ausübt, die dazu führen kann, das der Wulst des Luftreifens abgezogen wird.
Die axial äußere Grenze dieser Zonen entspricht daher beispielsweise in etwa der äußeren Grenze der Felge, auf die der Luftreifen montiert werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Zwischenzone eine in etwa radiale Anordnung von umlaufenden Drähten auf. In ähnlicher Weise kann die Auflagezone eine in etwa radiale Anordnung von umlaufenden Drähten aufweisen.
Die Anzahl der axial inneren Drähte der Verankerungszone beträgt höchstens das 1,5-fache der Anzahl der axial äußeren Drähte.
Es handelt sich hier um Drähte, die in Bezug auf die Verstärkungskonstruktion vom Karkassentyp axial innen oder außen liegen.
Der Wulst des Luftreifens weist vorzugsweise eine Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp auf, die sich in etwa radial von jedem Wulst entlang der Flanken in die Scheitelzone erstreckt, wobei der Wulst mit einer in etwa radialen Anordnung von in Form von Sta peln angeordneten, umlaufenden Drähten verstärkt wird, ein Bereich der Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp in unmittelbarer Nähe mindestens eines Teils eines Stapels angeordnet ist und sich in dem Zwischenraum zwischen diesen Bereichen im Allgemeinen eine Kautschukmischung mit hohem Elastizitätsmodul befindet.
Ein Grenzbereich besteht vorteilhaft aus einem Bereich der Verstärkungsstruktur und mindestens einem Stapel, wobei der Grenzbereich im Allgemeinen in eine Gummimischung mit hohem Modul eingebettet ist. Der Grenzbereich umfasst vorteilhaft im Allgemeinen die Stapel und den angrenzenden Bereich der Verstärkungsstruktur.
Eine solche Anordnung, insbesondere auf der Höhe des Wulstes, ermöglicht eine sehr große Flexibilität an den Grenzen der verschiedenen Zonen, die Mischungen unterschiedlicher Art und/oder mit unterschiedlichen Eigenschaften enthalten. Dies trifft auch auf die Drähte zu, die in einer Vielzahl von Formen konfiguriert sein können. Unter Berücksichtigung dieser beiden Aspekte ist es möglich, das Konzept und die Herstellung der Luftreifen in Abhängigkeit vom Fahrzeugtyp, für den der Luftreifen vorgesehen ist, und den damit verbundenen Belastungen bei der Verwendung zu optimieren. Es ist auch möglich, geeignetere Anordnungen vorzusehen, die verschiedene Arten von automatisierten Fertigungen erleichtern, beispielsweise für die Montage auf einem zentralen Kern und/oder ohne Verwendung von Halbfertigprodukten. Auf diese Weise kann auch ein Luftreifen für ein vorgegebenes Kraftfahrzeug konzipiert werden, der mit geringeren Gestehungskosten hergestellt werden kann.
Die Verankerung der Verstärkungsstruktur in dem Wulst ist gewährleistet, obwohl ein Wulstkern vom herkömmlichen Typ fehlt, um den die Karkasse gewöhnlich umgeschlagen wird, um eine verlässliche Verbindung zu schaffen. Dieser Typ von Architektur ist auch vorteilhaft, da er kompakt ist und leicht montert/demontiert werden kann. Ferner kann der herkömmliche Hochschlag der Karkasse, der in den Wülsten vom bekannten Typ vorgesehen ist, welche einen Sitz mit einer Erzeugenden aufweisen, deren axial inneres Ende auf einem Kreis liegt, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Kreises, auf dem sich das axial äußere Ende befindet, entfallen, ohne dass die Integrität, Festigkeit oder Zuverlässigkeit der Einheit verloren geht. Dieser Aspekt trägt zur Vereinfachung der Herstellung bei, wobei jedoch eine riesige Gestaltungsbreite möglich ist.
Das Weglassen des Hochschlags wird durch die Verwendung von Mischungen mit hohem Modul in der Zwischenzone in direktem Kontakt mit der Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp in der Verankerungszone möglich. In herkömmlichen Luftreifen sind die Karkassen in innigem Kontakt mit Mischungen mit niedrigem oder sehr niedrigem Modul. Zur Übertragung der Kräfte auf den Wulstkern sind große Längen erforderlich.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Art der Herstellung, bei der die verschiedenen Bestandteile des Luftreifens direkt auf einen zentralen Kern aufgelegt werden, dessen Form den Luftreifen bei der Herstellung eine Form verleiht, die in etwa der Form des Endprodukts ähnlich ist, ermöglicht das Weglassen des Hochschlags (der bei einer herkömmlichen Architektur vorhanden ist) eine vorteilhafte Vereinfachung der Herstellung.
Mindestens ein äußerer Rand eines Wulstes ist vorzugsweise so angeordnet, dass er sich im Wesentlichen axial und radial nach außen bis zum axial äußeren Ende des Wulstsitzes erstreckt. Der äußere Rand, axial außen am Sitz, weist beispielsweise eine in etwa geradlinige Erzeugende auf, die in Bezug auf die Drehachse des Luftreifens radial nach außen in einem Winkel von 30 bis 85° geneigt ist, der von dieser Achse aus gemessen wird.
