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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Luftreifen. Genauer betrifft
sie einen Luftreifen, der eine besondere Anordnung der Fäden der
Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp in den Flanken aufweist, die einerseits unter einer
im Wesentlichen normalen Druckbedingung den Erhalt von elastischen
Flanken, die besonders günstige
Eigenschaften insbesondere des Komforts und des Rollwiderstands
verleihen können,
und andererseits unter einer Bedingung verringerten Drucks den Erhalt
von versteiften Flanken ermöglicht,
die es unter Beachtung gewisser Einschränkungen erlauben können, die
Last des Luftreifens zu tragen.
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Seit
einigen Jahren widmen die Luftreifenhersteller besonders große Anstrengungen
der Entwicklung von originellen Lösungen eines Problems, das
seit dem Beginn der Verwendung von mit aufgeblasenen Luftreifen
versehenen Rädern
existiert, nämlich
wie man es dem Fahrzeug ermöglichen kann,
trotz eines starken oder vollständigen
Druckverlusts eines oder mehrere Luftreifen seinen Weg fortzusetzen.
Jahrzehntelang wurde das Reserverad als die einzige und universelle
Lösung
angesehen. Dann haben sich in jüngerer
Zeit die mit seinem möglichen
Weglassen verbundenen beträchtlichen
Vorteile gezeigt. Das Konzept der "erweiterten Mobilität" entwickelt sich. Die zugeordneten Techniken
ermöglichen
es, in Abhängigkeit
von bestimmten zu beachtenden Einschränkungen nach einer Reifenpanne oder
einem Druckabfall mit dem gleichen Luftreifen zu fahren. Dies ermöglicht es
zum Beispiel, zu einer Pannenhilfestelle zu fahren, ohne unter oft
riskanten Umständen
anhalten zu müssen,
um den Reservereifen aufzuziehen.
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Man
findet heute zwei große
Typen von Technologien für
eine erweiterte Mobilität
auf dem Automobilmarkt. Einerseits findet man die Luftreifen vom
selbsttragenden Typ (oft mit ihrer englischen Bezeichnung ZP für "zero pressure" bezeichnet). Die selbsttragenden
Reifen können
eine Last mit reduziertem Druck, sogar ohne Druck, mit Hilfe von
meist mittels in den Flanken vorgesehenen Einsätzen aus Kautschuk verstärkten Flanken
tragen. Die strukturelle Steifheit der Flanken eines Luftreifens
dieses Typs ist sehr hoch. Die Technologien mit verstärkten Flanken
begünstigen
den Notbetrieb, normalerweise ausnahmsweise, oder zumindest sehr
gelegentlich, bei der großen
Mehrheit der Fahrzeuge, zu Lasten des üblichen Betriebs, der die intrinsisch
mit dem Prinzip der verstärkten
Flanken verbundenen Nachteile erfährt. Bei Normalbetrieb, bei
normalem Benutzungs-Nenndruck, kann dies zu einer starken Benachteiligung
bezüglich
des Rollwiderstands und des Komforts führen. Außerdem kann die starke Tendenz der
unteren Zone des Luftreifens, unter der Wirkung des Nachgebens der
Flanken aus der Felge gleiten zu wollen, die Reichweite dieser Lösung einschränken.
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Andererseits
findet man Räder,
die mit Auflagern ausgestattet sind, die das Innere der Lauffläche eines
Luftreifens bei einem Nachgeben der Flanken nach einem Druckabfall
stützen
können.
Diese Lösung
ist vorteilhafterweise mit einem Luftreifen gekoppelt, der eine
untere Zone aufweist, die in der Lage ist, die Gefahren des Gleitens
des Luftreifens aus der Felge zu minimieren. Diese Lösung ist
vorteilhaft, da sie es erlaubt, die Merkmale des Fahrens unter normalen
Bedingungen im Wesentlichen intakt zu halten. Dagegen hat sie den
Nachteil, ein zusätzliches
Bauteil, das Auflager, für
jedes der Räder
des Fahrzeugs zu erfordern.
