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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
eines durch Überlappwicklung
eines Gummibandes gebildeten Gummibauteils für einen Luftreifen, einen Luftreifen,
der zumindest ein solches Gummibauteil umfasst, und ein Verfahren
zum Herstellen eines Luftreifens, mit dem Schritt, dass zumindest
ein solches Gummibauteil verwendet wird.
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Im
Allgemeinen ist ein Luftreifen aus verschiedenen Gummibauteilen,
z. B. Laufflächengummi,
Seitenwandgummi, Innerliner und dergleichen, die verschiedene Formen
und verschiedene Eigenschaften besitzen, hergestellt. Herkömmlicherweise
werden solche Gummibauteile mit Hilfe von Extrudern hergestellt
und Aufbautrommeln zugeführt,
um auf diese aufgebracht zu werden. Es ist daher notwendig, verschiedene
Extruderdüsen
anzufertigen und eine Extrusion vorzusehen, die groß genug
für die
größte Düse ist.
Somit ist es schwierig, nicht nur die Maschinengröße, sondern
auch die Anlagengröße zu reduzieren.
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In
den letzten Jahren wird andererseits von Reifenherstellern ein flexibles
Herstellungssystem gefordert.
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Unter
diesen Umständen
wurde ein Verfahren zum Herstellen von Gummibauteilen vorgeschlagen,
bei dem, wie in 9 gezeigt, ein Gummibauteil
(hier ist ein Laufflächengummi
g gezeigt) direkt auf einer Trommel durch Überlappwicklung eines Bandes
(a) aus unvulkanisiertem Gummi gebildet wird, um eine Form ähnlich der
Zielquerschnittsform Y bereitzustellen. Das Gummiband (a) weist
eine Dicke von 3 bis 6 mm und eine Breite von 40 bis 150 mm auf
und es ist von einem Ende zu dem anderen Ende gewickelt. Bei dieser
Technik weist infolge der Kanten (ae) der Win dungen des Gummibandes
(a) das Gummibauteil (g) eine gezahnte Fläche (S1, S2) auf. Im Ergebnis
besteht die Tendenz, dass in der Grenze zwischen dem Gummibauteil
(g) und der benachbarten Schicht kleine Vertiefungen (k) als ein
kleiner, luftgefüllter
Hohlraum verbleiben. In dem Fall eines Laufflächengummis und benachbarten
Laufflächenverstärkungsgürtels z.
B. resultiert daraus die Möglichkeit einer
durch solche Hohlräume
verursachten Lösung.
Andererseits besteht die Tendenz, dass die kleine Vertiefung (k),
wenn die gezahnte Fläche
in dem Laufflächenabschnitt,
Seitenwandabschnitt und dergleichen offen liegt, als eine sehr feine,
offene Vertiefung oder eine kleine, von dünnem Gummi bedeckte Luftblase
verbleibt. In diesem Fall besteht auch eine Möglichkeit von Rissen. Ferner
besteht die Tendenz, dass überschüssige Formtrennmittel,
Schmiermittel und dergleichen, die auf die Oberfläche gesprüht werden,
in den Vertiefungen (k) verbleiben und zwischen den Windungen eindringen.
Somit besteht die Tendenz, dass eine Lösung auftritt. Dies ist für die Reifenhaltbarkeit
nicht wünschenswert.
