DE69624200T2

DE69624200T2 - Radialer luftreifen

Info

Publication number: DE69624200T2
Application number: DE69624200T
Authority: DE
Inventors: Toru Tsuda
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: DE69624200D1; EP0778164B1; ES2184864T3; WO1997001452A1; US5871601A; EP0778164A1; EP0778164A4; JP3993889B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen und insbesondere einen Luftreifen, der dadurch verstärkt ist, dass an der Seitenwand des Reifens eine Gummiverstärkungslage mit einem mondsichelförmigen Querschnitt vorgesehen ist, so dass, wenn der Luftreifen an einem Fahrzeug angebracht ist und während des Laufens durchstochen wird, der Reifen noch eine beträchtliche Strecke in dem durchstochenen Zustand laufen kann.
Es sind bereits verschiedene Maßnahmen getroffen worden, um die Fahrt von der Stelle aus, an der der Reifen durchstochen worden ist, bis zu einem vom Fahrer erwünschten Ort wie beispielsweise einer Servicestation, wo der Reifen ausgetauscht werden kann, sicher fortsetzen zu können, und zwar ohne den Reifen weiter zu beschädigen und ohne Nachteile wie beispielsweise eine schlechte Lenkbarkeit herbeizuführen, wenn der innere Druck des Reifens aus irgendeinem Grund sinkt oder gleich Null wird (im Folgenden "durchstochen"), was in vielen Fällen aufgrund eines Fremdobjekts wie beispielsweise eines Nagels oder Metallstücks geschieht, das den Reifen, der an einem Fahrzeug angebracht ist, während der Fahrt durchsticht.
Unter diesen Maßnahmen offenbart als einfache und effektive Maßnahme für Reifen für Passagierfahrzeuge insbesondere die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 52-41521 eine Technik, die sich auf einen sogenannten seitlich verstärkten Plattfußreifen bezieht, in welchem eine Gummiverstärkungslage mit einem mondsichelförmigen Querschnitt die innere Karkassenumfangsfläche der Seitenwand auskleidet, welche dem Bereich entspricht, in welchem der Reifen die geringste Festigkeit hat, so dass die gesamte Seitenwand ungefähr die gleiche Dicke hat, um so eine Festigkeit zu schaffen.
Bei diesem seitlich verstärkten Plattfußreifen wird in einem Normalzustand die Belastung hauptsächlich durch den Innendruck aufgefangen. Wenn der Reifen durchstochen ist, wird die Aufnahme der Belastung durch die der verstärkten Seitenwand inhärente Festigkeit übernommen.
Bei diesem seitlich verstärkten Plattfußreifen wird zwar, wie in Fig. 2 der begleitenden Zeichnungen dargestellt, wenn der Reifen durchstochen ist, ein Krümmen einer Seitenwand S vermieden, aber ein Kronenbereich 21 zeigt das als Krümmung bekannte Phänomen, und daher wird eine Lauffläche 22 von einer Straßenoberfläche R abgehoben. Als Ergebnis kontaktiert ein Bereich 23 der Seitenwand, der von der Lauffläche 22 unterschiedlich ist, den Boden.
In diesem Bodenkontaktzustand konzentriert sich offensichtlich die Belastung, und Defekte treten zu einem frühen Zeitpunkt in Bereichen auf, bei denen eine starke Biegeverformung vorliegt. Als Ergebnis muss, um die Dauerhaftigkeit des Plattfußreifens zu verstärken, ein Krümmen des Kronenbereichs 21 unterdrückt werden, und die Verformung des Reifens muss soweit wie möglich so gehalten werden, wie sie vor der Durchstechung war.
Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 6-191243 und die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 6-191244 offenbarten Techniken, wobei zumindest eine organische Faserkordenlage, welche effektiv für die Gewichtsreduzierung ist, am Außenumfang der Gürtellage vorgesehen ist, um so die Festigkeit des Basislaufbereichs zu verbessern.
Diese offenbarten Techniken zeigen jedoch keine ausreichenden Effekte, um die Krümmung zu unterdrücken, und die momentane Situation ist, dass, sogar wenn die Festigkeit des Basislaufbereichs noch verstärkt wird durch Wickeln von mehreren Lagen, die Effekte gering sind in Proportion zum Anstieg der Kosten und des Gewichts.
