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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Spulbandage für einen derartigen Fahrzeugluftreifen.
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Grundsätzlich verfügt jede Art Fahrzeugluftreifen über einen ähnlichen Aufbau. Ausgehend von der auf dem Untergrund abrollenden Lauffläche geht ein Fahrzeugluftreifen beidseitig in je eine Seitenwand über, deren Ende jeweils durch einen Reifenwulst gebildet wird. Diese Reifenwulste dienen in an sich bekannter Weise dem luftdichten Einsatz des Fahrzeugluftreifens in eine Felge eines Fahrzeugrades. Die durch die Reifenwulste in Zusammenwirkung mit der Felge geschaffene Abdichtung ist erforderlich, um ein Entweichen der Druckluft aus dem Fahrzeugluftreifen zu vermeiden. Unterhalb der Lauffläche weist ein Fahrzeugluftreifen mindestens eine Spulbandage auf, die ihrerseits aus einer Vielzahl, mit Gummi ummantelter oder in eine Gummischicht eingebetteter Corde besteht und einen Übergang zum Gürtel des Fahrzeugluftreifens bildet. Dabei ist es allgemein bekannt, die Spulbandagen beispielsweise aus Corden mit einer definierten Festigkeit herzustellen, wodurch der Rollwiderstand und die Fahrstabilität des Fahrzeugluftreifens optimiert werden. Darüber hinaus ist es allgemein bekannt, in den Spulbandagen Corde aus textilen Materialien vorzusehen. Die einzelnen Corde sind bisher innerhalb der Spulbandage in einer Reihe nebeneinander verlaufend angeordnet, sodass sie in Verbindung, mit der die Corde aufnehmenden Gummischicht ein Flächengebilde darstellen, das maßgenau zugeschnitten werden kann.
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Aus der
DE 10 2016 212 943 A1 ist allgemein ein Verfahren zur Herstellung eines bandartigen, festigkeitsträgerverstärkten Kautschukstreifens, also einer Spulbandage, bekannt, wobei diese Spulbandage maximal 15 parallel zueinander angeordnete textile Festigkeitsträger pro Zentimeter aufweist, die innerhalb einer gemeinsamen Ebene liegen und durch Extrusion vollständig mit Kautschuk ummantelt werden. Hierfür kommt eine Vorrichtung zum Einsatz, die mehrere, die textilen Festigkeitsträger beziehungsweise Corde bereitstellende Vorratsspulen aufweist. Von den Vorratsspulen ausgehend werden die Corde zunächst durch eine Lochschablone hindurchgeführt. In Laufrichtung betrachtet hinter der Lochschablone werden die Corde anschließend in einen nachgeordneten Extruder eingeführt, wo sie mittels des erwähnten Extrudierverfahrens mit einem Gummimantel versehen oder in eine Gummischicht eingebettet werden. Die einzelnen Corde verlaufen dabei jeweils parallel zueinander, sodass auf diese Weise einreihige Spulbandagen in Streifenform entstehen. Diese Spulbandagen werden bei der Herstellung eines Fahrzeugluftreifens in mehreren Lagen übereinander angeordnet. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Gummischicht oberhalb und unterhalb der einzelnen Corde gleich stark ist und infolge der Anordnung der Spulbandagen übereinander folglich insgesamt recht hoch aufbaut.
Bisher ist es beispielsweise in der Praxis auch üblich, Spulbandagen als etwa 10 mm breite Streifen auszuführen, die jeweils maximal 13 Corde enthalten. Diese Streifen haben eine definierte Gesamtdicke zwischen 0,65 und 1,3 mm.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugluftreifen bereitzustellen, dessen Spulbandagen insgesamt eine geringere Gummihöhe aufweisen, als dies bei bekannten Lösungen der Fall ist. Darüber hinaus ist eine Vorrichtung zur Herstellung derartiger Spulbandagen anzugeben.
