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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen mit radialer
Karkassenbewehrung und insbesondere den Aufbau der Wülste dieses Luftreifens.
Sie bezieht sich insbesondere auf einen Luftreifen, bei dem mindestens
ein Wulst eine Struktur besitzt, die es ermöglicht, das Anpressen des Wulstes
an der Felge in Abhängigkeit
von der Spannung der Karkassenbewehrung und insbesondere einer Erhöhung der
Spannung, wenn der Aufpumpdruck auf den Nennwert steigt, zu modifizieren.
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Ein
solcher Luftreifen, der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht
und der die Besonderheit hat, dass den Problemen hinsichtlich einer
Verdrehung auf der Felge abgeholfen werden kann und der Reifen dennoch
einfach montierbar und demontierbar ist, ist in dem Patent
FR 2 716 645 beschrieben worden.
Der auf der Felge montierte und auf seinen Betriebsdruck aufgepumpte
Luftreifen weist eine radiale Karkassenbewehrung auf, die im Meridianschnitt
in mindestens einem Wulst von der Basis zur Spitze des Wulstes um
mindestens einen, mit einer Kautschukmischung umhüllten Wulstkern
zur Bildung eines Hochschlags umgeschlagen ist, der sich zu einem
keilförmigen
Kautschukprofilteil erstreckt, das von zwei Seiten begrenzt wird,
die von einer Spitze ausgehen, die unter dem Bereich des umhüllten Wulstkerns
liegt, wobei die in radialer Richtung äußere Seite mit einer zur Drehachse
parallelen Linie, die durch die Spitze hindurchgeht, einen radial
nach außen
offenen, spitzen Winkel ϕ
1 bildet
und die in radialer Richtung innere Seite mit dieser Parallelen
einen radial nach innen offenen, spitzen Winkel ϕ
2 bildet und die axial an den Wulstkern angrenzende
Kautschukmischung, die das Profilteil bildet, eine Shore A-Härte besitzt,
die größer ist
als die Shore A-Härte(n) der
Kautschukmischungen, die sich axial und radial über dem Wulstkern und dem Profilteil
befinden.
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Die
in dem oben genannten Patent beschriebene und beanspruchte Erfindung
kann zwar unabhängig
von der Neigung des Wulstsitzes angewandt werden, sie ist jedoch
für nach
außen
geneigte Sitze des Luftreifens besonders günstig, wobei die Spitzen des
Wulstes dann außen
liegen.
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Der
Hochschlag der Karkassenbewehrung hat außerdem vorzugsweise eine Länge, die
so gewählt
ist, dass er mit dem gesamten Umfang des Profilteils oder Keils
in Kontakt ist; er folgt daher der radial äußeren und der radial inneren
Seite des Kautschukprofilteils sowie der Seite, die der Spitze oder dem
Zentrum des Profilteils gegenüberliegt,
und sein Ende befindet sich axial jenseits des Schnittpunkts der äußeren und
inneren Seite. Der Teil des Hochschlags unmittelbar angrenzend an
den um den Wulstkern geschlagenen Teil des Hochschlags kann zunächst die
radial äußere Seite
des Profilteils oder Keils bilden und anschließend die der Spitze des Profilteils
gegenüberliegende
Seite und zuletzt die radial innere Seite des Profilteils und dann über dem Schnittpunkt
der äußeren und
der inneren Seite enden. Er kann auch zunächst der radial inneren Seite des
Profilteils oder Keils folgen, dann der der Spitze des Profilteils
gegenüberliegenden
Seite und zuletzt der radial äußeren Seite
des Profilteils und dann in gleicher Weise wie oben enden.
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Die
Montage und Demontage solcher Luftreifen mit nach außen geneigten
Wulstsitzen erfordert die Verwendung von Reifenhebern für die Montage und/oder
Demontage, wobei eine solche Verwendung insbesondere im Bereich
der Wulstsitze zu Schnitten in der zum Schutz der Wülste dienenden Kautschukmischung
führt.
Diese Schnitte setzen sich bei der Fahrt in Richtung der Verstärkungselemente der
Karkassenbewehrung fort und führen
dazu, dass diese Elemente frei gelegt werden und reißen. In
vielen Fällen
erreichen die Schnitte im Übrigen
die Verstärkungselemente
selbst. Die Beschädigung
der Verstärkungselemente
infolge von Schnitten führt
in jedem Fall dazu, dass Füllgase,
Luft sowie Feuchtigkeit in die Elemente eindringen können und
sich die Verstärkungselemente
und die kalandrierte Kautschukschicht, die sie bedeckt, deswegen
voneinander lösen,
wobei dieses Ablösen
durch die Gegenwart von mehr oder weniger ausgeprägten Taschen in
den Flanken zutage tritt.
