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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
eines kreisringförmigen
Gummibauteils eines Reifens wie z. B. Laufflächengummi, Seitenwandgummi,
Wulstkernreitergummi und dergleichen.
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Im
Allgemeinen weist ein Luftreifen einen Laufflächenabschnitt auf, der gebildet
wird, indem ein Streifen (gt) einer Laufflächengummimischung um eine Reifenaufbautrommel
gewickelt wird, wie in 6A gezeigt. Der Laufflächengummistreifen
(gt) wird von einem Laufflächenextruder
extrudiert und durch eine Laufstreifenschneidemaschine in eine vorbestimmte
Länge geschnitten.
Die Enden (e1 und e2) werden an einer Position stoßverbunden
und eine Verbindungsstelle j wird gebildet.
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Da
der Laufflächenkautschukstreifen
(gt) noch unvulkanisiert ist, wird er in der Längsrichtung problemlos gedehnt
oder zusammengedrückt.
Somit besteht, wenn die Streifenlänge kürzer als die Wicklungslänge ist, die
Tendenz, dass eine Verbindungstellenvertiefung auftritt, wie in 6B gezeigt.
Wenn die Streifenlänge
länger
als die Wicklungslänge
ist, besteht die Tendenz, dass eine Verbindungsstellenausbeulung
auftritt, wie in 6C gezeigt. In jedem Fall verschlechtert
sich nicht nur die einheitliche Beschaffenheit des Reifens, insbesondere
die Radialkraftschwankung (RFV), es besteht auch die Tendenz, dass
die Festigkeit an der Verbindungsstelle (j) abnimmt. Wenn die Festigkeit
nicht ausreichend ist, besteht die Tendenz, dass bei der Verwendung
des Reifens mit fortschreitendem Verschleiß des Laufflächengummis
ein so genannter offener Laufflächenstoß (OTJ)
auftritt, wo die Verbindungsstelle gebrochen ist.
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Der
Seitenwandgummi in den Seitenwandabschnitten des Reifens kann dieselben
Probleme beinhalten, nämlich
Verbindungsstellenvertiefungen und Verbindungsstellenausbeulungen.
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In
dem Fall eines Wulstkernreiters wie in den 7A und 7B gezeigt,
wird ein extrudierter Streifen (gb) einer Wulstkernreitergummimischung
im Voraus auf die radial äußere Seite
eines kreisringförmigen
Wulstkerns (c) aufgebracht. Wiederum sind hier die Schnittenden
e1 und e2 an einer Position (j) stoßverbunden.
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Da
der Wulstkernreitergummistreifen (gb) sich radial nach außen verjüngt, ist
die Größe in der
radialen Richtung nicht so klein, wird jedoch in der axialen Richtung
des Reifens zu dessen radial äußerem Ende
hin sehr klein. Daher ist sie, wie in 7B gezeigt,
selbst wenn die Abgleitung zwischen den Enden e1 und e2 absolut
klein ist, relativ nicht klein. Im Ergebnis besteht die Tendenz,
dass ein Kleberversagen auftritt.
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Die
EP 1 033 236 A2 offenbart
eine Vorrichtung zum Herstellen von Gummibauteilen umfassend eine Bandherstellvorrichtung
zum Herstellen eines unvulkanisierten Gummibandes mit einem Extruder
zum Extrudieren von unvulkanisiertem Gummi, einer Wickeltrommel,
um die herum das unvulkanisierte Gummiband zu einem Gummibauteil
gewickelt wird, und einem Transportmittel zum Transportieren des
unvulkanisierten Gummibandes zu der Wickeltrommel, die ein Förderband,
das sich um Rollen windet, eine rechte Seite, auf die das unvulkanisierte
Gummiband gelegt wird, und einen Übersetzer zum Bewegen des Förderbandes
in der axialen Richtung der Wickeltrommel aufweist.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum
Herstellen eines kreisringförmigen Reifengummibauteils
bereitzustellen, durch das eine Vertiefung, Ausbeulung, Abgleitung
und eine daraus resultierende Festigkeitsabnahme, Verschlechterung
der einheitlichen Beschaffenheit und dergleichen in der Verbindungsstelle
verhindert werden können.
