DE102017209677A1

DE102017209677A1 - Verfahren zur Ermittlung von Spannungsänderungen in einer Gürtellage von Fahrzeugreifen und Nutzfahrzeugreifen als Solcher

Info

Publication number: DE102017209677A1
Application number: DE102017209677.2A
Authority: DE
Inventors: Seyedomidreza Biabanaki
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2018-12-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Spannungsänderungen in einer Gürtellage von Fahrzeugreifen, vorzugsweise in Radialbauart, mit einem Laufstreifen (1), einer Karkasseinlage (3) und einem Gürtelverband (2) aus mindestens zwei Gürtellagen (6,7,8,9,10), wobei die Gürtellagen Stahlkorde (11) als Festigkeitsträger aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung einen Nutzfahrzeugreifen.
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus,
• dass man auf die Festigkeitsträger (11) wenigstens einer dieser Gürtellagen (8) wenigstens eine Markierung (13) aufbringt, welche mittels eines CT-Scan-Verfahrens sichtbar ist, wobei man die Markierung (13) über die gesamte Gürtelbreite (b₁) und in etwa senkrecht zur Längsachse der Festigkeitsträger (11) dieser Gürtellage (8) aufbringt,
• dass man den Reifenrohling einem ersten CT-Scan unterzieht und
• dass man nach einem oder nach mehreren weiteren Reifenbauschritten oder den betriebsbereiten Fahrzeugreifen einem zweiten oder weiteren CT-Scans unterzieht und
• dass man anhand des Vergleiches des vorherigen Verlaufes der Markierung (13) mit dem aktuellen Verlauf der Markierung (13) Spannungsänderungen in Form von Längenänderungen der Festigkeitsträger (11) der Gürtellage (8) ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Spannungsänderungen in einer Gürtellage von Fahrzeugreifen, vorzugsweise in Radialbauart, mit einem Laufstreifen, einer Karkasseinlage und einem Gürtelverband aus mindestens zwei Gürtellagen, wobei die Gürtellagen Stahlkorde als Festigkeitsträger aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner einen Nutzfahrzeugreifen als Solchen.
Es ist bekannt, in Gürtelverbänden von PKW-Reifen Schnittkantengürtel vorzusehen, wobei die Stahlkorde der Festigkeitsträger üblicherweise einen Winkel von 21° bis 30° mit der Umfangsrichtung einschließen. Die Steigungsrichtung der Festigkeitsträger der einen Gürtellage ist entgegengesetzt zu der Steigungsrichtung der Festigkeitsträger der anderen Gürtellage, so dass die Festigkeitsträger beider Gürtellagen einen Kreuzverband bilden.
Es ist weiterhin bekannt, in Gürtelverbänden von Nutzfahrzeugreifen eine 0°-Gürtellage aus einem in Umfangsrichtung des Reifens spiralig gewickelten Stahlkord vorzusehen. 0°-Gürtellagen im Gürtelverband sind für die Umfangssteifigkeit des Nutzfahrzeugreifens von Vorteil, vergleichmäßigen bzw. verringern den Abrieb des Laufstreifens und erhöhen insgesamt die Haltbarkeit des Gürtelverbandes. Eine über die Laufstreifenbreite gleichmäßige und möglichst hohe Umfangssteifigkeit ist einer der für einen geringen Laufstreifenabrieb verantwortlichen Parameter. Einer der Faktoren, welche die mit einer 0°-Gürtellage erzielbare Umfangssteifigkeit beeinflussen, ist die Vorspannung, mit welcher der Stahlkord während des Wickelprozesses aufgebracht wird. Dieser Wickelprozess beginnt an dem einen Rand der zu erstellenden 0°-Gürtellage und wird kontinuierlich über die axiale Breite in Umfangsrichtung des Laufstreifens fortgesetzt, bis der zweite Rand der 0°-Gürtellage erreicht ist. In den randseitigen Windungen bleibt nun die ursprüngliche Vorspannung in Folge der hier befindlichen losen Enden des Stahlkordes nicht erhalten, insbesondere geht ein Teil dieser Vorspannung vor allem beim Bombiervorgang des Rohreifens verloren.
