DE60116398T2

DE60116398T2 - Verfahren zur herstellung von verstärkungselementen für fahrzeugreifen und damit hergestellter fahrzeugreifen

Info

Publication number: DE60116398T2
Application number: DE60116398T
Authority: DE
Inventors: Giancarlo Armellin
Original assignee: Pirelli Pneumatici SpA; Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli Tyre SpA
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: WO2003035378A1; ES2256312T3; ATE314194T1; US7275576B2; EP1446280B1; EP1446280A1; DE60116398D1; US20050061417A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verstärkungselementen für die Seitenwände von Fahrzeugreifen, wobei das Verfahren den Schritt aufweist, an den Seitenwänden des Reifens wenigstens ein fortlaufendes fadenförmiges Element auf einem Trägerelement des Reifens entsprechend einem Ablegeweg abzulegen, der im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse des Reifens ist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Reifen, in dessen Seitenwände Verstärkungselemente integriert sind, die nach diesem Verfahren hergestellt sind, wobei der Reifen eine Bauweise mit einem Karkassenaufbau der wenigstens eine Karkassenlage aufweist, deren Enden in Eingriff mit entsprechenden am Umfang nicht dehnbaren ringförmigen Verankerungsaufbauten stehen, wobei die Karkassenlage zwei axial gegenüberliegende Seitenabschnitte hat, die voneinander durch einen Kronenabschnitt getrennt sind und von denen sich jeder radial von einem der ringförmigen Verankerungsaufbauten weg bis zu dem Kronenabschnitt erstreckt, mit einem Gurtaufbau, der an dem Kronenabschnitt an einer radial äußeren Position bezüglich der Karkassenlage angebracht ist, mit einem Paar von Seitenwänden, die an den Seitenabschnitten an einer axial äußeren Position bezüglich der Oberflächen der Karkassenlage angebracht sind, mit einem Laufflächenband, das auf dem Gurtaufbau an einer radial äußeren Position von ihm angebracht ist, und mit Verstärkungselementen an den Seitenwänden des Reifens, von denen jedes wenigstens ein fortlaufendes fadenförmiges Element aufweist, das in Form von Windungen um die Drehachse des Reifens ausgebildet ist.
Zur Herstellung von Reifen für Fahrzeugräder gehört die Ausbildung eines Karkassenaufbaus, der im Wesentlichen aus einer oder mehreren Karkassenlagen aufgebaut ist, die in eine im Wesentlichen torusförmige Gestalt gebracht sind und deren axial gegenüberliegende Seitenränder in Eingriff mit entsprechenden ringförmigen Verankerungsaufbauten stehen, die am Umfang nicht dehnbare ringförmige Einlagen integrieren, auf die üblicherweise als "Wulstringe" Bezug genommen wird, die an den Reifenbereichen angeordnet sind, die gewöhnlich als "Wulste" bezeichnet werden.
An einer radial äußeren Position ist auf den Karkassenaufbau ein Gurtaufbau aufgebracht, der ein oder mehrere Gurtlagen in Form einer geschlossenen Schleife aufweist, die im Wesentlichen aus textilen oder metallischen Korden hergestellt ist, die in geeigneter Weise bezüglich einander und zu den Korden ausgerichtet sind, die zu den benachbarten Karkassenlagen gehören.
An einer radial äußeren Position des Gurtaufbaus ist ein Laufflächenband aufgebracht, das gewöhnlich ein Band aus elastomerem Material mit geeigneter Dicke aufweist.
Zu erwähnen ist, dass für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung der Ausdruck "elastomeres Material" Kautschukmischungen in ihrer Gesamtheit bezeichnen soll, d.h. Mischungen, die von wenigstens einem Basispolymer gebildet werden, das in geeigneter Weise mit verstärkenden Füllstoffen und Prozesszusatzstoffen verschiedener Arten gemischt ist.
Schließlich wird auf die gegenüberliegenden Seiten des in Fertigung befindliche Reifens ein Paar von Seitenwänden aufgebracht, von denen jede einen Seitenteil des Reifens zwischen einem sogenannten Schulterbereich, der sich nahe an dem jeweiligen Seitenrand des Laufflächenbandes befindet, und einem sogenannten Wulst abdeckt, der sich an dem entsprechenden Wulstkern befindet.
Reifen werden gewöhnlich in wenigstens zwei Kategorien klassifiziert, die sich voneinander durch die Ausrichtung unterscheiden, die die Korde haben, welche Teil der Karkassenlage sind. Insbesondere gibt es die sogenannten "Gürtelreifen", bei denen jeder in der Karkassenlage oder in den Karkassenlagen angeordneten Korde in einer Ebene liegt, die im Wesentlichen radial zur Drehachse des Reifens ist, d.h. eine Ausrichtung hat, die im Wesentlichen senkrecht zur Umfangserstreckungsrichtung ist. Dann gibt es die sogenannten Reifen "der konventionellen Bauweise" oder "Kreuzlagenreifen", deren Karkassenaufbau insgesamt wenigstens eine Karkassenlage mit Korden, die schräg zur Umfangserstreckungsrichtung des Reifens ausgerichtet sind, und eine zweite Karkassenlage aufweist, deren Korde eine symmetrisch gekreuzte Schrägausrichtung bezüglich der Korde der ersten Lage haben.
