DE1924872A1

DE1924872A1 - Luftreifen fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1924872A1
Application number: DE19691924872
Authority: DE
Inventors: Knight Donald L
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1968-05-27
Filing date: 1969-05-06
Publication date: 1970-01-15
Also published as: US3765977A; US3599695A; GB1236137A

Description

Dipi-ing. Walter Meissner Dipi.-ing. Herbert Tischer

1 BERLIN 33, HERBERTSTRASSE 22 MÜNCHEN

Fernsprecher: β 87 72 37 — Drahtwort: Invention Berlin Postscheckkonto: W. Meissner, Berlin West 122 82 ..

^36> 1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), derf ft MAl 1959

HerbertstraBe 22 THE GOODYEAR TIBE & RUBBER COMPAlTf Akron, Ohio, (Vereinigte Staaten von Amerika) Luftreifen für Fahrzeuge·

Sie Erfindung betrifft Luftreifen für Fahrzeuge, insbesondere eine neue Ausgestaltung der Lauffläche»,

Neue Reifengestaltungen für Personenwagen haben ein verhältnismäßig kleines Schlankheitaverhältnis und eine verhältnismäßig breite Lauffläche· Der hier benutzte Ausdruck Schlankheitsverhältnis bezeichnet das Verhältnis der Querschnittehöhe des Reifens su seiner Querschnittsbreite· Bas Wort Querschnittshöhe gibt die Höhe des Reifens an, die von der Unterkant· der Wülste des Reifens bis zur Außen» seite der Lauffläche in deren umlaufender Hittellinie in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Reifens reicht· Die Querschnittsbreite ist die Abmessung des Reifens gesessen zwischen den am weitesten außen liegenden Punkten der Lauffläche· Mit dem Querschnitt des Reifens ist die Umrißlinle des Reifens gemeint, die in der Ebene liegt, die sich durch die Mitte der Drehachs· des Reifens erstreckt· Diese Ebene liegt senkrecht su der Mittellinie der Lauffläche·

Es wurde bei Rennwagen, die mit Geschwindigkeiten z.B. über 240 km/h fahren, gefunden, daß Probleme auftreten, die wenigstens zum Teil die Folge einer unerwarteten Änderung in der Querschnittsform des Reifens sind. Es ist nun besonders bei Reifen mit einen Schlankheitsverhältnis unter 0,55 und einer Laufflächenbreit· von 27,5 cm und mehr, aber auch bei anderen Reifen, allgemeine Praxis, die Reif en" umgekehrt¹¹ zu formen· Unter dem umgekehrten Formen versteht der Fachmann eine Formtechnik, bei der die Lauffläche während des Formens und Vulkanisieren» in ihrem Querschnitt nach

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innen gedruckt wird· Dadurch wird die den Boden berührende Lauffläche konkav und der Außendurchmesser des Reifens in der Mittellinie merklich kleiner als sein Durchmesser an den Außenrändern der Lauffläche. Durch dieses umgekehrte formen will man eine verhältnismäßig ebene Bodenberührungsfläche erhalten, wenn der Reifen aufgepumpt ist· Es wurde nun gefunden, daß trotz dieses umgekehrten Formens die Lauffläche bei hohen Geschwindigkeiten, z.B. über 240 km/h, nicht flach bleibt. Bei diesen hohen Geschwindigkeiten wurde \ielmehr unerwarteterweise festgestellt, daß die Lauffläche in ihrer Mittel-« linie einen Durchmesser annimmt, der kleiner ist als der Durchmesser der Teile der Lauffläche, die außerhalb seiner Mittellinie aber Innerhalb der Seitenränder der Lauffläche F liegen· Dieses Ergebnis wurde mit sehr schnellem Fotografieren eines Reifen« auf einem Früfrad hinsichtlich eines unbelasteten Teils des Reifens festgestellt und wurde durch Temperaturmessungen des Reifens nach der Beendigung des Laufe mit hoher Geschwindigkeit des Reifens bestätigt, wobei festgestellt wurde, daß der Mittelteil der Lauffläche merklich kalter ist als die beiden erwähnten Seitenteile, die von der Mittellinie des Reifens einen gewissen Abstand nach außen haben. Diese Änderung im Umriß des Reifenquerschnitts führt zu einer verminderten Berührungsfläche zwischen dem Reifen und der Straße, und »war zu einem sehr geringen oder beinahe ganz fortfallenden Kontakt an der Mittellinie der Lauffläche und zu zwei verhält·« hismäßig schmalen Kontaktflächen in einem Abstand zu beiden Seiten der Mittellinie des Reifens· Diese Veränderung im Querschnittsrumriß des Reifens bei hohen Geschwindigkeiten bedingt eine erschwerte Beherrschung des Fahrzeugs und einen gewissen Grad von !Instabilität bein Fahren auf gerader Strecke mit hoher Geschwindigkeit«

