DE4021450A1 - Fahrzeugluftreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugluftreifen, der im wesent­ lichen aus einer Radialkarkasse mit Reifenwülsten, Seitenwänden und einem Laufstreifen besteht. Die Karkasse ist aus Karkassenteillagen gebildet. Zwei der Karkassenteillagen sind mit ihren Umschlagenden an je einem Wulstring verankert und enden in einer Überlappungsstelle, wobei sie mit der oder einer weiteren Karkassenteillage überlappt an­ geordnet sind. Die Verstärkungselemente, das sind die Festigkeitsträger der Karkasse, sind im wesentlichen radial verlaufend angeordnet. Der Laufstreifen ist durch eine gürtelartige Einlage zwischen Karkasse und Lauffläche verstärkt ausgebildet.

Fahrzeugluftreifen, deren Karkasse aus Teillagen bestehen, sind nach DE-OSen 14 80 922, 14 80 921, 14 80 958, 14 80 049 und 16 80 433 bekannt. Die Festigkeitsträgerelemente sind zumindest teilweise im Wulst- und Seitenwandbereich radial oder einem gering davon abweichenden Schräg­ winkel angeordnet. Diese Verstärkungselemente oder getrennt von diesen vorliegende weitere Vertärkungselemente der weiteren Teillage sind im Mittenbereich, das ist unterhalb der Lauffläche, unter einem Schräg­ winkel von 17° bis 45° angeordnet und bilden eine einer Gürteleinlage vergleichbare Verstärkung für die Lauffläche. In der doppellagigen An­ ordnung sind diese Verstärkungselemente derart angeordnet, daß sie sich von Lage zu Lage kreuzen. Die Überlappungsstellen der Teillagen bilden gewünschte zusätzliche Verstärkungsbereiche. Derartige Fahrzeugluft­ reifen mit geteilten Karkassen sind in Bezug auf die Überlappungs­ stellen weiter zu verbessern.

Ziel der Erfindung ist es, die Eigenschaften des Fahrzeugluftreifens bezüglich Stabilität, Festigkeit, allgemeines Lenkverhalten, Richtungs­ stabilität sowie in Bezug auf Baugleichförmigkeit und Geräuschemission weiter zu verbessern, wobei dies mit einem gleichzeitig kostengünstigen Karkassenaufbau gelöst werden soll.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, zum einen den Spannungsver­ lauf der Karkasse und damit des Fahrzeugluftreifens durch besondere Ausbildung und Anordnung der Karkassenteillagen an bestimmten, jedoch wählbaren Stellen gezielt zu beeinflussen, um die vorgenannten Reifen­ eigenschaftsverbesserungen zu erzielen, und zum andern soll die Über­ lappungsstelle als bewußt einbezogene Störmasse die Gleichförmigkeit des Reifens positiv beeinflussen und die Geräuschemission verbessern durch Beeinflussung der Schwingungsharmonischen der als Resonanzboden wirkenden Karkasse.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens eine Karkassenteillage von mindestens zwei vorgesehenen Karkassenteillagen mit unterschiedlicher Orientierungsrichtung der Festigkeitsträger­ elemente vorliegt, wobei mindestens eine Orientierungsrichtung radial verlaufend und mindestens eine weitere um mehrere Orientierungsgrade zur Diagonalen abweichend verlaufend vorliegen, und daß mindestens eine Überlappungsstelle der Karkassenteillagen im Bereich zwischen der mittleren Seitenwand und der Laufflächenschulter mit gestuftem Steifig­ keitsbereich vorliegt.

Des weiteren können bei den Karkassenteillagen, insbesondere deren Festigkeitsträgerelementen, Kombinationen aus gleichen oder verschiedenen Materialien, gleichen oder verschiedenen Kordkonstruktionen, gleichen oder verschiedenen Kordpackungsdichten und gleichen oder unterschied­ lichen Orientierungswinkeln bei den diagonal verlaufenden Karkassenteil­ lagenelementen angewandt werden.

