DE602004010133T2

DE602004010133T2 - Lkw-reifen

Info

Publication number: DE602004010133T2
Application number: DE602004010133T
Authority: DE
Inventors: Robert Simpsonville RADULESCU; Guy Cluzel
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2024-07-17
Also published as: FR2857620A1; CN1826237A; US20060169383A1; WO2005016666A1; RU2337014C2; EP1648717B1; PL1648717T3; EP1648717A1; BRPI0412711B1; ATE378196T1; DE602004010133D1; JP4663638B2; RU2006105007A; BRPI0412711A; US9102202B2; CN100519231C; FR2857620B1; JP2006528102A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung, und insbesondere einen Luftreifen, der zur Ausstattung von schwere Lasten tragenden und mit Beharrungsgeschwindigkeit fahrenden Fahrzeugen bestimmt ist, wie zum Beispiel Lastwagen, Traktoren, Anhänger oder Straßenbusse.
Ein solcher Luftreifen, der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, ist aus der Druckschrift US-A-5,458,173 bekannt.
Die Verstärkungsbewehrung oder Verstärkung der Luftreifen und insbesondere der Luftreifen von Fahrzeugen vom Typ Schwerlastwagen besteht heute – und meistens – aus einer Stapelung einer oder mehrerer Lagen, üblicherweise als "Karkassenlagen", "Scheitellagen" usw. bezeichnet. Diese Art der Bezeichnung der Verstärkungsbewehrungen kommt vom Herstellungsverfahren, das darin besteht, eine Reihe von Halbfertigprodukten in Form von Lagen herzustellen, die mit oft in Längsrichtung verlaufenden Drahtverstärkungen versehen sind, die anschließend zusammengesetzt oder gestapelt werden, um einen Luftreifenrohling zu konfektionieren. Die Lagen werden flach liegend mit großen Abmessungen hergestellt und werden anschließend in Abhängigkeit von den Abmessungen eines gegebenen Produkts zugeschnitten. Das Zusammensetzen der Lagen wird ebenfalls zunächst im Wesentlichen flach durchgeführt. Der so hergestellte Rohling wird dann geformt, um das typische ringförmige Profil der Luftreifen anzunehmen. Die Halbfertigprodukte, "Fertigbearbeitungs"-Produkte genannt, werden anschließend auf den Rohling aufgebracht, um ein für die Vulkanisierung bereites Produkt zu erhalten.
Ein solcher "klassischer" Verfahrenstyp erfordert insbesondere für die Phase der Herstellung des Luftreifenrohlings die Verwendung eines Verankerungselements (im Allgemeinen ein Wulstkern), das verwendet wird, um die Verankerung oder den Halt der Karkassenbewehrung in der Zone der Wülste des Luftreifens herzustellen. Für diesen Typ von Verfahren führt man so einen Umschlag eines Abschnitts aller die Karkassenbewehrung bildenden Lagen (oder nur eines Teils) um einen Wulstkern herum durch, der im Wulst des Luftreifens angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine Verankerung der Karkassenbewehrung im Wulst erzeugt.
Die Verbreitung dieses klassischen Verfahrenstyps in der Industrie, trotz vieler Varianten in der Art der Herstellung der Lagen und der Zusammenbauten, hat den Fachmann dazu geführt, ein auf dieses Verfahren bezogenes Vokabular zu verwenden; daher die allgemein akzeptierte Terminologie, die insbesondere die Begriffe "Lagen", "Karkasse", "Wulstkern", "Formgebung" enthält, um den Übergang von einem flachen Profil zu einem ringförmigen Profil zu bezeichnen, usw.
Es gibt heute Luftreifen, die eigentlich keine "Lagen" oder "Wulstkerne" gemäß den obigen Definitionen mehr aufweisen. Zum Beispiel beschreibt die Druckschrift EP 0 582 196 Luftreifen, die ohne die Hilfe von Halbfertigprodukten in Form von Lagen hergestellt werden. Zum Beispiel werden die Verstärkungselemente der verschiedenen Verstärkungsstrukturen direkt auf die benachbarten Schichten von Kautschukmischungen aufgebracht, wobei das Ganze in aufeinander folgenden Schichten auf einen ringförmigen Kern aufgebracht wird, dessen Form es ermöglicht, direkt ein Profil zu erhalten, das dem Endprofil des in Herstellung befindlichen Luftreifens nahe ist. In diesem Fall hat man also keine "Halbfertigprodukte", oder "Lagen" oder "Wulstkerne" mehr. Die Basisprodukte, wie die Kautschukmischungen und die Verstärkungselemente in Form von Drähten oder Fäden werden direkt auf den Kern aufgebracht. Da dieser Kern eine Ringform hat, muss man den Rohling nicht mehr formen, um von einem flachen Profil zu einem Kreisringprofil überzugehen.
Außerdem weisen die in dieser Druckschrift beschriebenen Luftreifen keinen "traditionellen" Umschlag der Karkassenlage um einen Wulstkern auf. Diese Art von Verankerung wird durch eine Anordnung ersetzt, bei der man an die Flankenverstärkungsstruktur anschließend Umfangsdrähte anordnet, wobei das Ganze in eine Verankerungs- oder Verbindungskautschukmischung eingebettet ist.
Es gibt ebenfalls Verfahren des Zusammenbaus auf einem ringförmigen Kern, die Halbfertigprodukte verwenden, die speziell für ein schnelles, wirksames und einfaches Aufbringen auf einen zentralen Kern geeignet sind. Schließlich ist es ebenfalls möglich, eine Mischung zu verwenden, die gleichzeitig bestimmte Halbfertigprodukte für die Herstellung bestimmter struktureller Aspekte (wie Lagen, Wulstkerne usw.) aufweist, während andere ausgehend von dem direkten Auftragen von Mischungen und/oder eines Verstärkungselements hergestellt werden.
Um die neuesten technologischen Entwicklungen sowohl auf dem Gebiet der Herstellung als auch bei der Produktkonzeption zu berücksichtigen, werden im vorliegenden Dokument die klassischen Begriffe wie "Lagen", "Wulstkerne" usw. vorteilhafterweise durch neutrale oder vom verwendeten Verfahrenstyp unabhängige Begriffe ersetzt. So gilt der Begriff "Verstärkung vom Typ Karkasse" oder "Flankenverstärkung" zur Bezeichnung der Verstärkungselemente einer Karkassenlage im klassischen Verfahren, und der entsprechenden Verstärkungselemente, die im Allgemeinen in Höhe der Flanken eines Luftreifens aufgebracht werden, der gemäß einem Verfahren ohne Halbfertigprodukte produziert wird. Der Begriff "Verankerungszone" kann seinerseits ebenso den "traditionellen" Umschlag einer Karkassenlage um einen Wulstkern eines klassischen Verfahrens wie auch die von den Umfangsverstärkungselementen geformte Einheit, die Kautschukmischung und die benachbarten Flankenverstärkungsabschnitte eines unteren Bereichs bezeichnen, der mit einem Verfahren mit Aufbringen auf einen ringförmigen Kern hergestellt wird.