Fahrzeugreifen der eingangs genannten Art mit einer 0°-Gürtellage sind in einer Vielzahl von Ausführungen, auch aus der Patentliteratur, bekannt. So offenbart beispielsweise die EP 1 754 615 B1 einen Nutzfahrzeugreifen mit einem Gürtelverband mit mindestens drei Gürtellagen, wobei die zweite Gürtellage als 0°-Gürtellage ausgeführt ist. Aus der DE 10 2010 000 181 A1 ist ein Nutzfahrzeugreifen mit einem mindestens vier Gürtellagen aufweisenden Gürtelverband bekannt, bei welchem ebenfalls die zweite Gürtellage eine 0°-Gürtellage ist. Bei dem aus der DE 10 2014 209 423 bekannten Nutzfahrzeugreifen mit einem mindestens vierlagigen Gürtelverband mit Stahlkorden als Festigkeitsträgern ist die erste Gürtellage eine 0°-Gürtellage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Ermittlung von Daten von Spannungsänderungen in einer Gürtellage von Fahrzeugreifen der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, um Spannungsänderungen der Gürtellage während des Reifenbaus und dem betriebsbereiten Nutzfahrzeugreifen ermitteln zu können. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Nutzfahrzeugreifen zur Verfügung zu stellen, welcher dazu geeignet ist, mittels CT-Scans Änderungen von (Vor-)spannungen der 0°-Gürtellage zu ermitteln.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß in Bezug auf das Verfahren dadurch gelöst, dass man auf die Festigkeitsträger wenigstens einer dieser Gürtellagen wenigstens eine Markierung aufbringt, welche mittels eines CT-Scan-Verfahrens sichtbar ist, wobei man die Markierung über die gesamte Gürtelbreite und in etwa senkrecht zur Längsachse der Festigkeitsträger dieser Gürtellage aufbringt, dass man den Reifenrohling einem ersten CT-Scan unterzieht und dass man nach einem oder nach mehreren weiteren Reifenbauschritten oder den betriebsbereiten Fahrzeugreifen einem zweiten oder weiteren CT-Scans unterzieht und dass man anhand des Vergleiches des vorherigen Verlaufes der Markierung mit dem aktuellen Verlauf der Markierung Spannungsänderungen in Form von Längenänderungen der Festigkeitsträger der Gürtellage ermittelt.
Mittels dieses Verfahrens können Spannungsänderungen der Gürtellage, das heißt Längung des Kordes in bestimmten Breiten- und/oder Umfangsabschnitten der Gürtellage, in verschiedenen Stadien des Reifenherstellungsprozesses und des betriebsbereiten Fahrzeugreifens sowie des Fahrzeugreifens im Betrieb ermittelt werden.
Bei Schnittkantengürteln kann anhand der geänderten geometrischen Form oder anhand von Abstandsänderungen zwischen zwei ursprünglich parallel zueinander aufgebrachten Markierungen die Spannungsänderungen ermittelt werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Fahrzeugluftreifen ein Nutzfahrzeugreifen und weist einen Gürtelverband aus mindestens vier Gürtellagen auf, wobei die Gürtellage, welche sich in der Position der zweiten oder der dritten Gürtellage befindet, eine 0°-Gürtellage ist und aus einem Stahlkord besteht, der einlagig spiralförmig aus in Umfangsrichtung umlaufenden Windungen unter einer bestimmten Vorspannung gewickelt ist, wobei die weiteren Gürtellagen jeweils parallel zueinander verlaufende und unter einem spitzen Winkel zur Umfangsrichtung verlaufende, in eine Gummierung eingebettete Stahlkorde aufweisen, wobei man auf die unter Vorspannung aufgebrachte 0°-Gürtellage wenigstens eine in axialer Richtung über die Breite dieser Gürtellage verlaufende Markierung aufbringt, welche mittels eines CT-Scan-Verfahrens sichtbar ist.
Mittels dieses Verfahrens können Spannungsänderungen der 0°-Gürtellage, das heißt Längung des Kordes in bestimmten Breiten- und/oder Umfangsabschnitten der Gürtellage, in verschiedenen Stadien des Reifenherstellungsprozesses und des betriebsbereiten Nutzfahrzeugreifens ermittelt werden. Zum Beispiel können die Ergebnisse dazu genutzt werden, die Performance der 0°-Gürtellage zu überprüfen oder zur weiteren Entwicklung von 0°-Gürtellagen zu verwenden. Weiterhin können die ermittelten Daten verwendet werden, um weitere Erkenntnisse über die Funktion der 0°-Gürtellage unter unterschiedlichen Belastungszuständen zu erlangen.
