Beschreibung

FAHRZEUGLUFTREIFEN MIT VERSTäRKTER WULSTKONSTRUKTION

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, insbesondere für LKW, in radialer Bauart, mit einer ein- oder mehrlagigen Karkasseinlage mit Festigkeitsträgern aus Stahlcord oder einem Werkstoff ähnlicher Festigkeit, wobei die Karkasseinlage in Wulstbereichen um Wulstkerne Hochschläge bildend umgeschlagen ist und die Wulstbereiche mit zumindest einer, insbesondere mit mehreren Verstärkungslagen verstärkt sind, wobei die Verstärkungslage(n) als Gewebelage(n) mit zugefesten, textilen Festigkeitsträgern ausgeführt ist bzw. sind.

Ein derartiger Reifen ist beispielsweise aus der DE 30 43 726 A bekannt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Reifen im Wulstbereich mit vier Gewebelagen verstärkt. Die Lagen sind derart angeordnet, dass sie jeweils zwischen der Karkasseinlage und der Reifenaußenwand, welche entweder von der Innenschicht oder der Seitenwand gebildet wird, verlaufen.

Aus der EP 1 129 870 A ist ein Run-Flat-Reifen bekannt, welcher somit ohne inneren Luftdruck über eine gewisse Dauer gefahren werden kann, wobei der Reifen zu diesem Zweck mit mondsichelförmigen Verstärkungsprofilen aus Gummi in den Seitenwänden und in den Wulstbereichen jeweils mit zumindest einer mit Stahlcord verstärkten zusätzlichen Lage zwischen dem Kernprofϊl und der Karkasseinlage verstärkt ist.

Aus dem US Patent 4,852,626 ist eine Wulstverstärkung für einen LKW Reifen bekannt, bei dem die Karkasseinlage in Nähe des Wulstkernes zwischen zwei mit Stahlcord

verstärkten Verstärkungslagen verläuft, die auf eine bestimmte Weise angeordnet sind und deren Festigkeitsträger zueinander gekreuzt angeordnet sind.

Es sind noch weitere Wulstverstärkerkonstruktionen für LKW Reifen, sowohl für Steilschulter- als auch für Schrägschulterreifen, bekannt. Eine dieser

Wulstverstärkerkonstruktionen weist zwischen zwei und vier im Kreuzverband angeordnete Gewebelagen auf, welche radial außerhalb des Umschlages der Karkasseinlage verlaufen, aneinander anliegen und zueinander gestaffelt sind. Bei Schrägschulterreifen werden im Allgemeinen drei oder vier derart angeordnete Gewebelagen vorgesehen. Bei einer anderen bekannten Ausführung ist als Wulstverstärker eine einzige Lage aus gummierten Stahlcorden vorgesehen, welche radial außerhalb des Karkasshochschlages und unterhalb des Wulstkernes verläuft. Bei einer weiteren Alternative unter Verwendung einer Wulstverstärkerlage mit Stahlcorden als Festigkeitsträger verläuft diese Lage nicht nur radial außerhalb des Hochschlages sondern komplett um den Wulstkern und an der Innenseite relativ weit neben dem Kernprofil. Bei LKW Reifen, die besonders belastbar sein sollen, ist es auch bekannt, Kombinationen aus Verstärkungslagen mit textilen Festigkeitsträgern und Verstärkungslagen mit Stahlcorden als Festigkeitsträger vorzusehen.

Wegen des geringen Gewichtes aber auch der niedrigeren Herstellkosten besteht der Wunsch, auch in hochbelastbaren LKW Reifen Wulstverstärkerverbände vorsehen zu können, die ausschließlich Gewebelagen mit textilen Festigkeitsträgern sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, bei einem Reifen der eingangs genannten Art einen aus zumindest einer Gewebelage mit textilen Festigkeitsträgern bestehenden Wulstverstärker vorzusehen und dabei die erforderliche Haltbarkeit und Lebensdauer des Reifens, je nach dessen Einsatzzweck, sicherzustellen.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass eine textile Verstärkungslage vorgesehen ist, welche auf der einen Seite in direktem Kontakt mit dem Wulstkern und auf der anderen Seite in direktem Kontakt mit der Karkasseinlage den

Wulstkern umläuft, reifeninnenseitig zwischen dem Kernprofil und der Karkasseinlage bis auf eine, bezogen auf den Felgeneckpunkt, in radialer Richtung gemessene Höhe reicht, die zwischen dem 0,1 -fachen und dem 0,47-fachen der Querschnittshöhe des Reifens beträgt und reifenaußenseitig zwischen dem Kernprofil und dem Hochschlag der Karkasseinlage in einem Abstand radial innerhalb des Hochschlages endet.

