DE3032646A1

DE3032646A1 - Pneumatic tyre has pref. cord reinforced inner tube - and unreinforced outer cover possessing greater extension capability

Info

Publication number: DE3032646A1
Application number: DE19803032646
Authority: DE
Inventors: Michael Dr.-Ing. 8000 München Ghibu
Original assignee: Metzeler Kautschuk GmbH; Metzeler Kautschuk AG
Current assignee: Metzeler Kautschuk GmbH; Metzeler Kautschuk AG
Priority date: 1980-08-29
Filing date: 1980-08-29
Publication date: 1982-05-06

Abstract

A pneumatic tyre is composed of an outer cover having a greater possible extension than the inner tube, it is the inner tube which determines the form of the tyre, thus prestressing the outer cover to this form. The inner tube is pref. of an elastomer, more specifically rubber, and is reinforced with inextensible material, more specifically textile cord or steel tyre cord fabric. In this way it is the inner tube which is made of the expensive material of high quality required for the static loading of the tyre, whereas the outer cover can be made from any suitable material having the necessary wear-resistant properties and road holding properties etc. for the dynamic loading. In particular the outer cover may be of polyurethane.

Description

Anordnung aus einem Luftschlauch und einem LuftreifenArrangement of an air tube and a pneumatic tire

Die Erfindung betrifft eine Anordnung aus einem aufblasbaren Luftschlauch und einem Luftreifen für ein Fahrzeug.The invention relates to an arrangement of an inflatable air tube and a pneumatic tire for a vehicle.

Bei einem herkömmlichen Luftreifen, der aus einer Karkasse und einer Lauffläche besteht, wird der wesentliche Teil der infolge des Innendruckes entstehenden statischen Belastung von der Reifenkarkasse übernommen; wird ein solcher Luftreifen aus einem elastomeren Material ohne Cordeinlage, beispielsweise Polyurethan, hergestellt, so bedeutet dies, daß das'elastomere Material im Bereich der Seitenwand einer starken statischen Beanspruchung unterworfen wird und deshalb sehr viel größeren Belastungen ausgesetzt wird als das Material der Lauffläche.In the case of a conventional pneumatic tire, which consists of a carcass and a If there is a running surface, the major part of the resulting internal pressure will be static load taken over by the tire carcass; becomes such a pneumatic tire made of an elastomeric material without a cord insert, e.g. polyurethane, this means that the elastomeric material is strong in the area of the side wall is subjected to static stress and therefore much greater loads is exposed than the material of the tread.

Dies hat zu einer Entwicklung geführt, bei der für die Karkasse und die Lauffläche unterschiedliche Polyurethane verwendet werden, um diese stark unterschiedlichen Anforderungen zu erfüllen.This has led to a development in which for the carcass and The tread different polyurethanes are used to make these vastly different To meet requirements.

Versuche mit verschiedenen Polyurethanen, die für die Karkasse eingesetzt werden sollen, haben jedoch gezeigt, daß nur äußerst kostspielige Materialien die gestellten Anforderungen erfüllen.Try different polyurethanes used for the carcass are to be, however, have shown that only extremely expensive materials the meet the requirements set.

Andererseits ist jedoch die Seitenwandsteifigkeit so beträchtlich, daß die angestrebte Dämpfung der Radbewegung und damit des Fahrzeugs schwer möglich wird. Dies ist auf die erforderliche, relativ hohe Dicke der Seitenwände zurückzuführen.On the other hand, however, the sidewall stiffness is so considerable that the desired damping of the wheel movement and thus of the vehicle is difficult to achieve will. This is due to the required, relatively high thickness of the side walls.

Ein weiteres Problem bei allen herkömmlichen, für diesen Zweck in Frage kommenden Materialien liegt darin, dciß sie "kricchcn", d.h., die Form der Reifenkarkasse aus einem solchen Material verändert sich im Laufe der Zeit, bis ein gewisser Endzustand erreicht ist, also das Kriechen zum Stillstand kommt. Im Verlaufe dieser "Kriechzeit" kann es zu unkontrollierten Formänderungen der Karkasse und damit des Reifens kommen, so daß es hier Sicherheitsprobleme gibt.Another problem with all conventional, in for this purpose The materials in question are that they "creep", i.e., the shape of the Tire carcass made from such a material changes over time until a certain final state has been reached, i.e. creeping comes to a standstill. in the Run this "creep time" can lead to uncontrolled changes in shape the carcass and thus the tire, so that there are safety problems here.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.The invention is therefore based on the object of an arrangement of To create specified genus, in which the above-mentioned disadvantages do not occur.

