DE69906272T2

DE69906272T2 - Scheitelbewehrung für luftreifen

Info

Publication number: DE69906272T2
Application number: DE69906272T
Authority: DE
Inventors: Guy Cluzel
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2019-04-24
Also published as: KR100596948B1; BR9910381A; KR20010043436A; JP2002514537A; US6499522B1; HUP0102464A2; FR2778368A1; CA2332417A1; HUP0102464A3; JP4533532B2; ES2195574T3; CA2332417C; EP1077814A1; CN1299321A; EP1077814B1; RU2231451C2; CN1151928C; WO1999058350A1; DE69906272D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung, die in jedem Wulst an mindestens einem Wulstkern verankert ist, und mit einer Scheitelbewehrung, die aus mindestens zwei sogenannten Arbeitslagen besteht, die übereinander liegen und von Drähten oder Seilen gebildet werden, die in jeder Lage parallel zueinander liegen und sich von einer Lage zur anderen kreuzen, indem sie mit der Umfangsrichtung des Luftreifens Winkel bilden, die im Absolutwert höchstens gleich 45º sind.
Die französische Anmeldung FR 2 728 510 betrifft einen wie oben beschriebenen Luftreifen, und genauer einen Luftreifen von der Art "Schwerlastreifen", bei dem das Verhältnis zwischen der Höhe H auf der Felge und der maximalen axialen Breite S höchstens 0,60 beträgt. Um die Haltbarkeit der Scheitelbewehrung eines solchen Luftreifens sowie die Regelmäßigkeit der Abnutzung seiner Lauffläche zu verbessern, schlägt diese Anmeldung einen Scheitelbewehrungsaufbau vor, der durch das kombinierte Vorhandensein einer axial durchgehenden Lage von unausdehnbaren Seilen, die mit der Umfangsrichtung des Luftreifens einen Winkel von mindestens 60º bilden, und einer Lage von im wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung ausgerichteten, metallischen Elementen in der Bewehrung gekennzeichnet ist, die radial zwischen den beiden Arbeitsscheitellagen angeordnet ist.
Ein solcher Aufbau hat zum Ziel, die an den Rändern der Arbeitslagen herrschenden Betriebstemperaturen zu senken, wobei die Breite der zusätzlichen Lage von Umfangsseilen kleiner ist als die Breiten der Arbeitslagen.
Bestimmte derzeit verwendete Luftreifen, sogenannte "Straßenreifen", sind dazu bestimmt, mit großer Geschwindigkeit und über immer längere Strecken zu rollen, aufgrund der Verbesserung des Straßennetzes und des weltweiten Wachstums des Autobahnnetzes. Die Gesamtheit der Bedingungen, unter denen ein solcher Luftreifen rollen muß, ermöglicht ohne Zweifel einen Anstieg der Anzahl von gefahrenen Kilometern, da die Abnutzung des Luftreifens geringer ist, aber seine Haltbarkeit, und insbesondere die der Scheitelbewehrung, ist beeinträchtigt. Der Mangel an Haltbarkeit betrifft sowohl die Ermüdungsfestigkeit der Scheitellagen, und insbesondere die Widerstandsfähigkeit gegen die Abtrennung zwischen Enden von Lagen, als auch die Ermüdungsfestigkeit der Seile des Karkassenbewehrungsabschnitts, der sich unter der Scheitelbewehrung befindet, wobei der erste Mangel stark von der Betriebstemperatur beeinflußt wird, die an den Rändern der Arbeitslagen herrscht, sowohl beim Rollen in gerader Linie als auch beim Rollen in Schrägrichtung.
Die oben erwähnten Probleme wurden zufriedenstellend gelöst, indem die Anwendungsbedingungungen des oben beschriebenen Aufbauprinzips präzisiert wurden. So beansprucht und beschreibt die französische Anmeldung FR 2 744 955, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, einen Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung, mit einem Formverhältnis H/S mindestens gleich 0,60, und mit einer Scheitelbewehrung, die mindestens zwei Arbeitsscheitellagen aus unausdehnbaren Seilen, die sich von einer Lage zur anderen kreuzen, indem sie mit der Umfangsrichtung Winkel zwischen 10º und 45º bilden, und, ohne irgendeine Lage aus unausdehnbaren Seilen, die mit der Umfangsrichtung einen Winkel von mehr als 45º bildet, eine zusätzliche, axial durchgehende Lage aufweist, die von metallischen Elementen gebildet wird, welche im wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung ausgerichtet sind, die radial zwischen den Arbeitslagen angeordnet ist und deren axiale Breite mindestens gleich 1,05 mal so groß wie die axiale Breite der breitesten Arbeitsscheitellage ist, und vorzugsweise mindestens 1, 1 mal so groß wie die Breite der breitesten Arbeitsscheitellage.
