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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft Luftreifen mit Profilgürteln und spezieller einen
verbesserten Luftreifen mit abnehmbarem Profilgürtel, konstruiert aus einem abnehmbaren
Profilgürtel
auf einer radial verstärkten,
mit Wülsten
versehenen Reifenkarkasse, der typisch für die Verwendung an Erdbewegungsfahrzeugen
ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Profilgürtelluftreifen
der vorliegenden Erfindung sind generell zur Verwendung an großen Erdbewegungsfahrzeugen
gestaltet und werden unter schroffen Umweltbedingungen, wie etwa
in Steingruben, im Bergbau, Gießereien
und anderen Bereichen, wo Reifen durchstichproduzierenden und verschleißverursachenden
Bedingungen unterzogen werden, hoher Beanspruchung und Belastungen
unterzogen.
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Wie
in US-A-4,351,380 erörtert,
umfassen gewisse Profilgürtel-Reifenbaugruppen
des Standes der Technik eine Vielzahl von am Boden angreifenden
Schuhen, die um den Außenumfang
der Tragstruktur beabstandet sind. Die schweren Belastungen auf
den Schuhen führen
zur Entwicklung großer
Beanspruchungen, die manchmal zu vorzeitigem Reifenversagen führen. US-A-4,351,380
ist auf eine verbesserte Raupenbandbaugruppe gerichtet, die eine
Vielzahl von Schuhen umfasst, die um den Außenumfang einer lasttragenden
Struktur beabstandet und an einer an der Seite des Schuhs, gegenüber dessen
am Boden angreifender Seite, an einer verstärkungsgürtelstruktur befestigt sind.
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Die
typischerweise für
Erdbewegungsfahrzeuge verwendeten großen Luftreifen versagen manchmal
aufgrund der von den schroffen Umweltbedingungen, unter denen sie
betrieben werden, verursachten hohen Beanspruchung und Belastungen. Diese
großen
Luftreifen des Standes der Technik hatten eine größere Tendenz,
an einer von drei Reifenstellen oder -gebieten zu versagen. Der
erste Problembereich war, dass das Umschlagende der Lage manchmal
die Seitenwand des Reifens durchbrechen würde. Ein zweiter Problembereich
war ein Reifenversagen im Wulstbereich. Der dritte Problembereich
war eine Tendenz, im Zenit- und/oder Schulterbereich des Reifens
zu versagen.
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Im
Stand der Technik beinhalten konventionelle Lösungen für diese Probleme das Erhöhen des Dickenmaßes der
Seitenwand zur Erhöhung
von Biegesteifigkeit, Erhöhen
von Wulstbereichsteifigkeit und Robustheit, und Verringern der Reifenverformung
unter Last durch Erhöhen
der Seitenwandsteifigkeit. Zur weiteren Verbesserung der Reifenstrapazierfähigkeit
wurde typischerweise der Lagenumschlagteil von Reifen verstärkt.
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In
US-A-4,609,023, das einen gemeinsamen Rechtsnachfolger mit der vorliegenden
Erfindung teilt, wurden die Seitenwandeinsätze in die Reifenkarkasse integriert,
um es der Lagenstruktur zu gestatten, mit ihrer natürlichen
Form übereinzustimmen,
wenn der Reifen aufgepumpt ist.
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Das
relevanteste Patent des Standes der Technik, US-A-4,050,495, erteilt
am 27. September 1977, lehrt die Verwendung eines als einen ringförmigen Gürtel um
den Umfang einer Reifenkarkasse installierten abnehmbaren Reifengürtels. Der
Reifengürtel
beinhaltete seitlich verlaufende, in eine Gummimatrix eingekapselte
Stäbe.
Die Enden der Stäbe erstreckten
sich auswärts
zu einem Punkt jenseits des breitesten Teils der Karkassenseitenwand.
Der Profilgürtel
wurde durch die Stäbe
an den Enden des Profilgürtels
starr unterstützt,
um die Durchbiegung des überhängenden
und ansonsten ungestützten Profilgürtels an
den seitlichen Enden zu verhindern. US-A-3,450,182 offenbart einen
Reifen mit einer Lauffläche,
wobei sich eine oder beide Kantenteile auswärts über die Seitenwände hinaus
beziehungsweise benachbart dazu erstrecken, wenn die Seitenwände unter
normaler Last gewalkt werden.
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Mit
dem fortdauernden Antrieb, die Leistung von Erdbewegungsmaschinen
zu verbessern, besteht ein fortdauernder Bedarf an der Verschaffung neuartiger
Verfahren und Reifengestaltungen zur Verbesserung der Haltbarkeit
von Erdbewegungsreifen. Die vorliegende Erfindung ist auf eine verbesserte
Luftreifen- und abnehmbare Profilgürtelbaugruppe gerichtet, womit
die Häufigkeit
vorzeitigen Reifenversagens für
wesentlich reduziert gehalten wird. Die vorliegende Erfindung ist
auch auf die Verschaffung einer verbesserten Luftreifen- und Profilgürtelbaugruppe
gerichtet, welche dazu entworfen ist, den Transport von Großreifen
in mehreren Abschnitten und dann deren Zusammenbau an der Baustelle
zu gestatten, um das ansonsten schwierige Problem der Beförderung
der Großreifen,
d.h. manchmal von über 13
Fuß Höhe und etwa
8.000 bis 15.000 lbs. (3692 bis 6804 kg), zu erleichtern. Außerdem betrifft
die vorliegende Erfindung eine verbesserte Luftreifen- und abnehmbare
Profilgürtelbaugruppe,
womit die Fahrmerkmale des Reifens wirtschaftlicher verändert werden
können
und die Lagerhaltung der Anzahl von Ersatzreifen, die typischerweise
benötigt
werden, reduziert werden kann.
