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Die vorliegende Erfindung betrifft die Mäntel von Reifen. Die Erfindung
betrifft insbesondere die Mäntel von Reifen, bei denen jeder Wulst zwei
Wulstkerne aufweist.
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Es ist bekannt, die Reifenmäntel mit zwei Wulstkernen auszurüsten,
zum Zweck, die Drehung des Mantels auf der Felge zu vermeiden, oder
den Verlust der Haftung des Wulstes des Mantels während eines
Druckverlustes zu verhindern. Solche Ausführungen sind zum
Beispiel in der EP-A-168754 und in der JP-A-5 178 033 beschrieben.
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Der Mantel nach der EP-A-168754, die die Merkmale des
Oberbegriffes des Anspruchs 1 aufweist, ist dazu bestimmt, auf einer Felge
montiert zu werden, bei der mindestens ein Wulstsitz axial nach innen
durch einen axialen Haltevorsprung verlängert ist (Hump genannt).
Der Wulst dieses Mantels weist zwei Wulstkerne auf, von denen der
eine nahe der Wulstspitze gelegen ist, zur Innenseite des Mantels hin,
und der andere die Blockierung des ersten im Fall starker, axialer
Lasten sichert. Bevorzugt sind die beiden Wulstkerne durch eine
Karkassenlage fest verbunden, um diese Zusammenarbeit zu verbessern. Der
Widerstand gegenüber dem Lösen des Halts liegt demnach im
wesentlichen aufgrund der Einwirkung des zweiten Wulstkernes auf den
ersten vor, und die dem Lösen des Halts entgegengerichtete Wirkung ist
nicht immer ausreichend.
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Die JP-A-5 178 033 beschreibt einen Neben-Wulstkern, der gegen die
Felge angelegt ist, unter einem Haupt-Wulstkern, um die radiale
Gleichförmigkeit zu verbessern, während man gleichzeitig
Exzentrizitätsfehler vermeidet. Diese Anmeldung ist von den Problemen des
Verlustes des Halts nicht betroffen.
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Das Ziel der Erfindung ist es, einen Reifenmantel vorzuschlagen, der
auf einer Felge mit einem Hump (Buckel) benutzbar ist, wobei es
dieser Mantel gestattet, den Wulst auf dem Felgensitz unter
Extrembedingungen des Abrollens unter geringem Druck oder Druck Null auf
gerader Linie oder in einer kräftigen Kurve in seiner Lage zu halten,
und wobei es dieser Mantel auch gestattet, die Drehung des Wulstes
auf der Felge im Fall des Durchlaufens eines Drehmoments mit hoher
Energie zu vermeiden oder stark zu verringern.
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Der erfindungsgemäße Reifenmantel, der auf einer Felge mit Hump
(Buckel) benutzbar ist und der einen Scheitel, zwei Flanken und zwei
Wülste aufweist, mit mindestens einer Karkassenlage, die sich von
einem Wulst zum anderen erstreckt, ist dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Wulst die folgenden Punkte aufweist:
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a) er weist einen Hauptwulstkern auf, um den sich die Karkassenlage
herumlegt, und einen Nebenwulstkern, der außerhalb der
Karkassenlage angeordnet ist;
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b) der Innendurchmesser des Hauptwulstkerns nach der Montage auf
der Felge ist größer als der Scheiteldurchmesser des Hump; wobei der
Innendurchmesser des Hauptwulstkerns vor der Montage auf der
Felge praktisch der selbe wie nach der Montage auf der Felge ist und die
maximale Dehnung des Hauptwulstkerns höchstens 1,5% beträgt;
und
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c) vor der Montage auf der Felge ist der Außendurchmesser des
Nebenwulstkerns kleiner als der Innendurchmesser des
Hauptwulstkerns; und ist nach der Montage auf der Felge der Innendurchmesser
des Nebenwulstkerns kleiner als der Scheiteldurchmesser des Hump;
wobei der Innendurchmesser des Nebenwulstkerns nach der Montage
auf der Felge um 1,5 bis 3% größer ist als der Innendurchmesser des
Nebenwulstkerns vor der Montage auf der Felge und die maximale,
elastische Dehnung des Nebenwulstkerns mindestens 3% beträgt.
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Die Erfindung wird besser mit Hilfe der folgenden Beispiele und der
Figuren verstanden, die sich auf diese beziehen.
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In der Zeichnung stellen dar:
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- Fig. 1 einen Reifenmantel nach der Erfindung mit zwei Wülsten im
Radialschnitt;
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- Fig. 2 einen Wulst des Mantels der Fig. 1 im detaillierteren
Radialschnitt; und
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- Fig. 3 einen Wulst eines anderen, erfindungsgemäßen Mantels im
Radialschnitt.
