DE60029911T2

DE60029911T2 - Luftreifen mit verbesserter Ausdauer

Info

Publication number: DE60029911T2
Application number: DE60029911T
Authority: DE
Inventors: Daniel G. Greer Osborne; James R. Simpsonville Anderson
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: WO2001042032A1; ATE335618T1; DE60029911D1; JP2003516263A; EP1106390B1; JP4495893B2; BR0005755A; EP1106390A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen für Fahrzeuge, insbesondere einen Reifen, dessen Architektur optimiert ist, um die Fertigung zu erleichtern, während eine hohe Zuverlässigkeit und Ausdauer beibehalten wird.
Es ist übliche Praxis auf dem Gebiet, insbesondere bei Reifen für Personenkraftwagen, die in der Lage sein müssen, bei hohen Geschwindigkeiten zu laufen, zum Zweck des Verstärkens der Versteifungsreifwirkung des Reifenscheitels eine Reifenlage zu verwenden, die wesentlich umlaufend ausgerichtete Kords umfasst. Diese Lage kann von den anderen üblicherweise im Scheitel verwendeten Verstärkungslagen aus in Radialrichtung nach außen angeordnet sein. Eine solche Reifenlage wird allgemein eine „Null-Grad-Lage" genannt.
Zur Verwendung in typischen Personenkraftwagen beruhen die Kords in der Lage allgemein auf Nylon. Da Nylonkord einen verhältnismäßig niedrigen Elastizitätsmodul hat, wird er üblicherweise mit einer hohen Verlegungsdichte gelegt, das heißt, mit einem Wickelschritt, dessen Größe nahe dem Durchmesser des Kords selbst liegt.
Bei solchen klassischen Konfigurationen ist der zwischen zwei benachbarten Kords gelassene Spalt, der „Kordzwischenraum" genannt wird, klein, häufig geringer als 0,4Φ, wobei Φ der Durchmesser des Kords ist. Meist gilt. i < 0,25Φ.
Folglich liegt bei einem Kord mit einem Durchmesser von 0,7 mm der Kordzwischenraum typischerweise in der Größenordnung von 0,175 mm.
Dementsprechend ist es, um eine gute Bindung der Null-Grad-Lage innerhalb des Scheitels des Reifens zu erreichen, notwendig, um deren Kords eine optimierte Lage einer Entkopplungsmischung aufzubringen. Diese Lage einer Entkopplungsmischung muss eine hohe Haftung an den Kords und eine hohe Festigkeit zeigen, um zu ermöglichen, dass die Lage Scherspannungen zwischen benachbarten Kords widersteht. Die Zusammensetzung dieser Lage einer Entkopplungsmischung muss ebenfalls derart sein, dass sie eine gute Haftung mit den Laufflächenmischungen ermöglicht, wobei die letzteren von dieser Lage einer Entkopplungsmischung aus in Radialrichtung nach außen angeordnet sind.
Es hat sich gezeigt, dass es schwierig ist, eine gute Haftung der Laufflächenmischungen mit der Null-Grad-Lage zu erreichen, die wesentlich umlaufend ausgerichtete Kords umfasst.
Das Dokument JP 06071781 offenbart einen Reifen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Im Folgenden ist „Kord" so zu verstehen, dass es sowohl Monofilaments als auch Multifilaments oder Baugruppen wie beispielsweise Kabel, Mehrfachgarne oder eine beliebige andere Art von gleichwertigen Baugruppen bedeutet, und dies ungeachtet des Materials oder der Behandlung dieser Kords, beispielsweise Oberflächenbehandlung oder Beschichtung oder Tauchen, um die Haftung an dem Gummi zu fördern.
„Mischung" bedeutet ein Gummigemisch, das ein oder mehrere Basiselastomere und Zuschlagstoffe aufweist, ausgewählt entsprechend den gewünschten Eigenschaften der Mischung für den Bereich des Reifens, wo sie verwendet wird.
„Lage einer Entkopplungsmischung" für eine gegebene Verstärkungslage ist so zu verstehen, dass es die Gummimischung in Berührung mit den Verstärkungskords der Lage bedeutet, die an diesen haftet und die Spalte zwischen benachbarten Kords füllt.
„Berührung" zwischen einem Kord und einer Lage einer Entkopplungsmischung ist so zu verstehen, dass es bedeutet, dass wenigstens ein Teil des Außenumfangs des Kords in inniger Berührung mit der Gummimischung ist, welche die Entkopplungsmischung darstellt.