Es wird auch hingewiesen auf die Offenbarung der FR-A- 2425334, die den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, gemäß der ein Luftreifen folgendes aufweist: eine ringförmige radiale Karkasse 21, ein Paar von Seitenwänden 14, eine Gürtellage 23, die mehrere Metallkordenlagen beinhaltet, und eine Lauffläche 11, die nacheinander an einem Umfang eines Kronenbereichs der ringförmigen radialen Karkasse platziert sind, und, an einer inneren Umfangsfläche jedes Seitenbereichs der Karkasse, eine Gummiverstärkungslage 20, die einen mondsichelförmigen Querschnitt hat, und eine zusätzlichen Lage (Verstärkungsschicht) 31, die zwischen der ringförmigen radialen Karkasse 21 und der Gürtellage 23 vorgesehen ist und Korden beinhaltet, die bezüglich einer mittleren Äquatorialebene so orientiert sind, dass sie sowohl die Korden der Karkasse als auch die Korden der Gürtellage schneiden, wobei die Korden der zusätzlichen Lage die mittlere äquatoriale Ebene schneiden.
Die vorliegende Erfindung hat die oben beschriebenen Probleme in Betracht gezogen, und ihr Ziel ist es, einen Luftreifen zu schaffen, bei welchem, wenn der Reifen durchstochen ist, ein Krümmen des Korenbereichs unterdrückt wird und die Dauerhaftigkeit gesteigert wird.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Luftreifen mit einer ringförmigen radialen Karkasse, einem Paar von Seitenwänden, einer Gürtellage, die mehrere Metallkordenlagen beinhaltet, und einer Lauffläche, die nacheinander an einem Umfang eines Kronenbereichs der ringförmigen radialen Karkasse platziert sind, und, an einer inneren Umfangsfläche jedes Seitenbereichs der Karkasse, mit einer Gummiverstärkungslage, die einen mondsichelförmigen Querschnitt hat, und mit einer zusätzlichen Lage, die zwischen der ringförmigen radialen Karkasse und der Gürtellage vorgesehen ist und Korden beinhaltet, die bezüglich einer mittleren Äquatorialebene so orientiert sind, dass sie sowohl die Korden der Karkasse als auch die Korden der Gürtellage schneiden, wobei die Korden der zusätzlichen Lage die mittlere äquatoriale Ebene schneiden.
Wie bekannt ist, ist eine Gürtellage zum Verbessern der Festigkeit des Basisbereichs der Lauffläche am Kronenbereich eines Luftreifens vorgesehen. Die Gürtellage besteht normalerweise aus mehreren Stahlkordenlagen. Es ist bekannt, dass, wenn aufgrund eines Lochs im Reifen die Lauffläche eine Biegeformung erfährt, so dass sie sich abhebt, die Stahlkordenlage zur neutralen Achse wird und eine Kompressionskraft auf die Lauffläche und Spannung auf die Karkasse aufgebracht wird.
Demzufolge wird in einem herkömmlichen Verstärkungsverfahren, bei welchem der Außenumfang der Gürtellage zusätzlich verstärkt wird, die Kompressionsseite verstärkt, und die den Verstärkungskorden eigene hohe Elastizität in Spannungsrichtung wird nicht erzeugt.
Der Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einer zusätzlichen Lage auf der Seite des Kronenbereichs des Reifens versehen, auf welche Seite beim Durchstechen des Reifens Spannung ausgeübt wird. Demzufolge wird, sogar wenn die Korden durch flexible organische Fasern verstärkt werden, der Kronenbereich effektiv mit Biegesteifigkeit versehen, und ein Abheben der Lauffläche beim Durchstechen des Reifens kann effektiv unterdrückt werden. Als Ergebnis kann eine lokale Konzentration von Belastungen vermieden werden, und die Laufeigenschaften des platten Reifens können stark verbessert werden. In diesem Fall wird bevorzugt, dass die Korden der zusätzlichen Lage die mittlere Äquatorialebene in einem Winkel schneiden, der größer oder gleich 30º ist, weil bei Winkeln von weniger als 30º bezüglich der mittleren Äquatorialebene keine ausreichende Festigkeit des Reifens in radialer Richtung erhalten werden kann und eine Krümmung nicht unterdrückt werden kann. Es ist außerdem weiter bevorzugt, dass die Korden der zusätzlichen Lage sich in einem Bereich von 45 bis 75º bezüglich der mittleren äquatorialen Ebene befinden. Es ist festgestellt worden, dass, um das Krümmen ausreichend und effektiv zu unterdrücken, eine ausreichende Festigkeit in radialer Richtung des Reifens gegeben sein muss, und die Festigkeit in Umfangsrichtung muss aufrechterhalten werden, und der Winkel bezüglich der Äquatorialebene ist optimal in einem Bereich zwischen 45 und 75º.