Es hat sich herausgestellt, dass je nach Einsatzbereich, bereits eine einzige, den Wulstkern umlaufende und außenseitig von der Karkasseinlage umgebene textile Verstärkungslage ausreicht, die Wulstbereiche von LKW Reifen derart zu verstärken, dass die erwünschte Haltbarkeit und Belastbarkeit erreicht wird. Auf die Verwendung von Stahlcord in

Verstärkungslagen im Wulstbereich kann verzichtet werden. Die gemäß der Erfindung in jedem Fall vorgesehene Verstärkungslage ersetzt dabei gleichzeitig die ansonsten übliche Kernfahne. Die Erfindung ermöglicht ein Vielzahl vorteilhafter Ausführungen der Verstärkung und Versteifung der Wulstbereiche und gestattet es somit, Reifen optimal auf ihren Einsatzzweck abzustimmen.

In diesem Zusammenhang kann es von Vorteil sein, wenn zumindest eine weitere textile Verstärkungslage reifeninnerseitig zwischen der Karkasseinlage und dem Kernprofil verläuft und/oder wenn zumindest eine dieser weiteren textilen Verstärkungslagen den Wulstkern zumindest teilweise umläuft.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung reicht die in direktem Kontakt mit dem Wulstkern verlaufende Verstärkungslage an der Seite des Hochschlages der Karkasse bis auf eine, vom Felgeneckpunkt gemessenen Höhe, die zwischen 10 % und 80 % der ebenfalls vom Felgeneckpunkt gemessenen Höhe des Hochschlages beträgt. Diese Maßnahme ist für den bereits erwähnten Ersatz der Kernfahne durch diese Verstärkungslage von Vorteil.

Bei LKW-Reifen, die besonders belastbar sein sollen, können gemäß der Erfindung bis zu drei weitere textile Verstärkungslagen, die ausschließlich reifeninnenseitig zwischen der Karkasseinlage und dem Kernprofil verlaufen, vorgesehen sein.

Dabei lässt sich eine gezielte Verstärkung des Wulstes durch eine Anordnung erzielen, bei der das dem Wulstkern nahe Ende jeder weiteren Verstärkungslage maximal bis zum Beginn des radial innerhalb des Wulstkernes verlaufenden Abschnittes der Karkasseinlage reicht.

Besonders dauerhaltbar wird der erfindungsgemäße Gewebelageverbund dann, wenn zumindest eine der weiteren Verstärkungslagen zwischen der den Wulstkern umlaufenden Verstärkungslage und dem Kemprofil verläuft.

Alternativ dazu lässt sich eine gezielte Verstärkung des Wulstbereiches im kritischen Bereich auch dadurch erzielen, dass zumindest eine der weiteren Verstärkungslagen zwischen der den Wulstkern umlaufenden Verstärkungslage und der Karkasseinlage verläuft.

Eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung spezieller vorteilhafter Eigenschaften der Wulstbereiche eines Reifens ist bei einem erfϊndungsgemäßen Gewebelagenverbund durch eine Staffelung der Enden der Verstärkungslagen gegeben. Dabei können die radial äußeren und / oder die radial inneren Enden der Verstärkungslagen zueinander gestaffelt angeordnet sein.

Bei der Erfindung ist daher die gegenseitige Anordnung der Enden von mehreren textilen Verstärkungslagen besonders variabel. Ein optimaler Bereich des gegenseitigen Abstandes der Enden benachbarter Verstärkungslagen bei Staffelung derselben liegt im Bereich zwischen 7 mm und 20 mm.

Eine weitere Möglichkeit, die Verstärkungslagen anzuordnen und somit den gesamten Lagenverbund bestimmte Eigenschaften zuzuweisen besteht in der gegenseitigen Anordnung der textilen Festigkeitsträger in den einander benachbarten Verstärkungslagen im Kreuzverband.