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Die
GB-A-910 715 offenbart ein Verfahren zum Runderneuern von Luftreifen,
das ein Wickeln von Gummibändern,
um eine Kronenverstärkung
zu bilden, umfasst.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum
Herstellen eines Gummireifenbauteils bereitzustellen, bei dem die
oben erwähnten
Nachteile eliminiert werden können.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Luftreifens, der in der Haltbarkeit verbessert ist, indem
die oben erwähnten
Lösungs-
und Rissbildungsprobleme verhindert werden.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen
eines Gummibauteils für
einen Luftreifen, dass zumindest ein Gummiband zu einer Zielquerschnittsform
für das
Gummibauteil überlappend
gewickelt wird, wobei jedes Gummiband eine Dicke von 0,3 bis 3,0
mm und eine Breite von 5 bis 40 mm aufweist, und eine innere Oberfläche und/oder
eine äußere Oberfläche des
Gummibauteils durch eine Oberflächenschicht
definiert ist/sind, die aus Windungen des zumindest einen Gummibandes
hergestellt ist, dessen Windungen von einer Breite WJ, die kleiner
als 75 % der Breite des Gummibands, aber größer als 1,0 mm ist, überlappt
sind.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft im Detail in
Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, worin:
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1 eine
Querschnittsansicht eines gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellten Gummibauteils ist;
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht
eines Gummibandes ist;
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3a, 3b, 3c und 3d schematische
Darstellungen sind, die verschiedene Beispiele des Wicklungsverfahrens
für die
innere Oberflächenschicht
zeigen;
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4a, 4b und 4c schematische
Darstellungen sind, die verschiedene Beispiele des Wicklungsverfahrens
für die
inneren Windungen zeigen;
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5a, 5b und 5c schematische
Darstellungen sind, die verschiedene Beispiele des Wicklungsverfahrens
für die äußere Oberflächenschicht
zeigen;
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6a, 6b und 6c schematische
Darstellungen sind, die verschiedene Beispiele des Wicklungsverfahrens
für die
innere Oberflächenschicht
und eine Zusatzschicht zeigen;
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7 eine
schematische, perspektivische Ansicht zur Erklärung eines weiteren Beispiels
des Gummibauteils ist;
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8 eine
Querschnittsansicht eines noch weiteren Beispiels des Gummibauteils
ist; und
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9 eine
Querschnittsansicht zur Erklärung
des Standes der Technik ist.
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Wie
im Stand der Technik gut bekannt ist, umfasst ein Luftreifen üblicherweise
einen Laufflächenabschnitt,
ein Paar axial beabstandeter Wulstabschnitte, jeweils mit einem
Wulstkern darin, ein Paar Seitenwandabschnitte, eine Karkasse, die
sich zwischen den Wulstabschnitten erstreckt, einen Laufflächenverstärkungsgürtel, der
radial außerhalb
der Karkasse in dem Laufflächenabschnitt
angeordnet ist, einen Laufflächengummi
GT, der radial außerhalb
der Karkasse in dem Laufflächenabschnitt
angeordnet ist und die Laufflächenfläche definiert,
einen Seitenwandgummi GS, der axial außerhalb der Karkasse in jedem
Seitenwandabschnitt angeordnet ist, einen Wulstkernreitergummi,
der an der radialen Außenseite
des Wulstkerns angeordnet ist, einen Abriebgummi, der entlang der äußeren Oberfläche jedes
Wulstabschnittes angeordnet ist, einen gasundurchlässigen Innerlinergummi
GI, der entlang der inneren Oberfläche des Reifens angeordnet
ist, und dergleichen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden Gummibauteile G wie ein Laufflächengummi GT, Seitenwandgummi
GS, Wulstgummi (Abriebgummi, Wulstkernreitergummi, etc.), Innerlinergummi
GI und dergleichen für
einen Luftreifen durch Überlappwicklung
eines Rohgummibandes zu einer Zielquerschnittsform für das Gummibauteil
gebildet.
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Danach
wird ein Gummiband 1 derart gewickelt, dass eine Oberflächenschicht
P entlang zumindest eines Teils der Oberfläche des Gummibauteils G, z.
B. der äußeren Oberfläche, inneren
Oberfläche
S2 und dergleichen, gebildet wird, im Speziellen eines Teil, das
in Kontakt mit einem Nicht-Elastomermaterial gelangt oder der Luft
ausgesetzt ist.
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Die
Oberflächenschicht
P besteht aus Windungen von zumindest einem Gummiband 1,
wobei die Windungen mit kleinen Überlappungen
WJ in einem Bereich von größer als
1,0 mm Breite, aber kleiner als 75 %, vorzugsweise kleiner als 50
% der Bandbreite Wg angeordnet sind. Ebenfalls in der Oberflächenschicht
P liegt die Dicke Tg des Gummibandes 1 in einem Bereich
von 0,3 bis 3,0 mm und seine Breite Wg liegt in einem Bereich von
5 bis 40 mm, wie in 2 gezeigt, es wird nämlich ein
relativ dünnes
Gummiband zumindest für die
Oberflächenschicht
P verwendet. Wenn z. B. die Überlappung
WJ 25 % der Bandbreite Wg beträgt,
bildet die verbleibende Breite von etwa 75 % der Bandbreite Wg einen
Teil der Oberfläche
des Gummibauteils G, der die oben erwähnte kleine Vertiefung (k)
nicht aufweist. Das Gummiband 1 wird so gewickelt.
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Erstes Beispiel (Laufflächengummi)
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1 zeigt
ein erstes Beispiel des Gummireifenbauteils G, das ein Rohlaufflächengummi
GT ist.