„Feinheit", angewendet auf einen Kord, ist das Gewicht in Gramm pro 1000 Meter des Kords, angegeben in der Einheit „Tex". Die für die Spannung an einem Kord oder den Elastizitätsmodul eines Kords verwendete Einheit ist Zentinewton pro Tex (cN/tex).
„Wickelschritt, p", angewendet auf einen wesentlich umlaufend ausgerichteten Kord, der spiralförmig gewickelt ist, insbesondere in einer Spirale mit großem Durchmesser, die als Hauptachse die Hauptachse des Reifens hat, ist der Querabstand zwischen den Kordachsen der Kords zweier benachbarter Windungen in der Spirale. „Verlegungsdichte, d" ist der Kehrwert des Wickelschritts und entspricht folglich der Zahl von Windungen eines spiralförmig gewickelten Kords pro Axiallängeneinheit (längs der Hauptachse der Windung). Üblicherweise wird d als die Zahl der Kords pro Dezimeter (Einheiten/dm) angegeben, und p wird in Millimetern angegeben.
Folglich gilt p = 100/d.
Die Fülldichte von Verstärkungskords in einer Lage ist charakterisiert durch den „Füllkoeffizienten, FC", definiert als das Verhältnis des Durchmessers des Kords zu dem Verlegungsabstand: FC = Φ/p, wobei Φ der Durchmesser des Kords ist und
p der Wickelschritt des Kords ist.
Typischerweise beträgt dieses Verhältnis > 0,6, und häufig beträgt es > 0,75.
Der beanspruchte Hauptgegenstand der Erfindung betrifft einen Reifen, der einen durch zwei jeweilige Seitenwände und zwei jeweilige Wülste erweiterten Scheitel und eine Karkasse, die in den Wülsten verankert ist, umfasst, wobei der Scheitel die folgenden Bestandteile aufweist, im Verhältnis zur Hauptachse des Reifens in Radialrichtung fortschreitend vom Inneren zum Äußeren angeordnet in der folgenden Reihenfolge:

– wenigstens eine Verstärkungslage, die parallele Kords umfasst, die in einem Winkel α im Bereich von 10 bis 75° im Verhältnis zur Umfangsrichtung angeordnet sind,
– wenigstens eine in Radialrichtung äußerste Lage mit einer Axialbreite, die Kords aufweist, die spiralförmig gewickelt sind, womit die Kords selbst wesentlich in der Umfangsrichtung ausgerichtet sind, wobei die umlaufend ausgerichteten Kords eine in Radialrichtung äußere Seite der Kords und eine in Radialrichtung innere Seite der Kords haben, und
– eine Laufflächenmischung,

– die Laufflächenmischung unmittelbare Berührung mit der in Radialrichtung äußeren Seite der Kords der wenigstens einen in Radialrichtung äußersten Lage hat,
– es eine erste Entkopplungslage gibt, die eine Entkopplungsmischung umfasst, die sich von der Laufflächenmischung unterscheidet, wobei die Entkopplungsmischung unmittelbare Berührung mit der in Radialrichtung inneren Seite der Kords der wenigstens einen in Radialrichtung äußersten Lage hat, wobei die Laufflächenmischung in Grenzflächen, die von den Kords der wenigstens einen in Radialrichtung äußersten Lage aus in Axialrichtung enden, Berührung mit der Entkopplungsmischung hat, und
– die eine in Radialrichtung äußerste Lage einen Füllkoeffizienten FC ≤ 0,4 hat, wobei der Füllkoeffizient definiert ist als FC = Φ/p,wobei Φ der Korddurchmesser der Kords ist und p der Wickelschritt zwischen den Kordachsen benachbarter Kords ist, welche die Spiralwicklung umfassen.

Es folgt, dass der Kordzwischenraum wenigstens 1,5Φ betragen muss; folglich muss für einen Kord von 0,7 mm Durchmesser der Kordzwischenraum wenigstens 1,05 mm betragen.
Das unmittelbare Aufbringen der Laufflächenmischung auf die wesentlich umlaufend angeordneten Kords erleichtert durch Begrenzen der Zahl von zusammenzubauenden Bestandteilen die Reifenfertigung. Der breite Wickelschritt dieser Kords sichert eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit und Ausdauer der Haftung zwischen der Lauffläche und dem Rest des Scheitels insofern, als die Haftung hauptsächlich auf unmittelbare Bindung zwischen Gummimischungen zurückzuführen ist, die sich in gegenseitiger Berührung befinden.