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Um
diese verschiedenen Nachteile zu beseitigen, sieht die Erfindung
einen Luftreifen vor, der mindestens eine Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp
aufweist, die auf jeder Seite des Luftreifens in einem Wulst verankert
ist, dessen Basis dazu bestimmt ist, auf einen Felgensitz montiert
zu werden, wobei jeder Wulst sich radial nach außen durch eine Flanke verlängert, wobei
die Flanken radial nach außen
an eine Lauffläche
anschließen
und mindestens einen im Wesentlichen elastischen Umfangsfaden aufweisen,
der in dem im Wesentlichen mittleren Abschnitt der Flanken angeordnet
ist, wobei die Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp sich in Umfangsrichtung vom Wulst zur Flanke erstreckt,
eine Scheitelbewehrung, wobei jeder der Wülste außerdem eine Verankerungszone
aufweist, die den Halt der Verstärkungsstruktur
in jedem der Wülste
erlaubt, wobei die Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp so angeordnet ist, dass in dem im Wesentlichen
mittleren Abschnitt der Flanke die Fäden der Verstärkungsstruktur
auf dem Umfang unterschiedliche axiale Positionen aufweisen, um
entlang der Umfangsstrecke eine Folge von im Wesentlichen regelmäßigen Welligkeiten
zu formen, die ein gewelltes Umfangsprofil bilden.
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Die
von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Lösung erlaubt es, sich von den
meisten Nachteilen zu befreien, die mit den heutigen Techniken verbunden
sind, die die erweiterte Mobilität
ermöglichen.
Einerseits erfordert der Luftreifen kein Auflager, um mit geringem
Druck zu rollen; andererseits verfügt er nicht über steife
Flanken, die zum Beispiel mit Hilfe von Einsätzen aus Kautschukmaterial verstärkt sind.
Die Flanken haben eine strukturellen Steifheit, die mit der Einfederung
des Luftreifens variabel ist. Wenn der Reifen mit seinem Nenndruck rollt,
ist die strukturelle Steifheit diejenige eines Standardreifens.
Die Flanken haben eine Elastizität,
die vorteilhafterweise mit einem traditionellen Luftreifen vergleichbar
ist. Die günstigen
Eigenschaften, wie ein hohes Komfortniveau, ein geringer Rollwiderstand,
eine gute Dauerfestigkeit, usw., können aufrechterhalten werden.
Der erfindungsgemäße Luftreifen
hat so die mit dem selbsttragenden Reifen verbundenen Vorteile,
der es ermöglicht,
eine erweiterte Mobilität
zu gewährleisten, ohne
aber die Nachteile aufzuweisen, die die Eigenschaften des Luftreifens bei üblicher
Verwendung mit in etwa normalem Druck beeinträchtigen.
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Im
Modus "erweiterte
Mobilität" bewirkt bei Druckabfall
die Druckverringerung eine Erhöhung der
Einfederung und dadurch der strukturellen Steifheit der Flanken:
In im Wesentlichen progressiver Weise, insbesondere in Höhe der Zone
des Luftreifens in der Nähe
des Kontaktbereichs mit dem Boden, verflachen sich die Welligkeiten
der Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp oder werden gedämpft;
die Welligkeiten der Umfangsfäden
verhalten sich genauso, mit dem progressiven Auftreten einer immer
größeren Spannungskraft
in den Umfangsfäden.
Diese Phänomene
führen
zu einer graduellen Blockierung des Knickens der Flanken, bis zum
Erhalt einer Stützkraft,
die die von den Flanken übertragenen
Kräfte
tragen kann. Nach dem Unterspannungsetzen der Fäden erhält man schließlich Flanken,
die die Last tragen können.
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Da
nach dem Dehnen der gewellten Fäden
in den Flanken das Knicken der Flanken in gewisser Weise "blockiert" wird, entsteht kein
starkes oder vollständiges
Nachgeben des Luftreifens, insbesondere in Höhe des Kontaktbereichs. Die
Last wird also zu einem guten Teil durch das Unterspannungsetzen der
Umfangsfäden
getragen. Mit einem stark reduzierten oder nicht vorhandenen Druck
arbeitet der Luftreifen mit einer stärkeren Einfederung und einer beträchtlich
erhöhten
strukturellen Steifheit, nicht nur, um das vollständige Nachgeben
der Flanken zu verhindern, sondern auch, um es zu ermöglichen,
die Last trotz des Druckabfalls zu tragen, in mit einem selbsttragenden
Reifen vergleichbarer Weise.
