-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Luftreifen. Sie betrifft
insbesondere die Anordnung und Konfiguration der Verstärkungskonstruktion
in den Flanken, in den Wülsten
und im Scheitelbereich des Luftreifens; sie bezieht sich auch auf
die Verankerung der Karkassendrähte
in dem Wulst und die Verstärkungen
an verschiedenen Teilen des Wulstes oder der Flanke.
-
Die
Verstärkung
von Luftreifen setzt sich derzeit aus einer oder mehreren Lagen
zusammen, die gewöhnlich
als «Karkassenlagen», «Scheitellagen» etc. bezeichnet
werden. Diese Art, die Verstärkungen zu
bezeichnen, rührt
von dem Herstellungsverfahren, das darin besteht, eine Reihe von
Halbfertigprodukten in Form von Lagen, die mit meistens longitudinalen
Drahtverstärkungen
versehen sind, zu realisieren, die dann montiert werden, um einen
Luftreifen zu konfektionieren.
-
Die
Lagen werden flach mit großen
Abmessungen hergestellt und werden dann in Abhängigkeit von den Dimensionen
eines gegebenen Produkts geschnitten. Die Montage der Lagen wird
in einem ersten Schritt auch in etwa flach realisiert. Der so hergestellte
Reifenrohling wird anschließend
geformt, um ihm das für
Luftreifen typische toroidale Profil zu geben. Dann werden die als
Produkte für
die Endfertigung bezeichneten Halbfertigprodukte auf den Rohling
aufgelegt, um ein für
die Vulkanisation fertiges Produkt zu bilden.
-
Dieses
herkömmliche
Verfahren beinhaltet die Verwendung eines Wulstkerns, der für die Verankerung
oder das Festhalten der Karkassenlage in der unteren Zone der Flanke
verwendet wird. Herkömmlich
wird ein Teil der Lage um einen in dem Wulst des Luftrei fens angeordneten
Wulstkern hochgeschlagen. Auf diese Weise schafft man eine Verankerung der
Karkassenlage in dem Wulst.
-
Die
Generalisierung dieses herkömmlichen Verfahrens
in der Industrie veranlasste trotz der zahlreichen Varianten bei
der Herstellung der Lagen und zusammengefügte Einheiten den Fachmann
dazu, ein an das Verfahren angepasstes Vokabular zu verwenden; daher
diese Terminologie, die insbesondere die Ausdrücke «Lagen», «Karkasse», «Wulstkern», «Konformation» zur Bezeichnung
des Übergangs
eines flachen Profils zu einem toroidalen Profil etc., umfasst.
-
Es
gibt jedoch heute Luftreifen, die nach den oben angegebenen Definitionen
keine eigentlichen «Lagen» oder «Wulstkerne» enthalten.
In der Druckschrift
EP 0 582
196 werden beispielsweise Luftreifen beschrieben, die ohne
Hilfe von Halbfertigprodukten in Form von Lagen hergestellt werden.
Die Drähte der
verschiedenen Verstärkungsstrukturen
werden beispielsweise direkt auf die angrenzenden Lagen aus Kautschukmischungen
aufgebracht, wobei das Ganze in aufeinanderfolgenden Lagen auf einen
toroidalen Kern aufgebracht wird, dessen Form es ermöglicht,
im Laufe der Herstellung direkt ein Profil aufzubauen, das dem fertigen
Profil des Luftreifens ähnelt.
-
In
diesen Fällen
gibt es keine «Halbfertigprodukte», «Lagen» oder «Wulstkerne» mehr.
Die Basisprodukte wie Kautschukmischungen und Verstärkungen
in Form von Filamenten werden direkt auf den Kern aufgebracht. Da
der Kern eine toroidale Form hat, erübrigt es sich, den Reifenrohling
zu formen, um von einem flachen Profil zu einem Profil in Torusform
zu kommen.
-
Die
in dieser Druckschrift beschriebenen Luftreifen verfügen im Übrigen nicht über den
herkömmlichen
Hochschlag der Karkassenlage um einen Wulstkern. Dieser Typ von
Verankerung wird durch eine Anordnung ersetzt, bei der angrenzend
an die Verstärkungsstruktur der
Flanke umlaufende Filamente angebracht werden, wobei das Ganze in
einer Kautschukmischung zur Verankerung oder Verbindung eingebettet
ist.
-
Es
gibt auch Verfahren zur Montage an einem toroidalen Kern, bei denen
Halbfertigprodukte verwendet werden, die für ein schnelles, effizientes und
einfaches Anbringen an einen zentralen Kern speziell geeignet sind.
Es ist schließlich
auch möglich,
eine Mischform zu verwenden, die bestimmte Halbfertigprodukte zur
Realisierung bestimmter Architekturaspekte (wie Lagen, Wulstkerne
etc.) umfasst, wohingegen gleichzeitig andere durch direktes Anbringen
von Mischungen und/oder Verstärkungen in
Form von Filamenten realisiert werden.
-
Um
den neuen technischen Fortschritten sowohl auf dem Gebiet der Herstellung
als auch bei der Konzeption der Produkte Rechnung zu tragen, werden
in diesem Dokument die herkömmlichen
Ausdrücke
wie «Lagen», «Wulstkerne» und dergleichen
vorteilhaft durch neutrale oder von dem verwendeten Verfahrenstyp
unabhängige
Ausdrücke
ersetzt. Der Ausdruck «Verstärkung vom
Karkassentyp» oder «Flankenverstärkung» dient
daher zur Bezeichnung der Verstärkungsdrähte einer
Karkassenlage in einem herkömmlichen
Verfahren und der entsprechenden Drähte, die ganz allgemein auf
Höhe der
Flanken eines Luftreifens angebracht werden, der nach einem Verfahren
ohne Halbfertigprodukte hergestellt wird.
-
Der
Ausdruck «Verankerungszone» kann den
herkömmlichen
Hochschlag der Karkassenlage um einen Wulstkern in einem herkömmlichen
Verfahren und ebenso auch die Einheit bezeichnen, die aus den umlaufenden
Filamenten, der Kautschukmischung und den angrenzenden Bereichen
der Flankenverstärkung
einer unteren Zone gebildet wird, die mit einem Verfahren unter
Auflegen an einen toroidalen Kern realisiert wird.