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Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1, 8 und 9. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Fahrzeugluftreifen, dessen profilierte Lauffläche beidseitig in Seitenwände übergeht, deren Ende durch je einen Reifenwulst gebildet wird, wobei die Reifenwulste luftdicht in eine Felge eines Fahrzeugrades einsetzbar sind und bei dem unterhalb der Lauffläche des Fahrzeugluftreifens mindestens eine Spulbandage angeordnet ist, die mit einem Gummimantel versehene oder in eine Gummischicht eingebettete Corde aufweist, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass jede vorhandene Spulbandage aus mindestens zwei, in Radialrichtung des Fahrzeugluftreifens betrachtet, übereinander angeordneten Reihen mehrerer Corde besteht, die zusammen in die Gummischicht der jeweiligen Spulbandage eingebettet sind, wobei die Materialstärke des Gummis der Gummischicht zwischen den übereinander verlaufenden Corden gleich stark ist, wie die Materialstärke der Gummischicht unterhalb und oberhalb der Corde.
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Erfindungsgemäß werden damit in eine einzige Spulbandage, in einer Richtung, quer zur Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens betrachtet, mehrere, nebeneinander verlaufende Corde angeordnet, die damit jeweils eine Reihe bilden, sodass bei zwei übereinander verlaufenden Reihen der Corde jeweils eine Doppellage bilden. Diese Doppellage Corde wird in dem Gummierungsprozess der Corde in einem gemeinsamen Schritt erzeugt, sodass dadurch die zwischen den übereinander angeordneten Corden vorhandene Gummischicht wesentlich dünner ist, als bei zwei separaten Spulbandagen, die übereinander angeordnet werden, wie es bei Lösungen nach dem Stand der Technik bisher der Fall war. Mit der Erfindung gelingt es erstmals, die Dicke der Gummischicht zwischen den Corden und, in radialer Richtung des Fahrzeugluftreifens betrachtet, oberhalb sowie unterhalb der Corde mit gleicher Stärke auszuführen, sodass die Gummischicht zwischen den Corden insgesamt eine geringere Stärke aufweist, als dies bisher der Fall war. Hieraus ergeben sich Vorteile bezüglich des Rollwiderstandes des Fahrzeugluftreifens. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Haltbarkeit des Fahrzeugluftreifens nicht eingeschränkt wird. Durch eine ebenfalls mögliche Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit während des Spulprozesses der Corde ist das Herstellungsverfahren insgesamt effizienter und damit kostengünstiger durchführbar.
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Eine erste Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die einzelnen Corde innerhalb einer Spulbandage äquidistant zueinander, also mit gleichem Abstand in den Gummiwerkstoff der Spulbandage eingebettet sind. Durch diese spezielle Anordnung der Corde, unabhängig von ihrem Querschnitt und ihrer Festigkeit, wird eine sehr gleichmäßige Verteilung der Belastung innerhalb einer Spulbandage erreicht.
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Darüber hinaus können die einzelnen Corde einer Spulbandage in bevorzugter Weise parallel zueinander verlaufen.
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Ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen kann beispielsweise zwei oder mehr übereinander angeordnete Spulbandagen aufweisen. Bei Fahrzeugluftreifen für Personenkraftwagen sind aufgrund der geringeren Belastungen maximal zwei übereinander angeordnete Spulbandagen in der Regel ausreichend.