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Der
Laufflächengummi
GT umfasst innere Windungen Q zusätzlich zu den Windungen, die
die Oberflächenschicht
P bilden, und die Oberflächenschicht
P bedeckt vollständig
die inneren Windungen Q.
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Somit
umfasst die Oberflächenschicht
P in diesem Beispiel eine äußere Oberflächenschicht
Po, deren äußere Oberfläche S1 die
Laufflächenfläche bildet,
und eine innere Oberflächenschicht
Pi, deren innere Oberfläche
S2 eine Fläche
bildet, die mit einem Laufflächenverstärkungsgürtel in
Kontakt steht.
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Der
Laufflächengummi
GT kann direkt an der Außenseite
eines im Voraus auf einer Trommel geformten oder aufgebrachten Laufflächenverstärkungsgürtels gebildet
werden.
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Die 3a–3d zeigen
Verfahren zum Herstellen der inneren Oberflächenschicht Pi. Die innere Oberflächenschicht
Pi kann hergestellt werden durch Wickeln
- (a)
eines Gummibandes kontinuierlich von einem Ende zu dem anderen Ende,
wie in 3a gezeigt;
- (b) eines Gummibandes von einem Ende zu der Mitte und eines
weiteren Gummibandes von dem anderen Ende zu der Mitte, wie in 3b gezeigt;
- (c) eines Gummibandes von der Mitte zu einem Ende und eines
weiteren Gummibandes von der Mitte zu dem anderen Ende, wie in 3c gezeigt;
oder
- (d) eines Gummibandes von einem Ende zu der Mitte und eines
weiteren Gummibandes von der Mitte zu dem anderen Ende, wie in 3d gezeigt.
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Die
Pfeile zeigen die Wicklungsrichtungen an. Die zwei Bänder werden
gleichzeitig gewickelt, um die Wicklungszeit zu verringern.
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Die
oben erwähnten
inneren Windungen Q werden auf der inneren Oberflächenschicht
Pi gebildet. Die 4a–4c zeigen
Verfahren zum Herstellen der inneren Windungen Q. In 4a ist
ein Gummiband kontinuierlich von einem Ende zu dem anderen Ende
gewickelt. In 4b ist ein Gummiband von einem
Ende zu der Mitte gewickelt und das andere Gummiband ist von dem
anderen Ende zu der Mitte gewickelt. In 4c ist
ein Gummiband von der Mitte zu einem Ende gewickelt und das andere
Gummiband ist von der Mitte zu dem anderen Ende gewickelt. Ferner
ist es auch möglich,
dass ein Gummiband von einem Ende zu der Mitte gewickelt und das
andere Gummiband von der Mitte zu dem anderen Ende gewickelt ist.
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Es
ist anzumerken, dass die für
die Mittenwicklung verwendeten Gummibänder dieselben Bänder sein können, die
zum Herstellen der inneren Oberflächenschicht Pi verwendet werden.
Es ist aber auch möglich, ein
anderes Gummiband oder dickeres Band zu verwenden. Im Fall desselben
Bandes kann das Band kontinuierlich von der inneren Oberflächenschicht
Pi gewickelt werden.
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Auf
den inneren Windungen Q wird die oben erwähnte äußere Oberflächenschicht Po gebildet. Die 5a–5c zeigen
Verfahren zum Herstellen der äußeren Oberflächenschicht
Po. In 5a ist ein Gummiband kontinuierlich
von einem Ende zu dem anderen Ende gewickelt. In 5b ist
ein Gummiband von einem Ende zu der Mitte gewickelt und ein weiteres
Gummiband ist von dem anderen Ende zu der Mitte gewickelt. In 5c ist
ein Gummiband von der Mitte zu einem Ende gewickelt und das andere
Gummiband ist von der Mitte zu dem anderen Ende gewickelt. Ferner
ist es auch möglich,
dass ein Gummiband von einem Ende zu der Mitte und das andere Gummiband
von der Mitte zu dem anderen Ende gewickelt ist. Wenn ein dickeres Gummiband
für die
inneren Windungen Q verwendet wird, wird das Gummiband wieder zu
einem dünnen Band,
wie es in der inneren Oberflächenschicht
Pi verwendet wird, geändert.
Wenn dasselbe Band von der inneren Oberflächenschicht Pi durch die inneren
Windungen Q verwendet wird, kann das Band kontinuierlich gewickelt
werden.
