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Gürtelreifen und Verfahren zu seiner Herstellung.
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Die erfindung betrifft einen neuartigen GUrtelreifen und befaßt sich
ferner mit der Herstellung eines zylindrisch aufzubauenden Gürtelreifens, der beim
anschließenden Aufweiten aus einer Kautschukschicht in einen ihr benachbart liegenden
gestrickten Gürtel säulen- oder zapfenartige Vorsprünge oder dgl. hineinpreßt, so
daß bei überführen des Gürtels in seine einschnürende bzw. begrenzende Lage sich
seine Fadenschlingen bzw. -maschen schließen und dabei die Kautschukzäpfchen schlingenartig
verankern.
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Gürtelreifen für Personenkraftwagen sind allgemein bekannt; in ihnen
ist die Karkasse, gleichgültig ob deren Kordfäden schräg oder radial gerichtet sind,
unterhalb der Lauffl;.che durch eine Kordschicht verstärkt, deren Fäden sich im
wesentlichen in Umfangsrichtung rund um den Reifen erstrecken.
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Zum mindesten bilden diese Kordfäden mit der Rollachse einen so großen
Winkel, daß auf den Reifenkörper in Umfangsrichtung eine nennenswerte Restriktionskraft
ausbt wird.
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Reifengürtel bestehen derzeit im allgemeinen aus einem kautschukimprägnierten
Gebwebe aus Textil-, Draht- oder Glasfäden, wobei diese Kordfäden parallel gerichtet
sind und sich in jeder Lage in einem Winkel quer durch diese Lage erstrecken. Die
Herstellung eines derartigen Streifenmaterials erfordert, ähnlich wie die Herstellung
von Karkassengeweben, die Verwendung von Yalandern oder anderen Hilfsvorrichtungen
zum Aufbringen der Kautschukschichten auf beide Seiten des Gewehes. Außerdem müssen
Schneid-, Wende- und Montageeinrichtungen zur Anwendung Formen.
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Treten in einen Reifen, in dessen Gürtel die Kordfäden schräg verlaufen,
Lageabhehungen auf, so löst sich die Lauffläche im allgemeinen zuerst an den Schnittenden
des Gürtels, um sich danach fortschreitend vollständig vom Reifenkorper abzuheben.
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In den US-Patentschriften 835 808 (Bragg) vom 13. Nov.1906 und 1 365
280 (Sacks) ist die Verwendung gestrickter Stoffe für die Herstellung der gesamten,
von Wulst zu Wulst reichenden Karkasse eines Reifens vorgeschlagen worden. Fs sollte
auf diese Weise ein faltfähiges Material zur Verarbeitung Formen, das sich leicht
über den Umfangsbereich und die Seitenwände der damals verwendeten toroidalen Reifenformkerne
herumlegen lassen sollte. Ziel der in der US-Patentschrift 835 808 behandelten Erfindung
war es durch Verwendung eines lose gestrickten Stoffes Elastizität und Nachgiebigkeit
der Reifenlauffläche zu erzielen.
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Gen der US-Patentschrift 1 365 280 sollte es auch darauf ankommen,
nicht nur den Aufbau des Reifens zu erleichtern, sondern auch die Elastizität und
Streckbarkeit des Stoffes denjenigen des Reifenkautschuks anzualeichen.
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In keiner der Veröffentlichun'en ist jedoch davon die Rede, einen
aus gestricktem Stoff bestehenden, eine Restriktionskraft ausübenden Luafflächengürtel
vorzusehen und einen damit ausrerüsteten Reifenrohling radial nach außen bis auf
einen Durchmsser aufzuweiten, bei welchen diese Restriktionskraft wirksam wird;
es ist in den Patentschriften überhaupt von keiner Aufweitung die Rede.