Reifen in der Gürtelbauweise haben verglichen mit denen der herkömmlichen Bauweise Vorteile hinsichtlich geringem Gewicht, Laufkomfort, Verschleißwiderstand und struktureller Festigkeit bei hohen Drehzahlen. Umgekehrt haben sie eine Seitenwand mit einem schwächeren Aufbau als die Reifen der herkömmlichen Bauweise, so dass ein möglicher Defekt an der Seitenwand gewöhnlich dazu führt, dass der Reifen nicht mehr einsatzfähig ist.
Die vorstehenden Eigenschaften haben dazu geführt, dass die Reifen der herkömmlichen Bauweise zugunsten der Reifen in Gürtelbauweise in den Ländern praktisch nicht mehr benutzt werden, in denen ein modernes Straßennetz vorhanden ist (das die Gefahr von zufälligen Defekten an der Seitenwand minimiert).
Die zeitliche Entwicklung dieses Reifens hat zu einer fortschreitenden Reduzierung ihrer Querschnittshöhe auch für den Zweck geführt, das Gefühl einer Laufunruhe zu vermeiden, die von den Seitenwänden verursacht wird, die radial sehr ausgedehnt sind.
In besonderen Fällen und/oder für spezifische Einsätze, die für die Reifenseitenwände eine höhere Festigkeit als diejenige erfordern, die die Karkassenlage auch in Kombination mit einer verringerten Querschnittshöhe bietet, müssen die Seitenwände eines Reifens mit Hilfe von zusätzlichen Verstärkungselementen verstärkt werden.
Zu den traditionellen Fertigungsverfahren gehört im Wesentlichen, dass die oben aufgeführten Reifenbauelemente zunächst getrennt voneinander hergestellt und dann während eines Reifenaufbauschritts zusammengefügt werden.
Die gegenwärtige Tendenz der Anmelderin geht jedoch in die Richtung von Fertigungsmethoden, die eine Minimierung und gegebenenfalls ein Ausschließen einer Herstellung und Lagerung von Halbfabrikaten ermöglichen.
In der Praxis sind Forschungs- und Entwicklungsstudien, die von der Anmelderin ausgeführt werden, auf neue Prozesslösungen gerichtet, die eine Herstellung der einzelnen Bauelemente ermöglichen, indem sie direkt auf dem herzustellenden Reifen ausgebildet werden, wobei eine vorher erstellte Sequenz befolgt wird.
Dies wird vor allem bei der Fertigung von Reifen in Gürtelbauweise möglich gemacht.
In diese Zusammenhang wurden Fertigungsprozesse vorgeschlagen, die darauf abzielen, vorgegebene Reifenbauelemente, beispielsweise ein Laufflächenband, Seitenwände oder andere Elemente dadurch zu erhalten, dass auf einem torusförmigen Träger, der den herzustellenden Reifen trägt, ein fortlaufendes streifenförmiges Element aus elastomerem Material abgelegt wird, das verglichen mit dem zu erzielenden Bauelement einen reduzierten Querschnitt hat und so angeordnet wird, dass eine Vielzahl von Windungen um die Drehachse des Reifens herum ausgebildet werden, wobei die Windungen aufeinanderfolgend in einer Beziehung Seite an Seite und/oder aufeinandergelegt so angeordnet werden, dass sie das Bauelement in seiner Endform bilden.
In der europäischen Patentanmeldung 01 830 350.3 hat die Anmelderin die Verwendung von ringförmigen versteifenden Einlagen vorgeschlagen, die an den Seitenwänden der Gürtelreifen angeordnet sind, um deren Steifigkeit zu erhöhen, und die dadurch erhalten werden, dass wenigstens ein fortlaufendes fadenförmiges Element am Umfang zu mehreren aufeinanderfolgenden Ringen so gewickelt wird, dass eine Reihe von Windungen gebildet wird, die in einer radialen Beziehung Seite an Seite und konzentrisch zur geometrischen Drehachse des Reifens angeordnet sind.
Die US 5 007 974 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Gurtoberbaus für einen Luftreifen. Bei dem Verfahren wird der Gurtaufbau am Umfang um einen Zylinder herum gelegt, der an einem drehbaren Schaft befestigt ist, während ein Band, welches eine elastomere Substanz aufweist, die textile Korde nebeneinander enthält, die sich in Längsrichtung des Bandes erstrecken, auf einer Ablaufeinrichtung vorgesehen ist.
Die US 4 259 129 bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausformen eines Reifens, der eine ringförmige Verstärkung unter der Lauffläche aufweist, wobei bei dem Verfahren zunächst ein Reifenkörper geformt und dann eine von Bändern oder Fäden gebildete flexible Verstärkung vorzugsweise unter Zugspannung in Form einer Wendel um den Umfang des Reifenkörpers herum gewickelt wird, wonach ein Laufflächenteil um den Reifenkörper herum und die Verstärkung darauf ausgeformt wird.