Ein solcher Rand wird gewöhnlich zusammen mit einer Felge eingesetzt, die einen Rand besitzt, der häufig als "side" bezeichnet wird, der ebenfalls so angeordnet ist, dass er sich in etwa axial und radial nach außen bis zum axial äußeren Ende des Felgensitzes erstreckt. Dieser Rand kann als Auflagefläche dienen, wenn auf den Wulst eine Kraft ausgeübt wird, die bewirkt, dass er radial nach außen geschoben wird. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn das Phänomen der Drehung des Wulstes auftritt oder auch durch die Kraft, die bei einer starken Kurvenfahrt induziert wird. Der Rand trägt dazu bei, dass der Wulst und somit der Luftreifen gut auf der Felge gehalten wird, wobei insbesondere jegliches Abziehen axial nach außen vermieden wird.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Grundflächen der Stapel (die Drähte, die in radialer Richtung der Drehachse des Luftreifens am nächsten liegen) radial weiter außen angeordnet als das Ende des Randes (axial und radial am weitesten außen liegender Bereich des Randes). Die Grundflächen der Stapel sind vorteilhaft so vorgesehen, dass sie in Bezug auf den Rand der für den Luftreifen geeigneten Felge radial außen angeordnet sind. Hierdurch wird die Montage/Demontage erleichtert.
Die Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp erstreckt sich vorteilhaft in etwa radial von jedem Wulst entlang der Flanken bis in den Scheitel. Die Struktur kann einstückig sein und sich von einem Wulst zum anderen erstrecken, oder auch in zwei Unterstrukturen geteilt sein, die sich jeweils entlang nur einer Flanke erstrecken.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist die in etwa radiale Anordnung der umlaufenden Drähte in mindestens einem Stapel angeordnet, wobei alle Stapel auf der in Bezug auf die Struktur vom Karkassentyp axial äußeren Seite angebracht sind.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die in etwa radiale Anordnung der umlaufenden Drähte in mindestens einem Stapel angeordnet, wobei alle Stapel in Bezug auf die Struktur vom Karkassentyp auf der axial inneren Seite angeordnet sind.
Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist die in etwa radiale Anordnung der umlaufenden Drähte in mindestens zwei Stapeln angeordnet, wobei die Stapel in Bezug auf die Struktur vom Karkassentyp auf beiden Seiten angeordnet sind.
Die Anzahl der Stapel sowie die Anzahl der Wicklungen oder Windungen jedes Stapels werden vorteilhaft in Abhängigkeit der für den Luftreifen gewünschten Eigenschaften eingestellt, beispielsweise in Abhängigkeit von seinem Betriebsdruck. Beispielsweise kann eine höhere Zahl von Stapeln günstig sein, um die Steifigkeit auf der Höhe der Wulstzone zu vergrößern.
Die Struktur vom Karkassentyp besteht vorzugsweise aus einer Drahtwicklung, die zwischen den beiden Wülsten hin und zurück verläuft, so dass in jedem Wulst Schleifen gebildet werden. Im Übrigen besteht die Drahtwicklung vorzugsweise aus nur einem Draht.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich die Struktur vom Karkassentyp in Richtung der Drehachse des Luftreifens über die Grundfläche der Stapel hinaus. Da in einem solchen Fall der Hochschlag der Struktur vom Karkassentyp für die Verankerung nicht unerlässlich ist, kann der Hochschlag ohne Zusammenfügen mit den umlaufenden Drähten entlang der Struktur erfolgen, und/oder ohne dass der hochgeschlagene Teil ganz oder teilweise in einem Kautschukmischungsbereich mit hohem Modul angeordnet ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind der innere Wulst, der auf der Innenseite des Rades angeordnet werden soll, und der äußere Wulst, der an der Außenseite des Rades angeordnet werden soll, unsymmetrisch ausgeführt. Die Anzahl der Stapel oder die Anzahl der Windungen jedes Stapels kann beispielsweise unterschiedlich sein. Einige Beispiele für unsymmetrische Anordnungen werden in den Figuren erläutert, in denen sich beispielsweise die Anzahl der Drahtstapel in dem Wulst an der Innenseite von der Anzahl der Drahtstapel in dem Wulst an der Außenseite unterscheidet. Die Zahl der Drahtstapel in dem innen liegenden Wulst ist beispielsweise kleiner als die Zahl der Drahtstapel in dem außen liegenden Wulst. In Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften ist auch die umgekehrte Anordnung möglich.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Symmetrie die Anordnungen der Verankerungszone, der Zwischenzone und der Auflagezone. Jeder Wulst kann unterschiedliche Architekturen aufweisen, wobei beispielsweise die Formen, Anordnungen, Dimensionen einer oder mehrerer Zonen variieren können. Es können auch die Materialien der Bestandteile, die mechanischen Eigenschaften, beispielsweise die Härte, verändert werden, und es kann auch die Anzahl der Zonen variabel sein.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Luftreifen für ein Kraftfahrzeugrad gemäß Anspruch 14.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus den Ausführungsbeispielen für einen erfindungsgemäßen Luftreifen hervor, die nicht einschränkend zu verstehen sind und die sich auf die beigefügten 1 bis 10 beziehen, wobei:
1 einen erfindungsgemäßen Luftreifen im Querschnitt zeigt;
2 in einem vergrößerten Querschnitt die Wülste einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftreifens darstellt, bei der die Drahtstapel auf nur einer Seite der Verstärkungsstruktur, in diesem Beispiel dem axial äußeren Bereich, angeordnet sind, und die drei Zonen des Wulstes verbunden sind;
3 in einem vergrößerten Querschnitt eine andere Ausführungsform der Wülste zeigt, in der die verschiedenen Zonen des Wulstes in vorteilhafter Weise angeordnet sind (die umlaufenden Drähte sind in dieser Figur nicht dargestellt;
4 zeigt in einem vergrößerten Querschnitt eine Ausführungsform der Wülste, bei der die verschiedenen Zonen des Wulstes in vorteilhafter Weise angeordnet sind (die umlaufenden Drähte sind in dieser Figur nicht dargestellt);
5 zeigt in einem vergrößerten Querschnitt eine weitere Ausführungsform der Wülste, bei der die verschiedenen Zonen des Wulstes vorteilhaft angeordnet sind;
6 zeigt in einem vergrößerten Querschnitt eine weitere Ausführungsform der Wülste, wobei die verschiedenen Zonen des Wulstes in vorteilhafter Weise angeordnet sind;
7 zeigt zwei Kurven zur Erläuterung der Drehung der unteren Zone des Luftreifens in Abhängigkeit vom Fülldruck;
8a – 8e erläutern die Veränderung der Position eines erfindungsgemäßen Wulstes auf der zur Montage vorgesehenen Felge in Abhängigkeit vom Fülldruck;
9 zeigt in einem vergrößerten Querschnitt eine weitere Ausführungsform der Wülste, wobei die verschiedenen Zonen des Wulstes vorteilhaft angeordnet sind;
10a zeigt im Querschnitt einen erfindungsgemäßen Luftreifen, der auf eine Felge vom geeigneten Typ montiert ist;
10b zeigt in einem vergrößerten Querschnitt den Luftreifen von 10a, der auf eine Felge vom geeigneten Typ montiert ist.
