DE2815683A1 - Luftreifen - Google Patents
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Description
Γ PATENTANWÄLTE Π
^ I boo o
BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN
Uniroyal, Clairoix 60. Frankreich »Luftreifen»
Die Erfindung betrifft einen Luftreifen,und zwar insb. die
Verstärkung der Lauffläche bzw. die Verbesserung des Verstärkungsgürtels eines Radialreifens.
Es sind Luftreifen bekannt, die einen ringförmigen Verstärkungsgürtel am Umfang des Reifens zwischen der Lauffläche und der
Karkasse aufweisen. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Konstruktion die Straßenstabilität des Reifens erhöht und die
Lebensdauer sowohl von Radial- als auch von Schräglagen-Schichtkonstruktionen verlängert. Im allgemeinen besteht der Verstärkungsgürtel
aus einem oder mehreren ringförmigen Bändern, die parallel oder konzentrisch nahe nebeneinander angeordnet
sind. Solche Bänder enthalten meist Kordfäden aus einem organischen Material, aus Stahl oder aus Glasmaterial, die
unter einem bestimmten Schrägwinkel gegenüber der Äquatorialebene des Reifens angeordnet sind. Ein Hauptproblem bei derartigen
Gürtelkonstruktionen besteht in der Randablösung des Gürtels, die im allgemeinen auf die Straßenkräfte zurückzuführen
~ ist, die im Schulterbereich des Reifens wirken, in welchem diese
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Ränder des Gürtels liegen. Diese Kräfte entstehen primär durch die Rotation des lasttragenden Reifens in seine Kontaktfläche
mit dem Straßenbelag. Es ist die kontinuierliche Änderung in der Form des Querschnittes des Reifens, welche diese Kräfte
verursacht und diese in dem SchuLterbereich konzentriert. Da
die Gürtelränder in dem Schulterbereich im allgemeinen freiliegende Enden ihrer schiefliegenden,undehnbaren Kordfäden aufweisen
ist die Berührungsfläche zwischen den Kordfäden und dem umgebenden Gummi oft die schwächste Verbindungsstelle zwischen
dem Gürtel und der Reifenkarkasse.
Die in dem Schulterbereich auftretenden Kräfte haben die Tendenz, die Fadenenden von dem benachbarten Gummi zu trennen, was
zu einer teilweisen Lagenablösung führt.
Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten sind schon die verschiedenartigsten
Gürtelkonstruktionen entwickelt worden. Mehrlagige Verstärkungsgürtel können beispielsweise aus einer Vielzahl
von übereinander angeordneten Lagen bestehen, die in der Spannweite in axialer Richtung des Reifens von der radial am
weitesten innenliegenden Lage zu der radial am weitesten außenliegenden Lage allmählich abnehmen. Die innerste Lage ist an
ihren Enden gefaltet, sodaß sie teilweise mindestens eine der anderen Lagen überlappt, um so einer Randablösung der Lagen
zu widerstehen.
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Die verschiedenen Lagen bestehen im allgemeinen aus Stahlkabeln
oder Kordfäden, die in Gummi eingeschlossen sind. Die Verwendung von Stahlkabeln in den Lagen, wodurch an sich der
Gürtel vergrößerte Strukturfestigkeit erhält, führt zu relativ hartlaufenden Reifen. Es ist auch schon vorgeschlagen worden,
Materialien aus aromatischen Polyamiden zu verwenden, beispielsweise Materialien, die als Aramide bekanntgeworden sind und die
ein Elastizitätsmodul vorzugsweise über 3500 kg/qmm oder 260 g/Denier besitzen. Dieses Material besitzt tatsächlich sehr
günstige Eigenschaften bezüglich Elastizität, Zähigkeit, geringer Längsänderung , geringer spezifischer Masse und dergleichen
und zwar unter Bedingungen, daß die Tendenz zur Ablösung der Gürtellagen verringert wird, insb. im Bereich der
seitlichen Ränder der Lagen, mindestens solange keine übermäßigen Geschwindigkeiten erreicht werden.