Insbesondere soll eine Anordnung vorgeschlagen werden, bei der unter Ausschluß des Kriechens die beträchtlichen auftretenden statischen Beanspruchungen definiert und kontrolliert aufgenommen werden.In particular, an arrangement is to be proposed in which under Exclusion of creep the considerable static loads that occur defined and recorded in a controlled manner.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der karkassenlose Luftreifen durch den Luftschlauch vorgespannt ist, der auf ein Maximalvolumen mit vorgegcbener Form aufblasbar ist.This is achieved according to the invention in that the carcassess Pneumatic tire is pretensioned by the air tube, which is to a maximum volume with predetermined shape is inflatable.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.Appropriate embodiments are compiled in the subclaims.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf folgender Uberlegung: Ein Luftreifen, beispielsweise ein Polyurethan-Reifen, wird mit einem Cord-LuftscMlllauch versehen, der im aufgeblasenen Zustand eine genau definierte Konfiguration, also ein genau definiertes Volumen und eine genau definierte Form einnimmt. Infolge seines Aufblasdrucks übernimmt der Cord-Luftschlauch den Hauptanteil der beim Fahren auftretenden statischen Beanspruchung, während der Luftreifen nur einen relativ kleinen,-genau festlegbaren Teil der statischen seanslbruchung und den Hauptteil der statischen und dynamischen BiegebeanslJruchung übernimmt. Für diese Aufgabe sind die üblichen elastomet-en Werkstoffe, beispielsweise Gummi oder Polyurethan zehr qnt ip-.pSqnct, so daß hierfür auch sonst als "minderwertig" bezeichnete Qualitäten eingesetzt werden können, also Qualitäten, die nur unter dem Gesichtspunkt ausgesucht wurden, ob sie gute Laufflächeneigenschaften haben, nämlich geringen Abrieb, hohe Reibung und damit gute Haftung am Boden sowie gute thermische Eigenschaften.The advantages achieved with the invention are based on the following consideration: A pneumatic tire, for example a polyurethane tire, is made with a cord air hose provided, which in the inflated state has a precisely defined configuration, ie occupies a well-defined volume and a well-defined shape. As a result of his The inflation pressure is taken over by the cord air hose for the major part of that which occurs when driving static load, while the pneumatic tire only a relatively small, accurate determinable part of the static breakdown and the main part of the static and dynamic bending stresses. For this task are the usual elastomet-en materials, for example rubber or polyurethane zehr qnt ip-.pSqnct, so that qualities otherwise designated as "inferior" are also used for this purpose can, i.e. qualities that were only selected from the point of view of whether or not they have good running surface properties, namely low abrasion, high friction and thus good adhesion to the ground and good thermal properties.

Bei einem solchen Luftreifen ist keine Verstärkungseinlage für die Karkasse erforderlich, so daß sich cine wesentliche Vereinfachung des Aufbaus eines solchen Luftreifens ergibt. Außerdem kann auch auf die sonst übliche Gürteleinlage verzichtet werden, was ebenfalls zu einer wesentlichen Vereinfachung der Herstellung eines solchen Luftreifens führt.In such a pneumatic tire there is no reinforcement insert for the Carcass required, so that a substantial simplification of the construction of a such pneumatic tire results. You can also use the otherwise usual belt insert can be dispensed with, which also leads to a significant simplification of manufacture such a pneumatic tire leads.

Und schließlich bewirkt die Vorspannung des Luftschlauches, daß das oben erwähnte "Kriechen" vernachlässigbar ist, da das Material des Luftreifens immer unter einer ständigen Vorspannung steht und deshalb von Beginn an einen Gleichgewichtszustand einnimmt, in dem praktisch keine relevanten späteren Verformungen mehr auftreten; dies beruht auf einem Relaxationsprozeß, der bei der vorhergehenden Formgebung des Luftreifens aufgrund der Vorspannung durch den Luftschlauch stattfindet.And finally, the pre-tensioning of the air hose causes that Above mentioned "creep" is negligible, since the material of the pneumatic tire always is under constant tension and therefore a state of equilibrium from the start assumes, in which practically no relevant later deformations occur; this is based on a relaxation process that occurs in the previous shaping of the Pneumatic tire takes place due to the bias through the air tube.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert; Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen unverformten Luftreifen vor der Montage und durch den zugehörigen Luftschlauch, Fig. 2 den Luftreifen und den Luftschlauch im eingebauten Zustand auf einer Felge, und Fig. 3 eine Kurvendarstellung des dynamischen Verhaltens eines elastomeren Materials.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained in more detail with reference to the accompanying schematic drawings; 1 shows a section through an undeformed pneumatic tire before assembly and through the associated air tube, FIG. 2, the pneumatic tire and the air tube in the installed state on a rim, and FIG. 3 shows a graph of the dynamic Behavior of an elastomeric material.

