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Dokumentenidentifikation DE60217751T2 15.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001253024
Titel Zweiteiliger Reifen mit verbessertem Gürtel und Karkasse
Anmelder The Goodyear Tire & Rubber Co., Akron, Ohio, US
Erfinder Ryman, William Earl, 44632, Hartville, US
Vertreter Kutsch, B., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., Colmar-Berg, LU
DE-Aktenzeichen 60217751
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.04.2002
EP-Aktenzeichen 021003793
EP-Offenlegungsdatum 30.10.2002
EP date of grant 24.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse B60C 11/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B60C 9/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B60C 9/28(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft Luftreifen mit Profilgürteln und spezieller einen verbesserten Luftreifen mit abnehmbarem Profilgürtel, konstruiert aus einem abnehmbaren Profilgürtel auf einer radial verstärkten, mit Wülsten versehenen Reifenkarkasse, der typisch für die Verwendung an Erdbewegungsfahrzeugen ist.

Hintergrund der Erfindung

Die Profilgürtelluftreifen der vorliegenden Erfindung sind generell zur Verwendung an großen Erdbewegungsfahrzeugen gestaltet und werden unter schroffen Umweltbedingungen, wie etwa in Steingruben, im Bergbau, Gießereien und anderen Bereichen, wo Reifen durchstichproduzierenden und verschleißverursachenden Bedingungen unterzogen werden, hoher Beanspruchung und Belastungen unterzogen.

Wie in US-A-4,351,380 erörtert, umfassen gewisse Profilgürtel-Reifenbaugruppen des Standes der Technik eine Vielzahl von am Boden angreifenden Schuhen, die um den Außenumfang der Tragstruktur beabstandet sind. Die schweren Belastungen auf den Schuhen führen zur Entwicklung großer Beanspruchungen, die manchmal zu vorzeitigem Reifenversagen führen. US-A-4,351,380 ist auf eine verbesserte Raupenbandbaugruppe gerichtet, die eine Vielzahl von Schuhen umfasst, die um den Außenumfang einer lasttragenden Struktur beabstandet und an einer an der Seite des Schuhs, gegenüber dessen am Boden angreifender Seite, an einer verstärkungsgürtelstruktur befestigt sind.

Die typischerweise für Erdbewegungsfahrzeuge verwendeten großen Luftreifen versagen manchmal aufgrund der von den schroffen Umweltbedingungen, unter denen sie betrieben werden, verursachten hohen Beanspruchung und Belastungen. Diese großen Luftreifen des Standes der Technik hatten eine größere Tendenz, an einer von drei Reifenstellen oder -gebieten zu versagen. Der erste Problembereich war, dass das Umschlagende der Lage manchmal die Seitenwand des Reifens durchbrechen würde. Ein zweiter Problembereich war ein Reifenversagen im Wulstbereich. Der dritte Problembereich war eine Tendenz, im Zenit- und/oder Schulterbereich des Reifens zu versagen.

Im Stand der Technik beinhalten konventionelle Lösungen für diese Probleme das Erhöhen des Dickenmaßes der Seitenwand zur Erhöhung von Biegesteifigkeit, Erhöhen von Wulstbereichsteifigkeit und Robustheit, und Verringern der Reifenverformung unter Last durch Erhöhen der Seitenwandsteifigkeit. Zur weiteren Verbesserung der Reifenstrapazierfähigkeit wurde typischerweise der Lagenumschlagteil von Reifen verstärkt.

In US-A-4,609,023, das einen gemeinsamen Rechtsnachfolger mit der vorliegenden Erfindung teilt, wurden die Seitenwandeinsätze in die Reifenkarkasse integriert, um es der Lagenstruktur zu gestatten, mit ihrer natürlichen Form übereinzustimmen, wenn der Reifen aufgepumpt ist.

Das relevanteste Patent des Standes der Technik, US-A-4,050,495, erteilt am 27. September 1977, lehrt die Verwendung eines als einen ringförmigen Gürtel um den Umfang einer Reifenkarkasse installierten abnehmbaren Reifengürtels. Der Reifengürtel beinhaltete seitlich verlaufende, in eine Gummimatrix eingekapselte Stäbe. Die Enden der Stäbe erstreckten sich auswärts zu einem Punkt jenseits des breitesten Teils der Karkassenseitenwand. Der Profilgürtel wurde durch die Stäbe an den Enden des Profilgürtels starr unterstützt, um die Durchbiegung des überhängenden und ansonsten ungestützten Profilgürtels an den seitlichen Enden zu verhindern. US-A-3,450,182 offenbart einen Reifen mit einer Lauffläche, wobei sich eine oder beide Kantenteile auswärts über die Seitenwände hinaus beziehungsweise benachbart dazu erstrecken, wenn die Seitenwände unter normaler Last gewalkt werden.

Mit dem fortdauernden Antrieb, die Leistung von Erdbewegungsmaschinen zu verbessern, besteht ein fortdauernder Bedarf an der Verschaffung neuartiger Verfahren und Reifengestaltungen zur Verbesserung der Haltbarkeit von Erdbewegungsreifen. Die vorliegende Erfindung ist auf eine verbesserte Luftreifen- und abnehmbare Profilgürtelbaugruppe gerichtet, womit die Häufigkeit vorzeitigen Reifenversagens für wesentlich reduziert gehalten wird. Die vorliegende Erfindung ist auch auf die Verschaffung einer verbesserten Luftreifen- und Profilgürtelbaugruppe gerichtet, welche dazu entworfen ist, den Transport von Großreifen in mehreren Abschnitten und dann deren Zusammenbau an der Baustelle zu gestatten, um das ansonsten schwierige Problem der Beförderung der Großreifen, d.h. manchmal von über 13 Fuß Höhe und etwa 8.000 bis 15.000 lbs. (3692 bis 6804 kg), zu erleichtern. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Luftreifen- und abnehmbare Profilgürtelbaugruppe, womit die Fahrmerkmale des Reifens wirtschaftlicher verändert werden können und die Lagerhaltung der Anzahl von Ersatzreifen, die typischerweise benötigt werden, reduziert werden kann.

