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Gürtel- oder Radialreifen und Verfahren und Vorrichtung zu dessen
Herstellung Die Erfindung betrifft einen Gürtel- oder Radialreifen nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1 und bezieht sich ferner auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen derartiger Reifen.
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Gürtel- oder Radialreifen haben üblicherweise eine Karkassenbewehrung
mit quer zur Laufrichtung angeordneten, räumlich gewölbten Gummibahnen mit eingelegten
Cordfadenverstärkungen.
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Eine derartige Karkassenbewehrung läßt sich jedoch wegen der komplizierten
Geometrie der überwiegend mehrlagigen Gummibahnabschnitte und der am Reifenumfang
im wesentlichen parallelen und zu den Reifenflanken hin zunehmend gespreizten Fadenführung
nur schwer maschinell fertigen und erfordert einen großen manuellen Fertigungsaufwand.
Es ergeben sich daraus vielfältige Belastungen1 die sich vornehmlich auf die Gleichförmigkeit
der Herstellung, den Rundlauf des fertigen Reifens, die auf die Flexibilität (Biegefähigkeit)
ungünstig wirkende große Wanddicke, sowie auf die Herstellungskosten und das Reifengewicht
auswirken.
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Der bei der Fertigung herkömmlicher Gürtel- oder Radialreifen-Karkassen
erforderliche Kontrollaufwand mit optischen und elektronischen Hilfen ist dementsprechend
groß.
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Trotz aufwendiger Herstellungs- und Verarbeitungsmethoden ist dennoch
die erwünschte Gleichförmigkeit der aus vielen einzelnen, Stoß an Stoß von Hand
verlegten Gummibahnen hergestellten Karkasse nicht gegeben, da weder die gespreizte
Fadenführung in den Gummibahnen noch deren von Hand auf Stoß hergestellte Lage,
geschweige denn die beidseitigen Wulstumschläge die angestrebte Toleranz im Zehntel-Millimeter-Bereich
erreichen lassen. Die Unvollkommenheiten des herkömmlichen Karkassenaufbaues sind
daher systembedingt.
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Dies gilt auch für einen bekannten Autoreifen mit Radialkarkasse-
(DE-OS 22 14 553), die wenigstens an den Flanken durch Meridianbogen aus biegsamen
Fäden gebildet ist und bei der die Bogen der Karkasse aus dem gleichen fortlaufenden
biegsamen Faden bestehen. Dabei ist der biegsame Faden nicht in Schlingen, sondern
in Bögen in Abständen verteilt über den Umfang der Karkasse angeordnet. Bei dieser
bekannten Fadenführung findet keine Umschlingung von Wulstkernen oder Halteringen
statt, vielmehr liegen die in Wulstrichtung verlaufenden Umfangsabschnitte der Bögen
im Bereich des Wulstes jeweils. um den gewählten Abstand der Bögen gegeneinander
versetzt parallel nebeneinander.
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Die Umfangsabschnitte der Bögen bilden längsgerichtete Fadenbündel,
die erst durch Verkleben die Verstärkungsarmierung der Wülste bilden.
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Bei dieser bekannten Konstruktion sind die im Wulstbereich einander
teilweise überlappenden, nebeneinanderliegenden Umfangsabschnitte der Fadenbögen,
die im Wulstbereich längsgerichtete Fadenbündel bilden, offensichtlich nicht in
der Lage, die im Wulstbereich derartiger Radialreifen auftretenden hohen Beanspruchungen,
die sich insbesondere durch den Betriebsdruck sowie durch dynamische Einflüsse,
wie Fliehkräfte und dergleichen, ergeben, aufzunehmen. Diese längsgerichteten Fadenbündel
würden sich erst längen und dann reißen, so daß eine zusätzliche Verstärkung durch
weitere Verstärkungselemente klassischer Art, wie Streifen, Füllstücke und/oder
Hilfswulstkerne aus Hartgummi oder dergleichen erforderlich ist.
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Bei der Herstellung eines anderen bekannten Autoreifens mit Radialkarkasse
(US-PS 3 336 964) wird ein fortlaufender gummiimprägnierter Faden um einen schlauchartigen
Körper zur Bildung der Karkasse herumgewickelt, wobei gleichzeitig zwei Wulstringe
mit umwickelt werden.
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Von Nachteil ist bei diesem bekannten Herstellungsverfahren, daß sich
ein derartiger geschlossener aufblasbarer Hohlkörper aus flexiblem Material nicht
mit der erforderlichen Genauigkeit fertigen und über seinen ganzen Umfang mit einem
derart gleichbleibenden Querschnitt aufblasen läßt, daß die um den Hohlkörper und
die daran seitlich angeordneten Wulstringe herumgewickelten Fadenschlingen jeweils
eine gleiche Länge haben. Es sind vielmehr Ausbeulungen und Querschnittsveränderungen
in radialer und axialer Richtung über den Umfang des schlauchförmigen Hohlkörpers
unvermeidbar, was sich nachteilig auf die Gleichmäßigkeit der darum herumgewickelten
Fadenschlingen bzw. auf die Größe und Länge der durch die umwickelten Wulstkerne
in einen inneren und äußeren Schlingenteil (Halbmesser) geteilten Fadenschlingen
auswirkt.
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Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt darin, daß
die um den ringförmigen Hohlkörper herumgewickelten Fadenschlingen am Innenumfang
des Hohlkörpers einen geringeren gegenseitigen Abstand als am Außenumfang haben.