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Gegenstände und
Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen
für ein
Erdbewegungsfahrzeug zu verschaffen, wobei der Luftreifen so ist,
wie in einem oder mehreren der beigefügten Ansprüche definiert, und als solches
die Fähigkeit
hat, so konstruiert zu sein, dass er einen oder mehrere der nachfolgenden
untergeordneten Gegenstände
erfüllt.
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Es
ist ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Luftreifen- und abnehmbare Profilgürtelbaugruppe für ein Erdbewegungsfahrzeug
zu verschaffen, wobei die Häufigkeit vorzeitigen
Reifenversagens wesentlich reduziert worden ist.
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Ein
anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auf die Verschaffung
einer verbesserten Reifen- und abnehmbaren Profilgürtelbaugruppe
gerichtet, die dazu entworfen ist, das Transportieren von Großreifen
in mehreren Abschnitten und dann deren Zusammenbau am Lieferort
zu gestatten.
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Noch
ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verschaffung
einer verbesserten Reifen- und abnehmbaren Profilgürtelbaugruppe, womit
die Fahreigenschaften des Reifens rasch und auf wirtschaftliche
Weise verändert
werden können.
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Noch
ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verschaffung
einer verbesserten Reifen- und abnehmbaren Profilgürtelbaugruppe, womit
die auf Lager gehaltene Anzahl von Ersatzreifen reduziert werden
kann.
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Noch
ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verschaffung
einer verbesserten Reifen- und abnehmbaren Profilgürtelbaugruppe mit
einem einzigartigen Profilgürtel,
der zurückgehalten
wird, sodass er sich nicht radial auswärts ausdehnen kann.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verschaffung
einer verbesserten Reifen- und abnehmbaren Profilgürtelbaugruppe, wobei
die Reifenlaufflächen
ein flacheres Laufflächenprofil
aufrechterhalten werden, was Laufflächenlebensdauer und -haltbarkeit
verbessern wird.
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Ein
noch weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verschaffung
einer verbesserten Reifen- und abnehmbaren Profilgürtelbaugruppe, wobei
der Gürtel
zur Verschaffung von Durchdringungsschutz konstruiert ist.
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In Übereinstimmung
mit einer Ausführung der
Erfindung ist eine zweiteilige Reifenbaugruppe offenbart. Die zweiteilige
Reifenbaugruppe weist einen abnehmbaren Profilgürtel zur Anbringung um den
Außenumfang
der Reifenkarkasse und eine Reifenkarkasse mit einer aufgeblasenen
und unbelasteten Außenumfangsfläche auf,
welche eine axiale Abmessung hat, die nicht größer als die axiale Breite des
abnehmbaren Profilgürtels
ist.
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Der
Profilgürtel
weist ein Paar lateraler Enden auf, die sich jedes axial über die
aufgepumpte unbelastete Karkasse an der Umfangsfläche, um
einen Abstand von wenigstens 4% der Karkassenbreite, hinaus erstrecken,
gemessen an der Grenzfläche von
Profilgürtel
und Karkasse, und wobei die Profilgürtelbreite wenigstens gleich
der oder breiter als die belastete durchgebogene Karkassenbreite
ist, gemessen an der Außenumfangsfläche der
Karkasse.
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Jedes
laterale Ende des Profilgürtels
weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden, im Wesentlichen
auf null Grad orientierten Korden in einer ersten Verstärkungsschicht
auf und ist unter Last radial einwärts flexibel.
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Der
Profilgürtel
hat bevorzugt eine radial äußere Oberfläche mit
einem im Wesentlichen flachen Laufflächenbogenradius R1 zwischen
den lateralen Enden, der sich von 50% bis 75% der axialen Profilgürtelbreite
erstreckt, und einen kleineren Laufflächenbogenradius R2,
der sich von jedem der lateralen Enden zu dem ersten Laufflächenbogen
R1 erstreckt, wobei die radial äußere Laufflächenoberfläche eine
abfallende Oberfläche
hat, die sich von einer Tangente zu R2 zu
einem lateralen Ende erstreckt. Die radiale Differenz in der Profilgürteloberfläche, gemessen
an der Mittellinie des Profilgürtels, und
jedem lateralen Ende des abnehmbaren Profilgürtels beträgt etwa 3 bis 8% des Außendurchmessers,
gemessen an der Mittellinie des Profilgürtels.
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Der
Profilgürtel
hat eine Gürtelverstärkungsstruktur
raddal auswärts
von den in Umfangsrichtung verlaufenden Korden in der ersten Verstärkungslage. Die
Gürtelverstärkungsstruktur
hat ein Paar Querlagen und eine radial äußere Lage mit Korden, die im wesentlichen
90° relativ
zu den in Umfangsrichtung verlaufenden Korden in einer ersten Verstärkungslage
orientiert sind.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht, die den zweiteiligen Reifen mit einem
abnehmbaren Reifenprofilgürtel
zeigt, der auf einer aufpumpbaren Reifenkarkasse montiert und in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
die eine Seite oder Hälfte
des symmetrischen Reifens illustriert, der in 1 gezeigt
und in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; und
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3 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
die den Wulstbereich des in 2 gezeigten Reifens
illustriert.
