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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Gummiband, aus dem ein Gummibauteil eines Reifens zusammengesetzt
ist, eine Vorrichtung zum Herstellen des Gummibandes und ein Verfahren
zur Herstellung eines Reifens.
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Fahrzeugreifen, speziell Luftreifen,
sind aus einer Vielzahl von Gummibauteilen, zum Beispiel Laufstreifengummi,
Seitenwandgummi, Abriebstreifengummi, Gummi der Breakerunterplatte,
Innenseelengummi und dergleichen zusammengesetzt.
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Gewöhnlich werden solche Gummibauteile
hergestellt, indem unvulkanisierter Kautschuk in eine spezielle
Querschnittsform extrudiert wird, welche der fertigen Form des Gummibauteils
entpricht. Diese Form ist durch ein Spritzmundstück des Extruders bestimmt.
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Wenn das Gummibauteil verhältnismäßig groß ist, wird
das Spritzmundstück
groß,
und die Größe des Extruders
kann nicht verkleinert werden.
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Weiter ist es notwendig, sehr viele
Spritzmundstücke
vorzubereiten, abhänging
von den Arten der herzustellenden Reifen, den Reifengrößen und
der Anzahl der Gummibauteile.
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Ferner sind, um die Anlagen von einem
bestimmten Gummibauteil auf ein anderes Gummibauteil umzustellen,
sehr viele Arbeitsschritte notwendig, um das Spritzmundstück und dergleichen
zu wechseln und einzustellen.
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Darum ist es unmöglich, die Reifenproduktionslinie
zu verdichten, und es ist schwierig, ein flexibles Produktionssystem
einzurichten.
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Andererseits ist, im Bereich von
großformatigen
Reifen für
Baustellenfahrzeuge, wie in 10A gezeigt
ist, vorgeschlagen worden, einen Laufstreifengummi (e) herzustellen,
indem ein Gummistreifen (a) durchgehend von einer Kante zur anderen
Kante gewickelt wird, weil es schwierig ist, ein großformatiges
Reifenbauteil zu extrudieren, da ein sehr hoher Extrudierdruck benötigt wird.
Dieser Gummistreifen (a) hat eine rechteckige Querschnittform, wie
in 10B gezeigt ist.
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Wenn dieses Verfahren beim Herstellen
von Gummibauteilen für
verhältnismäßig kleinformatige
Reifen wie Personenkraftwagenreifen angewendet wird, wird die Abweichung
der Kontur (d) des gewickelten Bauteils von der vorgegebenen Sollform
(c) (in 10A durch eine strichpunktierte
Linie dargestellt) groß.
Desweiteren bilden sich oft auf der Oberfläche des Gummibauteils Riefen,
und rißartige
Linien können
leicht auf der äußeren Oberfläche des
vulkanisierten Gummis entstehen, was nicht nur das Erscheinungsbild
des Reifens verschlechtert sondern auch die Festigkeit und Haltbarkeit
des Reifens verringert, wenn die Linien tief sind. Besonders wenn
solche Linien auf einer verhältnismäßig dünnen Gummischicht,
wie dem Seitenwandgummi, dem Innenseelengummi und dergleichen, auftreten,
werden die Linien zu einem Schwachpunkt.
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Desweiteren benötigen kleinformatige Reifen,
im Vergleich zu den großformatigen
Reifen, in einem hohen Grad Formgenauigkeit, da die Reifengröße klein
ist, und das Fließen
des Kautschuks ist während
der Vulkanisation wegen des verhältnismäßig niedrigen
Fülldrucks
begrenzt.
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Wenn die Größe des Gummibandes verringert
ist, kann die Abweichung der Kontur verringert werden. Wenn die
Dicke (at) auf weniger als 0,6 mm verringert wird, kann die Verriefung
auf der Oberfläche
des Gummibauteils vernachlässigt
werden, und die Entstehung von Fehlerlinien kann verhindert werden.
