DE4239345C2 - Radialluftreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialhaftreifen.

In einem Hochleistungsreifen mit einem Aspektverhältnis von nicht mehr als 80% werden im allgemeinen organische Faser­ korde wie beispielsweise Polyester, Rayon und Nylon für die Karkasse verwendet. Bei solch einem Karkassenkord ist die Kordverdrehung auf einen größeren Wert, beispielsweise 40 Umdrehungen/10 cm oder mehr, eingestellt worden, um eine Ermüdungswiderstandsfähigkeit gegenüber einer Druckbelastung zu schaffen und dadurch die Karkassenkorde, die axial außer­ halb eines Wulstapexes angeordnet sind, vor Beschädigung wäh­ rend eines Laufes unter Schwerlastbedingungen zu schützen.

Solch ein Kord mit hoher Verdrehung weist jedoch schlechte Bruchfestigkeitseigenschaften auf und ist damit für einen Hochleistungsreifen, der bei sehr hohen Drücken und unter sehr hohen Geschwindigkeitsbedingungen verwendet wird, nicht geeignet.

Um nun eine gewünschte Bruchfestigkeit für die Karkasse zu erhalten, sind der Durchmesser des Karkassenkords, die An­ zahl der Korde einer Karkassenlage und/oder die Anzahl der Karkassenlagen erhöht worden. Als Resultat nimmt das Reifen­ gewicht unerwünscht zu, wodurch sich die Laufeigenschaft des Reifens verschlechtert. Andererseits vermindert sich die Karkassenfestigkeit, wenn solche Parameter verkleinert wer­ den, um das Reifengewicht zu reduzieren, was ebenfalls die Laufeigenschaft des Reifens verschlechtert.

Ein derartiger Reifen ist aus der DE-GM 74 32 386 bekannt. Bei diesem bekannten Reifen besteht die Gefahr, daß die äuße­ re Karkassenlage um die radial äußere Kante des Felgenflan­ sches herumgebogen und gleichzeitig zwischen dem Wulstapex, dessen radial äußerer Teil ebenfalls axial nach außen ge­ drückt wird, und der radial äußeren Kante des Felgenflan­ sches zusammengedrückt wird. Die äußere Karkassenlage ist daher im Bereich der radial äußeren Kante des Felgenflan­ sches hohen Belastungen ausgesetzt, die zu Kordbrüchen und damit zur Zerstörung der äußeren Karkassenlage führen können.

Eine zusätzliche Einlage, die bei diesem bekannten Reifen zwischen dem Wulstapex und der äußeren Karkassenlage vorgesehen ist, kann die Gefahr eines Karkassenbruchs bei hohen Belastungen nicht beseitigen. Diese zusätzliche Einlage ist als beispielsweise aus Nylonfäden bestehender Kreuzgewebestreifen ausgebildet und stellt daher keine ausreichende Verstärkung des Reifens im kritischen Wulst­ bereich dar.

Vielmehr wird durch den Kreuzgewebestreifen hauptsächlich ein verbesserter Verband zwischen der Karkasse und dem Wulstbereich erzielt. Karkassenbrüche aufgrund hoher Reifen­ belastungen können durch den Kreuzgewebestreifen jedoch nicht verhindert werden.

In der JIP 2-225112 wird ein Reifen beschrieben, der im Gegen­ satz zu dem Radialreifen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine einlagige Karkasse aufweist, die sich längs der axia­ len Innenseite des Wulstapex erstreckt.

In dieser Schrift wird eine im Bereich des Wulstapex angeord­ nete Einlage beschrieben, die aus einem stoffartigen Körper gebildet ist. Diese Lage besteht aus einer Mischung aus Stahlkorden und organischen Faserkorden, wobei zur Anordnung dieser Korde bezüglich der Reifenumfangsrichtung keine Angaben gemacht werden.

Die DE 36 27 623 A1 betrifft ganz allgemein Korde von Reifen und gibt neben einer Vielzahl von Parametern wie Spannungs­ festigkeit, Dehnung unter Last, Formveränderungsfaktor, etc. auch Werte für Verdrehungszahlen der Korde an, jedoch ohne Bezug auf die oben angeführte Problematik.

Die DE-OS 20 21 402 betrifft einen Fahrradreifen, der mit den hier betroffenen Reifen nicht vergleichbar ist.

