DE102014201923A1

DE102014201923A1 - Fahrzeugluftreifen und Verfahren zur Herstellung einer Gürtellage

Info

Publication number: DE102014201923A1
Application number: DE102014201923.0A
Authority: DE
Inventors: Seyedomidreza Biabanaki
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2015-08-06

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, aufweisend einen Laufstreifen (2), Seitenwände (13), Wulstbereiche (6, 7) mit zugfesten Kernen (6), eine Karkasse (1) und einen Gürtel (3), wobei der Gürtel (3) ein Schnittkantengürtel (3) mit wenigstens einer Gürtellage (3a, 3b) ist, welche zwischen der Karkasse (1) und dem Laufstreifen (2) angeordnet ist und welche Stahl-Festigkeitsträger (9) aufweist, die derart innerhalb der Gürtellage (3a, 3b) längserstreckt angeordnet sind, dass sie mit ihrer Längsachse wenigstens einen Gürtelwinkel > 5° mit der Umfangsrichtung einschließen und an den Kanten (8) der Gürtellage (3) in Festigkeitsträgerenden (10) enden. Zur Vermeidung von Gürtelkantenseparationen weist die Gürtellage (3a, 3b) – über deren Lagenbreite betrachtet – an ihren beiden Kanten(8) jeweils einen etwa kantenparallelen Kantenbereich (11) und einen zwischen diesen beiden Kantenbereichen (11) angeordneten Mittenbereich (12) auf, wobei die Festigkeitsträger (9) in den beiden Kantenbereichen (11) einen flacheren Querschnitt als im Mittenbereich (12) aufweisen. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer Gürtellage.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, aufweisend einen Laufstreifen, Seitenwände, Wulstbereiche mit zugfesten Kernen, eine Karkasse und einen Gürtel, wobei der Gürtel ein Schnittkantengürtel mit wenigstens einer Gürtellage ist, welche zwischen der Karkasse und dem Laufstreifen angeordnet ist und welche Stahl-Festigkeitsträger aufweist, die derart innerhalb der Gürtellage längserstreckt angeordnet sind, dass sie mit ihrer Längsachse wenigstens einen Gürtelwinkel > 5° mit der Umfangsrichtung einschließen und an den Kanten der Gürtellage in Festigkeitsträgerenden enden. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer Gürtellage.
Fahrzeugreifen mit einem vorgenannten Schnittkantengürtel sind bekannt und dem Fachmann hinreichend geläufig. Der Gürtel von PKW-Luftreifen besteht meist aus 2 Gürtellagen, wobei jede Lage parallel zueinander und voneinander beabstandete Festigkeitsträger, zumeist Stahlkorde, aufweist, wobei die Festigkeitsträger der beiden Lagen gegenläufig steigend angeordnet sind, so dass die Festigkeitsträger der beiden Lagen einander kreuzend orientiert sind. Die Festigkeitsträger schließen üblicherweise mit der Reifenumfangsrichtung jeweils einen Winkel zwischen 20° und 35° ein. Dieser Winkel wird Gürtelwinkel genannt. Der Gürtel kann mit einer Bandage abgedeckt sein. Der Gürtel von LKW-Luftreifen besteht meist aus drei oder mehr Gürtellagen, deren Festigkeitsträger bestimmte Gürtelwinkel aufweisen. Der Gürtel sorgt insbesondere bei Radialluftreifen für die Steifigkeit der Lauffläche in Längs- und Querrichtung. Dieses dient beim Fahren der Kraftübertragung, verbessert die Seitenführung und verringert den Abrieb des Reifens.
Hergestellt werden Schnittkantengürtel als Reifenbauteil derart, dass parallel und beabstandet zueinander ausgerichtete Festigkeitsträger, üblicherweise Stahlkorde, in einem Kalander mit einer Kautschuksmischungsschicht umgeben werden und somit eine lange Festigkeitsträgerlagenbahn als Halbzeug bilden. Von dieser Lagenbahn werden unter spitzem Winkel Bahnstücke z.B. mittels einer Schlagschere abgeschnitten (abgelängt) und derart zu einer lang erstreckten Lage wieder aneinander gesetzt und verspleißt, so dass die ehemaligen Schnittflächen, welche beim Ablängen entstehen, die Kanten des neu zusammengefügten Gürtels bilden. Somit ist auf einfache Art eine Gürtellage hergestellt, deren Festigkeitsträger in gewünschtem Winkel von der Umfangsrichtung abweichend orientiert sind.
Nachteilig ist jedoch, dass im Bereich der Gürtelkanten die Festigkeitsträger in freien Enden mit scharfen Schnittkanten enden. Denn herstellungsbedingt verlaufen die Schnittkanten eines jeden Festigkeitsträgerendes parallel zur Gürtelkantenerstreckung, wodurch spitzwinklige und dadurch besonders scharfe Schnittkanten vorhanden sind. Je nach Gürtelwinkel der Gürtellage ist der Schnittkantenwinkel der Festigkeitsträger ausgebildet. Es ist festgestellt worden, dass diese scharfen Festigkeitsträgerenden die Lebensdauer des Reifens herabsetzen können. Denn die scharfen Enden der im Querschnitt etwa kreisrunden Festigkeitsträger können durch ihre scharfen Schnittkanten feinste Risse in dem sie umgebenen Gummimaterial initiieren, welche bei starker Walkbewegung des Reifens in dessen Betriebszustand zunehmen und zur sogenannten Gürtelkantenseparation führen können, wodurch die Lebensdauer des Fahrzeugreifens herabgesetzt wird.