Als wesentlicher Abschnitt der Axialbreite der in Radialrichtung äußersten Lage sind wenigstens 5% dieser Axialbreite zu verstehen.
Vorzugsweise ist der Füllkoeffizient der in Radialrichtung äußersten Lage, die wesentlich umlaufend ausgerichtete Kords umfasst, < 0,4 gegenüber der Gesamtbreite der in Radialrichtung äußersten Lage.
Nach einer vorteilhaften abweichenden Ausführungsform ist der Füllkoeffizient der in Radialrichtung äußersten Lage im Mittelbereich des Scheitels geringer als in den Seitenbereichen; folglich ist der Wickelschritt der umlaufend ausgerichteten Kords im Mittelbereich des Scheitels größer. Dies ermöglicht eine höhere Dichte von Verstärkungsbestandteilen in den Seitenbereichen (Schulterbereichen), was die Beständigkeit des Reifens gegenüber Hochgeschwindigkeitsbedingungen steigert.
Nach einer zweiten abweichenden Ausführungsform ist der Füllkoeffizient der in Radialrichtung äußersten Lage im Mittelbereich des Scheitels höher als in den Seitenbereichen; folglich ist die Dichte von Verstärkungsbestandteilen im Mittelbereich höher, was ein flacheres Querprofil des Reifensermöglicht, wodurch die Reifenleistung beim Fahrzeughandling verbessert wird.
Nach einer anderen Ausführungsform umfasst die Lauffläche zwei Mischungen, eine erste Laufflächenmischung, die dafür vorgesehen ist, in Berührung mit der Straße zu kommen, und eine, von der ersten Laufflächenmischung verschiedene, Unterlagenmischung, die von der ersten Laufflächenmischung aus in Radialrichtung nach innen angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform befindet sich die Unterlagenmischung in unmittelbarer Berührung mit den umlaufend ausgerichteten Kords der in Radialrichtung äußersten Lage.
Solche Unterlagen sind auf dem Gebiet bekannt. Zusammensetzungen solcher Unterlagen sind dafür vorgesehen, verschiedene Leistungsaspekte, wie beispielsweise den Reifenverschleiß oder die Kurvensteifigkeit des Reifens, zu verbessern. Die Optimierung neigt jedoch dazu, auf Kosten einer schlechteren Haftung an einer Kordstruktur und/oder niedrigerer Festigkeitsparameter zu gehen, verglichen mit klassischen Laufflächenzusammensetzungen, die durch Kalandrieren aufgebracht werden.
Folglich bietet die Erfindung die Möglichkeit von Erzeugnissen mit verbesserter Leistung.
Die wesentlich umlaufend ausgerichteten Kords, die spiralförmig gewickelt sind, entwickeln bei 3% Verformung eine Spannung von mehr als 12 cN/tex und vorzugsweise als 20 cN/tex. Folglich bieten sie einen hohen Elastizitätsmodul bei merklichen Verformungen, wodurch sie ermöglichen, dass die Lage, die sie umfasst, ihre Funktion gut erfüllt und insbesondere dem Scheitel Festigkeit während des Betriebs bei hoher Geschwindigkeit verleiht.
Die umlaufend ausgerichteten Kords können ebenfalls einen anfänglichen Elastizitätsmodul von weniger als 900 cN/tex und vorzugsweise weniger als 800 cN/tex haben. Der Vorteil eines niedrigen anfänglichen Moduls ist eine komfortablere Fahrt und ein geringeres Reifen-Abrollgeräusch während des Betriebs bei geringer Geschwindigkeit.
Ein solcher Kord kann ein Hybridkord oder -garn sein, umfassend wenigstens einen Nylonkord oder -faden und wenigstens einen Aramidkord oder -faden.
Im Folgenden werden verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein teilweiser Querschnitt eines Luftreifens 1 nach der Erfindung ist,
2 ein teilweiser Querschnitt einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reifens ist,
3 ein teilweiser Querschnitt einer abweichenden Ausführungsform des Reifens nach 1 ist,
4 ein teilweiser Querschnitt einer zweiten abweichenden Ausführungsform des Reifens nach 1 ist,
5 ein Diagramm von Spannung gegen Dehnung für drei im Folgenden beschriebene Arten von Kords ist und
6 ein teilweiser Querschnitt eines Reifens von dem Formen, nach der Erfindung, ist.