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Entsprechend einer weiterbildenden Maßnahme der Erfindung wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die Corde mindestens einer Spulbandage entlang der Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens oder unter einem Winkel zwischen 0° und 5° zur Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens verlaufen. Dadurch können die Eigenschaften, wie der Rollwiderstand und das Verschleißverhalten des mit den erfindungsgemäßen Spulbandagen ausgestatteten Fahrzeugluftreifens gezielt beeinflusst werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, die Corde aus Kunststoffen, Verbundwerkstoffen oder Stoffen, wie Baumwolle, Rayon, Nylon, Polyester oder Aramid herzustellen. Prinzipiell kann es sich um beliebige, textile Festigkeitsträger handeln, die in Fahrzeugluftreifen für eine ausreichende Verstärkung sorgen. Bevorzugt ist jedoch, dass die textilen Festigkeitsträger ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polybutylenterephthalat 30 (PBT), Polycarbonat (PC), Cellulosen, Regeneratcellulosen, Celluloseestern, Carbonfasern, Polyketonen, m-Aramid, p-Aramid, Gemischen aus m-Aramid und p-Aramid und Polyamiden, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyamid 46 (PA 4), Polyamid 410 (PA 4.10), Polyamid 6 (PA 6), Polyamid 66 (PA 6) Polyhexamethylenadipinamid), Polyamid 612 (PA 6.12), Polyamid 1010 (PA 10.10) und Polyamid 1212 (PA 12.12). Dabei können auch Kombinationen unterschiedlicher Werkstoffe der zuvor genannten Aufzählung zum Einsatz kommen.
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Für die Umsetzung der erfindungsgemäßen Lösung ist es unerheblich, ob es sich bei den zum Einsatz kommenden Fahrzeugluftreifen um Radialreifen oder Diagonalreifen handelt. Die Erfindung ist für beide Arten Fahrzeugluftreifen einsetzbar und von Vorteil.
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Eine Vorrichtung zur Herstellung einer Spulbandage für einen erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mehrere, die Corde bereitstellende Vorratsspulen aufweist, von denen ausgehend die Corde durch eine Lochschablone derart hindurchgeführt werden, dass, in Laufrichtung der Corde betrachtet, hinter der Lochschablone jeweils zwei Corde übereinander verlaufend in einen nachgeordneten Extruder eingeführt sind, wo die Corde mittels eines Extrudierverfahrens mit einem Gummimantel versehen oder in eine Gummischicht eingebettet werden.
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Anders ausgedrückt wird eine bekannte Vorrichtung zur Herstellung einer Spulbandage insbesondere im Bereich der Lochschablone geändert und damit optimiert, da diese für die Führung der einzelnen Corde von entscheidender Bedeutung ist. Die veränderte Cordführung ist einfach umsetzbar und folglich mit einem geringen Fertigungsaufwand verbunden. Damit wird in dem Gummierungsprozess nicht nur eine Lage Corde in die Spulbandage beziehungsweise in den Spritzkopf des Extruders eingeführt, sondern eine Doppellage im erfindungsgemäßen Sinne. Dabei können gleichzeitig mehrere Streifen der Spulbandage nebeneinander kumuliert werden. Es besteht die Möglichkeit bis zu 20 Streifen gleichzeitig zu erzeugen. Die Abstände der Corde sind dabei innerhalb des Extruders nach oben und unten gleich.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung mehrerer, für die Einbettung in einen Fahrzeugluftreifen ausgelegten Spulbandagen mit einer derartigen Vorrichtung ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
- -Einführung mehrerer, von einer Vorratsspule bereitgestellter Corde in eine Lochschablone, die jeweils mindestens zwei Reihen der Corde in einer Spulbandage erzeugt, in denen jeweils mindestens zwei Corde übereinander verlaufen,
- -Einführung der derart ausgerichteten Corde in einen Extruder, in dem die Corde insgesamt in eine Gummischicht eingebettet werden, deren Materialstärke des Gummis zwischen den übereinander verlaufenden Corden gleich der Materialstärke des jeweils oberhalb und unterhalb der Corde vorhandenen Gummis ist und
- -Abtrennen der für die Fahrzeugluftreifenherstellung erforderlichen Längen der erzeugten Spulbandagen.
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Durch das Verfahren wird erreicht, dass zwischen den Cordlagen die gleiche Materialstärke Gummi vorhanden ist, wie oberhalb und unterhalb der Cordlagen. Dadurch wird die Gummistärke der erfindungsgemäßen Spulbandagen insgesamt reduziert, was die Fahreigenschaften des mit derartigen Spulbandagen hergestellten Fahrzeugluftreifen wesentlich verbessert und wertvolles Material einspart.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen dabei keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung. Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
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Es zeigt:
- 1: ausschnittsweise eine Schnittdarstellung eines Teils eines Fahrzeugluftreifens,
- 2: ausschnittsweise einen Blick auf eine Lochschablone einer Vorrichtung zur Herstellung einer Spulbandage,
- 3: Spulbandagen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind und
- 4: eine erfindungsgemäße Spulbandage mit einer Doppelcordanordnung.