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Der
oder die Umfangsfäden
sind vorteilhafterweise mit in Umfangsrichtung ausgerichteten Welligkeiten
angeordnet. In diesem letzteren Fall sind der oder die Fäden auf
dem Umfang gemäß unterschiedlichen
axialen Positionen angeordnet, um entlang der Umfangsstrecke eine
Folge von im Wesentlichen regelmäßigen Welligkeiten
zu formen, die ein gewelltes Umfangsprofil formen. Es handelt sich
um eine raffinierte und praktische Weise, die Elastizitätsfunktion der
Umfangsfäden
zu realisieren. In einem solchen Fall können die Fäden als solche im Wesentlichen steif
sein. Aufgrund der gewellten Anordnung der Fäden erhält man die erforderliche Elastizität.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsvariante
entsprechen sich im Wesentlichen die von den Umfangsfäden geformten
Welligkeiten einerseits und die von den Fäden der Verstärkungsstruktur
geformten Welligkeiten andererseits (sind im Wesentlichen in Umfangsrichtung
fluchtend).
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung weist die Außenfläche der
Flanke des Luftreifens in der Zone, in der die Verstärkungsstruktur
die Welligkeiten aufweist, ebenfalls ein gewelltes Umfangsprofil
auf, das im Wesentlichen dem Profil entspricht, das von der Verstärkungsstruktur
geformt wird. Man sieht vorzugsweise Welligkeiten der Position der
Verstärkungen
und des Rands der Flanke mit im Wesentlichen gleichen Amplituden
und Frequenzen vor. Man erhält
dann eine homogene Konfiguration. Außerdem ermöglichen es die Flankenwelligkeiten,
die inneren baulichen Merkmale des Luftreifens anzuzeigen. Dieser
letztere Aspekt ermöglicht
es zum Beispiel, diesen Technologietyp besser zu identifizieren.
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Gemäß einer
Variante ist die Außenfläche der
Flanke im Wesentlichen geradlinig. Der besondere Aufbau der Verstärkungsstruktur
wird also nicht aufgedeckt, und das Profil der Flanke ist klassisch konfiguriert.
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Die
Strecken der Verstärkungsstrukturen vom Karkassentyp
können
gemäß zwei Typen
von Konfigurationen angeordnet sein, entweder zum Beispiel eine
Konfiguration "in
Gegenphase", bei
der die radiale Position eines Verstärkungsfadens für eine gegebene
Umfangsposition des gewellten Umfangsprofils in jeder Flanke im
Wesentlichen symmetrisch bezüglich
der Mittelebene des Luftreifens ist; oder eine "phasengleiche" Konfiguration, bei der die radiale
Position eines Abschnitts der Verstärkungsstruktur für eine gegebene
Umfangsposition des gewellten Umfangsprofils in jeder Flanke im
Wesentlichen anders ist.
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Alle
Herstellungsdetails werden in der folgenden Beschreibung angegeben,
die durch die 1 bis 6 vervollständigt wird,
in denen:
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Die 1a bis 1c radiale
Schnitte sind, die hauptsächlich
einen Wulst, eine Flanke, und die Hälfte des Scheitels von zwei
Ausführungsbeispielen eines
ersten Luftreifentyps gemäß der Erfindung
zeigen;
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Die 2b und 2c Umfangsschnitte
in Teilansicht sind, die hauptsächlich
eine Flanke mit den radialen Positionen einer Reihe von Verstärkungsfäden in Abhängigkeit
von ihrer radialen Position in der Flanke zeigen, wie sie in 2a dargestellt ist;
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Die 3a und 3b Ausführungsvarianten
des Beispiels der 2c zeigen;
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Die 4a und 4b radiale
Schnitte sind, die die Verläufe
von Flankenverstärkungsfäden in jeder
der Flanken zeigen, phasengleich in 4a und in
Gegenphase in 4b;
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5b das
Profil der Flanken eines erfindungsgemäßen Luftreifens gemäß einem
Querschnitt in verschiedenen Positionen zeigt, die in 5a veranschaulicht
sind: in A-A', in "erweiterter Zone" oder "gespannter Flanke', und in B-B' in der Zone "gewellte Flanke";
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6 eine
Perspektivansicht eines gewellt angeordneten Umfangsflankenfadens
zeigt.