Allgemein ist bei den Luftreifen vom Typ Schwerlastwagen die Karkassenbewehrung zu beiden Seiten in der Zone des Wulsts verankert, und sie wird radial von einer Scheitelbewehrung überlagert, die aus mindestens zwei Schichten besteht, die übereinander angeordnet und in jeder Schicht aus parallelen Drähten oder Korden geformt sind. Sie kann ebenfalls eine Schicht aus metallischen Drähten oder Korden mit geringer Dehnbarkeit aufweisen, die mit der Umfangsrichtung einen Winkel zwischen 45° und 90° bildet, wobei diese so genannte Triangulationslage radial zwischen der Karkassenbewehrung und der ersten Scheitellage, Arbeitsscheitellage genannt, angeordnet ist, die aus parallelen Drähten oder Korden geformt sind, die Winkel von höchstens 45° im Absolutwert aufweisen. Die Triangulationslage formt mit mindestens der Arbeitslage eine triangulierte Bewehrung, die unter den verschiedenen Beanspruchungen, denen sie ausgesetzt ist, wenige Verformungen aufweist, wobei die Triangulationslage die Hauptaufgabe hat, die Querdruckkräfte aufzunehmen, denen die Gesamtheit der Verstärkungselemente in der Scheitelzone des Luftreifens ausgesetzt sind.
Die Scheitelbewehrung weist mindestens eine Arbeitsschicht auf; wenn die Scheitelbewehrung mindestens zwei Arbeitsschichten aufweist, werden diese von undehnbaren metallischen Verstärkungselementen geformt, die in jeder Schicht zueinander parallel sind und sich von einer Schicht zur nächsten kreuzen, indem sie mit der Umfangsrichtung Winkel zwischen 10° und 45° bilden. Die Arbeitsschichten, die die Arbeitsbewehrung bilden, können noch von mindestens einer so genannten Schutzschicht bedeckt sein, die von vorzugsweise metallischen und dehnbaren, so genannten elastischen Verstärkungselementen geformt wird.
Im Fall der Luftreifen für "Schwerlastwagen" ist üblicherweise eine einzige Schutzschicht vorhanden, und ihre Schutzelemente sind in den meisten Fällen in der gleichen Richtung und mit dem gleichen Winkel im Absolutwert ausgerichtet wie diejenigen der Verstärkungselemente der Arbeitsschicht, die radial am weitesten außen liegt und folglich radial benachbart ist. Im Fall von Luftreifen für Straßenbaufahrzeuge, die für Fahrten auf mehr oder weniger unebenem Gelände bestimmt sind, ist das Vorhandensein von zwei Schutzschichten vorteilhaft, wobei die Verstärkungselemente von einer Schicht zur nächsten gekreuzt sind und die Verstärkungselemente der radial inneren Schutzschicht mit den undehnbaren Verstärkungselementen der radial äußeren und der radial inneren Schutzschicht benachbarten Schutzschicht gekreuzt sind.
Korde werden undehnbar genannt, wenn sie unter einer Zugkraft gleich 10% der Reißkraft eine relative Längung von höchstens 0,2% aufweisen.
Korde werden elastisch genannt, wenn sie unter einer Zugkraft gleich der Reißlast eine relative Längung von mindestens 4% aufweisen.
Die Umfangsrichtung oder Längsrichtung des Luftreifens ist die Richtung entsprechend dem Umfang des Luftreifens und wird von der Rollrichtung des Luftreifens definiert.
Die Quer- oder Axialrichtung des Luftreifens ist parallel zur Drehachse des Luftreifens.
Die radiale Richtung ist eine Richtung, die die Drehachse des Luftreifens schneidet und liegt lotrecht zu dieser.
Die Drehachse des Luftreifens ist die Achse, um die er bei normaler Benutzung dreht.
Eine Radial- oder Meridianebene ist eine Ebene, die die Drehachse des Luftreifens enthält.
Die Umfangsmittelebene oder Äquatorialebene ist eine Ebene lotrecht zur Drehachse des Luftreifens, die den Luftreifen in zwei Hälften teilt.
Die heutige Verwendung von bestimmten Luftreifen, so genannten "Straßenreifen", die aufgrund der Verbesserung des Straßennetzes und des Wachsens des Autobahnnetzes in der Welt dazu bestimmt sind, mit großer Geschwindigkeit und über immer längere Strecken zu rollen, hat insbesondere zu einer Verbesserung der Dauerfestigkeitsleistung und insbesondere der Dauerfestigkeit der Scheitelbewehrung geführt.
Es gibt nämlich Beanspruchungen in Höhe der Scheitelbewehrung und insbesondere Scherbeanspruchungen zwischen den Scheitelschichten, gepaart mit einer nicht vernachlässigbaren Erhöhung der Betriebstemperatur in Höhe der Enden der axial kürzesten Deckschicht, die das Auftreten und die Verbreitung von Rissen im Gummi in Höhe der Enden zur Folge haben. Das gleiche Problem existiert im Fall von Rändern von zwei Schichten mit Verstärkungselementen, wobei die andere Schicht nicht unbedingt radial der ersten benachbart ist.
Um die Dauerfestigkeit der Scheitelbewehrung des untersuchten Luftreifentyps zu verbessern, wurden Lösungen gefunden, die die Struktur und Qualität der Schichten und/oder Profilteile aus Kautschukmischungen betreffen, die zwischen den und/oder um die Enden von Lagen, und insbesondere die Enden der axial kürzesten Lage herum, angeordnet sind.
Um die Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Abbau der Kautschukmischungen, die sich in der Nähe der Scheitelbewehrungsränder befinden, zu verbessern, schlägt das Patent FR 1 389 428 die Benutzung, in Kombination mit einer Lauffläche mit geringer Hysterese, eines Kautschuk-Profilteils vor, das zumindest die Seiten und die Grenzränder der Scheitelbewehrung bedeckt und aus einer Kautschukmischung mit geringer Hysterese besteht.
Um die Trennungen zwischen Scheitelbewehrungslagen zu vermeiden, lehrt das Patent FR 2 222 232 , die Enden der Bewehrung mit einer Kautschukmatte zu umhüllen, deren Shore-A-Härte sich von derjenigen der Lauffläche unterscheidet, die über der Bewehrung liegt, und größer ist als die Shore-A-Härte des Kautschukmischungsprofilteils, das zwischen den Rändern von Scheitelbewehrungslagen und Karkassenbewehrungslage angeordnet ist.
Die französische Anmeldung 2 728 510 schlägt vor, einerseits zwischen der Karkassenbewehrung und der Scheitelbewehrungs-Arbeitslage, die radial der Drehachse am nächsten liegt, eine axial durchgehende Lage anzuordnen, die von undehnbaren Metallkorden geformt wird, die mit der Umfangsrichtung einen Winkel von mindestens 60° bildet und deren axiale Breite mindestens gleich der axialen Breite der kürzesten Arbeitsscheitellage ist, und andererseits zwischen den zwei Arbeitsscheitellagen eine zusätzliche Lage anzuordnen, die aus metallischen Elementen geformt ist, die im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung ausgerichtet sind.
Das lange Rollen der derart konstruierten Luftreifen unter besonders schwierigen Bedingungen hat Grenzen bezüglich der Dauerfestigkeit dieser Luftreifen aufgezeigt.