In der linken Hälfte von Fig. 1 ist ein Luftreifen 12 im freien, unverformten Zustand und rechts ein Cordschiauch 14 dargestellt; es läßt sich erkennen, daß der Durchmesser des Cordschlauchs 14 größer als der Innendurchmesser des freien, unverformten Luftreifens 12 ist.In the left half of Fig. 1, a pneumatic tire 12 is in the free, undeformed State and on the right a Cordschiauch 14 shown; it can be seen that the The diameter of the cord hose 14 is greater than the inner diameter of the free, undeformed one Pneumatic tire 12 is.

Dieser Luftreifen12 besteht aus einem elastomeren Material mit den üblichen Wulstkernen 16, mit Seitenwänden und mit einer Lauffläche, in die ein Gürtel eingebettet ist. Das Material füi den Luftreifen 12 wird im wesentlichen unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Lauffläche ausgewählt, also unter dem Gesichtspunkt geringer Abrieb, hohe Reibung und damit gute Haftung auf der Straße, gute thermische Eigenschaften".This pneumatic tire12 consists of an elastomeric material with the usual bead cores 16, with side walls and with a tread in which a belt is embedded. The material for the Pneumatic tire 12 is essentially selected taking into account the characteristics of the tread, that is, under the Low abrasion, high friction and therefore good grip on the road, good thermal properties ".

Der Luftreifen 12 kann durch Gießen hergestellt werden, da nun kein aufwendiger Verbnndaufbau, insbesondere der Seitenwände, mehr erforderlich ist.The pneumatic tire 12 can be manufactured by casting, since there is now no complex connection structure, in particular the side walls, is more necessary.

Der Cordschlauch 14 besteht aus einem Cord-Textilgewebe, das zu dem Schlauch geformt und auf seiner Innenseite und/oder Außenseite mit einer Polyurethanschicht bespritzt ist, die zu einer luftdichten Schicht aushärtet.The cord hose 14 consists of a cord textile fabric, which is to the Tubing molded and on its inside and / or outside with a polyurethane layer is splashed, which hardens to form an airtight layer.

Das Cord-Textilgewebe gibt dem aufgeblasenen Luftschlauch 14 eine genau definierte, vorher festgelegte Form; besonders günstige Resultate werden erhalten, wenn ein solcher Cordschlauch 14 im Querschnitt etwa die Form einer Ellipse bzw. eines Ovals hat.The cord textile fabric gives the inflated air tube 14 a well-defined, pre-determined shape; particularly favorable results are obtained, if such a cord hose 14 in cross section approximately has the shape of an ellipse or of an oval.

Der Luftreifen 12 wird in üblicher Weise mit einem Wulstring 16 auf einer Felge 18 montiert und dann der nicht aufgeblasene und damit zusammenlegbare Cordschlauch 14 durch den Spalt zwischen dem anderen Wulstring 16 und der Felge 18 in den Luftreifen 12 eingeführt. Dann wird der andere Wulstring 16 auf die Felge 18 aut(Jezoqen und schließlich rier T,uftschlauch 14 auf sein Maximalvolumen aufgepumpt; bei diesem Maximalvolumen hat der Luftschlauch 14 eine genau definierte Form, die im Querschnitt gesehen etwas größer als die Querschnittsform der Innenfläche des Luftreifens 12 ist. Der Luftreifen 12 wird also durch den größeren Cordschlauch 14 vorgesparnt, so daß er unter einer konstanten Restspannung steht.The pneumatic tire 12 is provided with a bead ring 16 in the usual manner a rim 18 is mounted and then the uninflated and thus collapsible Cord hose 14 through the gap between the other bead ring 16 and the rim 18 inserted into the pneumatic tire 12. Then the other bead ring 16 is on the rim 18 aut (Jezoqen and finally rier T, air tube 14 inflated to its maximum volume; at this maximum volume, the air hose 14 has a precisely defined shape, which seen in cross-section somewhat larger than the cross-sectional shape of the inner surface of the Pneumatic tire 12 is. The pneumatic tire 12 is thus through the larger cord tube 14 so that it is under a constant residual stress.