Die Druckschrift DE 28 53 006 A1 beschäftigt sich mit der Abdeckung des Gürtels eines Fahrzeugluftreifens. In dieser Schrift werden weder Angaben zum Aufbau der Karkassenkorde gemacht, noch wird der Aufbau des Reifens im Wulstbereich beschrieben.

Die AT 306549 beschreibt einen Luftreifen mit einer Karkasse, die wenigstens eine um die Wulstkerne umgeschlagene Kordlage aufweist, und einem Bewehrungsstreifen aus gummiertem Kord­ stoff, der eine sich in radialer Richtung nach außen erstrec­ kende Verlängerung des Umschlagrandes der Karkasse bildet und den Umschlagrand überlappt. Die Korde des Bewehrungsstreifens bestehen vorzugsweise aus Metalldrähten, z. B. Stahldrähten, und verlaufen im wesentlichen unter dem gleichen Winkel be­ züglich des Reifenumfangs wie die Karkassenkorde.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Reifen zu schaffen, bei dem die Gefahr von Karkassenbrüchen weitgehend beseitigt ist und der gleichzeitig ein möglichst geringes Gewicht besitzt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Reifen ist die Biegefestigkeit und die Bruchfestigkeit des Karkassenkords erhöht und die Karkasse im Wulstbereich geschützt. Demgemäß kann die benötigte Karkassenfestigkeit sogar dann erreicht werden, wenn der Karkassen­ korddurchmesser, die Anzahl der Korde und die Anzahl der La­ gen im Vergleich zu herkömmlichen Korden verkleinert wird. Das Reifengewicht und die Reifenfestigkeit kann somit verbessert werden.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun bei­ spielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Radialluft­ reifens gemäß der vorliegenden Erfindung ist,

Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht eines Beispiels eines Karkassenkords ist,

Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht eines an­ deren Beispiels eines Karkassenkords ist,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Radialluftrei­ fens gemäß der vorliegenden Erfindung ist,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Wulstteils eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung ist,

Fig. 6 ein Diagramm darstellt, welches die Deforma­ tion eines Reifens erläutert und

Fig. 7(a) bis 7(e) Querschnittsansichten sind, die die nach oben umgebogene Karkassenstruktur von Testreifen zeigen.

In den Figuren umfassen die Radialluftreifen 1A, 1B einen Laufflächenteil 2, zwei axial beabstandete Wulstteile 4, zwei Seitenwandteile 3, die sich zwischen den Laufflächenkan­ ten und den Wulstteilen erstrecken, zwei Wulstkerne 5, von denen jeweils einer in einem Wulstteil 4 angeordnet ist, eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstteilen 4 er­ streckt, und einen Gürtel 8, der radial außerhalb der Karkas­ se 6 und innerhalb einer Gummilauffläche angeordnet ist.

Der Reifen weist ein Aspektverhältnis von weniger als 70% auf, welches als Verhältnis der Reifenquerschnittshöhe zur Reifenquerschnittsbreite definiert ist.

In den Fig. 1 und 4 ist der Reifen auf einer normalen Felge R montiert und auf seinen regulären Innendruck aufgeblasen, aber nicht durch eine Reifenlast belastet. Hierbei ist die normale Felge R eine Felge, die offiziell durch JATMA (Ja­ pan), TRA (USA) und ETRTO (Europa) für den Reifen zugelassen worden ist, und der normale Innendruck und eine normale Last sind der Maximalluftdruck bzw. die maximale Reifenlast für den Reifen die offiziell in Luftdruck/Maximallast-Tabellen von den gleichen Vereinigungen angegeben werden.

Die Karkasse 6 umfaßt zumindest eine Lage 7 aus Karkassen­ korden 10, die unter einem Winkel von 85 bis 90° hinsicht­ lich des Reifenäquators CO liegen und um die Wulstkerne 5 nach oben umgebogen sind, um einen Hauptteil 11 zu bilden, der sich zwischen den Wulstteilen 4 und zwei nach oben umge­ bogenen Teilen 12 erstreckt.

Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Karkassenkords 10, bei dem der Karkassenkord 10 eine große Anzahl von Fasern um­ faßt, die zusammengedreht sind. Jede Faser 16 in diesem Bei­ spiel ist ein organisches Faserfilament 15, beispielsweise Polyester, Rayon, Nylon und dergleichen.

Die Kordverdrehung N der Faser ist größer als 5 und kleiner als 30 pro 10 cm, was eine starke Reduzierung im Vergleich zu herkömmlichen Karkassenkorden darstellt.

