DE3124857A1

DE3124857A1 - Luftreifen und seine herstellung

Info

Publication number: DE3124857A1
Application number: DE19813124857
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Cesar; Jacques 63530 Volvic Gouttebessis; André 63140 Chatel-Guyon Schneider
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1980-06-24
Filing date: 1981-06-24
Publication date: 1982-05-06
Also published as: AT384784B; AU7208281A; ATA277881A; AU536687B2; DE3152825C2; GB2078178A; ES268062Y; GB2078178B; JPS5733005A; IT1145560B; US4476908A; JPH0215401B2; FR2485449B1; CA1147248A; NL8102989A; EG15040A; BR8103966A; MX153122A; IN155329B; FR2485449A1

Description

MICHELIN & CIE.

(Compagnie Generale des Etablissements MICHELIN) 63-Clermont-Ferrand Prankreich

Luftreifen und seine Herstellung

Die Erfindung betrifft verbesserte Luftreifen, die auf einen überatmosphärischen Druck aufgeblasen werden und aus mindestens einem flüssigen oder pastosen, in einer Form zu einem Elastomermaterial verfestigten Material, das bei ausreichend günstigen mechanischen Eigenschaften zur Druckfestigkeit des Luftreifens und seiner Beständigkeit im Betrieb beiträgt.

Zur Herstellung derartiger Luftreifen wird eine Form mit dem flüssigen oder pastosen Material gefüllt, die im wesentlichen aus einer oder mehreren starren Formschalen, die zur Formgebung der Außenwand des Luftreifens dienen, sowie einem starren oder deformierbaren

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Formkern besteht, der zur Formgebung der Innenwand des Luftreifens dient.

Wenn derartige Luftreifen mit einer Bewehrung versehen werden sollen, wird die Bewehrung vur dem Füllen in die Form eingesetzt. Dabei ist es schwierig, die Bewehrung in der Form mit hinreichender Genauigkeit anzuordnen und diese Anordnung während des Füllvorgangs beizubehalten; besonders schwierig ist die Anordnung und Fixierung der Bewehrung in einem vorgegebenen Abstand von der Innenwand des Luftreifens, dh der Außenwand des Formkerns.

Es wurde bereits angegeben, in den Reifenflanken eine ringförmige, nicht aufblasbare Bandage aus radial angeordneten Metallbändern vorzusehen; hierbei liegt die Absicht zugrunde, die Bandage in geeigneter Weise zu versteifen, um bei Belastung eine übermäßige Stauchung zu vermeiden (US-PS 3 208 500).

Ferner wurde bereits vorgeschlagen, Metallbänder entsprechend dem Meridianprofil, das dem Luftreifen verliehen werden soll_r zu biegen und diese dann nebeneinander anzuordnen und in Längsrichtung zu verbinden, um so eine Torusschale zu erzeugen, die den Luftreifen bewehrt und schützt (FR-PS 917 701).

Diese vorbekannten Lösungen erlauben jedoch nicht die Herstellung praxisgeeigneter Luftreifen.

η

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Luftreifen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, bei dem die Wulstkerne mit relativ einfachen und billigen Bauelementen positioniert werden können, wobei diese Bauelemente auch zur Positionierung einer gegebenenfalls eingebrachten Scheitelbewehrung dienen und gegebenenfalls sowohl eine Radialkarkasse darstellen als auch eine Radialkarkasse positionieren können und diese lagemäßige Festlegung vorzugsweise in Bezug auf den Formkern, dh in Bezug auf die Innenwand des Luftreifens, erfolgt.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Der erfindungsgemäße Luftreifen der oben angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, daß er radiale Rippenbögen aufweist, die im ElastomermateriaT des Luftreifens in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander eingebettet und untereinander identisch sind, mindestens teilweise aus einem form- oder gießbaren Material bestehen und von einem WuLsL /.um anderen durchgehen und jeweils an beiden Enden einen um den Wulstkern herumgreifenden Haken mit mindestens einem Ansatz aufweisen, der sich bis zur Wand des Luftreifens erstreckt.