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Die
Verstärkungsbewehrung
oder Verstärkung
der Luftreifen besteht heute – und
meistens – aus
einer Stapelung von einer oder mehreren Lagen, die klassischerweise
als "Karkassenlagen", "Scheitellagen" usw. bezeichnet
werden. Diese Art, die Verstärkungsbewehrungen
zu bezeichnen, stammt aus dem Herstellungsverfahren, das darin besteht,
eine Reihe von Halbzeugen in Form von Lagen herzustellen, die mit
oft in Längsrichtung
verlaufenden fadenförmigen
Verstärkungen
versehen sind, die anschließend
zusammengesetzt oder gestapelt werden, um einen Luftreifenrohling
zu konfektionieren. Die Lagen werden flach hergestellt, mit großen Abmessungen, und
werden anschließend
in Abhängigkeit
von den Abmessungen eines gegebenen Produkts geschnitten. Der Zusammenbau
der Lagen wird ebenfalls zuerst im Wesentlichen flach durchgeführt. Der
so hergestellte Rohling wird anschließend geformt, um das typische
ringförmige
Profil der Luftreifen anzunehmen. Die Halbzeuge, "Fertigprodukte" genannt, werden
anschließend
auf den Rohling aufgebracht, um ein vulkanisierungsbereites Produkt
zu erhalten.
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Ein
solches "klassisches" Verfahren bedingt insbesondere
für die
Herstellungsphase des Rohlings des Luftreifens die Verwendung eines
Verankerungselements (allgemein ein Wulstkern), das verwendet wird,
um die Verankerung oder den Halt der Karkassenbewehrung in der Zone
der Wülste
des Luftreifens durchzuführen.
Für diese
Art Verfahren führt
man also ein Umschlagen eines Abschnitts aller die Karkassenbewehrung
bildenden Lagen (oder nur eines Teils) um einen Wulstkern durch,
der im Wulst des Luftreifens angeordnet ist. Auf diese Weise erzeugt
man eine Verankerung der Karkassenbewehrung im Wulst.
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Die
Generalisierung dieses klassischen Verfahrenstyps in der Industrie
hat trotz vieler Varianten in der Ausführungsweise der Lagen und der
Zusammenbauten den Fachmann dazu geführt, ein auf das Verfahren
abgestimmtes Vokabular zu verwenden; daher die allgemein anerkannte
Terminologie, die insbesondere die Begriffe "Lagen", "Karkasse", "Wulstkern", "Formgebung" aufweist, um den Übergang
von einem flachen Profil zu einem ringförmigen Profil zu bezeichnen,
usw.
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Es
gibt heute aber Luftreifen, die genau gesehen keine "Lagen" oder "Wulstkerne" gemäß den obigen
Definitionen aufweisen. Zum Beispiel beschreibt die Druckschrift
EP 0 582 196 Luftreifen,
die ohne die Hilfe von Halbzeugen in Form von Lagen hergestellt
werden. Zum Beispiel werden die Fäden der verschiedenen Verstärkungsstrukturen
direkt auf die benachbarten Schichten von Kautschukmischungen aufgetragen,
wobei das Ganze in aufeinanderfolgenden Schichten auf einen ringförmigen Kern
aufgebracht wird, dessen Form es ermöglicht, direkt ein Profil zu
erhalten, das dem Endprofil des in Herstellung befindlichen Luftreifens ähnlich ist.
In diesem Fall hat man also keine "Halbzeuge" oder "Lagen" oder "Wulst" mehr. Die Basisprodukte, wie die Kautschukmischungen
und die Verstärkungen
in Form von Fäden
oder Fasern werden direkt auf den Kern aufgebracht. Da dieser Kern
ringförmig
ist, muss man keinen Rohling mehr herstellen, um von einem flachen
Profil in ein ringförmiges
Profil überzugehen.
