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Die Erfindung betrifft eine Gürtelbandage für einen Fahrzeugluftreifen, wobei die Gürtelbandage Festigkeitsträger aufweist, wobei die Festigkeitsträger im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und in Kautschuk eingebettet sind und zwischen sich und der Reifenumfangsrichtung einen Winkel β zwischen 0° und 5° einschließen. Ferner betrifft die Erfindung einen Fahrzeugluftreifen, enthaltend eine derartige Gürtelbandage.
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Um bei Fahrzeugluftreifen, insbesondere im Hochgeschwindigkeitseinsatz, eine Erhebung des Reifens durch die im Fahrbetrieb auftretenden Fliehkräfte zu verhindern, ist es bekannt, bei einem Fahrzeugluftreifen eine Gürtelbandage vorzusehen. Ein Fahrzeugluftreifen radialer Bauart weist im Allgemeinen eine luftundurchlässige Innenschicht, eine Festigkeitsträger enthaltende Radialkarkasse, die vom Zenitbereich des Reifens über die Seitenwände bis in den Wulstbereich reicht und dort meist durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist, einen radial außen befindlichen profilierten Laufstreifen und einen zwischen dem Laufstreifen und der Karkasse angeordneten Gürtel auf, welcher radial außen mit einer Gürtelbandage abgedeckt ist. Die Gürtelbandage kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein und deckt zumindest die Gürtelränder ab. Die Gürtelbandage enthält üblicherweise parallele und im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Festigkeitsträger in Form von Korden, die in Kautschuk eingebettet sind. Die Festigkeitsträger schließen einen Winkel β von 0°–5° mit der Reifen-Umfangsrichtung ein.
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Die (Gürtel-)Bandage wird bei der Reifenherstellung in Form von Lagen mit in eine unvulkanisierte Kautschukmischung eingebetteten Festigkeitsträgern aufgebracht, die auf den Gürtel in Umfangsrichtung gewickelt oder als Streifen in Umfangsrichtung des Reifens gespult werden. Die Festigkeitsträger sind kontinuierlich über den Umfang des Reifens angeordnet, also nicht in einer Umrundung des Reifenumfangs durchbrochen. Die Festigkeitsträger werden in Kautschuk eingebettet, indem eine Schar von im Wesentlichen parallel liegenden fadenförmigen Festigkeitsträgern, die in der Regel thermisch und/oder zur besseren Haftung am einbettenden Gummi in einer dem Fachmann bekannter Art mit einer Imprägnierung vorbehandelt sind, in Längsrichtung einen Kalander oder einen Extruder zur Ummantelung mit der Kautschukmischung durchlaufen. Bei der Bombage mit bisher im Einsatz befindlichen Vorrichtungen und bei der Vulkanisation des Reifens dehnt sich der Reifen in der Regel im Schulterbereich durch die Erhebung um bis zu 2% und im Mittenbereich um bis zu 5% im Vergleich zum unvulkanisierten, auf einer flachen Trommel gewickelten Rohling.
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Die Festigkeitsträger der Bandage müssen bei der Reifenherstellung trotz ihrer Anordnung in etwa in Reifenumfangsrichtung eine ausreichende Erhebung bei der Bombage und der Vulkanisation zulassen, damit der Reifen präzise ausgeformt werden kann. Zudem sollen die Festigkeitsträger nach der Fertigstellung des Reifens im Fahrbetrieb eine gute Hochgeschwindigkeitstauglichkeit gewährleisten, also den Fliehkräften entgegenwirken.
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Um diesen vorgenannten widersprechenden Anforderungen zu genügen, werden bisher als Festigkeitsträger der Gürtelbandage beispielsweise Korde aus Nylon eingesetzt. Prinzipiell nachteilig ist jedoch prinzipiell, dass keine hochmoduligen Materialien als Festigkeitsträger der Bandage eingesetzt werden können, da diese die Erhebung der kontinuierlich in Umfangsrichtung angeordneten Festigkeitsträger nicht erlauben. Hochmodulige Materialien wären jedoch von Vorteil, um eine hervorragende Hochgeschwindigkeitstauglichkeit des Reifens zu gewährleisten. Speziell bei der Verwendung von Nylon ist die Neigung des Reifens zum Flatspotting (Standstellenausbildung), einer Abplattung der Reifenaufstandsfläche nachteilig, wodurch der Rundlauf des Reifens beeinträchtigt ist.