Um solchen Nachteilen abzuhelfen und die Dauerfestigkeit der Scheitelbewehrung dieser Luftreifen zu verbessern, schlägt die Patentanmeldung WO 99/24269 vor, zu beiden Seiten der Äquatorialebene und in der direkten axialen Verlängerung der zusätzlichen Lage von Verstärkungselementen im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung über eine bestimmte axiale Strecke die zwei Arbeitsscheitellagen zu koppeln, die von Verstärkungselementen geformt werden, die von einer Lage zur nächsten gekreuzt sind, um sie anschließend durch Kautschukmischungsprofilteile zumindest über den Rest der den zwei Arbeitslagen gemeinsamen Breite zu entkoppeln.
Die aktuelle Forderung der Benutzer der Luftreifen für "Schwerlastwagen" geht in Richtung einer Verbesserung des Abnutzungs-Wirkungsgrads dieser Luftreifen. Es ist dem Fachmann insbesondere bekannt, dass eine Erhöhung des Abnutzungs-Wirkungsgrads eines Luftreifens durch eine Erhöhung der Menge an Kautschukmaterial auf der Ebene der Lauffläche erhalten werden kann. Eine solche Vermehrung des Kautschukmaterials führt zu der Notwendigkeit, die Dauerfestigkeit des Luftreifens weiter zu verbessern.
So ist es ein Ziel der Erfindung, Luftreifen mit gegebenen Abmessungen zu liefern, deren Abnutzungs-Wirkungsgrad im Vergleich mit den bekannten Luftreifen verbessert ist, ohne deren Leistungen, insbesondere bezüglich der Dauerfestigkeit, zu beeinträchtigen.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch einen Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung erreicht, der eine Scheitelbewehrung aufweist, die aus mindestens zwei Arbeitsscheitelschichten aus undehnbaren Verstärkungselementen gebildet wird, die von einer Lage zur anderen gekreuzt sind und mit der Umfangsrichtung Winkel zwischen 10° und 45° bilden, die selbst radial von einer Lauffläche überdeckt wird, wobei die Lauffläche über zwei Flanken mit zwei Wülsten verbunden ist, wobei das Verhältnis der Dicke des Scheitelblocks an einem Schulterende zur Dicke des Scheitelblocks in der Umfangsmittelebene unter 1,20 liegt, und das Verhältnis der axialen Breite der Lauffläche zur maximalen axialen Breite des Luftreifens strikt größer ist als 0,89.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegt das Verhältnis der Dicke des Scheitelblocks an einem Schulterende zur Dicke des Scheitelblocks in der Umfangsmittelebene unter 1,15 und vorzugsweise noch unter 1,10.
Gemäß anderen vorteilhaften Ausführungen der Erfindung ist das Verhältnis der axialen Breite der Lauffläche zur maximalen axialen Breite des Luftreifens größer als oder gleich 0,90.
Die axiale Breite der Lauffläche wird zwischen zwei Schulterenden gemessen, wenn der Luftreifen auf seine Betriebsfelge montiert und auf seinen Nenndruck aufgepumpt ist.
Die Messung der maximalen axialen Breite des Luftreifens wird an dem auf eine Felge montierten und unter den Nennbedingungen aufgepumpten Luftreifen durchgeführt.
Ein Schulterende wird in der Zone der Schulter des Luftreifens durch die orthogonale Projektion der Schnittstelle der Tangenten zu den Flächen eines axial äußeren Endes der Lauffläche (Scheitel der Profile) einerseits und des radial äußeren Endes einer Flanke andererseits auf die Außenfläche des Luftreifens definiert.
Die Dicke des Scheitelblocks in der Umfangsmittelebene wird als der Abstand gemäß der radialen Richtung zwischen der Tangente zum Scheitel der Lauffläche in der Umfangsmittelebene und der Tangente zur radial am weitesten innen liegenden Kautschukmischung des Luftreifens in der Umfangsmittelebene definiert.
Die Dicke des Scheitelblocks an einem Schulterende wird durch die Länge der orthogonalen Projektion des Schulterendes auf die radial am weitesten innen liegenden Kautschukmischungsschicht definiert.
Die verschiedenen Dickenmessungen werden an einem Querschnitt eines Luftreifens durchgeführt, wobei der Luftreifen also in einem nicht aufgepumpten Zustand ist.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen Luftreifen vom Typ "Schwerlastwagen", dessen Verhältnis der Felgenhöhe H zu seiner maximalen axialen Breite S oder Formverhältnis höchstens gleich 0,80, und vorzugsweise geringer als 0,60 ist, und der dazu bestimmt ist, ein Fahrzeug mit mittlerem oder hohem Ladegewicht, wie einen Lastwagen, einen Autobus, einen Anhänger, usw. auszurüsten.
Das Aspektverhältnis H/S ist das Verhältnis der Höhe H des Luftreifen auf Felge zur maximalen axialen Breite S des Luftreifens, wenn dieser auf seine Betriebsfelge montiert und auf seinen Nenndruck aufgepumpt ist. Die Höhe H wird als die Differenz zwischen dem maximalen Radius der Lauffläche und dem minimalen Radius des Wulsts definiert.
Der so definierte Luftreifen gemäß der Erfindung ermöglicht es, für eine gegebene Abmessung, und spezifischer für ein gegebenes Formverhältnis, seinen Wirkungsgrad bezüglich seiner Verschleißlebensdauer zu erhöhen und gleichzeitig zufriedenstellende Leistungen bezüglich der Dauerfestigkeit beizubehalten.
Verglichen mit einem üblichen Luftreifen mit gleichen Abmessungen hat der Luftreifen gemäß der vorliegenden Erfindung eine größere axiale Breite der Lauffläche mit im Wesentlichen ähnlichen Dicken des Scheitelblocks. Es stellt sich heraus, dass die Dicke des Scheitelblocks in der Umfangsmittelebene gemäß bestimmten Ausführungen größer sein kann als die Dicke des Scheitelblocks an einem Schulterende; das Verhältnis der Dicke des Scheitelblocks an einem Schulterende zur Dicke des Scheitelblocks in der Umfangsmittelebene ist dann vorteilhafterweise höher als 0,50.
Bezüglich der Struktur der Verstärkungsbewehrung in Höhe des Scheitelblocks, d. h. unter der Lauffläche, drückt sich dies durch Verstärkungsschichten der Karkassenbewehrung und Verstärkungsschichten der Scheitelbewehrung aus, deren axiale (oder meridiane) Krümmungsradien in allen Punkten der axiale Breite einer Zone mit einer Breite von mindestens 50% der Breite der Lauffläche und auf die Umfangsmittelebene zentriert praktisch unendlich sind.
Außerdem sieht die Erfindung vorteilhafterweise eine komplementäre Kautschukmischungsschicht im Vergleich mit einem üblichen Luftreifen vor. Diese komplementäre Kautschukmischungsschicht wird direkt unter der Lauffläche angeordnet, um auf die Umfangsmittelebene zentriert zu sein. Das Vorhandensein einer solchen Schicht ermöglicht es, einen Radius der axialen Krümmung der Lauffläche zu erhalten, der geringer ist als derjenige der axialen Krümmung der Verstärkungsschichten der Karkassenbewehrung, und so einen Abdruck der Bodenkontaktzone des Luftreifens gemäß den üblichen Abdrücken zu erhalten, und die für die betreffenden Anwendungen zufriedenstellend sind.
