DE60133559T2

DE60133559T2 - Luftreifen mit einem aramid-gürtel

Info

Publication number: DE60133559T2
Application number: DE60133559T
Authority: DE
Inventors: Yves Herbelleau; Hubert Pacherie; Jean-Luc Guerbert-Jubert; Philippe Esnault
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: 2000-07-24
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2021-07-21
Also published as: EP1305171B1; DE60133559D1; RU2266206C2; US7032638B2; ATE391608T1; CN100333927C; BR0112757A; JP2004504212A; EP1305171A1; KR20030019600A; WO2002007994A1; US20030155060A1; CN1444527A; AU2001279773A1; BR0112757B1; JP4691311B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Reifen mit radialer Karkassenarmierung und insbesondere den Schutz ihrer Kronenarmierung.
Die Reifen, die zum Fahren unter schwierigen Bedingungen bestimmt sind, zum Beispiel auf Böden mit Kieselsteinen oder scharfen Gegenständen, weisen gewöhnlich eine Kronenarmierung auf, die einen Arbeitsblock und radial außen einen Schutzblock aufweist. Der Arbeitsblock ist dazu bestimmt, die Beanspruchungen aufgrund des Aufblasens und des Rollens des Reifens aufzunehmen. Der Schutzblock ist dazu bestimmt, die Faserschichten des Arbeitsblocks vor Schäden aufgrund der Stöße und Perforierungen, die bei der Benutzung erfahren werden, zu schützen und umfasst mindestens eine Faserschicht mit parallelen Verstärkungen. Diese Verstärkungen weisen oft eine Bruchdehnung auf, die größer als die der Arbeitsfaserschichten ist, welche sie schützen.
Zur Verbesserung der Lebensdauer der Kronenarmierung eines derartigen Reifens offenbart die Anmeldung WO 99/00260 einen Reifen, umfassend eine Krone, zwei Seitenwände und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung, die in den beiden Wülsten verankert ist, und eine Kronenarmierung, wobei die Kronenarmierung radial von innen nach außen einen Arbeitsblock und einen Schutzblock mit mindestens einer Faserschicht mit parallelen Verstärkungen, die im Wesentlichen im Umfang ausgerichtet sind, umfasst, wobei die Schutzfaserschicht aus elastischen metallischen Verstärkungen besteht. Bei diesem Reifen besteht die Faserschicht des Arbeitsblocks, die an die Schutzfaserschicht angrenzt, aus nicht dehnbaren metallischen Verstärkungen.
Dokument EP 0 698 510 beschreibt ebenfalls einen Reifen, umfassend eine Krone, zwei Seitenwände und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung, die in den zwei Wülsten verankert ist, und eine Kronenarmierung, wobei die Kronenarmierung radial von innen nach außen einen Arbeitsblock und einen Schutzblock mit mindestens einer Faserschicht mit parallelen Verstärkungen, die im Wesentlichen im Umfang ausgerichtet sind, umfasst, wobei die Schutzfaserschicht aus nicht metallischen Verstärkungen besteht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer anderen Reifenstruktur, welche auch das wesentliche Verlängern der Lebensdauer der Kronenarmierung ermöglicht und insbesondere im Falle von Flugzeugreifen.
Im Folgenden versteht sich unter:

– „Feinheit" die Masse in Gramm von tausend Metern einer Verstärkung; die Feinheit wird in Tex angegeben; die von einer Verstärkung erfahrene Spannung, ihre Festigkeit (Bruchkraft geteilt durch Feinheit) oder das Verstärkungsmodul werden in „cN/Tex" angegeben, wobei cN für Centinewton steht; die Bruchdehnung wird in Prozent angegeben;
– „Verstärkung" („reinforcing thread") jedes beliebige Verstärkungselement in Form eines Fadens, das eine bestimmte Matrix verstärken kann, zum Beispiel eine Kautschukmatrix; als Verstärkungen werden zum Beispiel Multifilgarne („multifilament yarns") aufgeführt, wobei diese Garne um sich selbst umzwirnt werden können oder nicht, Einzelfäden, wie etwa Monofile mit erhöhtem Grunddurchmesser, mit oder ohne Drehung um sich selbst, Seile oder Zwirne („cords"), die durch Verseilungs- oder Zwirnvorgänge dieser Einzelfäden oder dieser Garne erhalten werden, wobei derartige Verstärkungen Hybride, das heißt Verbundwerkstoffe, sein können, die Elemente von unterschiedlicher Beschaffenheit umfassen;
– „Zwirnen" („plied yarn” oder „folded yarn") eine Verstärkung, die aus zwei Strängen („single yarns") oder mehr besteht, welche mittels Zwirnvorgängen zusammengefügt werden; wobei diese Stränge, die im Allgemeinen aus Multifilgarnen gebildet sind, im Laufe eines ersten Zwirnschritts zunächst einzeln in eine Richtung (Drehrichtung S oder Z) gezwirnt werden, dann im Laufe eines zweiten Zwirnschritts zusammen in die umgekehrte Richtung (Drehrichtung Z bzw. S) gezwirnt werden;
– zur Bestimmung des Wertes des Steigungswinkels des berücksichtigten Zwirns, der während des zweiten Zwirnschrittes erhalten wurde, wird die (für homogene Anordnungen) folgende Formel benutzt:
wobei: • N die auf die Gesamtheit der Stränge aufgebrachte Drehung in Umdrehungen pro Meter ist, • T die Feinheit eines Strangs in Tex ist, • d die Dichte der berücksichtigten Verstärkung ist, wobei Aramid eine Dichte von 1,44 aufweist, • n die Anzahl an Strängen im berücksichtigten Zwirn ist und • γ der Steigungswinkel ist, der in Grad angegeben wird;
– „griffig gemachter Verstärkung" eine Verstärkung, die eine angemessene Beschichtungsbehandlung erfahren hat, und zwar einer Verleimung oder Griffigmachung, welche diese Verstärkung nach einer angemessenen Wärmebehandlung an der Matrix, für die sie bestimmt ist, kleben lässt;
– „axial" eine Richtung, die parallel zur Drehachse des Reifens liegt; diese Richtung kann „axial nach innen" sein, wenn sie nach dem Inneren des Reifens gerichtet ist, und „axial nach außen", wenn sie nach der Außenseite des Reifens gerichtet ist;
– „radial" eine Richtung, die senkrecht zur Drehachse des Reifens liegt und an dieser vorbei verläuft; diese Richtung kann „radial nach innen" oder „radial nach außen" sein, je nachdem, ob sie sich zu der Drehachse des Reifens hin oder zu der Außenseite des Reifens hin richtet;
– „Elastizitätsmodul" einer Kautschukmischung ein Sekantenmodul mit Ausdehnung von 10% Deformierung und Ausdehnung bei Raumtemperatur;
– „nicht dehnbarer metallischer Verstärkung" eine Verstärkung mit einer Dehnung, die relativ kleiner als 0,2% ist, gemessen unter 10% ihrer Bruchkraft;
– „elastischer metallischer Verstärkung" eine Verstärkung mit einer Dehnung, die relativ größer als 0,5% ist, gemessen bei 10% ihrer Bruchkraft;
– „einer im Umfang ausgerichteten Verstärkung" eine Verstärkung, die im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet ist, das heißt, dass sie mit dieser Richtung einen Winkel bildet, der um nicht mehr als fünf Grad von der Umfangsrichtung abweicht; und
– „einer radial ausgerichteten Verstärkung" eine Verstärkung, die im Wesentlichen auf derselben axialen Ebene enthalten ist oder auf einer Ebene, die mit einer axialen Ebene einen Winkel bildet, der kleiner oder gleich 10° ist.

Die mechanischen Eigenschaften der Verstärkungen werden auf den Verstärkungen bestimmt, die einer vorhergehenden Konditionierung unterzogen wurden. Mit „vorhergehender Konditionierung" ist die Lagerung der Verstärkungen während mindestens 24 Stunden vor dem Messen in einer standardmäßigen Atmosphäre gemäß der europäischen Norm DIN EN 20139 (Temperatur von 20 ± 2°C; Hygrometrie von 65 ± 2%) gemeint.
Mit anfänglichem Modul einer Verstärkung ist, nachdem es einer anfänglichen Spannung entsprechend der halben Summe der Feinheiten jedes Elementarstrangs unterzogen wurde (das heißt einer anfänglichen Spannung von 0,5 cN/Tex), das Sekantenmodul gemeint, das auf dieser Verstärkung unter denselben Bedingungen wie die Konditionierung bei einer Deformierung von 0,7% gemessen wird; die Proben weisen eine anfängliche Länge von 400 mm auf und die Verformungsgeschwindigkeit beträgt 200 mm/mn (oder 50 mm/mn, wenn die Bruchdehnung kleiner als 5% ist); die Modul- und Spannungsmessungen verstehen sich als Mittel von zehn Proben. Das anfängliche Modul einer Verstärkung wird gewöhnlich mit einer Präzision im Bereich von ±10% bestimmt.
Der Reifen nach der Erfindung umfasst eine Krone, zwei Seitenwände und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung, die in jeder der Wülste verankert ist, und eine Kronenarmierung. Die Kronenarmierung umfasst radial von innen nach außen einen Arbeitsblock und einen Schutzblock. Der Schutzblock weist mindestens eine Faserschicht mit parallelen Verstärkungen auf, die im Umfang ausgerichtet sind. Dieser Reifen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht des Schutzblocks aus aromatischen Polyamidverstärkungen mit anfänglichem Modul, das kleiner als 1000 cN/Tex ist, und Festigkeit, die größer als 65 cN/Tex ist, besteht.
Vorzugsweise ist das anfängliche Modul aus aromatischen Polyamidverstärkungen der Faserschicht des Schutzblocks kleiner oder gleich 500 cN/Tex.
Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe eines Reifen zugrunde, umfassend eine Krone, zwei Seitenwände und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung, die in jeder der Wülste verankert ist, und eine Kronenarmierung. Die Kronenarmierung umfasst radial von innen nach außen einen Arbeitsblock und einen Schutzblock. Der Schutzblock weist mindestens eine Faserschicht mit parallelen Verstärkungen auf, die im Umfang ausgerichtet sind. Dieser Reifen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht der parallelen Verstärkungen mit Umfangsausrichtung aus aromatischen Polyamidverstärkungen besteht, wobei der Steigungswinkel der Verstärkungen größer als 28 Grad ist.
