DE69505844T2

DE69505844T2 - Reifen mit einem höhe-zu-breiteverhältniss, das nicht grösser als 0,6 ist

Info

Publication number: DE69505844T2
Application number: DE69505844T
Authority: DE
Inventors: Guy F-63110 Beaumont Cluzel
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 1999-04-08
Anticipated expiration: 2015-12-09
Also published as: JPH11502166A; US5738740A; WO1996020095A1; JP3764481B2; ES2126334T3; EP0799140A1; DE69505844D1; AU4304096A; AU692027B2; FR2728510A1; CA2208561C; CA2208561A1; ATE172914T1; EP0799140B1; BR9510437A

Description

Die Erfindung betrifft einen Reifen mit einer radialen Karkassenbewehrung, die in jedem Wulst an mindestens einem Wulstkern verankert ist, und eine Scheitelbewehrung aufweist, die aus mindestens zwei Einlagen gebildet ist, die Arbeitseinlagen genannt werden, die übereinanderliegen und aus in jeder Einlage parallel zueinander angeordneten Drähten oder Seilen gebildet sind, die sich von der einen zur folgenden kreuzen, wobei sie zur Umfangsrichtung des Reifens Winkel bilden, die im Absolutwert höchstens 40º betragen.
Sie betrifft mehr im einzelnen einen Reifen, der der Art nach ein "Schwerlastreifen" ist, bei dem das Verhältnis der Höhe über der Felge H zu seiner axialen, maximalen Breite S höchstens gleich 0,60 ist, und der dazu bestimmt ist, ein Fahrzeug mit mittlerer oder hoher Tonnage auszustatten, wie einen Lastwagen, Omnibus, Anhänger, usw.
Es ist in sehr weitem Umfang bekannt, in einem Reifen Scheitelbewehrungen zu benutzen, die einerseits aus Einlagen zusammengesetzt sind, die Arbeitseinlagen genannt sind und aus Seilen gebildet sind, die zur Umfangsrichtung einen bestimmten Winkel bilden, und andererseits aus zusätzlichen Einlagen, die aus Seilen gebildet sind, die etwa in Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Ein solches Beispiel eines Aufbaus ist im Patent US 3 677 319 gezeigt und beschrieben, wobei die Arbeitseinlagen aus Metallelementen gebildet sind, die in Winkeln ausgerichtet sind, die zwischen 18º und 75º liegen, während die zusätzlichen Einlagen aus Textilseilen gebildet sind, die unter 0º ausgerichtet sind.
Eine solche Architektur gestattet es, widersprüchliche Eigenschaften in Übereinklang zu bringen, die vom Reifen zu erzielen sind: beispielsweise Spurhaltigkeit des Fahrzeuges und Bequemlichkeit, Beständigkeit gegenüber Abnutzung und Rollwiderstand. Die zusätzlichen Textileinlagen können entweder unter, oder über, oder zwischen den Einlagen aus Metallseilen angeordnet sein, wobei die Breite der Textilanordnung zwischen 25 und 75% der Breite des Aufbaus aus Metall beträgt.
Das Patent FR 2 419 185 lehrt, daß die Art des betroffenen Reifens mit einem geringen Verhältnis H/S. während sie zahlreiche Vorzüge darbietet, auch eine bestimmte Anzahl von Nachteilen aufweist, wie etwa die mittelmäßige Haftung der Äquatorialzone der Lauffläche oder eine Stelle erhöhter Drücke im Bereich der Ränder der Lauffläche, infolge der Verkürzung der Berührungsfläche in Längsrichtung des Reifens. Um den genannten Nachteilen abzuhelfen, empfiehlt das genannte Patent FR, zwischen der Karkassenbewehrung und der radial inneren Arbeitseinlage in zwei von der Äquatorialebene beabstandeten Zonen zwei Begrenzungsblöcke anzuordnen, die jeweils aus zwei übereinanderliegenden Einlagen aus undehnbaren Seilen gebildet sind, die von der einen Einlage zur anderen gekreuzt sind, wobei sie mit der Umfangsrichtung entgegengesetzte Winkel bilden, die im Absolutwert höchstens gleich der Hälfte des kleinsten Winkels sind, der in den Arbeitseinlagen benutzt ist, und sich von 0º unterscheiden.