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Die Erfindung bezweckt, einen Reifen und ein Verfahren zu seiner Herstellung
zu schaffen, bei denen unter der Reifen lauffläche ein eine Restriktionskraft ausübender
Gürtel angeordnet wird, der Strickmaschen bzw. -schlaufen aufweist, in die Kautschukzäpfchen
eingedrückt sind, die von den Schlaufen eingeschlossen und durch sie verriegelt
werden, sobald sich die ",toffmaschen schließen. Auf diene Weise wird ein gleichmäßig
gegen Abnutzung gesicherter Reifen erzeut, der sowohl in Umfangsrichtung als auch
seitlich stabilisiert ist und eine stark verringerte Anzahl von Schnittenden hat.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachstehenden Peschreibung
eines in der Zeichnung veranschaulichten Reifens bzw. rtels hervor.
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Fig. 1 zeigt schematisch und in auseinandergezogenem Zustand die Einzelteile
es Reifens in unvulkanisiertem Zustand; Fig.2 zeigt einen Teil des Gürtels im Grundriss;
Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3 - 3 und zeit dem mit Kautschuk überzogenen
Gürtel; Fig. . 4 in zeigt einen Teil des Gürtels nach Fig. 3 im Grundriss; Fig.
5 A zeit den Verlauf der Kordfäden in einem gewebten Stoff; Fig.5B zeigt im Grundriss
Kordfäden eines gestrickten Gürtelmaterials; Fig. 6 zeit die einzelnen Teile einer
anderen Ausführungsform des Reifens in unvulkanisiertem Zustand schematisch und
auseinandergezogen; Fig. 7 zeigt einen Teil einer anderen Ausführungsform des rlilrtels
im Grundriss.
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Gemäß der Erfindung wird in eigentürnlicher und neuartiger Weise ein
sogenannter "Durchgriff" (strike through) des Eautschuhs erzielt, so daß jeder Neigung
zur Lagentrennung wirksam entgegengewirkt wird. Die Verwendung eines gestrickten
Stoffes für den Gürtel führt wegen seiner besonderen Struktur zu einem hohen Radialprofil.
Dieser Umstand wird erfindungsgemäß bei der fterstellung des Reifens ausgenutzt,
indem beim radialen Aufweiten des Reifens in den Gürtel hinein und beim Formen und
Vulkanisieren der gestrickte Gürtelstoff in- den benachbarten Kautschuk eingebettet
wird. Dabei werden kleine Säulen bzw. Zapfen des Kautschuks, inshesondere aus der
unteren Kautschuklage, in und durch die zahlreichen Maschen des gestrickten Gürtelstoffes
gepreßt.
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Gleichzeitig wird beim Aufweiten des Gürtels auf sein neues Umfangsmaß
die Größe der Maschen durch Zusammenziehen verkleinert, die sich hierbei in die
eingepreßten bzw. herausgedräckten Kautschukzäpchen einarbeiten und so mit ihnen
verriegelt werden. Es leuchtet ein, daß eine gro e Zahl solcher "durchgreifenden"
Kautschukzäpfchen, von der radial inneren Kautschukschicht ausgehend, durch den
gestrickten G;irtel hindurch bis in die radial äußere Kautschukschicht reichen.
Auf diese preise entsteht eine in sich g,ut verankert und daher gegen die Lagentrennung
sehr gesicherte Struktur.
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Nach der Vulkanisation sind die umgrenzten Kautschuksäulchen praktisch
unzusammendrückbar und tragen daher dazu bei, die Gürtelwirkung das Reifens zu erhöhen.
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Im aufgeblasenen Reifen wirken die Kautschuksäulchen nicht nur einer
Umfangsdehnung des Reifens entgegen, sondern die beim Aufblasen in Umfangsrichtung
auftretende Kräfte begrenzen zugleich eine Aufweitung des Reifens ifn seiner Axialrichtung,
wodurch auch in Gürtelbereich in seitlicher Richtung die Steifheit des Reifens erhöht
wird.