Es sind auch Gürtelkonstruktionen bekannt, die eine oder mehrere Lagen aus nichtmetallischen Kordfäden aufweisen. Bei der Verwendung
solcher nichtmetallischer Kordfäden werden die weiteren Laufeigenschaften und das geringere Gewicht, das solche nichtmetallischen
Kordfäden besitzen, aufgewogen durch die verringerte bauliche Festigkeit der Gürtelstruktur.
Die bisherigen Versuche der Gürtelkonstruktion ergeben keine vollständig befriedigende Lösung bezüglich des Problems der
Reifensteifigkeit und der Schulterermüdung.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Luftreifen zu schaffen, bei dem diese Nachteile vermieden sind und bei dem
dieses Problem in optimaler Weise gelöst ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Luftreifen laut Oberbegriff
des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnenden Merkmale
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Reifen besteht der Gürtel aus mindestens
drei radial übereinander angeordneten Lagen aus faserförmigen Elementen, die im wesentlichen parallel zueinander
in jeder Lage angeordnet sind. Eine erste Lage mit freiliegenden Rändern besitzt mindestens einen seitlichen Randabschnitt,
der umgefaltet ist und so eine Schürze bildet, wobei der Rest dieser ersten Lage einen Hauptabschnitt bildet, dessen axiale
Breite im wesentlichen gleich der Breite des Gürtels ist. Die faserförmigen Elemente dieser ersten Lage sind aus aromatischem
Polyamid mit einem hohen Elastizitätsmodul. Eine zweite Lage erstreckt sich parallel zur ersten Lage über eine axiale Erstreckung,
die mindestens gleich dem axialen Abstand der beiden freien seitlichen Ränder der gefalteten ersten Lage ist. Vorzugsweise
besitzt diese zweite Lage eine axiale Erstreckung, die im wesentlichen gleich derjenigen des Hauptabschnittes der
gefalteten Lage ist. In der zweiten Lage sind die fadenförmigen Elemente entweder aus aromatischem Polyamid oder aus einer
Stahlzusammensetzung. Schließlich ist noch eine dritte Lage aus Stahlelementen vorgesehen, die sich bis in die Mittelzone
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des Gürtels erstreckt und eine axiale Breite besitzt, die geringer,
gleich oder größer als der axiale Abstand zwischen den beiden freien Rändern der gefalteten ersten Lage sein kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnurgen
an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen radialen Querschnitt eines Teiles eines Luftreifens mit einem Verstärkungsgürtel, der gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ausgebildet ist.
Fig.1A zeigt einen vergrößerten Querschnitt des Gürtels nach Fig. 1.
Fig. 2 bis 11 zeigen schematisch weitere Querschnitte von Gürteln die gemäß weiteren Ausführungsbeispielen nach
der Erfindung ausgebildet sind.
In der nachfolgenden Beschreibung und auch in den Ansprüchen werden die Begriffe "axial innerhalb" und "axial außerhalb"
in Bezug auf die Seitenwand des Reifens benutzt, d. h. "axial innerhalb" betrifft einen Vektor, der sich von der Seitenwand
zu der gegenüberliegenden Seitenwand erstreckt. Umgekehrt bedeutet "axial außerhalb" einen Vektor, der sich von der Seitenwand
nach außen erstreckt. Der Begriff "radial innerhalb" und
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"radial außerhalb" ist auf die Drehachse des Reifens bezogen, d. h. "radial innerhalb" bezieht sich auf einen Vektor, der sich
von dein Laufflächenprofil des Reifens auf die Achse hin erstreckt,
während der Begriff "radial außerhalb" sich auf einen Vektor bezieht, der von der Achse in Richtung auf das Laufflächenprofil
gerichtet ist. Der Begriff "faserförmige Elemente" bedeutet entweder gedrehte bzw. gedrillte Kordfaden, die aus
Strängen zusammengesetzt sind,oder aus einem isolierten Strang, oder gesponnenes Garn.
