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Die
vorliegende Erfindung betrifft Luftreifen. Genauer betrifft sie
die Anordnung und Gestaltung der Verstärkungsstruktur im Scheitelbereich
eines Luftreifens.
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Die
Verstärkung
der Karkassen von Luftreifen besteht heutzutage aus einer oder mehreren
Lage(n) (die wegen des herkömmlichen
Herstellungsverfahrens in Form von lagenförmigen Halbfertigprodukten
gewöhnlich
als "Karkassenlagen" bezeichnet werden),
die mit Verstärkungsdrähten, meistens
mit radialen Drähten,
ausgestattet sind. Die Verankerung oder Befestigung der Lagen oder
Verstärkungen
erfolgt gewöhnlich
durch einen Umschlag eines Teils der Lage um den Wulstkern, der
im Wulst des Luftreifens angeordnet ist.
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Darüber hinaus
gibt es heute Luftreifen, die weder einen traditionellen Hochschlag
der Karkassenlage um den Wulstkern aufweisen, noch einen Wulstkern
im eigentlichen Sinne dieses Elements haben. Beispielsweise beschreibt
das Dokument
EP 0 582 196 eine
Vorgehensweise, wie man eine Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp
in den Wülsten
anbringen kann, indem angrenzend an der Verstärkungsstruktur in Umfangsrichtung
liegende Drähte angebracht
werden, wobei das Ganze in eine Kautschukmischung, vorzugsweise
mit einem hohen Elastizitätsmodul,
zur Verankerung oder zur Bindung eingebettet ist. In dem Dokument
werden mehrere Anordnungen vorgeschlagen. Das Dokument bezieht sich
darüber
hinaus auf Luftreifen, die ohne Halbfertigprodukte in Form von Lagen
hergestellt werden. Zum Beispiel werden die Drähte der verschiedenen Verstärkungsstrukturen
direkt auf die angrenzenden Lagen der Kautschukmischungen aufgebracht,
wobei das Ganze in aufeinander folgenden Lagen auf einem Kern aufgelegt
wird, der eine Form hat, die der End form des Luftreifens bei der
Herstellung ähnelt. So
werden in diesem Fall die "Karkassenlagen" in klassischem Sinne
besser als "Verstärkungen
vom Karkassentyp" bezeichnet.
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Die 1 zeigt
ein Beispiel eines Luftreifenscheitels vom bekannten Typ, der zwei
Lagen oder Schichten einer Scheitelbewehrung umfasst, die zwischen
einer doppelten Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp und einer Reihe von in Umfangsrichtung aufgelegten
Drähten
angebracht sind, die über die
Breite des Scheitels verteilt sind und bezogen auf die Meridianebene
im Allgemeinen einen Winkel von etwa 0 Grad bilden. Eine solche
Konfiguration mit voneinander unabhängigen und übereinander liegenden Lagen
oder Schichten führt
automatisch zu einem Scheitelbereich von großer Dicke, und zwar ganz einfach
durch den Platzbedarf der verschiedenen Elemente. Auch das Gewicht
des Luftreifens ist davon betroffen. Ebenso sind seine Gestehungskosten
größer, was
einerseits auf mehr Material (beispielsweise mehr Lagen) und andererseits
auf mehr erforderliche Herstellungsschritte und Montageschritte
zurückzuführen ist.
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Auch
die Druckschriften WO-A-9956974 und JP-A-06115308 sind hierfür Beispiele
und beschreiben Luftreifen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
vorliegende Erfindung soll diesen verschiedenen Nachteilen abhelfen.
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Hierzu
gibt die Erfindung einen Luftreifen gemäß Anspruch 1 an.