Gegenstände und Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen für ein Erdbewegungsfahrzeug zu verschaffen, wobei der Luftreifen so ist, wie in einem oder mehreren der beigefügten Ansprüche definiert, und als solches die Fähigkeit hat, so konstruiert zu sein, dass er einen oder mehrere der nachfolgenden untergeordneten Gegenstände erfüllt.

Es ist ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Luftreifen- und abnehmbare Profilgürtelbaugruppe für ein Erdbewegungsfahrzeug zu verschaffen, wobei die Häufigkeit vorzeitigen Reifenversagens wesentlich reduziert worden ist.

Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auf die Verschaffung einer verbesserten Reifen- und abnehmbaren Profilgürtelbaugruppe gerichtet, die dazu entworfen ist, das Transportieren von Großreifen in mehreren Abschnitten und dann deren Zusammenbau am Lieferort zu gestatten.

Noch ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verschaffung einer verbesserten Reifen- und abnehmbaren Profilgürtelbaugruppe, womit die Fahreigenschaften des Reifens rasch und auf wirtschaftliche Weise verändert werden können.

Noch ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verschaffung einer verbesserten Reifen- und abnehmbaren Profilgürtelbaugruppe, womit die auf Lager gehaltene Anzahl von Ersatzreifen reduziert werden kann.

Noch ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verschaffung einer verbesserten Reifen- und abnehmbaren Profilgürtelbaugruppe mit einem einzigartigen Profilgürtel, der zurückgehalten wird, sodass er sich nicht radial auswärts ausdehnen kann.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verschaffung einer verbesserten Reifen- und abnehmbaren Profilgürtelbaugruppe, wobei die Reifenlaufflächen ein flacheres Laufflächenprofil aufrechterhalten werden, was Laufflächenlebensdauer und -haltbarkeit verbessern wird.

Ein noch weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verschaffung einer verbesserten Reifen- und abnehmbaren Profilgürtelbaugruppe, wobei der Gürtel zur Verschaffung von Durchdringungsschutz konstruiert ist.

In Übereinstimmung mit einer Ausführung der Erfindung ist eine zweiteilige Reifenbaugruppe offenbart. Die zweiteilige Reifenbaugruppe weist einen abnehmbaren Profilgürtel zur Anbringung um den Außenumfang der Reifenkarkasse und eine Reifenkarkasse mit einer aufgeblasenen und unbelasteten Außenumfangsfläche auf, welche eine axiale Abmessung hat, die nicht größer als die axiale Breite des abnehmbaren Profilgürtels ist.

Der Profilgürtel weist ein Paar lateraler Enden auf, die sich jedes axial über die aufgepumpte unbelastete Karkasse an der Umfangsfläche, um einen Abstand von wenigstens 4% der Karkassenbreite, hinaus erstrecken, gemessen an der Grenzfläche von Profilgürtel und Karkasse, und wobei die Profilgürtelbreite wenigstens gleich der oder breiter als die belastete durchgebogene Karkassenbreite ist, gemessen an der Außenumfangsfläche der Karkasse.

Jedes laterale Ende des Profilgürtels weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden, im Wesentlichen auf null Grad orientierten Korden in einer ersten Verstärkungsschicht auf und ist unter Last radial einwärts flexibel.

Der Profilgürtel hat bevorzugt eine radial äußere Oberfläche mit einem im Wesentlichen flachen Laufflächenbogenradius R1 zwischen den lateralen Enden, der sich von 50% bis 75% der axialen Profilgürtelbreite erstreckt, und einen kleineren Laufflächenbogenradius R2, der sich von jedem der lateralen Enden zu dem ersten Laufflächenbogen R1 erstreckt, wobei die radial äußere Laufflächenoberfläche eine abfallende Oberfläche hat, die sich von einer Tangente zu R2 zu einem lateralen Ende erstreckt. Die radiale Differenz in der Profilgürteloberfläche, gemessen an der Mittellinie des Profilgürtels, und jedem lateralen Ende des abnehmbaren Profilgürtels beträgt etwa 3 bis 8% des Außendurchmessers, gemessen an der Mittellinie des Profilgürtels.

Der Profilgürtel hat eine Gürtelverstärkungsstruktur raddal auswärts von den in Umfangsrichtung verlaufenden Korden in der ersten Verstärkungslage. Die Gürtelverstärkungsstruktur hat ein Paar Querlagen und eine radial äußere Lage mit Korden, die im wesentlichen 90° relativ zu den in Umfangsrichtung verlaufenden Korden in einer ersten Verstärkungslage orientiert sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Querschnittsansicht, die den zweiteiligen Reifen mit einem abnehmbaren Reifenprofilgürtel zeigt, der auf einer aufpumpbaren Reifenkarkasse montiert und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;

2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Seite oder Hälfte des symmetrischen Reifens illustriert, der in 1 gezeigt und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; und

3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die den Wulstbereich des in 2 gezeigten Reifens illustriert.