Gemäß der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "Draht" ganz allgemein sowohl Monofilamente als auch Multifilamente oder auch Einheiten wie Seile, Litzen oder beliebige Arten von äquivalenten Einheiten, unabhängig vom Material und der Behandlung der Drähte. Es kann sich beispielsweise um Oberflächenbehandlungen, eine Ummantelung oder ein Vorverkleben handeln, um die Haftung am Kautschuk zu verbessern.
Unter einer radialen Struktur wird eine Anordnung in einem Winkel von 90° verstanden, diese gebräuchliche Bezeichnung wird jedoch auch für einen Winkel in der Nähe von 90° verwendet.
Es ist bekannt, dass herkömmlich die Karkassenlage(n) um einen Wulstkern hochgeschlagen ist (sind). Der Wulstkern fungiert also als Verankerung für die Karkasse. Er nimmt insbesondere die Spannung auf, die in den Karkassendrähten beispielsweise unter der Wirkung des Aufpumpdruckes auftritt. Die in der vorliegenden Druckschrift beschriebene Anordnung kann eine ähnliche Verankerungsfunktion gewährleisten. Es ist auch bekannt, den Wulstkern vom herkömmlichen Typ zu verwenden, um ein Einklemmen des Wulstes an der Felge sicherzustellen. Die in der vorliegenden Druckschrift beschriebene Anordnung kann in gleicher Weise eine ähnliche Klemmfunktion gewährleisten.
Gemäß der vorliegenden Beschreibung wird unter einem "Verbindungsgummi" die Kautschukmischung verstanden, die gegebenenfalls mit den Verstärkungsdrähten in Kontakt ist, an diesen haftet und die Zwischenräume zwischen angrenzenden Drähten ausfüllen kann.
Unter dem "Kontakt" zwischen einem Draht und einer Verbindungsgummischicht wird verstanden, dass zumindest ein Teil des äußeren Umfangs des Drahtes mit der Kautschukmischung, die den Verbindungsgummi bildet, in innigem Kontakt ist.
Unter den "Flanken" werden die Bereiche des Luftreifens von meistens geringerer Biegesteifigkeit verstanden, die sich zwischen dem Scheitel und den Wülsten befinden. Als "Flankenmischungen" werden die Kautschukmischungen bezeichnet, die sich in Bezug auf die Drähte der Verstärkungsstruktur der Karkasse und ihrem Verbindungsgummi axial außen befinden. Diese Mischungen besitzen gewöhnlich einen niedrigen Elastizitätsmodul.
Als "Wulst" wird der Bereich des Luftreifens bezeichnet, der radial innen an die Flanke angrenzt.
1 zeigt im Querschnitt einen erfindungsgemäßen Luftreifen 1. Dieser Luftreifen weist eine erste Flanke 5 auf, die an einen ersten Wulst 3 angrenzt, welcher vorzugsweise dem inneren Wulst entspricht. In ähnlicher Weise umfasst der gegenüberliegende Teil des Luftreifens eine zweite Flanke 6, die an einen zweiten Wulst 4 angrenzt. Ein Scheitel 7, der mit einem Laufstreifen 8 versehen ist, verbindet die Flanken. Der Scheitel weist vorzugsweise mindestens einen Verstärkungsgürtel auf.
Der Luftreifen besitzt eine Verstärkungsstruktur 2, wie beispielsweise eine Karkasse, die mit Verstärkungen versehen ist, die vorteilhaft in einer in etwa radialen Anordnung gestaltet sind. Diese Struktur kann über die Flanken und den Scheitel kontinuierlich von einem Wulst zum anderen verlaufen, sie kann jedoch auch zwei oder mehrere Teile aufweisen, die beispielsweise entlang der Flanken angeordnet sind, ohne dass der Scheitel vollkommen bedeckt ist.
Die Endbereiche der Verstärkungsstruktur 2 wirken mit den Wülsten zusammen. Es entsteht so eine Verankerung dieser Bereiche in den Wülsten, sodass die Integrität des Luftreifens gewährleistet ist.
Die Verstärkungsstruktur 2 kann durch Wickeln eines einzigen Drahtes gebildet werden, der zwischen den beiden Wülsten hin und her läuft, wobei in jedem Wulst Schleifen gebildet werden. Diese Schleifen, die in der Gummimischung mit hohem Modul eingebettet sind, tragen zur mechanischen Verbindung zwischen der Verstärkungsstruktur 2 und dem Wulst bei, insbesondere die Stapel 13. Aus der Gegenwart von Schleifen zwischen dem "Hin-Weg" und "Rück-Weg" des Drahtes geht hervor, dass die Verstärkung vom Monofilament-Typ ist. Die Karkasse könnte natürlich auch nicht kontinuierlich nur aus einem Draht gefertigt werden, und sie könnte keine Schleifen aufweisen, sondern beispielsweise geschnittene Enden.