In der DE 36 29 955 A1 wird diesem Problem im Bereich der Gürtelkante des Fahrzeugreifens dadurch begegnet, dass über die Gürtelkante zahlreiche Streifen in schindelartiger Anordnung verlegt werden, so dass sich die Oberfläche des Übergangsbereiches vergrößert und damit der Rissbildung Einhalt geboten wird. Diese Vorgehensweise ist fertigungstechnisch aufwendig, der Reifen wird durch den vermehrten Materialeinsatz in seinem Gewicht erhöht, wodurch ebenfalls der Rollwiderstand des Reifens nachteilig erhöht wird. Einen ähnlichen Lösungsgedanken verfolgt auch die EP 0 319 588 B1 , nach der im gesamten Randbereich der Lauffläche über die Enden der Gürtellagen Randbänder verlegt sind, die den Übergangsbereich vollständig abdecken.
Der Erfindung liegt in Bezug auf den Fahrzeugluftreifen die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugluftreifen zu schaffen, der auf einfache und kostengünstige Art in seiner Haltbarkeit durch Vermeidung von Gürtelkantenseparationen verbessert ist. Der Erfindung liegt in Bezug auf das Verfahren zur Herstellung einer Gürtellage die Aufgabe zugrunde, diese einfach und kostengünstig herstellen zu können.
Die Aufgabe wird in Bezug auf den Fahrzeugluftreifen gelöst, indem die Gürtellage – über deren Lagenbreite betrachtet – an ihren beiden Kanten jeweils einen etwa kantenparallelen Kantenbereich und einen zwischen diesen beiden Kantenbereichen angeordneten Mittenbereich aufweist, wobei die Festigkeitsträger in den beiden Kantenbereichen einen flacheren Querschnitt als im Mittenbereich aufweisen.
Somit ist erreicht, dass die scharfen Schnittkanten der Festigkeitsträger nicht mehr durch einen runden Querschnitt des Festigkeitsträgers zentriert, sondern durch den flacheren Querschnitt entschärft sind. Es hat sich gezeigt, dass Rissinitiierungen durch einen flachen Querschnitt der Festigkeitsträgerenden verlangsamt oder ganz vermieden sind. Die Oberfläche des Festigkeitsträgers ist durch den flachen Querschnitt vergrößert, wodurch die Anbindbarkeit an das umgebende Kautschukmaterial verbesserbar ist. Die Haltbarkeit des Fahrzeugluftreifens ist auf einfache Art verbessert.
Die Festigkeitsträger der Gürtellage können Korde oder Monofilamente sein.
In der Ausführung, bei der die Festigkeitsträger Korde sind, ist es vorteilhaft, wenn die Filamente des Kordes in den Kantenbereichen überwiegend nebeneinander angeordnet sind, wobei vorzugsweise jedes Filament eine Haftbeschichtung aufweist. Hierdurch ist der Querschnitt des Festigkeitsträgerendes besonders flach gestaltet und die Haltbarkeit hierdurch besonders stark erhöht.
Zweckmäßig ist es, wenn jeder Kantenbereich eine axiale Breite zwischen 2 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 8 mm aufweist. Ein 2 mm breiter Kantenbereich reicht aus, um die Festigkeitsträger im Bereich ihrer Schnittkanten abzuflachen. Mit einem Kantenbereich mit einer axialen Breite zwischen 5 mm und 8mm ist sichergestellt, dass, auch bei möglicherweise auftretenden Ungenauigkeiten beim Schneideprozess, alle Festigkeitsträger im Bereich ihrer Schnittkanten abgeflacht sind.
Die Aufgabe wird in Bezug auf das Verfahren zur Herstellung einer Gürtellage gelöst, indem man

– parallel und beabstandet zueinander ausgerichtete Stahl-Festigkeitsträger in einem Kalander mit einer Kautschuksmischungsschicht umgibt und somit eine lange Festigkeitsträgerlagenbahn als Halbzeug bildet,
– in schnittparallelen Bereichen, in dem im nachfolgenden Schritten Bahnstücke mittels einer Schlagschere abgelängt werden, durch geeignete Mittel den Querschnitt der Festigkeitsträger abflacht,
– etwa mittig in den Bereich mit abgeflachten Festigkeitsträgern von dieser Festigkeitsträgerlagenbahn unter spitzem Winkel Bahnstücke z.B. mittels einer Schlagschere abschneidet (ablängt) und
– die Bahnstücke derart zu einer lang erstreckten Lage wieder aneinander setzt und verspleißt, so dass die ehemaligen Schnittflächen, welche beim Ablängen entstehen, die Kanten des neu zusammengefügten Gürtels bilden.