Die US 3 789 899 offenbart einen Luftreifen, der dadurch hergestellt wird, dass eine Schicht aus elastomerem Material, wie Kautschuk, radial außerhalb von einer Verstärkungsschicht angeordnet wird, die sich von einem Wulstbereich zum anderen Wulstbereich des Reifens erstreckt und von wenigstens einem Verstärkungselement gebildet wird, von dem sich das eine Ende an einem der Wulstbereiche befindet und das wendelförmig oder am Umfang in einer Richtung mit einem Winkel von 0° bis 20° bezüglich der Drehachse des Reifens in Windungen gelegt ist, wodurch die Anzahl der Schnittenden des wenigstens einen Verstärkungselements wesentlich verringert ist, der Widerstand des Reifens gegenüber der Zentrifugalkraft über der gesamten Reifenfläche erhöht ist, das Auftreten einer stehenden Welle verhindert wird und der Reifen hohe Drehzahlen aushält.
Die US 3 904 463 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugreifen, die Seitenwände haben, welche mit gummierten Kordschichten verstärkt sind. Die Korde dieser Schichten sind parallel zur Umfangsrichtung angeordnet. In der Nähe der Wulste haben diese Korde ein leicht gewelltes Aussehen.
Die Anmelderin hat erkannt, dass die Leistung von Reifen, die durch Verwendung von Einlagen erhalten werden, die von einem oder mehreren wendelförmig gewickelten Elementen gebildet werden, weiter verbessert werden kann. Beispielsweise ist eine Erhöhung der Seitenwandsteifigkeit bei Reifen zur Ausrüstung von Zweiradfahrzeugen besonders vorteilhaft, da während des Durchfahrens einer Kurve sich diese Reifen bezüglich der Vertikalen mit Sturzwinkeln quer neigen, die einen sehr hohen Wert haben, wodurch die Reifenseitenwände beträchtlichen Beanspruchungen unterworfen werden.
Diese Reifen haben eine beträchtliche Querkrümmung an der Krone, die normalerweise durch den speziellen Wert des Verhältnisses zwischen der Entfernung der Laufflächenmitte von der Linie, die gemessen an der Äquatorialebene des Reifens durch die seitlich gegenüberliegenden Enden des Reifens geht, und zwischen der Entfernung definiert ist, die längs der Reifensehne zwischen den Enden gemessen wird. Bei Reifen für Zweiradfahrzeuge beträgt der Wert des Krümmungsverhältnisses im Allgemeinen wenigstens 0,15 und liegt im Falle von Hinterreifen üblicherweise in der Größenordnung von etwa 0,3 und auch mehr sowie bis etwa 0,45 im Falle von vorderen Reifen gegenüber einem Wert bei Kraftfahrzeugreifen, der üblicherweise in der Größenordnung von 0,05 liegt.
Die Anmelderin hat erkannt, dass nach der vorliegenden Erfindung es möglich ist, die Seitenwandsteifigkeit bei Gürtelreifen zu steigern, während die Vorteile, die für einen Reifen in Gürtelbauweise typisch sind, nämlich geringes Gewicht, Laufkomfort und strukturelle Festigkeit, beibehalten werden.
Basierend auf dieser Erkenntnis wurde ein neues Fertigungsverfahren konzipiert, bei welchem ein fortlaufendes fadenförmiges Element auf einem Ablegeweg abgelegt wird, der im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse des Reifens ist, wobei das fadenförmige Element an mehreren Kreuzungspunkten über sich selbst geführt ist. Auf diese Weise wird eine Art von Verstärkungsnetz geschaffen.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Verstärkungselementen für Seitenwände von Fahrzeugreifen mit den Schritten bereitzustellen, wie sie im Anspruch 1 angegeben sind.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Reifen für Fahrzeugräder, wie er im Anspruch 9 angegeben ist, bereitzustellen, der sich durch an den Seitenwänden des Reifens angeordnete Verstärkungselemente auszeichnet.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Der Reifen der vorliegenden Erfindung kann entweder für Zweiradfahrzeuge oder für Vierradfahrzeuge vorgesehen werden, wobei letztere sowohl Kraftfahrzeuge als auch sogenannte Schwerlastfahrzeuge sind.
In der vorliegenden Beschreibung und in den vorliegenden Ansprüchen bedeutet der Ausdruck "Trägerelement" den Reifenaufbau, auf den das Verstärkungselement, welches das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, aufgelegt ist, das im Folgenden besser klargestellt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile werden nun aus der ins Einzelne gehenden Beschreibung von bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausgestaltungen eines Verfahrens zur Herstellung von Verstärkungselementen für Seitenwände von Fahrzeugreifen und eines Reifens ersichtlich, der nach der Erfindung hergestellte Verstärkungselemente einschließt. Diese Beschreibung erfolgt nachstehend unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, die als nicht beschränkendes Beispiel angegeben sind und in denen
1 eine perspektivische aufgerissene Teilansicht eines Reifens für Vierradfahrzeuge ist, der mit einem Verstärkungselement versehen ist, das nach der Erfindung hergestellt ist,
2 ein unterbrochener Schnitt längs einer Radialebene zur Drehachse des Reifens für Zweiradfahrzeuge ist, wobei der Querschnittsumriss der Reifenbauelemente gezeigt ist,
3, 4, 5 schematisch ein fortlaufendes fadenförmiges Element zeigen, das wendelförmig um die Drehachse des Reifens entsprechend drei verschiedener Ausgestaltungen des betreffenden Verfahrens in Windungen gelegt ist und
6 und 7 zwei unterschiedliche Vorrichtungen zeigen, die zur Herstellung der Verstärkungselemente für Fahrzeugräder nach der vorliegenden Erfindung ausgelegt sind.
