DE2449668A1

DE2449668A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE2449668A1
Application number: DE19742449668
Authority: DE
Inventors: Reginald Harold Edwards; John A Holdsworth
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1973-10-20
Filing date: 1974-10-18
Publication date: 1975-04-30
Also published as: IE40710B1; JPS579969B2; US4235273A; IE40710L; SE413080B; BE821149A; AR200825A1; LU71125A1; AT340252B; FR2257444B1; JPS50111703A; FI302374A7; CA1018879A; FR2257444A1; ZA746545B; ES431187A1; BR7408725D0; ZM15674A1; NO142700B; NO142700C

Description

PATE N TAN WALTE

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den < $■ GKT. - D 2062

DUNLOP LIMITED

Dunlop House, Ryder Street, St.James's London SW1, England

Luftreifen

Die Erfindung betrifft Luftreifen und insbesondere Reifen, die zur Verwendung bei einem Zusammenbau aus einem geschmierten Reifen/Rad geeignet sind, der nach einem Plattwerden des Reifens verwendet werden kann.

Anordnungen dieses Typs sind z.B. in den britischen Patentschriften 1 359 467, 1 359 468 und 1 359 461 der Anmelderin beschrieben.

Wenn ein üblicher Luftreifen im aufgepumpten Zustand gefahren wird, wird das Nachgeben des Reifens unter einer Belastung durch die Anwesenheit der zum Aufpumpen verwendeten Luft begrenzt. Das Nachgeben kann bei der normalen Verwendung variiert werden, indem bis zu einem höheren Druck aufgepumpt wird, z.B. um das Nachgeben des Reifens zu reduzieren, falls ein Fahren mit hoher Geschwindigkeit unter schweren Lasten beabsichtigt ist, oder indem der Druck vermindert wird, z.B. um

DR. G. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIPL. -ING. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÜNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT) MÜNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

TEL. (089)22 42 11. TELEX S-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL. (0711)56 72 61 POSTSCHECK: MÜNCHEN 77062-805

509818/0323

die das Nachgeben des Reifens zu erhöhen und/Zugfähigkeit bei niedriger Geschwindigkeit auf Schnee oder im Schlamm zu erhöhen .

Wenn ein Reifen in einem platten oder entlüfteten Zustand gefahren wird, hängt das Nachgeben des Reifens unter einer Belastung lediglich von der Steifigkeit des Reifens selbst ab. Wenn die Reibung zwischen den in Kontakt befindlichen Oberflächen in der Anordnung ausgeschaltet wurde, wobei dies die unmittelbare Quelle einer großen Wärmeentwicklung beim Jahren eines nicht geschmierten Reifens im platten oder entlüfteten Zustand ist, sei darauf hingewiesen, daß das Problem bei einem weitergeführten Fahren die durch Biegen des Kautschuks selbst infolge der Hysterese erzeugte Wärme wird.

In den früheren Patentanmeldungen der Anmelderin P 22 41 040.8 und P 23 57 140.6 wurde gezeigt, daß die auf diese Weise erzeugte Wärme durch Verwendung von Kautschuk mit hoher Rückprallelastizität vermindert werden kann. Jedoch kann dieses Problem auf diesem Wege nicht ausgeschaltet werden, da Kautschuk mit 100 #iger Rückfederung, der zur Verwendung als Reifenseitenwand geeignet wäre, nicht bekannt ist.

Das starke Walken der Seitenwände des Reifens, welches beim Fahren des Reifens im platten oder entlüfteten Zustand auftritt, findet in den Abschnitten des Reifens statt, die in die, durch die und aus der Bodenkontaktzone heraustreten. Dieses Walken ist ein komplexes Biegen sowohl in einer radialen Ebene als auch in einer Ebene senkrecht zur Oberfläche der Seitenwand und zu der Radialebene, und falls dort nicht tiefe Vertiefungen oder ähnliche die Spannungen konzentrierende Einrichtungen in der Seitenwand vorliegen, findet es,in einem Bereich der Reifenseitenwand statt, der sich radial

liegend
innen/von dem Punkt der maximalen Breite des Reifens zu der Reifenschulter erstreckt.

509818/0323

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Luftreifens, der diese Nachteile nicht aufweist.

Gemäß der Erfindung umfaßt ein Luftreifen zur Verwendung bei einer Anordnung aus geschmiertem Reifen und Rad eine Lauffläche, die durch eine Zwischenbauanordnung ausgesteift ist, Seitenwandabschnitte und Wulste, wobei der Reifen wenigstens in den Seitenwandabschnitten durch eine Karkasse verstärkt ist, die -aus sich in praktisch radialen Ebenen erstreckendem Kordel besteht, wobei die Breite dieser Lauffläche wenigstens 35 % größer ist als der Abstand zwischen- den Fersen der Wulste des Reifens im aufgepumpten Zustand, wobei der Reifen sich dadurch auszeichnet, daß die Seitenwände jeweils an ihrer dünnsten Stelle eine Stärke von wenigstens 5 % der maximalen Breite des Reifens besitzen und wenigstens 25 % dieser Stärke aus Kautschuk auf der Innenseite der Karkasse des Reifens besteht, wobei der Reifen ein Aspektverhältnis oder Seitenverhältnis im aufgepumpten Zustand von weniger als 75 % besitzt.