Wie die oben ausgeführte Lösung auch sein mag, gestattet doch ihre Anwendung bei einem Reifen mit einem Formverhältnis H/S. das höchstens 0,60 beträgt, und der dazu bestimmt ist, ein "Schwerlastfahrzeug" auszustatten, es nicht, eine befriedigende Haltbarkeit der Scheitelbewehrung zu errei chen. Das Fehlen der Haltbarkeit betrifft ebenso gut die Ermüdungsbeständigkeit der Scheiteleinlagen, und insbesondere die Beständigkeit gegenüber der Abtrennung zwischen den Enden der Einlagen, wie auch die Beständigkeit gegenüber der Ermüdung der Seile des Abschnitts der Karkassenbewehrung, der unter der Scheitelbewehrung gelegen ist, wobei die erste Unzulänglichkeit stark von der Funktionstemperatur beeinflußt wird, die in den Rändern der Arbeitseinlagen vorherrscht, gleichgültig, ob es sich um ein geradliniges Abrollen oder ein abdriftendes Abrollens handelt.
Die Erfindung hat zum Ziel, die Haltbarkeit der Scheitelbewehrung eines "Schwerlastreifens" mit dem in Betracht gezogenen Verhältnis H/S zu verbessern. Um dieses Ziel zu erreichen, ist der Luftreifen, gemäß der Erfindung, mit einer Scheitelbewehrung, die mindestens zwei Arbeits-Scheiteleinlagen aus undehnbaren Seilen aufweist, die von der einen Einlage zur folgenden überkreuzt sind, wobei sie zur Umfangsrichtung Winkel bilden, die zwischen 10º und 45º liegen, und wobei die genannten Einlagen Breiten aufweisen, die mindestens gleich 80% der maximalen axialen Breite So der Karkassenbewehrung sind, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits zwischen der Karkassenbewehrung und der radial der Drehachse nächstgelegenen Arbeitseinlage eine axial durchgehende Einlage, die aus undehnbaren Metallseilen gebildet ist, die zur Umfangsrichtung einen Winkel von mindestens 60º bilden, und deren axiale Breite mindestens gleich ist der axialen Breite der kürzesten Scheitel-Arbeitseinlage, und andererseits zwischen den beiden Arbeits-Scheiteleinlagen eine zusätzliche Einlage angeordnet ist, die aus Metallelementen gebildet ist, die etwa parallel zur Umfangsrichtung ausgerichtet sind, wobei die axiale Breite der genannten Einlage mindestens gleich ist 0,7 So, und ihr Elastizitätsmodul auf Zug höchstens gleich ist dem gleichnamigen Modul der am meisten dehnbaren Arbeitseinlage.
Unter einem undehnbaren Seil ist ein Seil, beispielsweise aus Stahl, zu verstehen, das eine relative Längung aufweist, die kleiner ist als 0,2% bis 10% der Bruchbelastung.
Drähte oder Seile, die etwa parallel zur Umfangsrichtung ausgerichtet sind, sind Drähte oder Seile, die mit der genannten Richtung Winkel bilden, die im Intervall von ± 2,5º rund um 0º liegen.
Ein Elastizitätsmodul auf Zug einer Seileinlage ergibt sich aus der Zugspannung, die in Richtung der Seile ausgeübt wird und die notwendig ist, um eine gegebene relative Längung E zu erzielen, wobei das genannte Modul ein Tangentmodul ist. Unter einem Elastizitätsmodul der zusätzlichen Einlage, das höchstens gleich ist dem gleichnamigen Modul der am meisten dehnbaren Arbeitseinlage, ist zu verstehen, daß das Tangentmodul der zusätzlichen Einlage, gleichgültig, wie die relative Längung ist, höchstens gleich ist dem Tangentmodul der am meisten dehnbaren Arbeitseinlage, gleichgültig, wie die relative Längung ist, wobei die am meisten dehnbare Einlage die Einlage ist, die für jeden Zugspannungswert eine relative Längung darbietet, die größer ist als die der anderen Einlage für dieselbe Spannung.
In vorteilhafter Weise und zum Erleichtern der Herstellung des Luftreifens wird das Modul der zusätzlichen Einlage so sein, daß es für eine relative Längung gering ist, die zwischen 0% und 0,4% liegt, und höchstens gleich dem höchsten Elastizitätsmodul auf Zug der am meisten dehnbaren Ar beitseinlage für relative Längungen, die größer sind als 0,4%.