-
Die
Karkassenverstärkung
von Luftreifen besteht derzeit aus einer oder mehreren, meist radialen Lagen,
die um einen oder mehrere, in den Wülsten angeordnete Wulstkerne
umgeschlagen sind. Die Wülste
stellen das Mittel dar, durch das der Luftreifen an der Felge fixiert
werden kann. Die Steifigkeit eines so aufgebauten Wulstes ist sehr
groß.
-
Bei
einigen speziellen Anwendungen, bei denen der Luftreifen beispielsweise
höheren
Belastungen ausgesetzt sein oder kräftige Schläge erfahren kann etc., kann
es sich als günstig
erweisen, bestimmte Eigenschaften wie die Steifigkeit, die Schlagfestigkeit,
etc. zu verbessern. Es kann außerdem
auch vorteilhaft sein, die Art und/oder die Anordnung von bestimmten
Bestandteilen zu überdenken, wenn
die Automatisierung bestimmter Schritte im Verfahren zur Herstellung
der Luftreifen einfacher werden soll.
-
Mit
der heutigen Technik ist es ziemlich schwierig, die Eigenschaften
der Flanke und/oder des Wulstes zu verändern. Die Flanke muss eine sehr
große
Elastizität
aufweisen, der Wulst muss dagegen eine große Steifigkeit besitzen. Die
Verstärkungen,
die in diesem Bereich des Luftreifens angebracht werden, weisen
im Übrigen
immer unausweichlich eine Diskontinuität auf: Auf der Höhe des radial
oberen Endes des Karkassenhochschlags geht man übergangslos in einen Bereich über, der
die Karkassenbewehrung nicht mehr enthält, d. h. einen Bereich, der
zwangsläufig
weniger steif ist.
-
Die
Kosten gehen schließlich
immer mehr in die Höhe
und erfordern Produktivitätssteigerungen, die
wegen des immer größer werdenden
Technisierungsgrades der Produkte immer schwieriger zu erreichen
sind. Alle Verfahren und Vorrichtungen, mit denen Luftreifen in
schnelleren Arbeitstakten, jedoch auf dem gleichen Qualitätsniveau
hergestellt werden können,
sind daher möglicherweise
vorteilhaft.
-
In
der Druckschrift US-A-3 815 652 wird ein Luftreifen nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 beschrieben.
-
Unter
Berücksichtigung
dieses Umfelds und dieser Vorgaben gibt die Erfindung einen Luftreifen nach
den Merkmalen des Anspruchs 1 an.
-
Eine
solche Anordnung ist für
den unteren Bereich der Flanke optimal. Es gibt nur eine minimale Zone
mit zusätzlicher
Dicke, es besteht keine Gefahr des Kontaktes zwischen den Drähten etc.
Im Übrigen wird
der Bereich der in etwa parallelen Verläufe der Filamente von der Flanke
bis zur Umkehrschlaufe selbst verlängert.
-
Die
jeweiligen Verläufe
des ersten und zweiten Filaments sind vorteilhaft so, dass zwischen
dem Scheitel und dem Wulst eine Gruppe von Filamenten, die aus einem
ersten Filament und einem zweiten Filament, die benachbart sind,
gebildet wird, mindestens einen Bereich von in etwa parallelen Verläufen bildet.
-
Eine
solche Anordnung, die Gruppen von etwa parallelen Filamenten enthält, ermöglicht es, auf
sehr ökonomische
Weise eine Konfiguration mit vielen Filamenten zu schaffen. Die
Drahtgruppen können
ungefähr
gleichzeitig angebracht werden, beispielsweise mittels eines einzigen
Verlegekopfs. Auf diese Weise und wegen der speziellen erfindungsgemäßen Art
von Architektur ist es möglich,
die für
das Anbringen der Verstärkungsfilamente
vom Karkassentyp erforderliche Zeit um einen Faktor 2 oder sogar
3 oder mehr zu verkürzen,
insbesondere, wenn die Herstellung an einem zentralen Kern erfolgt,
der als Abbild eines Luftreifens vorgefertigt ist.
-
Durch
die Anordnung von in etwa parallelen Gruppen können im Übrigen die Filamente sehr nahe aneinander
verlegt werden, was zu Erhöhung
der Drahtdichte beiträgt.
Dies wirkt sich günstig
auf eine große
Zahl von mechanischen Eigenschaften aus. Beispielsweise können der
Modul, die Reißfestigkeit etc.
verbessert werden.
-
Die
Bereiche von in etwa parallelen Verläufen machen vorteilhaft mindestens
etwa 25 % des Gesamtverlaufs der Filamente zwischen dem Scheitel
und der Verankerungszone und vorzugsweise ungefähr 30 bis 80 % des Gesamtverlaufs
der Filamente zwischen dem Scheitel und der Verankerungszone aus.
-
Da
die Drähte
paarweise oder in beliebigen anderen Gruppierungen aufgelegt werden,
vermindert sich die zum Auflegen erforderliche Zeit und somit sind
die Gestehungskosten geringer.
-
Die
Bereiche von etwa parallelen Verläufen sind vorteilhaft in der
Flanke in etwa radial außen
an der Verankerungszone und vorzugsweise radial außen an der
Zone vorgesehen, die in etwa dem Äquator der Flanke entspricht.
Das Anbringen in Form von parallelen Gruppen ist ab dem Äquator in
Richtung Scheitel am leichtesten und genauesten. Der betrachtete Äquator entspricht
vorzugsweise dem Äquator
des Kerns, auf dem die verschiedenen Bestandteile des Luftreifens
montiert werden.
-
Gemäß einem
anderen vorteilhaften Beispiel weist der Luftreifen ein drittes
Filament auf, das einerseits auf der Höhe des Scheitels und der Flanke eine
Reihe von transversalen Bereichen, die sich in etwa von einem Wulst
des Luftreifens zum anderen erstrecken, und andererseits auf der
Höhe der
Wülste
U-förmige
Verbindungsstücke
bildet, die zwei aufeinanderfolgende transversale Bereiche des dritten Filaments
verbinden, wobei das erste, das zweite und das dritte Filament vorzugsweise
so verlaufen, dass eine Gruppe von Filamenten, die aus einem ersten,
zweiten und dritten Filament gebildet wird, die benachbart sind
(oder aufeinander folgen), zumindest zum Teil in etwa parallel verläuft.