Diese komplementäre Kaut schukmischungsschicht ermöglicht es ebenfalls, einen Schutz gegen die Oxidierung der Arbeitslagen zu verleihen.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftreifens sieht vor, dass die Differenz zwischen der axialen Breite der Lauffläche und der axialen Breite der axial breitesten Arbeitsscheitelschicht unter 40 mm und vorzugsweise unter 15 mm liegt.
Eine solche Ausführungsform erlaubt insbesondere eine bessere Steifigkeit der Schultern des Luftreifens und beugt so den Gefahren einer unregelmäßigen Abnutzung vor, aufgrund des Vorhandenseins mindestens einer Arbeitsschicht in einem relativ geringen Abstand zum Schulterende.
Die Erfindung sieht vorteilhafterweise vor, dass mindestens eine die Scheitelstruktur bildende Schicht radial unter dem "Rib" oder dem Profil mit Hauptlängsausrichtung vorhanden ist, das axial am weitesten außen liegt. Diese Ausführung ermöglicht es, wie weiter oben gesagt, die Steifigkeit des Profils zu verstärken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegt die Differenz zwischen der axialen Breite der axial breitesten Arbeitsscheitelschicht und der axialen Breite der axial am wenigsten breiten Arbeitsscheitelschicht zwischen 10 und 30 mm.
Weiter vorzugsweise liegt die axial breiteste Arbeitsscheitelschicht radial im Inneren der anderen Arbeitsscheitelschichten.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung liegt der Abstand zwischen dem Ende der axial breitesten Arbeitsscheitelschicht und der Karkassenbewehrung zwischen 2 und 15 mm und vorzugsweise zwischen 5 und 7 mm. Diese Ausführungsvariante drückt sich durch eine Krümmung der Verstärkungsbewehrung in den Zonen der Schultern des Luftreifens aus, die stärker als bei diesem Luftreifentyp üblich ist. Die Menge von zwischen der Karkassenbewehrung und dem Ende der Verstärkungsbewehrung hinzugefügtem Kautschukmaterial hat so eine geringere Dicke als die, die üblicherweise in diesen Typ von Luftreifen eingeführt wird; ein solches Merkmal ist auch für eine Verbesserung der Dauerfestigkeit des Luftreifens günstig.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Scheitelbewehrung des Luftreifens außerdem mindestens eine Schicht von Umfangsverstärkungselementen aufweist, deren axiale Breite vorzugsweise geringer ist als die axiale Breite der axial breitesten Arbeitsscheitelschicht.
Die Schicht von Umfangsverstärkungselementen gemäß der Erfindung ist vorteilhafterweise eine über ihre ganze axiale Breite durchgehende Schicht.
Die axialen Breiten der Schichten von Verstärkungselementen werden an einem Querschnitt eines Luftreifens gemessen, wobei der Luftreifen also in einem nicht aufgepumpten Zustand ist.
Das Vorhandensein von mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen in dem erfindungsgemäßen Luftreifen kann es ermöglichen, zum Erhalt von praktisch unendlichen axialen Krümmungsradien der verschiedenen Verstärkungsschichten in einer Zone einer Breite von mindestens 50% der Breite der Lauffläche und auf die Umfangsmittelebene zentriert beizutragen. In anderen Worten trägt das Vorhandensein einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen zu den Dauerfestigkeitsleistungen des Luftreifens bei.
Weiter vorteilhafterweise ist das Verhältnis der axialen Breite mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen zur axialen Breite der Lauffläche größer als 0,5 und vorzugsweise größer als 0,6 und noch vorzugsweise größer als 0,65.
Umfangsverstärkungselemente sind Verstärkungselemente, die mit der Umfangsrichtung Winkel bilden, die im Zwischenraum von +2,5°, –2,5° um 0° liegen.
Das Vorhandensein von mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen im erfindungsgemäßen Luftreifen, deren Breite die obige Beziehung erfüllt, erlaubt insbesondere eine Verringerung der Scherbeanspruchungen zwischen den Arbeitsschichten, und verbessert dadurch noch die Dauerfestigkeitsleistungen des Luftreifens.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Verstärkungselemente mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen metallische Verstärkungselemente, die einen Sekantenmodul bei 0,7% Längung zwischen 10 und 120 GPa und einen maximalen Tangentenmodul geringer als 150 GPa aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung liegt der Sekantenmodul der Verstärkungselemente bei 0,7% Längung unter 100 GPa und über 20 GPa, liegt vorzugsweise zwischen 30 und 90 GPa und ist noch vorzugsweise geringer als 80 GPa.
Weiter vorzugsweise liegt der maximale Tangentenmodul der Verstärkungselemente unter 130 GPa und noch vorzugsweise unter 120 GPa.
Die oben ausgedrückten Module werden an einer Kurve der Zugspannung in Abhängigkeit von der Längung gemessen, die mit einer Vorspannung von 20 MPa rückgeführt auf den Metallquerschnitt des Verstärkungselements bestimmt wird, wobei die Zugspannung einer gemessenen Spannung rückgeführt auf den Metallquerschnitt des Verstärkungselements entspricht.
Die Module der gleichen Verstärkungselemente können an einer Kurve der Zugspannung in Abhängigkeit von der Längung gemessen werden, die mit einer Vorspannung von 10 MPa rückgeführt auf den globalen Querschnitt des Verstärkungselements bestimmt wird, wobei die Zugspannung einer gemessenen Spannung rückgeführt auf den globalen Querschnitt des Verstärkungselements entspricht. Der globale Querschnitt des Verstärkungselements ist der Querschnitt eines aus Metall und aus Kautschuk bestehenden Verbundelements, wobei der Kautschuk insbesondere während der Aushärtungsphase des Luftreifens in das Verstärkungselement eingedrungen ist.
Gemäß dieser Formulierung betreffend den globalen Querschnitt des Verstärkungselements sind die Verstärkungselemente mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen metallische Verstärkungselemente, die einen Sekantenmodul bei 0,7% Längung zwischen 5 und 60 GPa und einen maximalen Tangentenmodul von weniger als 75 GPa aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung liegt der Sekantenmodul der Verstärkungselemente bei 0,7% Längung unter 50 GPa und über 10 GPa, vorzugsweise zwischen 15 und 45 GPa und noch vorzugsweise unter 40 GPa.
Weiter vorzugsweise liegt der maximale Tangentenmodul der Verstärkungselemente unter 65 GPa und noch vorzugsweise unter 60 GPa.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verstärkungselemente mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen metallische Verstärkungselemente, die eine Kurve der Zugspannung in Abhängigkeit von der relativen Längung aufweisen, die geringe Neigungen für die geringen Längungen und eine im Wesentlichen konstante und starke Neigung für die größeren Längungen hat. Solche Verstärkungselemente der zusätzlichen Lage werden üblicherweise als "Bi-Modul"-Elemente bezeichnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung tritt die im Wesentlichen konstante und starke Neigung ausgehend von einer relativen Längung zwischen 0,1% und 0,5% auf.
Die oben erwähnten verschiedenen Merkmale der Verstärkungselemente werden an Verstärkungselementen gemessen, die von Luftreifen abgenommen werden.