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Definitionen
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"Kernprofil" bedeutet ein radial über einem Wulstkern
positioniertes, unverstärktes
Elastomer.
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"Querschnittsverhältnis" des Reifens bedeutet
das Verhältnis
seiner Querschnittshöhe
(SH) zu seiner Querschnittsbreite (SW), multipliziert mit 100% zum
Ausdruck als Prozentsatz.
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"Axial" bedeutet Linien
oder Richtungen, die parallel zur Rotationsachse des Reifens verlaufen.
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"Wulst" bedeutet denjenigen
Teil des Reifens, der ein ringförmiges
Zugelement aufweist, das von den Karkassenlagenkorden umwickelt
ist und, mit oder ohne andere Verstärkungselemente wie etwa Kernfahnen,
Wulstverstärker,
Kernprofile, Zehenschutzstreifen und Wulstschutzbänder, so
geformt ist, dass er auf die Entwurfsfelge passt.
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"Gürtel- oder Zwischenbaulagen-Verstärkungsstruktur" bedeutet zumindest
zwei Schichten von Lagen paralleler Korde, gewebt oder nicht gewebt,
die der Lauffläche
unterliegen, nicht am Wulst verankert, und sowohl linke als auch
rechte Kordwinkel im Bereich von 17° bis 75° in Bezug auf die Äquatorebene
des Reifens aufweisen.
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"Diagonalreifen" bedeutet einen Reifen
mit einer Karkasse mit Verstärkungskorden
in der Karkassenlage, die sich diagonal von Wulstkern zu Wulstkern
in einem Winkel von etwa 25-50 Grad in Bezug zur Äquatorebene
des Reifens über
den Reifen erstrecken. Die Korde verlaufen in abwechselnden Lagen
in entgegengesetzten Winkeln.
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"Umfangsgerichtet" bedeutet Linien
oder Richtungen, die sich entlang des Umfangs der Oberfläche der
ringförmigen
Lauffläche
senkrecht zur axialen Richtung erstrecken.
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"Wulstschutzbänder" bezieht sich auf schmale
Materialstreifen, die um die Außenseite
des Wulsts angebracht sind, um Kordlagen vor durch Bewegung der
Felge gegen den Reifen verursachten Abbau und Scheuern zu schützen.
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"Wulstverstärker" bedeutet eine im
Wulstteil des Reifens befindliche Verstärkungsstruktur.
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"Kord" bedeutet eine der
Verstärkungslitzen, aus
denen die Karkassenlagen im Reifen bestehen.
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"Äquatorebene (EP)" bedeutet die Ebene senkrecht
zur Rotationsachse des Reifens und durch das Zentrum seiner Lauffläche verlaufend.
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"Kernfahne" bedeutet einen um
Wulstkern und Kernprofil herumgeschlagenen verstärkten Stoff.
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"Aufstandsfläche" bedeutet die Kontaktstelle oder
den Kontaktbereich der Reifenlauffläche mit einer flachen Oberfläche unter
Belastung und Druck.
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"Innenisolierung" bedeutet die Schicht
oder Schichten aus Elastomer oder anderem Material, die die Innenfläche eines
schlauchlosen Reifens bilden und die das Aufpumpgas oder -fluid
in dem Reifen enthalten.
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"Netto-Brutto-Verhältnis" bedeutet das Verhältnis des
Reifenlaufflächengummis,
der in Kontakt mit der Straßenfläche kommt,
während
er in der Aufstandsfläche
ist, dividiert durch den Bereich der Lauffläche in der Aufstandsfläche, einschließlich nicht
in Kontakt kommender Teile, wie etwa Rillen.
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"Felgennenndurchmesser" bedeutet den Durchmesser
der Felgenbasis an der Stelle, wo der Wulst des Reifens anschließt.
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"Normaler Fülldruck" bezieht sich auf
den spezifischen Entwurfsfülldruck
bei einer spezifischen Belastung, der von der entsprechenden Normenorganisation
für den
Betriebszustand des Reifens zuerkannt wurde.
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"Normallast" bezieht sich auf
die spezifische Last bei einem spezifischen Entwurfsfülldruck,
der von der entsprechenden Normenorganisation für den Betriebszustand des Reifens
zuerkannt wurde.
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"Karkassenlage" bedeutet eine durchlaufende
Lage kautschukbeschichteter paralleler Korde.
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"Radial" bedeutet Richtungen,
die sich radial hin zu oder weg von der Rotationsachse des Reifens erstrecken.
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"Radialreifen" bedeutet einen mit
Gürtel
versehenen oder in Umfangsrichtung eingegrenzten Pneumatikreifen,
worin die Lagenkorde, die sich von Wulst zu Wulst erstrecken, in
Kordwinkeln zwischen 65 und 90 Grad in Bezug zur Äquatorebene
des Reifens verlegt sind.