Fig. 1 zeigt den Teil eines Luftreifens 10. Dieser Reifen 10 besitzt einen Kronenabschnitt 12, der durch die Schultern 14
und 16 und durch eine Lauffläche 18 gebildet ist. Zusätzlich
besitzt der Reifen noch eine Karkasse 20, die in üblijlier
Weise ausgebildet sein kann. Wenn sie von radialer Konstruktion ist, umfaßt sie radial sich erstreckende Versteifungsdrähte-oder
Fäden (nicht dargestellt).
Zwischen der Karkasse 20 undd?m Laufflächenabschnitt 18 ist
ein Verstärkungsgürtel 22 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet. Dieser Gürtel 22 ist im wesentlichen
von gleicher Ausdehnung wie der Laufflächenabschnitt und er umschließt peripher die Karkasse 20.
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Der Gürtel 22 umfaßt mindestens drei Lagen aus fadenförmigen Elementen, wobei die Elemente im wesentlichen parallel zueinander
in jeder Lage angeordnet sind und mit einem natürlichen oder synthetischen Elastomer überzogen sind.
Eine erste Lage 24 bildet die radial am weitesten innenliegende Lage des Gürtels und besitzt zwei freie seitliche Ränder bzw.
freie Kanten 26 und 28. Diese Lage besitzt zwei Auffaltungen und 32, die im wesentlichen bei jedem seitlichen Rand des
Gürtels liegen,um so zwei seitliche Schürzen 34 und 36 zu bilden,
die radial nach außen in Bezug auf den Hauptabschnitt 38 umgefaltet sind. Der Hauptabschnitt 38 hat eine axiale Erstreckung,
die im wesentlichen gleich der axialen Breite des Gürtels ist. Die erste Lage 24 enthält wie erwähnt fadenförmige Elemente und
diese bestehen aus einer aromatischen Polyamidverbindung mit einem großen Elastizitätsmodul, vorzugsweise über 3500 kg/qmm.
Oberhalb des Hauptabschnittes 38 ist auf seiner radial außenliegenden
Seite eine zweite Lage 34 vorgesehen, die parallel zur ersten Lage 34 sich erstreckt. Sie besitzt eine axiale
Breite, die mindestens gleich dem Abstand zwischen den beiden freien Rändern 26 und 28 ist, sodaß die Schürzen 34 und 36
über die seitlichen Ränder 42 und 44 der zweiten Lage 40 gefaltet werden können, wie dies in der Figur dargestellt ist.
Die fadenförmigen Elemente in der zweiten Lage 40 bestehen entweder aus einem aromatischen Polyamid, ähnlich demjenigen
Material, das auch für die erste Lage 24 verwendet wurde, oder aus Stahl.
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Über der zweiten Lage 40 ist eine dritte Lage 46 aus Stahlelementen
angeordnet, die sich von dem freien Rand 26 zum freien Rand 28 erstreckt.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fog. 1 und 1A ist die axiale Breite "m" der Schürze 36 zuzüglich der axialen Breite "p"
der Schürze 34 und zuzüglich der axialen Breite "n" der dritten
Lage 46 gleich "1", nämlich der axialen Breite des Verstärkungsgürtels. Mit anderen Worten, die dritte Lage 46 liegt an den
freien Rändern 26 und 28 der Schürzen 34 und 36 an. Die dritte
Lage 46 erstreckt sich außerdem bis in den Mittelbereich des Gürtels, wie dies die Figur zeigt.
Bei den weiteren Ausführungsbeispielen nach der Erfindung, die in den Figuren 2 bis 11 dargestellt sind und die nachfolgend
näher erläutert werden, sind nur noch die Verstärkungsgürtel dargestellt.