Um einen gleichmäßigen Abstand der radialen Rippenbögen in Längsrichtung beizubehalten, werden _auf d_em wulst kern zwischen den Rippenbögen vorzugsweise Zwischenstücke vorgesehen, die sämtlich, ebenso wie die Haken der Rippenbögen, gleiche Längserstreckung besitzen. Wenn andererseits eine möglichst große Zahl von Rippenbögen vorgesehen

wexden soll, werden zwischen den Haken keine Zwischenstücke vorgesehen, wobei die Haken zugleich in Längsrichtung möglichst klein dimensioniert werden.

Zur Erhöhung der Verstärkungswirkung der Rippenbögen und zum Aufbau einer üblichen Radialkarkasse weist jeder Rippenbögen zumindest in dem Teil zwischen den Haken eine Bewehrung auf. Diese Bewehrung kann wahlweise auch um den Wulstkern herumreichen und sich in die Haken der Rippenbögen fortsetzen. Die Bewehrung kann aus einem oder mehreren Fäden, Drähten, Seilen oder Kabeln sowie auch aus Fasern bestehen, die in dem form- bzw gießbaren Material der Rippenbögen verteilt sind.

Das form- oder gießbare Material der Rippenbögen ist vorzugsweise mit dem Elastomermaterial des Luftreifens identisch oder stellt ein analoges oder gegenüber dem Elastomermaterial des Luftreifens reaktives Material dar.

Nach einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luftreifens fallen die radial inneren Oberflächen der Rippenbögen zumindest im Scheitelbereich des Luftreifens mit seiner Innenwand zusammen.

Hierdurch wird eine genaue Positionierung der gegebenenfalls in den Rippenbögen enthaltenen Radialkarkasse in Bezug auf den Formkern ermöglicht.

_ 9 —

Nach einer anderen erfindungsgemäßen Weiterbildung bi.lden die Rippenbögen, gegebenenfalls in Kombination mit einer üblichen Scheitelbewehrung, eine Vorrichtung zur Beabstandung der Scheitelbewehrung in Bezug auf die Innenwand des Luftreifens und/oder enthalten im Schulterbereich Ansätze, deren axiale Ausdehnung für eine axiale Positionierung der Scheitelbewohrung geeignet ist.

Nach einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Luftreifen werden die Rippenbögen zu ihrer endgültigen Form vorgeformt, wobei eine Form verwendet wird, die das Meridianprofil vorgibt, das die Rippenbögen in der Reifenform einnehmen.

Ein anderes erfindungsgemäßes Verfahren besteht darin, daß die Rippenbögen zunächst als flache (ebene) Gegenstände ausgeformt werden. Dieses Verfahren erlaubt die Herstellung mehrerer Rippenbögen in einer einzigen Form und sogar die Herstellung sämtlicher zum Aufbau mindestens eines Luftreifens erforderlicher Rippenbögen mit einem einzigen Guß, wobei die Rippenbögen gegebenenfalls an den Haken fest miteinander verbunden und die zwischen den Haken liegenden Teile voneinander getrennt sind. Anschließend werden die Rippenbögen mit den Haken an den Wulstkernen eingehängt. Auf diese Weise wird, da die Rippenbögen noch immer flach, dh geradlinig sind, ein zylindrischer Rohling erhalten. Durch Nähern der beiden Ränder des Rohlings, die die Wulstkerne enthalten, in Axialrichtung werden die Rippenbögen, die sich mit ihren Haken um die Wulstkerne

frei drehen können, gebogen, wodurch ein torusförmiges Gebilde erhalten wird, das als solches in die Reifenform eingesetzt werden kann.

Das ringförmige Gebilde kann ferner auch dadurch hergestellt werden, daß die beiden Ränder des zylindrischen Rohlings bei der Einführung in die Reifenform einander genähert werden.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Erfindungskonzepts besteht im Biegen der flach vorgeformten. Rippenbögen, um ihnen zumindest in dem Bereich zwischen den Haken ein vorgegebenes Meridianprofil zu verleihen. Dies erfolgt dadurch,, daß den Rippenbögen zumindest im Bereich zwischen den Haken ein (senkrecht zum Rippenbögen gemessener) Querschnitt verliehen wird, der sich von einem Haken zum anderen in Abhängigkeit vom örtlichen Krümmungsradius

y des Meridianprofils, das den Rippenbögen durch das Biegen verliehen werden soll, ändert.