1 ist ein teilweiser Querschnitt eines Luftreifens 1 nach der Erfindung. CP zeigt die mittlere Umfangsmittelebene senkrecht zur Achse des Reifens an. Dieser Reifen umfasst einen Scheitel 2, der sich bis zu zwei Seitenwänden 3 erstreckt, wobei die Seitenwände zwei jeweilige Wülste (nicht gezeigt) aufweisen. Der Scheitel weist folgendes auf:

– eine Karkassenlage 4, die auf bekannte Weise in den zwei Wülsten verankert ist,
– zwei Verstärkungsgürtel 5, 6, deren jeder aus parallelen Kords geformt ist und in einem Vorspannwinkel (α bzw. β, im einzelnen in der Größenordnung von +30° bzw. –30°) in Bezug auf die umlaufende Rollrichtung angeordnet ist, wobei die Kords der Lage 5 in einem merklichen Schnittwinkel zu denen der Lage 6 liegen,
– eine äußere Lage 7, die Textilkords umfasst, die wesentlich umlaufend ausgerichtet sind,
– eine Laufflächenmischung 11,
– eine erste Entkopplungslage 13 zwischen der äußeren Lage 7 und dem Verstärkungsgürtel 6,
– eine zweite Entkopplungslage 14 zwischen den Verstärkungsgürteln 5 und 6 und
– eine dritte Entkopplungslage 15 zwischen der Karkasse 4 und dem Verstärkungsgürtel 5.

Die Karkassenlage 4 ist wesentlich in Radialrichtung, d.h., mit 90° zur Umfangsrichtung, ausgerichtet. Die Laufflächenoberfläche des Scheitels 2 hat Rillen 8.
Die Laufflächenmischung 11 befindet sich in unmittelbarer Berührung mit der in Radialrichtung äußeren Seite der Textilkords 71 der in Radialrichtung äußersten Lage 7. Die erste Entkopplungslage 13 ist aus einer Entkopplungsmischung hergestellt. Die Entkopplungsmischung befindet sich in unmittelbarer Berührung mit der in Radialrichtung inneren Seite der Kords 71 der in Radialrichtung äußersten Lage 7. Die Laufflächenmischung kommt in Grenzflächen 9, die sich zwischen den Textilkords 71 befinden, ebenfalls in Berührung mit der Entkopplungsmischung der ersten Entkopplungslage 13. Zum Beispiel sind, wie in 1 gezeigt, die Grenzflächen 9, die in Axialrichtung zwischen zwei benachbarten Textilkords 71 erscheinen, wesentlich auf gleicher Höhe mit der Mitte der Textilkords 71 der in Radialrichtung äußersten Lage 7. Diese besondere radiale Position der Grenzflächen könnte wesentlich abweichend, d.h., in Radialrichtung geringfügig oberhalb der äußersten Fläche der Textilkords 71 oder von der innersten Fläche der Textilkords 71 in Radialrichtung geringfügig nach innen, sein.
Vorteilhafterweise wird die Laufflächenmischung durch eine Bandwickeltechnik verlegt: Streifen 16 (siehe 3) werden fortlaufend auf die in Radialrichtung äußerste Lage 7 gewickelt, im Gegensatz zur Verwendung einer profilierten halbfertigen Lauffläche, die in einer Windung gewickelt wird. Dann wird während des Vulkanisierschritts das gewünschte Profil durch das Profil 18 einer Form ausgebildet. Während des Vulkanisierschritts sollten alle Lücken, die möglicherweise durch die Verwendung einer Bandwickeltechnik gelassen werden könnten, wie schematisch an 6 zwischen dem in Radialrichtung inneren Abschnitt der Streifen 16 und der in Radialrichtung äußersten Lage 7 und der Entkopplungslage 13 gezeigt, verschwinden.