Bei dem abgeänderten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besitzt eine erste Lage 50 radial nach außen abgefaltete Abschnitte
oder Schürzen 52 und 54. Die zweite Lage 56 hat eine axiale Erstreckung, die geringer ist als die axiale Breite des Hauptabschnittes
58 der ersten Lage, welche der axialen Breite des Gürtels entspricht, die jedoch größer ist als der Abstand
zwischen den freien Rändern 60 und 62 der Schürzen 52 und 54. In diesem Ausführungsbeispiel sind wieder wie in Figuren 1 uid
1A die Schürzen 52 und 54 auf und über die seitlichen Ränder 56a und 56b der zweiten Lage 56 gefaltet. Eine dritte Lage 64
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ist zwischen den freien Rändern 60 und 62 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die axiale Breite "p" der Schürze 52
zuzüglich der axialen Breite "m" der Schürze 54 und zuzüglich
der axialen Breite "n" der dritten Lage 54 geringer als die
axiale Breite "1" des Gürtels. Die dritte Lage 64 liegt also nicht an den freien Rändern 60 und 62 an. Außerdem ist die
axiale Breite "p" der Schürze 52 größer als die axiale Breite
"m" der Schürze 54.
Der Gürtel nach Fig. 3 umfaßt eine erste Lage 68 mit Schürzen
70 und 72, die radial nach außen sowohl über eine zweite Lage 74 als auch eine dritte Lage 76, die zwischen der ersten und zweiten
Lage angeordnet ist, gefaltet ist. Die dritte Lage 76 besitzt eine axiale Breite "n", die geringer ist als die axiale Breite
11 q" der zweiten Lage 74. Die Breite "q" der zweiten Lage 74 ist
wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 geringer als die gesamte axiale Breite des Gürtels, jedoch größer als der
Abstand zwischen den freien Enden 78 und 80 der Schürzen 70 und 72.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 besitzt die erste Lage 82 radial nach außen umgefaltete Schürzen 84 und 86. Eine zweite
Lage 88 ist über den Schürzen 84 und 86 angeordnet und diese besitzt eine axiale Breite, die ausreicht, um die beiden freien
Ränder 90 und 92 der Schürzen 84 bzw. 86 zu überbrücken. Eine dritte Lage 84 ist axial zwischen den Rändern 90 und 92 und
radial zwischen dem Hauptabschnitt 96 der ersten Lage 82 und der zweiten Lage 88 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel über-
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läppt die zweite Lage 88 die dritte Lage 94 in ihrer Gesamtheit,
ebenso die freien Ränder 90 und 92.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist eine gefaltete erste Lage 98 mit Schürzen 100 und 102 vorgesehen. Auf den Schürzen
100 und 102 ist in einer Art ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 eine zweite Lage 104 angeordnet, die sich
über die freien Ränder 106 und 108 erstreckt. Über der zweiten Lage 104 ist eine dritte Lage 110 angeordnet, die eine axiale
Erstreckung größer als der Abstand zwischen den freien Rändern 106 und 108 besitzt.
Fig. 6 zeigt eine erste Lage 112 mit radial nach außen gefalteten Schürzen 114 und 116, über welche eine zweite Lage 118
in direktem Kontakt mit den Schürzen 114 und 116 angert-.net ist.