-
Wenn
die Drähte
gruppenweise angebracht werden, kann die zum Anbringen erforderliche
Zeit um einen Faktor 3 gesenkt werden. Durch die etwa ähnlichen
und angenäherten
Verläufe
der Drähte
einer Gruppe kann auch die Verlegungsdichte erhöht werden.
-
Mindestens
eine Anordnung von Drähten
mit einem in etwa umlaufenden Verlauf wird auf der Höhe der Wülste etwa
angrenzend an die Verstärkungsstruktur
vorgesehen.
-
Nach
einem anderen vorteilhaften Beispiel folgen die Bereiche von etwa
parallelen Verläufen
in etwa geodätischen
Trajektorien.
-
Nach
einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel
kreuzen sich die "hin" und "zurück" geführten Teilstücke von
mindestens zwei unterschiedlichen Gruppen so, dass eine Vernetzung
der Drähte entsteht.
Die in etwa parallelen Teilverläufe
sind beispielsweise so angeordnet, dass sie auf einer gegebenen
Seite des Luftreifens eine Bahn von in Umfangsrichtung versetzten
Hin- und Rückführungen bilden.
Diese Bahn ist vorteilhaft V-förmig
oder U-förmig.
Eine Hin- oder Rückführung verläuft entlang
der anderen Hin- oder Rückführung einer
Reihe von nebeneinanderliegenden Filamenten, wobei die Filamente
gekreuzt werden. Aus einer solchen Konfiguration ergibt sich ein
Geflecht von Filamenten, die sich in Abhängigkeit von der radialen Position und/oder
der jeweiligen Neigung der Filamente in mehr oder weniger offenen
Winkeln kreuzen.
-
Der
Luftreifen kann also nur eine Lage enthalten. Durch eine solche
einfache Architektur und Herstellung, die insbesondere durch die
Verminderung der Anzahl der Bestandteile möglich ist, können die
Kosten gesenkt werden.
-
Nach
einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel
enthält
ein Wulst einen Wulstkern, um den ein Teil der Drähte umgeschlagen
ist. Dies führt zu
einer wirksamen und sicheren Verankerung oder Fixierung der Verstärkungsstruktur
in dem Wulst. Diese Art der Verankerung entspricht einem herkömmlichen
Wulstkern, der in der Reifentechnik weit verbreitet ist. Es werden
vorzugsweise Drähte
vom textilen Typ verwendet, um die Bildung von Schlingen zu erleichtern.
-
Der
erfindungsgemäße Luftreifen
kann vorteilhaft nach einem Herstellungsverfahren für Reifen gefertigt
werden, bei dem die verschiedenen Bestandteile nacheinander direkt
auf einen Kern aufgelegt werden, dessen Profil in etwa dem Profil
des fertigen Produkts entspricht und bei dem das Anbringen einer
ersten Verstärkungsstruktur
auf einer Seite eines Luftreifens und einer zweiten Verstärkungsstruktur
auf der anderen Seite des Luftreifens in etwa gleichzeitig erfolgt.
-
Wenn
ein Luftreifen nach einem solchen automatisierten Verfahren hergestellt
wird, bei dem die verschiedenen Bestandteile nacheinander direkt
an einem Kern angebracht werden, dessen Profil in etwa dem Profil
des Endprodukts entspricht, ist die Vorgehensweise, dass Gruppen
von Drähten
mit zwei (oder mehr) Drähten
angebracht werden, besonders vorteilhaft. Beispielsweise ergibt
sich daraus auch eine wesentliche Verkürzung der für das Anbringen der Verstärkungsstruktur
erforderlichen Zeit.
-
In
der vorliegenden Beschreibung werden unter dem Ausdruck "Draht" ganz allgemein sowohl Monofilamente
als auch Multifilamente oder Einheiten wie Seile, Litzen oder auch
beliebige andere Arten von äquivalenten
Einheiten verstanden, unabhängig
vom Material und der Behandlung der Drähte, beispielsweise einer Oberflächenbehandlung
oder Beschichtung oder Vorverklebung zur Verbesserung der Haftung
an dem Kautschuk.
-
Zur
Erinnerung wird darauf hingewiesen, dass "radial nach oben" oder "radial oben" in Richtung größerer Radien bedeutet.
-
Unter
dem "Elastizitätsmodul" einer Kautschukmischung
wird ein Sekantenmodul verstanden, der bei einer uniaxialen Dehnung
in der Größenordnung
von 10 % bei Raumtemperatur erhalten wird.
-
Eine
Verstärkungsstruktur
oder Verstärkung vom
Karkassentyp wird als radial angesehen, wenn seine Drähte in Winkeln
von 90° angebracht
sind, nach der üblichen
Terminologie aber auch bei Winkeln nahe 90°.
-
Es
ist bekannt, dass nach der heutigen Technik die Karkassenlage(n)
um einen Wulstkern umgeschlagen sind. Der Wulstkern hat also für die Karkasse
eine Verankerungsfunktion, d. h. der Wulstkern nimmt die Spannung
auf, die in den Karkassendrähten
unter Einwirkung des Aufpumpdruckes auftritt. In den in der vorliegenden
Anmeldung beschriebenen Konfigurationen, bei denen kein Wulstkern
vom herkömmlichen
Typ verwendet wird, ist die Verankerung der Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp dennoch gewährleistet.
-
Es
ist im Stand der Technik ebenfalls bekannt, dass der Wulstkern außerdem das
Einklemmen des Wulstes an der Felge sicherstellt. In den in der
vorliegenden Anmeldung beschriebenen Konfigurationen, bei denen
vorzugsweise kein Wulstkern vom herkömmlichen Typ verwendet wird,
ist die Klemmfunktion ebenfalls gewährleistet, insbesondere durch
die am nächsten
am Sitz liegenden Wicklungen der umlaufenden Drähte.
-
Die
Erfindung kann natürlich
verwirklicht werden, indem in dem Wulst oder dem unteren Bereich
des Luftreifens ganz allgemein weitere Elemente hinzugefügt werden,
wobei einige Varianten erläutert werden.
Erfindungsgemäß können in
gleicher Weise auch Verstärkungsstrukturen
der gleichen Art vervielfacht werden oder es kann eine andere Art
von Verstärkungsstruktur
hinzugefügt
werden.