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Es ist ebenfalls bekannt, Hybridkorde als Festigkeitsträger der Gürtelbandage einzusetzen. Hybridkorde bestehen aus zwei oder mehr Garnen aus unterschiedlichem Material, wobei die Materialien und die Verdrehungen derart gewählt sein müssen, dass während der Reifenherstellung die Erhebung und im Betriebszustand des Reifens die Hochgeschwindigkeitstauglichkeit gewährleistet ist. Es ist schwierig, Hybridkorde auf diese Bedingungen einzustellen. Zudem sind Hybridkorde teuer.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine kostengünstige Gürtelbandage für Fahrzeugluftreifen bereitzustellen, welche während der Bombage des Reifens eine ausreichende Erhebung zulässt und welche eine sehr gute Hochgeschwindigkeitstauglich aufweist.
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Die Aufgabe wird auf überraschend einfache Weise gelöst, indem die Gürtelbandage aus benachbart angeordneten, eine Längsachse aufweisenden Streifen zusammengesetzt ist, indem die Längsachse eines jeden Streifens einen Winkel α zwischen 5° und 80° mit der Reifenumfangsrichtung einschließt und indem jeder Streifen über die gesamte axiale Breite der Gürtelbandage reicht. Jeder Streifen weist die in Kautschuk eingebetteten Festigkeitsträger auf.
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Erfindungswesentlich ist, dass die Festigkeitsträger der Gürtelbandage nicht mehr – wie im Stand der Technik – kontinuierlich, also durchgehend über den Umfang des Reifens angeordnet sind, sondern in Umfangsrichtung „durchbrochen” sind und quasi als voneinander beabstandete Festigkeitsträgerabschnitte über den Umfang des Reifens angeordnet sind. Dieses hat den Vorteil, dass während der Bombage, während der noch unvulkanisierte Reifen erhoben wird, primär das die Festigkeitsträger einbettende Kautschukmaterial gedehnt bzw. an den Kanten benachbart angeordneten Streifen gedehnt wird und die Erhebung des Reifens ermöglicht. Der Festigkeitsträger als solcher braucht diese Dehnung während der Bombage also nicht zu erlauben. Im vulkanisierten Zustand des Reifens, nachdem das Kautschukmaterial in einen gummielastischen Zustand überführt worden ist und einen festen Verbund mit den Festigkeitsträgern eingegangen ist, nehmen die Festigkeitsträger der Bandage die während des Fahrbetriebes auftretenden Kräfte auf.
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Somit kann der Festigkeitsträger eine einfache Konstruktion und ein derartiges Material aufweisen, der sich beispielsweise lediglich linear in einem Kraft-Dehnungs-Diagramm oder beispielsweise ohne Anfangsdehnung wie ein in einer Gürtelbandage bisher eingesetzter Hybridkord verhält. Somit können kostengünstige Festigkeitsträger eingesetzt werden, die lediglich dem Hochgeschwindigkeitsbetrieb genügen müssen und nicht mehr auch die Erhebung erlauben müssen.
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Als Festigkeitsträger können insbesondere Korde, Monofilamente, Fasern Verwendung finden.
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Der Begriff „Streifen” meint ein längserstrecktes Viereck, vorzugsweise ein Parallelogramm, dessen gegenüberliegenden Streifenkanten parallel zueinander verlaufen.