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Die
Erfindung soll eine Lösung
zur Abhilfe der oben angegebenen Nachteile angeben.
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Gemäß der Erfindung
ist der Luftreifen, der mindestens einen nach außen geneigten Wulstsitz und
eine radiale Karkassenbewehrung aufweist, die in dem Wulst von der
Basis zur Spitze des Wulstes zur Bildung eines Hochschlags umgeschlagen
ist, dessen Ende sich im Meridianschnitt an der radial äußeren Seite
eines axial und außen
an den Wulstkern angrenzenden Kautschukprofilteils befindet, das
im Meridianschnitt die Form eines Wassertropfens aufweist und eine
Spitze besitzt, die sich unter dem Wulstkernbereich befindet, und
eine Shore A-Härte aufweist,
die größer ist
als die Shore A-Härte(n)
der Kautschukmischungen, die sich axial und radial über der
Wulstkern-Profilteil-Einheit befinden, dadurch gekennzeichnet, dass
der Hochschlag der Karkassenbewehrung durch eine Verstärkungsbewehrung
fortgesetzt wird, die das Profilteil umgibt und um den Wulstkern
zurückgeführt ist,
wobei der Hochschlag der Karkassenbewehrung und die Verstärkungsbewehrung über eine
axiale Entfernung von mindestens der halben axialen Breite des Wulstsitzes überlappen und
der radiale Abstand der Verstärkungselemente der
beiden Bewehrungen mindestens 0,6 mm beträgt.
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Unter
der Form eines Wassertropfens ist eine geometrische Form zu verstehen,
die der Form eines Kreissektors angenähert ist, d. h. eines Sektors,
der durch zwei Seiten oder Radien begrenzt wird, die von einer Spitze
oder dem Zentrum des Sektors ausgehen, wobei die beiden Enden der
beiden Seiten eine dritte kreisförmige,
der Spitze gegenüberliegende
Seite definieren. Die Form eines Wassertropfens weicht von der theoretischen
Form eines solchen Sektors dadurch ab, dass die beiden von der Spitze
ausgehenden Seiten gekrümmt
sein können und
die der Spitze gegenüberliegende
kreisförmige Seite
die beiden anderen Seiten entweder berührt oder mit den beiden anderen
Seiten über
angrenzende Kreisbögen
verbunden ist. Das Profilteil in Form eines Wassertropfens befindet
sich zwischen zwei Geraden, die den mit der Kautschukmischung und der
Karkassenbewehrung umgebenen Wulstkern zur Verankerung berühren: Die
erste Gerade bildet mit einer zur Drehachse parallelen Linie einen
nach außen
offenen Winkel, der im Bereich von 40 bis 80° liegen kann, wohingegen die
zweite Gerade mit einer zur Drehachse parallelen Linie einen nach
innen offenen Winkel bildet, der im Bereich von 0 bis 30° liegen kann,
wobei die beiden Geraden sich in einem Punkt schneiden, der der
Spitze der Tropfenform entspricht.
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Der
Aufbau der Verstärkungsbewehrung
des Profilteils kann vom Aufbau der Karkassenbewehrung verschieden
sein und kann auf unterschiedliche Weise erhalten werden: Der Unterschied
bezieht sich vorteilhaft beispielsweise auf die folgenden Punkte:
- – die
Anzahl der Lagen, die die beiden Bewehrungen bilden; wobei die Anzahl
der Lagen in der Verstärkungsbewehrung
des Profilteils größer ist;
- – die
Verwendung von Verstärkungselementen
in den Verstärkungslagen
des Profilteils, die sich in ihrem Modul und/oder ihrer Art unterscheiden: Verwendung
von textilen Elementen in der Karkassenbewehrung und elastischen
Metallelementen in der Verstärkungsbewehrung
des Wulstes;
- – die
Verwendung von Abständen
zwischen angrenzenden Verstärkungselementen,
die sich in den beiden Bewehrungen unterscheiden: Die Verstärkungselemente
der Verstärkungslage
des Profilteils liegen näher
zusammen als die Elemente der Karkassenbewehrung;
- – die
Verwendung von Kautschukmischungen, die sich in ihrer Zusammensetzung
und/oder ihrem Elastizitätsmodul,
beispielsweise bei Scherung, unterscheiden, zum Kalandrieren der
Verstärkungselemente
der beiden Bewehrungen;
- – die
Orientierung der Verstärkungselemente
der beiden Armaturen in Bezug auf die Umfangsrichtung.