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Dieses
Ziel wird für
ein Verfahren durch die Merkmale von Anspruch 1 bzw. für einen
Luftreifen durch die Merkmale von Anspruch 7 erreicht.
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Nun
werden im Detail Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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2A und 2B schematische
Darstellungen zur Erklärung
eines Verfahrens zum Herstellen eines Reifengummibauteiles sind;
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3A eine
Querschnittsansicht eines Laufflächengummistreifens
entlang seiner Breitenrichtung ist;
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3B eine
Querschnittsansicht desselben entlang seiner Längsrichtung ist;
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4A eine
Querschnittsansicht eines Seitenwandgummistreifens entlang seiner
Breitenrichtung ist;
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4B eine
Querschnittsansicht desselben entlang seiner Längsrichtung ist;
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5A eine
Querschnittsansicht eines Wulstkernreitergummistreifens entlang
seiner Breitenrichtung ist;
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5B eine
Querschnittsansicht desselben entlang seiner Längsrichtung ist;
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6A eine
schematische Darstellung ist, die den herkömmlichen Laufflächengummistreifen
zeigt;
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6B und 6C schematische
Darstellungen sind, die eine Verbindungsstellenvertiefung bzw. eine
Verbindungsstellenausbeulung durch den herkömmlichen Laufflächengummistreifen
zeigen;
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7A eine
schematische Darstellung ist, die den herkömmlichen Wulstkernreitergummistreifen zeigt;
und
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7B eine
schematische Darstellung ist, die eine Verbindungsstellenabgleitung
in dem herkömmlichen
Wulstkernreitergummistreifen zeigt.
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In 1 umfasst
ein Luftreifen 21 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Laufflächenabschnitt 22, ein
Paar Seitenwandabschnitte 23, ein Paar axial beabstandeter
Wulstabschnitte 24, jeweils mit einem Wulstkern 25 darin,
eine Karkasse 26, die sich zwischen den Wulstabschnitten 24 erstreckt,
und einen Gürtel 27, der
radial außerhalb
der Karkasse 26 in dem Laufflächenabschnitt 22 angeordnet
ist.
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Die
Karkasse 26 umfasst zumindest eine Lage von Korden, die
sich zwischen den Wulstabschnitten 24 durch den Laufflächenabschnitt 22 und die
Seitenwandabschnitte 23 erstreckt und um den Wulstkern 25 in jedem
Wulstabschnitt 24 umgeschlagen ist, um daran befestigt
zu werden.
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Der
Gürtel 27 umfasst
zwei gekreuzte Breakerlagen 27A und 27B und optional
eine Bandlage (in diesem Beispiel nicht vorgesehen).
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In
dem Laufflächenabschnitt 22 ist
radial außerhalb
des Gürtels 27 ein
Laufflächengummi
G1 angeordnet. In dem Seitenwandabschnitt 23 ist axial
außerhalb
der Karkasse 26 ein Seitenwandgummi G2 angeordnet. In dem
Wulstabschnitt 24 ist entlang der axialen Außenfläche und
unteren Fläche
des Wulstabschnittes ein Wulstgummi oder Abriebgummi G3 angeordnet.
Zwischen einem Karkasslagenumschlag und Karkasslagenhauptabschnitt
ist ein Wulstkernreitergummi G4 angeordnet. An der Innenseite der
Karkasse ist ein gasundurchlässiger
Innenisolierungsgummi angeordnet, der die Innenseite des Reifens
bedeckt. Wenn eine gasundurchlässige
Gummimischung als Karkassgummierungsgummi verwendet wird, kann der
Innenisolierungsgummi weggelassen werden.