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"Querschnittshöhe (SH)" bedeutet den radialen
Abstand vom Felgennenndurchmesser zum Außendurchmesser des Reifens
an dessen Äquatorebene.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Querschnitt eines
zweiteiligen Luftreifens 10 dargestellt, der in der dargestellten
spezifischen beispielhaften Ausführung
ein Erdbewegungsfahrzeugreifen Größe 33.00R51 ist. Bei einem
Fülldruck
von 102 psi (703 kPa) hat der Reifen der Größe 33.00R51 einen maximalen
aufgepumpten Außendurchmesser
von 119,9 Zoll (303 cm), eine maximale aufgepumpte Reifenbreite
in den axialen Richtungen von 37,2 Zoll (94 cm) und einen Wulstnenndurchmesser
von 51,00 Zoll (130 cm). Die Reifen werden typischerweise mit Luft und
manchmal mit einem Luft-/Stickstoffgemisch auf einen Druck von etwa
100 Pfund pro Quadratzoll (psi) (690 kPa) aufgepumpt.
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Der
verbesserte Profilgürtelluftreifen 10 enthält einen
am Boden angreifenden, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Profilgürtel 12,
der auf einer radial verstärkten,
mit Wülsten
versehenen Reifenkarkasse 14 montiert ist. Die mit Wülsten versehene Reifenkarkasse 14 enthält im allgemeinen
ein Paar Reifenseitenwände 16, 18,
die sich von der Außenumfangsfläche 20 der
Reifenkarkasse radial nach innen erstrecken und an ihren radialen
Enden in einem Paar von Wulstdrähten 22 beziehungsweise 24 enden.
Die Seitenwände 16, 18 weisen
jeweils einen oberen Teil 16a beziehungsweise 18a im
Schulterbereich der Reifenkarkasse 14 und radial nach innen
in Bezug zu der maximalen Querschnittsbreite der Reifenkarkasse,
und einen unteren Teil 16b beziehungsweise 18b,
den Wulstdrähten 22 beziehungsweise 24 benachbart,
und radial nach innen in Bezug zu der maximalen Querschnittsbreite
der Reifenkarkasse 14 auf. Die Einzelheiten der Konstruktion
der Reifenkarkasse 14 sind hierin nachstehend detailliert
beschrieben.
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Reifenkarkasse
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Bezugnehmend
auf die 1 und 2 sind die
Einzelheiten der Reifenkarkasse 14 illustriert. Die axial
einwärts
gerichtete Oberfläche 28 ist eine
Innenlagenisolierung 26, die eine Innenisolierung bildet,
die den Luftdruck zum Aufpumpen des Reifens 10 hält. Die
Innenlagenisolierung 26 bedeckt die vollständige nach
innen gerichtete Oberfläche 28 der
Reifenkarkasse 14 und dient dazu, die zum Aufpumpen des
Reifens 10 verwendete Luft in der Karkasse zu halten. Textilbarrierelagen 30 und 32 sind
in der Reifenkarkasse 12 im Bereich des gekrümmten Teils
der Innenfläche 28 vorgesehen,
um Unterstützung
für den
oberen Teil der Gummibarriereschicht 36 zu verschaffen
und den Barrieregummi daran zu hindern, durch die Lagendrähte in die
Lagenschicht 34 gedrückt
zu werden. Während
zwei Barrierelagen 30 und 32 dargestellt sind,
liegt es innerhalb der Bedingungen der Erfindung, zwischen Null
und vier Barrierelagen zu verwenden, wie für eine spezifische Gestaltung
benötigt.
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Die
Karkasse 14 enthält
in ihrer Konstruktion auch wenigstens eine gummierte laminierte
Lagenschicht 34 aus Reifenkordtextil, die sich von der
Außenumfangsfläche 20 der
Reifenkarkasse, auch Zenitbereich der Reifenkarkasse genannt, radial
nach innen erstreckt und Umschlagenden 34a und 34b aufweist,
die um die Wulstdrähte 22 beziehungsweise 24 herumgeschlagen
oder -geführt
sind. Obwohl die Karkassenlage 34 als aus einer Einzellagenkonstruktion
bestehend dargestellt ist, kann, falls erwünscht, eine Mehrlagenkonstruktion
eingesetzt werden. Vorzugsweise ist die Karkassenlage 34 aus einer
gummierten Lage Stahlkord gefertigt, sie kann jedoch aus einem Nicht-Stahl-Karkassenverstärkungsmaterial
gefertigt sein.
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An
dem radial äußersten
Teil der Karkasse 14 befindet sich eine dünne Schicht
abriebfester Laufflächenverbindung 82.
Die abriebfeste Laufflächenverbindung 82 bildet
eine zähe,
haltbare, sich wenig abnutzende Fläche zwischen dem Profilgürtel 12 und
der Karkasse 14. Die Verwendung von Laufflächengummi
ist ein ideales Material, da es dazu angepasst ist, Rillen und Rippen
zu bilden, oder, wie in den 1 und 2 gezeigt,
die erhabenen Teile 76 und Rillen 78, die zum
Festhalten der Gürtel
verwendet werden. Vorzugsweise ist die Laufflächenverbindung 82 identisch
zu der in dem Profilgürtel 12 verwendeten
Kautschukverbindung, welche auch eine generell kommerziell erhältliche
Kautschukmischung ist.