Der Krümmungsradius ο ist durch die bekannte Be-

EI

Ziehung 5 = —r- gegeben, in der E den Elastizitätsmodul des Materials, aus dem mindestens der Teil der Rippenböqen zwischen den linkem besteht, M das durch axiales Annähern der beiden Ränder des zylindrischen Rohlings hervorgerufene Biegemoment sowie I das Trägheitsmoment des senkrechten Querschnitts in Bezug auf die Biegung an der Stelle bedeuten, an der der Krümmungsradius gleich ist.

Es genügt daher, das Trägheitsmoment I von einem Haken zum anderen, dh den ihm entsprechenden örtlichen

senkrechten Querschnitt, sich in Abhängigkeit vom Krümmungsradius § ändern zu lassen, wobei dieser einer vorgegebenen gesetzmäßigen Änderung unterliegt.

Nach dieser bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungs-

form hergestellte identische Rippenbögen folgen genau dem

gesetzmäßige Meridianprofil, das durch die/Änderung ihres Querschnxtts im Bereich zwischen den Haken vorgegeben ist, da sich die an den Enden der Rippenbögen vorgesehenen Haken bei der axialen Annäherung frei um die Wulstkerne drehen können.

Auf diese Weise können Rippenbögen hergestellt werden, die' sich ohne Gegenkraft an den Formkern anlegen oder zu ihm parallel bleiben, wenn die Änderung des Trägheitsmoments des senkrechten Querschnitts der Rippenbögen der Änderung des Radius der Meridiankrümmung des Formkerns oder einer zu diesem parallelen Fläche entspricht.

In gleicher Weise können erfindungsgemäß Rippenbögen hergestellt werden, die dem Meridianprofil des Luftreifens entsprechen.

Da die Rippenbögen radial angeordnet sind und minde stens im Reifenseitenwandbereich einem natürlichen Gleichgewichtsprofil einer Radialkarkasse folgen, ist die durch den Aufpumpdruck auf die Rippenbögen ausgeübte Zugspannung in den Reifenseitenwänden praktisch konstant.

Wenn Rippenbögen hergestellt werden sollen, bei denen die Zugbeanspruchung konstant ist und die in den Reifenseitenwänden einem gegebenen Meridianprofil folgen, ist es ausreichend, Rippenbögen vorzusehen, deren senkrechter Querschnitt gleichzeitig an allen Punkten im Seiten*- wandbereich eine konstante Fläche sowie ein Trägheits-

moment aufweist, das sich in Abhängigkeit vom Krümmungsradius des Meridianprofils ändert.

Es ist ferner von Interesse, die Rippenbögen in den Reifenbereichen weicher zu machen, die beim Abrollen starken Biegebeanspruchungen unterworfen sind, und zwar durch Verringerung ihres Biege-Trägheitsmoments, dh der Trägheitsmomente ihres senkrechten Querschnitts, in Bezug auf die sich in Abhängigkeit vom Krümmungsradius der Meridiankrümmung ändernden Trägheitsmomente bei konstanter Querschnittsfläche.

Wenn im Gegensatz dazu der Luftreifen in bestimmten Zonen versteift werden soll, ist es vorteilhaft, die Fläche des senkrechten Querschnitts der Rippenbögen zu erhöhen, wobei das Trägheitsmoment dem Änderungsgesetz des Krümmungsradius der Meridiankrümmung folgt.

So ist beispielsweise für einen Rippenbögen mit rechteckigem Querschnitt und den Seiten a und b das Träg-

a b^

heitsmoment I = . Es können nun die Fläche des Querschnitts a · b und/oder das Trägheitsmoment I, dh die Abmessungen a und b- des Querschnitts des Bereichs der Rippenbögen zwischen den Haken, geändert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1: einen Radialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Luftreifen, der durch einen Rippenbögen hindurchgeht

Fig. 2: einen vergrößert dargestellten Ausschnitt eines Rippenbogens mit Bewehrung und

Fig. 3: eine Axialansicht des Luftreifens von Fig. 1 mit Rippenbögen, deren Haken aneinandergrenzen bzw voneinander beabstandet sind.