Diese Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den bisherigen Beispielen dadurch, daß eine dritte Lage 120 radial innerhalb
des Hauptabschnittes 122 der ersten Lage 112 angeordnet ist. Die dritte Lage 120 kann eine axiale Breite gleich oder größer als
der Abstand zwischen den freien Rändern 124 und 126 der ersten Lage besitzen.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist eine erste Lage 128 mit Schürzen 130 und 132 vorgesehen. Eine dritte Lage 134 ist
zwischen den freien Rändern 136 und 138 angeordnet. Radial innerhalb des Hauptabschnittes 140 ist eine zweite Lage 142 angeordnet.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist eine erste Lage mit Schürzen 146 und 147 vorgesehen. Der ersten Lage 144 ist
radial innerhalb des Hauptabschnittes 148 eine zweite Lage 149 überlagert. Eine dritte Lage 150 ist unmittelbar benachbart
an die zweite Lage 149 vorgesehen, und zwar radial innerhalb dieser ersten Lage 144.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist eine erste Lage mit radial nach außen gefalteten Schürzen 154 und 156 vorgesehen,
welche eine zweite Lage 158 überlappen. Eine dritte Lage 16O ist auf den Schürzen 154 und 156 angeordnet und sie
erstreckt sich axial bis über die freien Ränder 162 und 164 der Schürzen 154 bzw. 156.
Fig. 10 zeigt eine erste Lage 166 mit Schürzen 168 und 170, die radial nach außen über die zweite Lage 172 gefaltet sind. Die
freien Ränder 174 und 176 der Schürzen 168 und 170 können
einen geringen Abstand voneinander besitzen oder sie können aber auch sich berühren. Den freien Rändern 174 und 176 ist
eine dritte Lage 178 überlagert.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 ist eine erste Lage 180 vorgesehen, die nur eine radial nach außen gerichtete Faltung
182 besitzt, durch welche eine Schürze 184 gebildet ist. Nahe jedoch im Abstand von dem freien Rand 186 der ersten Lage 180
der Schürze 184 ist eine dritte Lage 188 angeordnet, die sich bis in die Mittelzone des Gürtels erstreckt. Eine zweite
Lage 190 erstreckt sich von der Faltung 182 über die Schürze 184,
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den freien Rand 186 sowie die dritte Lage 188, wie dies die Figur zeigt. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Faltung 182
entweder an dem axial innerhalb oder dem axial außerhalb liegenden Rand des Gürtels angeordnet sein.
In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 11 ist die Achse des den Gürtel enthaltenden Reifens unterhalb der jeweils
dargestellten Querschnitte angeordnet, sodaß die durch die Auffaltungen der ersten Lage erzeugten Schürzen jeweils
radial außerhalb des Hauptabschnittes dieser ersten Lage liegen. Ohne Abweichung von dem Grundgedanken der Erfindung könnte die
Achse jedoch genausogut auch oberhalb der dargestellten Gürtel liegen, sodaß die durch die Auffaltungen der ersten Lage erzeugten
Schürzen radial innerhalb des Hauptabschnittes dieser ersten Lage zu liegen kommen. Wenn die Schürzen,wie dargestellt,
radial nach außen gefaltet sind, können diese außerdem alternativ auch radial nach innen gefaltet werden, wobei die Lage
der drei Lagen unverändert bleibt.
In den verschiedenen Ausführungsbeispielen bestehen die fadenförmigen
Elemente der ersten Lage aus einer aromatischen Polyamidverbindung mit einem Elastizitätsmodul vorzugsweise über
3500 kg/qmm. Die fadenförmigen Elemente der zweiten Lage können entweder aus Stahl oder ebenfalls aus aromatischem Polyamid
bestehen, vorzugsweise aus dem letzteren Material. Die fadenförmigen Elemente der dritten Lage sind aus Stahl. Die Elemente
in dem Hauptabschnitt der ersten Lage liegen unter einem Winkel zwischen 10° und 30° in Bezug auf die Äquatorialebene X-X
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des Reifens. Die fadenförmigen Elemente in den Schürzenabschnitten
der ersten Lage liegen demzufolge unter einem Winkel, der die fadenförmigen Elemente des Hauptabschnittes schneidet,
wobei dieser Winkel demzufolge zwischen 20° und 60° liegt. Die fadenförmigen Elemente der zweiten Lage liegen unter einem
Winkel zwischen 10° bis etwa 30° in Bezug auf die Äquatorialebene X-X des Reifens und die fadenförmigen Elemente der dritten
Lage liegen unter einem Winkt
zug auf die Äquatorialebene.
zug auf die Äquatorialebene.