Es ist ebenfalls vorteilhaft, die in Radialrichtung äußerste Lage 7 durch Wickeln eines einzelnen Kords 71 längs der gewünschten Bahn zu verlegen, im Gegensatz zur üblichen Technik des Verlegens eines Streifens einschließlich mehrerer Kords (z.B. 10 Kords), die parallel in Kalandriergummi eingebettet sind, wie zum Beispiel in der US-Patentschrift 4,869,307 gezeigt. „Wickeln eines einzelnen Kords" bedeutet, einen einzelnen Kord einzeln so zu führen, dass der Kord längs der vorher definierten Bahn in der in Radialrichtung äußersten Lage 7 angeordnet wird, und schließt nicht aus, dass mehr als ein Kord verwendet wird, um die in Radialrichtung äußerste Lage aufzubauen, wobei beabsichtigt ist, dass jeder Kord so einzeln geführt wird, wenn er verlegt wird. Zum Beispiel kann ein einzelner Kord 71 für den linken Abschnitt der in Radialrichtung äußersten Lage 7 gewickelt werden, und ein anderer einzelner Kord 71 kann für den rechten Abschnitt der in Radialrichtung äußersten Lage 7 gewickelt werden. Ebenfalls können zum Beispiel zwei einzelne Kords 71 beginnend im linken Schulterbereich und endend im rechten Schulterbereich gewickelt werden, wobei beide während des Verlegevorgangs einzeln geführt werden.
Die Laufflächenmischung 11 und die Entkopplungsmischung der Entkopplungslage 13 sind sehr unterschiedlich beschaffen, so dass die Grenzfläche 9 zwischen den zwei Mischungen, wie in der Zeichnung gezeigt, sehr deutlich erscheint. Bei Personenkraftwagenreifen ist die Entkopplungsmischung typischerweise ein Naturgummi oder enthält wenigstens hauptsächlich Naturgummi als Basiselastomer.
Die Lage 7 aus wesentlich umlaufend ausgerichteten Kords umfasst Textilkords, die spiralförmig gewickelt sind, um eine gute Versteifungsreifwirkung des Scheitels 2 zu sichern. Bei der in 1 illustrierten exemplarischen Ausführungsform sind diese Kords getauchte Kords, die eine Feinheit von 521 Tex haben. Sie sind hergestellt aus zwei identischen Aramidgarnen von 167 Tex, die einzeln mit 280 W/m (Windungen pro Meter) in einer ersten Richtung verdrillt sind, und aus einem Nylongarn von 140 Tex, das mit 280 W/m in der gleichen Richtung verdrillt ist, wobei diese drei Garne ferner gleichzeitig mit 280 W/m in der entgegengesetzten Richtung verdrillt sind. Der anfängliche Elastizitätsmodul dieses Kords beträgt 740 cN/tex und die bei einer Dehnung von 3% entwickelte Spannung beträgt 30 cN/tex. Der Durchmesser des Kords beträgt 0,8 mm.
Der Durchmesser Φ eines Textilkords wird wie folgt bestimmt: wenn der Kord unter Spannung steht, wird ein paralleler Lichtstrahl durch den Kord unterbrochen, was einen Schatten erzeugt, der sofort durch eine Anordnung von Photorezeptoren gemessen wird. Eine Messreihe an 900 Punkten entlang von 50 cm des Kords ergibt den Wert der mittleren Breite des Kords. Der Durchmesser Φ wird durch Mitteln von vier solcher Messreihen berechnet.
5 zeigt eine Kurve von Spannung gegen Dehnung für diesen Kord (Kurve c) so wie für zwei andere üblicherweise verwendete Kords:

– Kurve a: Nylonkord (zwei Nylongarne)
– Kurve b: Aramidkord (zwei Aramidgarne)
– Kurve c: Aramid-Nylonkord

Der Nylonkord (Kurve a) ist ein getauchter Kord von 441 Tex, hergestellt aus zwei identischen Nylongarnen von 210 Tex, die einzeln mit 200 W/m in einer ersten Richtung verdrillt und danach gleichzeitig mit 200 W/m in der entgegengesetzten Richtung verdrillt sind. Der anfängliche Elastizitätsmodul dieses Kords beträgt 530 cN/tex, die Spannung bei 3% Dehnung beträgt 9 cN/tex. Folglich ist der Elastizitätsmodul dieses Kords sowohl bei niedrigen Verformungen als auch bei merklichen Verformungen niedrig.
Der Aramidkord (Kurve b) ist ein getauchter Kord von 376 Tex, hergestellt aus zwei identischen Aramidgarnen von 167 Tex, die einzeln mit 440 W/m in einer ersten Richtung verdrillt und danach gleichzeitig mit 440 W/m in der entgegengesetzten Richtung verdrillt sind. Der anfängliche Elastizitätsmodul dieses Kords beträgt 2030 cN/tex, die Spannung bei 3% Dehnung beträgt 68 cN/tex. Dieser Kord ist folglich durch einen hohen Elastizitätsmodul gekennzeichnet.