Derartige aromatische Polyamidverstärkungen weisen eine „bimodulare" Zugkraft-Längenänderungskurve auf. Das heißt, dass bei geringen Dehnungen das anfängliche Erstreckungsmodul der Verstärkung gering ist, kleiner als 1000 cN/Tex und sogar als 500 cN/Tex, wohingegen darüber hinaus die Zugkraft-Längenänderungskurve sehr wesentlich ansteigt. Infolgedessen nimmt die Schutzkronenfaserschicht nach der Erfindung keine oder fast keine der Umschlingungsbeanspruchungen der Reifenkrone beim Aufblasen und Zentrifugieren auf. Diese Beanspruchungen werden von der oder den Kronenfaserschichten des Arbeitsblocks aufgenommen. Diese Verstärkungen der Schutzkronenfaserschicht nach der Erfindung werden bei normalem Betrieb des Reifens nicht unter Spannung gesetzt, sie können folglich ihre Schutzöffnung während des Fahrens über einen schneidenden oder stumpfen Gegenstand, wie etwa einen Kieselstein oder einen Stein, ausfüllen. Sie füllen diese Öffnung aufgrund ihrer starken Festigkeit in Verbindung mit den ausgezeichneten Eigenschaften des Widerstands gegenüber dem Schnitt der aromatischen Polyamidverstärkungen sehr gut aus.
Es sei ebenfalls bemerkt, dass diese Schutzkronenfaserschicht, deren Verstärkungen aus aromatischem Polyamid mit sehr hohem Steigungswinkel bestehen, eine ausgezeichnete Adhäsion des Schutzblockes auf dem Arbeitsblock erbringt. Tatsächlich kann in Tests, die bei sehr hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden, eine wesentliche Verbesserung bemerkt werden.
Vorzugsweise ist der Steigungswinkel der Verstärkungen kleiner oder gleich 38 Grad. Tatsächlich wird es über diesen Wert des Steigungswinkels hinaus aufgrund von Verdrillungsphänomenen sehr schwierig, die Verstärkungen durchzuführen.
Der bevorzugte Bereich der Steigungswinkelwerte der Verstärkungen liegt zwischen 31 und 38 Grad. Und zur Beibehaltung des bimodularen Charakters der Verstärkungen während ihrer Griffigmachungsbehandlung wird es bevorzugt, die aufgebrachte Spannung unter 3 cN/Tex und sogar unter 1,5 cN/Tex zu halten.
Es wurde festgestellt, dass in diesem Bereich von Steigungswinkelwerten durch die Schematisierung der Zugkraft-Längenänderungskurve der Verstärkungen, die durch zwei Tangenten erhalten werden, einer am Ursprung, die dem anfänglichen Erstreckungsmodul entspricht und die andere in der Bruchzone, der Schnittpunkt dieser beiden Tangenten als der Übergangspunkt A der Verstärkung definiert werden kann. Dieser Übergangspunkt liegt zwischen 5 und 8% der Dehnung, was bedeutend über der Bruchdehnung einer gewöhnlichen aromatischen Polyamidverstärkung liegt, die im Bereich von 4 bis 5% liegt.
Die Feinheiten der im Schutzblock des Reifens nach der Erfindung benutzten Verstärkungen sind vorzugsweise größer als 600 Tex.
Vorteilhafterweise ist die Kronenarmierung des Reifens nach der Erfindung derart, dass die Faserschicht des Schutzblocks, die aus Verstärkungen besteht, welche im Umfang ausgerichtet sind, radial außen an eine Faserschicht mit parallelen Verstärkungen, die im Umfang des Arbeitsblocks ausgerichtet sind, angrenzt.
Vorteilhafterweise umfasst diese Faserschicht des Arbeitsblocks Verstärkungen des anfänglichen Moduls, das größer als 1800 cN/Tex ist. Diese Verstärkungen können aus aromatischem Polyamid mit Steigungswinkeln, die kleiner als 26 Grad sind, zusammengesetzt sein. Die Bruchdehnung derartiger Verstärkungen liegt im Bereich von 4 bis 5%.
Die Kronenarmierung des Reifens nach der Erfindung ist derart, dass die Beanspruchungen aufgrund des Aufblasens und der Zentrifugierung von den Faserschichten des Arbeitsblocks aufgenommen werden, da der Übergangspunkt A der Verstärkungen, welche die Schutzfaserschicht ausmachen, über der Bruchdehnung der Verstärkungen liegt, welche die angrenzende Verstärkungsfaserschicht mit Umfangsausrichtung des Arbeitsblocks ausmachen.
Vorzugsweise erstreckt sich die Schutzblockfaserschicht axial über den Arbeitsblock auf beiden Seiten der Medianebene des Reifens.
Der Erfindung liegt auch die Aufgabe eines Flugzeugreifens zugrunde, umfassend eine Krone, zwei Seitenwände und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung, die in jeder der Wülste verankert ist, und eine Kronenarmierung, wobei die Kronenarmierung radial von innen nach außen einen Arbeitsblock und einen Schutzblock mit mindestens einer Faserschicht mit parallelen Verstärkungen, die im Wesentlichen im Umfang ausgerichtet sind, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht des Schutzblocks aus aromatischen Polyamidverstärkungen besteht, wobei der Steigungswinkel dieser Verstärkungen größer als 28 Grad ist.