Besonders an die Herstellung mindestens einer Lage von Umfangsverstärkungselementen gemäß der Erfindung angepasste Verstärkungselemente sind zum Beispiel Aufbauten der Formel 21.23, deren Konstruktion 3 × (0.26 + 6 × 0.23) 4.4/6.6 SS beträgt; dieser Litzenkord besteht aus 21 Elementardrähten der Formel 3 × (1 + 6), mit 3 zusammen verdrehten Litzen, die je aus 7 Drähten bestehen, einem einen zentralen Kern bildenden Draht mit einem Durchmesser gleich 26/100 mm und 6 aufgewickelten Drähten mit einem Durchmesser von 23/100 mm. Ein solcher Kord hat einen Sekantenmodul bei 0,7% gleich 45 GPa und einen maximalen Tangentenmodul gleich 98 GPa, gemessen an einer Kurve der Zugspannung in Abhängigkeit von der Längung, die mit einer Vorspannung von 20 MPa rückgeführt auf den Metallquerschnitt des Verstärkungselements bestimmt wird, wobei die Zugspannung einer gemessenen Spannung rückgeführt auf den Metallquerschnitt des Verstärkungselements entspricht. In einer Kurve der Zugspannung in Abhängigkeit von der Längung, die mit einer Vorspannung von 10 MPa rückgeführt auf den globalen Querschnitt des Verstärkungselements bestimmt wird, wobei die Zugspannung einer gemessenen Spannung rückgeführt auf den globalen Querschnitt des Verstärkungselements entspricht, weist dieser Kord der Formel 21.23 ein Sekantenmodul bei 0,7% gleich 23 GPa und einen maximalen Tangentenmodul gleich 49 GPa auf.
In gleicher Weise ist ein anderes Beispiel von Verstärkungselementen ein Aufbau der Formel 21.28, dessen Konstruktion 3 × (0.32 + 6 × 0.28) 6.2/9.3 SS ist. Dieser Kord hat einen Sekantenmodul bei 0,7% gleich 56 GPa und einen maximalen Tangentenmodul gleich 102 GPa, gemessen an einer Kurve der Zugspannung in Abhängigkeit von der Längung, die mit einer Vorspannung von 20 MPa rückgeführt auf den Metallquerschnitt des Verstärkungselements bestimmt ist, wobei die Zugspannung einer gemessenen Spannung rückgeführt auf den Metallquerschnitt des Verstärkungselements entspricht. In einer Kurve der Zugspannung in Abhängigkeit von der Längung, die mit einer Vorspannung von 10 MPa rückgeführt auf den globalen Querschnitt des Verstärkungselements bestimmt ist, wobei die Zugspannung einer gemessenen Spannung rückgeführt auf den globalen Querschnitt des Verstärkungselements entspricht, weist dieser Kord der Formel 21.28 einen Sekantenmodul bei 0,7% gleich 27 GPa und einen maximalen Tangentenmodul gleich 49 GPa auf.
Die Verwendung solcher Verstärkungselemente in mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen ermöglicht es insbesondere, zufriedenstellende Steifigkeiten der Schicht beizubehalten, einschließlich nach den Schritten der Gestaltung und des Aushärtens in üblichen Herstellungsverfahren.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung können die Umfangsverstärkungselemente von undehnbaren metallischen Verstärkungselementen gebildet werden, die so geschnitten sind, dass sie Abschnitte einer sehr viel geringeren Länge als der Umfang der kürzesten Lage, aber vorzugsweise größer als 0,1 mal der Umfang formen, wobei die Schnitte zwischen Abschnitten axial zueinander versetzt sind. Weiter vorzugsweise ist der Zugelastizitätsmodul pro Breiteneinheit der zusätzlichen Schicht vorzugsweise geringer als der Zugelastizitätsmodul, gemessen unter den gleichen Bedingungen, der dehnbarsten Arbeitsscheitelschicht. Eine solche Ausführungsform ermöglicht es, auf einfache Weise der Schicht von Umfangsverstärkungselemente einen Modul zu verleihen, der einfach angepasst werden kann (durch die Wahl der Zwischenräume zwischen Abschnitten der gleichen Reihe), aber in allen Fällen geringer ist als der Modul der Schicht, die aus den gleichen, aber durchgehenden metallischen Elementen gebildet ist, wobei der Modul der zusätzlichen Schicht an einer vulkanisierten Schicht von geschnittenen Elementen gemessen wird, die vom Luftreifen genommen werden.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung sind die Umfangsverstärkungselemente gewellte metallische Elemente, wobei das Verhältnis a/λ der Wellenamplitude zur Wellenlänge λ höchstens gleich 0,09 ist. Vorzugsweise ist der Zugelastizitätsmodul pro Breiteneinheit der zusätzlichen Schicht vorzugsweise geringer als der Zugelastizitätsmodul, gemessen unter den gleichen Bedingungen, der dehnbarsten Arbeitsscheitelschicht.
Die metallischen Elemente sind vorzugsweise Stahlkorde.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist mindestens eine Schicht von Umfangsverstärkungselementen radial zwischen zwei Arbeitsscheitelschichten angeordnet.
Gemäß dieser letzteren Ausführungsvariante ermöglicht es die Schicht von Umfangsverstärkungselementen, die Drücke auf die Verstärkungselemente der Karkassenbewehrung stärker zu begrenzen als eine ähnliche Schicht, die radial außerhalb der Arbeitsschichten angeordnet wird. Sie ist vorzugsweise von der Karkassenbewehrung radial durch mindestens eine Arbeitsschicht getrennt, um die Beanspruchungen der Verstärkungselemente zu begrenzen und sie nicht zu sehr zu ermüden.
Weiter vorteilhafterweise im Fall einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen, die radial zwischen zwei Arbeitsscheitelschichten angeordnet ist, sind die axialen Breiten der Arbeitsscheitelschichten, die radial der Schicht von Umfangsverstärkungselementen benachbart sind, größer als die axiale Breite der Schicht von Umfangsverstärkungselementen, und vorzugsweise sind die der Schicht von Umfangsverstärkungselementen benachbarten Arbeitsscheitelschichten zu beiden Seiten der Äquatorialebene und in der direkten axialen Verlängerung der Schicht von Umfangsverstärkungselementen über eine axiale Breite gekoppelt, um anschließend durch Kautschukmischungsprofilteile über mindestens den Rest der den zwei Arbeitsschichten gemeinen Breite entkoppelt zu sein.
Das Vorhandensein solcher Kopplungen zwischen den Arbeitsscheitelschichten, die der Schicht von Umfangsverstärkungselementen benachbart sind, ermöglicht noch die Verringerung der Spannungsbeanspruchungen, die auf die axial am weitesten außen liegenden Umfangselemente, die der Kopplung am nächsten sind, einwirken.
Die Dicke der Entkopplungs-Profilteile zwischen Arbeitslagen, gemessen senkrecht von den Enden der am wenigsten breiten Arbeitslage, beträgt mindestens zwei Millimeter, und ist vorzugsweise größer als 2,5 mm.
Unter gekoppelten Lagen sind Lagen zu verstehen, deren jeweilige Verstärkungselemente radial um höchstens 1,5 mm getrennt sind, wobei die Kautschukdicke radial zwischen der oberen bzw. der unteren Mantellinie der Verstärkungselemente gemessen wird.
Um die Spannungsbeanspruchungen zu verringern, die auf die axial am weitesten außen liegenden Umfangselemente einwirken, sieht die Erfindung noch vorteilhafterweise vor, dass der von den Verstärkungselementen der Arbeitsscheitelschichten mit der Umfangsrichtung gebildete Winkel geringer als 30° und vorzugsweise geringer als 25° ist.