Bei der Ausführungsform des Reifens 1 nach 1 befindet sich die Laufflächenmischung 2 in unmittelbarer Berührung mit der äußeren Reifenlage 7.
Diese Konfiguration erleichtert durch Verringern der Zahl von einzubauenden unterschiedlichen Bestandteilen und der für diese Fertigung benötigten Zeit die Fertigung des Reifens.
Der hohe Elastizitätsmodul der Kords der Reifenlage 7 ermöglicht, dass die Kords mit einem hohen Wickelschritt, nämlich mehr als 2 mm, und daher mit einem Füllkoeffizienten (FC) von weniger als 0,4 außerhalb der Reifenlagen 5 und 6 angeordnet werden. Falls Kords verwendet würden, die nur aus Nylon bestehen, würde dies eine verhältnismäßig hohe Verlegungsdichte erfordern, wodurch der Füllkoeffizient FC verhältnismäßig hoch wäre, mit einem sehr kleinen Kordzwischenraum, und würde daher zu einer schwächeren Bindung der Laufflächenmischung über den Kords der Reifenlage 7 führen.
Man kann Nylon-Aramid-Hybridkords, wie beispielsweise in 5c illustriert, einsetzen. Verglichen mit Aramidkords, haben diese Hybridkords einen niedrigeren Elastizitätsmodul bei niedrigen Verformungen, was es möglich macht, das Reifenabrollgeräusch zu verringern. Diese Wahl führt ebenfalls zu einer komfortableren Fahrt.
2 ist ein teilweiser Querschnitt eines Luftreifens 10 nach der Erfindung, wobei der Scheitel dieses Reifens eine Unterlage 12 zwischen dem Laufflächenbereich 11 und der äußeren Lager 17 hat. Die Lage 17 umfasst, wie gezeigt, Kords, die wesentlich umlaufend angeordnet sind. Die Unterlage 12 ist unmittelbar auf die Kords der Lage 17 aufgebracht.
3 illustriert eine abweichende Ausführungsform 20 des Reifens nach 1. Bei diesem abweichenden Reifen 20 ist die äußere Lage 27 aus wesentlich umlaufend ausgerichteten Kords aufgebracht:

– mit einem ersten Wickelschritt p₁ in dem axialen Bereich A, der allgemein in der Mitte des Scheitels angeordnet ist, und
– mit einem zweiten Wickelschritt p₂ in dem axialen Bereich B, der seitlich vom Bereich A angeordnet ist.

Sowohl p₁ als auch p₂ sind derart gewählt, dass der Füllkoeffizient FC der Lage 27 < 0,4 ist, und derart, dass p₁ > p₂. Die Größe von p₁ kann im Bereich von 5 bis 10 mm liegen, und die von p₂ im Bereich von 2 bis 4 mm.
Diese Veränderung des Wickelschritts ermöglicht eine gesteigerte Korddichte der umlaufend ausgerichteten Kords in den seitlichen Bereichen des Scheitels, um eine gesteigerte Festigkeit bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten zu gewährleisten. Die Verwendung von Kords, die einen hohen Elastizitätsmodul bei höheren Verformungen (Kurven b und c in 5) aufweisen, ermöglicht höhere Wickelschritte. Der Anteil der Breite des Scheitels, der durch den Bereich B eingenommen wird, kann bei unterschiedlichen Reifenauslegungen abweichen.
4 illustriert eine andere abweichende Ausführungsform des Reifens nach 1. Bei diesem abweichenden Reifen 30 weist die äußere Lage 37 aus wesentlich umlaufend ausgerichteten Kords einen ersten Wickelschritt p₁ in dem axialen Bereich C in der Mitte des Scheitels und einen zweiten Wickelschritt p₂ in dem axialen Bereich D, der seitlich vom Bereich C angeordnet ist, auf. Sowohl p₁ als auch p₂ sind derart gewählt, dass der Füllkoeffizient FC der Lage 37 < 0,4 ist, und derart, dass p₁ > p₂. Die Größe von p₁ kann im Bereich von 2 bis 4 mm liegen, und die von p₂ im Bereich von 4 bis 8 mm.
Diese Veränderung des Wickelschritts ermöglicht eine gesteigerte Korddichte der umlaufend ausgerichteten Kords im Mittelbereich des Scheitels, um ein „flacheres" Querprofil des Reifens zu gewährleisten, wodurch die Reifenleistung beim Fahrzeughandling verbessert wird. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform von 3 lässt die Breite des Bereichs C in der Axialrichtung eine beträchtliche Variation zu.