Vorteilhaft ist es, wenn man zwei oder mehr axial verlaufende Markierungen auf der Gürtellage aufbringt, welche über deren Umfang vorzugsweise in regelmäßigem Abstand voneinander über den Umfang verteilt angeordnet sind. Hierdurch sind exaktere Daten von Änderungen der Vorspannung der Gürtellage über den Umfang des Reifens erhaltbar.
Vorteilhaft ist es, wenn man die Markierung in einer Breite von 0,5 bis 2,0 cm, bevorzugt in einer Breite von 0,75 bis 1,50 cm aufbringt. Durch eine Breitenänderung der Markierung sind ebenfalls Daten über die Änderung der Spannung herleitbar.
Zweckmäßig ist es, wenn die Markierung aus einem Metallharz besteht.
Zweckmäßig ist es, wenn man für die Markierung die Form einer Geraden wählt. Die Gerade verläuft in axialer Richtung quer über die vorzugsweise gesamte Gürtelbreite der Gürtellage. Mit der Form einer Geraden sind Vergleiche von Spannungsänderungen besonders einfach und präzise zu ermitteln.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß in Bezug auf den Nutzfahrzeugreifen dadurch gelöst, dass wenigstens eine in axialer Richtung verlaufende Markierung auf die unter Vorspannung aufgebrachte 0°-Gürtellage über deren Breite angeordnet ist, und dass die Markierung aus einem solchen Material besteht, welches mittels eines CT-Scan-Verfahrens sichtbar ist.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Markierung die Form einer Geraden auf. Mit der Form einer Geraden sind Vergleiche von Spannungsänderungen besonders einfach ermöglicht.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen, welche schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher beschrieben. Dabei zeigen die

1 einen Querschnitt durch den radial äußeren Bereich eines Nutzfahrzeugreifens gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung;
2 eine Aufsicht auf einen Abschnitt der 0°-Gürtellage der 1.

Die 1 und 2 werden nachfolgend gemeinsam beschrieben. In 1 sind von den wesentlichen Bauteilen eines Nutzfahrzeugreifens in Radialbauart jeweils ein Laufstreifen 1, ein Gürtelverband 2, eine Karkasseinlage 3, eine luftdichte Innenschicht 4 sowie die radial äußeren Abschnitte von Seitenwänden 5 dargestellt. Die Karkasseinlage 3, die Innenschicht 4, der Laufstreifen 1 sowie die sonstigen nicht gezeigten Reifenbauteile können in an sich bekannter Weise ausgeführt sein. In 1 ist ferner die Bodenaufstandsflächenbreite des Laufstreifens 1 mit B bezeichnet. Die 2 zeigt eine Aufsicht auf einen Umfangsabschnitt der 0°-Gürtellage der 1.
Der zwischen dem Laufstreifen 1 und der Karkasseinlage 3 befindliche Gürtelverband 2 weist bei den dargestellten Ausführungsvarianten fünf Gürtellagen 6, 7, 8, 9 und 10 auf. Die fünfte, radial äußerste Gürtellage 10 wird üblicherweise als Schutzlage bezeichnet und weist die geringste Breite von sämtlichen Gürtellagen 6 bis 10 auf. Die erste, radial innerste Gürtellage 6 ist die sogenannte Sperrlage, die zweite Gürtellage 7 und die vierte Gürtellage 9 sind die sogenannten Arbeitslagen und sind nachfolgend auch als solche bezeichnet. Die Arbeitslagen 7, 9 sind breiter als die radial innerste und die radial äußerste Gürtellage 6, 10, wobei die weiter radial innen befindliche Arbeitslage 7 breiter ist als die zweite Arbeitslage 9. Zwischen den beiden Arbeitslagen 7 und 9 befindet sich als dritte Gürtellage eine 0°-Gürtellage 8.