Lage liegen unter einem Winkel zwischen 20° bis etwa 90° in Be-
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Leerseite
Claims (14)
1.!Luftreifen mit einem zwischen Karkasse und Lauffläche angeordneten
Verstärkungsgürtel, dadurch gekennzeichnet,
daß dieser Gürtel eine erste Lage (24) mit zwei freien seitlichen Rändern (26,28) umfaßt, wobei mindestens
ein seitlicher Randabschnitt über sich selbst zu einer Schürze (34,36) gefaltet ist und der Rest dieser ersten Lage
einen Hauptabschnitt (3S) bildet, dessen axiale Breite im wesentlichen gleich der axialen Breite des Gürtels ist, eine
zweite Lage (44) vorgesehen ist, die parallel zur ersten Lage (24) sich erstreckt und eine axiale Breite besitzt, die
größer ist als der axiale Abstand zwischen den freien Rändern (26,28) der ersten Lage, und eine dritte Lage (46) vorgesehen
ist, die sich mindestens bis in den Mittelabschnitt des Gürtels erstreckt.
2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte Lage (46) eine axiale Breite besitzt, die geringer ist als der axiale Abstand zwischen den freien seitlichen
Rändern.
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3. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Lage (46) eine axiale Breite besitzt, die
gleich dem axialen Abstand zwischen den freien seitlichen Rändern ist.
4. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn et, daß die dritte Lage (142,160,178) eine axiale Breite besitzt,
die größer ist als der axiale Abstand zwischen den freien seitlichen Rändern (136,138;162,164;174,176).
5. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fadenförmigen Elemente in der ersten Lage aus einem
aromatischen Polyamidmaterial mit einem Elastizitätsmodul größer als 3500 kg/qmm bestehen.
6. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fadenförmigen Elemente der zweiten Lage aus einem
aromatischen Polyamidmaterial bestehen.
7. Reifen nach Anspruch ti, dadurch gekennzeichnet,
daß die fadenförmigen Elemente der zweiten Lage aus Stahl bestehen.
8. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fadenförmigen Elemente der dritten Lage aus Stahl
bestehen.
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9. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fadenförmigen Elemente der ersten Lage unter einem
Winkel von etwa 10 bis 30° gegenüber der Äquatorialebene des Reifens liegen, die fadenförmigen Elemente in der
zweiten Lage unter einem Winkel von etwa 10 bis 30° in Bezug auf die Äquatorialebene des Reifens liegen und die
fadenförmigen Elemente der dritten Lage unter einem Winkel zwischen etwa 20 bis 90 in Bezug auf die Äquatorialebene des Reifens liegen.
10. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lage (22)z\ei Schürzenabschnitte (36,38) aufweist,
die über den Hauptabschnitt auf dessen gleichen Seite gefaltet sind, wobei diese Schürzen die zweite Lage
(40) überlagern, und die dritte Lage (46) an den beiden freien Rändern der ersten Lage anliegen.
11, Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lage (50) zwei auf derselben Seite des Hauptabschnittes
umgefaltete Schürzenabschnitte (52,54) umfaßt, diese Schürzenabschnitte die zweite Lage (56) überlagern
und die dritte Lage (64) eine axiale Breite besitzt, die geringer ist als der axiale Abstand zwischen den freien
Rändern und der zweiten Lage zwischen den freien Rändern überlagert ist.
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12. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lage (82) zwei auf der selben Seite des Hauptabschnittes
umgefaltete Schürzenabschnitte (84,86) aufweist und die zweite Lage (104) auf diesen Schürzenabschnitten
angeordnet ist.
13. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite und dritte Lage auf entgegengesetzten Seiten der ersten Lge angeordnet isto
14. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite und dritte Lage auf der gleichen Seite der ersten Lage angeordnet sindo
8098 4 2/0976
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