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In einer Ausführungsform sind die Streifen, in Umfangsrichtung des Reifens betrachtet, beabstandet zueinander angeordnet, wobei der senkrecht zu den Kanten des Streifens gemessene Abstand maximal 10 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 5 mm beträgt. In einer anderen Ausführungsform sind die Streifen, in Umfangsrichtung des Reifens betrachtet, aneinander angrenzend, angeordnet. In einer wiederum anderen Ausführungsform sind die Streifen, in Umfangsrichtung des Reifens betrachtet, einander überlappend angeordnet, wobei der überlappende Abschnitt eine maximale Breite von 10 mm aufweist. Je geringer der Abstand der Streifen zueinander ist, um so höher ist der Effektivmodul der Gürtelbandage.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Festigkeitsträger aus hochmoduligen, vorzugsweise nichtdehnbaren Materialien bestehen. Diese sind nun durch die erfindungsgemäße Konstruktion der Gürtelbandage in einfacher Festigkeitsträgerkonstruktion mit beispielsweise linearem Kraft-Dehnungsverlauf einsetzbar. Es ist eine besonders hervorragende Hochgeschwindigkeitstauglichkeit des Reifens erreicht. Hochmodulige Festigkeitsträgermaterialien sind insbesondere Aramid, Polyester (PET, PEN), Rayon, Karbonfasern, POK, Stahl, Stahllegierungen, Glassfasern.
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Zweckmäßig ist es, wenn der Winkel α zwischen 5° und 80°, vorzugsweise zwischen 5° und 30°, besonders bevorzugt zwischen 5° und 15° beträgt. Je kleiner der Winkel α ist, desto länger sind die Abschnitte der Festigkeitsträger und umso höher ist der Effektivmodul (gleiche Streifenbreiten vorausgesetzt).
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Ein Streifen weist vorteilhafterweise eine Breite (gemessen in Umfangsrichtung des Reifens) auf, die zwischen 10 mm und 50 mm beträgt.
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Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Fahrzeugluftreifen, welcher eine erfindungsgemäße Gürtelbandage aufweist.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen die:
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1 eine Querschnittshälfte eines PKW-Radialreifens mit einer Gürtelbandage;
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2a eine Aufsicht auf die bis auf die Festigkeitsträger abgedeckte Gürtelbandage im unvulkanisierten Zustand und einen zugehörigen Querschnitt senkrecht zur Längsachse der Streifens;
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2b eine Aufsicht auf die Gürtelbandage der 2a, aber im vulkanisierten Zustand und einen zugehörigen Querschnitt senkrecht zur Längsachse der Streifen.
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Die 1 zeigt eine Querschnittshälfte eines PKW-Radialreifens 1 mit einer Gürtelbandage 2. Die Gürtelbandage 2 ist radial oberhalb des Gürtels 3 als Gürtelabdeckung angeordnet und verhindert insbesondere im Hochgeschwindigkeitseinsatz eine Erhebung des Reifens 1 durch die im Fahrbetrieb auftretenden Fliehkräfte. Zudem soll die Gürtelbandage möglichst wenig zum Flatspotting neigen, ermüdungsbeständig sein und eine gute Durchstichresistenz aufweisen. Der Reifen 1 umfasst weiterhin einen profilierten Laufstreifen 4, Seitenwände 5, Wulstbereiche mit Wulstkernen (nicht dargestellt), zumindest eine Karkasslage 6, eine luftdicht ausgeführte Innenschicht 7, sowie einen hier aus zwei Lagen bestehenden Gürtel 3, welcher durch einen über seinen gesamten Querschnitt mit samt seiner Kanten von der Gürtelbandage 2 abgedeckt ist. Die verschiedenen Bauteile eines Reifens 1 sind in ihrer Ausführung den Anforderungen im Betriebszustand angepasst. So bestehen verschiedene Bauteile beispielsweise aus unterschiedlichen Gummimischungen. Der Reifen 1 weist die Konstruktion „Sidewall to Belt” auf. Bei dieser Konstruktion endet der Seitenwandgummistreifen 5 axial zum Gürtel 3 benachbart auf etwa der gleichen radialen Höhe wie der Gürtel 3. Radial oberhalb des Seitenwandgummistreifens 5 ist ein weiteres Bauteil, das Skirt 8 angeordnet, welches die Verbindung zwischen Laufstreifen 4 und Seitenwand 5 herstellt. Die Gürtelbandage 2 ist radial oberhalb der Gürtels 3 angeordnet und verläuft zur Gürtelkantenabdeckung zwischen Seitenwand 5 und Gürtelkante 9 in Richtung Karkasslage 5 und kann an der Karkasslage 5 oder kurz oberhalb der Karkasslage 6 enden. Die Kanten 9 des Gürtels sind mit einer Gummilage, einem sogenannten Wrap 10 eingeschlagen. Die Festigkeitsträger 11 der Gürtelbandage 2 sind Korde aus Rayon. Die Festigkeitsträger 11 sind derart innerhalb der Gürtelbandage 2 angeordnet, dass sie einen Winkel α von 9° mit der Umfangsrichtung einschließen. Der Kord 11 ist zur guten Gummianhaftung gummifreundlich behandelt.