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Zwischen
der Innenisolierung 26 und der Lagenschicht 34 befindet
sich eine Gummibarriereschicht 36, die die gesamte Länge der
Lagenschicht 34 von hinten unterlegt und aus einer weichen
Kautschukverbindung geformt ist, die gegen die Lagenschicht 34 drückt. Ringförmige Versteifungselemente,
hierin als Kernprofile oder Kernprofilelemente 38, 39 bekannt,
die jeweils eine im allgemeinen dreieckige Form haben, sind radial
auswärts
von den Wulstdrähten 22 beziehungsweise 24 und
zwischen dem Barrieregummi 36 und der Innenisolierung 26 vorgesehen.
Die Kernprofile 38, 39 erstrecken sich etwa ab der
Mitte der Seitenwand und dem Bereich der Innenisolierung 26 radial
nach außen
von den Wulstdrähten 22 beziehungsweise 24,
um den Wulstbereich zu versteifen, um verhindern zu helfen, dass
der Reifen sich über
das Felgenhorn 35 biegt. Axial auswärts von den Kernprofilen 38, 39 und
zwischen der Lagenschicht 34, wo diese um die Wulstdrähte 22, 24 nach oben
umgeschlagen ist, sind untere Gumwulstschutzbänder 40 beziehungsweise 41 angeordnet, die
die Wulstdrähte 22 beziehungsweise 24 im
Bereich der Radmontagefelge 42 stützen, und um das Abscheuern
des Reifens durch eine benachbarte Radmontagefelge zu verhindern.
Obere Gumwulstschutzbänder 44, 45 sind
gegen die unteren Gumwulstschutzbänder 40 beziehungsweise 41 und
die unteren Reifenseitenwände 16b beziehungsweise 18b angeordnet,
um Unterstützung
für die
Wulstdrähte 22, 24 im
Bereich des Felgenhorns 35 zu verschaffen und das Abscheuern
des Reifens durch eine benachbarte Radmontagefelge zu verhindern.
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Zwischen
den unteren Wulstschutzbändern 40, 41 und
der Gummibarriere 36 in dem die Wulstdrähte 22, 24 teilweise
umgebenden Gebiet sind Textil- oder Drahtwulstschutzbandlagen 46, 47 angeordnet,
die die Wulstdrähte 22 beziehungsweise 24 stützen. Wie
am deutlichsten in den 2 und 2A ersichtlich,
sind die Wulstschutzbandlagen 46 in erster Linie gegen
die nach innen gewandten Flächen
der unteren Wulstschutzbänder 40, 41 angeordnet.
Zwischen der Innenfläche
der Lagenschicht 34 und den Wulstdrähten 22 und 24 sind
Kernfahnen 48 beziehungsweise 49 angeordnet, welche
verstärkte
Textilmaterialien sind, die um den Wulstkern und zumindest einen
Teil eines der Kernprofile herumgeschlagen sind. An jeder Seite
der Enden 34a, 34b der Lagenschicht 34 befinden
sich zwei Drahtbeschichtungsgumschichten 50 und 52,
die die Enden 34a beziehungsweise 34b der Lage 34 bedecken
und die Bewegung der Lage 34 zwischen den Gumschichten 50 und 52 ermöglichen,
ohne den Draht in der Lage 34 während des Reifenbaus oder starker
Verbiegung des Reifens freizulegen.
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Kernprofil
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Zwei
ringförmige
Versteifungselemente, auf die hierin als Kernprofile 54, 55 verwiesen
wird, die jedes eine im allgemeinen vierseitige Form haben, sind
radial auswärts
von den Wulstdrähten 22 beziehungsweise 24 zwischen
Kernfahnen 48, 49 und nach außen zu den Kernprofilen 58, 59 vorgesehen, um
das Gebiet um die Wulstdrähte 22 beziehungsweise 24 zu
versteifen, um verhindern zu helfen, dass der Reifen sich über das
Felgenhorn 35 biegt. Die Kernprofile 54,55 sind
weiter zwischen dem unteren inneren Ende der gummierten Lagenschicht 34 und
den Umschlagenden 34a und 34b angeordnet. An die
Kernprofile 54 und 55 anstoßend und sich in Bezug zu diesen
radial nach außen
erstreckend sind zwei ringförmige
Versteifungselemente, auf die hierin als Kernprofile 58 beziehungsweise 59 verwiesen wird,
angeordnet, die helfen, die Enden 34a und 34b der
gummierten Lagenschicht 34 zu stützen. Die Kernprofile 54, 55 sind
aus einer relativ harten Verbindung mit einem Modul von 12,2-14,9
Megapascal/cm2 bei 200% Verlängerung
konstruiert. Axial auswärts
von den Kernprofilen 58 und 59 befinden sich die äußeren Kernprofile 62 beziehungsweise 64. Die
Kernprofile 38, 39, 58, 59 und 62, 64 sind
im allgemeinen aus derselben relativ weichen Kautschukverbindung
mit einem Modul von 7,2-8,8 Megapascal/cm2 bei
200% Verlängerung
konstruiert und wirken so, dass sie ein weiches Polster verschaffen,
das die Spannungen um die Umschlagenden 34a und 34b der
Lagenschicht 34 absorbiert, die durch Spannungskräfte verursacht
werden, welche durch das Walken des Reifens hervorgerufen werden.