Durch diese Ausbildung und Anordnung der Teillagen der Karkasse ist der Spannungsverlauf über Karkassenquerschnittslänge von der Radialen zur Diagonalen oder umgekehrt feinstufig zu beeinflussen, wobei die eine und/oder andere Überlappungsstelle sich symmetrisch oder asym­ metrisch auswirkt. Die Überlappungsstelle bildet zwar einen Bereich höherer Steifigkeit, durch Material, Orientierungswinkel, Kordaus­ bildung und -anordnung ist dieser Bereich feinstufig einzustellen. Es können sowohl Kraftschankungen als auch Schwingungsharmonische auf diese Weise gezielt geändert werden.

An Materialien für die Festigkeitsträgerelemente, aus denen die Teil­ lagen der Karkasse gebildet sind, stehen zur Verfügung Rayon, Polyamid, Polyester und aromatisches Polyamid in bestimmten, jedoch beliebig wählbaren Kord- oder Fadenkonstruktionen oder Stahlgewebe bzw. Stahl­ kord. Die Festigkeiten sind durch die Kordkonstruktion und die Teillagen sind durch die Anzahl der Korde in der Packungsdichte beeinflußbar. Des weiteren sind die Ummantelungsstoffe für die Festigkeitsträgerelemente auszuwählen aus den bewährten Elastomeren, wie Naturkautschuk, Styrol- Butadien- Copolymeres, Polybutadien und anderen oder aus Verschnitt­ mischungen dieser Elastomeren.

Die Überlappung stellt eine gestufte Steifigkeitsstelle im Bereich zwischen der Seitenwand und der Reifenschulter dar und kann aus ein­ oder mehrlagigen Karkassenteillagen gebildet werden. Diese Überlap­ pungsstellen stellen Störmassen dar, die die meßbaren Kraftschwankungen des fertigen Fahrzeugluftreifens beeinflussen. Durch bestimmte, jedoch wählbare Anordnungen und Anzahl der Karkassenteillagen, die vom Wulst bis zur Schulter und im Mittenbereich des Fahrzeugluftreifens vorliegen können, sind die Festigkeiten und Stabilitäten so festzulegen, wie sie nach der gewünschten Reifeneigenschaft und insbesondere für die Reifen­ gleichförmigkeit erforderlich sind. Gegebenenfalls sind je nach Teil­ lagenmaterial Einzellagen oder auch Doppellagen oder Mehrfachlagen ein­ zusetzen.

Die Enden der Karkassenteillagen überlappen einander und können weiters von den Gürtelrändern überlappt werden. Durch die Art und Weise der zu verwendenden Werkstoffe bei den Karkassenteillagen und den Anordnungen und Abmessungen in der Überlappungsstelle sind die Kraftschwankungen des fertigen Fahrzeugluftreifens gezielt zu beeinflussen. Das Schwingungs­ verhalten des einen Resonanzboden darstellenden Bauteils Karkasse ist abschnittsweise mehr oder weniger auf gewünschte Frequenzbereiche ein­ zustellen und abzustimmen, damit eine hohe Gleichförmigkeit des Reifen­ körpers und eine geringe Geräuschemission zu erzielen sind. Außer diesen Eigenschaften sind die Federung und die Dämpfung sowie die Deformation des Fahrzeugluftreifenkörpers gezielt zu beeinflussen. Die verbesserte Stabilität in den durch die Überlappungsstellen unterschied­ lich ausgebildeten Reifenbereichen trägt mit bei zu einer geringeren Materialermüdung.

Ein weitere Maßnahme besteht darin, daß die Karkasse aus mehreren Teil­ lagen symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet wird. Die Festigkeits­ trägerelemente sind an den Überlappungsstellen der Teillagen radial oder leicht gekreuzt angeordnet und stellen insoweit weitere Steifig­ keitsstufungen dar. Sie sind im Sinne der Gleichförmigkeitsharmonisier­ ung weitestgehend fein abzustimmen. Eine Karkasse, die asymmetrisch ausgebildet ist, indem lediglich eine oder mindestens eine Überlappungs­ stelle äus wenigstens zwei Karkassenteillagen gebildet wird, kann däbei aus einer kürzeren und einer längeren, beispielsweise einlagigen Teil­ karkasse gebildet werden. Eine gewünschte höhere Steifigkeit kann durch die Überlappung bildenden Doppellagen ausreichender Länge und Breite vorliegen. Eine asymmetrisch ausgebildete Karkasse ist vorteilhaft mit einem Laufstreifen zu kombinieren, der ein asymmetrisches Profil auf­ weist. Die höhere Beanspruchung derartiger Fahrzeugluftreifen, insbe­ sondere in der asymmetrisch ausgebildeten Zone, wird durch die Über­ lappungsstelle der Karkassenteillage günstig verstärkt.