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Die 2a zeigt eine Aufsicht auf die bis auf die Festigkeitsträger 11 von Kautschuk abgedeckte Gürtelbandage 2 im unvulkanisierten Zustand und einen senkrecht zu den Festigkeitsträgern verlaufenden Querschnitt A-A durch diese Gürtelbandage. Die Festigkeitsträger der Gürtelbandage 2 sind Korde 11 aus PET und verlaufen in einem Winkel β von 0° zur Umfangsrichtung 12 des nicht dargestellten Reifens. Die Reifenumfangsrichtung 12 ist durch den Pfeil angezeigt. Die Gürtelbandage 2 ist aus länglichen, eine Längsachse 13 aufweisenden Streifen 14 zusammengesetzt. Die Längsachse 13 eines jeden Streifens schließt einen Winkel α von 15° mit der Reifenumfangsrichtung 12 ein. Jeder Streifen reicht über die gesamte axiale Breite 15 der Gürtelbandage. Die Streifen 14, aus denen die Gürtelbandage 2 aufgebaut ist, sind in Reifenumfangsrichtung mit einem Abstand 16 von 1,0 mm benachbart angeordnet. Der Abstand 16 bemisst sich in Umfangsrichtung 12 des Reifens. Jeder Streifen 14 weist eine Breite 17 (in Umfangsrichtung des Reifens gemessen) von 15 mm auf.
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Die 2b zeigt eine Aufsicht auf eine weitere bis auf die Festigkeitsträger 11 von Kautschuk abgedeckte Gürtelbandage 2 im unvulkanisierten Zustand und einen senkrecht zu den Festigkeitsträgern verlaufenden Querschnitt B-B durch diese Gürtelbandage 2. Die Festigkeitsträger der Gürtelbandage 2 sind Korde 11 aus PET und verlaufen in einem Winkel β von 0° zur Umfangsrichtung 12 des nicht dargestellten Reifens. Die Reifenumfangsrichtung 12 ist durch den Pfeil angezeigt. Die Gürtelbandage 2 ist aus länglichen, eine Längsachse 13 aufweisenden Streifen 14 zusammengesetzt. Die Längsachse 13 eines jeden Streifens schließt einen Winkel α von 15° mit der Reifenumfangsrichtung 12 ein. Jeder Streifen 14 reicht über die gesamte axiale Breite 15 der Gürtelbandage. Die Streifen 14, aus denen die Gürtelbandage 2 aufgebaut ist, sind in Reifenumfangsrichtung 12 ohne Abstand kantenberührend benachbart zueinander angeordnet. Jeder Streifen 14 weist eine Breite 17 (in Umfangsrichtung des Reifens gemessen) von 15 mm auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugluftreifen
- 2
- Gürtelbandage
- 3
- Gürtel
- 4
- Laufstreifen
- 5
- Seitenwand
- 6
- Karkasslage
- 7
- Innenschicht
- 8
- Skirt
- 9
- Gürtelkante
- 10
- Wrap
- 11
- Festigkeitsträger
- 12
- Reifenumfangsrichtung
- 13
- Streifenlängsache
- 14
- Streifen
- 15
- Axiale Breite der Gürtelbandage
- 16
- Abstand
- 17
- Breite eines Streifens