In diesem Fall ist jedoch die Anzahl der Wicklungen stark erhöht, und
deshalb verringern sich die Arbeitseffektivität und die Produktionseffektivität stark,
und erhöhte
Produktionskosten sind unvermeidbar. Desweiteren neigt, wenn das Gummiband
dünn wird,
Luft mehr dazu, zwischen den Wicklungen des Bandes zu verbleiben,
und das Gesamtvolumen eingeschlossener Luft steigt, wie die Anzahl
der Wicklungen steigt. Somit ist das Entstehen von Ablösungen oder
Rissen an den Abschnitten wahrscheinlich, in denen Luft verbleibt,
und es ist schwierig, die Reifenhaltbarkeit zu verbessern.
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Deshalb ist es ein hauptsächliches
Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gummiband bereitzustellen, das
ein Reifengummibauteil mit Genauigkeit bilden kann, ohne die Dicke übermäßig zu verringern,
und das auf diese Weise die oben erwähnten Nachteile verhindern
kann.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, ein Verfahren für die Herstellung eines Reifens
bereitzustellen, das ein flexibles Herstellungssystem ermöglicht.
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Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, eine Vorrichtung für die Herstellung des Gummibandes
bereitzustellen, welche passend im oben erwähnten flexiblen Herstellungssystem
angewendet wird.
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Entsprechend eines Gesichtspunkts
der vorliegenden Erfindung ist ein Gummiband an jeder Seite eines
zentralen Teils mit einer Rippe versehen, der zentrale Teil weist
eine Dicke von 0,3 bis 1,5 mm auf und die Rippe weist eine geringere
Dicke als die Dicke des zentralen Teils und eine Breite von 0,5
bis 5,0 mm auf.
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Entsprechend eines anderen Gesichtspunkts
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung
eines Reifens einen Schritt zur Herstellung mindestens eines der
Gummibauteile durch Wickeln des oben erwähnten Gummibandes.
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Entsprechend eines noch weiteren
Gesichtpunktes der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung
zur Herstellung des Gummibandes einen Extruder und ein Paar Kalanderwalzen,
wobei der Extruder ein Spritzmundstück beinhaltet, das ein Extrudierloch
aufweist, aus dem gemischter Kautschuk zu einer rechteckigen Querschnittsform
extrudiert wird, wobei das Extrudierloch eine Öffnungsbreite WA1 vom 0,6 bis
0,9fachen der Gesamtbreite WO des Gummibandes und eine Öffnungsdicke
HA1 vom 1,5 bis 7,5fachen der durchschnittlichen Dicke des zentralen
Teils des Gummibandes aufweist, und die Kalanderwalzen dazwischen
mit einem Spalt versehen sind, durch den der extrudierte Kautschuk
hindurch tritt, wobei der Spalt eine Form aufweist, die ähnlich aber
kleiner als eine Querschnittsform des Gummibandes ist.
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Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden nun detailliert in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen beschrieben:
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Querschnittsansicht eines Teils eines Reifengummibauteils,
hergestellt aus einem überlappend
gewickelten Gummiband;
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3 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Querschnittsform
des Gummibandes zeigt;
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4 ist
ein Diagramm zur Erläuterung
eines Effekts der Rippen der Wicklungen eines Gummibands;
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5A bis 5D und 6A bis 6E sind Querschnittsansichten, die jeweils
ein anderes Beispiel der Querschnittsfläche des Gummibandes zeigen;
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7 ist
eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zur Herstellung des Gummibandes;
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8 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Spalt zwischen Kalanderwalzen
zeigt;
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9A und 9B sind Diagramme, die die
Maße eines
Extrudierlochs und einer Spaltes zeigen, die verwendet werden, um
das in Tabelle 1 gezeigte Gummiband zu bilden und
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10A ist
eine Querschnittsansicht, die einen Laufstreifengummi zeigt, der
gemäß dem früheren Stand
der Technik hergestellt ist und 10B ist
eine Querschnittsansicht des dafür
verwendeten Gummibandes.