-
Alle
Details der Realisierung sind in der folgenden Beschreibung angegeben,
die durch die 1 bis 12 ergänzt wird,
wobei:
-
1a und 1b Radialschnitte
sind, die im Wesentlichen die Flanken, die Wülste und den Scheitel einer
ersten und einer zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Luftreifens
zeigen;
-
2 eine
schematische Darstellung ist, in der ein Teil der Verstärkungsstruktur
eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Luftreifens von oben gezeigt
ist, wobei die beiden Flanken auf beiden Seiten der Scheitelregion
flächig
dargestellt sind;
-
3 eine
schematische Darstellung ist, die einen Teil der Verstärkungsstruktur
eines anderen Beispiels eines erfindungsgemäßen Luftreifens von oben zeigt,
wobei die beiden Flanken auf jeder Seite der Scheitelregion flächig dargestellt
sind;
-
4 eine
schematische Darstellung ist, die einen Teil der Verstärkungsstruktur
eines weiteren Beispiel eines erfindungsgemäßen Luftreifens von oben zeigt,
wobei die beiden Flanken auf jeder Seite der Scheitelregion flächig dargestellt
sind;
-
5 eine
vergrößerte Ansicht
des linken Teils von 4 ist;
-
6 eine
Seitenansicht eines Teils eines unfertigen erfindungsgemäßen Luftreifens
zeigt, bei dem Gruppen von drei Drähten nach Verläufen vom schräg verlaufenden
Typ angeordnet sind;
-
7 einen
Teil eines erfindungsgemäßen, nicht
fertigen Luftreifens von der Seite zeigt, wobei Gruppen von drei
Drähten
gemäß Verläufen vom schräg-symmetrischen
Typ angeordnet sind, wobei die "hin"-laufenden Teilstücke symmetrisch und in Bezug
auf die "zurück"-laufenden Stücke umgedreht sind, wobei die
Vervielfachung der Gruppen dadurch zu einer Anordnung in Form einer
Vernetzung oder eines Geflechts von Drähten führt;
-
8 einen
Teil eines unfertigen erfindungsgemäßen Luftreifens von der Seite
zeigt, bei dem die Gruppen Verläufen
vom geodätischen
Typ folgen;
-
9a, 9b und 9c Meridianprofile einer
Variante mit einem herkömmlichen
Wulstkern zeigen, der z. B. aus einem Metallseil oder Verbundmaterialseil
besteht;
-
10a, 10b und 10c in perspektivischen Ansichten eines Teils
eines erfindungsgemäßen Luftreifens
in Schnittansicht Beispiele für
Verläufe
einer Verstärkungsstruktur
als Gruppe in Relation zu einer umlaufenden Verankerungsstruktur
erläutern;
-
11a bis 11c ein
Beispiel für
eine Methode zeigen, mit der Luftreifen, wie die in den vorhergehenden
Figuren beschriebenen Luftreifen, gefertigt werden können, wobei
mindestens zwei Drähte
in etwa gleichzeitig verlegt werden;
-
12 ein
Beispiel einer zweiten Methode zeigt, mit der Luftreifen, wie die
in den 1 bis 10 beschriebenen
Luftreifen, gefertigt werden können, wobei
mindestens zwei Drähte
in etwa gleichzeitig verlegt werden, jedoch mit Verlegeeinrichtungen,
die sich von denen der 11a bis 11c unterscheiden.
-
In
den verschiedenen Figuren wurden identische Bezugszeichen verwendet,
um ähnliche
Elemente zu bezeichnen.
-
Die 1a, 1b und 2 erläutern eine erste
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Luftreifens 1.
Die Hauptbestandteile sind in den 1a und 1b gut
zu sehen, welche einen Schnitt zeigen, der das Profil des Luftreifens 1 darstellt.
Dieser weist Flanken 3 auf, über denen sich auf jeder Seite ein
Scheitel 2 befindet, der die beiden radial äußeren Bereiche
der Flanken 3 verbindet.
-
Im
radial inneren Bereich der Flanken 3 befinden sich Wülste 4,
die für
eine Montage auf eine Felge mit geeigneter Form und geeigneten Abmessungen
vorgesehen sind.
-
Um
eine perfekte Verankerung der Verstärkungsstruktur zu gewährleisten,
wird ein Wulst vorzugsweise mehrlagig zusammengesetzt ausgeführt. Im
Inneren des Wulstes 4 werden zwischen den Drahtanordnungen
der Verstärkungsstruktur
in Umfangsrichtung orientierte Drähte 60 angebracht.
Diese sind, wie in den Figuren gezeigt ist als Stapel 61 angeordnet,
oder in mehreren aneinander angrenzenden Stapeln oder in Form von
Blöcken
oder in Abhängigkeit
vom Typ des Luftreifens und/oder den gewünschten Eigenschaften in allen
anderen günstigen Anordnungen.
-
Die
radial inneren Endabschnitte der Verstärkungsstruktur 5 wirken
mit den Wülsten
zusammen. Auf diese Weise werden die Bereiche in den Wülsten verankert,
sodass die Integrität
des Luftreifens gewährleistet
ist. Um diese Verankerung zu verbessern, wird der Raum zwischen
den umlaufenden Drähten und
der Verstärkungsstruktur
von einer Verbindungskautschukmischung eingenommen. Es können auch mehrere
Mischungen mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet werden,
die mehrere Bereiche abgrenzen, wobei die Kombina tionen von Mischungen
und Anordnungen, die daraus resultieren, praktisch unbegrenzt sind.
-
Nach
einer Anordnungsvariante verwendet man eine Mischung mit deutlich
hohem Elastizitätsmodul
in dem Grenzbereich zwischen der Drahtanordnung und der Verstärkungsstruktur.
Als nicht einschränkendes
Beispiel kann der Elastizitätsmodul
eines solchen Gemisches 15 MPa erreichen oder sogar übersteigen
und in manchen Fällen
sogar 30 bis 40 MPa erreichen oder sogar übersteigen.