Schließlich ist auch die Orientierung der textilen Festigkeitsträger in den einzelnen Verstärkungslagen bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens für die Eigenschaften und damit den Einsatzzweck des Reifens mit einem derartigen Wulstverband von Bedeutung. Hier gilt, dass der Winkel der Festigkeitsträger sehr variabel gewählt werden kann, insbesondere 4° und 80° zur Umfangsrichtung.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die mehrere Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 schematisch einen Teilquerschnitt durch einen LKW-Reifen,

Fig. 2 bis Fig. 5 jeweils einen Querschnitt durch einen der Wulstbereiche eines LKW- Reifens mit je einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6a bis 6d Möglichkeiten der Staffelung der radial weiter außen befindlichen Enden von drei Verstärkungslagen,

Fig. 7a bis Fig7 d Möglichkeiten der Staffelung der anderen Enden von drei Verstärkungslagen und

Fig. 7c bis 7h weitere Ausführungsformen der Erfindung, in welchen zwei der Verstärkungslagen unter dem Wulstkern verlaufen.

Fig. 1 zeigt schematisch die eine Hälfte eines LKW-Reifens im Querschnitt, wobei im Wulstbereich auch eine Felge angedeutet ist. Von den Bauteilen des LKW-Reifens sind ein Laufstreifen 2, eine Karkasseinlage 3, ein mehrlagiger Gürtel 8, eine insbesondere doppellagige Innenschicht 4, eine der Seitenwände 5, einer der Wulstkerne 6, eines der Kernprofile 7, eines der Wulstbänder 9 und eines der zusätzlichen Gummipro fϊle 10 zwischen Seitenwand 5 und Kernprofϊl 7 dargestellt. Die Karkasseinlage 3 weist insbesondere Stahlcorde als Festigkeitsträger auf, die im rechten Winkel bzw. im Wesentlichen im rechten Winkel zur Umfangsrichtung des Reifens verlaufen. Der

Wulstkern 6 besteht aus Stahlseilen, das radial außerhalb des Wulstkernes 6 angeordnete und auf diesem sitzende Kernpro fil 7 besteht aus einer Gummimischung mit einem hohen Elastizitätsmodul und kann auch mehrteilig ausgeführt sein und somit aus Gummimischungen unterschiedlicher Elastizitätsmoduli bestehen. Die Karkasseinlage 3 ist vom Gürtel 8 kommend von innen nach außen um jeden Wulstkern 6 gelegt und ist zur Erläuterung der Erfindung mit drei ineinander übergehenden Abschnitten 3a, 3b, 3c dargestellt, wobei der Abschnitt 3a der Karkasshochschlag ist, der Abschnitt 3b jener ist, welcher radial innerhalb des jeweiligen Wulstkernes 6 verläuft und der Abschnitt 3c an letzteren anschließt und in Richtung Gürtel, etwa bis zur Stelle mit der größten Reifenquerschnittsbreite, verläuft. Die Karkasseinlage 3 wird in ihrem Verlauf vorzugsweise derart ausgelegt, dass sie, wie Fig. 1 zeigt, weitgehend oder vollständig der neutralen Kontur folgt. Das Ende des Hochschlages 3a reicht bis zu einer Höhe h _1} die vom Felgeneckpunkt X in radialer Richtung gemessen wird und zwischen 17 und 70 mm beträgt.