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Der in 1 gezeigte
Reifen 1 ist ein Radialreifen für Personenkraftwagen. Der Reifen 1 ist
aus einer Vielzahl von Gummibauteilen G aufgebaut, die
aus verschiedenen-Kautschukmischungen hergestellt sind, und der
mit Cordschichten verstärkt
ist, die eine Karkasse 6 und einen Breakergürtel 7 enthalten.
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Die Karkasse 6 umfasst mindestens
eine Lage Corde, die unter einem Winkel von beispielsweise 70 bis
90 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C
angeordnet sind und sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch
den Laufstreifenabschnitt 2 und Seitenwandabschnitte 3 erstrecken,
und die in jedem Wulstabschnitt 4 um den Wulstkern 5 herum
umgeschlagen sind.
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Der Breakergürtel 7 umfasst eine
Vielzahl von Cordlagen, die unter einem Winkel von 10 bis 35 Grad in
Bezug auf den Reifenäquator
C gelegt sind.
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Für
die Karkasscorde und Breakercorde können organische Fasercorde,
zum Beispiel Nylon, Polyester, Rayon, aromatische Polyamide und
dergleichen sowie Stahlcorde verwendet werden.
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Die oben erwähnten Gummibauteile G können enthalten:
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- – einen
Laufstreifengummi , der im Laufstreifenabschnitt 2 angeordnet
ist und eine Bodenkontaktfläche
definiert,
- – einen
Seitenwandgummi , der in jedem Seitenwandabschnitt 3 angeordnet
ist und eine äußere Oberfläche des
Seitenwandabschnitts definiert,
- – einen
Innenseelengummi , der entlang der Innenseite der Karkasse 6 angeordnet
ist,
- – einen
Abriebstreifengummi G4, der in jedem Wulstabschnitt 4 angeordnet
ist und eine äußere Oberfläche des
Wulstabschnitts definiert,
- – einen
Breakerunterplattengummi , der zwischen jeder Kante des
Breakers 7 und der Karkasse 6 angeordnet ist,
- – einen
Wulstkernreitergummi G6, der auf der radialen Außenseite
des Wulstkerns 5 angeordnet ist und sich radial nach außen verjüngt.
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Im Reifen 1 entsprechend
der vorliegenden Erfindung ist mindestens eines der oben genannten
Gummibauteile bis gebildet, indem ein streifenähnliches
unvulkanisiertes Gummiband 9 gewickelt ist.
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Das Gummiband 9 ist, wie
in 2 gezeigt ist, um
eine Trommel 10 gewickelt, so daß aufeinanderfolgende Wicklungen
aufeinander geschichtet sind, um eine Querschnittsform zu ergeben,
die der Sollquerschnittsform PO des Gummibauteils G nahekommt
(in diesem Beispiel der Seitenwandgummi G2
).
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Das Gummiband 9 ist auf
jeder Seite eines zentralen Teils 9A mit einer verhältnismäßig dünnen Rippe 9B ausgestattet.
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3 zeigt
ein Beispiel des Gummibandes 9, worin der zentrale dicke
Teil 9A eine annähernd
konstante Dicke T1 und hierdurch eine rechteckige Querschnittsform
mit sehr niedrigem Aspektverhältnis
aufweist.
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Abgesehen von einer rechteckigen
Querschnittsform können
verschiedenartige Formen verwendet werden, wie in den 5A–5D und 6A– 6E gezeigt ist.
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In 3 und
den 5A–5D sind
die Rippen 9B derart angeordnet, dass die Basis derselben
annähernd
ausgerichtet ist mit der Basis des zentralen dicken Teils 9A.
Es ist jedoch nicht immer notwendig, die Unterkanten auszurichten.
Wie in den 6A–6E gezeigt
ist, können
die Rippen 9B so gebildet sein, dass sie in der Mitte der
Dicke des zentralen dicken Teils 9A hervorstehen:
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5A–6E zeigen die folgenden Konfigurationen:
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Wie in den Figs, außer 3 und 6A,
gezeigt ist, kann die Dicke T1 des zentralen dicken Teils 9A teilweise
oder ganz verändert
sein. Aber die Dicke T2 der Rippe 9B ist annähernd konstant.