In den Zeichnungen ist ein Reifen, der ein Verstärkungselement aufweist, das nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann, insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform, die einen Reifen für Kraftfahrzeuge betrifft, hat der Reifen 1 einen Querschnitt, der sich durch eine hohe Querkrümmung auszeichnet. Insbesondere hat der Reifen 1 eine Schnitthöhe H, die in der Äquatorialebene zwischen der Mitte des Laufflächenbandes und dem Aufpassdurchmesser gemessen ist, die durch die Bezugslinie r gekennzeichnet ist, die durch die Reifenwulste hindurchgeht.
Zusätzlich hat der Reifen 1 eine Breite C, die von der Entfernung zwischen den seitlich gegenüberliegenden Enden E der Lauffläche definiert ist, und eine Krümmung, die von dem speziellen Wert des Verhältnisses zwischen der Entfernung f der Laufflächenmitte von der durch die Enden E der Lauffläche hindurchgehenden Linie gemessen in der Äquatorialebene des Reifens definiert ist.
Die Erfindung gewinnt spezielle Bedeutung, wenn sie auf Reifen angewendet wird, die ein Querschnittsverhältnis H/C von mehr als 0,70 haben und insgesamt auch durch ein Krümmungsverhältnis f/C von mehr als 0,15 gekennzeichnet sind, obwohl ihre Bedeutung und Vorteile sich auch auf Reifen anderer Bauweisen anwenden lassen, beispielsweise auf solche für Vierradfahrzeuge, wobei es sich um Kraftfahrzeuge oder Fahrzeuge der sogenannten Schwerlastbauweise handeln kann.
Gemäß 1 und 2 hat der Reifen 1 einen Karkassenaufbau 2 mit wenigstens einer Karkassenlage 3, die eine im Wesentlichen torusförmige Gestalt hat und mit ihren axial beabstandeten Umfangsrändern mit einem Paar von ringförmigen Verankerungsaufbauten in Eingriff steht, von denen jeder, wenn der Reifen 1 fertiggestellt ist, in dem Bereich angeordnet ist, der gewöhnlich als "Wulst" bezeichnet wird.
Die Karkassenlage 3 hat zwei Seitenteile 3a, von denen sich jeder radial von einer der ringförmigen Verankerungsaufbauten 4 aus weg erstreckt.
An einer am Umfang äußeren Position ist auf den Karkassenaufbau 2 ein Gurtaufbau 5 aufgebracht, der wenigstens ein Hauptgurtband 6 mit einem oder mehreren fortlaufenden parallelen Korden oder mit anderen geeigneten fadenförmigen Elementen aufweist, die in Windungen 6a gelegt sind, die in einer axialen Beziehung Seite an Seite angeordnet sind und eine konstante oder sich ändernde Dichte (der letztere Fall ist nicht gezeigt) haben, wie es in dem US-Patent 5 975 175 im Namen der gleichen Anmelderin beschrieben ist, und die mit einem Winkel von im Wesentlichen Null bezüglich einer Äquatorialebene des Reifens ausgerichtet sind. An einer radial inneren Position bezüglich des Hauptgurtbandes 6 können gegebenenfalls zusätzliche Gurtbänder 7a, 7b angeordnet werden (die schematisch in 1 in einer strichpunktierten Linie gezeigt sind). Auf dem Gurtaufbau 5 ist am Umfang ein Laufflächenband 8 aufgelegt, auf dem entsprechend einem gleichzeitig mit dem Vulkanisieren des Reifens erfolgenden Ausformvorgang Längs- und/oder Quernuten 8a gebildet werden können, die zur Bildung eines gewünschten "Laufflächenmusters" angeordnet sind.
Der Reifen 1 hat auch ein Paar von sogenannten "Seitenwänden" 9, die auf gegenüberliegenden Seiten an Verstärkungselementen 10, wie sie nachstehend definiert werden, in einer axial äußeren Position bezüglich der Seitenteile 3a der Karkassenlage 3 angebracht sind.
Der Reifen 1 hat weiterhin wenigstens ein Paar von Verstärkungselementen 10. Jedes Verstärkungselement 10 hat wenigstens ein fortlaufendes fadenförmiges Element 11, das sich in Form von Windungen 11a erstreckt, die um die Drehachse X des Reifens 1 gewickelt sind, und ist axial zwischen dem jeweiligen Seitenteil 3a der Karkassenlage 3 und einer der Seitenwände 9 angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich jedes Element 10 zwischen einem der ringförmigen Verankerungsaufbauten 4 und einem entsprechenden Seitenrand des Gurtaufbaus 5. Insbesondere ist der Seitenrand des Gurtaufbaus 5 vorzugsweise in einem gewünsch ten Ausmaß zu dem radial äußeren Endrand des Verstärkungselements 10 nach den Beispielen von 1 und 2 überlappt.