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Man sieht in Fig. 1 einen Reifenmantel 10 nach der Erfindung. Dieser
Mantel 10 weist einen Scheitel 1, zwei Flanken 2 und zwei Wülste 3
auf. Der Scheitel 1 ist durch eine bekannte Scheitelbewehrung 4
verstärkt, die zum Beispiel aus zwei überkreuzten Lagen gebildet ist, die
in der Zeichnung zum Zweck der Vereinfachung nicht gezeigt sind.
Eine Karkassenlage 5 läuft von einem Wulst 3 zum anderen, wobei sie
sich in jedem Wulst um einen Hauptwulstkern 6 herumschlingt. Jeder
Wulst 3 weist außerdem einen Nebenwulstkern 7 auf, der im unteren
Teil dieses Wulstes angeordnet ist. Der Mantel ist nach der Darstellung
auf einer Felge 8 angeordnet, die zwei Humps bzw. Buckel 9
aufweist, wobei jeder Wulst 3 sich in Berührung oder in der Nähe eines
Hump 9 befindet. Die Felge 8 weist andererseits eine Auskehlung 11
und zwei Felgenhaken 12 auf.
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Die Fig. 2 stellt detaillierter einen Wulst 3 des Mantels 10 dar. Dieser
Wulst ist, wie angenommen wird, auf der Felge 8 montiert, die in der
Zeichnung zum Zweck der Vereinfachung nicht dargestellt ist. In
dieser Fig. 2 stellt D9 den Durchmesser des Scheitels 90 des Hump 9 dar,
der sich in Berührung mit dem Wulst 3 oder in dessen Nähe befindet,
De6 stellt den Außendurchmesser des Hauptwulstkerns 6 dar, und Di6
stellt den Innendurchmesser dieses Wulstkerns 6 dar. Dez stellt den
Außendurchmesser des Nebenwulstkerns 7 dar, und Di7 stellt den
Innendurchmesser dieses Wulstkerns 7 dar.
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Jeder dieser Durchmesser ist der Durchmesser eines Kreises, der die
Rotationsachse des Mantels 10 und demnach der Felge 8 zur Achse
hat, wobei diese Achse, die in der Zeichnung zum Zweck der
Vereinfachung nicht dargestellt ist, parallel zur Geraden D der Fig. 2 verläuft.
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Erfindungsgemäß liegen die folgenden Zuordnungen vor:
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- vor der Montage auf der Felge Di6 > De7
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- nach der Montage auf der Felge Di6 > D&sub9;, Di7 < D&sub9;.
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Andererseits ist Di6 und damit Des nach der Montage auf der Felge 8
praktisch identisch zu den entsprechenden Durchmessern des
Hauptwulstkerns 6 vor seiner Montage auf der Felge 8, das heißt, daß dieser
Wulstkern praktisch keinerlei Dehnung während der Montage des
Mantels 10 auf der Felge 8 erfährt. Dagegen ist der Durchmesser Da
des Nebenwulstkerns 7, der auf der Felge 8 montiert ist, um 1,5 bis
3% größer als dieser Durchmesser vor der Montage des Mantels 10
auf der Felge 8, das heißt, daß der Wulstkern 7 nach der Montage
einer Zugspannung unterzogen ist. Dasselbe gilt für den gesamten Teil
des Wulstes, der diesen Wulstkern umgibt, das heißt, daß der
Durchmesser Di3, gemessen längs der Rotationsachse des Mantels in einer
Ebene, die senkrecht zu dieser Achse verläuft und die Achse des
Wulstkerns 7 enthält, um 1,5 bis 3% größer ist als dieser
Durchmesser vor der Montage auf der Felge 8. Anders ausgedrückt, die Werte
von Di7 und Di3 nach der Montage auf der Felge 8 betragen das 1,015-
bis 1,030-fache der jeweiligen Werte dieser Durchmesser vor der
Montage. Die maximale, elastische Dehnung des Hauptwulstkems 6
beträgt höchstens 1,5%, das heißt, daß dieser Wulstkern sehr steif ist.
Dagegen hat der Nebenwulstkem 7 eine maximale elastische Dehnung
von mindestens 3%, das heißt, daß er verhältnismäßig weich ist und
daß er sich nach der Montage auf der Felge 8 noch dehnen kann.