Dies ist insofern von Bedeutung, als die innenliegenden Schlingenabschnitte beim
Eindrücken und anschließenden Ausstülpen zum Außenumfang des Hohlkörpers hin auf
den gleichen gegenseitigen Abstand wie die außenliegenden Schlingenabschnitte gebracht
werden müssen, was aber praktisch kaum möglich ist. Auf jeden Fall ist es praktisch
unmöglich, die nebeneinanderliegenden Abschnitte der Fadenschlingen jeweils gleichmäßig
nach außen hin zu spreizen, was aber für eine einwandfreie gleichförmige Fertigung
derartiger Reifenkarkassen unerläßlich ist. Außerdem schließen die außenliegenden
Abschnitte der Fadenschlingen und
die von innen nach außen gewölbten
innenliegenden Abschnitte den entsprechend zusammengedrückten schlauchförmigen Hohlkörper
zwischen sich ein. Daraus ergibt sich im Querschnitt ein großer gegenseitiger Fadenabstand
derbeiden Fadenlagen, was zunächst einmal die Wanddicke vergrößert, des weiteren
aber die beiden aufeinanderliegenden Fadenlagen im statischen Sinne wie Ober- und
Untergurt wirken läßt, was wiederum eine hohe Steifigkeit und damit einen hohen
Rollwiderstand des fertigen Reifens zur Folge hat.
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Dies gilt auch für eine abgewandelte Ausführungsform einer derartigen
Reifenkarkasse, bei der der gummiimprägnierte Faden in gestreckter Form um eine
ringförmige Innenlage und um die darin eingebetteten Wulstringe herumgeführt wird.
Auch hierbei ergeben sich praktisch die gleichen Schwierigkeiten beim Aufwölben
des in ursprünglich gestreckter Form gewickelten Karkassenrohlings auf den vollen
Karkassenquerschnitt, da es durch die zwischen den beiden Fadenlagen befindliche
Innenlage und den sich daraus ergebenden gegenseitigen Abstand der beiden getrennten
Fadenlagen nicht möglich ist, beide Fadenlagen gleichmäßig nach außen aufzuwölben
und über die Flanken zum Zenit des Karkassenquerschnittes und kontrolliert gleichmäßig
zu spreizen.
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Auch nach diesem bekannten Verfahren ist es somit nicht möglich, derartige
Reifen mit Radialkarkasse mit der verlangten Präzision und Genauigkeit herzustellen,
da zum einen die schlauchartige Hülle nicht ausreichend genau vorgefertigt werden
kann, um überall den absolut gleichen Außenumfang zu haben, und da zum anderen beim
Abwickeln des Fadens auf der flexiblen Hülle örtlich Verformungen bzw. Verspannungen
auftreten, die der angestrebten Gleichförmiskeit entgegenstehen. Hieraus folgt,
daß die später durch das Aufbiegen oder Auswölben zum vollen Karkassenquerschnitt
entstehenden Fadenschlingen nicht glaichlang sein können.
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Beim Aufbiegen ergeben sich zudem weitere Probleme, da die Fadenschlingen
nicht in einer Ebene liegen, sondern um die Dicke der beiden aufeinanderliegenden
Schlauchflächen getrennt in zwei verschiedenen Ebenen angeordnet sind. Weiter ist
es bei diesem Verfahren nicht möglich, durch das Aufweiten des Karkassenrohlings
auf den endgültigen Karkassenquerschnitt die gleichförmige Lage der Fadenschlingen
in bezug auf Abstand und axiale Höhe zu erreichen, geschweige denn zu garantieren.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Fahrz.eugreifen
(FR-PS 548 357) werden zunächst außenliegende Wulststränge mit einer bandförmigen
Verstärkungseinlage umwickelt, deren schräg verlaufende Fäden sich in den beiderseits
der Wulststränge liegenden Lagen überkreuzen. Hierdurch ist ein anschließendes gleichmäßiges
ringförmiges Aufwölben auf den vollen Karkassenquerschnitt außerordentlich erschwert.
Außerdem bilden die beiden Wulststränge keinen Wulstkern im Sinne eines Reifenwulstes,
sondern stellen nur Produktionshilfen für die Befestigung von zusätzlichen Gewebebändern
mit den eigentlichen Wulstkernen oder Halteringen dar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Gürtel- oder Radialreifen
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 insbesondere hinsichtlich des Aufbaues, ihres
Rollverhaltens (Rollwiderstand) und der Gleichförmigkeit des Karkassenkörpers zu
verbessern und das Herstellungsverfahren so zu vereinfachen, daß eine weitgehend
maschinelle Fertigung des Karkassenkörpers möglich wird. Die zueinander in Positiv-
und Negativ-Relation wirkenden Komponenten des Karkassenkörpers sollen dabei maschinell
so genau und gleichformig vorgefertigt werden können, daß nach ihrem Zusammenfügen
eine ganz wesentliche Verbesserungen der bestehenden Kriterien bei der Herstellung
von Gürtel- oder Radialreifen mit einstückigem Karkassenkörper aus maschinell vorgefertigten
Komponenten erreicht wird.
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Diese Aufgabe findet ihre Lösung gemäß der Erfindung im wesentlichen
durch den Kennzeichnungsteil des Anspruches 1, während in den Ansprüchen 2 bis 15
besonders vorteilhafte Herstellungsverfahren und in den Ansprüchen 16 bis 20 Vorrichtungen
zum Durchführen dieser Verfahren gekennzeichnet sind.
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Durch die Erfindung ergibt sich ein äußerst einfacher und gleichmäßiger
Reifenaufbau mit der Möglichkeit, die definierte Konstruktion des Festigkeitsträgers
(Karkasse) exakt wie vorgegeben herzustellen. Während der verhältnismäßig hohe Rollwiderstand
herkömmlicher Reifen im wesentlichen darauf zurückzuführen ist, daß aufgrund der
relativen Dicke und des konstruktiven Aufbaues der Reifen die inneren Bewegungskräfte
sehr groß sind, kann durch den erfindungsgemäßen Karkassenaufbau der Reifenkörper
demgegenüber allseitig wesentlich dünnwandiger gehalten werden, da Verdickungen
oder Verstärkungen nur an denjenigen Stellen vorgesehen werden müssen, wo sie auch
wirklich benötigt werden, z..B. an der Lauffläche oder an der Reifenflanke als Scheuerschutz..
Dadurch können bei der erfindungsgemäßen Karkassenform die inneren Bewegungskräfte,
die durch das Ablaufen auf der Fahrbahn bzw. durch Einfedern in Form von Walken
entstehen, erheblich geringer gehalten werden.