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Die 1 zeigt ausschnittsweise eine Schnittdarstellung eines Teils eines Fahrzeugluftreifens 1 mit einer Spulbandage 7. Grundsätzlich weist ein derartiger Fahrzeugluftreifen 1 einen mit einem Profil versehenen Laufstreifen 2 auf, der für die Haftung des Fahrzeugluftreifens 1 auf dem Untergrund maßgeblich verantwortlich ist. Unterhalb des Laufstreifens 2 befindet sich die Spulbandage 7, die mindestens eine Gürtellage 8 abdeckt, unter der sich letztlich die Karkasse 15 des Fahrzeugluftreifens 1 befindet. Diese Karkasse 15 ist überwiegend für die Formstabilität des Fahrzeugluftreifens 1 verantwortlich. Der Fahrzeugluftreifen 1 geht seitlich in Seitenwände 3 und 4 über, die an ihrem unteren Abschluss je einen Reifenwulst 5 beziehungsweise 6 bilden. Die Reifenwulste 5, 6 sind in an sich bekannter Weise dafür verantwortlich, den innerhalb des Fahrzeugluftreifens 1 eingeschlossenen Innenhohlraum 16, der bei einem auf einer Fahrzeugfelge montierten Fahrzeugluftreifen 1 mit Druckluft befüllt wird, luftdicht gegenüber der Umgebung abzudichten, was durch die Einlage der Reifenwulste 5 und 6 in einen in der 1 nicht gezeigten Felgenrand der Fahrzeugfelge erreicht wird. Die erfindungsgemäße Besonderheit besteht im vorliegenden Fall darin, dass die Spulbandage 7 zwei, in radialer Richtung des Fahrzeugluftreifens 1 betrachtet, übereinander verlaufende Reihen mehrerer Corde 10 aufweisen. Die Corde 10 sind folglich doppellagig angeordnet und in eine Gummischicht 9 eingebettet. Durch diese spezielle Art der Anordnung der Corde 10 innerhalb einer Spulbandage 7 wird die Höhe der Gummischicht 9 insgesamt reduziert, was den Vorteil mit sich bringt, dass der Fahrzeugluftreifen 1 über dem Gürtel weniger Gummiwerkstoff aufweist, sodass die Hystereseverluste des Fahrzeugluftreifens 1 reduziert werden und sich der Reifenrollwiderstand verringert. Bei den Corden 10 handelt es sich im vorliegenden Fall um Textilcorde.
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In der 2 ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 dargestellt, die zur Einbettung der für die Fahrzeugluftreifenherstellung erforderlichen Corde 10 in einen Gummimantel oder in eine Gummischicht 9 benötigt wird. Der wesentliche Bestandteil einer derartigen Vorrichtung 11 ist hierbei die Lochschablone 12, die eine Vielzahl gleichartig ausgeführter Durchführungen 18 aufweist, durch die jeweils Corde 10 geführt sind, die von mindestens einer Vorratsspule 17 bereitgestellt und abgewickelt werden. Wie aus der 2 hervorgeht, verlaufen die einzelnen Corde 10 vor der Lochschablone 12 annähernd in einer Ebene. Nach dem Durchtritt durch die Durchführungen 18 der Lochschablone 12 weisen die Corde 10 eine Anordnung auf, die zu einem doppellagigen Verlauf innerhalb einer Spulbandage 7 führt. Innerhalb des Extruders 13, in den die Corde 10 eintreten, werden diese mit einem Gummimantel umhüllt oder in eine Gummischicht 9 eingebettet.