Dementsprechend ist das wesentliche Merkmal der Erfindung ein Reifen neuer und verbesserter Bauart, der bei hohen Geschwindigkeiten su einer größeren Stabilität und zu einer besseren Beherrschung auch beim Kurvenfahren führt· Zum Erzielen dieses

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Fortschritts dient ein abgeändertes Herstellungsverfahren. Andere Merkmale der Erfindung sind z.T. offensichtlich und

werden z.T. nachstehend in Einzelheiten beschrieben. In der

Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Teilschnitt eines Reifens bekannter Bauart für Rennwagen,

Fig. 2 einen Teilschnitt eines Reifens nach Fig. 1, der die

Querschnittsänderung des Reifens bei hoher Geschwindigkeit zeigt und

Fig. 3 einen Querschnitt eines Reifens in der Ausgestaltung nach der Erfindung·

In Flg. 1 und 2 der Zeichnung ist ein Reifen für hohe Geschwindigkeiten in der üblichen Bauart dargestellt. Der Seifen enthält eine Karkasse 10 aus vier Lagen eines Kordgewebes und eine Lauffläche 12, die über der Karkasse liegt· Die Lauffläche 12 hat eine den Boden der Fahrbahn berührende Fläche 14-, die «wischen den Seitenr&ndem 16 der Lauffläche liegt und sich an die Schulterflächen des Reifens anschließt· Fig. 1 zeigt in ausgezogener Linie den Umriß des Laufflächenteils des Reifens In Querschnitt, wenn er vulkanisiert wird oder wenn er noch nicht aufgepumpt ist. Der Reifen hat in diesen beiden Zuständen im wesentlichen den gleichen Umriß, wenn auch sein Durchmesser etwas größer sein wird, wenn er sich in der Form befindet. Es sei bemerkt, daß der kleinste Durchmesser der Lauffläche 14 auf ihrer umlaufenden Mittellinie kleiner ist und zwar umsomehr, wie der Reifen "umgekehrt" geformt ist, so daß die den Boden berührende Fläche konkav ist, wenn der Reifen nicht aufgepumpt ist. Wie in Fig. 1 in strichpunktierter Linie angegeben ist, wird die Lauffläche im wesentlichen flach, wenn der Reifen aufgepumpt wird. Dabei wird seine Querschnittshöhe und seine Querschnittsbreite merklich größer. Dies ist natürlich bei Reifen, die umgekehrt geformt sind, üblich· Wenn der Reifen bei niedrigen oder mäßig schnellen Geschwindigkeiten läuft, wird die Lauffläche 14- im wesentlichen flach bleiben, wie dies erwünscht ist· Wenn aber

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(siehe Fig. 2) die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer wird, z.B. 240 km/h oder mehr, dann beginnt die den Boden berührende Fläche 14 gegenüber zwei Teilflächen 20, die an der Stelle 18 in der Mittellinie der Lauffläche zwischen den Teilflächen 20 und den seitlichen Randlinien 16 der Lauffläche liegen, sich einzuziehen. Die Folge ist eine konkave Vertiefung 18 mit ihrer Mitte in der Mittellinie der Lauffläche und zwei konvexen Teilflächen 20 zu beiden Seiten der Mittellinie und den Rändern 16 der Lauffläche. Diese beiden konvexen Teile 20 des den Boden berührenden Teils der Lauffläche bildet zwei voneinander getrennte Berührungsflächen mit der Straße, die parallel zueinander verhältnismäßig nahe liegen· Die Folge ist eine verminderte Stabilität des Wagens bei hoher Geschwindigkeit·

Der Reifen nach der Erfindung (s.Fig. 3) hat wie der Reifen nach Fig* 1 und 2 eine Karkasse 30 aus vier Lagen Kordgewebe und einen Lauf flächenteil 32 mit einer den Boden berührenden Fläche 34* Der Reifen ist in Fig. 3 nicht aufgepumpt dargestellt, d.h. unter Bedingungen, die dem Reifen nach Fig· 1 entsprechen. Der Umriß seines Querschnitts entspricht der Form, in der der Reifen vulkanisiert wurde· Der Reifen wird hergestellt, indem die "umgekehrte¹¹ Formung benutzt wird· In anderen Meiern Der Reifen erhält, nachdem die Karkasse und die Lauffläche vereinigt sind, eine toroidale Form, wie sie Fig. 3 zeigt. Dabei wird die Lauffläche, während der Reifen vulkanisiert wird, eingedrückt gehalten, so daß der Durchmesser an seiner Mittellinie etwas kleiner ist als sein Durchmesser an den Seitenrändern 36 der Lauffläche·