Es wurde nun gefunden, daß es zur Verminderung der Wärmeerzeugung in der Seitenwand vorteilhaft ist, den Krümmungsradius der Biegungen in der Seitenwand durch Verdicken der Seitenwand zu erhöhen und gleichzeitig die Spannungen in dem Kautschuk der Seitenwand auszugleichen, indem Kautschuk auf der Innenseite der Karkassenlagen angeordnet wird, so daß , letztere im Mittelpunkt oder in der Nähe des Mittelpunkts der Seitenwand angeordnet sind.

Auf diese Weise befindet sich eine Kautschukmasse auf jeder Seite der Neutralachse der Reifenseitenwand, wobei die Neutralachse in oder benachbart zu den Karkassenlagen als Folge deren Ünausdehnbarkeit relativ zum Kautschuk liegt. Das bemerkenswerte hieran ist, daß gleichgültig, ob die Seitenwand nach innen oder nach außen gebogen wird, eine relativ dicke Kautschukschicht radial nach innen gerichtet von der

509818/0323

Neutralachse (welche sich auf den Radius der Biegungskrümmung besieht) liegt, welche unter Druck gesetzt wird. Kautschuk ist jedoch gegenüber Druck oder Zusammendrücken weit beständiger als gegenüber Strecken, so daß auf diese Weise die Festigkeit der Seitenwand gegenüber einem scharfen Falten in jeder Richtung erhöht wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die Seitenwand beim Fahren des Reifens in einem platten oder entlüfteten Zustand ein Biegen in zwei Richtungen erleidet, wenn sie durch die Bodenkontaktfläche durchtritt: Zuerst wird die Seitenwand so gebogen, daß sie nach innen gerichtet konvex in einer die Bodenkontaktfläche berührenden Falte ist, dann wird die Seitenwand

konvex so gebogen, daß sie nach außen gerichtet/in der Haupt-Abflach-Falte bei der Bodenkontaktfläche wird und dann wird die erste Faltung wiederholt, wenn die Seitenwand aus der Bodenkontaktfläche heraustritt.

Vorzugsweise befindet sich der Teil der Seitenwand, der am dünnsten ist, in Nachbarschaft zu dem Punkt der maximalen Reifenbreite, wobei die Dicke der Seitenwand von dem dünnsten Teil zu der Reifenschulter ansteigt und wenigstens 25 % der Stärke der Seitenwand in diesem Bereich der Seitenwand zwischen dem dünnsten Teil der Seitenwand und der Reifenschulter Kautschuk auf der Innenseite der Reifenkarkasse aufweist.

Die Dicke einer jeden Seitenwand beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10 $ der Maximalbreite des Reifens und vorzugsweise umfassen ebenfalls zwischen 30 % und 50 % der Stärke der Seitenwand Kautschuk auf der Innenseite der Karkasse.

Es ist vorteilhaft, wenn die Seitenwände und die Wulstbereiche des Reifens aus einem hochelastischen Kautschuk hergestellt werden, um die Wärmebildung auf ein Minimum herabzusetzen. Der Kautschuk der Seitenwand und der Auskleidung sind vorzugsweise Kompoundxerungen oder Mischungen mit einer Härte

509818/0323

zwischen 45 und 65 Shore A, und vorzugsweise besitzen sie jeweils eine Rückprallelastizität von wenigstens 85 #, gemessen bei 50⁰G nach der Dunlop-Pendulum-Methode (BS 903, Teil A8, Methode ¹C), und vorzugsweise von 87 %·, wie auch in der Patentanmeldung P 22 41 040.8 der Anmelderin beschrieben ist. Die verwendeten, härteren Kautschuksorten, z.B. für den Wulstkernreiter und den Befestigungsstreifen im Wulstbereich besitzen vorzugsweise eine Härte von wenigstens 70 Shore A und eine Rückprallelastizität von größer als 60 #, gemessen bei 50 G nach der zuvor beschriebenen Methode und vorzugsweise von 65 %· Es sei darauf hingewiesen, daß es umso schwieriger wird, eine hohe Rückprallelastizität zu erhalten, je härter eine Kautschukmischung ist. Je härter und damit steifer andererseits der Kautschuk ist, umso weniger Formänderung wird in dem Kautschuk bei einer vorgegebenen Spannung erzeugt, so daß eine geringere Walkung in dem Kautschuk stattfindet.