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Da
der Laufflächengummi
relativ dick ist, erhöhen
sich die meisten der inneren Windungen Q, so dass die Dicke des
Gummibauteils G durch die Breite des Bandes bereitgestellt ist.
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In
dem Fall, in dem die Bandbreite klein ist, kann eine Zusatzschicht
R auf der inneren Oberflächenschicht
Pi gebildet werden. Solch eine Zusatzschicht R kann auch verwendet
werden, um die Form der Windungen ähnlich der Zielform des Gummibauteils
herzustellen.
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Es
ist nicht immer notwendig, die Zusatzschicht R zu bilden, nachdem
die innere Oberflächenschicht Pi
gebildet wurde. Es ist möglich,
die Zusatzschicht R und die innere Oberflächenschicht Pi gleichzeitig
zu bilden, wie in 6a, 6b und 6c gezeigt,
wobei die Zahlen die Reihenfolge von Windungen angeben.
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Zweites Beispiel (Seitenwandgummi)
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7 zeigt
ein zweites Beispiel des Gummireifenbauteils G, das ein Rohseitenwandgummi
GS ist.
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Der
Seitenwandgummi GS umfasst innere Windungen Q zusätzlich zu
den Windungen, die die Oberflächenschicht
P bilden. Der Seitenwandgummi GS ist relativ dünn im Vergleich zu dem oben
erwähnten
Laufflächengummi,
und es ist nicht notwendig, die inneren Windungen Q so stark zu
erhöhen
und es ist möglich, die Überlappbreiten
zu reduzieren. Daher kann die innere Oberflächenschicht Pi weggelassen
werden. Die Oberflächenschicht
P besteht aus nur einer äußeren Oberflächenschicht
Po, deren äußere Oberfläche S1 die äußere Oberfläche der
Seitenwand bildet. Die Innenseite der inneren Windungen Q liegt
an der Karkasse an.
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Es
ist vorzuziehen, dass in der Oberflächenschicht P des Seitenwandgummis
GS die Dicke Tg des Gummibandes 1 in einem Bereich von
0,3 bis 2,0 mm liegt und die Überlappbreite
WJ kleiner als das 0,5-fache der Bandbreite Wg, aber größer als
1,0 mm ist, um einen Rissschaden zu vermeiden.
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Es
ist vorzuziehen, dass sich in den überlappten Abschnitten der äußeren Oberflächenschicht
Po die an der Wulstseite anzuordnenden Kanten (eb) außerhalb
der an der Laufflächenseite
anzuordnenden Kanten (et) befinden, wie in 7 gezeigt.
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Die
Reihenfolge des Wickelns oder Bildens der äußeren Oberflächenschicht
Po und der inneren Windungen Q ist abhängig von dem Verfahren zum
Aufbauen des Rohreifens.
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In
dem in 7 gezeigten Fall wird eine Karkasse auf eine dehnbare
Trommel aufgebracht und die Karkasse zwischen den Wülsten wird
aufgeweitet. In diesem Zustand werden zuerst die inneren Windungen Q
auf die Karkasse gewickelt und dann wird die äußere Oberflächenschicht Po gewickelt.
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In
dem folgenden Fall ist die Reihenfolge jedoch umgekehrt. Die Karkasse
wird auf einer Trommel gebildet und ein Seitenwandgummi wird auf
der Trommel auf jeder Seite der Karkasse gebildet. Die Karkasse zwischen
den Wülsten
wird aufgeweitet und der Seitenwandgummi wird auf jede Seite der
geformten Karkasse aufgebracht, während der Seitenwandgummi gedreht
wird.
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Es
ist ferner auch möglich,
den Seitenwandgummi GS auf einer flachen oder Profiltrommel herzustellen
und ihn dann auf die Karkasse auf einer weiteren Trommel zu bewegen.
In diesem Fall können
die inneren Windungen Q zuerst gewickelt werden.
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In
dem in 7 gezeigten Beispiel wird ein Gummiband 1 von
der Wulstseite zu der Laufflächenseite gewickelt,
um die oben erwähnte überlappende
Struktur zu erhalten. Die inneren Windungen Q können durch verschiedene Verfahren
gebildet werden, wie für
den Laufflächengummi
erklärt.
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Drittes Beispiel (Innerliner)
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8 zeigt
ein drittes Beispiel des Gummibauteils G, das ein Rohinnerlinergummi
GI ist.