Wenn auch die Probleme betreffend die Abtrennung zwischen Arbeitslagen und die Ermüdungsfestigkeit der Seile der Karkassenbewehrung gelöst zu sein scheinen, wenn auch die Betriebstemperaturen stark gesenkt sind, unabhängig vom Formverhältnis des Luftreifens, so treten jedoch bei längerem Rollen in Schrägrichtung der so gestalteten Luftreifen, die ein Formverhältnis von höchstens gleich 0,60 aufweisen, Ermüdungsbrüche der Seile der zusätzlichen Lage, und genauer der Ränder der Lage auf, unabhängig davon, ob die sogenannte Triangulationslage vorhanden ist oder nicht.
Die Erfindung hat zum Ziel, für den betrachteten Luftreifen den bestmöglichen Kompromiß zwischen den verschiedenen Eigenschaften zu erhalten, die die Bewehrungen eines solchen Luftreifens besitzen müssen, d. h. die Ermüdungsfestigkeit aller Verstärkungselemente der Bewehrungslagen, die Widerstandsfähigkeit gegen die Abtrennung zwischen Lagen, die tiefstmögliche Betriebstemperatur, ohne das Gewicht des Luftreifens und die industriellen Herstellungskosten zu vergessen, die so niedrig wie möglich sein sollen.
Der erfindungsgemäße Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung, mit einer Scheitelbewehrung, die mindestens zwei Arbeitsscheitellagen aus unausdehnbaren Verstärkungselementen, die sich von einer Lage zur anderen kreuzen, indem sie mit der Umfangsrichtung Winkel bilden, die zwischen 10º und 45º liegen, und eine zusätzliche Lage aufweist, die axial durchgehend ist, von metallischen Verstärkungselementen gebildet wird, radial zwischen den Arbeitslagen angeordnet ist, und deren axiale Breite mindestens 1, 1 mal so groß wie die axiale Breite der breitesten Arbeitsscheitellage ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente der zusätzlichen Lage durchgehende, unausdehnbare und im wesentlichen radiale metallische Elemente sind.
Die zusätzliche Lage besitzt vorteilhafterweise eine Meridiankrümmung im wesentlichen gleich Null und wird von der ersten und der zweiten Arbeitslage durch die notwendigen Profilteile getrennt, die von im wesentlichen dreieckiger Form sind. Unter einer Meridiankrümmung der Lage im wesentlichen gleich Null ist eine Krümmung zu verstehen, deren Radius mindestens gleich 2,00 mal der Äquatorialkrümmungsradius der Lage ist.
Unter einem unausdehnbarem Seil ist ein Seil, zum Beispiel aus Stahl, zu verstehen, das eine relative Längung von weniger als 0,5% aufweist, gemessen bei 10% seiner Bruchlast.
Im wesentlichen radiale metallische Elemente sind Elemente, die mit der Umfangsrichtung Winkel bilden, die im Zwischenraum von -85º bis +85º um 0º herum liegen.
Die erfindungsgemäße Scheitelbewehrung wird vorteilhafterweise durch eine sogenannte Schutzscheitellage vervollständigt, die aus elastischen Metallseilen aus Stahl besteht, welche in bezug auf die Umfangsrichtung mit einem Winkel im wesentlichen gleich dem Winkel ausgerichtet sind, der von den Seilen der radial am weitesten außen liegenden Arbeitsscheitellage gebildet wird, und deren axiale Breite mindestens gleich der axialen Breite der Arbeitslage ist, die radial am weitesten außen liegt.