Die Erfindung betrifft auch einen Reifen für schwere Straßenfahrzeuge, umfassend eine Krone, zwei Seitenwände und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung, die in jeder der Wülste verankert ist, und eine Kronenarmierung, wobei die Kronenarmierung radial von innen nach außen einen Arbeitsblock und einen Schutzblock mit mindestens einer Faserschicht mit parallelen Verstärkungen, die im Wesentlichen im Umfang ausgerichtet sind, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht des Schutzblocks aus aromatischen Polyamidverstärkungen besteht, wobei der Steigungswinkel der Verstärkungen größer als 28 Grad ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung im Falle von Flugzeugreifen werden nun mithilfe der angehängten Zeichnung beschrieben, wobei:
1 schematisch in axialem Querschnitt einen Reifen nach der Erfindung darstellt;
2 eine zweite Ausführungsform zeigt;
3 eine dritte Ausführungsform zeigt;
4 die Zugkraft-Längenänderungskurven mehrerer Verstärkungen zeigt; und
5 die Zugkraft-Längenänderungskurven von zwei komplementären Verstärkungen zeigt.
Der Flugzeugreifen 1, der schematisch im axialen Halbschnitt in 1 dargestellt ist, umfasst eine Krone 2, zwei Seitenwände 3 und zwei Wülste 4. Eine Karkassenarmierung 5 erstreckt sich von einer Wulst zur nächsten und besteht aus zwei Umfangsausrichtungen 6 und 7 der ersten Verstärkungen. Die Umfangsausrichtungen der ersten Verstärkungen 6 und 7 sind im Wesentlichen radial in den Seitenwänden 3 ausgerichtet und bestehen aus Verstärkungen aus aromatischem Polyamid oder Aramid. Die ersten Verstärkungen sind parallel angeordnet und sind durch eine Mischschicht 8 getrennt, deren Beschaffenheit und Modul in Abhängigkeit ihrer Position im Reifen angepasst sind.
In 1 ist auch ein erstes Beispiel der Kronenarmierung 14 gezeigt. Diese besteht aus einem Arbeitsblock und einem Schutzblock. Der Schutzblock umfasst eine Faserschicht 17, bestehend aus aromatischen Polyamidverstärkungen mit einem Steigungswinkel zwischen 28 und 38 Grad und einer Feinheit, die größer als 600 Tex ist. Der Arbeitsblock umfasst zwei Verstärkungsfaserschichten 15 und 16 mit Ausrichtung im Wesentlichen im Umfang, die durch die Schraubenwicklung von mindestens einer Verstärkung erhalten wird. Dieses Verstärken des Arbeitsblocks umfasst Verstärkungen aus aromatischem Polyamid oder Aramid. Diese Verstärkungen weisen ein anfängliches Modul, das größer als 1800 cN/Tex ist, auf und die Aramidzwirne weisen einen Steigungswinkel, der kleiner als 26 Grad ist, auf.
Die Anzahl an Verstärkungsfaserschichten dieses Arbeitsblocks sowie der Einbauschritt sind in Abhängigkeit der Maße des Reifens und seinen Benutzungsbedingungen angepasst. Diese Ausführungsform einer Kronenarmierung weist den Vorteil auf, dass eine sehr wirksame Umschlingung erlangt werden kann, welche die Variation der Maße des Reifens während des Aufblasens sowie bei hoher Geschwindigkeit minimiert. Es kann festgestellt werden, dass die Entwicklung des Profils drei bis vier Mal kleiner sein kann als für einen gewöhnlichen Flugzeugreifen wie etwa 30-7.7R16 AIRX. Diese ausgezeichnete Umschlingung weist ebenfalls den Vorteil auf, dass sich die Mischungen, welche die Reifenlauffläche der Krone des Reifens ausmachen, nicht stark ausdehnen. Die Oberflächenrisse der Reifenlauffläche aufgrund des Ozons, das in der Luft vorhanden ist, werden stark reduziert.
Es wurde auch festgestellt, dass die Adhäsion der Faserschicht 17 des Schutzblocks auf der angrenzenden Faserschicht 16 ausgezeichnet ist.
Die Kronenarmierung 41 des Reifens 40, die in 2 gezeigt ist, umfasst wie vorhergehend zwei Verstärkungsfaserschichten mit Ausrichtung im Wesentlichen im Umfang 15 und 16 und ist mit zwei Schichten 42 und 43 aus Verstärkungselementen des anfänglichen Moduls, das größer als 1800 cN/Tex ist, ergänzt, die im Wesentlichen im Umfang ausgerichtet und axial auf beiden Seiten der Medianebene des Reifens in den seitlichen Zonen L der Krone angeordnet sind. Diese Schichten bestehen auch aus aromatischen Verstärkungen des anfänglichen Moduls, das größer als 1800 cN/Tex ist. Sie erlauben das Verstärken der Umschlingung der seitlichen Zonen L der Krone. Die Schichten 42 und 43 sind radial zwischen den Faserschichten 15 und 16 und der Karkassenarmierung 5 angeordnet.