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Eine sehr wichtige Forderung, die an einen Reifen zu stellen ist,
ist die, daß sich die in den Gewebematerial des reifens kreuzenden Kordfäden nicht
an ihren Kreuzungsstellen gegenseitig durchscheuern, was bei den zyklischen Belastungsänderungen
leicht eintreten könnte. Dieser Umstand hat bisher die Verwendung quergewebter Stoffe
ausgeschlossen. Tn einzigartiger Weise ist in der Strickstruktur des Gürtelmaterials
nacn der Erfindung ein störungsfreier Verlauf der Kordfäden an ihren überschneidungsstellen
gewährleistet, so daß ein Durchscheuern oder dgl. nicht stattfinden kann.
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Die Herstellung des Gürtels nach der Erfindung erfordert weder eine
Kalander anlage, noch Schneid-, Wende- oder Montageeinrichtungen,
noch
ist Handarbeit erforderlich. Der neue Gärtel kann also hergerichtet werden, ohne
daß es notwendig wird, andere wertvolle, zur Herstellung anderer Reifenbestandteile
benötigte Einichtungen in Anspruch zu nehmen.
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nr neue Gürtel ist leicht im Gewicht und im Vergleich zu Funstfaser-,
Glasfaser- oder Stahldrahtgürteln, wie sie sonst verwendet wurden, gewichtssparend.
Der neue Gürtel läßt sich leicht verarbeiten und weist z.B. weder die Steifheit
mancher kautschukimprägnierter Kordgewebe noch die tendenz sthhlerner Kordenden
auf, die benachbarte Kautschukimprägnierung zu durchschneiden.
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Es sind umfangreiche Versuche mit einer peifenhauart durch geführt
worden, bei welcher ein gestricktes, aus endlosem Draht bestehendes Gürtelmaterial
verwendet wurde, das nur Glatt- ("knit") oder Jerseymaschen aufwies (zum Unterschied
der entgegengesetzten "Verwendmaschen"-"purl"). Zum Unterschied von Reifen mit Glasfibergürteln
waren diese Versuche erfolgreich und regten zum Übergang auf einen Gürtel an, der
eine Kombination von Glatt- und Verwendmaschen (knit and purl) aufries. Diese Strickform
bleibt bei der Verarbeitung und bein Aufbau besser flach. Es können verschiedene
Ausführungen zur Anwendung komen, bei denen verschiedene Glatt- und Verwendmaschenmuster
("knit-purl pattern") sich entweder a) in Umfangsrichtung rings um den Reifen oder
b) seitlich quer über den Reifen oder c) in Kombination der Anordnung nach a) und
b) über den Reifen erstrecken.
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Es wurden die meisten Gürtel mit ununterbrochen sich um den Rnifenurfang
erstreckenden Drähten hergestellt, wobei die Glatt- und Verwendmaschen sich seitlich
d.h. in Achsrichtung des Reifens wiederholten. Fs wurde auf diese Weise ein Gilrtel
begrenzter Umfangdehnung erzeugt und damit eine vorau erechenbare, auf den Reifen
ausgeübte Restriktionskraft erzielt. Dieser Restriktions-Gesichtspunkt ist bedeutsan
bei
Reifen mit Schrägkarkasslagen, hat aber auch Bedeutung für Radialreifen,
bei denen dann eine Kombinaitonsmaschenanordnung oder eine Kombination von gestrickten
Gürteln mit anderen Stabilisieranordnungen zur Anwendung kommt.
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Zum Unterschied von vorgenannter Anordnung könnenn auch Gürtel rit
endlosen Dr.-hten erzeigt werden, die sich seitwärts nuer einer den Reifen erstrecken.