Gemäß der Erfindung sind die Wulstbereiche des Reifens auf besondere Weise, je nach Ausfuhrungsform mit ein bis vier textilen Verstärkungslagen E bis H, verstärkt. Sämtliche Verstärkungslagen E, F, G, H sind gummierte, zugfeste textile Festigkeitsträger aufweisende Gewebelagen. Als Material für die textilen Festigkeitsträger kommen beispielsweise Polyester, Aramid oder Polyamid, aber auch Misch- oder Hybridcorde (z.B. Aramid-Polyamid) in Frage. Wie Fig. 2 bis 5 zeigen, verlaufen die Verstärkungslagen E, F, G, H zwischen dem Kernprofil 7 und dem Abschnitt 3c der Karkasseinlage 3, die drei Lagen F, G, H ausschließlich dort, die Lage E umläuft zusätzlich den Wulstkern 6 und in direktem Kontakt mit diesem. Fig.7e bis Fig. 7h zeigen Ausführungsformen mit drei Verstärkungslagen E, F, G, wobei hier eine dieser Lagen, die Lage E, den Kern 6 umläuft und eine weitere Lage, F oder G, zumindest unterhalb des Kernes 6 verläuft. Auf der Seite des Hochschlages 3a endet die Lage E vor dem Ende des Hochschlages 3a in einer Höhe h ₂ , die vom Felgeneckpunkt X in radialer Richtung gemessen zwischen 10 und 80 % der Hohe hi beträgt. An der anderen Seite des Wulstkernes 6 bzw. des Kernprofils 7 reicht die Verstärkungslage E bis auf eine vom Felgeneckpunkt X in radialer Richtung gemessen Höhe h ₃ , die größer ist als hi und zwischen dem 0,1 -fachen und dem 0,47-fachen der

Querschnittshöhe des Reifens beträgt. Die Höhen hi, h ₂ und h ₃ sind dabei lediglich in Fig. 1 eingezeichnet, welche eine Ausführung mit drei Verstärkungslagen E, F, G im Wulstbereich zeigt.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Wulstbereich des Reifens lediglich mit einer Lage, der Verstärkungslage E, verstärkt ist.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist neben der Verstärkungslage E die Verstärkungslage F vorgesehen, welche sich zwischen dem Abschnitt 3c der Karkasseinlage 3 und der Verstärkungslage E befindet. Beim Wulstkern 6 beginnt die Lage F etwa bei der Hälfte der radialen Erstreckung des Wulstkerns 6. Mit ihrem zweiten Ende überragt die Verstärkungslage F die Verstärkungslage E um eine Länge a, die zwischen und 7 und 20 mm beträgt.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform weist drei Verstärkungslagen E, F, G auf. Die Anordnung der Lage E entspricht jener der Ausführungsform gemäß Fig. 3, die Lage F befindet sich zwischen der Lage E und der Lage G, welche am Abschnitt 3c der Karkasseinlage 3 anliegt, mit ihrem einen Ende bis zum Wulstkern 6 reicht und in der radialen Richtung über das Ende der Verstärkungslage F hinausragt und zwar um eine Länge a', die zwischen 7 und 20 mm beträgt.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsvariante der Erfindung ist eine vierte Verstärkungslage H vorgesehen, welche zwischen dem entlang des Abschnittes 3c der Karkasseinlage 3 verlaufenden Abschnitt der den Wulstkern 6 umlaufenden Verstärkungslage E und dem Kernprofil 7 verläuft. In Richtung Wulstkern 6 beginnt die Verstärkungslage H bei der dargestellten Ausführung knapp radial außerhalb des Wulstkernes 6 und überragt mit ihrem anderen Ende sämtliche Verstärkungslagen E, F, G und die Verstärkungslage G um eine Länge a" von 7 bis 20 mm. Die Längen a, a' sind analog zu den Ausführungsformen gemäß Fig. 3 und 4 zu ermitteln.

Der Winkel, den die Textilcorde in einer der Lagen E, F, G, H mit der radialen Richtung einschließen beträgt zwischen 4° und 80°. Bei Ausführungen mit mehreren Verstärkungslagen E, F bis E, F, G, H sind diese bevorzugt im Kreuzverband angeordnet. Die in benachbarten Verstärkungslagen E, F, G, H verlaufenden Textilcorde kreuzen einander. Die Wahl der Winkel der Textilcorde in den einzelnen Verstärkungslagen E, F, G, H gestattet eine Optimierung der Haltbarkeit und Belastbarkeit der Reifenwülste, insbesondere um den Reifen für bestimmte Einsätze besonders geeignet zu machen.

Die gegenseitige Anordnung der zwei bis vier Verstärkungslagen E, F, G, H ist mit unterschiedlichen Staffelungen, ebenfalls zur Optimierung und Anpassung der Belastbarkeit des Reifens an bestimmte Einsatzzwecke, möglich.