Entsprechend der Erfindung wird nun die Lauffläche mit einem Mittelteil 38 versehen, das in der den Boden berührenden Fläche 34 konvex ist und auf der umlaufenden Mittellinie des Reifens einen Durchmesser hat, der merklich größer ist als dies der Fall bei Reifen ist, die in üblicher Weis· "umgekehrt¹¹ geformt werden (s.Fig. 1). Der mittlere konvexe Teil der Lauf-« fläche ist an seinen Enden durch zwei umgekehrt gekrümmte,

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also konkave Zwischenteile 40 begrenzt, die zwischen dem Hittelteil dee Reifens zu beiden Seiten im Abstand von der Mittellinie 38 und den beiden Seitenrändern 36 der Lauffläche liegen· Sie den Boden berührende Fläche 34 erstreckt sich ftr*vr* weiter nach außen von den Enden der beiden konkaven Zwischenteilflächen 40 bis zu den Seitenrändern 36 und geht dabei in eine konvexe Krümmung über. So hat die Bodenfläche 34 etwa eine sinusförmige Umrißlinie, wenn man den Helfen in seinem Querschnitt betrachtet, der in einer Ebene, die durch die Drehachse des Reifens läuft, liegt« So hat der Reifen nach der Erfindung, wenn er nicht aufgepumpt ist, eine Bodenberührungsfläche 34 mit einem konvexen Mittelteil 33, dessen größter Durchmesser größer ist als der kleinste Durchmesser der beiden anschließenden konkaven Zwischenteile 40 und kleiner ist als der größte Durchmesser der Randkanten des Reifens·

Entsprechend der Erfindung folgt die Karkasse 30 in ihrem Querschnitt dem Laufflächenteil des Reifens im allgemeinen entsprechend der Sinusform der den Boden berührenden Fläche 34« Somit hat der Mittelteil 42 der Karkasse unter dem Mittelteil 38 der Lauffläche einen nach außen gewölbte Form (Fig. 3)· Dieser Mittelteil 42 der Karkasse geht an seinen beiden gegen-· überliegenden Kanten in zwei umgekehrt gewölbte Teile 44 über, die unter den konkaven Zwischenteilen 40 der Lauffläche 34 liegen· Diese Zwischenteile 44 der Karkasse laufen an ihren Außenkanten in umgekehrt gewölbte Teile 46 aus, die unter den äußeren Randteilen 36 der Lauffläche 34 liegen. Der größte Außendurchmesser des mittleren Karkassenteils 42 ist größer als der kleinste Außendurchmesser ihrer umgekehrt gewölbten Zwischenteile 44 und kleiner als der größte Durchmesser des außen liegenden Karkassenteils 46.

Bei dem Reifen nach Fig. 3 ist die Dicke der Lauffläche 32 in ihrer Mittellinie 38 größer als die Dicke in der Mitte der Zwischenteile 40» Es vermindert sich also die Dicke der Lauffläche von ihrem Mittelteil 38 aus nach den beiden gegenüber-

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liegenden Zwischenteilen 40 und nimmt dann in ihrem Durchmesser in Sichtung auf die Außenseiten 36 der Lauffläche wieder zu, die sich an die Schulterteile des Reifens anschließen·

Bei diesem Reifen nach der Erfindung wird die Lauffläche 34 beim Aufpumpen im wesentlichen flach. Im Gegensatz zu dem Reifen nach Fig. 1 und 2 behält aber der Reifen nach Fig. 3 eine im wesentlichen eben bleibende Berührungsfläche selbst bei Geschwindigkeiten über 240 km/h bei. Diese Tatsache ergab sich.aus Versuchen mit hoher Geschwindigkeit durch deutliche Steigerungen der Temperatur der den Boden berührenden Oberfläche des Reifens in der Nähe seiner Mittellinie 38 und aus einer größeren Einheitlichkeit der Reifentemperatur quer zu seiner Lauffläche· Das Ergebnis der neuen Gestaltung des Reifens nach Fig. 3 besteht in einer besseren Steuerbarkeit des Fahrzeugs insbesondere beim Kurvenfahren mit hoher Geschwindigkeit und scheint auch eine merkliche Verbesserung in der Stabilität beim gradlinigen Fahren zu gewährleisten·