Der Karkassenaufbau 2 kann gegebenenfalls auf seiner Innenfläche mit einer sogenannten "Auskleidung" 12 beschichtet sein, die im Wesentlichen aus wenigstens einer luftdichten Lage aus elastomerem Material besteht, die so ausgelegt ist, dass sie eine hermetische Abdichtung des Reifens 1, wenn er aufgepumpt ist, gewährleitstet.
Die vorliegende Erfindung lässt sich vorteilhafterweise durch ein Verfahren in die Praxis umsetzen, bei welchem mit Ausnahme des Verfahrens, das im Einzelnen in der folgenden vorliegenden Beschreibung beschrieben wird, das Zusammenfügen der oben erwähnten Bauelemente sowie die Herstellung von einem oder mehreren von ihnen vorzugsweise nach den Lehren erfolgt, die beispielsweise in dem Dokument EP-A-0 976 536 im Namen der gleichen Anmelderin vorgeschlagen werden.
Innerhalb des Fertigungsprozesses des Reifens 1 kann die Ausbildung der Karkassenlage 3 vorteilhafterweise dadurch ausgeführt werden, dass nacheinander vorher zugeschnittene streifenförmige Elemente aufeinanderfolgend abgelegt werden, die nacheinander in einer gegenseitigen Umfangsbeziehung nebeneinander auf der Außenfläche eines torusförmigen Trägers 13 angeordnet sind, auf dem eine Auskleidung 12 vorher ausgebildet worden sein kann.
Zur Herstellung des Reifens 1 gehört die Ausführung weiterer Arbeitsschritte, wie das Aufbringen des Gurtaufbaus 5 in einer Position radial außerhalb von dem Karkassenaufbau 3, das Aufbringen des Laufflächenbandes 8 an einer Position radial außerhalb von dem Gurtaufbau 5 sowie das Anbringen von Seitenwänden 9 auf gegenüberliegenden Seiten des Karkassenaufbaus 3, was nicht weiter beschrieben wird, da es für die Ziele der Erfindung keine Bedeutung hat.
Die Verstärkungselemente 10 werden vor dem Aufbringen des Gurts und der Seitenwände abgelegt.
Innerhalb dieses Fertigungsprozesses ist eine Vorrichtung, die zur Herstellung der Verstärkungselemente 10 verwendet wird, die Teil des Reifens 1 sind, in 6 mit 14 bezeichnet.
Die Vorrichtung 14 hat im Wesentlichen eine Trägervorrichtung 15, die für einen lösbaren Eingriff mit dem torusförmigen Träger 13 an einem Befestigungsschaft 15a angeordnet ist, der axial auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich des Trägers 13 vorsteht. Mit der Trägervorrichtung 15 sind geeignete Vorrichtungen verbunden, um den torusförmigen Träger 13 um seine geometrische Achse in Drehung zu versetzen, die, wenn der Reifen fertiggestellt ist, mit seiner Drehachse X zusammenfällt. Auf gegenüberliegenden Seiten des torusförmigen Trägers 13 wirkt ein Paar von Ablageelementen 16 jeweils zur Ausführung des Ablegens eines fortlaufenden fadenförmigen Elements, das beispielsweise von einer Vorratsspule oder direkt aus einem Extruder oder von anderen geeigneten Zuführvorrichtungen kommt, die nicht gezeigt sind, da sie für die Zwecke der Erfindung keine Bedeutung haben. Das fortlaufende fadenförmige Element 11, das vorzugsweise mit einer dünnen Schicht aus elastomerem Material beschichtet ist, kann ein textiles oder metallisches Material sein. Vorzugsweise handelt es sich um ein textiles Material, das bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt wird, zu der Nylon und Polyethylen-Naphthalen-2,6-Di-Carboxylat gehört, das auch als PEN bekannt ist.
Jedes Ablegeelement 16 weist im Wesentlichen einen Arm 17 auf, der eine Endrolle oder eine andere Art von Aufbringvorrichtung 18 trägt, die in einer zur Drehachse X des torusförmigen Trägers 13 radialen Achse ausgerichtet und so angeordnet ist, dass sie in einer Druckbeziehung gegen den torusförmigen Träger 13 wirkt, um das fadenförmige Element 11 aufzubringen und es an der Endlasche der Karkassenlage 3 oder an einem anderen Halteelement an einer gegebenen Anbringstelle 18a haften zu lassen.
Der Arm 17 eines jeden Ablegeelements 16 wird von einem ersten Führungsaufbau 19 getragen, der in eine erste Bewegungsrichtung "L" bewegbar ist, die vorzugsweise parallel zur Drehachse X des torusförmigen Trägers 13 ist. Der erste Führungsaufbau 19 ist seinerseits an einem zweiten Führungsaufbau 20 längs einer zweiten Richtung "N" bewegbar, die vorzugsweise senkrecht zur ersten Bewegungsrichtung "L" ist. Diese Bewegungen ergeben entsprechende Bewegungen der Aufbringendrollen 18 und daraus folgende Verschiebungen des Aufbringpunktes 18a des fadenförmigen Elements 13 auf dem torusförmigen Träger 13.