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Neben dem. erfindungsgemäßen Karkassenaufbau führt das erfindungsgemäße
Verfahren zu einer vollmechanischen Herstellung des für jegliche Art von Gürtel-
oder Radialreifen geeigneten Xarkassenkörpers, wobei durch das erfindungsgemäße
Verfahren bei einer äußerst material- und kostensparenden Bauweise des Karkassenkörpers
eine noch bessere Ausnutzung der Zugfestigkeit der verwendeten Cord- bzw. Stahlfäden
erreicht wird. Die statische bzw. dynamische Leistung des Festigkeitsträgers wird
nämlich allein durch die zulässige Zugspannung der verwendeten Fäden begrenzt und
nicht mehr z.-B. durch die auf Abscheren beanspruchten Umschlagsflächen der heute
im Reifenbau verwendeten gummierten Gewebebahnen. Das sehr genaue erfindungsgemäße
Herstellungsverfahren ermöglicht es zudem, durch Vermeiden von kraftraubender
Walkarbeit
den Rollwiderstand des Reifenkörpers so erheblich zu verringern, daß sich daraus
nachhaltige wirtschaftliche Vorteile für den Fahrzeugbetrieb durch Kraftstoffeinsparung,
Erhöhung der Lebensdauer, aber auch Vorteile für das Fahrverhalten ergeben.
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Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ergibt sich zudem
ein besonders leichter, gleichmäßig geformter hochfester Karkassenkörper, der durch
die torusähnliche, den herkömmlichen Gürtel- oder Radialreifen gleichende Querschnittsform
ohne weiteres und ohne jede Einschränkung zur Weiterverarbeitung auf den vorhandenen
Heiz- und Vulkanisiereinrichtungen geeignet ist.
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Nach dem Umschlingen der Halteringe oder Wulstkerne ist der als Verstärkungseinlage
verwendete, praktisch endlose Cord-oder Stahldrahtfaden, der eine Dicke von wenigen
Zehntel-Millimeter bis zu einem Millimeter oder mehr haben kann, aus den Flanken
zu dem den Laufflächenbereich bildenden-Zenit des torusförmig aufgewölbten Karkassenkörpers
in zahlreichen, jeweils in gleicher Ebene nebeneinander versetzten Schlingen angeordnet.
Die Fadenführung des auf diese Weise um die beiden Halteringe oder Wulstkerne herumgeführten
Fadens kann je nach Aufgabenstellung geometrisch unterschiedlich vorgegeben werden,
wobei der Anfang und das Ende des einstückigen, fortlaufenden Fadens nach Fertigstellung
jedes Karkassenrohlings jeweils an einem der Halteringe befestigt werden kann.
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Nach der Fixierung der über den Karkassenquerschnitt völlig gleichgroßen
und gleichmäßig an den Halteringen verteilten Faden schlingen ist eine neue Komponente
entstanden. Durch
die Flexibilität der einzelnen Fadenschlingen
besteht die Notwendigkeit, diese gemäß ihrer konstruktiv-mathematisch bestimmten
Form und Lage bei der Herstellung des Karkassenkörpers so genau auszurichten und
zu verteilen, daß mit einfachen, kostengünstigen Mitteln eine vollkommene Gleichförmigkeit,
das heißt eine absolut gleichmäßige Verteilung des Materials und Gewichts über den
Karkassenumfang gewährleistet ist, was im einzelnen durch die in den Ansprüchen
2 bis 15 enthaltenen Verfahrensmerkmale erreicht wird.
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Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
mit einer den herzustellenden Karkassenkörper von außen umschließenden ringförmigen
Ausrichteinrichtung ist im Anspruch 16 gekennzeichnet, während die im Anspruch 17
beanspruchte abgewandelte Ausführungsform mit Einrichtungen ausgebildet ist, die
den herzustellenden Karkassenkörper zwischen den beiden Halteringen von innen her
aufwölben. Der auf diesen Vorrichtungen als Ausrichtkörper verwendete Formkörper,
der als ein im wesentlichen torus- oder radförmiger, innen offener, dünnwandiger
Gummihohlkörper mit einer dem Karkassenquerschnitt entsprechenden Querschnittsform
ausgebildet ist, kann in bekannter Verfahrenstechnik jeweils in entsprechend ausgebildeten
maßgerechten heizbaren Innen- und Außenformen hergestellt werden.
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Wesentliche Merkmale des als Formkörper verwendeten flexiblen Hohlkörpers
sind die auf dessen äußerer Oberfläche vorhandenen querverlaufenden Sitz- oder Führungsrillen,
die exakt dem rechnerisch-konstruktiv ermittelten Schlingenverlauf des durchgehenden
Cord- oder Stahldraht fadens am Karkassenkörper entsprechen. Die Rillenstruktur
dient der Aufnahme und damit der Fixierung der Fadenschlingen von einem der beiden
Halteringe
oder Wulstkerne über die Flanken und den Laufflächenbereich
zum gegenüberliegenden Haltering oder Wulstkern. Die Rillenstruktur wirkt dabei
wie eine Montagelehre, wobei die die erste Komponente bildenden Fadenschlingen den
die zweite Komponente des Karkassenkörpers bildenden Gummihohlkörper in idealer
Gleichförmigkeit wie ein Netz überziehen.
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Nach dem Einbürsten, Einkämmen, Einrollen oder Einwalken der Verstärkungseinlagen
in die zweite Komponente bilden die beiden ineinandergesteckten Karkassenteile aufgrund
der am Karkassenkörper unverschieblichen Anordnung der Fadenschlingen eine in sich
geschlossene Konstruktionseinheit. Eine vorläufige Verklebung der beiden Komponenten
ist nicht zwingend erforderlich, da im Zuge des später unter hohem Druck erfolgenden
Vulkanisierens ohnehin eine monolithische bzw. einstückige feste Verbindung hergestellt
wird Einen besonderen Vorteil des die zweite Komponente bildenden flexiblen Hohlkörpers
stellt dabei die Einlassunq von Länqsverstärkungsfäden in Laufrichtung des herzustellenden
Gürtel- oder Radialreifens dar. Auf diese Weise werden die durch die radiale Spreizung
der Fadenschlingen entstandenen größeren Abstände am Karkassenumfang reduziert und
die Durchdringbarkeit der Karkasse gemindert, ohne daß dies zu einer Versteifung
der Karkassenflanken führt, wie dies bei herkömmlichen Reifenkarkassen durch diverse
radiale Einbauten oder gar doppelt gelegte Gummigewebebahnen im Flankenbereich die
Folge ist.