Weiter vorteilhafterweise, und insbesondere in Abwesenheit einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen, ist der von den Verstärkungselementen der Arbeitsscheitelschichten mit der Umfangsrichtung gebildete Winkel geringer als 18° und vorzugsweise geringer als 15°.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Variante der Erfindung weisen die Arbeitsscheitelschichten Verstärkungselemente auf, die von einer Lage zur anderen gekreuzt sind, indem sie mit der Umfangsrichtung variable Winkel in axialer Richtung bilden, wobei die Winkel an den axial äußeren Rändern der Schichten von Verstärkungselementen größer sind als die Winkel der Elemente gemessen in Höhe der Umfangsmittelebene. Eine solche Ausführung der Erfindung ermöglicht es, die Umfangssteifigkeit in bestimmten Zonen zu erhöhen und sie im Gegensatz in anderen zu verringern, insbesondere, um die Drücke auf die Karkassenbewehrung zu verringern.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht noch vor, dass die Scheitelbewehrung radial außen durch mindestens eine zusätzliche so genannte Schutzschicht von so genannten elastischen Verstärkungselementen vervollständigt wird, die bezüglich der Umfangsrichtung mit einem Winkel ausgerichtet sind, der zwischen 10° und 45° liegt und die gleiche Richtung hat wie der Winkel, der von den undehnbaren Elementen der Arbeitsschicht geformt wird, die ihm radial benachbart ist.
Die Schutzschicht kann eine axiale Breite haben, die geringer ist als die axiale Breite der am wenigsten breiten Arbeitsschicht. Die Schutzschicht kann auch eine axiale Breite haben, die größer ist als die axiale Breite der am wenigsten breiten Arbeitsschicht, derart, dass sie die Ränder der am wenigsten breiten Arbeitsschicht bedeckt, und in dem Fall, in dem die radial obere Schicht die am wenigsten breite ist, derart, dass sie in der axialen Verlängerung der zusätzlichen Bewehrung mit der breitesten Arbeitsscheitelschicht über eine axiale Breite gekoppelt ist, um anschließend axial außen von der breitesten Arbeitsschicht durch Profilteile einer Dicke von mindestens gleich 2 mm entkoppelt zu werden. Die von elastischen Verstärkungselementen geformte Schutzschicht kann im oben erwähnten Fall einerseits entweder von den Rändern der am wenigsten breiten Arbeitsschicht durch Profilteile einer deutlich geringeren Dicke als die Dicke der Profilteile, die die Ränder der zwei Arbeitsschichten trennen, entkoppelt sein, und andererseits eine axiale Breite haben, die geringer oder größer als die axiale Breite der breitesten Scheitelschicht ist.
Gemäß einer beliebigen der oben aufgeführten Ausführungsformen der Erfindung kann die Scheitelbewehrung noch radial innen zwischen der Karkassenbewehrung und der radial inneren Arbeitsschicht, die der Karkassenbewehrung am nächsten liegt, durch eine Triangulationsschicht von nicht dehnbaren metallischen Verstärkungselementen aus Stahl vervollständigt werden, die mit der Umfangsrichtung einen Winkel von mehr als 60° und von gleicher Richtung wie der Winkel bilden, der von den Verstärkungselementen der radial der Karkassenbewehrung am nächsten liegenden Schicht gebildet wird.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Merkmale der Erfindung gehen nachfolgend aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 hervor. Es zeigen:
1 eine Meridianansicht eines Schemas eines Luftreifens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine Meridianansicht eines Schemas eines Luftreifens gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
3 eine Meridianansicht eines Schemas eines Luftreifens gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
4 eine Meridianansicht eines Schemas eines Luftreifens gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
5 eine Meridianansicht eines Schemas eines Luftreifens, die die Bestimmung eines Schulterendes veranschaulicht.
Die Figuren sind nicht im Maßstab dargestellt, um ihr Verständnis zu erleichtern. Die Figuren zeigen nur eine Halbansicht eines Luftreifens, der sich symmetrisch bezüglich der Achse XX' verlängert, die die Umfangsmittelebene oder Äquatorialebene eines Luftreifens darstellt.
In 1 hat der Luftreifen 1 mit der Abmessung 295/60 R 22.5 X ein Formverhältnis H/S gleich 0,60, wobei H die Höhe des Luftreifens 1 auf seiner Montagefelge und S seine maximale axiale Breite ist. Der Luftreifen 1 weist eine radiale Karkassenbewehrung 2 auf, die in zwei nicht in der Figur dargestellten Wülsten verankert ist. Die Karkassenbewehrung ist aus einer einzigen Schicht von Metallkorden geformt. Auf diese Karkassenbewehrung 2 ist eine Scheitelbewehrung 4 aufgeschrumpft, die radial von innen nach außen geformt wird von:

– einer ersten Arbeitsschicht 41, die von undehnbaren, nicht aufgeschrumpften Metallkorden 11.35 gebildet wird, die über die ganze Breite der Lage kontinuierlich und um einen Winkel von 18° ausgerichtet sind,
– einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen 42, die von Metallkorden aus Stahl 21×28 vom Typ "Bi-Modul" geformt wird,
– einer zweiten Arbeitsschicht 43, die von undehnbaren, nicht aufgeschrumpften Metallkorden 11.35 gebildet wird, die über die ganze Breite der Lage kontinuierlich, um einen Winkel von 18° ausgerichtet und mit den Metallkorden der Schicht 41 gekreuzt sind,
– einer Schutzschicht 44, die von elastischen Metallkorden 18×23 gebildet wird.

Die Scheitelbewehrung wird selbst von einer Lauffläche 5 überdeckt.
Die Dickenmaße des Scheitelblocks an jedem der Schulterenden 6 und in der Umfangsmittelebene XX' sind gleich 31,8 mm an den Schulterenden und 30,1 mm in der Umfangsmittelebene. Das Verhältnis der Dicke des Scheitelblocks an einem Schulterende zur Dicke des Scheitelblocks in der Umfangsmittelebene ist gleich 1,06 und somit geringer als 1,15 gemäß der Erfindung.
Außerdem ist die axiale Breite der Lauffläche L gleich 262 mm, und das Verhältnis der axialen Breite der Lauffläche L zur maximalen axialen Breite S des Luftreifens ist gleich etwa 0,89 und somit höher als 0,80.
Die axiale Breite L₄₁ der ersten Arbeitsschicht 41 ist gleich 248 mm, was für einen Luftreifen üblicher Form deutlich geringer ist als die Breite L der Lauffläche, die im untersuchten Fall gleich 262 mm ist. Die Differenz zwischen der Breite der Lauffläche und der Breite L₄₁ beträgt also 14 mm und ist folglich geringer als 15 mm gemäß der Erfindung.
Die axiale Breite L₄₃ der zweiten Arbeitsschicht 43 beträgt 230 mm. Die Differenz zwischen den Breiten L₄₁ und L₄₃ beträgt 18 mm und liegt folglich zwischen 10 und 30 mm gemäß der Erfindung.
Die globale axiale Breite L₄₂ der Schicht von Umfangsverstärkungselementen 42 beträgt 188 mm. Das Verhältnis der Breite L₄₂ zur Breite der Lauffläche ist 0,71 und folglich deutlich höher als à 0,5.