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Anstatt einen Gürtel nur aus einem einzigen endlosen Korddraht herzustellen,
so daß ein Gebilde mit zwei Schnittenden entsteht, lassen sich eit- und Kostenersparnisse
erzielen, wenn z.B. mit zwei oder vier Vorddr:hten gestrickt wird. Fs entstehen
dabei vier bzw. acht Schnitt enden, was einer noch eine sehr große Verbesserung
gegenüber der großen Zahl von Schnittenden bedeutet, die bei einem Schrägschnittgewebe
entstehen.
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Fig. 1 zeigt eine zylindrische Reifenaufhautrommel 10, die eine Reifenkarkasse
11 aus Kautschukimprägniertem Kordraterial trägt, die um nicht dehnbare Wülste 12
herumgeschlungen ist.
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Auf die Reifenkarkasse ist dann eine erste Kautschuklage 13 aufgebracht,
die entweder eine besondere Lage für sich bildet oder Bestandteil des das Kordgewebe
deckenden Kautschuks sein kann; es kann auch von vornherein die Dicke dr Kautschukimprägnierung
entsprechend stark ausgebildet sein. Außen auf die Lage 13 wird nun ein endlos gestrickter
Drahgürtel 14 aufgebracht, der nachstehend im Finzelnen beschrieben wird und eine
Breite hat, die etwa der Breite des Kronenabschnittes des Reifens entspricht.
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her dem Gürtel 14 liegt eine zweite Kautschuklage 15. Auch sie kann
entweder eine besondere Lage für sich bilden oder mit der darüberliegenden Lauffläche
aus einem Stück bestehen bzw. es kann des Dickenmaß der Laufflächenlage entsprechend
gewählt sein.
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Die Kautschuklagen 13 und 15 wirken mit den beiden OberflSchen des
gestrickten Gürtels zusammen, ähnlich wie Reifengewebe sonst durch Kalandern mit
Kautschuk überzogen sind.
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Es erleichtert die weitere Fertigung, wenn die übereinandergeleiten
Teile fest miteinander in Eingriff gebracht werden, sei es dadurch, daß der Gilrtel
zusammengezogen und gegen die unter ihm liegende Kautschuklage gepreßt oder die
gesamte Anordnung etwas radial in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile
aufgeweitet wird.
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Eine leichte anfängliche Aufweitung erfolgt zweckmäßig unmittelbar
nachdem der Gürtel aufgelegt worden ist oder nach der Aufbringen der zweiten Kautschuklage
15, sei es als gesonderte Lage oder als Bestandteil der Lauffläche. Am vorteilhaftesten
hat es sich erwiesen, wenn aufgeweitet wird, bevor die Lae 15 aufgebracht worden
ist.
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Diese Aufweitung kann dadurch erreicht werden, daß die Trommelsegmente
radial gespreizt werden. Es kann auch ein Dehnungsmittel unmittelbar zwischen Aufbautrommel
und Reifen zur lirkung gebracht werden; es kann ferner auch eine elastische nromelauflage
benutzt erden.
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Ist die Lauffläche aufgebracht worden, so wird der gesamte zylindrische
Reifenrohling von der Trommel entfernt und einer mit Blrhsack arbeitenden Reifenpresse
zugeführt. In der Presse formt der in den Blä@@ack eingeführte Druck diesen Blähsack
bzw. erweitert ihn und damit auch den Reifenrohling, der gegen die Formungswände
einer Reifenform' gepreßt und dabei in die toroidalen Gestalt überführt wird. Bei
diesem Vorgang werden nun Kautschuksäulchen oder -zanfen in die Gürtelmaschen gepreßt,
während gleichzeitig die Maschen um die Zapfen zusammengezogen werden. Das Maschennuster,
die Maße, Abstände, Breiten- und Längenmaße des Gürtels sind so gewählt, daß die
Aufweittlng
wMhrend des Vulkanisationsvorganges zu einem Ontimum an Restriktionseigenschaften
und Stabilität im fertigen Reifen führt.