Der in Fig. 1 dargestellte Luftreifen j_ weist einen Scheitel 2^ auf, der mit zwei Reifenseitenwänden in Verbindung steht, die jeweils in einem Wulst 4_ mit einem Wulstkern _5 enden. Der im Elastomermaterial des Luftreifens eingebettete radiale Rippenbögen £ besteht aus zwei Haken T_ ^un<^ einem draht- oder fadenförmigen Teil 8y der die beiden Haken 7^ miteinander verbindet. Die Wulstkerne 5^ liegen in den Haken ]_· Die Haken ]_ weisen einen Ansatz £ auf, der sich bis zum Boden des Wulstes A_ erstreckt. Die Spitze 7J_ des Hakens 1_, die in diesem Beispiel nach außen gerichtet ist, weist axial außen einen Ansatz Y\_ auf, der sich bis zur Außenwand Υλ_ des Luftreifens erstreckt. Axial innen weist der Haken 1_ einen weiteren Ansatz J_3_ auf, der sich bis zur Innenwand 1_4 des Luftreifens erstreckt. Der Rippenbögen j5 weist ferner in seinem drahtförmigen Bereich 8^ weitere Ansätze V7 auf, die sich bis zur Innenwand J_£ des Luftreifens erstrecken. Symmetrisch zur Äquatorialebene, deren Projektion in der Zeichnung durch die Linie XX¹ dargestellt ist, sind in der Nähe der Reifenschultern zwei Ansätze Vz>_ vorgesehen, die bis zur Oberfläche des LaufStreifens reichen können. Diese Ansätze dienen vorteilhaft zur axialen Positionierung der Scheitelbewehrung 1_6.

Der Rippenbogen 6_ tangiert die Innenwand 1_4_ des Luftreifens längs eines äquatorialen Bereichs J5, in dem er bündig mit der Innenwand _1_4_ des Luftreifens verläuft.

In der Elastomer masse 6_^ des Rippenbogens £ ist, wie aus Fig.. 2 hervorgeht, eine Bewehrung eingeschlossen, die beispielsweise ein Kabel K) ist, das von einem Haken 1_ zum anderen verläuft. Diese Bewehrung ist somit im Äquatorialbereich JS_ des Scheitels von der Innenwand J_4 des Luftreifens beabstandet. Die Scheitelbewehrung X&_ besteht in diesem Beispiel aus zwei Lagen 16', 16" in jeder Lage paralleler und von einer Lage zur anderen gekreuzt verlaufender Kabel, die mit der Längsrichtung des Luftreifens Winkel unter 45 bilden. Diese Scheitelbewehrung _V6_ ist von der Innenwand 2JL des Luftreifens durch die Rippenbogen £ beabstandet, die gegebenenfalls, wie im dargestellten Beispiel, mit einer Schicht aus Elastomermaterial J_8. überzogen sind.

Die in Fig. 3 dargestellten Rippenbogen £ weisen Haken. T auf, die in Längsrichtung aneinander-liegen. Wenn mit L die mittlere Länge des Wulstkerns 5_ und mit N die Anzahl der Rippenbogen bezeichnet wird, besitzt jeder Haken eine Breite bzw* Längs aus dehnung j_9^ gleich L/N bzw. eine Winkelbreite, die einem Winkel oc mit Zentrum

3 fiO

auf der Reifenachse von ot = —-— entspricht.

In Fig. 1 ist im Bereich der rechten'Reifenschulter zur Erläuterung der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein örtlicher Krümmungsradius ο eingezeichnet.

Der rechte Teil von Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Weiterbildung, bei der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Haken 1_ ein Zwischenstück 2J_ eingeschaltet ist. Diese Anordnung erlaubt beispielsweise eine Verringerung der Anzahl der Rippenbögen bei Luftreifen, die für relativ kleine Belastung bestimmt sind. Die Zwischenstücke 2J_ können ferner wahlweise auch den Ansätzen 9.' JJ_, J_3 der Haken 1_ entsprechende Ansätze aufweisen; in der Zeichnung sind die Zwischenstücke 2A_ ohne derartige Ansätze dargestellt.