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Die Dicke T1 des zentralen
dicken Teils 9A ist im Bereich von 0,3 bis 1,5 mm, vorzugsweise
nicht weniger als 0,6 mm festgelegt. Die Dicke T2 der Rippe 9B ist
geringer als die Dicke T1 und ist vorzugsweise im Bereich von 0,2
bis 0,5 mm festgelegt.
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Die Breite W2 jeder der Rippen 9B ist
im Bereich von 0,5 bis 5,0 mm festgelegt. Die Gesamtbreite WO des
Gummibandes 9 kann entsprechend der endgültigen Querschnittsform
des Gummibauteils G bestimmt sein, ist aber gewöhnlich im Bereich von 5,0 bis
40,0 mm festgelegt.
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Deshalb liefern, wie in 4 gezeigt ist, die Rippen 9B,
wenn sie auf einen Former gewickelt werden, eine ebene Oberfläche, die
durch die Kanten der Wicklungen des Gummibandes 9 gebildet
wird, und die Abweichung von der Sollquerschnittsform PO wird hierdurch
verringert. Obwohl eine solche glatte Oberfläche durch Wickeln eines sehr
dünnen
Gummibandes erhalten werden kann, steigt die Anzahl der Wicklungen
entsprechend an und die Produktionseffektivität ist stark verringert. Im
Gegensatz dazu kann das Gummiband 9 mit Rippen 9B gemäß der vorliegenden
Erfindung die Anzahl der Wicklungen reduzieren, und die Produktionseffektivität kann verbessert
werden. Desweiteren kann eingeschlossene oder verbleibende Luft
verringert werden.
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Als nächstes wird eine Vorrichtung 11 zur
Herstellung der Gummibandes 9 entsprechend 7 beschrieben.
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Die Vorrichtung 11 umfasst
einen Extruder 13 und Walzen 14.
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Der Extruder umfasst einen Hauptkörper 13A,
in dem eine Schnecke 15 zum Mischen von Kautschukmaterialien
und zum Vorschub der vermengten Kautschukmischung in Richtung eines
Kopfes 13 vorgesehen ist, wobei der Kopf 13 ein
Spritzmundstück 17 umfasst,
das ein Extrudierloch 16 aufweist, aus welchem der gemischte
Kautschuk 12 zu einer rechteckigen Querschnittsform mit
niedrigem Aspektverhältnis
extrudiert wird.
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Das Extrudierloch 16 weist
eine Öffnungsbreite
WA1 vom 0,6 bis 0,9fachen der Gesamtbreite WO des Gummibandes 9 und
eine Öffnungshöhe oder
Dicke HA1 vom 1,5 bis 7,5fachen der durchschnittlichen Dicke T1
des Gummibandes 9 auf.
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Die Walzen 14 umfassen ein
Paar obere und untere Kalanderwalzen 19U und 19L,
die in der Nähe des
Extrudierlochs 16 angeordnet sind.
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Wie in 8 gezeigt
ist, ist zwischen der oberen und unteren Kalanderwalze 19U und 19L ein
Profilspalt K gebildet. Die Form des Spalts K ist der geforderten
Querschnittsform des Gummibands 9 ähnlich, jedoch ist die Größe des Spalts
etwas kleiner als die Größe des Bandes 9 und
ist gewöhnlich
in einem Bereich von 57 bis 80% der geforderten Größe festgelegt.
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Im Fall der in 3 und den 5A–5D gezeigten Querschnittsform weist die
untere Kalanderwalze 19L eine zylindrische Oberfläche 19 auf
(flach), und die obere Kalanderwalze 19U ist mit einer
Nut 19 zwischen zylindrischen Oberflächen 19A versehen.
Jede der Rippen 9B wird durch einen Teil K1 zwischen den
oberen und unteren zylindrischen Oberflächen 19A gebildet.