Definitionen

"Kernprofil" bedeutet ein radial über einem Wulstkern positioniertes, unverstärktes Elastomer.

"Querschnittsverhältnis" des Reifens bedeutet das Verhältnis seiner Querschnittshöhe (SH) zu seiner Querschnittsbreite (SW), multipliziert mit 100% zum Ausdruck als Prozentsatz.

"Axial" bedeutet Linien oder Richtungen, die parallel zur Rotationsachse des Reifens verlaufen.

"Wulst" bedeutet denjenigen Teil des Reifens, der ein ringförmiges Zugelement aufweist, das von den Karkassenlagenkorden umwickelt ist und, mit oder ohne andere Verstärkungselemente wie etwa Kernfahnen, Wulstverstärker, Kernprofile, Zehenschutzstreifen und Wulstschutzbänder, so geformt ist, dass er auf die Entwurfsfelge passt.

"Gürtel- oder Zwischenbaulagen-Verstärkungsstruktur" bedeutet zumindest zwei Schichten von Lagen paralleler Korde, gewebt oder nicht gewebt, die der Lauffläche unterliegen, nicht am Wulst verankert, und sowohl linke als auch rechte Kordwinkel im Bereich von 17° bis 75° in Bezug auf die Äquatorebene des Reifens aufweisen.

"Diagonalreifen" bedeutet einen Reifen mit einer Karkasse mit Verstärkungskorden in der Karkassenlage, die sich diagonal von Wulstkern zu Wulstkern in einem Winkel von etwa 25-50 Grad in Bezug zur Äquatorebene des Reifens über den Reifen erstrecken. Die Korde verlaufen in abwechselnden Lagen in entgegengesetzten Winkeln.

"Umfangsgerichtet" bedeutet Linien oder Richtungen, die sich entlang des Umfangs der Oberfläche der ringförmigen Lauffläche senkrecht zur axialen Richtung erstrecken.

"Wulstschutzbänder" bezieht sich auf schmale Materialstreifen, die um die Außenseite des Wulsts angebracht sind, um Kordlagen vor durch Bewegung der Felge gegen den Reifen verursachten Abbau und Scheuern zu schützen.

"Wulstverstärker" bedeutet eine im Wulstteil des Reifens befindliche Verstärkungsstruktur.

"Kord" bedeutet eine der Verstärkungslitzen, aus denen die Karkassenlagen im Reifen bestehen.

"Äquatorebene (EP)" bedeutet die Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Reifens und durch das Zentrum seiner Lauffläche verlaufend.

"Kernfahne" bedeutet einen um Wulstkern und Kernprofil herumgeschlagenen verstärkten Stoff.

"Aufstandsfläche" bedeutet die Kontaktstelle oder den Kontaktbereich der Reifenlauffläche mit einer flachen Oberfläche unter Belastung und Druck.

"Innenisolierung" bedeutet die Schicht oder Schichten aus Elastomer oder anderem Material, die die Innenfläche eines schlauchlosen Reifens bilden und die das Aufpumpgas oder -fluid in dem Reifen enthalten.

"Netto-Brutto-Verhältnis" bedeutet das Verhältnis des Reifenlaufflächengummis, der in Kontakt mit der Straßenfläche kommt, während er in der Aufstandsfläche ist, dividiert durch den Bereich der Lauffläche in der Aufstandsfläche, einschließlich nicht in Kontakt kommender Teile, wie etwa Rillen.

"Felgennenndurchmesser" bedeutet den Durchmesser der Felgenbasis an der Stelle, wo der Wulst des Reifens anschließt.

"Normaler Fülldruck" bezieht sich auf den spezifischen Entwurfsfülldruck bei einer spezifischen Belastung, der von der entsprechenden Normenorganisation für den Betriebszustand des Reifens zuerkannt wurde.

"Normallast" bezieht sich auf die spezifische Last bei einem spezifischen Entwurfsfülldruck, der von der entsprechenden Normenorganisation für den Betriebszustand des Reifens zuerkannt wurde.

"Karkassenlage" bedeutet eine durchlaufende Lage kautschukbeschichteter paralleler Korde.

"Radial" bedeutet Richtungen, die sich radial hin zu oder weg von der Rotationsachse des Reifens erstrecken.

"Radialreifen" bedeutet einen mit Gürtel versehenen oder in Umfangsrichtung eingegrenzten Pneumatikreifen, worin die Lagenkorde, die sich von Wulst zu Wulst erstrecken, in Kordwinkeln zwischen 65 und 90 Grad in Bezug zur Äquatorebene des Reifens verlegt sind.

"Querschnittshöhe (SH)" bedeutet den radialen Abstand vom Felgennenndurchmesser zum Außendurchmesser des Reifens an dessen Äquatorebene.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Querschnitt eines zweiteiligen Luftreifens 10 dargestellt, der in der dargestellten spezifischen beispielhaften Ausführung ein Erdbewegungsfahrzeugreifen Größe 33.00R51 ist. Bei einem Fülldruck von 102 psi (703 kPa) hat der Reifen der Größe 33.00R51 einen maximalen aufgepumpten Außendurchmesser von 119,9 Zoll (303 cm), eine maximale aufgepumpte Reifenbreite in den axialen Richtungen von 37,2 Zoll (94 cm) und einen Wulstnenndurchmesser von 51,00 Zoll (130 cm). Die Reifen werden typischerweise mit Luft und manchmal mit einem Luft-/Stickstoffgemisch auf einen Druck von etwa 100 Pfund pro Quadratzoll (psi) (690 kPa) aufgepumpt.