Jeder Arm 17 ist vorzugsweise auch um eine Schwenkachse "K" senkrecht zu den Bewegungsrichtungen "L" und "N" drehbar.
Für die Herstellung jedes der Verstärkungselemente 10 ist im Wesentlichen vorgesehen, dass die Aufbringendrolle 18 eines jeden Ablegeelements 16 in eine Druckbeziehung gegen die Außenfläche des torusförmigen Trägers 13 gebracht wird, um das Aufbringen eines ersten Endes des fortlaufenden fadenförmigen Elements 11 auf die entsprechende Endlasche der Karkassenlage 3 oder eines anderen Bauelements des Reifens 1 zu bewirken, das vorher auf dem torusförmigen Träger 13 selbst ausgebildet wurde.
Vorzugsweise geht dem Ablegen des fortlaufenden fadenförmigen Elements 11 eine Ablage einer Bahn aus einem geeigneten elastomeren Material auf der Karkassenlage 3 voraus.
Alternativ zur Ablage einer solchen Skimmschicht haben die streifenförmigen Elemente, die die Karkassenlage 3 bilden, eine asymmetrische Gummierungsschicht, während ihre Außenfläche reicher an elastomerem Material ist.
Gleichzeitig mit oder unmittelbar nach dem Aufbringen des ersten Endes des fortlaufenden fadenförmigen Elements 11 wird der torusförmige Träger 13 in eine Drehung um seine geometrische Achse X versetzt. Gleichzeitig mit dieser Drehbewegung wird die Aufbringendrolle 18 eines jeden Ablegeelements 16 und somit der Aufbringpunkt 18a des jeweiligen fadenförmigen Elements 11 nahe zur Drehachse X hin oder von ihr weg in der Bewegungsrichtung N und längs der Schwenkachse K bewegt.
Aufgrund der vektoriellen Zusammensetzung der Bewegungen ist die Verschiebung der Aufbringendrolle 18 derart, dass das fortlaufende fadenförmige Element 11 auf dem Träger 13 entsprechend einer Bahn abgelegt wird, die durch eine Bewegung eines Punktes um sein eigenes Drehzentrum herum erzeugt wird, das wiederum mit einer Drehbewegung um die Bezugsachse X versehen ist.
Diese vektorielle Zusammensetzung von Bewegungen führt zusammen mit der Drehbewegung des torusförmigen Trägers 13 um die Achse X dazu, dass das fortlaufende fadenförmige Element 11 entsprechend einer Bahn abgelegt wird, die eine Vielzahl von sich gegenseitig schneidenden Windungen bildet, die im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse X (3 und 4) oder auf wenigstens einem Umfang angeordnet sind, der im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse X (5) ist.
Ein spezieller Weg ist der, der durch die Bahn definiert wird, die durch die Bewegung eines Punktes erzeugt wird, der zu einem Umfangsabrollen ohne Schlupf längs eines zweiten Umfangs gehört oder damit verbunden ist, dessen Zentrum in diesem speziellen Fall die Drehachse X des Reifens ist.
Die Bahnen dieser Art sind gewöhnlich als Hypotrochoide, Epitrochoide, Hypozykloide oder Epizykloide bekannt, was von der Position des Punkts bezogen auf den Umfang, zu dem er gehört oder mit dem er verbunden ist, und von der Position der Mitte des Umfangs bezogen auf die Mitte des zweiten Umfangs abhängt, wie es beispielsweise in "Academic Press Dictionary of Science and Technology" (Ausgabe 1992) definiert ist.
Alternativ wird die Querverteilungsbewegung mit wenigstens einer Komponente, die senkrecht zur Achse X ist, dadurch erreicht, dass die Achse X des torusförmigen Trägers 13 durch Einsatz einer zweiten Art von Vorrichtung bewegt wird, die teilweise in 7 gezeigt und mit 21 bezeichnet ist.
In diesem Fall können die Vorrichtungen zum Aufbringen des fadenförmigen Elements 11 vorteilhafterweise festgelegte Vorrichtungen 22 sein, also dass als Folge der Aufbringpunkt ebenfalls ein fester Punkt 22a ist.
Dafür ist vorgesehen, dass die Umfangsverteilungseinrichtungen, die so ausgelegt sind, dass sie den torusförmigen Träger 13 um seine eigene Achse X in Drehung versetzen, und die Querbewegungseinrichtungen in einen robotisierten Arm 23 integriert sind, der in 7 teilweise gezeigt und so angeordnet ist, dass er lösbar an dem torusförmigen Träger 13, vorzugsweise kragarmförmig, angreift, um ihn bezüglich der Aufbringvorrichtungen 22 zweckmäßig zu bewegen. Vorzugsweise ist der robotisierte Arm 23 ein anthropomorpher Arm mit sieben Achsen in einer Bauweise, wie sie beispielsweise in WO 00/35666 (im Namen der gleichen Anmelderin) beschrieben ist.