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Hierdurch wird es möglich, bei entsprechender geometrischer Anordnung
der Fadenschlingen sowie deren zweckmäßiger Bemessung die zulässige Zugfestigkeit
an den Flanken der Karkasse grundsätzlich nur für eine Fadenlage auszulegen, um
so die sich daraus ergebenden fahrtechnischen und wirtschaftlichen Vorteile auch
bei hoher Leistung bzw Beanspruchung der damit ausgestatteten Gürtel- oder Radialreifen
zu nutzen.
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Zusammenfassend läßt sich somit folgendes feststellen: Die Fäden der
Schlingen können zwischen den Wulstkernen auf gleicher Ebene geführt werden. Sie
liegen also ab dem Flankenbereich bis zum Zenit nebeneinander und nicht kreuzweise
aufeinander. Dadurch lassen sie sich beim Aufweiten exakt gleichförmig spreizen.
Beim Ausrichten gibt es keine Materialverschiebungen oder Materialverspannungen
wie bei mehrlagig kreuzweise aufeinanderliegenden Fäden oder Fadenbändern. Außerdem
reduziert diese Anordnung die Dicke des Verstärkungsaufbaues (geringere Dicke des
Verstärkungskörpers reduziert den Biegewiderstand oder Rollwiderstand). Die Fäden
der Schlingen sind nicht mit Gummi oder ähnlichem kaschiert.
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Die Ausrichtung der Schlingen erfolgt in zwei Schritten: a) am Wulstkern
- beim Umwickeln b) zum Zenit - bei der Montage auf die flexible Folie Dadurch ist
sichergestellt, daß sich die Fäden zum Ausrichten in diesem Falle auch vom inneren
Durchmesser des Wulstkernes zum äußeren Durchmesser des Zenits frei bewegen und
damit ausrichten lassen, ohne ihre grundsätzliche Ordnung, also ihre Fadenlänge
oder den Basisabstand, zu verändern.
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Durch die Erfindung werden gegenüber den bekannten Reifenkonstruktionen
und Herstellungsverfahren folgende Kriterien verbessert: 1. Gleichförmigkeit des
Karkassenkörpers und des gesamten Reifens, 2. Verringerung des Rollwiderstandes,
3. volle Ausnutzung der zulässigen Zugspannung der verwendeten Cord- bzw. Stahlfäden,
4. Reduzierung des Gewichts, 5. Reduzierung der Herstellungskosten.
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Die Verbesserung der Gleichförmigkeit kann nur erreicht werden, wenn
bei der Herstellung der Teilkomponenten oder der gesamten Konstruktion des "Festigkeitskörpers"
(Karkasse) die Anordnung oder die Lage der Fäden unter allen Bedingungen präzise
definiert ist und bleibt.
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Dies ist wichtig zur Abgrenzung gegenüber Verfahren, die zum Beispiel
aus einer bandartigen Vorfertigung in einem zweiten Schritt zum halbkreisförmigen
Reifenquerschnitt aufgeformt werden.
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Im Gegensatz zu anderen Verfahren können die Fäden der einzelnen Schlingen
des Verstärkungskörpers auch während der weiteren Verarbeitung weder länger noch
kürzer werden, noch lassen sie sich in ihrer grundsätzlichen Ordnung - nebeneinanderliegend
- verändern.
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Nach der zwangsweisen Ausrichtung durch die Montage mit der flexiblen
Gummifolie ist der gesamte Verstärkungskörper nicht nur gleichförmig ausgerichtet,
sondern das verwendete Material ist auch gleichmäßig verteilt. Die auf die Schlingenfäden
des Festigkeitskörpers einwirkenden Zugkräfte treten überall gleichgewichtig auf.
Ungleiche Zugkräfte, die zu Drehmomenten im Bereich der Wulstkerne führen bzw. nur
einen Teil der konstruktiv eingesetzten Schlingenfadenlage belasten gibt es nicht.
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Die gleichmäßige Verteilung des Materials gilt auch für die zur Montage
dienende flexible Gummiform, da durch die halbkreisförmige offene Bauform die Möglichkeit
besteht, diese Komponente mit großer Genauigkeit in einer Form mit einem Innen-
und einem Außenteil herzustellen.
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Der Rollwiderstand eines Reifens bestimmt in erheblicher Weise den
Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuqes, und da jedes Fahrzeug vier Räder,damit also
auch vier Reifen hat, multipliziert sich das Rollverhalten eines Reifens entsprechend.
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Der Rollwiderstand entsteht durch den inneren Bieaewiderstand der
Flanken und der Lauffläche des abrollenden Reifens.
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Bedingt durch das Fahrzeuggewicht aber auch durch dynamische Einflüsse
(Fahrbahnunebenheit) drückt sich der Reifen im Laufflächenbereich und im anschließenden
Flankenbereich ein - er verformt sich.
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Je steifer der Reifen im Laufflächenbereich und im Flankenbereich
konstruiert ist, desto größer ist der innere Bewegungswiderstand des Reifens, das
heißt desto unwilliger rollt der Reifen auch auf einer glatten Fahrbahn ab.
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Der Rollwiderstand läßt sich wirksam durch Verringerung der statisch
und dynamisch wirksamen "Dicke" des Verstärkungskörpers reduzieren, wie dies im
vorliegenden Falle durch das versetzte Nebeneinanderliegen der Schlingenfäden erreicht
wird.
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Die Reduzierung des Reifengewichts ergibt sich hauptsächlich ebenfalls
durch eine Reduzierung der Flankenwandung, aber auch durch eine Vereinfachung der
Befestigung des Verstärkungskßrpexs an dem Wulstkern.