Der verbesserte Profilgürtelluftreifen 10 enthält einen am Boden angreifenden, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Profilgürtel 12, der auf einer radial verstärkten, mit Wülsten versehenen Reifenkarkasse 14 montiert ist. Die mit Wülsten versehene Reifenkarkasse 14 enthält im allgemeinen ein Paar Reifenseitenwände 16, 18, die sich von der Außenumfangsfläche 20 der Reifenkarkasse radial nach innen erstrecken und an ihren radialen Enden in einem Paar von Wulstdrähten 22 beziehungsweise 24 enden. Die Seitenwände 16, 18 weisen jeweils einen oberen Teil 16a beziehungsweise 18a im Schulterbereich der Reifenkarkasse 14 und radial nach innen in Bezug zu der maximalen Querschnittsbreite der Reifenkarkasse, und einen unteren Teil 16b beziehungsweise 18b, den Wulstdrähten 22 beziehungsweise 24 benachbart, und radial nach innen in Bezug zu der maximalen Querschnittsbreite der Reifenkarkasse 14 auf. Die Einzelheiten der Konstruktion der Reifenkarkasse 14 sind hierin nachstehend detailliert beschrieben.

Reifenkarkasse

Bezugnehmend auf die 1 und 2 sind die Einzelheiten der Reifenkarkasse 14 illustriert. Die axial einwärts gerichtete Oberfläche 28 ist eine Innenlagenisolierung 26, die eine Innenisolierung bildet, die den Luftdruck zum Aufpumpen des Reifens 10 hält. Die Innenlagenisolierung 26 bedeckt die vollständige nach innen gerichtete Oberfläche 28 der Reifenkarkasse 14 und dient dazu, die zum Aufpumpen des Reifens 10 verwendete Luft in der Karkasse zu halten. Textilbarrierelagen 30 und 32 sind in der Reifenkarkasse 12 im Bereich des gekrümmten Teils der Innenfläche 28 vorgesehen, um Unterstützung für den oberen Teil der Gummibarriereschicht 36 zu verschaffen und den Barrieregummi daran zu hindern, durch die Lagendrähte in die Lagenschicht 34 gedrückt zu werden. Während zwei Barrierelagen 30 und 32 dargestellt sind, liegt es innerhalb der Bedingungen der Erfindung, zwischen Null und vier Barrierelagen zu verwenden, wie für eine spezifische Gestaltung benötigt.

Die Karkasse 14 enthält in ihrer Konstruktion auch wenigstens eine gummierte laminierte Lagenschicht 34 aus Reifenkordtextil, die sich von der Außenumfangsfläche 20 der Reifenkarkasse, auch Zenitbereich der Reifenkarkasse genannt, radial nach innen erstreckt und Umschlagenden 34a und 34b aufweist, die um die Wulstdrähte 22 beziehungsweise 24 herumgeschlagen oder -geführt sind. Obwohl die Karkassenlage 34 als aus einer Einzellagenkonstruktion bestehend dargestellt ist, kann, falls erwünscht, eine Mehrlagenkonstruktion eingesetzt werden. Vorzugsweise ist die Karkassenlage 34 aus einer gummierten Lage Stahlkord gefertigt, sie kann jedoch aus einem Nicht-Stahl-Karkassenverstärkungsmaterial gefertigt sein.

An dem radial äußersten Teil der Karkasse 14 befindet sich eine dünne Schicht abriebfester Laufflächenverbindung 82. Die abriebfeste Laufflächenverbindung 82 bildet eine zähe, haltbare, sich wenig abnutzende Fläche zwischen dem Profilgürtel 12 und der Karkasse 14. Die Verwendung von Laufflächengummi ist ein ideales Material, da es dazu angepasst ist, Rillen und Rippen zu bilden, oder, wie in den 1 und 2 gezeigt, die erhabenen Teile 76 und Rillen 78, die zum Festhalten der Gürtel verwendet werden. Vorzugsweise ist die Laufflächenverbindung 82 identisch zu der in dem Profilgürtel 12 verwendeten Kautschukverbindung, welche auch eine generell kommerziell erhältliche Kautschukmischung ist.

Zwischen der Innenisolierung 26 und der Lagenschicht 34 befindet sich eine Gummibarriereschicht 36, die die gesamte Länge der Lagenschicht 34 von hinten unterlegt und aus einer weichen Kautschukverbindung geformt ist, die gegen die Lagenschicht 34 drückt. Ringförmige Versteifungselemente, hierin als Kernprofile oder Kernprofilelemente 38, 39 bekannt, die jeweils eine im allgemeinen dreieckige Form haben, sind radial auswärts von den Wulstdrähten 22 beziehungsweise 24 und zwischen dem Barrieregummi 36 und der Innenisolierung 26 vorgesehen. Die Kernprofile 38, 39 erstrecken sich etwa ab der Mitte der Seitenwand und dem Bereich der Innenisolierung 26 radial nach außen von den Wulstdrähten 22 beziehungsweise 24, um den Wulstbereich zu versteifen, um verhindern zu helfen, dass der Reifen sich über das Felgenhorn 35 biegt. Axial auswärts von den Kernprofilen 38, 39 und zwischen der Lagenschicht 34, wo diese um die Wulstdrähte 22, 24 nach oben umgeschlagen ist, sind untere Gumwulstschutzbänder 40 beziehungsweise 41 angeordnet, die die Wulstdrähte 22 beziehungsweise 24 im Bereich der Radmontagefelge 42 stützen, und um das Abscheuern des Reifens durch eine benachbarte Radmontagefelge zu verhindern. Obere Gumwulstschutzbänder 44, 45 sind gegen die unteren Gumwulstschutzbänder 40 beziehungsweise 41 und die unteren Reifenseitenwände 16b beziehungsweise 18b angeordnet, um Unterstützung für die Wulstdrähte 22, 24 im Bereich des Felgenhorns 35 zu verschaffen und das Abscheuern des Reifens durch eine benachbarte Radmontagefelge zu verhindern.