Die letzte Scheitelschicht 44, Schutzschicht genannt, hat eine Breite L₄₄ gleich 188 mm.
Erfindungsgemäß weist die Gesamtheit der Schichten der Scheitelbewehrung über die ganze Breite der Schicht von Verstärkungselementen 42 einen praktisch unendlichen Krümmungsradius auf. Die in Umfangsrichtung ausgerichteten Verstärkungselemente sind gemäß dieser Konfiguration weniger empfindlich für die Gefahren des Brechens, insbesondere an den axial äußeren Enden.
Jenseits der axial äußeren Enden der Schicht von Umfangsverstärkungselementen weisen die Arbeitsschichten eine derartige Krümmung auf, dass der Abstand zwischen dem axial äußeren Ende der breitesten Arbeitsschicht 41 und der Karkassenbewehrung etwa 5 mm beträgt.
In 2 unterscheidet sich der Luftreifen 1 von demjenigen der 1 dadurch, dass die zwei Arbeitsschichten 41 und 43 auf jeder Seite der Äquatorialebene und axial in der Verlängerung der Schicht von Umfangsverstärkungselementen 42 über eine axiale Breite 1 gekoppelt sind: Die Korde der ersten Arbeitsschicht 41 und die Korde der zweiten Arbeitsschicht 43 über die axiale Kopplungsbreite 1 der zwei Schichten sind radial voneinander durch eine Gummischicht getrennt, deren Dicke minimal ist und dem Doppelten der Dicke der Kautschuk-Kalandrierschicht der aufgeschrumpften Metallkorde 27.23 entspricht, aus denen jede Arbeitsschicht 41, 43 geformt ist, nämlich 0,8 mm. Über die verbleibende, den beiden Arbeitsschichten gemeinsame Breite sind die zwei Arbeitsschichten 41, 43 durch ein nicht in der Figur dargestelltes Kautschuk-Profilteil getrennt, wobei die Dicke des Profilteils vom axialen Ende der Kopplungszone zum Ende der am wenigsten breiten Arbeitsschicht zunimmt. Das Profilteil hat vorteilhafterweise eine ausreichende Breite, um radial das Ende der breitesten Arbeitsschicht 41 zu bedecken, die in diesem Fall die der Karkassenbewehrung radial am nächsten liegende Arbeitsschicht ist.
In 3 unterscheidet sich der Luftreifen 1 von demjenigen der 1 dadurch, dass er eine komplementäre Schicht von Verstärkungselementen 45, Triangulationsschicht genannt, mit einer Breite im Wesentlichen gleich derjenigen der Arbeitsschicht 43 aufweist. Die Verstärkungselemente dieser Schicht 45 bilden einen Winkel von etwa 60° mit der Umfangsrichtung und sind in der gleichen Richtung ausgerichtet wie die Verstärkungselemente der Arbeitsschicht 41. Diese Schicht 41 ermöglicht es insbesondere, zur Aufnahme der Querdruckkräfte beizutragen, denen die Gesamtheit der Verstärkungselemente in der Zone des Scheitels des Luftreifens ausgesetzt ist.
In 4 unterscheidet sich der Luftreifen 1 von demjenigen der 1 dadurch, dass die Schicht von Umfangsverstärkungselementen radial außerhalb der Arbeitsschichten 41 und 43 liegt und somit radial der axial schmalsten Arbeitsschicht 43 benachbart ist.
5 zeigt eine Meridianansicht eines Schemas eines Luftreifens 1, in der eine erste Tangente 7 zur Fläche eines axial äußeren Endes der Lauffläche 8 gezeigt ist; die Fläche der Lauffläche wird durch die radial äußere Fläche oder den Scheitel der Profile definiert, die in den Figuren nicht dargestellt sind. Eine zweite Tangente 9 zur Fläche des radial äußeren Endes einer Flanke 10 schneidet die erste Tangente 7 in einem Punkt 11. Die orthogonale Projektion auf die Außenfläche des Luftreifens definiert das Schulterende 6.
Die axiale Breite L der Lauffläche wird so zwischen den zwei Schulterenden 6 gemessen.
In 5 ist noch das Maß der Dicke des Scheitelblocks an einem Schulterende 6 angezeigt, definiert durch die Länge 12 der orthogonalen Projektion 13 des Schulterendes 6 auf die Schicht der Kautschukmischung 14, die radial am weitesten im Inneren des Luftreifens liegt.
5 zeigt noch das Maß der Dicke des Scheitelblocks in der Umfangsmittelebene XX', die als der Abstand 15 in radialer Richtung zwischen der Tangente zum Scheitel der Lauffläche 8 in der Umfangsmittelebene und der Tangente zu der radial am weitesten im Inneren des Luftreifens befindlichen Kautschukmischung 14 in der Umfangsmittelebene definiert wird.
Es wurden Versuche mit dem erfindungsgemäßen Luftreifen, der gemäß der Darstellung der 1 hergestellt wurde, durchgeführt und mit einem gleichen, aber gemäß einer üblichen Konfiguration hergestellten Bezugsluftreifen verglichen.
Dieser übliche Luftreifen weist insbesondere keine Zwischenschicht von Umfangsverstärkungselementen zwischen den Arbeitsscheitelschichten auf, deren Verstärkungselemente um einen Winkel gleich 18° ausgerichtet sind und dessen Lauffläche eine Breite gleich 262 mm aufweist.
Die ersten Dauerfestigkeitsversuche wurden durchgeführt, indem gleiche Fahrzeuge mit jedem der Luftreifen ausgestattet wurden und indem jedes der Fahrzeuge einer geraden Strecke folgte, wobei die Luftreifen höheren Lasten als der Nennlast ausgesetzt sind, um diesen Testtyp zu beschleunigen.
Das Bezugsfahrzeug, das die üblichen Luftreifen aufweist, ist einer Last pro Luftreifen von 3600 kg zu Beginn des Rollens zugeordnet, die sich entwickelt, bis eine Last von 4350 kg am Ende des Rollens erreicht wird.
Das Fahrzeug, das die erfindungsgemäßen Luftreifen aufweist, ist einer Last pro Luftreifen von 3800 kg zu Beginn des Rollens zugeordnet, die sich entwickelt, bis eine Last von 4800 kg am Ende des Rollens erreicht wird.
Die so durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass das mit erfindungsgemäßen Luftreifen bestückte Fahrzeug eine Strecke gefahren ist, die um 46% länger ist als die von den Bezugsfahrzeugen gefahrene Strecke. Es zeigt sich also, dass die erfindungsgemäßen Reifen deutlich leistungsfähiger sind als die Bezugsreifen, während sie höheren Lastbeanspruchungen ausgesetzt sind.
Andere Dauerfestigkeitsversuche wurden in einer Testmaschine durchgeführt, die den Luftreifen eine Last und einen Driftwinkel aufzwingt. Die Versuche wurden für die erfindungsgemäßen Luftreifen mit einer 6% höheren Last und einem 10% höheren Driftwinkel als für die Bezugsluftreifen durchgeführt.
Die erhaltenen Ergebnisse zeigen Gewinne an von den erfindungsgemäßen Luftreifen gefahrener Strecke von mehr als 40% im Vergleich mit der von den Bezugsluftreifen gefahrenen Strecke.