Dementsprechend erhöht sich die Kordbruchfestigkeit im Ver­ gleich mit einem herkömmlichen Kord mit gleichem Durchmesser und gleichem Material, und die Reifenfestigkeit kann erhöht und eine Karkassengewichtsreduktion kann erreicht werden.

Wenn die Kordverdrehung N nicht mehr als 5 beträgt, wird die Dehnbarkeit des Karkassenkords 10 übermäßig erniedrigt und die Gürtelverlängerung während der Reifenvulkanisation ist klein. Als Folge gehen die Reifenformgenauigkeit und Laufsta­ bilität verloren.

Andererseits zeigt der Kord, wenn die Kordverdrehung N nicht weniger als 30 ist, keine wirksame Verbesserung in der Bie­ ge- und der Bruchfestigkeit, und es ist schwierig, eine Rei­ fengewichtsreduktion zu erreichen.

Vorzugsweise beträgt die Kordverdrehung N zwischen 10 und 25.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel eines Karkassenkords 10, bei dem der Karkassenkord 10 eine kleine Anzahl (zwei) von miteinander verdrehten Garnen 16 umfaßt. Jedes Garn 16 in diesem Beispiel ist aus einer großen Anzahl von organi­ schen Faserfilamenten 15 zusammengesetzt, beispielsweise Polyester, Rayon, Nylon und dergleichen.

Die Kordverdrehung N2 und die Garnverdrehung N1 betragen mehr als 5 und weniger als 30 pro 10 cm.

Vorzugsweise ist die Korddrehrichtung die gleiche wie die Garndrehrichtung, um den Energieverlust des Kords zu ver­ mindern.

Jeder der oben genannten Wulstteile 4 ist zwischen dem Haupt­ teil 11 und jedem nach oben umgebogenen Teil 12 mit einem Wulstapex 9 vorgesehen, der sich verjüngend radial außerhalb des Wulstkerns 5 erstreckt.

Der Wulstapex 9 ist aus einer hochelastischen Modulgummikom­ ponente mit einem komplexen Elastizitätsmodulus E von nicht weniger als 1962 N/cm² (200 kgf/cm²) hergestellt, und eine JIS A Härte von 65 bis 95 wird verwendet, um die Reifensei­ tensteifheit zu erhöhen. Weiter weist der Wulstapex 9 eine radial äußere Kante auf, die an einer Position radial außer­ halb einer radial äußeren Kante eines Felgenflansches FR en­ det und radial innerhalb des Reifenmaximalbreitenpunkts Q, bei dem die Querschnittsbreite des Reifens im Seitenwandteil 3 maximal wird.

Andererseits, wenn die Anzahl der Drehungen verringert wird, nimmt der Widerstandfähigkeit hinsichtlich von Druckermüdun­ gen des Kords ab.

Weiter biegt sich der Wulstteil 4 axial nach außen, wenn ein Reifen durch seine Last deformiert wird, wie in Fig. 6 ge­ zeigt ist, und eine große Druckbelastung wird in einem Be­ reich P axial außerhalb eines Wulstapexes 9 und radial au­ ßerhalb eines Felgenflansches FR erzeugt. Somit werden die Karkassenkorde wiederholt einer Druckbelastung ausgesetzt, wenn sie in solch einem Bereich P angeordnet sind, und die Karkassenkorde werden gebrochen.

Beim ersten Beispielreifen 1A in Fig. 1 ist die Karkasse 7 aus einer inneren Karkassenlage 7a und einer äußeren Karkas­ senlage 7b zusammengesetzt, wobei beide um die Wulstkerne von der axialen Innenseite zur Außenseite des Reifens nach oben umgebogen sind. Die innere Karkassenlage 7a weist einen Hauptteil 11a und zwei nach oben umgebogene Teil 12a auf, und die äußere Karkassenlage 7b weist einen Hauptteil 11b und zwei nach oben umgebogene Teile 12b auf.

Die radialen Höhen h1a, h1b der radialen äußeren Kanten der nach oben umgebogenen Teile 12a, 12b gemessen von der Wulst­ basislinie L, werden kleiner gewählt als die radiale Höhe h2 der radial äußeren Kante des Felgenflansches FR, gemessen von der Wulstbasislinie L. Dadurch werden die Karkassenkorde 10 von solch einer Druckbelastung befreit, und die Reifen­ lebensdauer kann erhöht werden.