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Solch
ein Luftreifen 21 kann wie folgt gebildet werden:
Wickeln
einer dünnen
Innenisolierungsgummibahn auf eine zylindrische Oberfläche einer
Reifenaufbautrommel zum Herstellen des Innenisolierungsgummis;
Wickeln
eines Wulstgummistreifens zum Herstellen des Wulstgummis G3 an jeder
Seite des Innenisolierungsgummis;
Wickeln eines Seitenwandgummistreifens
zum Herstellen des Seitenwandgummis G2 an der axialen Außenseite
jedes Wulstgummis G3;
Wickeln eines gummierten ungewebten Kordstoffes
zum Herstellen der Karkasse 26 auf diesen Gummis um die
zylindrische Reifenaufbautrommel herum;
Anordnen der Wulstkerne 25,
wobei der Wulstkernreitergummi G4 an diesen entlang auf die Karkasse 26 gewickelt
wird;
Ändern
der Anordnung der oben erwähnten
gewickelten Bauteile von der zylindrischen Form in eine ringförmige Form,
während
die Wulstkerne 25 umgeschlagen werden;
Herstellen
einer Laufflächenanordnung
aus dem Gürtel
und dem Laufflächengummi
durch Wickeln von Streifen aus gummierten Gürtelkorden auf eine weitere
Trommel und Wickeln eines Laufflächengummistreifens darauf;
Aufbringen
der kreisringförmigen
Laufflächenanordnung
auf den Kronenabschnitt der ringförmigen Karkasse; und
Vulkanisieren
des Rohreifens in einer Heizform.
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Dieses
Verfahren ist typisch, aber nur ein Beispiel. Es sind auch andere
Verfahren möglich.
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Wie
oben erklärt
wird ein Reifengummibauteil G wie der Laufflächengummi G1, Seitenwandgummi
G2, Wulstkernreitergummi G4 und dergleichen gebildet, indem ein
unvulkanisierter Gummistreifen direkt oder indirekt auf eine Trommel
gewickelt wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird für
den oben erwähnten,
unvulkanisierten, zu wickelnden Gummistreifen eine geschichtete
Struktur 1 aus einer Vielzahl von dünnen unvulkanisierten Gummistreifen 3 verwendet.
Somit wird, wie in 2A und 2B gezeigt,
ein Reifengummibauteil G gebildet, indem eine geschichtete Struktur 1 um
eine Trommel 2 herum gewickelt wird. Danach werden seine
Umfangsenden E01 und E02 stoßverbunden.
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3A und 3B zeigen
eine geschichtete Struktur 1t, die zu dem Laufflächengummi
G1 gewickelt ist. Die geschichtete Struktur 1t besteht
aus drei Schichten von unvulkanisierten Gummistreifen 3A, 3B und 3C,
die in dieser Reihenfolge von der radialen Innenseite zu der Außenseite
angeordnet sind. Die Breiten WA, WB und WC der unvulkanisierten
Gummistreifen 3A, 3B und 3C sind von
der radialen Innenseite zu der Außenseite schrittweise verringert
(WA > WB > WC), um die Querschnittsform
der geschichteten Struktur 1t ähnlich einem Trapez P0 zu machen.
Gemäß der für den Laufflächengummi
erforderlichen Querschnittsform können die Breiten WA, WB und
WC in einer anderen Anordnung, z. B. WA = WB = WC, festgelegt sein.
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Die
unvulkanisierten Gummistreifen 3A, 3B und 3C weisen
Umfangsenden EA1, EB1 und EC1 an einem Stufenende SD1 bzw. Umfangsenden
EA2, EB2 und EC2 an dem anderen Stufenende SD2 auf. Wie in 3B gezeigt,
sind die Enden EA1, EB1 und EC1 an dem Stufenende SD1 schrittweise
in Richtung des Stufenendes SD2 hin verschoben und die Enden EA2,
EB2 und EC2 an dem Stufenende SD2 sind in umgekehrter Weise schrittweise
in Richtung zu dem Stufenende SD1 hin verschoben. Von dem Stufenende
SD1 aus betrachtet, ist das Ende EB1, EC1 eines radial äußeren Streifens 3B, 3C von
dem Ende EA1, EB1 des radial innen benachbarten Streifens 3A, 3B in
Richtung zu dem Stufenende SD2 hin verschoben. Andererseits ist von
dem Stufenende SD2 aus betrachtet das Ende EB2, EA2 eines radial
inneren Streifens 3B, 3A von dem Ende EC2, EB2
des radial außen
benachbarten Streifens 3C, 3B in Richtung zu dem
Stufenende SD1 hin verschoben. Die geschichtete Struktur 1t wird
einmal gedreht und dann werden die Enden EA1, EB1 und EC1 bzw. die
Enden EA2, EB2 und EC2 stoßverbunden.