Vorzugsweise besitzt der Reifen eine Gestalt und eine relative Struktursteifigkeit, wie in der Patentanmeldung P 22 47 640.0 der Anmelderin beschrieben, um das. gewünschte Ausmaß der Seitenstabilität bei Verwendung im platten Zustand zu erreichen.

Der erfindungsgemäße Reifen kann vorteilhafterweise bei einer Anordnung aus Reifen und Rad verwendet werden, die ein aus zwei Teilen bestehendes Schmiersystem besitzt, wie in der Patentanmeldung P 23 22 322.5
der Anmelderin beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden mehr ins Einzelne gehend erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung sind:

509818/0323

2U9668

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Anordnung bzw. eines Zusammenbaus aus Reifen und Rad mit Seitenwänden einer üblicheren Dicke in einem belasteten, platten Zustand;

Fig. 2 eine der Fig. 1 vergleichbare Ansicht, die einen Zusammenbau aus Reifen und Rad gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht durch einen Teil des erfindungsgemäßen Reifens, und

Fig. 4· eine Quersctuaittsansicht durch die Bodenkontaktfläche eines Zusammenbaus aus Reifen und Rad gemäß der Erfindung, wobei der Reifen platt ist und unter seiner vorgegebenen Belastung vorliegt.

Die Fig. 1 zeigt das Falten, das auftritt, falls ein Reifen im platten Zustand gefahren wird und welches bei normalen Seitenwänden Anlaß zu scharfen Falten gibt, die wahrscheinlich ein lokales Überhitzen und einen Bruch herbeiführen. Bei ¹A¹ ist die Seitenwand so gebogen, daß sie nach einwärts gerichtet in einer Ebene senkrecht zu der Oberfläche der Seitenwand und zu der Radialebene konvex ist. Dann ist die Seitenwand bei ¹B' in der radialen Ebene so gebogen, daß sie nach außen gerichtet konvex ist, wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist. Schließlich ist bei ¹C der Zustand der Zone ¹A¹ wiederholt. Wie sich aus der Zeichnung klar ergibt, ist dieses Biegen bei "Abwesenheit von starken Seitenkräften in dem Bereich der Seitenwand zentriert, der sich von etwas unterhalb des Punktes der maximalen Reifenbreite zu der Reifenschulter erstreckt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Seitenwand bei A und G eine Umkehr ihrer normalen Formungskrümmung erfährt.

509818/0323

Die Pig. 2 erläutert denselben Zustand mit dem erfindungsgemäßen Reifen. Die Krümmung der Seitenwand in allen drei Zonen ¹A¹, ¹B¹ und ¹G¹ ist infolge der Anwesenheit in jedem Falle von Kautschukmasse innerhalb der IJeutralachse der Seitenwand reduziert. Dieser Kautschuk wird komprimiert und besitzt natürlich einen sehr hohen Kompressionsmodul.

Der innere Aufbau der Seitenwand des Reifens ist im einzelnen in der Fig. 3 dargestellt. Der den Reifen verstärkende Aufbau besteht aus einem Paar von Wulstkernen 10, einer Radiallagenkarkasse 11, die sich von Wulst zu Wulst erstreckt und aus zwei lagen aus Rayon-Corden mit einem Schnittwinkel von 88° relativ zu der Mittelumfangsebene des Reifens besteht _o sowie einem Zwischenbau 12, der aus zwei Iiagen Stahlcorden mit Schnittwinkeln von 18° besteht, wobei ein Ende einer Lage, wie gezeigt, nach außen gefaltet ist, während das andere Ende der anderen Lage nach innen gefaltet ist.

Die Kautscimkbestandteile des Reifens bestehen aus dem Laufflächenkautschuk 13, der Auskleidung 14, den Seitenwandkautschuk 15» dem Wulstkernreiterstreifen 16 und dem Befestigungsstreifen 17· Die Lauffläehenkautschukmischung ist eine konventionelle Laufflächenmischung aus synthetischem Kautschuk (SBR-Kautschuk) mit einer Härte von 67 Shore A und einer Rückprallelastizität von 4-7 ^. Die Auskleidung 14 besteht aus einer Naturkautschukmischung mit einer Härte von 55 Shore A und einer Rückprallelastizität von 87 #, und der Seitenwandkautschuk 15 besteht aus einer anderen Naturkautschukmischung, die jedoch eine Rückprallelastizität von 87 % und eine Härte von 60 Shore A aufweist. Die Kautschukmischung der Kernreiterund Befestigungsstreifen ist dieselbe und basiert auf 85 # Naturkautschuk/15 % SBR-Polymerisatmischung mit einer Härte von 80 Shore A und eine Rückprallelastizität von 62 #.