Auch anderes Material als Aramid, Polyester, Rayon etc. kann optimal für die organischen Faserkorden verwendet werden. Außerdem ist die Anzahl der organischen Faserkordlagen nicht auf eine beschränkt, und mehrere Lagen können übereinander angeordnet sein, so dass die Korden dieser Lagen einander schneiden.
Die Erfindung wird weiter beschrieben mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, wobei:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Reifens einer Ausführungsform ist, auf welche die vorliegende Erfindung angewandt ist; und
Fig. 2 eine Querschnittskonturansicht ist, die die Verformung zeigt, wenn ein herkömmlicher Reifen durchstochen ist.
Um die Effekte eines Reifens zu bestätigen, auf welchen die vorliegende Erfindung angewandt wurde, wurde die Flachlaufdauerhaftigkeit beim tatsächlichen Fahren eines Fahrzeugs für Beispielreifen der Größe 205/65R15 und herkömmliche Beispielreifen.
Als Testverfahren wurde jeder Testreifen auf eine 15 · 5 1/2 J- Felge montiert. Nach dem Füllen mit Innendruck, um den Wulst an der Felge zu befestigen, wurde der Ventilkern entfernt, und Testreifen mit einem Innendruck von im Wesentlichen Null wurden jeweils an dem rechten Vorderrad eines Passagierfahrzeugs angebracht. Die Reifen wurden auf einer Teststrecke mit einer konstanten Geschwindigkeit von 20 km/h getestet. Der Fahrer erfuhr die Erzeugung von anormalen Schwingungen, die durch einen Defekt des Testreifens erzeugt wurden (Grenze der Dauerhaftigkeit), und die Fahrdistanz, bis dieser Defekt erzeugt wurde, wurde gemessen.
Im Folgenden wird eine Beschreibung gegeben auf der Basis der begleitenden Zeichnungen, wobei Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Reifens ist, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 1 (bezeichnet als Beispiel 1) ist ein Beispiel eines Reifens 1 für Passagierfahrzeuge der Größe 205/ESR15. Eine Karkasse 2 ist aus zwei Lagen 6 ausgeformt, in welchen Polyesterkorden mit 1000d/2 so angeordnet sind, dass sie im Wesentlichen senkrecht zu einer Äquatorialebene O orientiert sind. Beide Endbereiche der Karkasse 2 sind um Wulstringe 9 herum gewickelt, so dass sie aufgewickelte Endbereiche 2' bilden. Eine Wulstfüllung 10 aus Hartgummi ist sich verjüngend zwischen der Karkasse 2 oberhalb des Wulstrings und dem aufgewickelten Endbereich 2' der Karkasse eingebettet.
Die Lauffläche des Reifens ist an einem Außenumfang eines Kronenbereichs 3 der Karkasse 2 vorgesehen.
An einer inneren Umfangsfläche eines Seitenbereichs 5 der Karkasse 2 ist eine Gummiverstärkungslage 7 (Shore A-Härte 84º, maximale Breite 10 mm) mit mondsichelförmigem Querschnitt so angeordnet, dass die gesamte Seitenwand S eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke von der Stelle aus hat, wo die Gummiverstärkungslage 7 über die Karkasse auf der Wulstfüllung angeordnet ist. Bezugsziffer 11 bezeichnet eine luftundurchlässige innere Verkleidung.
Eine Gürtellage 4 weist zwei Lagen auf, wobei jede Lage eine verdrehte Struktur ist, in welcher 1 · 5 Stahlkorden so angeordnet sind, dass sie in einem Winkel von 26º bezüglich der Äquatorialebene O geneigt sind, und wobei die beiden Lagen einander überlagert sind, so dass sich die Korden schneiden. Eine zusätzliche Lage 8, welche enger ist als die Gürtellage, ist zwischen der Gürtellage 4 und der Karkasse 2 angeordnet.