Beim zweiten Beispielreifen 1B in Fig. 4 ist die Karkasse 7 aus einer inneren Karkassenlage 7a und einer äußeren Karkas­ senlage 7b zusammengesetzt, wobei beide um die Wulstkerne von der axialen Innenseite zur Außenseite des Reifens umgebo­ gen werden.

Die innere Karkassenlage 7a weist einen Hauptteil 11a und zwei nach oben umgebogene Teile 12a auf und die äußere Kar­ kassenlage 7b weist einen Hauptteil 11b und zwei nach oben umgebogene Teile 12b auf.

Jeder nach oben umgebogene Teil 12a von einer der Karkassen­ lagen 7a und 7b erstreckt sich radial nach außen über die radial äußere Kante des Wulstapexes 9 entlang der axial äuße­ ren Oberfläche des Wulstapexes 9, um so die axiale äußere Oberfläche S des Wulstapexes 9 vollständig abzudecken.

Eine Verstärkungslage 21 ist zwischen den axial äußeren Ober­ flächen S des Wulstapexes 9 und der benachbarten Karkassen­ lage (in diesem Beispiel der nach oben umgebogene Teil 12a) angeordnet, um die darin angeordneten Karkassenkorde vor einer Druckbelastung zu schützen.

Fig. 5 zeigt ein drittes Beispiel einer Karkasse 7, bei der die Karkasse 7 aus einer inneren Karkassenlage 7a und einer äußeren Karkassenlage 7b zusammengesetzt ist.

Die innere Karkassenlage 7a ist um die Wulstkerne von der axialen Innenseite zur Außenseite des Reifens nach oben um­ gebogen, um einen Hauptteil 11a und zwei nach oben umgeboge­ ne Teile 12a zu erhalten. Die radiale Höhe h1a des nach oben umgebogenen Teils 12a ist kleiner als die radiale Höhe h2 des Felgenflansches FR.

Die äußere Karkassenlage 7b ist um den Wulstkern von der axialen Außenseite zur Innenseite des Reifens nach oben umge­ bogen, um einen Hauptteil 11b und zwei nach oben umgebogene Teile 12b zu erhalten.

Der Hauptteil 11b erstreckt sich entlang und benachbart zur axial äußeren Oberfläche S des Wulstapexes 9, um den nach oben umgebogenen Teil 12a vollständig abzudecken.

Eine Verstärkungskordlage 21 ist zwischen der axial äußeren Oberfläche S und der benachbarten Karkassenlage (in diesem Beispiel der Hauptteil 11b) angeordnet, um die darin enthal­ tenen Karkassenkorde vor einer Druckbelastung zu schützen.

Die Verstärkungskordlage 21 in den Fig. 4 und 5 ist aus zu­ mindest einer Lage von Verstärkungskorden zusammengesetzt, die benachbart der Oberfläche S des Wulstapexes 9 angeordnet sind.

Für die Verstärkungskorde werden druckresistente Korde ver­ wendet, beispielsweise Stahlkorde und dergleichen.

Die Verstärkungskorde werden unter einem Winkel von 40 bis 90° hinsichtlich der Reifenumfangsrichtung gelegt, um so eine Widerstandsfähigkeit für eine Druckbelastung in der radialen Richtung des Reifens zu schaffen.

Die Verstärkungskordlage 21 erstreckt sich radial außerhalb des Wulstteils über die radial äußere Kante des Wulstapexes 9, und die radiale Höhe h3 der radial äußeren Kante liegt im Bereich der 0,6 bis 1,0fachen radialen Höhe h4 des Punktes Q der maximalen Reifenbreite, wobei beide von der Wulstbasis­ linie L gemessen werden. Die Verstärkungskordlage 21 weist eine radial innere Kante auf, die bei einer radialen Höhe h5 angeordnet ist, welche im wesentlichen gleich oder geringer als die radial äußere Kante des Felgenflansches FR ist. In diesem Beispiel ist h5 geringfügig kleiner als h2. Durch Be­ reitstellen der Verstärkungskordlage 21 wird die Steifheit des Wulstteils erhöht, und die Druckbelastung, welcher die benachbarten Karkassenkorde ausgesetzt sind, wird abge­ schwächt, um die Wulsthaltbarkeit zu verbessern.