Die Armierung 41 ist auch durch eine Kronenschutzfaserschicht 44 ergänzt, welche radial nach außen relativ zu den anderen Faserschichten der Kronenarmierung 41 angeordnet ist. Diese Kronenschutzfaserschicht besteht wie vorhergehend aus Aramidverstärkungen mit sehr hoher Drehung, die im Wesentlichen im Umfang ausgerichtet sind. Es versteht sich, dass sich diese Schutzfaserschicht axial über die Faserschichten 15 und 16 auf beiden Seiten der Medianebene P des Reifens um einen axialen Abstand a erstreckt.
3 zeigt einen Reifen 50 mit einer Kronenarmierung 51, umfassend des Weiteren zwei Verstärkungsfaserschichten 52, 53, die in jeder Faserschicht zueinander parallel sind und von einer Faserschicht zur nächsten überkreuzt sind, wobei sie mit der Umfangsrichtung einen Winkel α bilden, der zwischen 5 und 35 Grad liegt, wobei die Verstärkungen ein anfängliches Modul, das größer als 1800 cN/Tex ist, aufweisen. Diese Verstärkungen können ebenfalls aus aromatischem Polyamid mit einem Steigungswinkel, der kleiner als 26 Grad ist, sein. Diese beiden Faserschichten sind radial unter den Umfangsverstärkungsfaserschichten 15 und 16 angeordnet. Sie erhöhen die Abweichungsschubkraft des Reifens 50 relativ zu derjenigen des Reifens 40. Dieser Reifen ist insbesondere dazu angepasst, als Leit- oder Rollreifen eines Flugzeugs zu dienen. Eine ähnliche Struktur lässt sich auch auf Reifen von Schwerfahrzeugen anwenden.
In den drei gezeigten Beispielen wird die Verankerung der beiden Umfangsausrichtungen 6 und 7 in den Wülsten 3 durch die Ausrichtungen oder „Stapel" 9 der zweiten Verstärkungen, die im Wesentlichen im Umfang ausgerichtet und axial auf beiden Seiten jeder Umfangsausrichtung der ersten Verstärkungen 6 und 7 angeordnet sind, sichergestellt. Jede Ausrichtung oder jeder Stapel 9 der zweiten Verstärkungen kann durch die Schraubenwicklung einer Verstärkung erhalten werden. Die ersten, radialen, Verstärkungen und die zweiten, Umfangs-, Verstärkungen sind voneinander durch eine Schicht einer Kautschukmischung 10 von sehr hohem Elastizitätsmodul getrennt, um jeglichen direkten Kontakt einer Verstärkung mit einer anderen zu verhindern. Die seitliche Adhäsion zwischen jeder Umfangsausrichtung 6 und 7 und den Stapeln 9 der Umfangsverstärkungen ermöglicht das Aufnehmen der Spannung, die sich in den ersten Verstärkungen während des Aufblasens des Reifens 1 entwickelt. Diese Wulststruktur gewährleistet eine ausgezeichnete Verankerung, die selbst bei sehr erhöhten Flugzeugreifendrücken von mehr als 12 bar, und die in gewissen bestimmten Anwendungen 25 bar erreichen können, sehr wirksam bleibt.
Die Stapel 9 der zweiten Verstärkungen sind in drei Gruppen unterteilt, wobei zwei Stapel 11 axial außerhalb der Karkassenarmierung 5 an der Außenseite des Reifens angeordnet sind, zwei Stapel 12 axial innerhalb relativ zur Karkassenarmierung 5 auf der Innenseite des Reifens angeordnet sind und 4 Stapel 13 zwischen den zwei Umfangsausrichtungen 6 und 7 der Karkassenarmierung 5 angeordnet sind.
Die Kronenarmierung der Reifen nach der Erfindung kann auch mit Karkassenarmierungen benutzt werden, die gewöhnlich in den Wülsten mittels eines Wendens um einen Wulstkern verankert sind.
4 zeigt die Zugkraft-Längenänderungskurven von vier Verstärkungen aus aromatischem Polyamid, die in den Reifen nach der Erfindung benutzt werden:

– Kurve 1 entspricht einem griffig gemachten Zwirn mit einem Steigungswinkel von 31,5 Grad;
– Kurve 2 weist einen griffig gemachten Zwirn mit einem Steigungswinkel von 34 Grad auf;
– Kurve 3 weist einen griffig gemachten Zwirn mit einem Steigungswinkel von 38 Grad auf; und
– Kurve 4 weist einen griffig gemachten Zwirn mit einem Steigungswinkel von 21 Grad auf.

Die Kurven zeigen auf der Abszisse die Dehnung des Zwirns in % und auf der Ordinate das Verhältnis zwischen der aufgebrachten Kraft und der Feinheit des Zwirns, was der Festigkeit in cN/Tex entspricht.