Abnutzungsfestigkeitsversuche wurden in ähnlicher Weise durchgeführt, indem erfindungsgemäße Luftreifen mit den üblichen Bezugsluftreifen verglichen wurden, indem gleiche Fahrzeuge mit jedem dieser Luftreifen bestückt wurden.
Die Versuche wurden unter gleichen Bedingungen bezüglich der Last und des Drucks durchgeführt, und die Ergebnisse bestehen aus der Messung des Gewichtsverlusts. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass der Gewichtsverlust der üblichen Luftreifen um eine Menge von 20% größer ist als derjenige der erfindungsgemäßen Luftreifen.
Diese letzteren Ergebnisse zeigen deutlich eine bessere Abnutzungsfestigkeit der Luftreifen.

Claims

Luftreifen (1) mit radialer Karkassenbewehrung (2), der eine Scheitelbewehrung (4) aufweist, die aus mindestens zwei Arbeitsscheitelschichten (41, 43) von undehnbaren Verstärkungselementen gebildet wird, die von einer Lage zur anderen gekreuzt sind und mit der Umfangsrichtung Winkel zwischen 10° und 45° bilden, die selbst radial von einer Lauffläche (5) überdeckt wird, wobei die Lauffläche (5) über zwei Flanken mit zwei Wülsten verbunden ist, und das Verhältnis der Dicke (12) des Scheitelblocks an einem Schulterende (6) zur Dicke (15) des Scheitelblocks in der Umfangsmittelebene (XX') unter 1,20 liegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der axialen Breite (L) der Lauffläche (5) zur maximalen axialen Breite (S) des Luftreifens strikt größer ist als 0,89.
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Dicke (12) des Scheitelblocks an einem Schulterende zur Dicke des Scheitelblocks in der Umfangsmittelebene unter 1,15 und vorzugsweise unter 1,10 liegt.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der axialen Breite (L) der Lauffläche (5) zur maximalen axialen Breite (S) des Luftreifens größer als oder gleich 0,90 ist.
Luftreifen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aspektverhältnis H/S unter 0,80 und vorzugsweise unter 0,60 liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen der axialen Breite (L) der Lauffläche und der axialen Breite (L₄₁) der axial breitesten Arbeitsscheitelschicht (41) unter 40 mm und vorzugsweise unter 15 mm liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen der axialen Breite (L₄₁) der axial breitesten Arbeitsscheitelschicht (41) und der axialen Breite (L₄₃) der axial am wenigsten breiten Arbeitsscheitelschicht (43) zwischen 10 und 30 mm liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axial breiteste Arbeitsscheitelschicht (41) radial im Inneren der anderen Arbeitsscheitelschichten liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Ende der axial breitesten Arbeitsscheitelschicht (41) und der Karkassenbewehrung (2) zwischen 2 und 15 mm und vorzugsweise zwischen 5 und 7 mm liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitelbewehrung (4) mindestens eine Schicht von Umfangsverstärkungselementen (42) aufweist.
Luftreifen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Breite (L₄₂) mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen (42) geringer ist als die axiale Breite (L₄₁) der axial breitesten Arbeitsscheitelschicht (41).
Luftreifen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der axialen Breite (L₄₂) mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen (42) zur axialen Breite (L) der Lauffläche (5) größer als 0,5 und vorzugsweise größer als 0,6 ist.
Luftreifen nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht von Umfangsverstärkungselementen (42) radial zwischen zwei Arbeitsscheitelschichten (41, 43) angeordnet ist.
Luftreifen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Breiten (L₄₁, L₄₃) der Arbeitsscheitelschichten (41, 43), die radial der Schicht von Umfangsverstärkungselementen (42) benachbart sind, größer sind als die axiale Breite (L₄₂) der Schicht von Umfangsverstärkungselementen.
Luftreifen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die der Schicht von Umfangsverstärkungselementen (42) benachbarten Arbeitsscheitelschichten (41, 43) zu beiden Seiten der Äquatorialebene (XX') und in der direkten axialen Verlängerung der Schicht von Umfangsverstärkungselementen über eine axiale Breite gekoppelt sind, um anschließend durch Kautschukmischungsprofilteile über mindestens den Rest der den zwei Arbeitsschichten gemeinsamen Breite entkoppelt zu sein.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen (42) metallische Verstärkungselemente sind, die einen Sekantenmodul bei 0,7% Längung zwischen 10 und 120 GPa und einen maximalen Tangentenmodul unter 150 GPa aufweisen.
Luftreifen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekantenmodul der Verstärkungselemente bei 0,7% Längung unter 100 GPa liegt, vorzugsweise größer ist als 20 GPa und noch vorzugsweise zwischen 30 und 90 GPa liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Tangentenmodul der Verstärkungselemente unter 130 GPa und vorzugsweise unter 120 GPa liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen (42) metallische Verstärkungselemente sind, die eine Kurve der Zugspannung in Abhängigkeit von der relativen Längung aufweisen, die geringe Neigungen für die geringen Längungen und eine im Wesentlichen konstante und starke Neigung für die größeren Längungen hat.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen (42) metallische Verstärkungselemente sind, die so geschnitten sind, dass sie Abschnitte einer geringeren Länge als der Umfang der kürzesten Lage, aber größer als 0,1 mal der Umfang formen, wobei die Schnitte zwischen Abschnitten axial zueinander versetzt sind, wobei das Zugelastizitätsmodul pro Breiteneinheit der zusätzlichen Schicht vorzugsweise unter dem Zugelastizitätsmodul, gemessen unter den gleichen Bedingungen, der dehnbarsten Arbeitsscheitelschicht liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente mindestens einer Schicht von Umfangsverstärkungselementen (42) gewellte metallische Verstärkungselemente sind, wobei das Verhältnis a/λ der Wellenamplitude zur Wellenlänge λ höchstens gleich 0,09 ist, wobei der Zugelastizitätsmodul pro Breiteneinheit der zusätzlichen Schicht vorzugsweise unter dem Zugelastizitätsmodul, gemessen unter den gleichen Bedingungen, der dehnbarsten Arbeitsscheitelschicht liegt.
Luftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von den Verstärkungselementen der Arbeitsscheitelschichten (41, 43) mit der Umfangsrichtung gebildete Winkel geringer als 30° und vorzugsweise geringer als 25° ist.
Luftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von den Verstärkungselementen der Arbeitsscheitelschichten (41, 43) mit der Umfangsrichtung gebildete Winkel geringer als 18° und vorzugsweise geringer als 15° ist.
Luftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsscheitelschichten (41, 43) Verstärkungselemente aufweisen, die von einer Lage zur anderen gekreuzt sind und mit der Umfangsrichtung unterschiedliche Winkel in der axialen Richtung bilden.
Luftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitelbewehrung radial außen durch mindestens eine zusätzliche so genannte Schutzlage (44) von so genannten elastischen Verstärkungselementen vervollständigt wird, die bezüglich der Umfangsrichtung mit einem Winkel ausgerichtet sind, der zwischen 10° und 45° liegt und die gleiche Richtung hat wie der Winkel, der von den undehnbaren Elementen der Arbeitslage (43) geformt wird, die ihr radial benachbart ist.
Luftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitelbewehrung außerdem eine Triangulationsschicht (45) aufweist, die von metallischen Verstärkungselementen gebildet wird, die mit der Umfangsrichtung Winkel von mehr als 60° bilden.