Nach einer ersten Ausführungsform eines Fertigungsverfahrens des erfindungsgemäßen Reifens kann der erfindungsgemäße Reifen vorteilhafterweise auf einem starren Kern gefertigt werden, der dem Innenhohlraum des Reifens die Form verleiht, wie in den Patentschriften EP 0,242,840 oder EP 0,822,047 beschrieben. Alle Bestandteile des Reifens werden über dem Kern aufgebracht, wie es die endgültige Architektur erfordert. Die Bestandteile werden folglich unmittelbar in ihren endgültigen Anordnungen aufgebracht, ohne sie zu irgendeinem Zeitpunkt während der Fertigung äußerlich angewendeter Formungsbeanspruchung auszusetzen. Danach findet der Vulkanisiervorgang statt. Der Kern wird entfernt, wenn der Vulkanisiervorgang abgeschlossen ist. Um die Verstärkungkords in der Karkasse zu verlegen, kann man besonders die in EP 0,243,851 beschriebenen Vorrichtungen einsetzen. Um die Kords im Scheitel zu verlegen, kann man besonders die in EP 0,248,301 beschriebenen Vorrichtungen einsetzen, und um die Gummimaterialien aufzubringen, kann man besonders die in EP 0,264,600 beschriebenen Vorrichtungen einsetzen.
Das oben beschriebene Fertigungsverfahren hat den Vorzug, das Vorspannen der Kords, insbesondere der mit 0° (in Bezug auf die Umfangsrichtung um die Hauptachse des Reifens) ausgerichteten, während der herkömmlichen Formarbeitsgänge stark zu verringern oder zu beseitigen.
Man kann den Reifen ebenfalls teilweise kühlen, während er sich auf dem Kern befindet, um so die Kords im Zustand der während ihres Verlegens auferlegten Verformung zu erhalten.
Es ist ebenfalls möglich, den Reifen auf einer Trommel der in WO 97/47,463 oder EP 0,718,090 beschriebenen Art zu fertigen, womit man das Rohformen des Reifens vor dem Verlegen der wesentlich umlaufend ausgerichteten Kords erreicht.
Man kann die umlaufend ausgerichteten Kords auf einem darunter liegenden Formmittel verlegen, das eine Geometrie, identisch mit der in der Vulkanisierform vorgesehenen, hat. Danach wird unter Verwendung eines roh geformten Stücks, das komplementär zu dem Reifen ist, der Scheitel angebaut, unter Einsatz von Übertragungstechniken, die einem Fachmann bekannt sind. Danach wird der Reifen, wieder gemäß Verfahren, die an sich bekannt sind, in eine Presse geladen, und der Reifen wird über eine im Innern des Reifens angeordnete Membran einem Druck ausgesetzt.
Dieses Fertigungsverfahren dient ebenfalls zum Minimieren oder Beseitigen von Vorspannung, die sich aus den Formvorgängen ergeben kann, die in der Vulkanisierpresse stattfinden.
Alle beschriebenen Verfahren ermöglichen, dass die wesentlich umlaufend ausgerichteten Kords spiralförmig sind, womit die Durchmesser der verlegten Kords um weniger als 0,5% von den endgültigen Durchmessern der Kords in dem Reifen nach dem Vulkanisieren abweichen. Diese geringe Abweichung zwischen dem Vor- und dem Nachvulkanisierungsdurchmesser kann über die gesamte Breite des Scheitels 2 erreicht werden.