Während die
Kernprofile 38, 39, 58, 59 und 62, 64 typischerweise
aus derselben Kautschukverbindung konstruiert sind, liegt es innerhalb
der Bedingungen der Erfindung, eines oder mehr der Kernprofile mit
einem unterschiedlichen Modul im Bereich von zwischen 7,2 und 8,8
Megapascal/cm2 bei 200% zu konstruieren.
In der bevorzugten Ausführung
sind die Kernprofile 38, 39, 58, 60, 62 und 64 weicher
als die Kernprofile 54 und 55, die direkt benachbart
zu und radial auswärts
von den Wulstdrähten 22 beziehungsweise 24 angeordnet
sind. Vorzugsweise ist die zum Formen der Kernprofile 54 und 55 verwendete
Kautschukverbindung 20 bis 50%, und vorzugsweise 20% bis
50%, steifer als die zum Formen der Kernprofile 38, 39, 58, 59, 62 und 64 verwendete
Kautschukverbindung.
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Der
Standort der Lagenumschlagenden 34a und 34b ist
ein wichtiger Aspekt der Karkassengestaltung. Wie am deutlichsten
in 3 illustriert, sind die Umschlagenden 34a, 34b vorzugsweise
radial nach außen
in einem Abstand von etwa 2 bis 3 Wulstdurchmessern vom Schnittpunkt
einer Mittellinie 66 angeordnet, die sich durch das Zentrum
der Wulstdrähte 22, 24 erstreckt,
und einer Linie 67, die Tangente ist zu der am meisten
radial einwärts
gelegenen Oberfläche
der Karkassenlage 34, wo die Karkassenlagenteile 34a, 34b um
die Drahtwülste 22, 24 herumlaufen,
bis zu einer Linie 68, die senkrecht zur Mittellinie 66 verläuft und
eine Tangente zum äußeren Ende
der Lagenschicht 34 bildet. Dieser Standort der äußeren Enden
der Umschlagenden 34a, 34b der Lagenschicht 34 ist
dadurch wichtig, dass sie dem auf das Lagenende ausgeübten Druck
widerstehen kann, der manchmal ausreichend war, um bei Konstruktionen
des Standes der Technik, wo die Umschlagenden sich dichter zum Zentrum
der Reifenseitenwände
erstrecken, zu verursachen, dass das Karkassenlagenende die Seitenwand
durchbrach. Der Vorteil, die äußeren Enden
der Umschlagenden 34a, 34b der Karkassenlage 34 in
einer niedrigeren Position, dichter bei dem radial äußeren Teil
des Felgenhorns 35, zu haben, ist so, dass, wenn die Betriebsbedingungen
den Reifen veranlassen, sich nach außen auszubiegen, die Enden
der Umschlagenden 34a, 34b der Lagenschicht 34 vom
Felgenhorn 35 gestützt
werden. Diese Anordnung wird die Möglichkeit, dass die äußeren Enden
der Umschlagenden 34a, 34b Ursache eines Risses
in der Seitenwand der Reifenkarkasse 14 sein oder axial
nach außen
durch diese dringen, stark verringern.
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Die
Lagenlinie von Lagenschichten 34 folgt der natürlichen
Lagenlinie, was bedeutet, dass sie beim Aufpumpen bereits in ihrer
natürlichen
Form ist. Die Karkassenlage 34 behält ihre natürliche Form, wenn aufgepumpt,
um die Aufpumpbelastung des Reifens zu verringern. Der sich hinunter
zum Wulst 22 erstreckende Teil des Lagenkords wird gleichermaßen entlang
seiner Länge
durch die axial innere Oberfläche 37 des
Felgenhorns 35 gestützt,
die im Wesentlichen parallel zu der durch die Wülste 22, 24 verlaufenden
Mittellinie 66 ist.
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Profilgürtel
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Der
am Boden angreifende, sich umfangsgerichtet erstreckende Profilgürtel 12 ist
abnehmbar auf der Reifenkarkasse 14 montiert. Wie am besten
in 2 dargestellt, umfasst die Unterseite oder Innenumfangsfläche 70 des
Profilgürtels 12 eine
Vielzahl ringförmiger
erhabener Teile 72 und Rillen 74, die mit erhabenen
Teilen 76 und Rillen 78 der Reifenkarkasse 14 ineinandergreifen,
um den Gürtel 12 von
seitlicher oder axialer Bewegung in Bezug auf die Karkasse 14 zurückzuhalten.
Der Reifenprofilgürtel 12 enthält einen
Laufflächenbereich 80 und
eine Vielzahl von Profilgürteln 84, 86 und 88 (84-88).
Eine radial innere Gürtellage 84 und 86 weist
Stahlkorde auf, die eine Kernlitze aufweisen, die von Hülllitzen
umgeben ist. Die Kernlitze weist vorzugsweise eine Vielzahl von
drei Filamenten auf, die den Kern bildet. Die Drahtkonstruktion
ist wie in EP-A-1 126 073 mit dem Titel "STEEL CORD FOR REINFORCING ELASTOMERIC
ARTICLES" (Stahlkord
zum Verstärken
von Elastomergegenständen)
beschrieben. Bei jeder Profilgürtellage 84, 86 sind
die Korde in einem Winkel von 15° bis
80° relativ
zur Umfangsrichtung orientiert und auf 4 EPI (1,57 Enden pro cm)
beabstandet. Diese benachbarten Lagen 84, 86 sind
gleich, jedoch entgegengesetzt orientiert.