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Außerdem verfügen die
in dieser Druckschrift beschriebenen Luftreifen nicht über den "traditionellen" Karkassenlagenumschlag
um einen Wulstkern. Diese Art von Verankerung wird durch eine Anordnung
ersetzt, bei der man neben der Flankenverstärkungsstruktur Umfangsfasern
anordnet, wobei das Ganze in eine Kautschuk- oder Verbindungsmischung
eingetaucht wird.
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Es
gibt ebenfalls Verfahren zum Zusammenbau auf einem ringförmigen Kern,
die Halbzeuge verwenden, die speziell für ein schnelles, effizientes
und einfaches Verlegen auf einem zentralen Kern geeignet sind. Schließlich ist
es ebenfalls möglich,
eine Mischung zu verwenden, die mehrere bestimmte Halbzeuge zur
Durchführung
bestimmter baulicher Aspekte (wie Lagen, Wulstkerne usw.) aufweist,
während
andere ausgehend vom direkten Auftragen von Mischungen und/oder
Verstärkungen
in Form von Fasern durchgeführt
werden.
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Um
die neuesten technologischen Entwicklungen sowohl auf dem Gebiet
der Herstellung als auch bei der Gestaltung von Produkten zu berücksichtigen,
werden in der vorliegenden Druckschrift die klassischen Begriffe
wie "Lagen", "Wulstkerne" usw. vorteilhafterweise
durch neutrale oder vom verwendeten Verfahrenstyp unabhängige Begriffe
ersetzt. So gilt der Begriff "Verstärkung vom
Karkassentyp" oder "Flankenverstärkung", um die Verstärkungsfäden einer
Karkassenlage im klassischen Verfahren und die entsprechenden Fäden, die
im Allgemeinen in Höhe
der Flanken aufgebracht werden, eines Luftreifens zu bezeichnen,
der mit einem Verfahren ohne Halbzeuge produziert wird. Der Begriff "Verankerungszone" seinerseits kann
ebenso den "traditionellen" Karkassenlagenumschlag
um einen Wulstkern eines klassischen Verfahrens als auch die Einheit
bezeichnen, die von den Umfangsfäden,
der Kautschukmischung und den benachbarten Flankenverstärkungsabschnitten
einer unteren Zone geformt wird, die mit einem Verfahren mit Aufbringen
auf einen ringförmigen
Kern hergestellt wird.
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In
der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Begriff "Faden" ganz allgemein sowohl
Einzelfäden
als auch Mehrfachfäden,
oder auch Zusammensetzungen wie Seil, Zwirn oder auch jede Art von äquivalenter
Zusammensetzung, und dies unabhängig
vom Stoff und der Behandlung dieser Fäden. Es kann sich zum Beispiel
um Oberflächenbehandlungen,
Umhüllungen,
oder Vorleimungen handeln, um das Haften auf dem Kautschuk zu begünstigen.
Der Ausdruck "Einzelfaden" bezeichnet einen
Faden, der aus einem einzigen Element ohne Zusammensetzen besteht.
Der Begriff "Mehrfachfäden" bezeichnet dagegen
eine Zusammensetzung von mindestens zwei Einzelelementen, um ein
Seil, einen Zwirn usw. zu formen.
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Es
ist bekannt, dass traditionell die Karkassenlage(n) um einen Wulstkern
umgeschlagen werden. Der Wulstkern erfüllt dann eine Verankerungsfunktion
der Karkasse. Er trägt
insbesondere die Spannung, die sich in den Karkassenfäden entwickelt,
zum Beispiel unter der Wirkung des Aufpumpdrucks. Die in der vorliegenden
Druckschrift beschriebene Anordnung ermöglicht es, eine ähnliche Verankerungsfunktion
zu gewährleisten.
Es ist ebenfalls bekannt, den Wulstkern vom traditionellen Typ zu
verwenden, um eine Funktion des Festklemmens des Wulsts auf einer
Felge zu gewährleisten.
Die in der vorliegenden Druckschrift beschriebene Anordnung ermöglicht es
ebenfalls, eine ähnliche
Aufgabe des Festklemmens zu gewährleisten.