Zwischen den unteren Wulstschutzbändern 40, 41 und der Gummibarriere 36 in dem die Wulstdrähte 22, 24 teilweise umgebenden Gebiet sind Textil- oder Drahtwulstschutzbandlagen 46, 47 angeordnet, die die Wulstdrähte 22 beziehungsweise 24 stützen. Wie am deutlichsten in den 2 und 2A ersichtlich, sind die Wulstschutzbandlagen 46 in erster Linie gegen die nach innen gewandten Flächen der unteren Wulstschutzbänder 40, 41 angeordnet. Zwischen der Innenfläche der Lagenschicht 34 und den Wulstdrähten 22 und 24 sind Kernfahnen 48 beziehungsweise 49 angeordnet, welche verstärkte Textilmaterialien sind, die um den Wulstkern und zumindest einen Teil eines der Kernprofile herumgeschlagen sind. An jeder Seite der Enden 34a, 34b der Lagenschicht 34 befinden sich zwei Drahtbeschichtungsgumschichten 50 und 52, die die Enden 34a beziehungsweise 34b der Lage 34 bedecken und die Bewegung der Lage 34 zwischen den Gumschichten 50 und 52 ermöglichen, ohne den Draht in der Lage 34 während des Reifenbaus oder starker Verbiegung des Reifens freizulegen.

Kernprofil

Zwei ringförmige Versteifungselemente, auf die hierin als Kernprofile 54, 55 verwiesen wird, die jedes eine im allgemeinen vierseitige Form haben, sind radial auswärts von den Wulstdrähten 22 beziehungsweise 24 zwischen Kernfahnen 48, 49 und nach außen zu den Kernprofilen 58, 59 vorgesehen, um das Gebiet um die Wulstdrähte 22 beziehungsweise 24 zu versteifen, um verhindern zu helfen, dass der Reifen sich über das Felgenhorn 35 biegt. Die Kernprofile 54,55 sind weiter zwischen dem unteren inneren Ende der gummierten Lagenschicht 34 und den Umschlagenden 34a und 34b angeordnet. An die Kernprofile 54 und 55 anstoßend und sich in Bezug zu diesen radial nach außen erstreckend sind zwei ringförmige Versteifungselemente, auf die hierin als Kernprofile 58 beziehungsweise 59 verwiesen wird, angeordnet, die helfen, die Enden 34a und 34b der gummierten Lagenschicht 34 zu stützen. Die Kernprofile 54, 55 sind aus einer relativ harten Verbindung mit einem Modul von 12,2-14,9 Megapascal/cm2 bei 200% Verlängerung konstruiert. Axial auswärts von den Kernprofilen 58 und 59 befinden sich die äußeren Kernprofile 62 beziehungsweise 64. Die Kernprofile 38, 39, 58, 59 und 62, 64 sind im allgemeinen aus derselben relativ weichen Kautschukverbindung mit einem Modul von 7,2-8,8 Megapascal/cm2 bei 200% Verlängerung konstruiert und wirken so, dass sie ein weiches Polster verschaffen, das die Spannungen um die Umschlagenden 34a und 34b der Lagenschicht 34 absorbiert, die durch Spannungskräfte verursacht werden, welche durch das Walken des Reifens hervorgerufen werden. Während die Kernprofile 38, 39, 58, 59 und 62, 64 typischerweise aus derselben Kautschukverbindung konstruiert sind, liegt es innerhalb der Bedingungen der Erfindung, eines oder mehr der Kernprofile mit einem unterschiedlichen Modul im Bereich von zwischen 7,2 und 8,8 Megapascal/cm2 bei 200% zu konstruieren. In der bevorzugten Ausführung sind die Kernprofile 38, 39, 58, 60, 62 und 64 weicher als die Kernprofile 54 und 55, die direkt benachbart zu und radial auswärts von den Wulstdrähten 22 beziehungsweise 24 angeordnet sind. Vorzugsweise ist die zum Formen der Kernprofile 54 und 55 verwendete Kautschukverbindung 20 bis 50%, und vorzugsweise 20% bis 50%, steifer als die zum Formen der Kernprofile 38, 39, 58, 59, 62 und 64 verwendete Kautschukverbindung.