Die Kurve 4 entspricht einem griffig gemachten Zwirn mit einer Feinheit von 735 Tex, der aus zwei identischen Aramidsträngen von 330 Tex geschaffen wurde, welche einzeln bei 230 Umdrehungen pro Meter überdreht, dann gleichzeitig bei 230 U/min in der entgegengesetzten Richtung gezwirnt wurden, was ihm einen Steigungswinkel von 21 Grad verleiht. Die Bruchdehnung beträgt 4,45%, das anfängliche Modul liegt bei 2000 cN/Tex. Die Festigkeit dieses Zwirns beträgt 133 cN/Tex.
Die Kurve 1 entspricht einem griffig gemachten Zwirn mit einer Feinheit von 1235 Tex, der aus drei identischen Aramidsträngen von 330 Tex geschaffen wurde, welche einzeln bei 310 Umdrehungen pro Meter überdreht, dann gleichzeitig bei 310 U/min in der entgegengesetzten Richtung gezwirnt wurden, was ihm einen Steigungswinkel von 31,5 Grad verleiht. Die Bruchdehnung beträgt 8,8%, das anfängliche Modul liegt im Bereich von 480 cN/Tex und die Festigkeit bei 104 cN/Tex. Die Zugkraft-Längenänderungskurve dieses Zwirns zeigt einen bimodularen Charakter, der durch einen Übergangspunkt A₁ im Bereich von 5,7% markiert ist, auf.
Die Kurve 2 entspricht einem griffig gemachten Zwirn mit einer Feinheit von 1291 Tex, der aus drei identischen Aramidsträngen von 330 Tex geschaffen wurde, welche einzeln bei 350 Umdrehungen pro Meter überdreht, dann gleichzeitig bei 350 U/min in der entgegengesetzten Richtung gezwirnt wurden, was ihm einen Steigungswinkel von 34 Grad verleiht. Die Bruchdehnung beträgt 10,2%, das anfängliche Modul liegt im Bereich von 330 cN/Tex und die Festigkeit bei 90 cN/Tex. Der Übergangspunkt A₂ der Zugkraft-Längenänderungskurve liegt im Bereich von 6,9%.
Die Kurve 3 entspricht einem griffig gemachten Zwirn mit einer Feinheit von 1371 Tex, der aus drei identischen Aramidsträngen von 330 Tex geschaffen wurde, welche einzeln bei 390 Umdrehungen pro Meter überdreht, dann gleichzeitig bei 390 U/min in der entgegengesetzten Richtung gezwirnt wurden, was ihm einen Steigungswinkel von 38 Grad verleiht. Die Bruchdehnung beträgt 12,3%, das anfängliche Modul liegt im Bereich von 165 cN/Tex und die Festigkeit bei 68 cN/Tex. Der Übergangspunkt A₃ der Zugkraft-Längenänderungskurve liegt im Bereich von 7,7%.
Die Zwirne nach der Erfindung wurden auf gewöhnliche Weise mit zwei aufeinanderfolgenden Bädern griffig gemacht, wobei das erste, ein Bad zur Vorgriffigmachung, einen Klebstoff der Art Epoxid aufbringt und das zweite einen Klebstoff der Art RFL. Die Behandlungsspannung während des ersten Bades betrug 1 cN/Tex und während des zweiten 0,6 cN/Tex. Die Behandlungstemperatur lag im Bereich von 230°C.
Die Zugkraft-Längenänderungskurven zeigen deutlich die Modifikation des Verhaltens, das mit der Verstärkung der Drehung der Zwirne verbunden ist. Die drei Kurven zeigen ein bimodulares Verhalten, das mit einem Übergangspunkt A markiert ist, welcher sich bei einer Dehnung befindet, die sich mit der Erhöhung des Steigungswinkels überkreuzt.
5 zeigt die Zugkraft-Längenänderungskurven von zwei Verstärkungen nach der Erfindung. Die Kurve 5 entspricht einem griffig gemachten Zwirn mit einer Feinheit von 791 Tex, der aus zwei identischen Aramidsträngen von 330 Tex geschaffen wurde, welche einzeln bei 360 Umdrehungen pro Meter überdreht, dann gleichzeitig bei 360 Umdrehungen pro Meter in der entgegengesetzten Richtung gezwirnt wurden, was ihm einen Steigungswinkel von 31,5 Grad verleiht. Die Bruchdehnung beträgt 8,2%, das anfängliche Modul liegt im Bereich von 500 cN/Tex und die Festigkeit bei 96 cN/Tex. Der Übergangspunkt A₅ beträgt 4,7%. Es wird ein Verhalten angetroffen, das demjenigen des Zwirns von Kurve 1 nahe ist.
Die Kurve 6 entspricht einem griffig gemachten Zwirn mit einer Feinheit von 848 Tex, der aus zwei identischen Aramidsträngen von 330 Tex geschaffen wurde, welche einzeln bei 450 Umdrehungen pro Meter überdreht, dann gleichzeitig bei 450 Umdrehungen pro Meter in der entgegengesetzten Richtung gezwirnt wurden, was ihm einen Steigungswinkel von 37,5 Grad verleiht. Die Bruchdehnung beträgt 10,8%, das anfängliche Modul liegt im Bereich von 300 cN/Tex und die Festigkeit bei 72 cN/Tex. Der Übergangspunkt A₆ beträgt 6,9%. Es wird ein Verhalten angetroffen, das demjenigen des Zwirns von Kurve 3 nahe ist.