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Im vorliegenden Falle wird das durch die unmittelbare Umwickelung
der Halteringe oder Wulstkern mit dem endlosen Faden erreicht. Die bisher übliche
Uberlappung von gummierten Verstärkungseinlagen im Bereich der Wulstkerne entfällt
und damit auch der größere bauliche Durchmesser im Bereich der Wulstkerne.
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Die Reduzierung der Kosten ist vorrangig möglich durch eine maschinengerechte
Fertigungsweise des Verstärkungskörpers (automatisches Abwickeln des Fadens um die
beiden Wulstkernringe - halbkreisförmiges Aufweiten und Befestigen der Schlingen
an den Wulstkernen).
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Die bei der herkömmlichen Reifenbauweise heute noch zu leistende Handarbeit
in Höhe von etwa 15 bis 20 % der Gesamtkosten läßt sich durch die voll maschinelle
Fertigung wesentlich verringern, so daß hier ein erheblicher Lohnkostenvorteil möglich
wird.
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Geringe Kostenvorteile sind auch durch die Gewichts- bzw.
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Materialreduzierung zu erwarten.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten
Ausführungsbeispielen. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht
eines teilweise radial aufgeschnittenen vorgefertigten Karkassenkörpers für Gürtel-
oder Radialreifen, Fig. 2 eine erste Stufe bei der Herstellung derartiger Karkassenkörper,
Fig. 3 eine sich an die Stufe von Fig. 2 anschließende weitere Fertigungsstufe,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der ersten Fertigungsstufe einer gegenüber Fig.
2 und 3 abgewandelten Fertigungsform, Fig. 5 eine zugehörige Stirnansicht in Richtung
des Pfeiles IV von Fig. 4, Fig. 6 einen sich an Fig. 5 anschließenden weiteren Herstellungsschritt,
Fig. 7 einen demgegenüber abgewandelten weiteren Herstellungsschritt, Fig. 8 einen
weiteren Verfahrensschritt zum Aufwölben der gemäß Fig. 2 bis 7 hergestellten Zwischengebilde
in einer ersten Ausführungsform, Fig. 9 den entsprechenden Verfahrensschritt bei
einer demgegenüber abgewandelten Ausführungsform, Fig. 10 einen Teilschnitt gemäß
Schnittlinie X - X von Fig. 9,
Fig. 11 einen Formkörper für das
Herstellungsverfahren von Fig. 8 in perspektivischer Teilansicht, Fig. 12 eine Seitenansicht
des Formkörpers in Richtung des Pfeiles XII von Fig. 11, Fig. 13 Vorrichtungen mit
rotierenden Bürsten oder Rollenrädern zum Ausrichten und Fixieren der Fadenschlingen
an den gezeigten Formkörpern, Fig. 14 gegenüber Fig. 13 abgewandelte Einrichtungen
zum Ausrichten und Fixieren der Fadenschlingen, Fig. 15 einen sich an Fig. 14 anschließenden
Verfahrensschritt bei der Herstellung eines Karkassenkörpers, Fig. 16 eine gegenüber
Fig. 11 bis 15 vergrößerte Teildarstellung eines Formkörpers mit Sitz- oder Führungsrillen
für die Fadenschlingen, Fig. 17 einen Schnitt durch den Formkörper gemäß Schnittlinie
XVII - XVII von Fig. 16, Fig. 18 eine gegenüber Fig. 16 und 17 abgewandelte Ausführungsform
eines derartigen Formkörpers, Fig. 19 eine zugehörige Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie
XIX - XIX von Fig. 18, Fig. 20A bis 20D schematische Ansichten von verschiedenartig
geformten Ausrichtelementen für die Fadenschlingen an derartigen Formkörpern,
Fig.
21 bis 24 verschiedene Teildarstellungen von möglichen Fadenverläufen über den Umfang
des herzustellenden Karkassenkörpers in Abwicklung des Karkassenquerschnittes, Fig.
25 eine Kupplungsverbindung der gegeneinanderstoßenden Enden von sogenannten offenen
Halteringen an derartigen Karkassenkörpern, Fig. 26 und 27 jeweils Schnitte durch
zwei verschiedene Ausführungsformen derartiger Kupplungsverbindungen gemäß Schnittlinie
XXVI - XXVI von Fig. 25, Fig. 28 ein gegenüber den Herstellungsverfahren von Fig.
14 und 15 abgewandeltes Verfahren in einer ersten Ausführungsform, Fig. 29 eine
zugehörige Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie XXIX - XXIX von Fig. 28, Fig. 30
eine Seitenansicht eines weiteren abgewandelten Herstellungsverfahrens, Fig. 31
eine Draufsicht auf Fig. 30, Fig. 32 eine schematische Teildarstellung eines weiteren
Verfahrens, Fig. 33 einen zugehörigen Teilschnitt gemäß Schnittlinie XXXIII - XXXIII
von Fig. 32, Fig. 34 weitere Einzelheiten eines derartigen Herstellungsverfahrens
und Fig. 35 eine zugehörige Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie XXXV - XXXV von
Fig. 34.
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Fig. 1 zeigt einen teilweise aufgeschnittenen Karkassenkörper 1' für
einen Gürtel- oder Radialreifen, der aus zwei innenliegenden Halteringen oder Wulstkernen
25, 26 besteht, die im Wulstabstand 34 des herzustellenden Reifenkörpers angeordnet
sind und zwischen denen sich über den Umfang des Karkassenquerschnittes mindestens
ein durchgehender Cord- oder Drahtfaden 2 in ganz oder teilweise fortlaufenden Schlingen
erstreckt, die in am Umfang der Halteringe oder Wulstkerne 25, 26 gleichmäßig verteilten,
im wesentlichen radial nach außen gerichteten, fächerartig nebeneinanderliegenden
Ebenen ausgerichtet sind. Der Cord- oder Drahtfaden kann - wie üblich einen Durchmesser
von einigen Zehntel-Millimetern bis zu 1 mm oder mehr haben und liegt an den Halteringen
oder t.fulstkernen in enger Umschlingung unmittelbar an.