Demgemäß sind ihre
Verbindungsstellen JA, JB und JC voneinander verschoben, wie in 2B gezeigt.
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Somit
sind die Umfangsenden E01 und E02 der geschichteten Struktur 1t stoßverbunden.
Im Fall einer weiteren geschichteten Struktur (1s, 1b),
erfolgt die Stoßverbindung
auf dieselbe Weise wie oben.
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In
den 4A und 4B ist
eine geschichtete Struktur 1s in den Seitenwandgummi G2
gewickelt. Die geschichtete Struktur 1s in diesem Beispiel
besteht aus drei unvulkanisierten Gummistreifen 3A, 3B und 3C,
die in dieser Reihenfolge von der radialen Innenseite zu der Außenseite
auf der Reifenaufbautrommel angeordnet sind. In dem fertig gestellten
Reifen ist jedoch der Streifen 3C axial am äußersten.
Die Breiten WA, WB und WC der unvulkanisierten Gummistreifen 3A, 3B und 3C sind
schrittweise derart verringert, dass WA > WB > WC
ist, um die Querschnittsform der geschichteten Struktur 1s ähnlich einem
Trapez P0 zu machen.
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Die 5A und 5B zeigen
eine geschichtete Struktur 1b, die in den Wulstkernreitergummi
G4 gewickelt ist. Die geschichtete Struktur 1b besteht
aus fünf
unvulkanisierten Gummistreifen 3A, 3B, 3C, 3D und 3E,
die in dieser Reihenfolge von der radialen Innenseite zu der Außenseite
angeordnet sind. Die Breiten der unvulkanisierten Gummistreifen 3A – 3E sind
schrittweise von der radialen Innenseite zu der Außenseite
verringert, um die Querschnittsform der geschichteten Struktur 1b ähnlich einem
Dreieck P0 zu machen.
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Selbstverständlich ist
jeder der unvulkanisierten Gummistreifen 3 dünner als
die geschichtete Struktur 1 als Ganzes. Daher ist die Schwankung
der Dicke und Festigkeit in jeder der Verbindungsstellen J (JA,
JB, ---) erheblich verringert. Ferner werden, da die Positionen
der Verbindungsstellen J verschoben sind, jegliche Schwankungen
in der Umfangsrichtung verteilt. Im Ergebnis kann die einheitliche
Beschaffenheit des Reifens erheblich verbessert werden.
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Um
diesen Effekt der verringerten Dicke zu maximieren, ist die Dicke
T eines jeden Streifens 3 in einem Bereich von nicht mehr
als 4,0 mm festgelegt. Die Dicke T sollte jedoch aus Gründen der
Handhabung, Produktionseffizienz, Genauigkeit und dergleichen mehr
als 0,5 mm betragen.
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Im
Fall eines Laufflächengummis
Gt oder eines Seitenwandgummis Gs ist die Streifendicke T vorzugsweise
in einem Bereich von 0,5 bis 2,0 mm festgelegt, um einen möglichen
Einfluss auf die Oberfläche
des Reifens und die Reifenleistung zu minimieren.
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Es
ist vorzuziehen, dass, wie in 2B gezeigt,
die Winkelverschiebung (beta) um die Reifenachse zwischen der Verbindungsstelle
JA des radial innersten Streifens 3A und die Verbindungsstelle
JC des radial äußersten
Streifens 3C nicht mehr als 180 Grad, vorzugsweise nicht
mehr als 90 Grad beträgt,
und die Winkelverschiebung (alpha) zwischen den Verbindungsstellen
J des benachbarten Streifens 3 nicht mehr als 5 Grad, vorzugsweise
nicht mehr als 15 Grad beträgt.