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Bei
der radial äußersten
dritten Lage 88 sind die Stahlkorde auf 90° in Bezug
zur Umfangsrichtung orientiert. Dies erzeugt in Kombination mit
den Gürtellagen 84, 86 eine
sehr starke Konstruktion. Radial nach innen in Bezug zu diesen Gürtelverstärkungslagen
befindet sich eine einzigartige erste Verstärkungslage 90 mit
Korden 92, die um 0° in
Bezug zur Umfangsrichtung orientiert sind, vorzugsweise auf 3 EPI
(1,18 Enden pro cm) beabstandet.
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Während drei
Profilgürtel 84-88 illustriert sind,
liegt es innerhalb der Reichweite der Erfindung, je nach Bedarf
andere Anzahlen von Profilgürtellagen
zu verwenden. Die Kombination eines abnehmbaren Reifenprofilgürtels 12 mit
einer Reifenkarkasse 14 zur Verwendung bei großen Erdbewegungsfahrzeugen
ist dadurch wichtig, dass sie das Austauschen eines Teils eines
Reifens 10 statt des gesamten Reifens gestattet, in dem
Fall, dass ein Teil des Reifens, d.h. der Profilgürtel 12 oder
die Reifenkarkasse 14, vor dem anderen Teil verschleißt. Es kann auch
erwünscht
sein, verschiedene Arten von Profilgestaltung zu haben, wie beispielsweise
Antriebs- oder Lenkprofilgestaltungen. Dieses Merkmal gestattet
ein weniger kostenaufwendiges Mittel des Wechselns der Reifenlauffläche, um
den geeigneten Stil des gewünschten
Reifens zu konstruieren. Dieses Merkmal würde die Kosten für das Lagern
von Ersatzreifen beträchtlich
verringern und könnte
sogar die Betriebszeit der Reifen verlängern.
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Ein
einzigartiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen
von Null-Grad-Drähten 92 in der
ersten Verstärkungsschicht 90.
Die Null-Grad-Drähte
in der Schicht 90 umringen den Reifenprofilgürtel 12 und
sind vorgesehen, um das Ausdehnen des Profilgürtels 12 radial nach
außen aufgrund
einer ernstlichen Ausbiegung in der Reifenkarkasse einzuschränken. Indem
der Reifenprofilgürtel 12 daran
gehindert wird, sich radial nach außen auszudehnen, wird die Lauffläche des
Reifens ein flacheres Laufflächenprofil
behalten, was Laufflächenlebensdauer
und -haltbarkeit verbessern wird. Die Null-Grad-Drähte 92 in
der ersten Verstärkungsschicht 90 eliminieren
den Bedarf an einer größeren Anzahl
von Gürtellagen.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf die erste Verstärkungsschicht 90 wird
es für
am günstigsten gehalten,
wenn die axial äußersten
Korde 92 axial nach innen in Bezug zu den seitlichen Enden
der Gürtellagen 84 und 86 angeordnet
sind. Wie dargestellt, hängen
die seitlichen Enden der Gürtellage 84 über die
benachbarte erste Verstärkungslage 90 und ragen
von den seitlichen Enden der Gürtellage 86 axial
nach außen.
Durch Sicherstellen dessen, dass die Gürtellagen 84 und 86 überhängen oder
sich über die
Null-Grad-Korde 92 der ersten Verstärkungslage 90 erstrecken,
wird ein zusätzlicher
Schutz gegen Schnittbeschädigung
der Korde 92 verschafft. Wie einfach zu würdigen ist,
können,
wenn ein großer scharfer
Felsbrocken im Weg des Profilgürtels überrollt
wird, die seitlichen Enden des Profilgürtels ausbiegen und die Gürtellagen 84, 86 durch Überhängen tatsächlich über die
Null-Grad-Korde 92 biegen, wodurch sie den Felsbrocken
daran hindern, diese Korde zu zerschneiden.
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Der
primäre
Vorteil der Profilgürtelgestaltung im
Bereich der Seitenkanten ist die Tatsache, dass die Seitenkantenteile
des Profilgürtels 12 an
der an der umfangsgerichtet äußeren Fläche der
Karkasse 14 anliegenden Fläche sich über die Karkasse 14 hinaus
erstrecken, wie an der Schnittstelle 20 des Profilgürtels 12 und
der Karkasse 14 gezeigt. Dies erhöht die Flexibilität des Profilgürtels 12 und
verbessert die Handhabungsmerkmale des Reifens 10. Die
Außenfläche der
Lauffläche
hat eine Neigung von θ,
wobei θ eine
Neigung von etwa 4° in
den Seitenbereichen der Lauffläche
ist und im zentralen Bereich flach oder um 0° geneigt ist. Der flach geformte
zentrale Bereich erstreckt sich über
zumindest 50% der gesamten Laufflächenbreite. Bei der 31.001R51-Gestaltung
erstreckt sich der zentrale Bereich über 9,00 Zoll (22,9 cm), und
jeder seitliche Bereich erstreckt sich von dem zentralen Bereich über 25%
oder weniger der gesamten Laufflächenbreite,
oder etwa 7,00 Zoll (17,8 cm) bei der 31.00R51-Reifengröße des Reifens der
illustrierten Ausführung.