Hierdurch ist eine Gürtellage als Reifenbauteil erhalten, welche – über deren Lagenbreite betrachtet – an ihren beiden Kanten jeweils einen etwa kantenparallelen Kantenbereich und einen zwischen diesen beiden Kantenbereichen angeordneten Mittenbereich aufweist, wobei die Festigkeitsträger in den beiden Kantenbereichen einen flacheren Querschnitt als im Mittenbereich aufweisen. Der Abflachungsschritt ist durch einfache Mittel in das übliche und bekannte Verfahren zur Herstellung einer Gürtellage zu integrieren. Dieses ist kostengünstig und effizient.
Vorteilhaft ist es, wenn man die Abflachung des Querschnittes der Festigkeitsträger durch ein Rollenpaar vornimmt, wobei eine Rolle oberhalb und die andere Rolle unterhalb der Materialbahn angeordnet ist und beide Rollen im Zusammenspiel derartigen Druck auf die Materialbahn ausüben, dass die in der Materialbahn angeordneten Festigkeitsträger in ihrem Querschnitt abgeflacht werden. Die vorbeschriebene Erfindung ist sowohl für PKW-Reifengürtel als auch für LKW-Reifengürtel, insbesondere innerhalb der Arbeitslagen, einsetzbar.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen die:
1 einen Querschnitt durch die Hälfte eines Fahrzeugluftreifens;
2 eine perspektivische Ansicht eines Stahlkordfestigkeitsträgers.
Die 1 zeigt schematisch den Querschnitt durch die Hälfte eines Radialreifens für Personkraftwagen. Der Reifen weist eine bei der dargestellten Ausführungsform einlagig ausgeführte Radialkarkasse 1 auf, welche beispielsweise Polyesterfäden als Verstärkungselemente enthält. Der Reifen weist ferner einen profilierten Laufstreifen 2, einen aus zwei Gürtellagen 3a, 3b bestehenden Gürtel 3, eine luftdichte Innenschicht 4 und Wulstbereiche mit je einem Wulstkern 6 aus Stahl und einem Kernprofil 7 auf, welches auf dem Wulstkern 6 und gleichermaßen wie dieser ringförmig in Umfangsrichtung umlaufend angeordnet ist. Die Karkasse 1 ist von axial innen nach axial außen um die Wulstkerne 6 herumgeschlagen, ihr freier Endabschnitt, der Karkasshochschlag 1a, endet radial außerhalb der Kernprofile 7. Die beiden Gürtellagen 3a, 3b können in bekannter Weise aus in eine Gummimischung eingebetteten Stahlkord-Festigkeitsträgern 9 bestehen, wobei die Stahlkorde 9 in den beiden Gürtellagen 3a, 3b jeweils parallel zueinander, die Stahlkorde 9 in der einen Gürtellage 3a jedoch zu den Stahlkorden 9 in der anderen Gürtellage 3b gekreuzt verlaufen, wobei der Winkel (Gürtelwinkel), den die Stahlkorde mit der Umfangsrichtung einschließen, in der Größenordnung von 20° liegt. Der Gürtel 3 ist mit einer Bandage 5 bedeckt, die ebenfalls in bekannter Weise ausgeführt sein kann, und beispielsweise als Festigkeitsträger Nylonfäden enthält. Jede Gürtellage 3a, 3b besteht aus gummierten, parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordneten Festigkeitsträgern 9, wobei die Festigkeitsträger 9 herstellungsbedingt an den Kanten 8 des Gürtels 3 in freien Festigkeitsträgerenden 10 mit Schnittflächen unter Bildung von Schnittkanten 11 enden. Um eine mögliche Initiierung von Rissen im Bereich der Gürtelkante 8 an der Kontaktstelle von Festigkeitsträgerende 10 zum umgebenden Gummimaterial zu vermeiden, weisen die Gürtellagen 3a, 3b – über deren Lagenbreite betrachtet – an ihren beiden Kanten 8 jeder Gürtellage 3a, 3b jeweils einen etwa kantenparallelen Kantenbereich 11 und einen zwischen diesen beiden Kantenbereichen 11 angeordneten Mittenbereich 12 auf, wobei die Festigkeitsträger 9 in den beiden Kantenbereichen 11 einen flacheren Querschnitt als im Mittenbereich 12 aufweisen.
Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines endseitigen Abschnittes eines Stahlkordfestigkeitsträgers 9, welcher in einer Gürtellage 3a, 3b des in der 1 gezeigten Reifens eingesetzt ist. An dem Festigkeitsträgerende 10 ist ein Kantenbereich 11 ausgebildet, der eine Breite von 5mm bis 8 mm aufweist. An den Kantenbereich 11 schließt sich der Mittenbereich 12 an. In dem Mittenbereich 12 ist der Querschnitt des Stahlkordes 9 in etwa kreisrund, während der Querschnitt des Stahlkordes 9 im Kantenbereich 11 flacher als im Mittenbereich 12 ist. Die Filamente 14 des Stahlkordes 9 liegen nebeneinander auf einer gedachten (nicht eingezeichneten) Geraden.
Bezugszeichenliste