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Bei der Herstellung des Karkassenkörpers 1' von Fig. 1 wird so vorgegangen,
daß, wie in Fig. 2 gezeigt ist, der Cord-oder Draht faden 2 in einem fortlaufenden
Arbeitsgang in nebeneinanderliegenden Abschnitten 2a, 2b und aneinander anschließenden
Schlingen um die beiden geschlossenen oder noch offenen Halteringe 25, 26 herumgelegt
wird, wobei die Halteringe, wie dies in Fig. 4 bis 7 gezeigt ist, auch zunächst
in Draht- oder Bandform flachliegend, beispielsweise nach Abzug von Vorratsrollen,
mit dem Cord- oder Drahtfaden 2 umschlungen und randseitig verbunden werden können.
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Fig. 2 zeigt das Umwickeln zweier geschlossener Halteringe 25, 26
mit einem praktisch endlosen Cord- oder Drahtfaden 2, während in Fig. 4 bis 7 das
Umwickeln zweier noch flachliegender, von einer Vorratsrolle abgezogener draht-
oder bandförmiger Halteringe oder Wulstkerne 25a, 26a gezeigt ist. Die die Verstärkungseinlagen
bildenden Abschnitte 2a, 2b des Cord- oder Draht fadens 2 können nach dem enden
Herumlegen um die noch flachliegenden, oder bereits geschlossenen Halteringe 25a,
26a bzw. 25, 26 durch einen zwischen die Halteringe
25, 26 eingesetzten
aufweitbaren torusförmigen Hohlkörper nach außen aufgewölbt oder zum Aufweiten unter
Anwendung eines Innendruckes an der Innenseite mit einer luftdichten Schicht 32
(Fig. 1) versehen werden.
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Beim Umwickeln mit dem durchgehenden Cord- oder Drahtfaden 2 werden
die Halteringe 25, 26 bzw. 25a, 26a zunächst in einem derart weiten gegenseitigen
Abstand 33 gehalten, daß die Fadenschlingen 2a, 2b, nachdem ihre beiden Wickellagen
entsprechend Fig. 6 in eine die Halteringe oder Wulstkerne 25a, 26a tangierende
gemeinsame Ebene oder gemäß Fig. 7 in eine durch die Halteringe verlaufende gemeinsame
Ebene zusammengedrückt worden sind, nach einer anschließenden Verringerung des Abstandes
33 zwischen den Halteringen im Verlaufe der weiteren Herstellung etwa auf den Wulstabstand
34 des herzustellenden Karkassenkörpers 1 zusammengeführt und auf dessen vollen
Querschnitt nach außen aufgeweitet werden. Je nach den geometrischen Verhältnissen
können dabei die Fadenschlingen an den Halteringen oder Wulstkernen bereits vor
oder nach dem Zusammenführen der Halteringe auf den Wulstabstand 34, beispielsweise
durch Kleben oder Löten, befestigt werden, oder es werden zunächst nur Klemmbacken
40, 41 verwendet, die die Halteringe zusammenführen und gleichzeitig die Fadenschlingen
daran in gleichmäßigem Abstand festhalten, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Eine
besonders vorteilhafte Befestigung ist, wenn die Halteringe 25a, 26a; 25, 26 vor
dem Umwickeln mit den Fäden mit einer dünnen Schicht Befestigungsmaterial versehen
werden, in das die Fäden der Schlingen z.B. bei Wärmeeinwirkung einsinken und nach
Erkalten dauerhaft befestigt sind.
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In Fig. 8 ist zunächst schematisch gezeigt, wie die Halteringe 25,
26 bzw. 25a, 26a durch geeignete Einrichtungen in Richtung der beiden seitlichen
Pfeile 42, 43 bis zum Wulstabstand 34 des herzustellenden Karkassenkörpers 1' zusammengeführt
werden, wobei die den Karkassenaufbau bildenden Fadenschlingen beispielsweise durch
einen rad- oder torusförmig gewölbten Hohlkörper 44 in Richtung des Pfeiles 45 nach
außen aufgeweitet werden.
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Bei dem in Fig. 9 gezeigten abgewandelten Verfahren wird ein ein-oder
mehrteiliger torusförmiger Hohlkörper 44a nicht von innen, sondern von der Außenseite
um die aufgewölbten Faden schlingen bis zu den Halteringen 25, 26 bzw. 25a, 26a
herumgelegt, wie dies in der Schnittdarstellung von Fig. 10 gezeigt ist. Dieses
Verfahren kann insbesondere dann zur Anwendung kommen, wenn die Cord- oder Drahtfäden
eine ausreichende Eigensteifigkeit haben, um schon beim Zusammenführen der Halteringe
oder Wulstkerne gleichmäßig nach außen aufgewölbt zu werden.
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Die Formkörper 44, 44a können aus einer Gummifolie bestehen und an
der den Fadenschlingen zugewandten Flächen kamm- oder rippenartige Führungen für
die Fadenschlingen aufweisen, wie dies in der Schnittdarstellung von Fig. 10 und
an den Teilansichten von Fig. 11 und 12 eines derartigen Formkörpers mit außenliegenden
Sitz- oder Führungsrillen 46 zu erkennen ist. Jeder Fadenschlinge ist eine über
den Außenumfang des Körpers 44 verlaufende Sitz- oder Führungsrille 46 derart zugeordnet,
daß sich die Fadenschlingen jeweils fächerartig und in gleichbleibenden Abständen
zu den benachbarten Schlingen in die Sitz- oder Führungsrillen einlegen. Der Hohlkörper
44 weist außerdem in Laufrichtung des Reifens nebeneinander eingelassene Längs-Verstärkungsfäden
44' auf, durch die die Zwischenräume zwischen den quer verlaufenden Fadenschlingen
verringert werden, ohne die Biegefreudigkeit der durch die Erfindung erreichten
dünnen Wanddicken von Reifen mit derartigen Karkassenkörpern zu beeinträchtigen.