Claims

Reifen (1, 10, 20, 30), der einen durch zwei jeweilige Seitenwände (3) und zwei jeweilige Wülste erweiterten Scheitel (2) und eine Karkasse (4), die in den Wülsten verankert ist, umfasst, wobei der Scheitel (2) die folgenden Bestandteile aufweist, im Verhältnis zur Hauptachse des Reifens in Radialrichtung fortschreitend vom Inneren zum Äußeren angeordnet in der folgenden Reihenfolge: – zwei Verstärkungslagen (5, 6), die parallele Kords umfassen, die in einem Winkel α im Bereich von 10 bis 75° im Verhältnis zur Umfangsrichtung angeordnet sind, – wenigstens eine in Radialrichtung äußerste Lage (7, 27, 37, 17) mit einer Axialbreite, die Kords (71) aufweist, die spiralförmig gewickelt sind, womit die Kords selbst wesentlich in der Umfangsrichtung ausgerichtet sind, wobei die umlaufend ausgerichteten Kords eine in Radialrichtung äußere Seite der Kords und eine in Radialrichtung innere Seite der Kords haben, und – eine Laufflächenmischung (11), wobei in einem wesentlichen Abschnitt der Axialbreite der wenigstens einen in Radialrichtung äußersten Läge (7, 27, 37, 17) in einem beliebigen Querschnitt, der senkrecht zur Achse des Reifens liegt und einen Kord (71) der wenigstens einen in Radialrichtung äußersten Lage schneidet: – die Laufflächenmischung (11) unmittelbare Berührung mit der in Radialrichtung äußeren Seite der Kords (71) der wenigstens einen in Radialrichtung äußersten Lage (7, 27, 37, 17) hat und – es eine erste Entkopplungslage (13) gibt, die eine Entkopplungsmischung umfasst, die sich von der Laufflächenmischung unterscheidet, wobei die Entkopplungsmischung unmittelbare Berührung mit der in Radialrichtung inneren Seite der Kords (71) der wenigstens einen in Radialrichtung äußersten Lage (7, 27, 37, 17) hat, wobei die Laufflächenmischung (11) in Grenzflächen (9), die von den Kords der wenigstens einen in Radialrichtung äußersten Lage aus in Axialrichtung enden, Berührung mit der Entkopplungsmischung hat, dadurch gekennzeichnet, dass die eine in Radialrichtung äußerste Lage (7, 27, 37, 17) einen Füllkoeffizienten FC ≤ 0,4 hat, wobei der Füllkoeffizient definiert ist als FC = Φ/p,wobei Φ der Korddurchmesser der Kords ist und p der Wickelschritt zwischen den Kordachsen benachbarter Kords ist, welche die Spiralwicklung umfassen.
Reifen (1, 10, 20, 30) nach Anspruch 1, wobei der Füllkoeffizient FC der in Radialrichtung äußersten Lage (7, 17, 27, 37) über die gesamte axiale Breite der Lage kleiner oder gleich 0,4 ist.
Reifen (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Füllkoeffizient FC der in Radialrichtung äußersten Lage (27) im Mittelbereich des Scheitels einen niedrigeren Wert hat als in den Seitenbereichen.
Reifen (30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Füllkoeffizient FC der in Radialrichtung äußersten Lage (37) im Mittelbereich des Scheitels (2) einen höheren Wert hat als in den Seitenbereichen.
Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Laufflächenmischung folgendes umfasst: – eine erste Laufflächenmischung (11), die dafür vorgesehen ist, in Berührung mit der Straße zu kommen, und – eine, von der ersten Laufflächenmischung verschiedene, Unterlagenmischung (12), die von der ersten Laufflächenmischung aus in Radialrichtung nach innen angeordnet ist, womit sich die Unterlagenmischung (12) in unmittelbarer Berührung mit den umlaufend ausgerichteten Kords (71) der in Radialrichtung äußersten Lage (17) befindet.
Reifen (1, 10, 20, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Laufflächenmischung (11, 12) in Streifen verlegt ist, die auf die in Radialrichtung äußerste Lage (7, 17, 27, 37) gewickelt sind.
Reifen (1, 10, 20, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die wenigstens eine in Radialrichtung äußerste Lage (7, 17, 27, 37) durch Wickeln eines einzelnen Kords (71), der einzeln längs einer gewünschten Bahn geführt wird, verlegt ist.
Reifen (1, 10, 20, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die wesentlich umlaufend ausgerichteten Kords (71) bei 3% Verformung eine Spannung größer als 12 cN/tex entwickeln.
Reifen (1, 10, 20, 30) nach Anspruch 8, wobei die wesentlich umlaufend ausgerichteten Kords (71) bei 3% Verformung eine Spannung größer als 20 cN/tex entwickeln.
Reifen (1, 10, 20, 30) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die wesentlich umlaufend ausgerichteten Kords (71) einen anfänglichen Elastizitätsmodul geringer als 900 cN/tex aufweisen.
Reifen (1, 10, 20, 30) nach Anspruch 10, wobei die wesentlich umlaufend ausgerichteten Kords (71) einen anfänglichen Elastizitätsmodul geringer als 800 cN/tex aufweisen.
Reifen (1, 10, 20, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die wesentlich umlaufend ausgerichteten Kords (71) wenigstens ein Nylongarn umfassen, das wenigstens einem Aramidgarn zugeordnet ist.