Wie in der 2 gezeigt ist, bilden die umlaufenden Drähte 12, die vorzugsweise in Form von Stapeln 13 angeordnet sind, eine Anordnung von Drähten 11, die in beiden Wülsten 3 und 4 vorgesehen ist. Diese Drähte sind vorzugsweise Metalldrähte. Alle Drähte oder ein Teil der Drähte können auch aus einem textilen Material oder anderen Materialien bestehen.
Mindestens ein Draht 12 eines Stapels 13 ist vorzugsweise in unmittelbarer Nähe eines Endbereichs 21 der Verstärkungsstruktur 2 angeordnet. Die Stapel können auch so angeordnet sein, dass sich ein Endbereich 21 zwischen Stapeln 13 befindet.
Der Zwischenraum zwischen den Drähten 12 und der Verstärkungsstruktur 2 wird von einem Verbindungsgummigemisch 14 ausgefüllt. Es können auch mehrere Gemische mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet werden, die mehrere Zonen begrenzen, wobei die Kombinationen von Mischungen und Anordnungen, die resultieren, praktisch unbegrenzt sind. Es ist jedoch vorteilhaft, eine Kautschukmischung mit einem hohen Elastizitätsmodul im Grenzbereich zwischen der Drahtanordnung 11 und der Verstärkungsstruktur 2 vorzusehen. Der Elastizitätsmodul einer solchen Gummimischung kann 40 MPa erreichen oder sogar übersteigen, wobei dies ein nicht einschränkendes Beispiel ist.
Die Anordnungen der Drähte 11 können in unterschiedlicher Weise angebracht und hergestellt werden. Beispielsweise kann ein Stapel 13 vorteilhaft aus nur einem Draht 12 bestehen, der vorzugsweise vom kleinsten zum größten Durchmesser spiralförmig (in etwa mit 0°) gewickelt ist. Ein Stapel kann auch aus mehreren konzentrischen Drähten bestehen, die übereinander angeordnet sind.
Die möglichen Positionen der Drähte sind praktisch unbegrenzt. Einige nicht einschränkende Beispiele werden in der vorliegenden Beschreibung erläutert und beschrieben. Die Grundfläche der Stapel (radial innerer Bereich) kann in etwa ko-radial (radial aufgereiht), wie in 2 gezeigt, oder beispielsweise so versetzt sein, dass alle ersten Drähte der Stapel so ausgerichtet sind, dass sie in Bezug auf die Drehachse des Luftreifens einen gegebenen Winkel einnehmen.
Es hat sich in überraschender Weise herausgestellt, dass die Verankerung der Verstärkungsstruktur in dem Wulst durch den beschriebenen Grenzflächen-Typ realisiert werden kann, obwohl in dem erfindungsgemäßen Luftreifen mit erweiterter Mobilität die an dem Wulst induzierten Kräfte von den Kräften an einem Wulst vom herkömmlichen Typ verschieden sind. Bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen führt eine Erhöhung des Drucks beispielsweise zu einer Erhöhung des Anpressdrucks des Wulstsitzes am Felgensitz in radialer Richtung.
Die 8a bis 8e erläutern die Veränderung der Winkelposition der unteren Zone eines Luftreifens und insbesondere der Verankerungszone eines Wulstes in Bezug auf seine ursprüngliche nicht-montierte und nicht-aufgepumpte Geometrie. Es ist zu sehen, dass der axial äußere Bereich des Sitzes umso mehr gegen den Felgensitz gedrückt wird, je mehr der Druck steigt. 8a zeigt die nicht-aufgepumpte Einheit bei Null bar. Der Positionierungswinkel beträgt dann etwa 10°. In 8b ist die auf 1 bar aufgepumpte Einheit zu sehen. Der Positionierungswinkel ist dann etwa 8°.
Die 8c zeigt die auf 3 bar aufgepumpte Einheit. Der Positionierungswinkel beträgt jetzt etwa 3°. In der 8d ist die auf 6 bar aufgepumpte Einheit zu sehen. Der Positionierungswinkel beträgt etwa –4°. Die 8e zeigt die auf 8 bar aufgepumpte Einheit. Der Positionierungswinkel ist dann etwa –11°.
In der 7 sind zwei Kurven angegeben, die die Drehung der unteren Zone des Luftreifens in Abhängigkeit vom Fülldruck erläutern. Die Kurve A entspricht einer Architektur, bei der 2 Stapel von Drähten axial außen an der Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp angeordnet sind. Die Kurve B entspricht einer Architektur, bei der 2 Stapel von Drähten in Bezug auf die Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp axial innen angeordnet sind. Die Kurve A ist daher ein Beispiel, bei dem sich die Verstärkungsstruktur axial weiter innen befindet als bei dem Beispiel, das der Kurve B entspricht. Die Wirkung des Hebelarms, beispielsweise in Bezug auf das Druckzentrum CP, ist in dem ersten Beispiel größer.
Es ist im übrigen festzustellen, dass sich die Ergebnisse bezüglich der Drehung der unteren Zone in den beiden Beispielen unterscheiden, da eine Architektur, bei der die Verstärkungsstruktur in axialer Richtung weiter innen liegt und damit einen größeren Hebelarm hat, zu einer größeren Drehung der unteren Zone des Luftreifens führt, wobei die anderen Parameter, wie die Abmessungen, Bestandteile, etc., in den beiden Beispielen natürlich ähnlich sind. Die Kurve B der 7 stellt also bei gleicher Änderung des Aufpumpdrucks eine kleinere Drehung dar als Kurve A.
Aus diesen Versuchen geht hervor, dass es möglich ist, das Ausmaß der Drehung der unteren Zone des Luftreifens zu verändern, indem unterschiedliche Architekturtypen eingesetzt werden, bei denen sich die relativen Positionen der Drähte und/oder der Verstärkungsstruktur gegeneinander oder in Bezug auf einen gegebenen Punkt des Wulstes, wie beispielsweise das Druckzentrum CP, ändern.