Während der Ablage des Verstärkungselements 10 führt der robotisierte Arm 23 eine geeignete Ausrichtung des torusförmigen Trägers 13 bezüglich des Aufbringpunkts 22a aus und versetzt den Träger in Drehung um die Drehachse X synchron zu den Ausrichtbewegungen, so dass die Verteilung des fadenförmigen Elements 11 zu sich gegenseitig schneidenden Windungen 11a bestimmt wird.
Insbesondere wird gleichzeitig zur Drehung um die Achse X der torusförmige Träger 13 längs der Richtungen bewegt, die wenigstens eine Komponente haben, die senkrecht zur Achse X ist.
Unabhängig davon, wie sie erhalten werden, haben die Windungen 11a eine im Wesentlichen kreisförmige Erstreckung oder kompliziertere Verläufe entsprechend den Vorgaben der Relativbewegung zwischen den Aufbringvorrichtungen 18 oder 22 und dem torusförmigen Träger 13.
In allen Fällen wird das fadenförmige Element 11 auf sich selbst an einer Vielzahl von Kreuzungspunkten aufeinandergelegt, die längs der Erstreckung der Windungen verteilt sind, um einen Netzaufbau an dem Seitenteil 3a des Reifens 1 zu bilden. Beispielsweise bildet eine erste, in 3 gezeigte Ausgestaltung eine solche Anordnung des fadenförmigen Elements 11, dass im Wesentlichen kreisförmige und leicht exzentrische Windungen 11a gebildet werden, die um die Drehachse X angeordnet sind.
Entsprechend der vorliegenden Beschreibung und der vorliegenden Ansprüche wird der Ausdruck "leicht exzentrisch" für Windungen verwendet, deren Mitte nicht mit der Drehachse des Reifens zusammenfällt, sondern davon um einen Wert von etwa 5% des Aufpassdurchmessers abweicht.
Alternativ haben die Windungen 11a, wie in 4 gezeigt ist, eine im Wesentlichen elliptische Form, deren Hauptachsen im Winkel zueinander versetzt sind.
Insbesondere haben die Ellipsen im Wesentlichen gleiche Größen, dargestellt als große und kleine Achsen, und sind im Wesentlichen zur Drehachse X konzentrisch. Zusätzlich werden sie gegenseitig um die Drehachse X gedreht, so dass die oben erwähnten Kreuzungen entstehen.
Da die Anordnung der Windungen 11a aus einem einzigen fadenförmigen Element 11 erhalten wird, ist zu erwähnen, dass in allen Fällen jede Windung 11a, die wie oben beschrieben angeordnet ist, nicht perfekt kreisförmig oder elliptisch zu sein braucht, sondern stattdessen eine Ovoidform annimmt.
Zur Steigerung der Kreuzungspunkte des fadenförmigen Elements 11 und zusammen damit der erreichbaren Steifigkeit an der Seitenwand des Reifens 1 kann vorteilhafterweise die von dem Element 11 definierte Bahn kompliziertere Formen annehmen.
Beispielsweise kann der Teil des fadenförmigen Elements 11, der zu einer einzigen Windung 11a gehört, die um die Drehachse X herumgelegt ist, seinerseits auf einer Wendelbahn abgelegt werden, was die Bildung weiterer Knoten- oder Kreuzungspunkte einschließt. In diesem Fall sind die Windungen im Wesentlichen kreisförmig und zueinander exzentrisch und erstrecken sich um die Drehachse X des Reifens 1. Eine solche Art von Aufbau ist deutlich in 5 gezeigt.
Die in 3 und 4 gezeigten Formen sind Hypotrochoide. Diese Kurvenart ist mathematisch definiert durch das folgende System kartesischer Gleichungen: x = (a – b)cos(t) + ccos((a/b – 1)t) y = (a – b)sin(t) + csin((a/b – 1)t),die die Bahn eines Punktes P beschreiben, der mit einem Umfang B verbunden ist, der auf der Innenseite eines festgelegten Umfangs A abrollt, wobei b der Radius des Umfangs B, a der Radius des Umfangs A, c die Entfernung des Punktes P von der Mitte des Umfangs B und d die Zeitvariable sind. In dem speziellen Fall, der auftritt, wenn (als Absolutwert) b = c, werden die sich ergebenden Kurven als Hypozykloide bezeichnet.
Durch Ändern des Vorzeichens der konstanten a, b, c werden Epitrochoide genannte Kurven beschrieben, die mathematisch durch das folgende System von kartesischen Gleichungen definiert sind x = (a + b)cos(t) + ccos((a/b + 1)t) y = (a + b)sin(t) + csin((a/b + 1)t).
Wenn (als Absolutwert) b = c, werden die sich ergebenden Kurven als Epizykloide bezeichnet.
Mit der vorliegenden Erfindung werden wesentliche Vorteile erreicht.
Tatsächlich wird es durch eine Ablage, die nach dem Referenzverfahren ausgeführt wird, möglich, eine größere Steifigkeit der Reifenseitenwände zu erreichen. Zusätzlich sorgt eine nach dem Referenzverfahren ausgeführte Ablage für weitere Variablen, beispielsweise die Anzahl der Kreuzungspunkte und die spezielle Form der Windungen, um die Steifigkeit der Seitenwände zu dirigieren.