Fig. 6a und 6b zeigen anhand der Ausführung mit drei Verstärkungslagen E, F, G Varianten der Staffelung der oberen Enden. In Fig. 6a ist eine zur Karkasseinlage 3 hin offene obere Staffelung der drei Verstärkungslagen E, F, G dargestellt . Fig. 6b zeigt eine zur Karkasseinlage 3 geschlossene bzw. verdeckte Staffelung der drei Verstärkungslagen E, F, G. Bei der in Fig. 6c gezeigten Ausführung ist eine zur Karkasseinlage 3 hin geschlossene zentrierende Staffelung der drei Verstärkungslagen E, F, G vorgesehen, wobei die mittlere Lage F am Weitesten reicht und die mit der Karkasseinlage 3 in Kontakt stehende Lage G die Kürzeste ist. Bei der in Fig. 6d gezeigten Ausführung ist eine zur Karkasseinlage 3 hin offene zentrierende Staffelung vorgesehen, die mittlere Lage F ist jene, die am Weitesten reicht, die mit dem nicht dargestellten Kernprofil in Kontakt befindliche Lage E ist die Kürzeste der drei Lagen E, F, G.

Fig. 7a bis 7d zeigen Möglichkeiten der Staffelung der dem Wulstkern 6 nahen

Endabschnitte von drei Verstärkungslagen E, F, G. Die Lage E ist dabei jene, die den Wulstkern 6 umläuft. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7a ist die Verstärkungslage E auch jene, die in Kontakt mit dem Kernprofil verläuft, die weiteren Lagen F und G schließen in Richtung zur Karkasseinlage 3 an die Lage E an. Die beiden Lagen F und G sind zur Karkasseinlage 3 hin offen gestaffelt. Bei der in Fig. 7b gezeigten Variante ist die Verstärkungslage E jene, die in Kontakt mit der Karkasseinlage 3 ist, die beiden weiteren

Lagen F und G schließen Richtung Kernprofil an, derart, dass sich eine zur Karkasseinlage 3 hin geschlossene Staffelung dieser drei Lagen E, F, G ergibt. Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 7c und Fig. 7d ist die Verstärkungslage E die mittlere der drei vorgesehenen Lagen E, F, G, wobei die Staffelung in Fig. 7c vorsieht, dass die Lage F näher an den Wulstkern 6 heran reicht als die Lage G, in Fig. 7d ist es umgekehrt.

Die Figuren 7e bis 7f zeigen weitere Möglichkeiten der Staffelung bzw. der Anordnung der dem Wulstkern 6 nahen Endabschnitte, hier bei Ausführungen, bei welchen zwei Verstärkungslagen um den Wulstkern 6 herum geschlagen werden und diesen zumindest teilweise umlaufen. Fig. 7e zeigt eine Staffelung auf der Außenseite des Wulstkernes 6, wobei die direkt am Wulstkern 6 anliegende Verstärkungslage E tiefer liegend endet als die weiter außen verlaufende und weiter reichende Verstärkungslage F. In Fig. 7f reicht die direkt am Wulstkern 6 anliegende Lage E weiter als das Ende der zweiten Lage F. Die Lage G ist bei diesen Varianten die am Kernprofil 6 anliegende Lage. Fig. 7g ist analog zu Fig. 7e ausgeführt, die Lage G ist in Kontakt mit der Karkasseinlage 3. In Fig. 7h enden die beiden den Wulstkern 6 umlaufenden Lagen E und F außerhalb der breitesten Erstreckung des Wulstkernes 6 an der äußeren Seite desselben, die Lage G befindet sich zwischen den Lagen E und F und endet mit dem unteren Ende entweder neben oder radial außerhalb des Wulstkernes 6.

Analoge Staffelungen und Anordnungen sind bei Ausfuhrungsvarianten mit zwei Verstärkungslagen E und F sowie bei Ausführungsformen mit vier Verstärkungslagen E, F, G, H möglich.

Die Erfindung ist auf die dargestellten Ausführungsformen nicht eingeschränkt. So sind beispielsweise Ausführungen möglich, bei welchen die Längen der einander überragenden Abschnitte von Verstärkungslagen kleiner als 7 mm oder größer als 20 mm sind. Es ist ferner von Vorteil, wenn die Festigkeitsträger in der in radialer Richtung am Weitesten reichenden Verstärkungslage unter einem Winkel verlaufen, der dem Winkel der Festigkeitsträger in der Karkasseinlage am Nächsten kommt.