In Beispiel 1 ist die zusätzliche Lage 8 zwischen der Karkasse 2 und der Gürtellage 4 angeordnet und weist organische Faserkorden auf, welche bezüglich der mittleren Äquatorialebene O so orientiert sind, dass sie die Korden der Karkasse und die Korden der Gürtellage schneiden, wobei die Korden der zusätzlichen Lage die mittlere Äquatorialebene schneiden.
Die zusätzliche Lage 8 ist durch eine gummibeschichtete Lage ausgeformt, in welcher 1670d/2 Aramidkorden in einem Winkel von 20º bezüglich der Äquatorialebene O angeordnet sind.
Die Gürtellage 4 kann eine Struktur sein, die durch eine Decklage verstärkt ist, welche ausgeformt ist durch Anordnen von mehreren hitzeschrumpfenden Korden, wie beispielsweise Nylon, und Wickeln der Korden spiralförmig in Umfangsrichtung eines gummibeschichteten Streifens, und zwar am gesamten Umfang oder in einem vorbestimmten Bereich der Gürtellage.
Obwohl die Details der Hälfte auf der rechten Seite der Äquatorialebene O in Fig. 1 nicht dargestellt sind, besteht eine Symmetrie bezüglich rechts und links.
In Beispiel 2 ist die Verstärkungslage 8 des Beispiels 1 aus einer gummibeschichteten Lage geformt, in welcher Aramidkorden in einem Winkel von 30º bezüglich der Äquatorialebene O angeordnet sind. Beispiel 2 ist im Wesentlichen gleich Beispiel 1 in allen anderen Punkten.
In Beispiel 3 ist die Verstärkungslage 8 des Beispiels 1 aus einer gummibeschichteten Lage geformt, in welcher Aramidkorden in einem Winkel von 45º bezüglich der Äquatorialebene O angeordnet sind. In allen anderen Punkten gleicht Beispiel 3 im Wesentlichen dem Beispiel 1.
In Beispiel 4 ist die Verstärkungslage 8 des Beispiels 1 aus einer gummibeschichteten Lage geformt, in welcher Aramidkorden in einem Winkel von 60º bezüglich der Äquatorialebene O angeordnet sind. In allen anderen Punkten gleicht Beispiel 4 im Wesentlichen dem Beispiel 1.
In Beispiel 5 ist die Verstärkungslage 8 des Beispiels 1 aus einer gummibeschichteten Lage geformt, in welcher Aramidkorden in einem Winkel von 75º bezüglich der Äquatorialebene O angeordnet sind. In allen anderen Punkten gleicht Beispiel 5 im Wesentlichen dem Beispiel 1.
In Beispiel 6 ist die Verstärkungslage 8 des Beispiels 1 aus einer gummibeschichteten Lage geformt, in welcher Aramidkorden in einem Winkel von 90º bezüglich der Äquatorialebene O angeordnet sind. In allen anderen Punkten gleicht Beispiel 6 im Wesentlichen dem Beispiel 1.
In einem Vergleichsbeispiel 1 ist eine Lage mit dem gleichen Aufbau wie die zusätzliche Lage 8 zwischen der Gürtellage 4 und der Lauffläche angeordnet. Die Verstärkungslage 8 ist aus einer gummibeschichteten Lage ausgeformt, in welcher Aramidkorden in einem Winkel von 60º bezüglich der Äquatorialebene O angeordnet sind. In allen anderen Punkten gleicht das Vergleichsbeispiel 1 im Wesentlichen dem Beispiel 1.
Ein Vergleichsbeispiel 2 gleicht im Wesentlichen dem Beispiel 1, abgesehen davon, dass keine zusätzliche Kordenlage wie die zusätzliche Lage 8 verwendet wird.
Die Ergebnisse der Messung der Laufabstände, bis die Defekte auftraten, sind in der folgenden Tabelle aufgelistet.
Auf diese Art und Weise kann die Dauerhaftigkeit bei einem flachen Reifen vorteilhaft verbessert werden durch Platzieren einer zusätzlichen Lage zwischen der Karkasse und der Gürtellage, welche organische Faserkorden beinhaltet, welche bezüglich der mittleren Äquatorialebene so orientiert sind, dass sie die Korden der Karkasse und die Korden der Gürtellage schneiden, wobei die Korden der zusätzlichen Lage die mittlere Äquatorialebene schneiden, verglichen mit einem Reifen, der an dem Seitenbereich der inneren Umfangsfläche der radialen Karkasse eine Gummiverstärkungslage hat, welche einen mondsichelförmigen Querschnitt hat und die Belastung trägt und stützt.
Wie oben beschrieben, kann der Luftreifen gemäß der vorliegenden Erfindung eine große Distanz zurücklegen, sogar wenn er durchstochen ist, und er ist daher sehr nützlich für die Automobilindustrie in der heutigen fahrzeugorientierten Gesellschaft.