Im obigen Rahmen kann die zusätzliche Einlage aus Seilen gebildet sein, die elastisch genannt sind, und eine Zugspannungskurve in Funktion der relativen Längung darbietet, die geringe Steigungen für geringe Längungen und eine etwa konstante und hohe Steigung für größere Längungen aufweist. Die zusätzliche Einlage kann auch aus in Umfangsrichtung ausgerichteten und derart abgeschnittenen Seilen gebildet sein, daß Stücke mit einer Länge gebildet werden, die sehr viel kleiner als der Umfang der Einlage ist, aber bevorzugt größer als das 0,1-fache des genannten Umfangs, wobei die Schnittstellen zwischen Stücken axial zueinander versetzt sind. Eine solche Ausführungsform kann auf einfache Weise der zusätzlichen Einlage das beliebige, gewünschte Modul verleihen.
Die Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung noch besser verständlich, die sich auf die Zeichnung bezieht, die auf nicht einschränkende Weise Ausführungsbeispiele darstellt, und in der:
- Fig. 1 schematisch im Meridianschnitt eine erfindungsgemäße Scheitelbewehrung darstellt, und
- Fig. 2 in ebener Darstellung und freigelegt die Scheitelbewehrung der Fig. 1 darstellt.
Der Luftreifen P mit der Abmessung 495/45 R 22.5 · hat ein Formverhältnis H/S von 0,45, wobei H die Höhe des Luftreifens P über seiner Montagefelge und S seine maximale axiale Breite ist. Der genannte Luftreifen P weist eine radiale Karkassenbewehrung (1) auf, die in jedem Wulst an minde stens einem Wulstkern verankert ist, wobei sie einen Umschlag bildet, und von einer einzigen Einlage aus Metallseilen gebildet ist. Auf diese Karkassenbewehrung (1) ist eine Scheitelbewehrung (3) aufgezogen, die radial von innen nach außen gebildet ist
- von einer ersten Einlage (31) aus undehnbaren Metallseilen, die in Bezug auf die Umfangsrichtung in einem Winkel δ von 45º ausgerichtet sind, wobei die genannte Einlage zum Ziel hat, einen großen Anteil der Kräfte der axialen Zusammendrückung aufzunehmen, denen die radiale Karkassenbewehrung (1) unterzogen sein kann,
- radial über der vorausgehenden Einlage, die Triangulationseinlage genannt ist, und diese abdeckend, von einer ersten Arbeitseinlage (32), die aus undehnbaren Metallseilen gebildet ist, die in einem Winkel α ausgerichtet sind, der im gezeigten Fall 22º beträgt,
- über der ersten Arbeitseinlage (32) von einer zusätzlichen Einlage (33), die aus undehnbaren Metallelementen mit einer Umfangslänge gebildet ist, die im wesentlichen gleich ist 1/6 der Umfangslänge der Einlage (33), wobei die genannten Elemente unter 0º ausgerichtet sind,
- dann von einer zweiten Arbeitseinlage (34), die aus Metallteilen gebildet ist, die zu denen der ersten Arbeitseinlage (32) identisch sind und zur Umfangsrichtung einen Winkel β bilden, der dem Winkel α entgegengesetzt ist und im gezeigten Fall dem genannten Winkel α von 22º gleich ist (aber auch vom genannten Winkel α unterschiedlich sein kann), und
schließlich von einer letzten Einlage aus Seilen, die elastische Seile genannt sind und in Bezug auf die Umfangsrichtung in einem Winkel γ ausgerichtet sind, der in derselben Richtung wie der Winkel β verläuft und dem genannten Winkel β gleich ist (aber auch vom genannten Winkel unterschiedlich sein kann), wobei diese letztgenannte Einlage eine Schutzeinlage ist.