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In
der vorliegenden Beschreibung wird unter Gummi oder "Verbindungs"-mischung die Kautschukmischung
verstanden, die ggf. mit den Verstärkungsfäden in Kontakt ist, an diesen
haftet und fähig ist,
die Zwischenräume
zwischen benachbarten Fäden
zu füllen.
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Unter
einem "Kontakt" zwischen einem Faden
und einer Verbindungsgummischicht wird die Tatsache verstanden,
dass mindestens ein Teil des Außenumfangs
des Fadens in engem Kontakt mit der Kautschukmischung ist, die den
Verbindungsgummi bildet.
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Mit "Flanken" werden die Abschnitte
des Luftreifens bezeichnet, die meist eine geringe Biegesteifheit
haben und zwischen dem Scheitel und den Wülsten angeordnet sind. Mit "Flankenmischung" werden die Kautschukmischungen
bezeichnet, die sich axial außen
bezüglich
der Fäden
der Verstärkungsstruktur
der Karkasse und ihres Verbindungsgummis befinden. Diese Mischungen
haben üblicherweise
einen niedrigen Elastizitätsmodul.
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Mit "Wulst" wird der Abschnitt
des Luftreifens bezeichnet, der radial innen der Flanke benachbart ist.
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Unter
einem "Elastizitätsmodul" einer Kautschukmischung
wird ein Dehnungssekantenmodul verstanden, der bei einer einachsigen
Ausdehnungsverformungen in der Größenordnung von 10% bei Umgebungstemperatur
erhalten wird.
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Es
wird daran erinnert, dass "radial
nach oben" oder "radial oben" oder "radial außen" zu den größeren Radien
hin bedeutet.
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In
der vorliegenden Schrift bezeichnet der Begriff "Faden" ganz allgemein sowohl Einzelfäden als
auch Mehrfachfäden
oder Zusammensetzungen wie Seile, Zwirne oder auch jede Art von äquivalenter Zusammensetzung,
und dies unabhängig
vom Stoff und der Behandlung dieser Fäden, zum Beispiel Oberflächenbehandlung
oder Umhüllung
oder Vorleimen, um das Haften auf dem Kautschuk zu begünstigen.
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Eine
Verstärkungs-
oder verstärkende
Struktur vom Karkassentyp wird als radial bezeichnet, wenn ihre
Fäden um
90° angeordnet
sind, aber auch, gemäß der üblichen
Terminologie, in einem Winkel nahe 90°.
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Unter
Merkmalen des Fadens werden zum Beispiel seine Abmessungen, seine
Zusammensetzung, seine mechanischen Merkmale und Eigenschaften (insbesondere
der Modul), seine chemischen Merkmale und Eigenschaften usw. verstanden.
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1 zeigt die untere Zone, insbesondere den
Wulst 1, einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftreifens.
Der Wulst 1 weist einen axial äußeren Abschnitt 2 auf,
der vorgesehen und gestaltet ist, um gegen ein Felgenhorn angeordnet
zu werden. Der obere oder radial äußere Abschnitt des Abschnitts 2 formt
einen Abschnitt 5, der an die Ablaufrinne angepasst ist.
Dieser Abschnitt ist oft axial nach außen umgebogen, wie in 1 dargestellt. Der Abschnitt 2 endet
radial und axial nach innen in einem Wulstsitz 4, der geeignet
ist, um gegen einen Felgensitz angeordnet zu werden. Der Wulst weist ebenfalls
einen axial inneren Abschnitt 3 auf, der sich im Wesentlichen
radial vom Sitz 4 zur Flanke 6 erstreckt.
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Der
Luftreifen weist ebenfalls eine Verstärkungsstruktur 10 oder
verstärkende
Struktur vom Karkassentyp auf, die mit Verstärkungen versehen ist, die vorteilhafterweise
gemäß einer
im Wesentlichen radialen Anordnung konfiguriert sind. Diese Struktur
kann kontinuierlich von einem Wulst zum anderen angeordnet sein,
indem sie über
die Flanken und den Scheitel des Luftreifens verläuft, oder
sie kann zwei oder mehr Teile aufweisen, die beispielsweise entlang
der Flanken angeordnet sind, ohne die Gesamtheit des Scheitels zu
bedecken.