-
Diese
Mischung wird vorteilhaft so angeordnet, dass sie mit den angrenzenden
Bereichen der Verstärkungsstruktur 5 in
direktem Kontakt ist. In den herkömmlichen Konfigurationen wird
eine Karkassenlage (in eine Lage aus einer Kautschukmischung eingebetteter
Draht) angebracht. Daraus ergibt sich eine dünne Zwischenschicht aus einer
Mischung mit niedrigerem Modul, die sich zwischen der Mischung mit
hohem Modul und dem Bereich der Verstärkungsstruktur befindet. Durch
den direkten Kontakt und somit ohne die Gegenwart dieser dünnen Lage
aus einer Mischung mit niedrigerem Modul ist die durch die Gegenwart
des Verankerungsgemisches erreichte Wirkung in dem Bereich größer. Die
herkömmliche dünne Schicht
mit niederem Modul führt
nämlich
zu Energieverlusten, die eine Verschlechterung der mechanischen
Eigenschaften verursachen können.
-
Die
Drahtanordnungen können
in unterschiedlicher Weise hergestellt und angeordnet werden. Ein
Stapel 61 kann beispielsweise aus nur einem Draht bestehen,
der in mehreren Umdrehungen, vorzugsweise vom kleinsten Durchmesser
zum größten Durchmesser,
spiralförmig
gewickelt (in etwa Null Grad) ist. Ein Stapel kann auch aus mehreren
konzentrischen Drähten
bestehen, die so übereinander angeordnet
sind, dass Ringe mit allmählich
steigenden Durchmessern übereinanderliegen.
Es ist nicht nötig,
eine Kautschukmischung hinzuzufü gen,
um die Drähte
oder die umlaufenden Drahtwicklungen einzubetten.
-
Um
die Verstärkungsdrähte so genau
wie möglich
zu verlegen, ist es sehr vorteilhaft, den Luftreifen an einem starren
Träger,
beispielsweise einem starren Kern, zu konfektionieren, der die Form
seines inneren Hohlraums vorgibt. Auf diesem Kern werden in der
für die
fertige Architektur erforderlichen Reihenfolge alle Bestandteile
des Luftreifens aufgelegt, die direkt an ihrer endgültigen Stelle
angebracht werden, ohne dass das Profil des Luftreifens bei der
Fertigung umgebogen oder gefaltet werden muss.
-
Für diese
Fertigung können
beispielsweise für
das Anbringen der Verstärkungsdrähte die
in dem Patent
EP 0 580 055 sowie
der französischen
Patentanmeldung 00/01394 beschriebenen Vorrichtungen und für das Anbringen
der Kautschukteile die in der Druckschrift
EP 0 264 600 beschriebenen Vorrichtungen
verwendet werden. Der Luftreifen kann wie in dem Patent
US 4 895 692 beschrieben
geformt und vulkanisiert werden.
-
In
diesem ersten Beispiel (1a) werden ein
erstes und ein zweites Verstärkungsfilament
vom Karkassentyp 5 entlang des Umfangs des Luftreifens so
angeordnet, dass eine partiell torische oder in Form eines umgekehrten
U angeordnete Verstärkungsstruktur
gebildet wird, wenn sie wie in 1a gezeigt
im Querschnitt des Luftreifens betrachtet werden. Jedes Filament
erstreckt sich in Querrichtung von einer Seite des Luftreifens zur
anderen. In den verschiedenen Beispielen der 1 bis 8 verlaufen
sie von einem Wulst zum anderen. Die Verschiebung des Filaments
in Umfangsrichtung ist in dem radial am weitesten innen liegenden
Bereich des Verlaufs vorgesehen; das Filament wird also etwa 180° gedreht,
sodass es zur Flanke 3 zurück läuft, die Scheitelzone 2 durchquert
und sich dann radial nach innen entlang der entgegengesetzten Flanke
bis zu einer Posi tion fortsetzt, die in Bezug auf die erste Flanke
in etwa symmetrisch liegt. Das Filament wird dann um etwa 180° gedreht,
sodass es in ähnlicher Weise
wieder von einer Seite zur anderen verläuft. Diese Umkehrbereiche bilden
Verbindungsstücke 11, vorteilhaft
in U-Form, sie können
jedoch auch einem spitzeren Winkel folgen oder auch einer weniger
regelmäßigen Form.
-
Die
ersten und zweien Filamente sind in Umfangsrichtung ähnlich angeordnet,
jedoch in in Umfangsrichtung etwas versetzten Positionen, sodass sie
nicht über
längere
Strecken übereinanderliegen. Wie
in der 2 gezeigt ist, bilden die Filamente vorteilhaft
Filamentgruppen 10. In dem Beispiel der 2 handelt
es sich um Gruppen aus zwei Filamenten. In einem ersten "hin" geführten Teilstück 14 erstreckt
sich die Gruppe vom Scheitel 2 in Richtung der Flanke 3.
In der Umkehrzone sind die beiden Filamente der Gruppe unter Bildung
der Verbindungsstücke 11 umgeschlagen.
Um mehrere Verbindungsstücke
etwa benachbart zu positionieren, wird ein erstes Verbindungsstück radial
innen und dann ein zweites Verbindungsstück radial außen angebracht.
-
Wenn
mehr als zwei Verbindungsstücke
vorhanden sind, werden sie von einem ersten radial äußeren Verbindungsstück über ein
zweites und dann ein drittes etc. Verbindungsstück immer in Richtung einer
radial weiter innen liegenden Position angebracht. Auf diese Weise
wird eine Art Anordnung aus vielen Verbindungsstücken gebildet, mit einem äußeren Verbindungsstück, an das
sich innen ein oder mehrere innere Verbindungsstücke anschließen, die alle
nacheinander angebracht sind.
-
Nach
dem Verbindungsstück
verläuft
die Gruppe der Drähte
in Richtung Scheitel, indem ein zweites "zurück" geführtes Teilstück 15 gebildet
wird. Die Abfolge oder der Wechsel von Verbindungsstücken von
einem Wulst zum anderen ist so, dass ein erstes Verbindungs stück, das
an einem ersten, in einem ersten Wulst innen liegenden Filament 5 gebildet
ist, in dem zweiten Wulst in einer Position in Umfangsrichtung in
etwa benachbart zu dem ersten Verbindungsstück radial außen angeordnet
ist. Dies ist in den 2 bis 6 gut zu
sehen.
-
Die 1a zeigt
eine Variante mit nur einer Verstärkungsstruktur 5,
wohingegen die 1b eine Variante mit zwei Strukturen
zeigt, einer inneren und einer äußeren, die über eine
Lage aus einer Kautschukmischung voneinander getrennt sind.