1: Karkasse
2: Laufstreifen
3: Gürtellage
4: Innenschicht
5: Bandage
6: Wulstkern
7: Kernprofil
8: Gürtelkante
9: Festigkeitsträger
10: Festigkeitsträgerende
11: Kantenbereich
12: Mittenbereich
13: Seitenwand
14: Filament
15: Axiale Breite des Kantenbereiches
aR: axiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3629955 A1 [0005]
EP 0319588 B1 [0005]

Claims

Fahrzeugluftreifen, aufweisend einen Laufstreifen (2), Seitenwände (13), Wulstbereiche (6, 7) mit zugfesten Kernen (6), eine Karkasse (1) und einen Gürtel (3), wobei der Gürtel (3) ein Schnittkantengürtel (3) mit wenigstens einer Gürtellage (3a, 3b) ist, welche zwischen der Karkasse (1) und dem Laufstreifen (2) angeordnet ist und welche Stahl-Festigkeitsträger (9) aufweist, die derart innerhalb der Gürtellage (3a, 3b) längserstreckt angeordnet sind, dass sie mit ihrer Längsachse wenigstens einen Gürtelwinkel > 5° mit der Umfangsrichtung einschließen und an den Kanten (8) der Gürtellage (3) in Festigkeitsträgerenden (10) enden, dadurch gekennzeichnet, dass die Gürtellage (3a, 3b) – über deren Lagenbreite betrachtet – an ihren beiden Kanten jeweils einen etwa kantenparallelen Kantenbereich (11) und einen zwischen diesen beiden Kantenbereichen (11) angeordneten Mittenbereich (12) aufweist, wobei die Festigkeitsträger (9) in den beiden Kantenbereichen (11) einen flacheren Querschnitt als im Mittenbereich (12) aufweisen.
Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (9) Korde sind.
Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (9) Monofilamente sind.
Fahrzeugreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamente (14) des Kordes in den Kantenbereichen (11) überwiegend nebeneinander angeordnet sind, wobei vorzugsweise jedes Filament (14) eine Haftbeschichtung aufweist.
Fahrzeugreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kantenbereich (11) eine axiale Breite (15) zwischen 2 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 8 mm (Bereich OK?) aufweist.
Verfahren zur Herstellung des Reifenbauteils Gürtellage, welche – über deren Lagenbreite betrachtet – an ihren beiden Kanten jeweils einen etwa kantenparallelen Kantenbereich und einen zwischen diesen beiden Kantenbereichen angeordneten Mittenbereich aufweist, wobei die Festigkeitsträger in den beiden Kantenbereichen einen flacheren Querschnitt als im Mittenbereich aufweisen, indem man – parallel und beabstandet zueinander ausgerichtete Stahl-Festigkeitsträger in einem Kalander mit einer Kautschuksmischungsschicht umgibt und somit eine lange Festigkeitsträgerlagenbahn als Halbzeug bildet, – in schnittparallelen Bereichen, in dem im nachfolgenden Schritten Bahnstücke mittels einer Schlagschere abgelängt werden, durch geeignete Mittel den Querschnitt der Festigkeitsträger abflacht, – etwa mittig in den Bereich mit abgeflachten Festigkeitsträgern von dieser Festigkeitsträgerlagenbahn unter spitzem Winkel Bahnstücke z.B. mittels einer Schlagschere abschneidet (ablängt) und – die Bahnstücke derart zu einer lang erstreckten Lage wieder aneinander setzt und verspleißt, so dass die ehemaligen Schnittflächen, welche beim Ablängen entstehen, die Kanten des neu zusammengefügten Gürtels bilden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Abflachung des Querschnittes der Festigkeitsträger durch ein Rollenpaar vornimmt.