Ein kennzeichnendes Beispiel de»'Bauart des Reifens nach der Erfindung sei nachstehend beschrieben: Der Reifen war ein 12,50-15 Reifen mit einem Außendurchmesser an der Mittellinie der Lauffläche in nichtaufgepumptem Zustand von etwa 68 cm· In aufgepumptem Zustand bei einem Druck von etwa 2,5 at hatte er einen Außendurchmesser von etwa 68»5 om in der Mittellinie der Lauffläch·· Die Querschnittehöhe des nicht aufgepumpten Reifens war etwa 14,5 cm und die des aufgepumpten Reifens etwa 15 cm. Der größte Durchmesser des nicht aufgepumpten Reifens an den Rändern der Lauf fläch© war etwa 68,5 cm und der kleinste Durchmesser an der Stelle 40 etwa 67 cm. Der Abstand zwischen der umlaufenden Mittellinie der Lauffläche und der Mitte bezw· dem kleinsten Durchmesser der beiden Zwischenteile 40 war bei nicht aufgepumptem Reifen etwa 6,3 cm. Die Querschnittsbreite des nicht aufgepumpten Reifens war etwa 33 cm und die des aufgepumpten Reifens etwa 33 y 5 cm. Die Dicke der Lauffläche in der Mittellinie 38 des nicht aufgepumpten Reifens

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war etwa 5 mm und an den Mittelteilen der Lauffläche, die unter den Zwischenteilen 4-0 liegen, etwa 4,6 mm. Die Dicke der Lauffläche an den Seitenrändern war sowohl bei aufgepumptem als auch bei nicht aufgepumptem Reifen etwa 11,3 mm· Der Reifen hatte 4 vier Lagen aus Nylongewebe mit einem Kordwinkel in allen Lagen von etwa 28,3° gegenüber der Mittellinie der Lauffläche des vulkanisierten Reifens. Dabei lag die Endzahl an den beiden inneren Lagen bei etwa 42 und bei den beiden äußeren Lagen bei etwa 29« wobei mit dem Wert "Endzahl" die Zahl der Kords je Zoll gemeint ist, die unter einem rechten Winkel zu den Kords an der Mittellinie der Lauffläche festgestellt wurden· Benutzt wurden Kords mit der Bezeichnung 840/2, d,h· die Kords waren aus zwei Garnen verseilt, von denen jedes 840 Denier hatte. Solch ein Kord hat einen Durchmesser von etwa 0,52 um· Daraus ergibt sich insbesondere hinsichtlich der inneren Lagen der Abstand zwischen den Kords in der Mittellinie des Reifens zu etwas weniger als 0,076 mm. Die Laufflächenbreite des Reifens betrug etwa 28 cm·

Es sei bemerkt, daß der vorstehend im einzelnen beschriebene Reifen einen Kordwinkel hatte, der weniger als 30° betrug. Es scheint, daß die Erfindung besonders vorteilhaft bei Reifen benutzt wird, in denen der Kordwinkel an der Mittellinie des Reifens kleiner als 30° ist. Weiter sei bemerkt, daß der Reifen keine Gürtelkonstruktio.ii hatte und daß die Endzahl des Gewebes, wenigstens der beiden inneren Lagen etwa in der Nähe der Mittellinie ziemlich dicht war. Als weitere Einzelheit sei bemerkt, daß die Endzahl £ ist, wobei D der Durchmesser der Kords ist, mit anderen Worten: Die Kords an der Mittellinie des Reifens lagen dicht nebeneinander mit etwas Gummi dazwischen. Wenn dementsprechend die Endzahl durch «? ausgedrückt wird, so ist dies so BU verstehen, daß darin gewisse Zwischenräume der Kords enthalten sind, obwohl diese Zwischenräume klein sind, z.B« in der Größenordnung von 0,025 bis 0,075 liegen. Es wurde schon erwähnt, daß die Lauffläche in der Mittellinie des Reifens dicker ist als an den Zwischenteilen, die sich in einem geringen Abstand an die Mittellinie anschließen. In dem besonderen,