Es wurde ein Reifen nach der Erfindung mit den Maßen 30–7,7R16 getestet, umfassend:

– als Karkassenarmierung drei Umfangsausrichtungen von ersten Verstärkungen, die aus griffig gemachten Zwirnen mit einer Feinheit gleich 501 Tex bestehen, die aus 3 identischen Aramidsträngen von 167 Tex geschaffen wurden; die Dichte der ersten Verstärkungen beträgt in der Wulstzone 88 f/dm;
– als zweite Verstärkungen Stahlmonofilamente mit einem Durchmesser von 0,98 mm und in 13 Stapel 9 unterteilt: • 3 Stapel, die axial mit 14, 17 und 20 Windungen am weitesten innen liegen, • 4 Stapel zwischen den ersten und zweiten Umfangsausrichtungen mit 10, 14, 16 und 20 Windungen, • 3 Stapel zwischen den zweiten und dritten Umfangsausrichtungen mit 19, 15 und 10 Windungen und • 3 Stapel, die axial mit 14, 10 und 7 Windungen am weitesten außen liegen.
– eine Kronenarmierung mit: • drei Verstärkungsfaserschichten, die im Wesentlichen im Umfang ausgerichtet sind, bestehend aus griffig gemachten Zwirnen mit einer Feinheit gleich 735 Tex, welche aus 2 identischen Aramidsträngen von 330 Tex (Kurve 4) geschaffen wurden; die Verstärkungen weisen einen Einbauschritt von 1,2 mm auf; und • einer Schutzfaserschicht, bestehend aus Verstärkungen mit einem Steigungswinkel von 38 Grad, entsprechend der Verstärkung der Zugkraft-Längenänderungskurve 6.

Die Mischschicht mit sehr hohem Elastizitätsmodul wies ein Dehnungssekantenmodul von 45 MPa und eine Shore-Härte A von 90 auf.
Dieser Reifen wurde Tests zur Widerstandsfähigkeit gegenüber Platzen unterzogen und die maximalen gemessenen Drücke lagen im Bereich von 100 bar. Er ist auch durch eine Dehnungsrate seiner Entwicklung zwischen dem Nulldruck und seinem Betriebsdruck von 15 bar im Bereich von 1,5% gekennzeichnet. Dieser Reifen wurde auch erfolgreich Ablösungstests unterzogen, die den Standardtests für die Zulassung von Flugzeugreifen ähnlich sind.
Dieser Reifen wurde mit einem Reifen mit gewöhnlicher Struktur verglichen, umfassend Verstärkungen der Karkassenarmierung aus Nylon und eine Kronenarmierung mit mehreren Umschlingungsfaserschichten, welche ebenfalls aus Nylonverstärkungen zusammengesetzt sind, und eine metallische Schutzkronenfaserschicht. Diese Schutzfaserschicht war aus metallischen Verstärkungen zusammengesetzt, die mit Wellungen auf die Kronenebene gesetzt wurden, um die größtmögliche Wirkung zu erzielen.
Der durchgeführte Test entspricht dem Rollenlassen der Reifen auf einem Rad, umfassend eine Reihe von hemisphärischen Eindringkörpern mit einer Größe, die zur Beschädigung der Kronenarmierung der Reifen angepasst ist. Die zwei getesteten Reifen zeigten einen praktisch identischen Widerstand auf. Infolgedessen weist die Schutzkronenfaserschicht nach der Erfindung den Vorteil desselben Widerstands gegenüber Eindrücken wie eine klassische metallische Faserschicht auf, während gleichzeitig ein viel besserer Widerstand gegenüber Oxidierung der Kronenarmierung bereitgestellt wird.
Die Konfektionierung des Reifens nach der Erfindung kann vorteilhafterweise auf einem steifen Kern durchgeführt werden, der die Form seines inneren Hohlraums festlegt, wie etwa jene, die in EP 242 840 oder EP 822 047 beschrieben wurden. Auf diesen Kern werden in der von der endgültigen Struktur erforderlichen Reihenfolge alle Bestandteile des Reifens aufgebracht, welche direkt an ihren endgültigen Stellen angebracht werden ohne dass dabei zu irgendeinem Zeitpunkt während der Konfektionierung die Konformierung eingebüßt wird. Die Härtung erfolgt auf einem Kern, wobei dieser erst nach der Vulkanisierungsphase entfernt wird.
Diese Art der Herstellung weist den Vorteil auf, dass die während der herkömmlichen Konformierungsphasen auf die Verstärkungen auferlegten Vorspannungen, insbesondere auf jene, die auf 0° ausgerichtet sind, stark reduziert oder sogar entfernt werden.
Der Verband auf dem Kern kann auch teilweise abgekühlt werden, um die Verstärkungen im Deformierungszustand, der von dem Einbau auferlegt wurde, zu behalten.
Auf entsprechende Weise kann der Reifen auch auf einem Zylinder, wie in WO 97/47 463 oder EP 0 718 090 beschrieben, hergestellt werden, unter der Voraussetzung, dass die Konformierung des Werkstücks des Reifens vor dem Durchführen des Einbaus der im Wesentlichen im Umfang ausgerichteten Verstärkungen geschieht.