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Die Fadenschlingen können durch rotierende Ausrichtbürsten 50, Ausrichtrollen
51, Ausrichtkämme 52, Rollenräder oder dergleichen, wie dies in Fig. 13 und 14 gezeigt
ist, an der Außenseite des Gummihohlkörpers 44 gleichmäßig ausgerichtet und in die
Sitz-oder Führungsrillen 46 an den beiden Flanken und am Zenit des Hohlkörpers 44
gebürstet, gekämmt, gerollt oder gewalkt werden.
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Als zusätzliche Ausrichtwerkzeuge können auch kammförmige Ringsegmente
53 oder in Längsrichtung flexible spiralförmige Ausrichteinrichtungen, wie Drahtspiralen
54, dienen.
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In Fig. 14 ist weiterhin gezeigt, wie ein bandförmiger Gummiring 60
mit einem als Montagewerkzeug dienenden torusförmigen Hohlkörper 44c von innen gegen
den Zenit der aufgewölbten Fadenschlingen angedrückt und mit diesen verklebt wird.
Entsprechend Fig. 15 können anschließend beiderseits des innenliegenden Gummiringes
60 vorgeformte bandförmige Gummiringe 61, 62 an den Flanken bis zu den Schultern
des Karkassenkörpers 1' von außen aufgedrückt und mit dem innenliegenden Gummiring
60 zumindest randseitig verklebt werden.
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Fig. 16 bis 20 zeigen verschiedene Möglichkeiten für eine genaue Festlegung
der Fadenschlingen an einem innenliegenden Gummihohlkörper 44. Bei der Ausführungsform
von Fig. 16 erstreckt sich der Hohlkörper 44 bis an die Halteringe oder Wulstkerne
25, 26 bzw. 25a, 26a und weist an seiner Außenseite eine der Anzahl von Fadenschlingen
entsprechende Anzahl von Sitz- oder Führungsrillen 46 auf, wobei an den Spreizstellen
zwischen den Fadenschlingen jeweils nach außen hervorspringende Ausricht- oder Führungsnocken
47 vorgesehen sein können.
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Statt dessen kann der Hohlkörper 44 aber auch eine glatte Oberfläche
aufweisen, an der, wie in Fig. 18 und 19 gezeigt ist, jeweils im Spreizbereich der
Fadenschlingen und im Schulterbereich nach außen hervorspringende Distanznocken
47, 48 für benachbarte Fadenschlingen angeordnet sind. Diese Ausricht- oder Distanznocken
47, 48 können, wie in Fig. 20A bis D im einzelnen gezeigt ist, Herz form, Dreieckform,
Kreisscheibenform, die Form eines Wappenschildes oder dergleichen haben.
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Fig. 21 zeigt eine beidseitige gleichschenklige Spreizung der Fadenschlingen
über Flanken und Lauf fläche des Karkassenkörpers
1', während
in Fig. 22 eine abwechselnde einseitige Spreizung und Parallelführung der Fadenschlingen
über Flanken und Laufflächenbereich des Karkassenkörpers 1' dargestellt ist.
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Fig. 16 zeigt wiederum eine einseitige Teilspreizung der Fadenschlingen
im Flankenbereich und eine Parallelführung über den Laufflächenbereich jeweils bis
zum gegenüberliegenden Haltering, während in Fig. 17 eine beidseitige gleichschenklige
Vollspreizung im Flankenbereich und eine Parallelführung der Fadenschlingen im Lauf
flächenbereich dargestellt ist.
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Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Fadenspreizung nur
der Deutlichkeit halber größer gewählt als normal üblich. Sie kann auch enger sein.
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Fig. 25 bis 27 zeigen eine endseitige Verbindung der beiden aneinanderstoßenden
Enden eines sogenannten offenen Halteringes 25a, 26a mittels einer die beiden Ringenden
übergreifenden bügelförmigen Stoßkupplung 70, die mit ihren beiden Schenkeln 71,
72 entweder gemäß Fig. 26 einseitig an den beiden Ringenden befestigt oder gemäß
Fig. 27 beidseitig um die Enden herumgelegt sein kann. Dabei sind auch die im Bereich
der Stoßkupplung 70 um die Halteringe herumgelegten Fadenschlingen an der Stoßkupplung
festgelegt und durch diese gesichert. Um eine Unwucht durch die Stoßkupplung zu
vermeiden, kann im Bereich der Bügelöffnung ein entsprechender Abschnitt 73 von
den Halteringenden weggestanzt, abgefräst oder in anderer geeigneter Weise entfernt
werden.
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Die Montage des beispielsweise als Gummifolie ausgebildeten Hohlkörpers
44 in der radialen Verstärkungseinlage beginnt
mit einem paßgenauen
Ansetzen von Montagemarkierungen 49a, 49b, die gemäß Fig. 12 an den beiden Halteringen
und am Innenumfang des Hohlkörpers 44 angeordnet sind. So wird bereits zu Beginn
der Montage die symmetrische Lage der beiden vorgefertigten Komponenten sichergestellt.
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Nach dem vollständigen Eindrücken des Gummihohlkörpers 44 zwischen
die beiden Halteringe werden die zunächst noch ungeordneten Fadenschlingen oder
Fadenschleifen durch die in Fig. 13 und 14 gezeigten Ausrichtvorrichtungen gebürstet,
gekämmt, gerollt oder gewalkt. Dabei ist der richtige Sitz der Fadenschlingen jeweils
am Ausgangspunkt oberhalb jedes Halteringes schon durch die Sitz- oder Führungsrille
46 und die Ausrichtnocken 47 vorgegeben.
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In Fig. 28 und 29 wird ein innenliegender Gummiring44 durch ein rotierendes
Andruckrad 80 im Zenit des Karkassenquerschnittes an die Fadenschlingen angedrückt.
Zweckmäßig geschieht dies im unteren Teil des Karkassenkörpers 1', wo die Fadenschlingen
von den Halteringen oder Wulstkernen etwa senkrecht nach unten durchhängen und dadurch
besonders einfach und genau ausgerichtet werden können.