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Die
Kautschukmischung, die das tropfenförmige Profilteil axial angrenzend
an den Wulstkern bildet, hat vorteilhaft eine Shore A-Härte von
mindestens 65 (gemäß der Norm
ASTM D 67549T ermittelt).
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Der
Wulstkern ist vorzugsweise ein Wulstkern vom "Litzentyp", d. h. ein Wulstkern, der aus einer
Seele gebildet wird, um die ein oder mehrere Drähte oder Seile in einer oder
mehreren Schichten gewickelt sind. Wie an sich bekannt ist, können die Schichten)
des Drahtes oder der Drähte
oder des Seils oder der Seile um die Seele gedreht sein.
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Über dem
Wulstkern, der den Wulst verstärkt,
liegt in radialer Richtung außen
ein in etwa dreieckförmiges
Profilteil aus einer Kautschukmischung, die vorzugsweise eine Shore
A-Härte
unter 50 besitzt. Der Raum, der einerseits axial an das Profilteil,
das radial über
dem Wulstkern liegt, angrenzt und andererseits radial an das Profilteil
oder den Keil axial neben dem Wulstkern angrenzt, wird von einem dritten
Profilteil aus einer Kautschukmischung von in etwa dreieckiger Form
eingenommen, wobei diese Mischung ebenfalls eine Shore A-Härte unter
50 besitzt.
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Die
Verstärkungsbewehrung
des Profilteils umgibt dieses Profilteil und wird wieder um den Wulstkern
zurückgeführt, der
bereits von der Karkassenbewehrung bedeckt ist: Es ist vorteilhaft,
wenn der radiale Abstand der Verstärkungselemente der beiden angrenzenden
Lagen der beiden Verstärkungsbewehrungen
unter dem Wulstkern mindestens 0,9 mm beträgt, wobei diese Verdickung
einen zusätzlichen
Schutz der Karkassenbewehrung ermöglicht.
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Die
Erfindung wird anhand der der Beschreibung beigefügten Zeichnung
besser verständlich,
die nicht einschränkende
Ausführungsbeispiele
von erfindungsgemäßen Luftreifen
erläutert,
wobei in der Zeichnung:
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1 schematisch
in Meridianschnitt einen Wulst des Luftreifens gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 schematisch
einen Wulst des Luftreifens nach einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, und
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3 schematisch
eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wulstes
zeigt.
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Der
in
1 gezeigte, erfindungsgemäße Wulst B eines Luftreifens
für Personenkraftwagen umfasst
einen Wulst
2 vom "Litzentyp", der mit einer Kautschukmischung
20 umhüllt ist,
um den zur Bildung eines Hochschlags
10 eine Karkassenbewehrung
1 umgeschlagen
ist, wobei sich die Karkassenbewehrung in dem gezeigten Beispiel
aus nur einer Lage von radialen, textilen Seilen zusammensetzt, Rayon-Seilen, die mit 120
Seilen pro dm verlegt sind. Das Meridianprofil der mittleren Faser
der Karkassenbewehrung
1 (gepunktet dargestellt) berührt den umhüllten Wulstkern
2 in
einem Punkt T; die Tangente TT' bildet
mit einer zur Drehachse des Luftreifens parallelen Linie einen radial
und axial nach außen
offenen Winkel ϕ von 85°.
Die Kontur des Wulstes B umfasst axial innen eine Wand
440,
die in etwa senkrecht zur Drehachse verläuft und seitlich an dem axial inneren
Rand der Montagefelge J anliegen soll. Bei der Felge handelt es
sich um eine Felge, wie sie in dem Patent
FR 2 699 121 beschrieben wurde, d.
h. eine Felge, die die Besonderheit aufweist, dass sie mindestens
einen nach außen
geneigten Felgensitz aufweist, wobei sich der Felgensitz axial nach
innen entweder in einem Felgenrand oder den Boden der Felge fortsetzt,
auf dem ein Stützkörper für den Laufstreifen
angebracht wurde, wobei eine Seitenfläche des Stützkörpers als Felgenrand verwendet
wird, und axial nach außen
durch einen Vor sprung oder Hump von geringer Höhe verlängert wird. Die Wand
440 des Wulstes
B setzt sich axial nach außen
in einer kegelstumpfförmigen
Erzeugenden
430 fort, die mit einer zur Drehachse parallelen
Linie einen axial nach innen und radial nach außen offenen Winkel γ von 45° bildet.