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Eine
solche Anordnung führt
durch den Verzicht auf einzelne Verstärkungslagen zu einer Verkleinerung
der Dicke des Scheitelbereichs. Dadurch wird die Zahl der Komponenten
vor dem Zusammenfügen
reduziert. Man erhält
darüber
hinaus ein leichteres Produkt. Da der Scheitelbereich einfacher
ist, wird schließlich
auch die Arbeit des Designers bei der Ausarbeitung von neuen Architekturen
erleichtert: Die Vorhersage des Effekts einer Modifizierung auf das
Verhalten des so veränderten
Reifens ist leichter und zuverlässiger
zu treffen. Die benachbarten Abschnitte der Drähte der Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp können
unmittelbar benachbart sein oder aneinander oder nebeneinander liegend
angebracht sein. So erhält
man also zwischen den verschiedenen Drahttypen ein Verhältnis von
eins zu eins. Nach verschiedenen Ausführungsformen kann die Bewehrung
mit einer Anordnung oder einem Verhältnis (zwischen den Drahttypen)
so "aufgelockert" sein, dass ein Draht
der Scheitelverstärkung
auf zwei oder drei, oder sogar mehr, Drähte einer Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp kommt. Ebenso sind Verhältnisse vom Typ der Brüche, wie
zwei auf drei oder drei auf vier, etc. möglich.
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Ansonsten
ist die Bewehrung vorteilhafterweise mit einer Anordnung oder einem
Verhältnis (zwischen
den Drahttypen) so verstärkt,
das zwei oder drei oder mehr Drähte
der Scheitelverstärkung zwischen
jedem Draht der Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp liegen. Eine solche Anordnung kann sich beispielsweise
in den Fällen
als vorteilhaft erweisen, in denen ein sportives Fahrverhalten erwünscht wird,
oder um die Schlagfestigkeit zu verstärken, vorzugsweise also für einen
Luftreifen, der keine speziell verstärkte oder steife oder dichte
Verstärkungsstruktur
benötigt,
wie zum Beispiel Luftreifen mit kurzen Flanken. Ansonsten kann man
in einem Fall, in dem keine weitere Versteifung auf Höhe des Gürtels angestrebt
wird, feinere Seile zur Scheitelverstärkung verwenden, wobei man
ganz einfach ihre Anzahl erhöht. Im
Endeffekt ist keine proportionale Erhöhung der Zahl der Drähte der
Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp nötig,
man kann die Drähte
der Scheitelverstärkung
in einem Verhältnis
von zwei oder drei auf einen oder zwei Drähte der Verstärkungsstruktur vom
Karkassentyp anbringen. Andere Verhältnisse sind ebenso möglich.
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Die
Verstärkungsdrähte und
die Drähte
der Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp sind in radialer Richtung in etwa coplanar. Die
Drähte
haben vorzugsweise eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung.
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Die
Drähte
der Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp und die Drähte
der Gürtelverstärkung sind
vorzugsweise von unterschiedlicher Art. Nach einem vorteilhaften
Ausführungsbeispiel
sind die Drähte
der Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp vom textilen Typ und die Drähte der Gürtelverstärkung vom metallischen Typ.
Am besten verwendet man also komplementäre Materialien.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung sind die Bereiche der Drahtenden der Verstärkung des
Gürtels
in Bezug auf den benachbarten Draht der Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp
radial beabstandet. Die Zonen, in denen sich die Belastungen konzentrieren,
sind so isoliert. Darüber
hinaus wird so die Gefahr der Beschädigung der Drähte der
Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp durch den Kontakt mit den Drahtenden der Scheitelverstärkung beträchtlich
verringert.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung umfasst schließlich
die Zone des Gürtels
des Luftreifens auch mindestens eine zusätzliche Scheitellage. Diese
Lage enthält
zum Beispiel Verstärkungsdrähte, die
vorzugsweise mit 20 bis 60 Grad ausgerichtet sind. Eine solche Ausführungsform
führt eher
zu einer größeren Steifheit
und einem höheren
Schutz als zu einer Verringerung der Dicke.
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Schließlich kann
eine Anordnung der unteren Zone des Luftreifens vorgeschlagen werden,
die eine wirkungsvolle und dauerhafte Verankerung der Verstärkungsstruktur
in den Wülsten
des Luftreifens sichert, bei der es sich um eine klassische Verankerung
mit Umschlag der Verstärkungsstrukturen
um einen im Wulst angebrachten Wulst kern handelt oder auch um eine
Verankerungszone, die eine Reihe von in Umfangsrichtung liegenden
Drähten
umfasst, die über
eine Verankerungsmischung mit einem angrenzenden Abschnitt der Verstärkungsstruktur
zusammenwirken. Ein solcher Verankerungstyp ist beispielsweise in
der Druckschrift
EP 0 582 196 dargestellt.