Unabhängig von der oben beschriebenen Lösung kann die Scheitelbewehrung auch radial innen zwischen der Karkassenbewehrung und der radial innen liegenden Arbeitslage, die der Karkassenbewehrung am nächsten liegt, durch eine sogenannte Triangulationslage aus unausdehnbaren Verstärkungselementen vervollständigt werden, die mit der Umfangsrichtung einen Winkel von mehr als 60º bilden, der die gleiche Richtung wie der Winkel aufweist, der von den Verstärkungselementen der Lage gebildet wird, die radial der Karkassenbewehrung am nächsten liegt. Die Triangulationslage kann eine axiale Breite aufweisen, die kleiner ist als die breiteste Arbeitslage, die bei der betrachteten Scheitelbewehrung radial der Karkassenbewehrung am nächsten liegt. Die Triangulationslage kann auch vorteilhafterweise eine axiale Breite aufweisen, die größer ist als die Breite der breitesten Arbeitslage.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser verstanden werden anhand der nachfolgenden Beschreibung, die sich auf die Zeichnung bezieht, welche in nicht einschränkend zu verstehender Weise ein Ausführungsbeispiel darstellt, und in der:
Fig. 1 schematisch im Meridianschnitt eine erfindungsgemäße Scheitelbewehrung zeigt,
Fig. 2 schematisch eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Scheitelbewehrung zeigt.
Der Luftreifen P mit einer Abmessung von 385/55.R.22.5X hat ein Formverhältnis H/S gleich 0,55, wobei H die Höhe des Luftreifens P auf seiner Montagefelge und 5 seine maximale axiale Breite ist. Der Luftreifen P weist eine radiale Karkassenbewehrung (1) auf, die in jedem Wulst an mindestens einem Wulstkern verankert ist, indem sie einen Umschlag bildet, und die aus einer einzigen Lage von Metallseilen besteht. Diese Karkassenbewehrung (1) wird von einer Scheitelbewehrung (3) umschnürt, die radial von innen nach außen gebildet wird von:
- einer ersten Arbeitsscheitellage (32), die von unausdehnbaren Metallseilen aus Stahl gebildet wird, die mit einem Winkel α ausgerichtet sind, der im gezeigten Fall 18º beträgt, - über der ersten Arbeitsscheitellage (32) von einer zusätzlichen Lage (33), die von unausdehnbaren metallischen Elementen aus Stahl gebildet wird, wobei die Elemente mit einem Winkel von 90º in bezug auf die Umfangsrichtung ausgerichtet sind, und die axial außen liegenden Ränder der ersten Arbeitsscheitellage von der zusätzlichen Lage (33) von radialen Elementen durch Profilteile (4) mit einem im wesentlichen dreieckigen Querschnitt getrennt werden, wobei die Kautschukdicke e&sub2; zwischen der Lage (32) und der Lage (33), gemessen in Höhe des axial außen liegenden Endes der Lage (32), im wesentlichen gleich 2 mm ist,
- und dann einer zweiten Arbeitsscheitellage (34), die von Metallseilen gleich denen der ersten Lage (32) gebildet wird und mit der Umfangsrichtung einen Winkel β bildet, entgegengesetzt zum Winkel α, und im gezeigten Fall gleich dem Winkel α von 18º (sich aber vom Winkel α unterscheiden kann),
- und schließlich einer letzten Lage (35) von sogenannten elastischen Metallseilen aus Stahl, die in bezug auf die Umfangsrichtung um einen Winkel γ gleicher Richtung wie der Winkel β und gleich dem Winkel β (der aber auch anders sein kann) ausgerichtet sind, wobei diese letzte Lage eine sogenannte Schutzlage ist, und die sogenannten elastischen Seile solche Seile sind, die eine relative Bruchlängung von mindestens gleich 4% aufweisen.
Die axiale Breite L&sub3;&sub2; der ersten Arbeitslage (32) ist 0,75 so groß wie die maximale axiale Breite So der mittleren Faser der Karkassenbewehrung (1), d. h. 290 mm, was für einen Luftreifen üblicher Form weit unter der Breite der Lauffläche liegt, die im untersuchten Fall bei 325 mm liegt. Die axiale Breite L&sub3;&sub4; der zweiten Arbeitslage (34) ist im wesentlichen gleich der Breite L&sub3;&sub2;, da sie gleich 286 mm ist. Die axiale Breite L&sub3;&sub3; der zusätzlichen Lage (33) ist gleich 320 mm, was 0,827 So entspricht. Tatsächlich ist die Breite L&sub3;&sub3; der zusätzlichen Lage (33) sehr viel größer als die Breite L&sub3;&sub2; (L&sub3;&sub4;) der breitesten Arbeitslage. Die letzte Scheitellage (35), Schutzlage genannt, hat eine Breite L&sub3;&sub5;, die sehr geringfügig größer ist als die Breite L&sub3;&sub4; der Arbeitsscheitellage (34), d. h. 300 mm.