Der Standort der Lagenumschlagenden 34a und 34b ist ein wichtiger Aspekt der Karkassengestaltung. Wie am deutlichsten in 3 illustriert, sind die Umschlagenden 34a, 34b vorzugsweise radial nach außen in einem Abstand von etwa 2 bis 3 Wulstdurchmessern vom Schnittpunkt einer Mittellinie 66 angeordnet, die sich durch das Zentrum der Wulstdrähte 22, 24 erstreckt, und einer Linie 67, die Tangente ist zu der am meisten radial einwärts gelegenen Oberfläche der Karkassenlage 34, wo die Karkassenlagenteile 34a, 34b um die Drahtwülste 22, 24 herumlaufen, bis zu einer Linie 68, die senkrecht zur Mittellinie 66 verläuft und eine Tangente zum äußeren Ende der Lagenschicht 34 bildet. Dieser Standort der äußeren Enden der Umschlagenden 34a, 34b der Lagenschicht 34 ist dadurch wichtig, dass sie dem auf das Lagenende ausgeübten Druck widerstehen kann, der manchmal ausreichend war, um bei Konstruktionen des Standes der Technik, wo die Umschlagenden sich dichter zum Zentrum der Reifenseitenwände erstrecken, zu verursachen, dass das Karkassenlagenende die Seitenwand durchbrach. Der Vorteil, die äußeren Enden der Umschlagenden 34a, 34b der Karkassenlage 34 in einer niedrigeren Position, dichter bei dem radial äußeren Teil des Felgenhorns 35, zu haben, ist so, dass, wenn die Betriebsbedingungen den Reifen veranlassen, sich nach außen auszubiegen, die Enden der Umschlagenden 34a, 34b der Lagenschicht 34 vom Felgenhorn 35 gestützt werden. Diese Anordnung wird die Möglichkeit, dass die äußeren Enden der Umschlagenden 34a, 34b Ursache eines Risses in der Seitenwand der Reifenkarkasse 14 sein oder axial nach außen durch diese dringen, stark verringern.

Die Lagenlinie von Lagenschichten 34 folgt der natürlichen Lagenlinie, was bedeutet, dass sie beim Aufpumpen bereits in ihrer natürlichen Form ist. Die Karkassenlage 34 behält ihre natürliche Form, wenn aufgepumpt, um die Aufpumpbelastung des Reifens zu verringern. Der sich hinunter zum Wulst 22 erstreckende Teil des Lagenkords wird gleichermaßen entlang seiner Länge durch die axial innere Oberfläche 37 des Felgenhorns 35 gestützt, die im Wesentlichen parallel zu der durch die Wülste 22, 24 verlaufenden Mittellinie 66 ist.

Profilgürtel

Der am Boden angreifende, sich umfangsgerichtet erstreckende Profilgürtel 12 ist abnehmbar auf der Reifenkarkasse 14 montiert. Wie am besten in 2 dargestellt, umfasst die Unterseite oder Innenumfangsfläche 70 des Profilgürtels 12 eine Vielzahl ringförmiger erhabener Teile 72 und Rillen 74, die mit erhabenen Teilen 76 und Rillen 78 der Reifenkarkasse 14 ineinandergreifen, um den Gürtel 12 von seitlicher oder axialer Bewegung in Bezug auf die Karkasse 14 zurückzuhalten. Der Reifenprofilgürtel 12 enthält einen Laufflächenbereich 80 und eine Vielzahl von Profilgürteln 84, 86 und 88 (84-88). Eine radial innere Gürtellage 84 und 86 weist Stahlkorde auf, die eine Kernlitze aufweisen, die von Hülllitzen umgeben ist. Die Kernlitze weist vorzugsweise eine Vielzahl von drei Filamenten auf, die den Kern bildet. Die Drahtkonstruktion ist wie in EP-A-1 126 073 mit dem Titel "STEEL CORD FOR REINFORCING ELASTOMERIC ARTICLES" (Stahlkord zum Verstärken von Elastomergegenständen) beschrieben. Bei jeder Profilgürtellage 84, 86 sind die Korde in einem Winkel von 15° bis 80° relativ zur Umfangsrichtung orientiert und auf 4 EPI (1,57 Enden pro cm) beabstandet. Diese benachbarten Lagen 84, 86 sind gleich, jedoch entgegengesetzt orientiert.

Bei der radial äußersten dritten Lage 88 sind die Stahlkorde auf 90° in Bezug zur Umfangsrichtung orientiert. Dies erzeugt in Kombination mit den Gürtellagen 84, 86 eine sehr starke Konstruktion. Radial nach innen in Bezug zu diesen Gürtelverstärkungslagen befindet sich eine einzigartige erste Verstärkungslage 90 mit Korden 92, die um 0° in Bezug zur Umfangsrichtung orientiert sind, vorzugsweise auf 3 EPI (1,18 Enden pro cm) beabstandet.

Während drei Profilgürtel 84-88 illustriert sind, liegt es innerhalb der Reichweite der Erfindung, je nach Bedarf andere Anzahlen von Profilgürtellagen zu verwenden. Die Kombination eines abnehmbaren Reifenprofilgürtels 12 mit einer Reifenkarkasse 14 zur Verwendung bei großen Erdbewegungsfahrzeugen ist dadurch wichtig, dass sie das Austauschen eines Teils eines Reifens 10 statt des gesamten Reifens gestattet, in dem Fall, dass ein Teil des Reifens, d.h. der Profilgürtel 12 oder die Reifenkarkasse 14, vor dem anderen Teil verschleißt. Es kann auch erwünscht sein, verschiedene Arten von Profilgestaltung zu haben, wie beispielsweise Antriebs- oder Lenkprofilgestaltungen. Dieses Merkmal gestattet ein weniger kostenaufwendiges Mittel des Wechselns der Reifenlauffläche, um den geeigneten Stil des gewünschten Reifens zu konstruieren. Dieses Merkmal würde die Kosten für das Lagern von Ersatzreifen beträchtlich verringern und könnte sogar die Betriebszeit der Reifen verlängern.