Die Gürtellagen 6, 7, 9 und 10 bestehen jeweils aus in eine Gürtelgummierung eingebetteten Stahlkorden üblicher Konstruktion, wobei die Stahlkorde in jeder Gürtellage 6, 7, 9 und 10 unter den üblichen Abständen zueinander im Wesentlichen parallel verlaufen. Die Stahlkorde in den Gürtellagen 6, 7, 9 und 10 verlaufen ferner zur Umfangsrichtung uR des Reifens unter den üblichen Winkeln, die in den einzelnen Gürtellagen 6, 7, 9 und 10 unterschiedlich sein können, wobei die Winkel insbesondere in einem Bereich von 10° bis 75° gewählt werden. Die gegenseitige Anordnung der Stahlkorde in einigen oder allen Gürtellagen 6, 7, 9 und 10 ist insbesondere derart, dass sich die Stahlkorde in an sich bekannter Weise kreuzen. Die tatsächliche Anordnung der Stahlkorde in diesen Gürtellagen 6, 7, 9 und 10 ist nicht Gegenstand der Erfindung und kann gemäß dem Stand der Technik erfolgen.
Die bereits erwähnte 0°-Gürtellage 8 weist eine Breite b₁ von 70 % bis 90 % der Breite B auf und besteht aus einer Vielzahl von nebeneinander und parallel zueinander verlaufenden Windungen eines einzelnen in Umfangsrichtung gewickelten Stahlkordes 11. Die Stahlkordwindungen verlaufen daher nahezu in Umfangsrichtung, sie können bis zu einem Winkel von 5° von dieser abweichen.
Beim Reifen- bzw. Gürtelaufbau wird die 0°-Gürtellage 8 durch spiraliges Wickeln des Stahlkordes 11 in Umfangsrichtung erstellt, beginnend bei der Randkante des einen seitlichen Abschnittes 8b, Wickeln dieses Abschnittes 8b, Wickeln des Abschnittes 8a auf der noch unvulkanisierten Mischungsschicht für die Gummischicht 12 und Wickeln des zweiten seitlichen Abschnittes 8b. Im vulkanisierten Reifen weist die Gummischicht 12 eine im Wesentlichen konstante Dicke von 1,0 mm bis 2,0 mm auf. Die Gummischicht 12 basiert vorzugsweise auf einer Kautschukmischung, die der Kautschukmischung der Gürtellagengummierungen entspricht.
Auf der radial äußeren Oberfläche der 0°-Lage sind Markierungen 13 (vergl. 2) angeordnet, welche in axialer Richtung aR über die gesamte Breite b₁ der 0°-Lage 8 reichen. Diese Markierungen 13 weisen die Form von Geraden auf, haben eine Breite 14 von 1,25cm und bestehen aus einem Metallharz. Die Markierungen 13 sind mittels eines CT-Scan-Verfahrens sichtbar. Der Reifenrohling kann während der verschiedenen weiteren Reifenaufbauschritte und im betriebsbereiten Zustand auch unter verschiedensten Lastzuständen in einem CT gescant werden. Anhand eines Vergleiches des ursprünglichen Verlaufes der Markierung 13 (bzw. eines zeitlich früher liegenden gescanten Verlaufs der Markierung) und des aktuellen Verlaufes der Markierung 13 (bzw. eines zeitlich später liegenden Verlaufs der Markierung) können mögliche Verschiebungen und damit Vorspannungsänderungen der Festigkeitsträger 11 der 0°-Gürtellage 8 ermittelt werden. Die Markierungen 13 auf der 0°-Gürtellage 8 sind in regelmäßigem Abstand 15 voneinander über den Umfang UR der 0°-Gürtellage verteilt angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Laufstreifen
2: Gürtelverband
3: Karkasseinlage
4: Innenschicht
5: Seitenwand
6, 7, 9, 10: Gürtellage
8: 0°-Gürtellage
8a, 8b: Abschnitt
11: Stahlkord (Festigkeitsträger)
12: Gummischicht
13: Markierung
14: Breite der Markierung
15: Abstand zwischen zwei Markierungen
B: Bodenaufstandsflächenbreite
b₁: Breite
aR: axiale Richtung
rR: radiale Richtung
UR: Umfangsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1754615 B1 [0004]
DE 102010000181 A1 [0004]
DE 102014209423 [0004]

Claims