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vorstehend beschriebenen Beispiel, war die Lauffläche in der Mittellinie etwa 10% dicker als an ihren beiden sich anschließenden konkaven Teilen. Der Dickenunterschied der Lauffläche kann je nach dem besonderen Reifenentwurf unterschiedlich sein. Eine Festlegung auf einen bestimmten Prozentsatz des Dickenunterschiedes ist nicht beabsichtigt· Wenn auch die Erfindung in erster Linie für Reifen bei Rennwagen beschrieben wurde, so soll darin keine Begrenzung des Erfindungsumfanges liegen. Es ist vielmehr beabsichtigt, daß die Erfindung auch u.a. für Personenwagen benutzt wird, insbesondere hinsichtlich des niedrigen Schlankheitsverhältnisses; denn Reifen mit breiter Lauffläche dürften besonders für leistungsfähige Fahrzeuge geeignet sein·

Es können auch manche sonstige Änderungen der vorstehend beschriebenen Reifenkonstruktion vorgenommen werden, ohne daß diese den Schutzumfang der Erfindung verlassen« Alle Hinweise in der Beschreibung und den Zeichnungen sind vielmehr als Erläuterungen der Erfindung, nicht aber als Beschränkungen anzusehen. Ebenso soll auch die Formulierung der Patentansprüche alle Ausgestaltungen der Erfindung mit ihren Vorteilen umfassen.

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Claims

£ ^Hi 1969 Patentansprüche.

^..Luftreifen für Eahrzeuge mit einer Karkasse und einer darüberliegenden,diese umfassenden Lauffläche dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht aufgepumpten Reifen die Lauffläche ($2)in ihrer umlaufenden Mittellinie (38) einen Durchmesser hat, der größer ist als der kleinste Durchmesser der beiden Zwischenteile (40), die neben der Mittellinie liegen, von dieser 3owie von den Seitenrändern (36) der Lauffläche je einen Abstand haben und in ihrem Durchmesser kleiner sind als der größte Durchmesser der beiden anschließenden Randteile (36), wodurch die Lauffläche in den Ebenen, die durch die Drehachse des Reifens verlaufen, einen Querschnitt etwa in der Form einer Sinuskurve erhält, die in der Mittellinie des Reifens eine Erhöhung (38) und in den anschließenden, zum Rand (36) des Reifens führenden Zwischenteilen (40) Vertiefungen enthält·
2. Reifen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Lauffläche in ihrer Mittellinie (38) kleiner ist als der größte Durchmesser der Randkanten (36).
3» Reifen nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Karkasse (30) in der Ebene der umlaufenden Reifenmitte (42) einen größeren Außendurchmesser als der kleinste Außendurchmesser der anschließenden₉ unter den Zwischenteilen (38) der Lauffläche liegenden Zwischenteils^. (44) der Karkasse hat» während der Durchmesser der sich anschließenden Karkassenteile (46) unter dem Laufflächenrand (36) ©inea größeren Durchmesser hat als die Zwischenteile (44)₉ wodurch die Karkasse (30) in ihrem Querschnitt etwa die Form einer Sinuslnssve erhält»
4_O Reifen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,, daß das Laufflächenmaterial in der Heifenmittellinie (38) dicker ist. al 3 Ia den beiden anschließenden. Zwischenteilen (40) _o

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BAD ORIGINAL
5. Reifen nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Laufflächenmaterials von der Reifenmittellinie (38) aus zu den "beiden Zwischenteilen (40) abnimmt und zu den beiden Randteilen (3²O wieder zunimmt»
6» Reifen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Dickenänderung des Laufflächenmaterials in allmählich konkav bezw. konvex verlaufenden Kurven erfolgt.
7· Reifen nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Schlankheitsverhältnis des Reifenquerschnitts nicht größer als 0,55 ist.
8» Reifen nach Anspruch 1 bis 7 mit mehreren, als Verstärkung dienenden Kordgewebe lagen dadurch gekennzeichnet, daß der Kordwinkel der Lagen in der Mitte der Lauffläche bei aufgepumptem Reifen kleiner als 30° ist.
9» Reifen nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Kordlagen in der Mitte der Lauffläche eine Endzahl von etwa w haben, wobei mit D der Durchmesser der Kords bezeichnet ist»
10. Reifen nach Anspruch 1 bis 9 gekennzeichnet durch ein Vulkanisierverfahren zum Verbinden der Lauffläche mit der Karkasse in einer "umgekehrten" Form, in der der Mittelteil (38) der Lauffläche auf einen größeren Durchmesser als der Durchmesser. der beiden sich anschließenden Zwiseheateijt© (^Q) und auf einen kleineren Durchmesser als die■.S$3^enrancfteile (36) der Lauffläche gehalten wird, .

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