-
In
jedem Teilstück 14 und 15 weisen
die Gruppen jeweils mindestens einen Bereich von in etwa parallelen
Verläufen 16 auf,
in denen die beiden benachbarten Filamente einer Gruppe in etwa
parallelen Bahnen folgen.
-
Die 2 erläutert ein
Ausführungsbeispiel, worin
sich die Bereiche der in etwa parallelen Verläufe 16 in etwa zwischen
dem Medianbereich 13 des Scheitels gemäß der Linie A-A und dem Schulterbereich 6 gemäß der Linie
B-B erstrecken.
-
Die 3 erläutert ein
Ausführungsbeispiel, in
dem die Bereiche der in etwa parallelen Verläufe 16 in etwa zwischen
dem Medianbereich 13 des Scheitels gemäß der Linie A-A und der Äquatorregion gemäß der Linie
C-C enthalten sind.
-
In
diesen beiden Beispielen ist der Abstand in Umfangsrichtung, der
zwei benachbarte Filamente oder Filamente einer Gruppe 10 trennt,
kleiner als der Abstand zwischen zwei benachbarten Filamenten, die
jeweils zu zwei unterschiedlichen Gruppen gehören.
-
Aufgrund
der in etwa radialen Bahnen der Drähte, die sich wegen der in
etwa meridianen Trajektorien ähneln, ändert sich
für einen
gege benen Abstand P der Abstand zweier Gruppen von benachbarten
Drähten
in Umfangsrichtung etwa regelmäßig zwischen
dem unteren Bereich und dem Scheitelbereich des Luftreifens. Aufgrund
des kleineren Radius im unteren Bereich des Luftreifens liegen die
Filamente hier meistens näher
aneinander. Sobald man sich dem Scheitel nähert, wird der Radius größer und die
Filamente sind dann in Umfangsrichtung weiter voneinander beabstandet.
Die 2 bis 7 erläutern diesen Umstand, wobei
es sich um Projektionen in die Ebene handelt, wobei die Anordnungen
im Raum eine solche Position einnehmen sollen, dass sich der Scheitelbereich
auf einem ersten Radius R und der Wulstbereich auf einem anderen
Radius r befindet, der kleiner ist als der erste Radius R. Die in etwa
torische Form eines Luftreifens macht diese Art der Radiusänderung
unvermeidlich. Es ist daher in der Praxis unerlässlich, zwischen R und r einen
konstanten Abstand zwischen den Drähten vorzusehen.
-
Die
vorliegende Erfindung steht dieser Lehre entgegen, da zwischen den
beiden Drähten
in einem gegebenen Bereich unter Bildung von Gruppen der Abstand
erhalten bleibt. Dagegen ändert
sich der Abstand der Drähte
von zwei benachbarten Gruppen zwischen den radialen Positionen R
und r deutlich, sodass die parallelen Bereiche der Gruppen kompensiert
werden.
-
Die
Arbeitstakte bei der Produktion und der Zwang zur Produktivität sind heute
so, dass sehr hohe Fertigungsgeschwindigkeiten erforderlich sind, die
dazu führen,
dass nicht absolut regelmäßig aufgelegt
werden kann. Die mechanischen Anforderungen an das Produkt erlauben
im Übrigen
einen gewissen Spielraum im Hinblick auf die Präzision, ohne dass die Qualität am Ende
beeinträchtigt
wird. Erfindungsgemäß kann ein
Luftreifen daher Drahtanordnungen aufweisen, deren Verläufe der
Drähte
nicht so regelmäßig sind
wie in den Figuren dargestellt ist.
-
Die 4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem der Abstand in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten
Filamenten oder Filamenten der gleichen Gruppe größer ist
als der Abstand zwischen zwei benachbarten Filamenten, die jeweils zu
zwei benachbarten Gruppen gehören.
Um den durch diesen Konfigurationstyp erzielten Effekt besser zu
zeigen, ist in der 5 eine ähnliche Anordnung wie in 4 dargestellt,
jedoch in einer vergrößerten,
teilweisen Ansicht.
-
Die 6 bis 8 erläutern verschiedene Ausführungsbeispiele,
bei denen die Drahtgruppen gemäß unterschiedlichen
Verläufen
vom schräg
verlaufenden Typ angeordnet sind.
-
Die 6 zeigt
eine Seitenansicht einer Variante, bei der jede Gruppe 10 drei
Drähte 5 nach
Verläufen
vom schräg
verlaufenden Typ (nicht radial) aufweist. Die Bereiche von etwa
parallelen Verläufen 16 können sich
in etwa von einem Wulst zum anderen erstrecken. Der Abmessungsausgleich
beim Übergang
von dem inneren Radius r zum äußeren Radius
R erfolgt durch einen Abstand zwischen den Gruppen, der vom Wulst
zum Scheitel größer wird. Nach
unterschiedlichen, nicht dargestellten Varianten kann die Anzahl
der Drähte
pro Gruppe unterschiedlich sein, beispielsweise zwei Drähte, vier Drähte oder
mehr.
-
Die 7 erläutert einen
weiteren Konfigurationstyp vom schräg verlaufenden Typ, bei dem
die Gruppen 10, nach einem ersten, vom Scheitel 2 in Richtung
eines ersten Wulstes 4 "hin" geführten Teilstück 14 in
einem in Bezug auf eine in etwa radiale Linie gegebenen Winkel ϕ,
einen Umschlag oder ein Verbindungsstück 11 bilden, um dann
in Richtung Scheitel zurückzulaufen.
Das "zurück" geführte Teilstück 15 bildet
in Bezug auf das "hin" geführte Teilstück einen
inversen Winkel (–ϕ),
wenn an der gleichen radialen Position wie für den Winkel ϕ des "hin" geführten Teilstücks gemessen
wird.
-
Ja
nach Fall kann der Winkel ϕ beispielsweise im Bereich von
5 bis 45 Grad liegen. Der linke Bereich der 9 zeigt
klar ein Beispiel für
den Verlauf einer für
das bessere Verständnis
von den anderen Gruppen getrennt dargestellten Gruppe 10.