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Pei einer anderen Herstellungsmethode kann eine Zweistufen-Einrichtung
zur Anwendung kommen. In der ersten Stufe wird der erste Teil des Reifens, ntinlich
die Reifenkarkasse und die Wülste, auf einer Aufbautrommel zusammengefügt. Diese
Teile eines Rohlings werden danach auf einer zweiten Einrichtung aufgeweitet zur
Aufbringung des Gürtels und der Lauffläche.
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Fig. 2 veranschaulicht einen Teil eines nach der Erfindung ausgebildeten
Gürtels 14 und zwar einen Abschnitt nahe dem seitlichen Giirtelrand in den Zustand,
in dem der Gürtel auf den Reifen aufgelegt wird. Der endlose Korddraht erstreckt
sich in aschen bzw. Schlaufenform 22 und 23 rings um den Reifen und zwar in so vielen
Bahnen, wie es die vorgeschriebene Gürtelbreite erfordert. Die Maschen 22, die den
Betrachter zugewandt zu liegen scheinen (Fig. 2), sind als "glatt" (lknit') und
die anderen Maschen 23, die sich dem Betrachter abzuwenden scheinen, erden als "verwend"
(purl') bezeichnet. Die einander abwechselnden Maschen 22 und 23 bilden zusammen
ein sich quer naher den Reifen erstreckende ausgerichtete Linie von ZwischPnräumen.
Die Maschen 22 und 23 umschließen je einen Raum 24; in diesen Räumen liegen - wie
nachstehend noch näher erläutert -die Kautschukzapfen 25 verankert. Die Kombination
der Glatt-und Verwendmaschen, d.h. ihr Muster kann so gewählt werden, daß die jeweils
gewünschte optimale Wirkung erzielt wird.
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Fig. 3 veranschaulicht Abschnitte von Glattmaschen 22 und Verwendmaschen
23 des Gürtels 14 sowie die untere und die obere Kautschuklage 13 bzw. 15. Einer
der herausgepreßten Kautschukzapfen 25 liegt in dem von der Masche 23 umschlossenen
Raum 211.
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In Fig. 4 ist ein einzelner, sich in Umfangsrichtung des aufgeblasenen
Reifens erstreckender Korddraht dargestellt, der im Raum 24 seiner Masche 23 einen
Zapfen 24 umschließt.
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Die Pfeile 31 und 32 zeigen die Richtung an, in der der Draht gespannt
ist. Wäre der Zapfen 25 nicht vorhanden, so würde die Maschenschleife 23 in Richtung
des Pfeiles 33, d.h. axial zur Reifenlauffläche, verschoben. Da andererseits die
in den Richtungen 71 und 32 ausgeübten Spannungen ctie Tasche 23 daran hindern,
sich in der Axialrichtung des Pfeiles 34 zu verstellen, besitzt das ganze Gebilde
quer zum Reifen die erforderliche Stabilität.
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In Fig. 5A ist dargestellt, wie sich zwei Fäden 40, 41 eines gewebten
Stoffes einander kreuzen; hier besteht die Gefahr, daß sich die Fäden gegenseitig
aufscheuern. Fig. 55 zeigt den wesentlich vorteilhafteren Verlauf zweier Fäden 42,
43 in den erfindungsgemäß verwendeten gestrickten Stoff. Hier rollen die Fäden 42
und 43 aufeinander, ohne sich gegenseitig durch Sägewirkung zu zerstören.
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Nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung wurden mehrere Reifen
der Größe F78-15 hergestellt. Die verwendeten endlosen gestrikten Gürtel bestanden
aus messingplattierten Stahldräh ten der Abmessungen 1 x 4 x 0,0069 Zoll, die sich
in Umfangsrichtung erstreckten und ein Glatt-Verwendnuster bildeten, das sich quer
ber die Gürtelbreite hinweg abwechselnd veranderte.