Die axiale Breite L&sub3;&sub2; der ersten Arbeitseinlage (32) ist gleich dem 0,87-fachen der maximalen axialen Breite So der Mittelfaser der Karkassenbewehrung (1), die 416 mm betragen, was für eine Reifen mit üblicher Form merklich kleiner ist als die Breite L&sub1; der Lauffläche, die im untersuchten Fall 430 mm beträgt. Die axiale Breite L&sub3;&sub4; der zweiten Arbeitseinlage (34) ist gleich dem 0,8-fachen der axialen Breite So und soll 400 mm betragen. Die Triangulationseinlage (31) hat eine axiale Breite L&sub3;&sub1;, die gleich ist dem arithmetischen Mittel der Breiten der beiden Arbeitseinlagen (32) und (34) und in diesem Fall 408 mm beträgt. Was die axiale Breite L&sub3;&sub3; der zusätzlichen Einlage (33) angeht, die mindestens 0,7 So beträgt, so beträgt sie 350 mm, was 0,73 50 darstellt. Tatsächlich ist die Breite L&sub3;&sub3; der zusätzlichen Einlage (33) kleiner als die Breite L&sub3;&sub2; (L&sub3;&sub4;) der kleineren Arbeitseinlage, ohne indessen zu sehr kleiner zu sein, um derart noch wirksam bei der Verringerung der Funktionstemperaturen des Reifens in der Nähe der Enden der Scheitel-Arbeitseinlagen beizutragen, die von der Erwärmung und den Abtrennungen zwischen den Einlagen am meisten betroffenen Bereich sind. Die letzte Scheiteleinlage (35), die Schutzeinlage genannt ist, hat eine Breite L&sub3;&sub5;, die kleiner ist als die vorangehenden und 325 mm betragen soll.
Das Zug-Elastizitätsmodul der Arbeitseinlage (32) oder der Arbeitseinlage (34), die in diesem Fall identisch sind, da sie ja von den gleichen umsponnenen, undehnbaren und durchgehenden Metallseilen 27.23 über die gesamte Breite der Einlage gebildet sind, wobei die genannten Seile mit derselben Teilung angeordnet sind, d. h. mit demselben Zwischenraum zwischen den Seilen, beträgt 5300 daN/mm² bei 0,4 % relativer Längung. Das gleichnamige und unter denselben Bedingungen gemessene Modul der Einlage (31), die Triangulationseinlage genannt ist und aus umsponnenen Metallseilen 9.23 gebildet ist, beträgt 6925 daN/mm². Was die zusätzliche Einlage (33) angeht, so ist sie von umsponnenen Metallseilen 27.23 gebildet, die derart zugeschnitten sind, daß man Seilstücke erhält, deren Umfangslänge gleich 1/6 der Umfangslänge der Einlage beträgt, was zu einem Elastizitäts-Tangent-Zugmodul beiträgt, der für eine relative Längung von 0,4% 3310 daN/mm² beträgt.
Die Zusatzeinlage (33) kann auch aus sogenannten elastischen Seilen mit zwei Moduln gebildet sein, d. h. Seilen, die relative Bruchlängungen darbieten, die größer sind als 2,5%, und Kurven von Zugkraft/relativer Längung, die zwei Abschnitte deutlich unterschiedlicher Steigungen darbieten, wie etwa die Kurve (17), die in Fig. 2 des Patentes FR 1 188 486 gezeigt ist. Eine verringerte Elastizität der Einlage (33) ist nur zweckmäßig während der Abformung des Reifens in der Vulkanisationsform, und ein Seil, das einen geringen Anfangsmodul bei 0,4% relativer Längung und einen Modul beispielsweise mehr als 14000 daN/mm² darbietet, gestattet es, mühelos eine Einlage aus Seilen zu erzielen, die im wesentlichen unter 0º ausgerichtet sind und über 0,4 % relativer Längung ein Modul von 5200 daN/mm aufweist.
Der oben beschriebene Reifen gestattet es; eine befriedigende Haltbarkeit zu erzielen, einerseits vom Gesichtspunkt der Abtrennungen zwischen den Scheitel-Arbeitseinlagen her, trotz ihrer Breiten infolge der kombinierten Einwirkung der Einlage aus Umfangsseilen und der Einlage aus stark geneigten Seilen auf die Funktionstemperatur in der Nähe der Enden der kürzesten Arbeitseinlage, und auf die Scherspannungen zwischen den beiden Arbeitseinlagen, und andererseits vom Gesichtspunkt der Beständigkeit gegenüber der Ermüdung des Karkassenabschnitts her, der unter der Scheitelbewehrung gelegen ist, wobei die kombinierte Einwirkung der Einlage aus Umfangsseil und der Einlage aus stark geneigten Seilen das Durchlaufen bei einer Zugbelastung der genannten Karkassenbewehrungsseile verhindert.