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Der
Innerlinergummi GI ist sehr dünn
im Vergleich mit den zwei oben stehenden Beispielen. Daher besteht
der Innerlinergummi GI im Wesentlichen nur aus der Oberflächenschicht
P. In diesem Beispiel ist jedoch eine Zusatzschicht R in einem der
Reifenschulter entsprechenden Bereich, der eine große Biegeverformung erfährt, zum
Zweck einer Verstärkung
dieses Bereichs vorgesehen. Da die Zusatzschicht R an der Außenseite der
Oberflächenschicht
P gebildet ist, kann diese Oberflächenschicht P als die innere
Oberflächenschicht
Pi, deren innere Fläche
S2 die innere Fläche
des Reifens bildet, bezeichnet werden. Um die innere Oberflächenschicht
Pi herzustellen, können
die oben erwähnten,
in den 3a–3d gezeigten
Verfahren verwendet werden.
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Die
Zusatzschicht R kann gebildet werden, indem dasselbe Gummiband als
die innere Oberflächenschicht
Pi gewickelt wird.
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Es
ist vorzuziehen, dass in dem Innerlinergummi GI, der sowohl die
Oberflächenschicht
P als auch die Zusatzschicht R umfasst, das Gummiband 1 eine
Dicke Tg von 0,3 bis 2,0 mm aufweist und die Überlappbreite WJ kleiner als
das 0,5-fache, bevorzugter kleiner als das 0,3-fache der Bandbreite
Wg, aber größer als
1,0 mm ist.
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Wie
oben in Verbindung mit den drei Beispielen GT, GS und GI erklärt kann
dasselbe Band in der Oberflächenschicht
P, Zusatzschicht R und den inneren Windungen Q verwendet werden.
Es ist aber möglich,
verschiedene Bänder
zu verwenden, z. B. ein breiteres Band für die Oberflächenschicht
und ein dickeres Band für
die inneren Windungen Q.
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Das
Verfahren des Wickelns der inneren Windungen Q ist nicht auf die
oben erwähnten
vier Beispiele (4a, 4b und 4c und
Beschreibung) be schränkt.
Es können
verschiedene Verfahren verwendet werden, solange die Zielquerschnittsform
Y mit Windungen gefüllt
wird.
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Zum
Beispiel kann ein Rohreifen wie folgt hergestellt werden. Der Innerlinergummi
GI wird zuerst auf einer Reifenaufbautrommel gebildet. Ein Wulstgummi
wird auf die Trommel gewickelt. Die Karkasse wird auf die Außenseite
des Innerlinergummis GI aufgebracht. Wulstkerne werden auf der Karkasse
angeordnet. Ein Wulstkernreitergummi wird auf die Karkasse gewickelt.
Die Karkasse wird zu einem Torus geformt. Der Karkasslagen-Kantenabschnitt
axial außerhalb
des Wulstkerns wird zusammen mit dem Innerlinergummi GI und Wulstgummi
um den Wulstkern umgeschlagen. Ein Laufflächenverstärkungsgürtel wird auf den Kronenabschnitt
der Karkasse aufgebracht. Ein Laufflächengummi wird darauf gebildet.
Der Seitenwandgummi wird auf jeder Seite der Karkasse gebildet.
Der resultierende Rohreifen wird in eine Heizform gelegt und vulkanisiert.
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Vergleichstest
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Drei
Arten von Seitenwandgummi wurden wie oben erklärt hergestellt, wobei nur die Überlappbreite WJ
geändert
wurde, und Luftreifen der Größe 195/65R15
wurden experimentell hergestellt und optisch auf Fehler an der äußeren Oberfläche des
Seitenwandgummis überprüft.
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In
der folgenden Tabelle 1 ist der prozentuelle Anteil von fehlerhaften
Reifen als ein Index gezeigt, der darauf basiert, dass er bei Ref.
1 gleich 100 ist. Je kleiner der Index ist, umso kleiner ist der
Anteil fehlerhafter Reifen.
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Wie
oben beschrieben nimmt infolge des relativ dünnen Gummibandes die Tiefe
der kleinen Vertiefungen ab und auch die Anzahl der kleinen Vertiefungen
nimmt infolge der relativ kleinen, in der Oberflächenschicht reduzierten Überlappbreite
ab. Daher wird die Anzahl fehlerhafter Reifen auf Grund eines Schadens wie
z. B. Risse, Lösung
und dergleichen verringert und die Reifenhaltbarkeit wird verbessert.