509818/0323

2U9668

Der dargestellte Reifen ist ein 205/65 375 Reifen von der in der Patentanmeldung P 22 47 640.0 beschriebenen Art, der eine maximale Breite von 193 mm nach dem Montieren auf einer Radfelge und dem Aufpumpen besitzt. Der Reifen ist in der Fig. 3 in seiner Gestalt nach dem Formen gezeigt, er besitzt eine Laufflächenbreite von 176 mm und ist auf einer Radfelge zu montieren, deren Breite 105 mm beträgt. Die Gesamtdiclce der Seitenwand im schmälsten Teil ¹D', der an den breitesten Teil des Reifens angrenzt, beträgt 13 mm, wobei 5 mm Kautschuk auf der Innenseite der Reifenkarkasse und 5 mm außerhalb hiervon vorliegen. An der Schulter des Reifens ¹E¹ hat sich die Gesamtstärke der Seitenwand auf 27 mm erhöht, wobei die Stärke des Kautschuks innerhalb der Karkasse 9 mm und außerhalb 16 mm beträgt.

Der Reifen ist in der Fig. 4 auf einer Felge 18 montiert in einem statisch voll belasteten und platten Zustand gezeigt. In diesem Zustand befindet sich die innere Oberfläche des Reifens an zwei Stellen in Kontakt mit sich selbst, jedoch wird die Krümmung der gefalteten Seitenwände auf einem Minimum durch die Kompression des Kautschuks bei ¹F¹ innerhalb der Neutralachse der Reifenseitenwande gehalten.

Der Zusammenbau aus Reifen und Rad wird von innen geschmiert, so daß er in einem platten Zustand verwendet werden kann.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Zustand der statischen Belastung, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, nicht die höchste Belastung darstellt, welcher der Reifen unter dynamischen Zuständen unterworfen wird. Ein Reifen wird jedoch für eine Belastung unter statischen Bedingungen beurteilt, da es offensichtlich einfacher ist, diesen Zustand genau anzugeben. Unter dynamischen Bedingungen trägt ein Reifen jedoch seine volle statische Belastung, wobei die tatsächlich von dem Reifen getragene Belastung sehr beträchtlich erhöht werden kann, z.B. durch die Gewichtsübertragung während des Bremsens oder des Kurvenfahrens.

509818/0323

Claims

2U9668

Patentansprüche

Luftreifen zur Verwendung bei einem Zusammenbau aus geschmiertem Reifen und Rad, welcher eine durch eine Zwischenbauanordnung versteifte Lauffläche, Seitenwandabschnitte und Wulste umfaßt und welcher wenigstens in den Seitenwandabschnitten durch eine Karkasse verstärkt ist, die aus sich in praktisch radialen Ebenen erstreckenden Corden besteht, wobei die Breite der Lauffläche wenigstens 35 % größer als der Abstand zwischen den Fersen der Wulste des Reifens im aufgepumpten Zustand ist, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Seitenwände an ihrer dünnsten Stelle eine Dicke von wenigstens 5 % der Gesamtbreite des Reifens besitzen, wobei wenigstens 25 % dieser Dicke aus Kautschuk auf der Innenseite der Karkasse des Reifens bestehen und der Reifen ein Aspektverhältnis oder Seitenverhältnis im aufgepumpten Zustand von weniger als 73 %> besitzt.
2. Luftreifen nach Anspruch 1, bei welchem der Teil der Seitenwand, der am dünnsten ist, an dem Punkt der maximalen Breite des Reifens angrenzt, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Seitenwand von hier an in Richtung der Reifenschulter ansteigt, wobei wenigstens 25 % der Dicke der Seitenwand in diesem Bereich der Seitenwand zwischen der dünnsten Stelle der Seitenwand und der Reifenschulter Kautschuk auf der Innenseite der Reifenkarkasse enthalten.
3* Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke einer jeden Seitenwand an ihrer dünnsten Stelle nicht mehr als 10 % der gesamten Breite des Reifens beträgt.
4. Luftreifen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen 30 % und 50 # der Gesamtdicke

509818/0323

- ίο -

der Seitenwand Kautschuk auf der Innenseite der Karkasse umfaßt.
5· Luftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Reifen Seitenwandkautschuk und Auskleidungskautschuk mit einer Härte zwischen 45 und 65 Shore A und einer Rückprallelastizitat von wenigstens 85 #, gemessen bei 50⁰C nach der Dunlop-Pendulum-Methode, besitzt.
6. Luftreifen nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die Rückprallelastizitat 87 # oder mehr beträgt.
7. Luftreifen nach einem der -«rhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Reifen harten Kautschuk im Wulstbereich besitzt, wobei dieser Kautschuk eine Harte von wenigstens 70 Shore A und eine Rückprallelastizitat von größer als 60 #, gemessen bei 50 0 nach der Dunlop-Pendulum-Methode, besitzt.

509818/0323