Claims

1. Luftreifen mit einer Scheitelbewehrung (3), die mindestens zwei Arbeits-Scheiteleinlagen (32, 34) aus undehnbaren Seilen aufweist, die von der einen Einlage (32) zur folgenden (34) überkreuzt sind, wobei sie zur Umfangsrichtung Winkel (α, β) bilden, die zwischen 10º und 45º liegen, und wobei die genannten Einlagen Breiten L&sub3;&sub2;, L&sub3;&sub4; aufweisen, die mindestens gleich 80% der maximalen axialen Breite 50 der Karkassenbewehrung (1) sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

einerseits zwischen der Karkassenbewehrung (1) und der radial der Drehachse nächstgelegenen Arbeitseinlage (32) eine axial durchgehende Einlage (31), die aus undehnbaren Metallseilen gebildet ist, die zur Umfangsrichtung einen Winkel δ von mindestens 60º bilden, und deren axiale Breite L&sub3;&sub1; mindestens gleich ist der axialen Breite L&sub3;&sub2;, L&sub3;&sub4; der kürzesten Scheitel-Arbeitseinlage (32, 34), und andererseits zwischen den beiden Arbeits-Scheiteleinlagen (32), (34) eine zusätzliche Einlage (33) angeordnet ist, die aus Metallelementen gebildet ist, die etwa parallel zur Umfangsrichtung ausgerichtet sind, wobei die axiale Breite L&sub3;&sub3; der genannten Einlage mindestens gleich ist 0,750, und ihr Elastizitätsmodul auf Zug höchstens gleich ist dem gleichnamigen Modul der am meisten dehnbaren Arbeitseinlage.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Modul der zusätzlichen Einlage für eine relative Längung gering ist, die zwischen 0% und 0,4% liegt, und höchstens gleich dem höchsten Elastizitätsmodul auf Zug der am meisten dehnbaren Arbeitseinlage für relative Längungen, die größer sind als 0,4%.

3. Luftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Einlage aus Seilen gebildet ist, die elastische Seile genannt sind und eine erzwungene Kurve des Zuges in Funktion der relativen Längung darbietet, die geringe Steigungen für geringe Längungen aufweist, die zwischen 0 und 0,4% liegen, und eine kräftige und etwa konstante Steigung für größere Längungen.

4. Luftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Einlage aus in Umfangsrichtung ausgerichteten Seilen gebildet ist, die derart geschnitten sind, daß Stücke mit einer Länge gebildet sind, die sehr viel kleiner ist als der Umfang der Einlage, wobei die Schnittstellen zwischen den Stücken axial zueinander versetzt sind.