Durch Korrelation der Graphik der 7 und den verschiedenen in 8 dargestellten Positionen ist festzustellen, dass bei Druck Null oder einem geringen Druck der Druck dennoch an dem axial inneren Bereich des Sitzes konzentriert ist; je mehr der Druck im Innern des Luftreifens ansteigt, desto mehr sinken die an diesem axial innen am Sitz angreifenden Kräfte und werden in einen axial mehr an der Außenseite des Wulstes liegenden Bereich verschoben. Ab einem bestimmten Wert für den Fülldruck des Luftreifens sind die in den beiden Zonen angreifenden Kräfte gleich, anschließend können die in der axial äußeren Zone angreifenden Kräfte größer werden als die axial innen angreifenden Kräfte.
Während dieser Übertragung ist es möglich, dass der am äußeren Rand der Felge ausgeübte Druck ebenfalls steigt.
Verschiedene, mit unterschiedlichen Konfigurationen durchgeführte Versuche konnten zeigen, dass dieses Phänomen der Kräfteübertragung oder auch die Drehung des unteren Bereichs einerseits durch die Druckerhöhung in dem Luftreifen; die eine Kraft erzeugt, die axial nach außen und gegen die Flanke und den Wulst wirkt, und andererseits durch die Erhöhung der Spannung in der Verstärkungsstruktur in Folge der Erhöhung des Drucks in dem Luftreifen verursacht wird.
Die 3 bis 6 sowie die 9 zeigen verschiedene Beispiele für Anordnungen der Wulstzonen. Eine Verankerungszone 30, die üblicherweise axial innen angeordnet ist, wirkt mit dem Endbereich 21 der Verstärkungsstruktur 2 zusammen, sodass diese im Wulst verankert wird. Eine Kautschukmischung mit hohem Modul trägt zur Bildung dieser Verankerung bei. Unter dieser Zone oder insbesondere in dem radial inneren Bereich des Wulstes im Bereich des Sitzes, ist eine Auflagezone 50 vorgesehen. Diese Zone dient als Schnittstelle zwischen dem restlichen Wulst und dem Felgensitz. In dieser Zone werden beträchtliche Kräfte vom radialen und axialen Typ übertragen. Eine Kautschukmischung mit hohem Modul trägt zur Übertragung dieser Kräfte bei, wobei gleichzeitig der Wulst gut gegen die Felge gehalten wird.
Zwischen diesen beiden ersten Zonen ist eine Zwischenzone 40 vorgesehen, um eine mechanische Kontinuität zu gewährleisten. Die Kräfte können somit von der Verankerungszone 30 über die Zwischenzone 40 zur Auflagezone 50 übertragen werden.
In der 3 ist eine Anordnung von drei Zonen dargestellt, die so ist, dass sich die Zonen 30 und 40 in etwa radial nebeneinander befinden, wobei die Zone 50 radial an der Innenseite der beiden anderen Zonen angeordnet ist. Die Zone 50 ist von den beiden anderen Zonen über einen in etwa axialen und geradlinigen Zwi schenzonenraum getrennt. Zwischen allen drei Zonen ist ein Zwischenzonenraum vorhanden. Gemäß verschiedenen, nicht dargestellten Varianten, sind die Zonen paarweise angeordnet, beispielsweise ist die Zone 30 mit der Zone 40 verbunden, die Zone 40 ist mit der Zone 50 verbunden, etc. Solche Zonen liegen dann nicht wie in dem Beispiel der 3 getrennt vor.
Die drei Zonen können auch so verbunden sein, dass sie eine einzige Einheit bilden, wie es in der 2 dargestellt ist.
In den Zwischenzonen-Räumen befindet sich vorteilhaft eine Kautschukmischung mit einem Modul, der niedriger ist als der Modul der Mischungen, die diese Zonen bilden.
Die 4 zeigt ein ähnliches Beispiel wie 3, mit dem Unterschied, dass sich die Zone 50 radial innen bis zum Rand des Wulstes oder bis zum Sitz erstreckt. Es wird darauf hingewiesen, dass die umlaufenden Drähte 12 der Verankerungszone 30 in den 3 und 4 nicht dargestellt sind, damit die Zonen als solche besser ersichtlich sind.
Die 5 zeigt ein weiteres Beispiel, das dem Beispiel der 3 ähnelt, mit dem Unterschied, dass sich die Zone 50 radial und axial nach außen erstreckt, so dass sie mit den beiden anderen Zonen eine V-förmige Grenzfläche bildet.
Die 6 zeigt ein ähnliches Beispiel wie 3, welches in der Zwischenzone 40 und/oder der Auflagezone 50 ebenfalls Reihen oder Stapel von Drähten 12 aufweist. Diese Drähte dienen vorwie gend dazu, den Wulst gegen die Felge zu pressen. Es kann sich um Drähte vom Metalltyp, Hybridtyp oder Textiltyp handeln.
Der erfindungsgemäße Luftreifen ist besonders dazu geeignet, mit einem Felgentyp verwendet zu werden, wie er in der Druckschrift EP 0 673 324 beschrieben ist. Eine solche Felge weist einen Sitz und vorzugsweise eine Erhöhung oder einen Rand axial und radial in Richtung außen auf. Die Qualität des Kontaktes oder der Auflage des Wulstes auf der Felge ist besonders wichtig. Eines der erfindungsgemäßen Mittel, die zur Verbesserung eingesetzt werden, besteht darin, das oben beschriebene Phänomen der Drehung der unteren Zone des Wulstes zu optimieren.