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Die Erfindung bietet die folgenden Vorteile:
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- der steife Hauptwulstkern 6 gestattet eine sehr wirksame
Verhakung der Karkassenlage 5 im Wulst 3, und demnach eine gute
Steifigkeit dieses Wulstes. Der Nebenwulstkern 7, der Zugspannungen
unterzogen wird, wenn der Mantel 10 auf der Felge 8 montiert ist,
gestattet eine wirksame Kompression des Gummi 13, der ihn gegen die Felge
8 hin umgibt, und somit eine gute Abdichtung. Wenn andererseits
Belastungen auf den Wulst in Richtung der Innenseite des Mantels
aufgebracht werden, wobei diese Belastungen, die durch den Pfeil F in
Fig. 2 dargestellt sind, zum Beispiel durch einen Druckverlust und/
oder starke Trift- oder Abweisungskräfte begründet sind, dann
widersetzt sich der Wulstkern 7, der bereits Zugkräften unterworfen ist,
dem Überqueren des Hump 9 und garantiert somit eine gute
Beständigkeit gegen das Ablösen vom Sitz, das heißt, daß der Wulst 3 nicht
über den Hump 9 hinwegläuft, um in die Auskehlung 11 zu gelangen.
Tatsächlich würde der Wulst 3, wenn er über den Hump 9
hinweglaufen würde und in die Auskehlung 11 der Felge 8 eindringen würde, ein
Ablösen vom Sitz verursachen, und der diesem Wulst diametral
gegenüberliegende Teil dieses Wulstes hätte dann die Möglichkeit, über den
Felgenhaken 12 hinwegzugelangen, was ein Lösen von der Felge
hervorrufen würde.
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Auf der anderen Seite gestattet es die relative Nachgiebigkeit des
Nebenwulstkerns 7, seinen Innendurchmesser Di7 mit einem
Demontagewerkzeug zu vergrößern, um den Mantel 10 auf der Felge 8 zu
montieren, oder um diesen von dieser während einer Demontage
abzuheben. Zu diesem Ziel kann es zweckmäßig sein, eine Schutzlasche 14
zwischen dem Nebenwulstkern 7 und der Innenfläche 15 des Wulstes
3 vorzusehen, um zu vermeiden, daß das Demontagewerkzeug den
Wulst 3 beschädigt. Diese Lasche ist zum Beispiel von einer Lage
gebildet, die mit Metall- oder Textildrähten verstärkt ist, und sie kann
gegebenenfalls sich nach oben auf der Innenseite des Wulstes
verlängern, um den Schutz zu erhöhen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die
Lasche 14 ist zum Zweck der Vereinfachung in Fig. 1 nicht dargestellt.
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Der Hauptwulstkern 6 ist zum Beispiel von Metallverstärkungen
gebildet, besonders aus Drähten oder Profilen, und dieser Wulstkern kann
zum Beispiel ein herkömmlicher Wulstkern der Art "geflochtener
Wulstkern" oder "Wulstkernpaket"sein. Man kann jedoch auch nicht-
metallische Verstärkungen großer Zähigkeit benutzen.
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Der relativ flexible Nebenwulstkern 7 ist bevorzugt mit nicht-metallischen
Verstärkungen hergestellt, zum Beispiel mit Fäden aus
Kohlenstoff oder organischem Polymermaterial mit großer Haltbarkeit,
besonders Aramid. Bevorzugt beträgt der Modul auf Zug des
Nebenwulstkerns 7 mindestens 10 000 MPa (Megapascal), um eine gute
Beständigkeit gegenüber dem Lösen vom Sitz zu garantieren.
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Bevorzugt beträgt die maximale, elastische Dehnung des
Nebenwulstkerns 7 mindestens 4%.
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Der Ausdruck "Draht" bzw. "Faden" muß in einem sehr allgemeinen
Sinn herangezogen werden, wobei ein Draht von einem einzigen
Monofilamentfaden oder einem Multifilamentfaden oder von einer
Anordnung aus solchen verdrillten Fäden gebildet sein kann, die
untereinander Seile oder Litzen bilden.
Ausführungsbeispiel
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Man stellt einen Radialmantel nach der Erfindung mit der Abmessung
175-70R13 her. Die Merkmale dieses Mantels und der Felge, auf der
er montiert ist, sind die folgenden.
- Hauptwulstkern 6
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Dieser ist ein geflochtener Wulstkern aus Stahl, dessen
Bruchbeständigkeit 2 Tonnen beträgt. Seine maximale, elastische Dehnung ist
1,4%. Der Durchmesser Di6 vor und nach der Montage auf der Felge 8
ist 333,6 mm und 334,9 mm.
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Die Vergrößerung des Durchmessers Di6 nach der Montage auf der
Felge 8 beträgt 0,4%, das heißt, daß sie gering ist.
- Nebenwulstkern 7
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Dieser Wulstkern wird erhalten, indem man 11 Spiralen eines Aramid-
Verstärkungsdrahtes aufwickelt. Der Zugmodul des so erhaltenen
Wulstkerns 7 beträgt 20 000 MPa. Der Durchmesser Dez und der
Durchmesser Di7 dieses Wulstkerns vor der Montage sind 331 mm
bzw. 323 mm. Die Werte dieser Durchmesser nach der Montage auf
der Felge 8 sind 337,6 mm und 329,6 mm. Die Vergrößerung des
Durchmessers Di7 nach der Montage auf der Felge 8 ist demnach 2%.