Insbesondere ermöglicht das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Herstellung von Seiten versteifenden Strukturen für Gürtelreifen, die ein hohes Querschnittsverhältnis haben, insbesondere bei Reifen für Motorräder, beispielsweise der traditionellen Bauweise.
Schließlich ist zu erwähnen, dass die Herstellung dieser Verstärkungselemente auch getrennt von dem Reifen, der entweder auf einem torusförmigen Träger oder auf einem Träger anderer Art in Fertigung befindlich ist, für ein anschließendes Aufbringen auf den Reifen erhalten werden kann.
Diese Alternativen bilden jedoch keinen Teil der vorliegenden Erfindung.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Verstärkungselementen (10) für Fahrzeugreifen, wobei das Verfahren den Schritt aufweist, an den Seitenwänden des Reifens wenigstens ein fortlaufendes fadenförmiges Element (11) auf einem Trägerelement des Reifens entsprechend einem Ablegeweg abzulegen, der im wesentlichen konzentrisch zur Drehachse (X) des Reifens ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine fadenförmige Element (11) an einer Vielzahl von Kreuzungspunkten auf sich selbst übereinander gelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Trägerelement aus der Gruppe ausgewählt wird, die eine Karkassenlage (3) und eine Bahn aus elastomerem Material aufweist, die auf der Karkassenlage angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das Trägerelement die Bahn ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Karkassenlage (3) aus streifenförmigen Elementen aufgebaut ist, die eine asymmetrische Gummierungsbeschichtung haben, die an ihrer äußeren Fläche reicher an elastomerem Material ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Übereinanderlegens des fadenförmigen Elements (11) auf sich selbst dadurch ausgeführt wird, indem Windungen (11a) abgelegt werden, die Bahnen folgen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die Hypotrochoide, Epitrochoide, Hypozykloide und Epizykloide aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Übereinanderlegens des fadenförmigen Elements (11) auf sich selbst ausgeführt wird, indem im wesentlichen kreisförmige Windungen (11a) abgelegt werden, die bezüglich einander exzentrisch sind und von denen sich jede um die Drehachse (X) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Übereinanderlegens des fadenförmigen Elements (11) auf sich selbst ausgeführt wird, indem ein torusförmiger Träger (13) um die geometrische Bezugsachse (X) in Drehung versetzt wird und ein Aufbringpunkt (18a) des fadenförmigen Elements (11) an dem Trägerelement nahe an der Drehachse (X) oder weg von ihr entsprechend einer Bewegungsrichtung (N) sowie längs einer Schwingachse (K) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Übereinanderlegens des fadenförmigen Elements (11) auf sich selbst ausgeführt wird, indem ein torusförmiger Träger (13) um die Drehachse (X) in Drehung versetzt wird und der torusförmige Träger (13) bezüglich eines festen Aufbringpunkts (22a) in einer Ebene senkrecht zur Drehachse (X) bewegt wird.
Reifen für Fahrzeugräder – mit einem Karkassenaufbau (2), der wenigstens eine Karkassenlage (3) aufweist, deren Enden in Eingriff mit entsprechenden am Umfang nicht dehnbaren ringförmigen Verankerungsaufbauten (4) stehen, wobei die Karkassenlage (3) zwei axial gegenüberliegende Seitenabschnitte (3a) hat, die voneinander durch einen Kronenabschnitt getrennt sind und von denen sich jeder radial von einem der ringförmigen Verankerungsaufbauten (4) weg bis zu dem Kronenabschnitt erstreckt, – mit einem Gurtaufbau (5), der an dem Kronenabschnitt an einer radial äußeren Position bezüglich der Karkassenlage (3) angebracht ist, – mit einem Paar von Seitenwänden (9), die an den Seitenabschnitten an einer axial äußeren Position bezüglich der Oberflächen (3a) der Karkassenlage (3) angebracht sind, – mit einem Laufflächenband (8), das auf dem Gurtaufbau (5) an einer radial äußeren Position von ihm angebracht ist, – mit Verstärkungselementen (10) an den Seitenwänden des Reifens, von denen jedes wenigstens ein fortlaufendes fadenförmiges Element (11) aufweist, das zu Windungen um die Drehachse (X) des Reifens (1) geformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine fortlaufende fadenförmige Element (11) an einer Vielzahl von Kreuzungspunkten auf sich selbst übereinandergelegt ist.
Reifen nach Anspruch 9, bei welchem das fortlaufende fadenförmige Element (11) in Form von im wesentlichen kreisförmigen Windungen (11a) angeordnet ist, die exzentrisch bezüglich einander sind und von denen sich jede um die Drehachse (X) erstreckt.
Reifen nach Anspruch 9, bei welchem das fortlaufende fadenförmige Element (11) in Form von Windungen (11a) angeordnet ist, die Bahnen folgen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die Hypotrochoide, Epitrochoide, Hypozykloide und Epizykloide aufweist.
Reifen nach Anspruch 9, bei welchem das fortlaufende fadenförmige Element (11) gemäß einer Bahn angeordnet ist, die durch Bewegung eines Punkts um ein Drehzentrum erzeugt wird, das seinerseits mit einer Umlaufbewegung um die Drehachse (X) versehen ist.