Dieses Phänomen rührt von der verwendeten Wulststruktur her. Die axiale Position der Verstärkungsstruktur 2 in Bezug auf das Schubzentrum CP des Wulstes kann zu einem gewissen Grad das Moment M beeinflussen, das durch eine in der Verstärkungsstruktur induzierte Zugkraft T entsteht. Das Moment M beeinflusst die Drehung der unteren Zone des Wulstes.
Wegen des Phänomens der Drehung der unteren Zone des Wulstes wird diese insbesondere auf der Höhe der Sitze stärker an die entsprechende Auflagefläche der Felgen gedrückt, wodurch der Zusammenhalt an der Grenzfläche Felge/Luftreifen verbessert werden kann. Dieser Aspekt ist besonders wichtig, wenn beispielsweise ein Fahrzeug durch starke Kurven oder mit hoher Geschwindigkeit in Kurven fährt. Diese Eigenschaften tragen somit dazu bei, die Sicherheit der Einheit Luftreifen/Felge und somit des Fahrzeugs zu verbessern.
Die Wahl der in den verschiedenen Figuren gezeigten Varianten kann unter anderem das Phänomen der Drehung der unteren Zone der Wülste beeinflussen.
Die Figuren zeigen einige Beispiele für die Anordnung der Verstärkungsstruktur 2 in Bezug auf die Stapel 13 der Drähte. So sind in der 2 die Drähte nur auf einer Seite der Verstärkungsstruktur 2 angeordnet, in diesem Beispiel dem axial äußeren Bereich.
In der 5 ist eine Variante dargestellt, in der die Verstärkungsstruktur zwischen einem axial innen angeordneten Stapel 13 von Drähten 12 und einem in Bezug auf die Struktur 2 axial außen angeordneten Stapel 13 von Drähten 12 angeordnet ist.
Die 9 zeigt eine weitere Variante, bei der die Stapel von Drähten nur auf einer Seite der Verstärkungsstruktur 2 angebracht sind, in diesem Beispiel dem axial inneren Bereich.
Diese Beispiele sind lediglich zur Erläuterung angegeben: Weitere Varianten mit beispielsweise mehr oder weniger Stapeln, die gegebenenfalls eine unterschiedliche Anzahl von Drähten enthalten, können ebenfalls verwendet werden.
Diese verschiedenen Ausführungsformen führen zu unterschiedlichen mechanischen Effekten in den Wülsten, an der Verankerung der Verstärkungsstruktur und daher an der Grenzfläche Felge/Reifen. Bei einer Variante des in der 2 dargestellten Typs ist der Hebelarm zwischen der Struktur 2 und dem Schubzentrum groß, so dass ein großes Moment M entsteht. Umgekehrt ist bei einer Variante des in der 9 dargestellten Typs der Hebelarm eher kurz, was den Wert des Moments M beschränkt. Dieses weist daher im zweiten Fall einen kleineren Wert als im ersten Fall auf.
Die Geometrie oder Anordnung des Verbindungsgummis 14 kann das Phänomen der Drehung der unteren Zone ebenfalls beeinflussen. Die 2 und 6 zeigen dies. Unter der Annahme, dass vermutlich ein Vorsprung oder Rand an der Felge vorhanden ist, der gegen die äußere Auflagezone des Wulstes gepresst werden kann, ruft die Drehung der unteren Zone eine Reaktionskraft R hervor, die von diesem Rand stammt. Zur Erleichterung der Drehung oder um zu ermöglichen, dass diese größer wird, ist es günstig, wenn diese Reaktionskraft R begrenzt wird. Hierzu wird an dem Wulst eine Pufferzone zwischen der Zone mit der Mischung mit hohem Modul und dem Rand der Felge vorgesehen.
Diese Stauchungszone 17 besteht aus einem Material, das weicher ist als das Material, das sich gewöhnlich im Grenzbereich zwischen der Anordnung 11 der Drähte und der Verstärkungsstruktur 2 befindet. Wie oben beschrieben, wirkt unter dem kombinierten Effekt des Drucks des Luftreifens und einer an der Struktur 2 angreifenden Spannung T das auf diese Weise gebildete Moment M so, dass die Zone 17 zusammengedrückt wird, wodurch die Drehung der unteren Zone des Wulstes begünstigt wird.
Diese Stauchungszone 17 befindet sich vorzugsweise am axial äußeren Profil des Wulstes, der am Rand der Felge angeordnet werden soll. Die Zone 17 kann sich beispielsweise, wie in 6 gezeigt, an dem radial äußeren Bereich, in etwa angrenzend an die radial innere Spitze des Wulstes, befinden, und sich axial und radial nach außen erstrecken, so dass sie die äußere Kontur des Wulstbereichs bildet, die entlang des Randes der Felge verlaufen kann.
Die Grundflächen der Stapel (die Drähte, die der Rotationsachse des Luftreifens am nächsten sind) sind vorzugsweise radial weiter außen angeordnet als das Ende des Randes (axial und radial am weitesten außen liegender Bereich des Randes), wie es beispielsweise in der 6 und den 10a und 10b gezeigt ist. Die Grundflächen der Stapel sind vorteilhaft dazu vorgesehen, in Bezug auf den Rand der für den Luftreifen geeigneten Felge 60 radial außen angeordnet zu werden. Dadurch werden die Arbeitsgänge der Montage/Demontage erleichtert. In der 6 und der 10b ist daher zu sehen, dass r_f (Radius der ersten Drähte) größer ist als r_j (Radius des Randes der Felge oder Felgenhorns). Dieser Radius entspricht dem Abstand zur Drehachse.
Der Elastizitätsmodul der in dieser Zone verwendeten Mischung kann beispielsweise im Bereich von 10 bis 40 MPa liegen, vorzugsweise liegt er jedoch unter 20 MPa. Unter dem "Elastizitätsmodul" einer Kautschukmischung wird der Sekantenmodul verstanden, der bei einachsiger Dehnung in der Größenordnung von 10 % bei Umgebungstemperatur erhalten wird.