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Bei der in Fig. 30 und 31 gezeigten Vorrichtung wird der Karkassenkörper
zwischen den Halteringen 25a, 26a von innen her aufgewölbt. Die noch offenen Halteringe
25a, 26a werden dabei auf den Wulstabstand 34 des Karkassenkörpers 1' zusammengeführt,
und zum Aufweiten der Fadenschlingen dient ein ein- oder mehrteiliger, im wesentlichen
torusförmiger dünnwandiger Hohlkörper 44b, dessen Außendurchmesser und Querschnitt
dem Innendurchmesser und Querschnitt des aufgeweiteten Karkassenkörpers 1' entspricht.
Dieser Hohlkörper hat auf der Außenseite quer
verlaufende Sitz-
oder Führungsrillen 46, deren Verlauf dem rechnerisch-konstruktiv ermittelten Schlingenverlauf
am Karkassenkörper 1' entspricht.
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Diese Vorrichtung arbeitet so, daß die noch offenen Halteringe oder
Wulstkerne mit den darum herumgelegten Fadenschlingen in Bandform abschnittweise
oder kontinuierlich zugeführt und erst nach Aufwölben der Fadenschlingen an ihren
Stoßenden durch eine Stoßkupplung geschlossen werden.
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Durch Greifräder 81, 81a, 82, 82a, 81', 82', die einander jeweils
paarweise gegenüberliegend in mehreren Stufen hintereinander angeordnet sind und
auch an der Oberseite der Fadenschlingen angreifen können, werden die Fadenschlingen
jeweils einzeln nebeneinander erfaßt, wobei die Greif räder einen stufenweise zunehmenden
Umfang haben und so angetrieben werden, daß die von ihnen am Außenumfang in Greifrillen
83, Greifnuten, zwischen Greifzähnen oder dergleichen erfaßten Faden schlingen jeweils
in gegenseitiger Ausrichtung und mit nach außen zunehmend größer werdendem Abstand
auf den Umfang des torusförmigen Formkörpers 44b für den Karkassenkörper 1' übergeben
werden.
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Bei dem in Fig. 32 bis 35 gezeigten weiteren Herstellungsverfahren
weist der Gummiring 60a zunächst eine zickzackförmige Querfaltung 60b auf, mit der
er zwischen die noch flachliegenden, im wesentlichen parallelen Abschnitte 2a, 2b
an der Innenseite des herzustellenden Karkassenkörpers 1' angesetzt und erst beim
anschließenden Aufwölben der Fadenschlingen in die gestreckte Umfangsform gebracht
wird. Der Abstand der Querfalten an dem gestreckten Gummiring 60a entspricht dabei
dem Abstand der Fadenschlingen am fertigen Karkassenkörper 1'. Zum Fixieren der
Fadenschlingen kann von außen noch ein bandförmiger Gummistreifen 60c aufgelegt
werden.
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Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Karkassenkörper
1' anschließend normal weiterverarbeitbar und kann anschließend mit den äußeren
Gürtellagen und weiteren Reifenteilen versehen werden. Dieses äußerst rationelle
Herstellungsverfahren kann für die Herstellung der Flankenarmierung von Gürtelreifenkonstruktionen
jeglicher Art sowohl mit offenem Reifenquerschnitt als auch mit integrierter Felge
vorteilhaft angewendet werden.
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Die technischen und wirtschaftlichen Eigenschaften ergeben sich aus
den schon angesprochenen konstruktiven Vorteilen wie: maschinengerechte Fertigung,
hohe Fertigungspräzision, hohe Gleichförmigkeit, hohe Zugfestigkeit des Festigkeitsträgers,
höhere Fadenszahl in nur einer Querschnittsebene, geringer Rollwiderstand, geringes
Gewicht und geringe Kosten.
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Aus der realisierbaren neuartigen Anordnung der Fadenschlingen, die
um die Wulstkerne gewickelt werden, ergibt sich aufgrund der Umschlingung einerseits
und aufgrund der Fadenspreizung andererseits eine besonders vorteilhafte Geometrie
der Fadenführung. Von dem Punkt der Umschlingung der Wulstkerne läuft der Faden
mit einen Zug (Schlinge) unterhalb bzw. innerhalb und mit einem anderen Zug oberhalb
bzw. außerhalb des Wulstkernes leicht gespreizt in Richtung Zenit oder Lauffläche.
Dabei nähern sich zwar die Fadenschlingen infolge der Spreizung bis zu dem nächsten
gegenüberliegenden Umschlingungspunkt wieder an. Aufgrund des größeren Umfanges
im Zenit ergibt sich jedoch in der Regel in etwa ein gleicher maximaler Fadenabstand
wie in den Flanken.
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Im Gegensatz hierzu sind die Fäden in den kalandrierten Gewebebahnen
herkömmlicher Reifen in der Uberlappungszone parallel nebeneinander, in den Flanken
gespreizt auseinander und
im Zenit parallel nebeneinander geführt.
Hier liegt das Problem im Bereich des kleinsten Durchmessers, also da, wo die Gewebebahnen
um die Wulstkerne geschlagen werden. Um nämlich im Zenit (mit seinem größeren Umfang)
nicht unzulässig große Fadenabstände zu erhalten, müssen die Fadenscharen an den
Wulstkernbereichen ganz dicht zusammen (beieinander) geführt werden (z.B. 100 Fäden
auf 10 cm Umfangsstrecke), ohne daß sich die Fäden berühren dürfen.
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Beim erfindungsgemäßen Prinzip schafft bei gleicher Fadenzahl (Schlingen)
die Umschlingung den hier dringend benötigten Platz. Im unmittelbaren Umschlingungsbereich
sind die Fäden zunächst in zwei Ebenen entsprechend dem Ouerschnitt der Halteringe
räumlich voneinander getrennt, bis sie in der Flanke in eine gemeinsame Ebene zusammenlaufen.
Durch die Umschlingung gibt es so bei ebenfalls hundert Fäden bezogen auf 10 cm
Umfangsstrecke am Haltering nur fünfzig Umschlingungspunkte, also mehr Platz für
engste Fadenführung im Reifenzenit. Das bedeutet zusätzlicher Platz für mehr Fäden
in nur einer einzigen Fadenlage, also höhere Belastbarkeit bei gleicher Dicke und
geringstem Biegewiderstand.