Die generelle Anwendung unterschiedlicher Materialien wirkt sich außer­ dem kostengünstig bei der Herstellung der Karkasse aus. Teilweise können kostengünstig herzustellende Teillagen in Doppellage und/oder hochfeste teuere einzelne Teillagen kombiniert eingesetzt werden.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Fahrzeugluftreifen im Teilquerschnitt mit einer aus einzelnen Teillagen gebildeten Karkasse,

Fig. 2 einen Fahrzeugluftreifen im Teilquerschnitt mit einer aus doppelten Teillagen gebildeten Karkasse,

Fig. 3 einen Fahrzeuglufteifen im Teilquerschnitt mit einer aus Teil­ lagen gebildeten asymmetrischen Karkasse,

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Teillagen der Karkasse gemäß Fig. 1,

Fig. 5 eine Aufsicht auf eine weitere Teillagenkarkasse.

Der Fahrzeugluftreifen 1 gemäß Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einer geteilten Karkasse 2 mit den Wülsten 3, die jeweils zugfeste Wulstringe 4 aufweisen, an denen das Umschlagende 2′ der Karkasse verankert ist, den Seitenwänden 5, dem profilierten Laufstreifen 6 und der gürtelartigen Verstärkung 7 für den Laufstreifen.

Die Karkasse 2 wird gebildet aus den beiden Teillagen 8, 9, die sich vom Wulst 3 bis in den Schulterbereich 13 erstrecken, und der Teillage 10, die sich zwischen den beiden Schulterbereichen erstreckt. Die Über­ lappungsstellen sind mit 11, 12 bezeichnet. Die Breite B der Über­ lappung ist so gewählt, daß im wesentlichen ein gestufter Bereich vor­ liegt. Die Ränder 14 der beiden unterschiedlich breit ausgebildeten Gürtellagen 7a, 7b überlappen radial außen die Karkassenüberlappungs­ stelle.

Die Teillagen 8, 9 der Karkasse weisen Verstärkungselemente 20 mit radialem Verlauf auf, das ist unter einem Winkel von 90° zur Achse x-x; vgl. Fig. 4. Die Teillage 10 weist Verstärkungselemente 21 auf, die unter einem Winkel α₁= 85° verlaufen. An den Überlappungsstellen 11, 12 sind die Teillagen dadurch leicht gekreuzt angeordnet. Der Winkel α₂ der Verstärkungselemente 22 der radial inneren Gürtel­ lage beträgt -22° und der Winkel α₃ der Verstärkungselemente 23 der radial äußeren Gürtellage beträgt +22°. Dadurch sind die Gürtellagen gekreuzt angeordnet und bilden einen im Mittenbereich verstärkenden Gürtellagenverband. Die Ränder der Gürtellagen sind so angeordnet, daß eine bestimmte, jedoch wählbare weitere Abstufung der Festigkeiten der Festigkeitsträgerelemente in den Überlappungsstellen möglich ist.

Die Karkassenteillagen 8, 9 weisen beispielsweise Festigkeitsträger­ elemente aus einem Polyesterkord des Typs 1100/3 auf. Die Karkassen­ teillage 10 weist Festigkeitsträgerelemente beispielsweise aus Rayon­ kord 1840/3 auf.

Die Gürtellagen bestehen aus Festigkeitsträgerelementen eines elastischen Stahlgewebes oder Stahlkordes des Typs 2+2 bzw. 1+4. Die Überlappungsstelle der Karkassenteillage stellt eine Störstelle des fertigen Fahrzeugluftreifens in seinem Aufbau dar. Die Ränder dieser Überlappungsstelle können zu den Rändern der Gürtellagen durch bestimmte, jedoch nach Material und Abmessung wählbaren Streifen ergänzt werden, die bevorzugt aus Kautschuk oder Kautschukmischungen mit geringer Dicke von wenigen Zehntel Millimetern bestehen.