Der zentrale dicke Teil 9A wird durch einen Teil K2 zwischen
dem genuteten Teil 19B und der unteren zylindrischen Oberfläche 19A gebildet.
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Im Fall der in den 6A–6E gezeigten Querschnittsformen ist jede
der oberen und unteren Kalanderwalzen 19U und 19L mit
einer Nut 19 zwischen zylindrischen Oberflächen 19A ausgestattet.
Die Rippen 9B werden ebenfalls durch die oberen und unteren
zylindrischen Oberflächen 19A gebildet.
Der zentrale dicke Teil 9A wird durch einen Teil zwischen
den oberen und unteren genuteten Teilen gebildet.
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Im Ergebnis wird der gemischte Kautschuk 12 zuerst
zu einer rechteckigen Form extrudiert und dann zur endgültigen Form
gewalzt. Deshalb sind die Formgenauigkeit und die Stabilität verbessert.
Im Ergebnis können
herkömmliche
Arbeitsschritte zur Anpassung der Breite des Gummibandes ausgelassen
werden, bei denen die Kanten desselben abgeschnitten werden. Deshalb
ist die Produktionseffektivität
verbessert.
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Wenn die Öffnungsdicke HA1 mehr als 7,5
mal T1 und/oder die Öffnungsbreite
WA1 weniger als 0,6 mal WO beträgt,
können
sich leicht Qualität
und Genauigkeit des Gummibands 9 verringern. Wenn die Öffnungsdicke
HA1 weniger als das 1,5fache der durchschnittlichen Dicke beträgt, steigt
der Extrudierdruck an, und beim extrudierten Kautschuk können leicht
Probleme, wie eine Abnahme der Formstabilität, Anvulkanisieren und dergleichen,
auftreten.
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Wenn die Öffnungsbreite WA1 mehr als
0,9 mal WO beträgt,
neigt das Gummiband 9 während
des Extrudierens zum Bruch, und die Formstabilität geht verloren.
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Zum Beispiel kann ein Gummiband 9,
das die in 3 gezeigte
Querschnittsform aufweist, wobei W0 = 22,0 mm, W2 =
2,0 mm, T1 = 0,75 mm und T2 = 0,3 mm betragen,
mit Genauigkeit bei einem Vorschub von 50 Metern/Minute unter folgenden
Bedingungen hergestellt werden: Der Extruder ist ein Kaltfutterextruder
mit 45 mm Durchmesser; die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecke
beträgt
80 U/min.; das Extrudierloch 16 weist eine in 9B gezeigte Form auf; der
Spalt K weist die in 9A gezeigten
Maße auf
und der Extrudiervorschub beträgt
ungefähr
9 Meter/Minute.
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Unter Verwendung der oben erwähnten Vorrichtung 11 werden
Reifen hergestellt.
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Das Herstellungsverfahren für Reifen
umfasst mindestens einen Schritt zur Herstellung eines Gummibauteils G durch
Wickeln des oben erwähnten
Gummibandes 9 mit Rippen 9B.
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Als nächstes wird, einen Luftreifen,
speziell einen Radialreifen als Beispiel nehmend, ein Verfahren
zur Reifenherstellung gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Wie oben erwähnt, werden unterschiedliche
Gummibauteile, wie die oben genannten bis G6,
durch überlappendes
Wickeln hergestellt. In dieser Ausführungsform sind der Laufstreifengummi
G1,
der Seitenwandgummi
G2, der Innenseelengummi
G3,
der Abriebstreifengummi G4 und der Breakerunterplattengummi
G5 durch überlappendes
Wickeln hergestellt. Der Wulstkernreitergummi G6 ist jedoch
auf dem Weg der Extrusion hergestellt, da der Wulstkernreitergummi
und der Wulstkern 6 auf einem anderen Montageband zu einem
Körper
zusammengebaut werden.