Der Ausdehnungs-Sekansmodul der Arbeitslage (32) oder der Arbeitslage (34), im vorliegenden Fall identisch, da sie aus den gleichen nicht umschnürten, unausdehnbaren und über die ganze Breite der Lage durchgehenden Metallseilen aus Stahl 14.28 gebildet sind, wobei die Seile mit dem gleichen Abstand, d. h. mit dem gleichen Zwischenraum zwischen Seilen (gemessen senkrecht zu den Seilen) angeordnet sind, beträgt vorzugsweise mehr als 5000 daN/mm² bei 0,4% relativer Längung, und ist im untersuchten Fall gleich 5500 daN/mm². Der Komprimierungs- Sekansmodul der zusätzlichen Lage (33) für eine relative Kontraktion von 0,4% ist vorzugsweise zwischen 0,33 und 0,66 mal so groß wie ihr Ausdehnungsmodul für eine relative Längung gleicher Größenordnung. Im untersuchten Fall wird die Lage (33) von umschnürten Metallseilen aus Stahl 27.23 gebildet.
Der in Fig. 2 gezeigte Luftreifen unterscheidet sich vom Luftreifen in Fig. 1 durch die Hinzufügung einer sogenannten Triangulationslage (31), die radial innen zwischen der Karkassenbewehrung (1) und der radial innen liegenden Arbeitslage (32) angeordnet ist, die der Karkassenbewehrung (1) am nächsten liegt. Die Triangulationslage (31) ist aus unausdehnbaren Metallseilen aus Stahl gebildet, die mit der Umfangsrichtung einen Winkel δ von 65º in gleicher Richtung wie der Winkel α bilden, der von den Verstärkungselementen der Arbeitslage (32) gebildet wird, die radial der Karkassenbewehrung (1) am nächsten liegt. Die Triangulationslage (31) hat eine axiale Breite L&sub3;&sub1; gleich 310 mm und somit größer als die Breite der breitesten Arbeitslage (32).

Claims

Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung (1), mit einer Scheitelbewehrung (3), die mindestens zwei Arbeitsscheitellagen (32, 34) aus unausdehnbaren Verstärkungselementen, die sich von einer Lage zur anderen kreuzen, indem sie mit der Umfangsrichtung Winkel zwischen 10º und 45º bilden, und eine zusätzliche, axial durchgehende Lage (33) aufweist, die von metallischen Verstärkungselementen gebildet wird, radial zwischen den Arbeitslagen (32, 34) angeordnet ist, und deren axiale Breite L&sub3;&sub3; mindestens 1,1 mal so groß wie die axiale Breite L&sub3;&sub2;, L&sub3;&sub4; der breitesten Arbeitsscheitellage ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente der zusätzlichen Lage (33) durchgehende, unausdehnbare und im wesentlichen radiale metallische Elemente aus Stahl sind.
2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Lage (33) eine Meridiankrümmung im wesentlichen gleich Null besitzt.
3. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Lage (33) aus umschnürten Metallseilen gebildet ist, wobei ihr Kompressions-Sekansmodul für eine relative Kontraktion von 0,4% zwischen 0,33 und 0,66 so groß ist wie ihr Ausdehnungs-Sekansmodul für eine relative Längung gleicher Größenordnung.
4. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitelbewehrung (3) außerdem eine durchgehende, sogenannte Schutzscheitellage (35) aufweist, die radial über der letzten Arbeitslage (34) liegt, aus elastischen Metallseilen besteht, und deren axiale Breite L&sub3;&sub5; mindestens gleich der axialen Breite L&sub3;&sub4; der Arbeitslage ist, die radial am weitesten außen liegt.
5. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitelbewehrung (3) radial innen zwischen der Karkassenbewehrung (1) und der radial innen liegenden Arbeitslage (32), die der Karkassenbewehrung (1) am nächsten liegt, durch eine sogenannte Triangulationslage (31) aus unausdehnbaren Verstärkungselementen vervollständigt wird, die mit der Umfangsrichtung einen Winkel von mehr als 60º bilden, der die gleiche Richtung wie der Winkel aufweist, der von den Verstärkungselementen der Arbeitslage (32) gebildet wird.
6. Luftreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Triangulationslage (31) eine axiale Breite L&sub3;&sub1; aufweist, die größer ist als die Breite L&sub3;&sub2;, L&sub3;&sub4; der breitesten Arbeitslage (32, 34).