Testreifen, deren Beschreibung in den Tabellen 1 und 2(a)-2(b) gegeben sind, wurden vorbereitet und auf Haltbarkeit, Seitenfederkonstante, Steuerstabilität und Reifengewicht getestet.

Im Haltbarkeitstest wurde jeder Testreifen auf eine normale Felge montiert, auf seinen regulären Innenruck aufgeblasen, mit 200% seiner Normallast belastet und dann über 6000 km bei einer konstanten Geschwindigkeit von 60 km/h kontinuier­ lich gefahren.

Die Steuerstabilität wurde von dem Fahrer in fünf Gruppen eingeteilt. (Je größer der Index, desto besser die Steuersta­ bilität.)

Wie oben beschrieben, werden in dem Radialluftreifen der vorliegenden Erfindung die organischen Faserfilamentkorde, bei denen die Verdrehung mehr als 5 und weniger als 30 Um­ drehungen/10 cm beträgt, in der Karkasse verwendet. Damit erhöht sich die Biegefestigkeit und die Bruchfestigkeit im Vergleich mit herkömmlichen Korden, was dazu beiträgt, das Karkassengewicht und die Laufeigenschaft des Reifens zu verbessern.

Claims (4)

1. Radialluftreifen mit
einem Laufflächenteil (2),
einem Paar von axial beabstandeten Wulstteilen (4) mit jeweils einem Wulstkern (5),
einem Paar von Seitenwandteilen (3),
einer Karkasse (6) mit einer inneren Karkassenlage (7a), die sich zwischen den Wulstteilen (4) erstreckt und um die Wulstkerne (5) von der axialen Innenseite zur Außen­ seite umgeschlagen ist, um zwei umgeschlagene Teile (12a) und einen Hauptteil (11a) dazwischen zu bilden,
und einer äußeren Karkassenlage (7b), die sich zwischen den Wulstteilen (4) und um die Wulstkerne (5) herum von der axialen Außenseite zur Innenseite erstreckt, um ei­ nen sich zwischen den Wulstteilen (4) erstreckenden Hauptteil (11b) zu bilden, wobei jeder der zwei umge­ schlagenen Teile (12a) ein radial äußeres Ende aufweist, das radial innerhalb der radial äußeren Kante eines Flansches (FR) einer Felge (R) angeordnet ist, auf wel­ che der Radialluftreifen aufgezogen ist, und wobei die Karkasse (6) aus radial angeordneten Garnen (10) be­ steht, die jeweils aus organischen Faserfilamenten (15) zusammengesetzt sind, welche mit einer Verdrehungszahl von mehr als 5 und weniger als 30 Umdrehungen/10 cm miteinander verdreht sind, oder aus radial angeordneten Korden aus einer Vielzahl solcher Garne, wobei die Garne mit einer Verdrehungszahl (N2) im Bereich von mehr als 5 und weniger als 30 Umdre­ hungen/10 cm miteinander verdreht sind,
einem Wulstapex (9), der zwischen dem Hauptteil (11a) und jedem umgeschlagenen Teil (12a) der inneren Karkas­ senlage (7a) in jedem Wulstteil (4) angeordnet ist und sich vom Wulstkern (5) radial nach außen erstreckt, und
einer zusätzlichen Verstärkungskordlage (21), die zwi­ schen einer axial äußeren Oberfläche (S) des Wulstapex (9) und dem Hauptteil (11b) der äußeren Karkassenlage (7b) angeordnet ist und sich vom Wulstteil (4) radial nach außen erstreckt,
wobei die Verstärkungskordlage (21) aus einer Lage von Stahlkorden besteht, welche im Bereich von 40° bis 90° bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens geneigt ange­ ordnet sind, und
wobei sich das radial äußere Ende der Verstärkungskord­ lage (21) in einer radialen Höhe (h3) befindet, die das 0,6- bis 1,0fache der radialen Höhe (h4) der Position maximaler Reifenbreite beträgt.

2. Radialluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verstärkungskordlage (21) bis radial außer­ halb der radial äußeren Kante des Wulstapex (9) erstreckt.

3. Radialluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das radial innere Ende der Verstärkungskordlage (21) in einer radialen Höhe (h5) befindet, die im wesent­ lichen gleich oder geringer als die Höhe der radial äußeren Kante des Felgenflansches (FR) ist.

4. Radialluftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das radial innere Ende der Verstärkungskordlage (21) mit dem umgeschlagenen Teil (12a) der inneren Kar­ kassenlage (7a) nicht überlappt.