Die maximale, elastische Dehnung dieses Nebenwulstkemes beträgt
4%.
- Felge 8
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Diese Felge entspricht der Bezeichnung 5J13 der europäischen
technischen Reifen- und Felgenorganisation (European Tyre and Rim
Technical Organisation - ETRTO). Der Wert des Durchmessers D&sub9; beträgt
330,08 mm und der Durchmesser am Sitz (Symbol DH der ETRTO)
beträgt 328,07 mm.
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Man stellt andererseits einen Vergleichsreifen her, der nicht mit der
Erfindung übereinstimmt. Dieser Mantel ist identisch dem Mantel
nach der Erfindung, mit dem Unterschied, daß er keinen
Nebenwulstkern 7 aufweist. Diese beiden Mäntel haben die selbe äußere
Geometrie, und demnach ist der Wert der Durchmessers Di5 für die beiden
Mäntel derselbe, wobei der Durchmesser Di3 des Vergleichsreifens an
derselben Stelle des Mantels wie für den erfindungsgemäßen Mantel
gemessen wird. Dieser Durchmesser Di5 ist vor der Montage auf der
Felge 8 gleich 321 mm, und er ist kleiner als der Durchmesser Di3
eines herkömmlichen Mantels mit der gleichen Abmessung (325,3
mm), was es gestattet, die Mäntel mit gleichen Abmessungen zu
vergleichen, wobei diese beiden Mäntel demnach auf der Felge eine
ausgeprägtere Klemmung erfahren als ein herkömmlicher Reifen dieser
Abmessung.
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Man zeigt diese Mäntel auf der selben Felge 8. Man stellt nun fest, daß
die Drücke die folgenden sind, um die Montage der Mäntel zu
gestatten:
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- erfindungsgemäßer Reifen: 4,4 bar für das Überspringen des Hump
auf der Außenseite des Fahrzeugs; und
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- nicht erfindungsgemäßer Reifen: 2,6 bar für das Überspringen des
Hump auf der Außenseite des Fahrzeugs.
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Man befestigt diese montierten Felgen auf einem Fahrzeug und man
läßt sie mit 50 km/h auf einem Radius von 20 m rollen, wobei man
den Druck bis zum Auftreten einer Ablösung verringert. Man stellt
fest, daß der Ablösungsdruck 0 bar für einen Mantel nach der
Erfindung ist, während er für den Vergleichsmantel 1 bar beträgt. Der
erfindungsgemäße Mantel erfährt somit nur eine Ablösung im Extremfall
des Druckverlustes, bis kein Druck mehr im Mantel vorliegt, während
der nicht-erfindungsgemäße Mantel weit vorher eine Ablösung erfährt,
während noch ein nennenswerter Druck im Mantel verbleibt, und dies
trotz einer größeren Klemmung als bei einem herkömmlichen Mantel,
wie weiter oben vermerkt wurde. Die Erfindung gestattet es also, das
Auftreten einer Ablösung sehr merklich zu verzögern und so sehr
merklich das Phänomen des Loskommens von der Felge zu verzögern,
was beträchtlich die Sicherheit dieses Mantels verbessert, für den
Preis einer leichten Unbequemlichkeit, die der höhere Druck bei der
Montage des erfindungsgemäßen Reifens ist.
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Die Fig. 3 stellt eine andere Ausführungsweise der Erfindung dar. In
dieser Figur ist der Wulst 3' dieses Mantels 10' identisch mit dem Wulst
3 des Mantels 10 mit dem Unterschied, daß der Wulst 3' eine Zone 60
unter dem Hauptwulstkern 6 aufweist, deren mittlerer Durchmesser
D&sub6;&sub0; vor der Montage auf der Felge 8 größer ist als der Durchmesser
Di5 vor der Montage und praktisch dem Durchmesser eines
herkömmlichen Reifens entspricht, der an derselben Stelle auf dem Mantel
gemessen wurde. Diese Ausführung hat zum Vorteil, einen
Aufpumpdruck für das Überwinden des Hump zu haben, der sich an den Druck
bei einem herkömmlichen Reifen annähert, wobei er dennoch größer
ist als dieser, was die Montage erleichtern kann, verglichen mit einem
Mantel 10, der diese Zone 60 nicht auf weist.
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Für die Vereinfachung der Zeichnungen sind die Zeichen in den Fig. 2
und 3 für dieselben Elemente die gleichen.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf
die vorgenannten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.