Der rechte Bereich der gleichen Figur erläutert die resultierende Anordnung,
wenn die Gruppen 10, die die Verstärkungsstruktur aufbauen, in
Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. In diesem Bereich
sind die "zurück" geführten Teilstücke zu sehen,
die ein Webmuster oder Geflecht bilden, da sie über oder unter den "hin" geführten Teilstücken verlaufen.
-
Die 8 zeigt
eine andere Ausführungsform
vom schräg
verlegten Typ, bei der Gruppen aus zwei Drähten 5 einem in etwa
geodätischen
Verlauf folgen.
-
In
den in den 6 bis 8 gezeigten
Beispielen weisen die Gruppen von Drähten 5 Teilstücke mit
in etwa parallelen Verläufen 16 auf,
die sich etwa von einem Wulst des Luftreifens zum anderen erstrecken.
Gemäß verschiedenen,
nicht gezeigten Varianten können
diese Bereiche 16 begrenzt sein, beispielsweise von einem Äquator zum
anderen oder einem beliebigen Punkt in der ersten Flanke bis zu
einem symmetrischen Punkt in der zweiten Flanke.
-
Die 9a, 9b und 9c erläutern Meridianprofile
einer Ausführungsform,
die einen herkömmlichen
Wulstkern 20 aufweist, der beispielsweise aus einem Metallseil
oder Verbundseil besteht. In 9a sind
Drähte 5 zu
sehen, die an einem zentralen Kern entlanglaufen, auf den die verschiedenen Bestandteile
des Luftreifens nacheinander aufgelegt werden. Der Draht verläuft von
einem Wulst 4 zum anderen und erstreckt sich in Bezug auf
den Wulstkern 20 radial nach innen. Die Anordnungen der Drähte 5 in
Gruppen 10 gemäß "hin" geführten Bereichen 14 und "zurück" geführten Bereichen 15,
die in den Wüls ten
Verbindungsstücke 11 bilden,
können bei
diesem Herstellungsschritt zu den in den 1 bis 8 gezeigten
vergleichbar oder ähnlich
sein. Die Verbindungsstücke 11 können sich
radial innen am Wulstkern 20 befinden.
-
In 9b ist
der Hochschlag des Drahtes 5 zunächst entlang dem radial inneren
Bereich des Wulstkerns 20 und anschließend dem axial äußeren Bereich
des Wulstkerns zu sehen, wodurch dieser in etwa umschlossen oder
umhüllt
wird. Der hochgeschlagene Teil 22 umfasst vorteilhaft alle
Verbindungsstücke 11.
-
Wie
in 9c gezeigt ist, werden die restlichen, den Luftreifen
aufbauenden Elemente anschließend
zur Bildung eines erfindungsgemäßen Luftreifens 1 aufgelegt
und der zentrale Kern kann vorzugsweise nach der Vulkanisation entfernt
werden.
-
In 10a wird in einer perspektivischen Ansicht die
in 3 gezeigte Ausführungsform erläutert. Neben
den zuvor beschriebenen Elementen zeigt 10a einen
Teil einer Lage oder Scheitellage 40, die sich in Umfangsrichtung
an einem Teil des Scheitels 2 des Luftreifens erstreckt.
Eine solche Lage enthält
vorteilhaft mindestens einen Typ von Verstärkung, beispielsweise eine
Verstärkung
vom textilen Typ, der in der Lage in Umfangsrichtung in einem Winkel
von etwa 0° angeordnet
ist, oder auch gemäß einem
gegebenen Winkel, der in Bezug auf diese Umfangsrichtung fest oder
variabel ist. Ein Laufstreifen 42 und eine Lage zum Schutz
der Flanken 41 vervollständigen das Produkt.
-
Die 10b und 10c erläutern Varianten
der 12a, bei denen Beispiele für Verankerungen
der Verstärkungsstruktur
in den Wülsten
gezeigt sind. In 10b ist die Verankerungszone 43 an
der Basis der Drähte 5 vorzugsweise
so angebracht, dass sich zwischen den Drähten 5 und dem oder
den Drähten
der Verankerungszone eine Lage aus einer Kautschukmischung befindet.
Die Verankerungszone ist vorzugsweise so, wie sie oben beschrieben
wurde. Es kann auch eine Sandwichstruktur, wie die in 1a gezeigte,
mit Stapeln auf jeder Seite der Verstärkungsstruktur vorgesehen werden.
-
Die
Variante der 10c weist eine Zone 44 auf,
die zwischen den Basen der Verstärkungsstruktur
eingefügt
ist. Der untere oder radial innere Bereich eines Teilstücks umfasst
abwechselnd eine erste Anordnung von Verbindungsstücken 11,
die in Bezug auf die Zone 44 axial außen angeordnet sind, und eine
andere Anordnung von Verbindungsstücken 11, die in Bezug
auf die Zone 44 axial innen angeordnet sind.
-
Durch
diese axiale Trennung kann, sogar wenn der Radius klein ist, eine
größere Anzahl
von Drähten
angebracht werden. Die mechanischen Eigenschaften, wie die Steifigkeit,
können
ebenfalls optimiert werden. Wie in 10c gezeigt
ist, sind in dieser Variante die "hin" geführten Teilstücke 14 und
die "zurück" geführten Teilstücke 15 einer
Gruppe von Drähten 15 vorteilhaft
durch mindestens einen "hin" geführten Bereich
und/oder "zurück" geführten Bereich
einer anderen Drahtgruppe voneinander getrennt und beabstandet.
Außer
dass sie in axialer Richtung beabstandet sind, können aufeinanderfolgende Einheiten
von Verbindungsstücken 11 auch radial
beabstandet sein, beispielsweise indem Gruppen von zwei Verbindungsstücken gebildet
werden, wobei jede Gruppe, wie in Figur 10c gezeigt
ist, radial voneinander beabstandet ist.