Die Erzeugende
430 setzt sich wiederum axial nach außen in einer
zweiten kegelstumpfförmigen
Erzeugenden
420 des Wulstsitzes fort, die mit der Richtung
der Drehachse einen axial nach innen und radial nach außen offenen
Winkel α von
15° bildet.
Diese Erzeugende wird als nach außen geneigt angesehen, wobei
ihr axial äußeres Ende
auf einem Kreis mit einem Durchmesser liegt, der kleiner ist als
der Durchmesser des Kreises, auf dem sich ihr axial inneres Ende
befindet. Eine kegelstumpfförmige
Erzeugende
410, die die Erzeugende
420 axial nach außen fortsetzt
und mit der Richtung der Drehachse einen Winkel β von 45° bildet, der axial und radial nach
außen
offen ist, vervollständigt
die Kontur der Basis des Wulstes B. Die Wand
450, die in
dem beschriebenen Beispiel gekrümmt
ist und in etwa senkrecht zur Richtung der Drehachse der Felge ausgerichtet
ist, vervollständigt
die Kontur des Wulstes B. Wie die Erzeugende
420 an dem
nach außen
geneigten Felgensitz anliegt, liegt die Erzeugende
410 an der
axial inneren Wand des Vorsprungs oder Hump der Felge an, wobei
sie in dem gleichen Winkel β wie die
Erzeugende
410 geneigt ist. Der Bereich des Wulstes, der
an die Wand
440 und die Erzeugende
420 angrenzt,
bildet in Meridianschnitt die Basis des Wulstes B. Der Bereich des
Wulstes, der an die Erzeugende
420, die Erzeugende
410 und
zum Teil an die Wand
450 angrenzt, bildet die Spitze des
Wulstes B.
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Die
Karkassenbewehrung 1 wird um den Wulstkern 2,
der umhüllt 20 ist,
von der Basis zur Spitze des Wulstes B zur Bildung eines gekrümmten Hochschlags 10 umgeschlagen,
der zum Teil der radial äußeren Wand
eines Profilteils 3 folgt, das axial an der Außenseite
des Wulstkerns 2 zur Verankerung der Karkassenbewehrung 1 angeordnet
ist. Das Profilteil 3 liegt in Form eines Wassertropfens
vor, d. h. einer Form, die der geometrischen Form eines Kreissektors
mit einem Scheitel oder Zentrum A, der sich radial unter dem Wulstkern 2 befindet,
wobei von dem Scheitel A zwei Seiten oder Radien 31 und 32 ausgehen,
die gekrümmt
sind, und mit einer dritten Seite 30, die der Spitze A
gegenüberliegt,
in etwa entspricht. Die Spitze A ist als Schnittpunkt der beiden
Geraden D und D' definiert,
wobei die Gerade D zum einen den Wulstkern 2, der umhüllt 20 ist,
berührt,
um den die Karkassenbewehrung 1 umgeschlagen ist, und zum
anderen mit einer zur Drehachse parallelen, durch den Punkt A hindurchgehenden Linie
einen Winkel ϕ1 von 65° bildet,
und wobei die Gerade D' einerseits
wie oben den Wulstkern 2 berührt und andererseits mit der
parallel zur Drehachse verlaufenden Linie einen Winkel ϕ2 von 15° bildet. Die
radial außen
liegende Seite oder der radial außen liegende Radius 31 ist
ein die Gerade D berührender Kreisabschnitt,
die radial innere Seite oder der radial innere Radius ist ebenfalls
ein Kreisbogen, der die Gerade D' berührt, wobei
die Seite 30 ein dritter Kreisbogen ist, der die beiden
Seiten 31 und 32 berührt. Das Profilteil 3,
dessen Kontur auf diese Weise festgelegt ist, besteht aus einer
Kautschukmischung, die im vulkanisierten Zustand eine Shore A-Härte von 94 besitzt.