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Der Reifen bestand aus zwei schräg geschnittenen Warkasslagen aus
Kunstseide, wobei die einander parallelen Kordfäden jeder Lage diejenigen der anderen
Lage wie üblich in gehöriger Weise kreuzten. Nachdem diese Karkassenlagen auf die
zylindrische Aufbautrommel aufgelegt worden waren, wurde eine erste Kautschukschicht
bzw. -einlage auf die Karkassenlagen aufgebracht.
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Danach wurde der endlose gestrickte Gürtel aufgelegt. Vor dem Aufbringen
der zweiten Kautschukschicht wurde der halbfertige Rohling im Durchmesser etwas
aufgeweitet und es wurden die nicht dehnharen Wülste angelegt. Nach den Aufbringen
der zweiten Kautschukschicht, der Lauffläche und der Seitenwände wurde der fertig
aufgebaute
Rohling von der Aufbautrommel abgezogen und es wurde dann die volle Aufweitung durchgeführt,
um den Kautschuk in die Gürtelmaschen hineinzudrücken. Dabei erfolgte gleichzeitig
eine Längenstreckung des Gürtels, so daß sich die Strick.-schlaufen um den in sie
eingepreßten Kautschuk legten und ihn einschlossen. Anschließend erfolgte die Vulkanisation.
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In dieser Weise hergestellte Reifen wurden strengen Testverstichen
unterworfen und zwar sowohl in Labormaschinen als auch auf der Straße. Gleichzeitig
wurden Vergleichsreifen mit schräggeschnittenem Kunststoffgewebe und schrägen Kunststoffgürteln
getestet.
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Haltbarkeit und im Laboratorium ermittelte Hochgeschwindigkeitsleistung
waren bei beiden Testreifenarten die gleichen.
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Das Maß der Reifengleichförmigkeit war um 10% höher vergliechen mit
Peifen der höchsten Qualität herkömmlicher Bauweise.
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Auf fallende Vorteile zeigten die neuen Reifen aher im praktischen
Fahrverhalten aiif der Strafe.
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Vorderreifen nutzen sich bekanntlich in besonderen Maße seitlich an
den äußeren Laufflächenrippen ungleichmäßig ab. Bei den Reifen nach der Erfindung
hingegen fiel auf, daß eine derartige ungleichmäßige Abnutzung nicht erfolgte. Damit
war die verbesserte seitliche Stabilität der Lauffläche erwiesen. Darüber hinaus
lag nach einer Fahrleistung von über 32 000 Rilometern die Laufflächenabnutzung
im Durchschnitt um 40% niedriger als bei den getesteten Vergleichsreifen. Die Durchmesser
der neuen Versuchsreifen waren weniger gewachsen als diejenigen der Vergleichsreifen.
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Sachverständige Pahrer waren der Ansicht, daß die Reifen nach er Erfindung
im Vergleich zu den Reifen mit Kunstseidegürteln üblicher Art zumindest gleiche,
wenn nicht bessere Fahreigenschaften und besseres Betriebsverhalten zeigten.
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Fi. 6 zeit den Aufbau eines anderen Reifens auf einer Aufbautrommel.
Hier liegt der Gürtel 52 mit seinen ihn unmittelbar berührenden Kautschuklagen 53
und 54 zwischen Karkasslagen 51 und 55; auf letztere wird dann die Laufflächenlage
56 aufgebracht.
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Bei der in Fig. -7 dargestellten Ausführungsform eines gestrickten
G".lrtels 70 bestehen die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Maschenreihen 71
und 73 aus Draht oder einen anderen undehnbaren Material, während die anderen Maschenreihen
72 und 74 aus dünnen, z.B. baumwollenen Kordfden bestehen, ie e beim Aufweiten des
Reifens leicht reißen. Wenn beim Aufweiten bz. Formen des Reifens diese dünnen Kordfäden
reißen, so wird ein Restriktionsplied geschaffen, das einen einzigen, ununterbrochenen,
um den Reifen geschlungenen Kordfaden aufweist.