Die betriebsbereite Anordnung 10 aus Luftreifen 12 mit Restspannung und'aufgeblasenem Cordschlauch 14 auf der Felge 18 ist in Fig. 2 zu erkennen.The operational assembly 10 of pneumatic tires 12 with residual tension The inflated cord tube 14 on the rim 18 can be seen in FIG.

In Fig. 3 ist ein Digrdmrn für die zweidimensionale Beanspruchung von Polyurethan dargestellt, also beispielsweise für die dynamische Belastung eines Polyurethan-Blocks in einer Richtung X und einer Richtung Y. Bei einer solchen dynamischen Belastung in zwei Richtungen kriecht das Polyurethan von einem Anfangszustand im Laufe von 20 Minuten zu einem Zwischenzustand, wobei die Kräfte in den beiden Richtungen abnehmen. Von diesem Zwischenzustand aus kriecht das Polyurethan in weiteren 40 Minuten zu einem Endzustand, wobei nur noch die Kraft in Y-Richtung zunimmt, ähre' die Kraft in X-Richtung gleich bleibt. In diesem Endzustand hat das Material nur noch eine bestimmte Restspannung.In Fig. 3 is a diagram for the two-dimensional stress from Polyurethane shown, for example for the dynamic load of a Polyurethane blocks in a direction X and a direction Y. With such a dynamic Stress in two directions creeps the polyurethane from an initial state in Walk for 20 minutes to an intermediate state, with the forces going in both directions decrease. From this intermediate state, the polyurethane creeps in another 40 Minutes to a final state, whereby only the force increases in the Y-direction, ure ' the force in the X direction remains the same. In this final state the material only has still a certain residual voltage.

Fig. 3 zeigt nur ein Beispiel für einen bestimmten PQlyurthan-Typ. Der Kurvenverlauf kann sich in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Polyurethan-Typs ändern, ohne daß es prinzipielle Abweichungen gäbe.Fig. 3 shows only one example of a specific type of PQlyurthan. The course of the curve can vary depending on the type of polyurethane used change without there being any fundamental deviations.

Die Kurve nach Fig. 3 wurde durch rasch wechselnde, starke dynamische Beanspruchungen bei konstanter Verformung erhalten, so daß der Endzustand nach dem entsprechenden Relaxationsvorgang in etwa 60 Minuten erreicht wurde. Bei einem Polyurethan-Reifen ohne Seitenwandverstärkung nimmt das elastomere Material seinen Endzustand erst zu einem viel späteren Zeitpunkt ein, unter Umständen sogar erst nach einer Belastung in der Größenordnung von einigen hundert bzw. einigen tausend Stun(len. In der Zwischenzeit verformt sich der Luftreifen in unkontrollierter Weise, so daß ein ständiges Sicherheitsproblem besteht.The curve of Fig. 3 was rapidly changing, strong dynamic Stresses obtained at constant deformation, so that the final state after corresponding relaxation process was achieved in about 60 minutes. For a polyurethane tire Without side wall reinforcement, the elastomeric material only reaches its final state at a much later point in time, possibly even after an exercise on the order of a few hundred or a few thousand hours. In the meantime the pneumatic tire deforms in an uncontrolled manner, so that a constant safety problem consists.

Durch die oben erwähnte Vorspannung des Luftreifens 12 mittels des Cordschlauches 14 wird jedoch der Luftreifen 12 direkt in den Endzustand gebracht, d.h., das Kriechen wird weitgehend unterdrückt, so daß es nicht zu den erwähnten unkontrollierten Verformungen kommen kann.By the above-mentioned pretensioning of the pneumatic tire 12 by means of the Cord tube 14, however, the pneumatic tire 12 is brought directly into the final state, that is, the creep is largely suppressed so that it does not belong to the aforementioned uncontrolled deformation can occur.

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Claims

Claims arrangement of an inflatable air tube and from a pneumatic tire for a vehicle, that the pneumatic tire (12) consists of a material that is more extensible than the material the air tube (14), and that the pneumatic tire (12) through the air tube (14) is biased to a shape that is predetermined by the shape of the air hose (14) is.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the air hose (14) is inflatable to a predetermined shape.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the air hose (14) made of an elastomeric material with a reinforcing insert made of a substantially is made of non-stretchable material.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the elastomeric Material is rubber.

5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the air hose is a textile cord or steel cord fabric as a reinforcement insert contains.

6. Arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that that the reinforcing insert formed into the air hose (14) on its inside and / or is provided with an airtight layer on its outside.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the reinforcing insert is provided with a polyurethane layer.

8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the pneumatic tire (12) consists of a castable material.

9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the pneumatic tire (12) consists of an elastomeric material, in particular polyurethane.