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Dieser Übergang
der Laufflächenoberfläche im Bereich
L0 von abfallend flach 0° bis zu einer 4°-Neigung
radial nach innen erzeugt einen Schulterabfall (D) von mindestens
10 mm. Dieses Merkmal senkt den Kontaktdruck des Profilgürtels 12 in
den Seitenbereichen, und dies verringert im allgemeinen den Schulterverschleiß insbesondere
in den Lenkradpositionen. Ein zusätzlicher Nutzen wird dadurch verzeichnet,
dass die Auslenkung des seitlichen Bereichs durch eine durch den
Schulterabfall (D) erzeugte Verringerung der radialen Höhe der Lauffläche verbessert
wird. Dies bedeutet, dass die dünnere Lauffläche an den
seitlichen Enden leichter radial nach außen auszubiegen ist, jedoch
wird nahezu paradox die Menge nach innen gerichteten Drucks, der versucht,
die Laufflächenkante
nach innen auszubiegen, durch die abfallende Schulter gesenkt. In
Kombination stellt dies sicher, dass, während der Profilgürtel an
der Seitenkante absichtlich flexibel gemacht wird, um sich an große Steine
und Felsbrocken anzupassen, vorzugsweise der gesamte zentrale Bereich der
Lauffläche
gleichmäßige Aufstandsflächendrücke am Zenit
aufweist, worin die Lauffläche
voll gestützt
wird. Idealerweise ist der Aufstandsflächendruck an den Schultern
der Lauffläche
gleich oder etwas geringer als im zentralen Bereich.
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Es
wird für
wichtig gehalten, dass, an der Schnittstelle zwischen der Karkasse 14 und
dem Profilgürtel 12,
der Profilgürtel 12 um
eine Menge von zumindest 15 mm oder 4% der Karkassenbreite über die
aufgepumpte und unbelastete Karkasse hängt, gemessen an der Schnittstelle 20.
Wenn der Reifen 10 unter normale Belastung versetzt wird,
so dehnt die Karkasse 14 sich radial nach außen zu einer
Stelle aus, die nahezu auf einer Linie mit dem seitlichen Ende des
Profilgürtels 12 liegt.
Es wird für
unerwünscht
gehalten, dass die Karkasse 14 sich an der Schnittstelle
mit dem Profilgürtel 12 seitlich
nach außen
in Bezug zu dem Profilgürtel 12 erstreckt.
Die subtile relative Bewegung des Profilgürtels 12 zur Karkasse 14 bedeutet,
dass, um sicherzustellen, dass die Karkasse 14 nicht freigelegt
wird, es erforderlich ist, dass der Profilgürtel 12 tatsächlich an
der Schnittstelle über
die Karkasse 14 hängt.
Während große Mengen Überhang
machbar sein können,
wird es als ineffizient betrachtet, es dem Profilgürtel 12 zu gestatten,
sich über
die maximale Querschnittsbreite der Karkasse hinaus zu erstrecken.
Dies gilt aus mehreren Gründen,
wobei der erste ist, dass jeder Zoll (2,54 cm) axialer Profilgürtelbreite
an großformatigen
Reifen, wie etwa 31.00R51-Reifen annähernd 100 lbs. (45 kg) wiegt,
zweitens die Laufflächendicke etwa
5,00 Zoll (12,7 cm) oder mehr beträgt und der Abstand zu einer
Stelle der maximalen Querschnittsbreite der Karkasse weitere 24
Zoll (61 cm) beträgt, was
bedeutet, dass Felsbrocken und Trümmerstücke, die am wahrscheinlichsten
die Karkasse 14 beschädigen
würden,
an der Profilgürtelschnittstelle auftreffen
würden.
Es ist zu unwahrscheinlich, dass Felsbrocken von 30 Zoll (76,2 cm)
oder mehr im Steinbruch überquerbar
sind, und stellen daher keine realistische Bedrohung in Hinsicht
auf Karkassenbeschädigung
dar, drittens, da bei der vorliegenden Erfindung die Seitenkanten
von einer verringerten Steifheit sind, um einen gewissen Grad von
Ausbiegung radial nach innen zu erleichtern, ein zu großer Überhang
zu Biegeermüdung
in der ersten Verstärkungslage 90 führen könnte, was
ein Versteifen des Profilgürtels
erfordert, wie dies in dem Patent US-A-4.050.495 des Standes der Technik
gemacht wurde.
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Es
ist deutlich, dass in Übereinstimmung
mit dieser Erfindung Vorrichtungen und Verfahren zur Konstruktion
eines verbesserten Reifens 10 und abnehmbarer Profilgürtelbaugruppe
verschafft wurden, wobei die Reifenhaltbarkeit durch den Einschluss
einer verbesserten Kernprofilkonstruktion wesentlich verbessert
wurde. Die verbesserte Karkassen- und abnehmbare Profilgürteleinheit
gestattet das Transportieren von Großreifen in mehreren Abschnitten und
den Zusammenbau an der Lieferstelle. Weiterhin gestattet die abnehmbare
Profilgürteleinheit
das Anbringen eines unterschiedlichen Profilgürtels 12 an einer
Reifenkarkasse 14, um die Fahreigenschaften des Reifens
rasch und wirtschaftlich zu verändern.