Ein einzigartiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen von Null-Grad-Drähten 92 in der ersten Verstärkungsschicht 90. Die Null-Grad-Drähte in der Schicht 90 umringen den Reifenprofilgürtel 12 und sind vorgesehen, um das Ausdehnen des Profilgürtels 12 radial nach außen aufgrund einer ernstlichen Ausbiegung in der Reifenkarkasse einzuschränken. Indem der Reifenprofilgürtel 12 daran gehindert wird, sich radial nach außen auszudehnen, wird die Lauffläche des Reifens ein flacheres Laufflächenprofil behalten, was Laufflächenlebensdauer und -haltbarkeit verbessern wird. Die Null-Grad-Drähte 92 in der ersten Verstärkungsschicht 90 eliminieren den Bedarf an einer größeren Anzahl von Gürtellagen.

Unter besonderer Bezugnahme auf die erste Verstärkungsschicht 90 wird es für am günstigsten gehalten, wenn die axial äußersten Korde 92 axial nach innen in Bezug zu den seitlichen Enden der Gürtellagen 84 und 86 angeordnet sind. Wie dargestellt, hängen die seitlichen Enden der Gürtellage 84 über die benachbarte erste Verstärkungslage 90 und ragen von den seitlichen Enden der Gürtellage 86 axial nach außen. Durch Sicherstellen dessen, dass die Gürtellagen 84 und 86 überhängen oder sich über die Null-Grad-Korde 92 der ersten Verstärkungslage 90 erstrecken, wird ein zusätzlicher Schutz gegen Schnittbeschädigung der Korde 92 verschafft. Wie einfach zu würdigen ist, können, wenn ein großer scharfer Felsbrocken im Weg des Profilgürtels überrollt wird, die seitlichen Enden des Profilgürtels ausbiegen und die Gürtellagen 84, 86 durch Überhängen tatsächlich über die Null-Grad-Korde 92 biegen, wodurch sie den Felsbrocken daran hindern, diese Korde zu zerschneiden.

Der primäre Vorteil der Profilgürtelgestaltung im Bereich der Seitenkanten ist die Tatsache, dass die Seitenkantenteile des Profilgürtels 12 an der an der umfangsgerichtet äußeren Fläche der Karkasse 14 anliegenden Fläche sich über die Karkasse 14 hinaus erstrecken, wie an der Schnittstelle 20 des Profilgürtels 12 und der Karkasse 14 gezeigt. Dies erhöht die Flexibilität des Profilgürtels 12 und verbessert die Handhabungsmerkmale des Reifens 10. Die Außenfläche der Lauffläche hat eine Neigung von &thgr;, wobei &thgr; eine Neigung von etwa 4° in den Seitenbereichen der Lauffläche ist und im zentralen Bereich flach oder um 0° geneigt ist. Der flach geformte zentrale Bereich erstreckt sich über zumindest 50% der gesamten Laufflächenbreite. Bei der 31.001R51-Gestaltung erstreckt sich der zentrale Bereich über 9,00 Zoll (22,9 cm), und jeder seitliche Bereich erstreckt sich von dem zentralen Bereich über 25% oder weniger der gesamten Laufflächenbreite, oder etwa 7,00 Zoll (17,8 cm) bei der 31.00R51-Reifengröße des Reifens der illustrierten Ausführung.

Dieser Übergang der Laufflächenoberfläche im Bereich L0 von abfallend flach 0° bis zu einer 4°-Neigung radial nach innen erzeugt einen Schulterabfall (D) von mindestens 10 mm. Dieses Merkmal senkt den Kontaktdruck des Profilgürtels 12 in den Seitenbereichen, und dies verringert im allgemeinen den Schulterverschleiß insbesondere in den Lenkradpositionen. Ein zusätzlicher Nutzen wird dadurch verzeichnet, dass die Auslenkung des seitlichen Bereichs durch eine durch den Schulterabfall (D) erzeugte Verringerung der radialen Höhe der Lauffläche verbessert wird. Dies bedeutet, dass die dünnere Lauffläche an den seitlichen Enden leichter radial nach außen auszubiegen ist, jedoch wird nahezu paradox die Menge nach innen gerichteten Drucks, der versucht, die Laufflächenkante nach innen auszubiegen, durch die abfallende Schulter gesenkt. In Kombination stellt dies sicher, dass, während der Profilgürtel an der Seitenkante absichtlich flexibel gemacht wird, um sich an große Steine und Felsbrocken anzupassen, vorzugsweise der gesamte zentrale Bereich der Lauffläche gleichmäßige Aufstandsflächendrücke am Zenit aufweist, worin die Lauffläche voll gestützt wird. Idealerweise ist der Aufstandsflächendruck an den Schultern der Lauffläche gleich oder etwas geringer als im zentralen Bereich.