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Wenn
die Winkelverschiebung (alpha) weniger als 5 Grad beträgt, wird
die oben erwähnte
Verteilung der Schwankungen ungenügend. Wenn die Winkelverschiebung
(beta) mehr als 180 Grad beträgt,
besteht die Tendenz, dass die Produktionseffizienz und Genauigkeit
abnehmen.
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Um
eine Fahrleistung, Haltbarkeit, Witterungsfestigkeit und dergleichen
zu verbessern, kann eine Vielzahl von unvulkanisierten Gummistreifen 3 einer
geschichteten Struktur 1 zwei oder mehr Arten von Streifen, die
sich in Bezug auf eine Gummimischung voneinander unterscheiden,
umfassen.
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Beispielsweise
ist es im Fall des Laufflächengummis
Gt möglich,
den innersten Streifen 3A aus einer harten Gummimischung
herzustellen, um die Laufflächensteifigkeit
zu verbessern. Es ist auch möglich,
den innersten Streifen 3A aus einer Gummimischung mit einem
geringem Hystereseverlust herzustellen, um eine Kraftstoffverbrauchsleistung,
Wärmeentwicklung
und dergleichen zu verbessern.
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Im
Fall des Seitenwandgummis Gs ist es möglich, den axial äußersten
Streifen aus einer sehr harten Gummimischung herzustellen, um die
Schnittfestigkeit zu verbessern, oder aus einer witterungsbeständigen Gummimischung.
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Vergleichstest 1
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Luftreifen
der Größe 195/65R15
wurden hergestellt, wobei die Laufflächengummis durch die in Tabelle 1
gezeigten geschichteten Strukturen gebildet wurden. Die Reifen wurden
wie folgt getestet.
- 1) Radialkraftschwankungs-
(RFV-) Test: Die Radialkraftschwankung wurde mit einer Kraftschwankungstestvorrichtung
gemäß der japanischen
Norm JASO-C607 gemessen. In Tabelle 1 ist der Durchschnittswert für fünfzig Beispielreifen
gezeigt.
- 2) Offener-Laufflächenstoß- (OTJ-)
Test: Unter Verwendung einer Abriebtestvorrichtung wurde der Laufflächenabschnitt
bis zu dem Verschleißanzeiger
abgenutzt. Danach wurde der Reifen auf Rissbildung und Lösung an
den Streifenverbindungsstellen überprüft.
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- Innendruck 200 kPa, Reifenbelastung 4,4 kN (450 kgf)
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Vergleichstest 2
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Luftreifen
der Größe 195/65R15
wurden hergestellt, wobei die Seitenwandgummis durch die in Tabelle 2
gezeigten geschichteten Strukturen gebildet wurden. Die Reifen wurden
durch visuelle Beobachtung auf Verbindungsstellenvertiefungen und
-ausbeulungen in den Seitenwandabschnitten überprüft und in fünf Stufen bewertet. Je höher die
Stufe ist, umso besser ist die Bewertung.
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Vergleichstest 3
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Eintausend
Stück Wulstkernreitergummis
wurden unter Verwendung einer jeden der in Tabelle 3 gezeigten geschichteten
Strukturen hergestellt, um den prozentuellen Anteil der fehlerhaften
zu erhalten. Wenn die Enden in einer Verbindungsstelle in der Breitenrichtung
mehr als 3,0 mm verschoben waren und/oder ein Spalt zwischen den
Enden in einer Verbindungsstelle gebildet wurde, wurde es als fehlerhaft
beurteilt.
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Wie
oben beschrieben, ist der Gummibauteil in der vorliegenden Erfindung,
da die unvulkanisierten Gummistreifen dünn sind und die Verbindungsstellen
in der Umfangsrichtung verschoben sind, in den Schwankungen der
Dicke und Festigkeit erheblich verbessert und somit können die
einheitliche Beschaffenheit des Reifens, Reifenhaltbarkeit und dergleichen
erheblich verbessert werden.