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In
der vorliegenden Druckschrift bezeichnet der Ausdruck "Draht" oder Faden ganz
allgemein sowohl Monofilamente als auch Multifilamente oder Einheiten,
wie Seile, Zwirne oder auch beliebige andere Arten von äquivalenten
Einheiten, unabhängig vom
Material und der Behandlung der Drähte, beispielsweise einer Oberflächenbehandlung
oder einer Ummantelung oder einem Vorverkleben, um die Haftung am
Kautschuk zu verbessern.
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Es
wird daran erinnert, dass "radial
nach oben" oder "radial oben" in Richtung der
größten Radien
bedeutet.
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Unter
dem "Elastizitätsmodul" einer Kautschukmischung
wird ein Sekantenmodul unter Zugbelastung verstanden, der durch
eine uniaxiale Streckverformung von 10 % bei Raumtemperatur erhalten
wird.
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Eine
Verstärkungsstruktur
oder Verstärkung vom
Karkassentyp wird als radial angesehen, wenn die Drähte mit
90 Grad angeordnet sind, aber auch gemäß der herkömmlichen Terminologie in einem Winkel
von etwa 90 Grad.
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Alle
Ausführungsdetails
sind in der nun folgenden Beschreibung angegeben, die durch die 1 bis 4 vervollständigt wird,
in denen:
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1 einen
Radialschnitt darstellt, in dem im Wesentlichen der Gürtel einer
Ausführungsform
eines Reifens nach dem Stand der Technik gezeigt wird;
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2 ein
Radialschnitt ist, in dem im Wesentlichen der Scheitel einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Luftreifens
gezeigt wird;
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3 in
einer perspektivischen Ansicht eines Schnitts durch einen Abschnitt
eines Luftreifens ein Beispiel für
die Verlegung einer Monofilamentstruktur vom Karkassentyp zeigt;
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4 eine
vergrößerte Ansicht
der Schulterregion einer Variante von 2 zeigt.
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Der
Luftreifen umfasst eine Verstärkungsstruktur 10 oder
eine Verstärkung
vom Karkassentyp, die mit Verstärkungen
ausgestattet ist, die gemäß einer
Anordnung vom "Biastyp" gestaltet sind.
Diese Struktur enthält
vorzugsweise drei Abschnitte: einen auf jeder Seite des Luftreifens
entlang der Flanken und einen Abschnitt zentral am Scheitel.
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Die
Erfindung betrifft eine Verstärkungsstruktur 10,
die mit einer doppelten Verstärkung
ausgestattet ist, nämlich
einer in Abhängigkeit
von der Position im Meridianprofil des Luftreifens inneren Verstärkung 3 und
einer äußeren Verstärkung 4.
Die Drähte
dieser Struktur sind so angeordnet, dass sie aneinander angrenzen
und in etwa parallel zueinander verlaufen. Die innere (3)
und äußere (4)
Verstärkung
sind über
eine Trennschicht aus einer Kautschukmischung (8) voneinander
getrennt.
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Um
die Verstärkungsdrähte so genau
wie möglich
zu positionieren, ist es sehr von Vorteil, den Reifen auf einem
zentralen Träger
zu fertigen, beispielsweise einem ziemlich starren Kern, der ihm
die Form seines inneren Hohlraums gibt. Auf diesen Kern werden in
der für
die endgültige
Architektur erforderlichen Reihenfolge alle Bestandteile des Luftreifens
aufgebracht, die direkt an ihrem endgültigen Platz angeordnet werden,
ohne dass das Profil des Luftreifens während der Herstellung umgedreht
oder umgefaltet werden muss. Bei dieser Fertigung können zum
Beispiel die in dem Patent
EP
0 580 055 beschriebenen Anlagen verwendet werden, sowie
die der französischen
Patentanmeldung 00/01394 zum Anbringen der Drähte der Karkassenverstärkung und die
der Druckschrift
EP 0 264 600 zum
Anbringen der Kautschukgummen. Der Luftreifen kann, wie in dem Patent
US 4 895 692 ausgeführt, geformt
und vulkanisiert werden.