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Noch anschaulicher geht eine derartige Vorrichtung 11 aus der Darstellung in 3 hervor. Ausgehend von den Vorratsspulen 17 werden die Corde 10 zunächst ausgerichtet und anschließend durch die Durchführungen 18 der Lochschablone 12 hindurchgeführt und hier in der erfindungsgemäßen Weise ausgerichtet. In dem sich daran anschließenden Extruder 13 erfolgt die zuvor bereits beschriebene Ummantelung mit einer Gummischicht 9, sodass den Extruder 13 mehrere Gummistreifen mit darin eingebetteten Corden 10 verlassen, die nach ihrem maßgenauen Zuschnitt in einen Fahrzeugluftreifen 1 integriert werden können.
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Die 4 zeigt schließlich zum Vergleich mit der Erfindung eine Lösung, wie sie im Stand der Technik gegenwärtig im Einsatz und daher bekannt ist. Bislang werden demnach die Corde 10 jeweils einzeln und parallel nebeneinander durch die Lochschablone 12 und anschließend in den Extruder 13 geführt, wo sie jeweils in eine Gummischicht 9 eingebettet werden. Dadurch werden einzelne Spulbandagen 7 beziehungsweise 14 hergestellt, wie sie aus dem Bildteil a) der 3 hervorgehen. Dabei weist jede der hergestellten Spulbandagen 7 und 14 eine Reihe Corde 10 auf, die in eine Gummischicht 9 eingebettet sind. Bei der Herstellung des Fahrzeugluftreifens 1 werden in diesem Fall zwei oder mehr derartige Spulbandagen 7, 14 übereinander angeordnet, sodass sich das Bild b) in 3 ergibt. Die Stärke der Gummischicht oberhalb der Corde 10 ist im Bildteil b) der 3 mit „a“ bezeichnet. Werden nun diese bekannten Spulbandagen 7, 14 im Fahrzeugluftreifen 1 übereinander angeordnet, so addieren sich diese Gummistärken „a“ einer jeden Spulbandage 7 und 14, sodass im Kontaktbereich zwischen zwei aufeinander liegenden Spulbandagen 7 und 14 eine in der 3 mit „b“ bezeichnete Materialstärke ergibt, die doppelt so hoch ist, wie die Materialstärke „a“. Es gilt demnach: b = 2 x a. Dieser Umstand wurde von den Erfindern als nachteilig erkannt, da dadurch ein erhöhter Materialaufwand des zum Einsatz kommenden Gummiwerkstoffes zu verzeichnen ist und der Fahrzeugluftreifen 1 insgesamt verhältnismäßig hoch aufbaut.
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Dieser Nachteil wird durch die in 5 gezeigte, erfindungsgemäße Lösung wesentlich verbessert. Hierbei wird eine Doppellage Corde 10 in einen einzigen Gummimantel 9 eingebettet, wobei bei dem dargestellten Beispiel die einzelnen Corde 10 in Reihen mit gleichem seitlichen Abstand und parallel zueinander verlaufen sowie unmittelbar übereinander in dem Gummimantel 9 der dadurch gebildeten Spulbandage 7 angeordnet sind. Die Besonderheit besteht hierbei darin, dass die Materialstärke „a“ oberhalb beziehungsweise unterhalb der Corde 10 gleich stark ausgebildet ist, wie die zwischen den Corden 10 vorhandene Materialstärke „b“ der Gummischicht 9. Es gilt folglich: a = b.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugluftreifen
- 2
- Lauffläche
- 3
- Seitenwand
- 4
- Seitenwand
- 5
- Reifenwulst
- 6
- Reifenwulst
- 7
- Spulbandage
- 8
- Gürtellage
- 9
- Gummi schicht
- 10
- Cord
- 11
- Vorrichtung
- 12
- Lochschablone
- 13
- Extruder
- 14
- Spulbandage
- 15
- Karkasse
- 16
- Innenhohlraum
- 17
- Vorratsspule(n)
- 18
- Durchführungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016212943 A1 [0003]