L θ θ r s e i t θ

Claims

Ansprüche

1.| Luftreifen aus mindestens einem flüssigen oder pastosen, in einer Form zu einem Elastomermaterial verfestigten Material

mit einem Scheitel mit zwei Schultern, die jeweils in eine Seitenwand übergehen, die in einem Wulst endet, der mindestens einen Wulstkern aufweist,

gekennzeichnet durch radiale Rippenbögen (6), die

- im Elastomermaterial des Luftreifens in in Längsrichtung gleichen Abständen voneinander eingebettet sind,

- untereinander identisch sind,

- mindestens teilweise aus einem form- oder gießbaren Material bestehen und

- von einem Wulst (4) zum anderen durchgehen und jeweils an beiden Enden einen um den Wulstkern (5) herumgreifenden Haken (7) mit mindestens einem Ansatz (9; 11; 13) aufweisen, der sich bis zur Wand (10; 12; 14) des Luftreifens erstreckt.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haken (7) der Rippenböqcn (6) In r»inqf;richtun<j dos Wulst: kerns (5) identische Abmessungen aufweisen.

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3. Luftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Haken (7) der RippenbÖgen (6) in Längsrichtung der Wulstkerne (5) gleich der durch die Anzahl der verwendeten RippenbÖgen (6) geteilten Umfangslänge der Wulstkerne (5) sind.

4. Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf denWulstkernen(5) zwischen den RippenbÖgen (6) Zwischenstücke (21) vorgesehen sind.

5. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rippenbogen (6) mindestens in dem zwischen den Haken (7) liegenden Teil (8) eine Bewehrung (20) aufweist.

6. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die RippenbÖgen (6) in dem zwischen den Haken (7) liegenden Teil (8) Ansätze (17) aufweisen, die sich bis zur Innenwand (14) und/oder Außenwand

(12) des Luftreifens erstrecken.

7. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das form- oder gießbare Material der RippenbÖgen (6) mit dem Elastomermaterial des Luftreifens identisch oder ihm analog oder ihm gegenüber reaktiv ist.

8. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radial inneren Oberflächen der RippenbÖgen (6) zumindest im Bereich Z des Scheitels des Luftreifens mit seiner Innenwand (14) zusammenfallen.

9. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer Scheitelbewehrung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenbögen (6) als Abstandshalter für die Scheitelbewehrung (16) gegenüber der Innenwand (14) des Luftreifens dienen und/oder im Bereich der Schultern Ansätze (15) aufweisen, deren axialer Abstand für eine axiale Positionierung der Scheitelbewehrung (16) geeignet ist.

10. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenbögen (6) zwischen den Haken (7) Teile aufweisen, deren Trägheitsmoment des senkrechten Querschnitts sich in Bezug auf die Biegung von einem Haken (.7) zum anderen in Abhängigkeit vom Örtlichen Krümmungsradius ( 9) ändert, der seinerseits einer gesetzmäßigen Änderung unterliegt, zB der des Radius der Meridiankrümmung des Formkerns oder des Meridianprofils des Luftreifens.

ο Luftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrechte Querschnitt der Rippenbögen (6) zumindest in dem Teil (8) zwischen den Haken (7), der den Reifenseitenwänden (3) entspricht, eine konstante Fläche aufweist.

12. Luftreifen nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitsmoment des senkrechten Querschnitts der Rippenbögen (6) in Bezug auf die Biegung in den Bereichen, in denen der Luftreifen starken Biegebeanspruchungen unterliegt, verringert ist.

13. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des senkrechten Querschnitts

der Rippenbögen (6) in den Bereichen, in denen der Luftreifen verstärkt werden muß, vergrößert ist.

14. Verfahren zur Herstellung der Rippenbögen der Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Form verwendet wird, die der von den IUppcnbögcn (6) in der Form des Luftreifens angenommenen Gestalt entspricht.

15. Verfahren zum Aufbau einer ringförmigen Einheit von Rippenbögen zur Herstellung eines Luftreifens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Rippenbögen flach ausgeformt werden,

- ein zylindrischer Rohling dadurch hergestellt wird, daß die Gesamtheit der zum Aufbau des Luftreifens eingesetzten Rippenbögen mit ihren Haken an den Wulstkernen eingehängt

und

- die beiden Ränder des zylindrischen Rohlings mit den Wulstkernen in Axialrichtung unter Biegen der Rippenbögen zur Ausbildung einer geeigneten torusförmigen Ringform einander genähert werden.