Verfahren zur Ermittlung von Spannungsänderungen in einer Gürtellage von Fahrzeugreifen, vorzugsweise in Radialbauart, mit einem Laufstreifen (1), einer Karkasseinlage (3) und einem Gürtelverband (2) aus mindestens zwei Gürtellagen (6,7,8,9,10), wobei die Gürtellagen Stahlkorde (11) als Festigkeitsträger aufweisen, dadurch gekennzeichnet, • dass man auf die Festigkeitsträger (11) wenigstens einer dieser Gürtellagen (8) wenigstens eine Markierung (13) aufbringt, welche mittels eines CT-Scan-Verfahrens sichtbar ist, wobei man die Markierung (13) über die gesamte Gürtelbreite (b₁) und in etwa senkrecht zur Längsachse der Festigkeitsträger (11) dieser Gürtellage (8) aufbringt, • dass man den Reifenrohling einem ersten CT-Scan unterzieht und • dass man nach einem oder nach mehreren weiteren Reifenbauschritten oder den betriebsbereiten Fahrzeugreifen einem zweiten oder weiteren CT-Scans unterzieht und • dass man anhand des Vergleiches des vorherigen Verlaufes der Markierung (13) mit dem aktuellen Verlauf der Markierung (13) Spannungsänderungen in Form von Längenänderungen der Festigkeitsträger (11) der Gürtellage (8) ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugluftreifen ein Nutzfahrzeugreifen ist und einen Gürtelverband (2) aus mindestens vier Gürtellagen (6 bis 10) aufweist, wobei die Gürtellage, welche sich in der Position der zweiten oder der dritten Gürtellage befindet eine 0°-Gürtellage (8) ist und aus einem Stahlkord (11) besteht, der einlagig spiralförmig aus in Umfangsrichtung umlaufenden Windungen unter einer bestimmten Vorspannung gewickelt ist, wobei die weiteren Gürtellagen (6, 7, 9, 10) jeweils parallel zueinander verlaufende und unter einem spitzen Winkel zur Umfangsrichtung (UR) verlaufende, in eine Gummierung eingebettete Stahlkorde (11) aufweisen, • dass man auf die unter Vorspannung aufgebrachte 0°-Gürtellage (8) wenigstens eine in axialer Richtung (aR) über die Breite (b₁) dieser Gürtellage (8) verlaufende Markierung (13) aufbringt, welche mittels eines CT-Scan-Verfahrens sichtbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zwei oder mehr axial verlaufende Markierungen (13) auf der Gürtellage (8) aufbringt, welche über deren Umfang vorzugsweise in regelmäßigem Abstand (15) voneinander über den Umfang verteilt angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Markierung (13) in einer Breite (14) von 0,5 bis 2,0 cm, bevorzugt in einer Breite (14) von 0,75 bis 1,50 cm aufbringt.
Verfahren nach Anspruch einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (13) aus einem Metallharz besteht.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man für die Markierung (13) die Form einer Geraden wählt.
Nutzfahrzeugreifen in Radialbauart mit einem Laufstreifen (1), einer Karkasseinlage (3) und einem Gürtelverband (2) aus mindestens vier Gürtellagen (6 bis 10), wobei die Gürtellage, welche sich in der Position der zweiten oder der dritten Gürtellage befindet eine 0°-Gürtellage (8) ist und aus einem Stahlkord (11) besteht, der einlagig spiralförmig aus in Umfangsrichtung umlaufenden Windungen unter einer bestimmten Vorspannung gewickelt ist, wobei die weiteren Gürtellagen (6, 7, 9, 10) jeweils parallel zueinander verlaufende und unter einem spitzen Winkel zur Umfangsrichtung verlaufende, in eine Gummierung eingebettete Stahlkorde (11) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine in axialer Richtung (aR) verlaufende Markierung (13) auf die unter Vorspannung aufgebrachte 0°-Gürtellage (8) über deren Breite (b₁) angeordnet ist, und dass die Markierung (13) aus einem solchen Material besteht, welches mittels eines CT-Scan-Verfahrens sichtbar ist.
Nutzfahrzeugreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (13) die Form einer Geraden aufweist.