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In
dem in 1 gezeigten Beispiel sind eine innere Lage oder
Gürtelverstärkung 71 und
eine äußere Lage
oder Gürtelverstärkung 72 aneinander
angrenzend und in etwa parallel zueinander angeordnet, wobei das
Beispiel einen üblichen
Aufbau des Stands der Technik zeigt. Vorzugsweise sind die Drähte der
Lagen gegeneinander und gekreuzt angeordnet. Ein mit einer Kautschukmischung
ausgefüllter
Bereich ist zwischen den zwei Lagen vorgesehen, um jeden Kontakt
zwischen ihnen zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß umfasst
der Scheitel 2 eine integrierte und kompakte Bewehrung,
die aus mindestens zwei Scheitelbewehrungen besteht, die in dieser
Zone des Reifens die erforderliche Sicherheit und Steifheit gewährleisten.
In den 2 und 3, die eine erfindungsgemäße Ausführungsform zeigen,
besteht eine verstärkte
Zone 5 des Scheitels aus durch die Scheitelzone gehenden
armierten Abschnitten von Verstärkungsstrukturen
vom Karkassentyp 31 und 41, mit Verstärkungselementen 32, 42, die
mit in diese Strukturen integriert oder in etwa die gleiche Ebene
eingebracht sind. Vorzugsweise sind die Drähte der Verstärkungsstrukturen 31 und 41 gegeneinander
und überkreuzt
ausgerichtet. Ein mit einem Kautschukgemisch ausgefüllter Bereich 8 ist zwischen
den beiden Strukturen 31 und 41 vorgesehen, um
den Kontakt zwischen ihnen zu vermeiden. Die Bewehrung ist mittels
einer Reihe von Drähten zur
Verstärkung
des Scheitels (32, 42) realisiert, die auf Höhe des Scheitels
jeweils zwischen zwei benachbarten Drähten der Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp angebracht sind.
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Durch
das Weglassen von Verstärkungslagen
des Scheitels ist die Zahl der Lagen reduziert: Einerseits aufgrund
des Weglassens einiger Verstärkungslagen,
andererseits aufgrund der Verringerung der Anzahl der Trennlagen
oder der Gesamtdicke der Trennschicht, die notwendig ist, um eine
Wechselwirkung zwischen den Lagen zu vermeiden.
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Andere
Arten von Strukturelementen können ebenso
in dem einen oder dem anderen Abschnitt des Luftreifens vorgesehen
werden. Beispielsweise sind, wie im Beispiel der 2 und 3,
in der Scheitelregion des Luftreifens umlaufende, mit in etwa 0
Grad angebrachte und etwa parallel zueinander verlaufende Drähte 6 vorgesehen.
In dem abgebildeten Beispiel sind die Drähte in Bezug auf die äußere Scheitelstruktur 41 radial
außen
angeordnet. Diese Anordnung könnte
auch anders sein, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
So könnten
die in Umfangsrichtung liegenden Drähte 6 in Bezug auf
die Scheitelstrukturen 31 und 41 radial innen
angebracht sein, oder sogar zwischen diesen Lagen.
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Die
Bewehrungsdrähte
können
in ihrer Art wie die Verstärkungsstrukturen
vom Karkassentyp oder davon verschieden sein. Vorteilhafterweise
sind die Drähte
aus Aramid, Hybridfaser, PET oder PEN, Nylon, Rayon oder auch vom
metallischen Typ.
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Die
Abmessungen (Durchmesser und Länge),
der Abstand in Umfangsrichtung und die radiale Position der Bewehrung
können
in unendlich vielen Möglichkeiten
variieren. Diese Merkmale sind durch die für den Scheitelbereich des Luftreifens
gewünschten
Eigenschaften gegeben, wie Steifheit, Komfort, Dauerfestigkeit,
etc.
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Ein
Laufstreifen 9 ist im radial äußeren Bereich des Scheitels
vorgesehen.
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Das
Vorhandensein eines schlanker gewordenen Gürtels ermöglicht einerseits, den Luftreifen leichter
zu machen, und andererseits eine mögliche Veränderung der mechanischen Eigenschaften
auf der Höhe
des Gürtels.
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Die 4 zeigt
ein Beispiel, in dem die Endabschnitte 13 und 14 axial
nach außen
oder innen verlaufen, und zwar in der Weise, dass sie zumindest teilweise
in einer zum benachbarten Abschnitt der Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp
unterschiedlichen radialen Position enden.