Es kann auch der Einbau von im Umfang ausgerichteten Verstärkungen auf einer Form durchgeführt werden, die eine Geometrie aufweist, die mit der in der Härtungsgussform angestrebten Form identisch ist. Der Kronenblock wird anschließend mit dem komplementären Werkstück des Reifens nach dem Fachmann bekannten Transfertechniken zusammengesetzt, dann, immer noch nach bekannten Prinzipien, wird der Reifen zusammengefügt und unter Einsatz einer Membran im Inneren des Reifens unter Druck gesetzt.
Diese Ausführungsform garantiert ebenfalls das Fehlen von Vorspannungen aufgrund der Gusskonformierung der Vulkanisierung. SCHLUSSELZUDEN FIGUREN

Courbe Kurve

TENACITES (cN/tex) FESTIGKEITEN (cN/Tex)

ALLONGEMENTS (%) DEHNUNGEN (%)

Claims

Reifen (1), umfassend eine Krone (2), zwei Seitenwände (3) und zwei Wülste (4), eine Karkassenarmierung (5), die in jeder der Wülste verankert ist, und eine Kronenarmierung (14, 41, 51), wobei die Kronenarmierung radial von innen nach außen einen Arbeitsblock und einen Schutzblock mit mindestens einer Faserschicht (17, 44) mit parallelen Verstärkungen, die im Wesentlichen im Umfang ausgerichtet sind, umfasst, wobei die Faserschicht (17, 44) des Schutzblocks aus aromatischen Polyamidverstärkungen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das anfängliche Modul der Verstärkungen kleiner als 1000 cN/Tex ist und die Festigkeit größer als 65 cN/Tex ist.
Reifen (1) nach Anspruch 1, wobei das anfängliche Modul aus aromatischen Polyamidverstärkungen kleiner oder gleich 500 cN/Tex ist.
Reifen (1, 40, 50), umfassend eine Krone (2), zwei Seitenwände (3) und zwei Wülste (4), eine Karkassenarmierung (5), die in jeder der Wülste verankert ist, und eine Kronenarmierung (14, 41, 51), wobei die Kronenarmierung radial von innen nach außen einen Arbeitsblock und einen Schutzblock mit mindestens einer Faserschicht (17, 44) mit parallelen Verstärkungen, die im Wesentlichen im Umfang ausgerichtet sind, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht (17, 44) des Schutzblocks aus aromatischen Polyamidverstärkungen besteht, wobei der Steigungswinkel der Verstärkungen größer als 28 Grad ist.
Reifen (1, 40, 50) nach Anspruch 3, wobei der Steigungswinkel der Verstärkungen kleiner oder gleich 38 Grad ist.
Reifen (1, 40, 50) nach einem der Ansprüche 3 und 4, wobei der Steigungswinkel der Verstärkungen zwischen 31 und 38 Grad liegt.
Reifen (1, 40, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die auf die Verstärkungen aufgebrachte Spannung während ihrer Griffigmachungsbehandlung kleiner als 3 cN/Tex ist.
Reifen (1, 40, 50) nach Anspruch 6, wobei die auf die Verstärkungen aufgebrachte Spannung während ihrer Griffigmachungsbehandlung kleiner als 1,5 cN/Tex ist.
Reifen (1, 40, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Feinheit der Verstärkungen der Faserschicht des Schutzblocks eine Feinheit, die größer als 600 Tex ist, aufweist.
Reifen (1, 40, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei sich die Faserschicht (17, 44) des Schutzblocks axial über den Arbeitsblock auf beiden Seiten der Medianebene (P) des Reifens erstreckt.
Reifen (1, 40, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Faserschicht (17, 44) des Schutzblocks radial nach außen an eine Faserschicht (16) mit parallelen Verstärkungen, die im Wesentlichen im Umfang des Arbeitsblocks ausgerichtet sind, angrenzt.
Reifen (1, 40, 50) nach Anspruch 10, wobei die Verstärkungen der Faserschicht (16) des Arbeitsblocks ein anfängliches Elastizitätsmodul, das größer als 1800 cN/Tex ist, aufweisen.
Reifen (1, 40, 50) nach Anspruch 11, wobei die Verstärkungen der Faserschicht (16) des Arbeitsblocks Verstärkungen aus aromatischem Polyamid mit Steigungswinkeln sind, die kleiner als 26 Grad sind.
Reifen (1, 40, 50) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Krone eine zentrale Zone und zwei seitliche Zonen umfasst, der Arbeitsblock ferner zwei Schichten (42, 43) von Elementen zur Verstärkung des anfänglichen Elastizitätsmoduls, das größer als 1800 cN/Tex ist, umfasst, welche im Umfang ausgerichtet und axial auf beiden Seiten der Medianebene (P) des Reifens in den seitlichen Zonen der Krone angeordnet sind.
Reifen (1, 40, 50) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Arbeitsblock ferner zwei Verstärkungsfaserschichten (52, 53) umfasst, die in jeder Faserschicht zueinander parallel sind und von einer Faserschicht zur nächsten überkreuzt sind, wobei sie mit der Umfangsrichtung einen Winkel α bilden, der zwischen 5 und 35 Grad liegt, wobei die Verstärkungen ein anfängliches Modul, das größer als 1800 cN/Tex ist, aufweisen.