Claims

1. Luftreifen (1) mit einer ringförmigen radialen Karkasse (2), einem Paar von Seitenwänden, einer Gürtellage (4), die mehrere Metallkordenlagen beinhaltet, und einer Lauffläche, die nacheinander an einem Umfang eines Kronenbereichs (3) der ringförmigen radialen Karkasse platziert sind, und, an einer inneren Umfangsfläche jedes Seitenbereichs (5) der Karkasse, mit einer Gummiverstärkungslage (7), die einen mondsichelförmigen Querschnitt hat, und mit einer zusätzlichen Lage (8), die zwischen der ringförmigen radialen Karkasse und der Gürtellage vorgesehen ist und Korden beinhaltet, die bezüglich einer mittleren Äquatorialebene (O) so orientiert sind, dass sie sowohl die Korden der Karkasse als auch die Korden der Gürtellage schneiden, wobei die Korden der zusätzlichen Lage die mittlere äquatoriale Ebene schneiden, dadurch gekennzeichnet, dass die Korden der zusätzlichen Lage (8) organische Faserkorden sind.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korden der zusätzlichen Lage (8) die mittlere äquatoriale Ebene (O) in einem Winkel von zumindest 30º schneiden.

3. Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummiverstärkungslagen (7) jeweils eine solche Querschnittsgestalt haben, dass beide Seitenwände des Reifens eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke haben.

4. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Lage (8) eine einzelne Lage aus gummibeschichteten Aramidkorden ist.

5. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter gekennzeichnet durch eine Haubenlage, die radial außerhalb der Gürtellage (4) positioniert ist.

6. Luftreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haubenlage durch Wickeln von mehreren heißschrumpfenden Korden in einem gummibeschichteten Streifen spiralförmig in Umfangsrichtung am gesamten Umfang oder einem vorbestimmten Bereich des Umfangs der Gürtellage (4) ausgeformt ist.

7. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Lage (8) eine Breite hat, die kleiner ist als die der Gürtellage (4).

8. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Lage (8) angrenzend an die Gürtellage (4) vorgesehen ist.