Diese Reifenzonen sind durch gezielte Anwendung bestimmter Materialien, bestimmter, jedoch wählbarer Abmessungen und Abstufungen so auszubilden, daß gegenüber der flexibleren Reifenseitenwand und dem gürtelversteiften Mittenbereich eine harmonisch gestufte Übergangszone geschaffen wird, bei der die Kraftschwankungen durch gezielte Ausbildung und Anordnung der Teillagen beeinflußt werden können.

Dadurch kann durch die Anordnung und Ausbildung der Überlappungsstelle auf das Schwingungsverhalten, insbesondere des Karkassenkörpers, Ein­ fluß genommen werden. In Bezug auf die Reifengleichförmigkeit und die Geräuschemission ist die geteilte Karkasse mit ihren Überlappungsstellen ein geeignetes Mittel zur gezielten Beeinflussung der Kraftschwankungen in diesen Bereichen, wobei die Gleichförmigkeit des konfektioniert her­ gestellten und vulkanisierten Reifens so gut wie möglich und die Ge­ räuschemission so niedrig wie möglich sein sollen.

Der Fahrzeugluftreifen nach Fig. 4 zeigt in der Aufsicht die wesent­ lichen Bauteile der Karkasse und des Gürtels. Die Verstärkungselemente 20 der Teillagen 8, 9 sind radial, das ist unter Winkel α₀= 90° und α_0′= 90° zur Achse x-x, angeordnet.

Die Verstärkungselemente 21 der Teillage 10 sind unter einem Winkel α₁=87° angeordnet. Die Verstärkungselemente 22 der radial inneren Gürtel­ lage 7a sind unter einem Winkel α₂ = -22° und die Verstärkungselemente 23 der radial äußeren Gürtellage 7b sind unter einem Winkel α₃ = +22°, das ist entgegengerichtet zu der Anordnung der Elemente 22, angeordnet. Die Gürtellage 7b ist etwa so breit wie die Laufflächenbreite ausge­ bildet. Die Gürtellage 7a ist dagegen schmaler als die Gürtellage 7b ausgebildet. Die Ränder der Gürtellagen befinden sich abgestuft im Schulterbereich und überlappen die Überlappungsstelle jeweils mit einer bestimmten wählbaren Breite.

Der Fahrzeugluftreifen 31 gemäß Fig. 2 besteht im wesentlichen aus der geteilten Karkasse 32, den Reifenwülsten 33 mit je einem Wulstkernring 34, den Seitenwänden 35 und dem Laufstreifen 36 sowie der gürtelartigen Verstärkung 37 zwischen Karkasse und Laufstreifen.

Die Karkasse 32 wird gebildet aus den inneren Teillagen 38, 39, deren Umschläge 32′ am Wulstring 34 verankert sind und in der Überlappungs­ stelle 41 enden, der Teillage 40, die im Reifenmittenbereich M angeordnet ist. Die innere Teillage 40a und äußere Teillage 40b überlappen die Teillagen 38, 39.

Äußere Teillagen 42, 43 erstrecken sich aus dem Wulstbereich bis in den Schulterbereich und enden in den Überlappungsstellen 41 radial außerhalb der Teillagen 38, 39. Diese weiteren Karkassenteillagen stabilisieren die Karkasse, insbesondere in der Seitenwand, und können als Hilfsteil­ lagen angesehen werden.

Die Karkassenteillagen können aus unterschiedlichen Korden, unterschied­ lichen Materialien, unterschiedlichen Kordkonstruktionen und unterschied­ lichen Packungsdichten bestehen und können jeweils auch mehrlagig vor­ liegen.

Der Fahrzeugluftreifen 51 gemäß Fig. 3 besteht aus einer asymmetrisch ausgebildeten Teilkarkasse 52 und den wie vorbeschriebenen Reifenteilen Wulst, Seitenwand, Laufstreifen und gürtelartiger Verstärkung zwischen Karkasse und Laufstreifen.