Es wird für wichtig gehalten, dass, an der Schnittstelle zwischen der Karkasse 14 und dem Profilgürtel 12, der Profilgürtel 12 um eine Menge von zumindest 15 mm oder 4% der Karkassenbreite über die aufgepumpte und unbelastete Karkasse hängt, gemessen an der Schnittstelle 20. Wenn der Reifen 10 unter normale Belastung versetzt wird, so dehnt die Karkasse 14 sich radial nach außen zu einer Stelle aus, die nahezu auf einer Linie mit dem seitlichen Ende des Profilgürtels 12 liegt. Es wird für unerwünscht gehalten, dass die Karkasse 14 sich an der Schnittstelle mit dem Profilgürtel 12 seitlich nach außen in Bezug zu dem Profilgürtel 12 erstreckt. Die subtile relative Bewegung des Profilgürtels 12 zur Karkasse 14 bedeutet, dass, um sicherzustellen, dass die Karkasse 14 nicht freigelegt wird, es erforderlich ist, dass der Profilgürtel 12 tatsächlich an der Schnittstelle über die Karkasse 14 hängt. Während große Mengen Überhang machbar sein können, wird es als ineffizient betrachtet, es dem Profilgürtel 12 zu gestatten, sich über die maximale Querschnittsbreite der Karkasse hinaus zu erstrecken. Dies gilt aus mehreren Gründen, wobei der erste ist, dass jeder Zoll (2,54 cm) axialer Profilgürtelbreite an großformatigen Reifen, wie etwa 31.00R51-Reifen annähernd 100 lbs. (45 kg) wiegt, zweitens die Laufflächendicke etwa 5,00 Zoll (12,7 cm) oder mehr beträgt und der Abstand zu einer Stelle der maximalen Querschnittsbreite der Karkasse weitere 24 Zoll (61 cm) beträgt, was bedeutet, dass Felsbrocken und Trümmerstücke, die am wahrscheinlichsten die Karkasse 14 beschädigen würden, an der Profilgürtelschnittstelle auftreffen würden. Es ist zu unwahrscheinlich, dass Felsbrocken von 30 Zoll (76,2 cm) oder mehr im Steinbruch überquerbar sind, und stellen daher keine realistische Bedrohung in Hinsicht auf Karkassenbeschädigung dar, drittens, da bei der vorliegenden Erfindung die Seitenkanten von einer verringerten Steifheit sind, um einen gewissen Grad von Ausbiegung radial nach innen zu erleichtern, ein zu großer Überhang zu Biegeermüdung in der ersten Verstärkungslage 90 führen könnte, was ein Versteifen des Profilgürtels erfordert, wie dies in dem Patent US-A-4.050.495 des Standes der Technik gemacht wurde.

Es ist deutlich, dass in Übereinstimmung mit dieser Erfindung Vorrichtungen und Verfahren zur Konstruktion eines verbesserten Reifens 10 und abnehmbarer Profilgürtelbaugruppe verschafft wurden, wobei die Reifenhaltbarkeit durch den Einschluss einer verbesserten Kernprofilkonstruktion wesentlich verbessert wurde. Die verbesserte Karkassen- und abnehmbare Profilgürteleinheit gestattet das Transportieren von Großreifen in mehreren Abschnitten und den Zusammenbau an der Lieferstelle. Weiterhin gestattet die abnehmbare Profilgürteleinheit das Anbringen eines unterschiedlichen Profilgürtels 12 an einer Reifenkarkasse 14, um die Fahreigenschaften des Reifens rasch und wirtschaftlich zu verändern.


Anspruch[de]
Eine zweiteilige Pneumatikreifeneinheit (10) mit einem abnehmbaren Profilgürtel (12) zur Anbringung um den Außenumfang einer Reifenkarkasse (14), und eine Reifenkarkasse mit einer aufgepumpten und unbelasteten Außenumfangsfläche mit einer axialen Abmessung, die nicht größer als die axiale Breite des abnehmbaren Profilgürtels ist; wobei der Profilgürtel ein Paar lateraler Enden aufweist, die sich jedes über die aufgepumpte unbelastete Karkasse an der Außenumfangsfläche (20) der Karkasse (14) um einen Abstand von wenigstens 4% der Karkassenbreite, gemessen an der Grenzfläche von Profilgürtel und Karkasse, erstrecken, und wobei die Profilgürtelbreite am besten gleich der oder breiter als die Breite der belasteten durchgebogenen Karkasse ist, gemessen am Außenumfang der Karkasse, wobei jedes laterale Ende des Profilgürtels (12) eine Vielzahl von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Korden (92) in einer ersten Verstärkungslage (90) aufweist und unter Last radial einwärts flexibel ist, dadurch gekennzeichnet, dass der abnehmbare Profilgürtel (12) weiter eine Gürtelverstärkungsstruktur (84, 86, 88) radial auswärts von den umfangsgerichtet verlaufenden Korden (92) in der ersten Verstärkungslage (90) umfasst, wobei die Gürtelverstärkungsstruktur (84, 86, 88) ein Paar Querlagen und eine radiale äußere Lage mit Korden, die im Wesentlichen auf 90° relativ zu den in Umfangsrichtung verlaufenden Korden in einer ersten Verstärkungslage (90) orientiert sind, aufweist. Die zweiteilige Reifenbaugruppe von Anspruch 1, wobei der abnehmbare Profilgürtel (12) eine radial äußere Oberfläche mit einem im Wesentlichen flachen Laufflächenbogenradius R1 zwischen den lateralen Enden, der sich von 50% bis 75% der axialen Profilgürtelbreite erstreckt, und einen kleineren Laufflächenbogenradius R2, der sich von jedem der lateralen Enden zu dem ersten Laufflächenbogen R1 erstreckt, aufweist, wobei die radial äußere Laufflächenoberfläche eine abfallende Oberfläche hat, die sich von einer Tangente zu R2 zu einem lateralen Ende erstreckt, wobei die radiale Differenz in der Profilgürteloberfläche, gemessen an der Mittellinie des Profilgürtels, und jedem lateralen Ende des abnehmbaren Profilgürtels etwa 3 bis 8% des Außendurchmessers, gemessen mittels der Mittellinie des Profilgürtels, beträgt.






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