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Der
Hochschlag 10 bedeckt die Seite 31 der Kontur
des Profilteils 3 fast ganz, wobei der Rest der Kontur
von einer Verstärkungsbewehrung 11 des Profilteils 3 bedeckt
ist, d. h. einer Verstärkungsbewehrung 11,
die aus nur einer Lage von radialen Seilen aus Rayon und der gleichen
Anzahl von Seilen pro dm besteht, wobei die Seile in der gleichen
Kautschukmischung kalandriert sind, die auch zum Kalandrieren der
Karkassenbewehrung 1 verwendet wurde. Der radiale Abstand
zwischen zwei Seilen des Hochschlags der Karkassenbewehrung 1 und
der Verstärkungslage 11,
die an die Karkassenbewehrung im Überlappungsbereich der beiden
Bewehrungen angrenzt, beträgt
0,9 mm.
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Die
Länge 1 der Überlappung
zwischen dem Hochschlag 10 der Karkassenbewehrung 1 und
der Verstärkungslage 11 des
Profilteils ist größer als
die halbe axiale Breite des Wulstsitzes 420, die in Abhängigkeit
von den Dimensionen der jeweiligen Luftreifen im Bereich von 10
bis 14 mm liegen kann.
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In
radialer Richtung außen
befindet sich über dem
umhüllten
Wulstkern 2 ein Profilteil 7 aus einer Kautschukmischung
mit einer Shore A-Härte
von 37. In radialer Richtung außen
an dem Profilteil 3 und in axialer Richtung außen an dem
Profilteil 7 ist ein drittes Profilteil 6 aus
einer Kautschukmischung mit einer Shore A-Härte vorgesehen, die der Shore
A-Härte des
Profilteils 7 entspricht und damit deutlich kleiner ist
als die Härte
der Mischung des Profilteils 3, wodurch bei steigender
Spannung der Karkassenbewehrung die axiale Verschiebung des Wulstkerns 2 vom
Litzentyp in Richtung der Außenseite
des Wulstes 2 erleichtert wird und so eine Kompression
des Profilteils 3 ermöglicht
und ein selbsttätiges
Anpressen der Spitze des Wulstes an die Montagefelge J auftritt,
wohingegen in dem beschriebenen Fall der Wulst J anfänglich nicht
an die Felge J gepresst wird. Der Wulst B wird durch den Protektor 5 vervollständigt.
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Die
in 2 gezeigte Ausführungsform des Wulstes unterscheidet
sich von der in 1 gezeigten und oben beschriebenen
Ausführungsform
ganz deutlich dadurch, dass die Verstärkungsbewehrung 11 des
Profilteils 3 aus zwei Lagen (111 und 112)
von Seilen aus ei nem aliphatischen Polyamid besteht, die in jeder
Lage 111, 111 parallel zueinander verlaufen und
deren Anzahl 90 Seile pro dm beträgt, und die von einer Lage 111 zur
nächsten
Lage 112 gekreuzt sind und mit der Umfangsrichtung einen
Winkel von 45° bilden,
wobei die gleiche Karkassenbewehrungslage wie oben vorhanden ist
und das Kalandrieren der Seile in gleicher Weise erfolgt.
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Die
Ausführungsform
von 3 unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen
durch die Form des Profilteils 3 und den Aufbau der Verstärkungsbewehrung 11.
Das Profilteil 3 besitzt eine Kontur, die einem wirklichen
Kreissegment ähnlicher
ist als die beiden oben beschriebenen Konturen, wobei die beiden
Seiten 31 und 32, die wiederum gekrümmt sind,
einen größeren Krümmungsradius
r aufweisen als die kreisförmige
Seite 30 gegenüber
der Spitze A, wobei die Seiten 31, 32 somit mit der
Seite 30 über
Kreisbögen 33 von
geringem Radius verbunden sind. Die einzige Verstärkungslage 11 dieses
Beispiels wird aus elastischen Metallseilen gebildet, d. h. Seilen,
die unter einer Spannung von 10% ihrer Reißkraft eine relative Dehnung
von mindestens 2% aufweisen. Diese Metallseile, die mit 1 mm Abstand
zwischen den Seilen verlegt sind, sind in bekannter Weise in einer
Kautschukmischung kalandriert, die an dem Metall kleben kann. Die
Gegenwart von Metallseilen gewährleistet
einen besseren Schutz der Seile der Karkassenbewehrung, die auf der
Höhe des
Wulstes radial darüber
liegen.