Die geteilte Karkasse 52 wird gebildet aus einer kürzeren Teillage 53, die mit ihrem Umschlag am Wulstring verankert ist und in der Über­ lappungsstelle 55 im Schulterbereich S endet sowie der länger ausge­ bildeten Teillage 54, die mit ihrem Umschlag am anderen Wulstring ver­ ankert ist und über den Schulter- und Mittenbereich hinaus bis in die Überlappungsstelle 55 verlängert ist und hier endet. Beide Teillagen können, was die Festigkeitsträgerelemente anbetrifft, aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien, gleichen oder unterschiedlichen Kord­ konstruktionen und/oder gleichen oder unterschiedlichen Packungsdichten bestehen, wobei die Orientierungswinkel der Verstärkungselemente der Teillagen 53, 54 unterschiedlich sind, z. B. Teillage 54 radial mit Teillage 53 gering diagonal, Winkel α = 88°. Der asymmetrisch ausge­ bildete Karkassenteil ist nicht auf die hier beschriebene Ausführungs­ form beschränkt. Es können ebenso die Überlappungsstellen von mehreren Karkassenteillagen vorliegen, so daß mehr als nur eine Überlappungs­ stelle vorgesehen ist.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere Anordnung der Verstärkungselemente der Teillagen. Die Verstärkungselemente 63 der einen Teillage 64 sind leicht diagonal, Winkel α₀= -87° verlaufend angeordnet. Die Verstärkungs­ elemente 65 der mittleren Teillage 66 sind radial verlaufend, α₁=90°, angeordnet. Die Verstärkungselemente 67 der weiteren Teillage 68 sind leicht diagonal, Winkel α₀=87° verlaufend angeordnet. In einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit können die Verstärkungselemente 63 unter Winkel α₀=+ diagonal und die Verstärkungselemente 67 unter Winkel α_0′= - diagonal angeordnet sein.

Claims (6)

1. Fahrzeugluftreifen, bestehend aus in Teillagen vorliegender Karkasse mit Wülsten, die zugfeste Wulstringe aufweisen, Seitenwänden, einem Laufstreifen und einer gürtelartigen Verstärkung zwischen Karkasse und Laufstreifen, wobei zwei Teillagen mit den Umschlagenden an den jeweiligen Wulstringen verankert sind und weiteren Enden in Über­ lappungsstellen mit weiteren Teillagen enden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Karkassenteillage (8 oder 9, 38 oder 39, 53 oder 54) von mindestens zwei Karkassenteillagen (8, 9, 10; 38, 39, 40, 42, 43) mit unterschiedlicher Orientierungsrichtung (Winkel α₀, α_0′, α₁....) der Festigkeitsträgerelemente (20, 21...) vorliegt, wobei mindestens eine Orientierungsrichtung radial und mindestens eine weitere um mehrere Winkelgrade zur Diagonalen abweichend vorliegen, und daß mindestens eine Überlappungsstelle (11, 41, 55) der Karkassen­ teillagen im Bereich zwischen mittlerer Seitenwand (5) und Lauf­ flächenschulter mit festigkeitsgestuftem Übergangsbereich vorliegt.

2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die An­ wendung der Kombination aus gleichen oder verschiedenen Materialien der Karkassenteillagen, insbesondere von deren Verstärkungselementen (20, 21), gleichen oder verschiedenen Kordkonstruktionen, gleichen oder verschiedenen Packungsdichten und gleichen oder unterschied­ lichen Orientierungswinkeln (α₀, α_0′, α₁) der zur Diagonalen ab­ weichend verlaufenden Verstärkungselemente.

3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geteilte Karkasse (2, 32) aus den vom Wulst bis zum Schulter­ bereich sich erstreckenden Teillagen (8, 9) und der den Mittenbe­ reich M überbrückenden Teillage (10) gebildet ist.

4. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den inneren Teillagen (38, 39) eine weitere äußere Teillage (42) vorgesehen ist, die sich als äußere Hilfslage vom Wulst bis in den Schulterbereich erstreckt.

5. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Mittenbereich M angeordnete Teillage (40) aus unterschiedlich ausgebildeten Teillagen (40a, 40b) und insbesondere aus unterschied­ lich breiten Lagen besteht.

6. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geteilt ausgebildete Karkasse (52) aus mindestens einer Teil­ lage (53) und mindestens einer weiteren Teillage (54) mit mindestens einer Überlappungsstelle (55) besteht.