Die Grenzfläche zwischen der Verstärkungsstruktur 2 und der Anordnung von Drähten 11 kann so vorgesehen werden, dass sich die Verstärkungsstruktur 2 zwischen den oder in der Nähe der Stapel 13 befindet, wobei der Endbereich 21 der Struktur 2 in einer gegebenen radialen Position irgendwo entlang eines Stapels liegt oder auch in der Nähe der Grundfläche eines Stapels, ohne dass sie in der Richtung der Drehachse des Luftreifens wesentlich über die Grundfläche der Stapel hinausgeht.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung befindet sich der Endbereich 21 radial näher an der Drehachse des Luftreifens als die Grundfläche der Stapel 13 und bildet so eine Verlängerung 15 der Verstärkungsstruktur 2 über die Grundfläche der Stapel 13 hinaus. Die 2 zeigt eine solche Verlängerung 15. Die Verlängerung 15 kann in unterschiedlichster Weise angeordnet sein, beispielsweise in etwa parallel zum Sitz 10, in etwa parallel zur Drehachse des Luftreifens, etc.
Nach einer anderen Ausführungsform bildet der Endbereich 21 einen Hochschlag um den Stapel oder in Richtung des axial äußeren Stapels oder auch zwischen 2 Stapeln, die vorzugsweise von den Stapeln verschieden sind, durch die die Struktur 2 in den Wulst hinein verläuft.
Die Länge der Verlängerung 15 kann im Bereich von einigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern liegen.
Die 1 und 2 erläutern einen weiteren Aspekt der Erfindung, wonach die Stapel 13 der Drähte 12 in den beiden Wülsten asymmetrisch angeordnet sind. Dieser Anordnungstyp ist für einen Luftreifen besonders vorteilhaft, der Wülste aufweist, die hinsichtlich ihrer Formen, ihrer Profile, ihrer Abmessungen, ihrer Bestand teile, ihrem mittleren Abstand in Bezug auf die Drehachse des Luftreifens, etc., nicht gleich sind.
Die Druckschrift EP 0 673 324 erläutert ein Beispiel für einen solchen Luftreifen. Da er nämlich mit einer Felge verwendet wird, die ein unsymmetrisches Profil aufweist und das Profil der Wülste an dieses Profil angepasst ist, ist der Reifen unsymmetrisch.
Wegen der Position des Luftreifens an einem Fahrzeug sind die beiden Wülste im Übrigen nicht gleich hohen Kräften und Belastungen ausgesetzt. Der Wulst an der Außenseite des Luftreifens wird meistens mehr beansprucht. Es ist daher günstig, seine Anordnung zu optimieren, damit er die höheren Beanspruchungen besser aushalten kann. Da der radial innere Wulst 3 im Allgemeinen nicht genauso hohen Beanspruchungen ausgesetzt ist, kann seine Struktur einfacher sein.
In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der erste Wulst 3 drei Stapel 13 von Drähten auf, wohingegen der zweite Wulst 4 vier Stapel enthält. Für die Herstellung des ersten Wulstes sind daher weniger Material und weniger Herstellungsschritte erforderlich. Dieser Typ von Aufbau ist somit ökonomischer.
Um den physikalischen und mechanischen Beanspruchungen so gut wie möglich Rechnung zu tragen, können nicht nur die Anzahl der Stapel von Drähten, sondern auch die Anzahl der Drähte pro Stapel, die Anordnung der Gummitypen zueinander, die Form des Wulstes, die Anzahl der Zonen (Verankerungszone, Zwischenzone, Auflagezo ne), deren Formen, deren Abmessungen, die Art oder das Material der Drähte, etc., von Wulst zu Wulst variieren.
Dies kann nicht nur dazu beitragen, die Kosten des Endproduktes zu senken, es können auch die Strukturen jedes Wulstes 3 und 4 in Abhängigkeit von den jeweiligen Spezifikationen optimiert werden, was für ein symmetrisches Profil nicht möglich ist. In letzterem Fall stellt eine einzige Anordnung, die an beiden Wülsten vorliegt, meistens einen Kompromiss dar, der so gut wie möglich die für jeden Wulst gewünschten und sich manchmal widersprechenden Eigenschaften berücksichtigt.
Die verschiedenen beschriebenen und/oder erläuterten Ausführungsbeispiele können vorteilhaft mit Vorrichtungen realisiert werden, die z. B. in der Druckschrift EP 0 580 055 beschrieben wurden.
Es ist beispielsweise sehr vorteilhaft, den Luftreifen an einem zentralen Kern zu fertigen, der ihm die Form seines inneren Hohlraums gibt. An diesem Kern werden vorzugsweise in der Reihenfolge der fertigen Architektur alle Bestandteile des Luftreifens aufgelegt, die entsprechend dem Profil, das in etwa endgültig ist, direkt an ihrer endgültigen Stelle angebracht werden. Ein solcher Reifen kann in diesem Fall, wie in der Druckschrift US 4 985 692 dargelegt, geformt und vulkanisiert werden.