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Das Verfahren zur Reifenherstellung
umfaßst
die Schritte:
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- – Herstellen
jedes der Seitenwandgummis durch Wickeln des speziell
geformten Gummibandes auf eine zylindrische Wicklungsoberfläche einer
Reifenaufbautrommel;
- – Herstellen
jedes der Abriebstreifengummis G4 durch Wickeln eines speziellen
Gummibandes auf die zylindrische Wicklungsoberfläche zwischen den Seitenwandgummis G2
,
- – Herstellen
des Innenseelengummis durch Wickeln des Gummibandes auf
die zylindrische Wicklungsoberfläche
zwischen den Abriebstreifengummis G4;
- – Herstellen
jedes der Breakerunterplattegummis durch Wickeln des Gummibandes
auf jeden der Seitenwandgummis G2;
- – Wickeln
einer Karkasse 6 auf den Innenseelengummi G3 und
die Abriebstreifengummis G4;
- – Aufsetzen
eines Paares Wulstkern-und-Wulstkernreitergummi-Aufbauten auf die Karkasse 6;
- – Wickeln
anderer Reifenbauteile wie Verstärkungsschicht
und dergleichen, wenn vorhanden, auf die Karkasse und/oder die Seitenwandgummis;
- – Setzen
eines ringförmigen
Laufstreifenaufbaus um die Karkasse 6;
- – Ausdehnen
der Trommel derart, dass die Karkasse zwischen den Wulstkernen 5 zu
einer toroidalen Form wird und mit der Innenseite des Laufstreifenaufbaus
in Kontakt gelangt;
- – Umschlagen
der Karkassenkanten und die Wulstkerne 5 zusammen mit den
Abriebstreifengummis G4, den Seitenwandgummis und
dergleichen, und Verbinden der Seiteilwandgummis mit dem
Laufstreifengummi und
- – Vulkanisieren
des zusammengebautem Rohreifens in einer Heizform.
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Der oben erwähnte ringförmige Laufstreifenaufbau wird
zusammengesetzt aus einem Gürtel 7 (Breaker)
und dem Laufstreifengummi G5
, der an der radialen
Außenseite
desselben angeordnet wird, und wird hergestellt, indem Gürtellagen
um eine profilierte Gürteltrommel
gewickelt werden, und indem dann um diese herum ein Gummiband 9 sowie
der Laufstreifengummi gewickelt werden.
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Übrigens
können
die Gummibänder 9 zur
Bildung der Seitenwandgummis
G2, der Abriebstreifengummis G4 und
des Innenseelengummis G3 gleichzeitig gewickelt werden,
um die Wicklungszeit zu verringern.
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Beim Reifenherstellungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
alle Gummibauteile durch Wickeln von Gummibändern 2 herzustellen.
Es ist aber auch möglich,
nur ein spezielles Gummibauteil oder spezielle Gummibauteile, zum
Beispiel nur die Seitenwandgummis, durch Wickeln von Gummibändern 2 herzustellen.
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Vergleichstests
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Luftreifen (Bsp. und Ref.) der Größe 195/65R15
(Felgengröße: 6,0XJJ)
für Personenkraftwagen
wurden hergestellt und auf Fehlerlinien auf der äußeren Oberfläche des
Reifens und verbleibende Luft-zwischen den Wicklungen des Bandes
untersucht. Beim Beispielreifen wurden die Gummibauteile bis hergestellt,
indem Gummibänder,
wie sie in 3 gezeigt
sind, gewickelt wurden. Beim Referenzreifen wurden die Gummibauteile bis hergestellt,
indem Gummbänder,
wie sie in 10B gezeigt sind, gewickelt
wurden.
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Des Weiteren wurde ein beschleunigter
Haltbarkeitstest, bei dem eine Trommelreifentestvorrichtung verwendet
wurde, unter einer Belastung von 6,96 KN, einem Innendruck von 190
kpa und einer Laufgeschwindigkeit von 80 km/h durchgeführt. Nach
dem Lauf über
eine Strecke von 30 000 km wurden die Gummibauteile bis auf
Risse oder Ablösungen
untersucht.
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Die Spezifikationen der verwendeten
Bänder
und Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.
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