-
Die 11a und 11d erläutern ein
Beispiel für
ein Verfahren, nach dem die Herstellung von Luftreifen, wie der
in den vorhergehenden Figuren beschriebenen Luftreifen, möglich ist,
wobei mindestens zwei Drähte 50 in
etwa gleichzeitig verlegt werden. Die Anwendung einer solchen Methode
erleichtert die Bildung von in etwa parallelen Teilstücken, wie
sie oben beschrieben wurden. Einrichtungen zur Aufbewahrung oder
Beschickung ermöglichen
die Zufuhr von zwei, drei (oder sogar mehr) Drähten, die auf einer ersten
Lage aus einer Kautschukmischung aufgelegt werden können, die
in etwa nach dem Profil des Endprodukts geformt ist. Vor dem Anbringen werden
die Drähte
in unmittelbarer Nähe
zueinander in Abständen
angeordnet, die in etwa dem zwischen den Drähten einer Gruppe vorgesehenen
Abstand entsprechen. Zum Anbringen der Drähte an der Mischung verschiebt
sich die Verlegeeinrichtung im Raum beispielsweise von einem Wulst
zum anderen, wobei sie einem Verlauf folgt, den die zu verlegenden Drähte in dem
Luftreifen einnehmen sollen.
-
Eine
Gruppe von Drähten
wird daher über eine
Verlegeeinrichtung geführt,
um sie nach einem vorgegebenen Verlauf anzubringen. Das Verlegen kann
erfolgen, indem die Gruppe entweder bis zu einem fast infinitesimalen
Abstand zu dem Produkt geführt
wird, das die Drähte
aufnehmen soll, oder durch Absenken oder Anwenden einer Verlegekraft
mittels eines geeigneten Werkzeugs, bis sie mit der zuvor aufgelegten
Kautschukmischung in Kontakt kommen. Diese Mischung ist vorzugsweise
klebrig, damit die Gruppe von Drähten
festgehalten oder an ihrem Platz gehalten wird, bis ein leichter
Kontakt zwischen den Drähten
und der Kautschukmischung zustande gekommen ist. Die Gruppe wird
dann von einem Wulst des Luftreifens zum anderen geführt, wobei
sie über
die Flanken und den Scheitel verlaufen.
-
Wenn
die Gruppe von Drähten
bis zu einem radial inneren Bereich eines Wulstes geführt wurde und
somit ein "hin" geführtes Teilstück bildet,
wird die Gruppe so geführt,
dass sie in Umfangsrichtung oder nach einem Winkel verschoben wird,
damit die Gruppe von Drähten
in etwa benachbart zu dem hingeführten
Teilstück
an dem Profil verläuft
und so ein "zurück" geführtes Teilstück bildet,
das sich bis zu dem gegenüberliegenden
Wulst erstreckt.
-
Die 11a bis 11d erläutern schematisch einen
Mechanismus, mit dem, wie oben beschrieben, die Gruppen von Drähten verlegt
werden können. Drahtvorräte 16 können den
Verlegemechanismus beschicken. Dieser umfasst eine Reihe von Führungseinrichtungen 53, 54 (vorzugsweise
genauso viele Führungen
wie zu verlegende Drähte),
die vorzugsweise von einer Seite des Luftreifens zur anderen beweglich
sind und durch Steuereinrichtungen 50, 51, 52 betätigt werden.
In dem gezeigten Beispiel umfasst die Steuereinrichtung einen Motor 50 und Transportelemente 51 und 52,
wie beispielsweise einen auf einer Schiene beweglichen Schlitten,
um die Führungseinrichtungen 53, 54 für die Drähte 5,
die beispielsweise paarweise oder zu dritt (wie dargestellt) gruppiert
sind, im Raum zu verschieben.
-
Die 11a zeigt ein Beispiel für die Bewegung der Führungseinrichtungen
auf einer Seite des Luftreifens. Die Führung, die bis zur Höhe des Wulstes
so nahe wie möglich
am Profil ist, ermöglicht
in vorteilhafter Weis ein genaues und regelmäßiges Verlegen. Die Führungseinrichtungen
nehmen die Drähte
zur unteren Position mit; durch eine relative Winkelverschiebung
zwischen den Führungen 54 und
dem Luftreifen bei der Montage können
die Drähte
zur Bildung der Verbindungsstücke 11 parallel
verschoben werden. Hierzu werden die Führungseinrichtungen 54 vorteilhaft
um sich selbst gedreht, um die Verbindungsstücke 11 zu bilden,
beispielsweise mithilfe eines zweiten Motors 56.
-
Um
die Positionierung der Auflegeorgane zwischen den Flanken zu erleichtern,
kann während der
Drehung der Führungseinrichtung 54 entweder der
Luftreifen um einige Grad gedreht werden oder die Führung 54 verschiebt
sich entlang des unteren Bereichs oder es erfolgt eine Kombination
aus beiden Maßnahmen.
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform übt, wie
dargestellt, ein Auflegeorgan 55 an der Basis der Drähte vor
der Bildung der Verbindungsstücke
einen leichten Druck aus. Hierdurch wird jegliches zufälliges Abrutschen
oder Verschieben der Drähte
während
der Verlegung verhindert.
-
Die 11b zeigt den Verlauf einige Momente später, wobei
nach der Bildung eines Verbindungsstückes die Führung 54 entlang der
Flanke zurückläuft, um
ein weiteres, von dem vorhergehenden in Umfangsrichtung beabstandetes
Teilstück
zu bilden.
-
In 11c ist der gleiche Luftreifen dargestellt, wobei
jedoch der Schlitten auf der gegenüberliegenden Seite angekommen
ist; die Führung 54 nimmt
die Drähte
in den Schulterbereich mit. Das Verlegen entlang der gegenüberliegenden
Flanke und die Bildung der entsprechenden Verbindungsstücke wird ähnlich wie
zuvor für
die erste Flanke beschrieben durchgeführt.
-
Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist der Abstand zwischen den Drähten
vor dem Verlegen variabel oder einstellbar, sodass in Abhängigkeit
von der Art der Produkte die Drähte
mit mehr oder weniger großen
Abständen
zwischen den Drähten
verlegt werden können,
oder sogar mit variablen Abständen an
nur einem Produkt, beispielsweise in Abhängigkeit von der Position an
dem Profil.
-
In
der 12 wird eine vorteilhafte Ausführungsform gezeigt, bei der
die Führungseinrichtungen 54 an
einem Arm oder mehrachsigen Roboter angebracht sind, der die Einrichtungen 54 entlang des
Verlaufs der Filamente 5 verschieben kann. Die hingeführten Teilstücke 14,
die rückgeführten Teilstücke 15 und
die Verbindungsstücke 11 sind ähnlich wie
in den 11a bis 11c dargestellt
angeordnet und realisiert.