Claims

Luftreifen für ein Kraftfahrzeugrad, der aufweist: – zwei Flanken (5, 6), die axial voneinander beabstandet sind und in ihren radial äußeren Bereichen in einer Scheitelzone (7) zusammenlaufen, die an ihrem radial äußeren Bereich mit einem umlaufenden Laufstreifen versehen ist; – Wülste (3, 4), die radial innen an jeder Flanke angeordnet sind, wobei jeder Wulst einen Sitz und einen äußeren Rand aufweist, die dazu vorgesehen sind, mit einer geeigneten Felge in Kontakt zu kommen; – eine Verstärkungsstruktur (2), die sich in etwa radial von jedem Wulst entlang der Flanken zur Scheitelzone erstreckt; – wobei mindestens ein Wulst aufweist: – einen Wulstsitz, der eine Erzeugende aufweist, deren axial inneres Ende auf einem Kreis mit einem Durchmesser liegt, der größer ist als der Durchmesser des Kreises, auf dem sich das axial äußere Ende befindet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest dieser eine Wulst ferner aufweist: – eine Verankerungszone (30) für die Verankerung der Verstärkungsstruktur in dem Wulst, die eine in etwa radiale Anordnung von umlaufenden Drähten (11) aufweist, die in etwa angrenzend an einen Teil der Verstärkungsstruktur angeordnet ist und mindestens zwei, an beiden Seiten der Verstärkungsstruktur angeordnete Stapel (13) umfasst, wobei ein Verbindungsmischung (14) zwischen den umlaufenden Drähten und der Verstärkungsstruktur angeordnet ist; – eine Zwischenzone (40), die in etwa axial außen an der Verankerungszone angeordnet ist, und mindestens einen in etwa radial mit der Verankerungszone ausgerichteten Bereich aufweist; – eine Auflagezone (50) des Wulstes, die direkt oder indirekt an dem Sitz der geeigneten Felge anliegen kann und mindestens einen axial mit der Zwischenzone ausgerichteten und radial innen an dieser Zone liegenden Bereich aufweist.
Luftreifen für Kraftfahrzeugräder gemäß Anspruch 1, bei dem die Zwischenzone (40) einerseits mit der Verankerungszone (30) und andererseits mit der Auflagezone (50) zusammenwirkt, sodass eine mechanische Verbindung zwischen diesen beiden Zonen gewährleistet ist.
Luftreifen nach Anspruch 2, bei dem die Zwischenzone (40) die Übertragung der Kräfte von der Verankerungszone (30) zur Auflagezone (50) des Wulstes ermöglicht.
Luftreifen für Kraftfahrzeugräder nach Anspruch 3, bei dem die Übertragung der Kräfte über ein Drehmoment erfolgt.
Luftreifen für Kraftfahrzeugräder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Auflagezone (50) im Wesentlichen axial an dem Sitz des Wulstes entlang erstreckt.
Luftreifen für Kraftfahrzeugräder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auflagezone (50) in etwa an den Sitz der Felge angrenzt.
Luftreifen für Kraftfahrzeugräder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auflagezone (50) im Wesentlichen aus einer Gummimischung mit hohem Modul besteht.
Luftreifen für Kraftfahrzeugräder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenzone (40) im Wesentlichen aus einer Gummimischung mit hohem Modul besteht.
Luftreifen für Kraftfahrzeugräder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wulst auch eine Pufferzone (17) aufweist, die zusammengedrückt werden kann und in dem radial inneren und axial äußeren Bereich angeordnet ist und an einem Rand der Felge anliegen kann.
Luftreifen für Kraftfahrzeugräder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bereiche des Wulstes um die Verankerungszone, die Zwischenzone und die Auflagezone im Allgemeinen aus einem Material gebildet sind, dessen Elastizi tätsmodul kleiner ist als der Modul des Materials der Verankerungszone, der Zwischenzone und der Auflagezone.
Luftreifen für Kraftfahrzeugräder nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Elastizitätsmodul der Gummimischung mit hohem Modul über 20 MPa und vorzugsweise über 40 MPa liegt.
Luftreifen für Kraftfahrzeugräder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die axial äußere Grenze dieser Zonen in etwa der äußeren Begrenzung der Felge entspricht, auf die der Luftreifen montiert werden kann.
Luftreifen für Kraftfahrzeugräder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zwischenzone eine in etwa radiale Anordnung von umlaufenden Drähten aufweist.
Luftreifen für ein Kraftfahrzeugrad, der aufweist: – zwei Flanken (5, 6), die axial voneinander beabstandet sind und in ihren radial äußeren Bereichen in einer Scheitelzone (7) zusammenlaufen, die an ihrem radial äußeren Bereich mit einem umlaufenden Laufstreifen (8) versehen ist; – Wülste (3, 4), die radial innen an jeder Flanke angeordnet sind, wobei jeder Wulst einen Sitz und einen äußeren Rand aufweist, die dazu vorgesehen sind, mit einer geeigneten Felge in Kontakt zu kommen; – eine Verstärkungsstruktur (2), die sich in etwa radial von jedem Wulst entlang der Flanken zur Scheitelzone erstreckt; – wobei mindestens ein Wulst aufweist: – einen Wulstsitz, der eine Erzeugende aufweist, deren axial inneres Ende auf einem Kreis mit einem Durchmesser liegt, der größer ist als der Durchmesser des Kreises, auf dem sich das axial äußere Ende befindet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest dieser eine Wulst ferner aufweist: – eine Verankerungszone (30) zur Verankerung der Verstärkungsstruktur in dem Wulst, die eine in etwa radiale Anordnung von umlaufenden Drähten (11) aufweist, die in etwa angrenzend an einen Teil der Verstärkungsstruktur angeordnet ist, wobei eine Verbindungsmischung (14) zwischen den umlaufenden Drähten und der Verstärkungsstruktur vorgesehen ist und wobei sich die Verstärkungsstruktur axial außen nicht über die Verankerungszone hinaus erstreckt; – eine Zwischenzone (40), die in etwa axial außen an der Verankerungszone angeordnet ist, und mindestens einen in etwa radial mit der Verankerungszone ausgerichteten Bereich aufweist; – eine Auflagezone (50) des Wulstes, die direkt oder indirekt an dem Sitz der geeigneten Felge anliegen kann und mindestens einen axial mit der Zwischenzone ausgerichteten und radial innen an dieser Zone liegenden Bereich aufweist.