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Um
die Verstärkungsfäden so präzise wie möglich zu
positionieren, ist es sehr vorteilhaft, den Luftreifen auf einem
steifen Träger
zu konfektionieren, zum Beispiel einem steifen Kern, der die Form seines
Innenhohlraums aufzwingt. Auf diesen Kern bringt man in der vom
Endaufbau geforderten Reihenfolge alle Bestandteile des Luftreifens
auf, die direkt an ihrem endgültigen
Platz angeordnet werden, ohne dass das Profil des Luftreifens bei
der Konfektionierung verändert
werden muss.
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Zwei
Hauptverankerungstypen der Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp sind möglich.
Typischerweise gewährleistet
der Umschlag der Struktur 10 um einen Wulstkern 7 in
Höhe des
Wulsts 1 die Verankerung der Verstärkungsstruktur vom Karkassentyp
im Wulst, wie es zum Beispiel in 1b gezeigt
ist.
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Andernfalls
kann die Verankerungsfunktion mit Hilfe einer Anordnung von Umfangsfäden hergestellt
werden, wie es zum Beispiel in 1c dargestellt
ist. Umfangsfäden 21,
die vorzugsweise in Form von Stapeln 22 angeordnet sind,
formen eine Anordnung von Verankerungsfäden, die in jedem der Wülste vorgesehen
ist. Diese Fäden
sind vorzugsweise aus Metall und ggf. vermessingt. Verschiedene
Varianten sehen vorteilhafterweise Fäden von textiler Beschaffenheit
vor, wie zum Beispiel aus Aramid, Nylon, PET, PEN, oder hybrid.
In jedem Stapel sind die Fäden
vorteilhafterweise im Wesentlichen konzentrisch und übereinander
angeordnet.
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Um
eine perfekte Verankerung der Verstärkungsstruktur zu gewährleisten,
wird ein mehrlagiger Verbundwulst hergestellt. Im Inneren des Wulsts 1, zwischen
den fluchtenden Anordnungen von Fäden der Verstärkungsstruktur,
werden die in Umfangsrichtung ausgerichteten Fäden 21 angeordnet.
Diese sind in einem Stapel 22 wie in den Figuren, oder
in mehreren benachbarten Stapeln, oder gemäß jeder geeigneten Anordnung
angeordnet, je nach dem Typ des Luftreifens und/oder den gewünschten
Merkmalen.
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Die
radial inneren Endabschnitte der Verstärkungsstruktur 10 wirken
mit den Fadenwicklungen zusammen. So entsteht eine Verankerung dieser Abschnitte
in den Wülsten.
Um diese Verankerung zu begünstigen,
wird der Zwischenraum zwischen den Umfangsfäden und der Verstärkungsstruktur
von einer Verbindungs- oder Verankerungs-Kautschukmischung 60 eingenommen.
Man kann ebenfalls die Verwendung mehrerer Mischungen vorsehen,
die unterschiedliche Merkmale haben, die mehrere Zonen begrenzen,
wobei die Kombinationen von Mischungen und die resultierenden Anordnungen
praktisch unbegrenzt sind. Als nicht einschränkend zu verstehendes Beispiel
kann der Elastizitätsmodul
einer solchen Mischung 10 bis 15 Mpa erreichen oder überschreiten,
und in manchen Fällen
sogar 40 Mpa erreichen oder sogar überschreiten.
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Die
Fadenanordnungen können
auf verschiedene Weise angeordnet und hergestellt werden. Zum Beispiel
kann ein Stapel vorteilhafterweise aus einem einzigen Faden bestehen,
der spiralförmig (im
Wesentlichen bei Null Grad) über
mehrere Umdrehungen gewickelt wird, vorzugsweise vom kleinsten Durchmesser
bis zum größten Durchmesser.
Ein Stapel kann ebenfalls aus mehreren konzentrischen Fäden bestehen,
die ineinander angeordnet sind, so dass man Ringe mit progressiv
zunehmendem Durchmesser übereinanderlegt.
Es ist nicht notwendig, eine Kautschukmischung, um die Imprägnierung des
Verstärkungsfadens
zu gewährleisten,
oder Fadenumfangswicklungen hinzuzufügen.
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Die 1b und 1c stellen
die verschiedenen möglichen
Verläufe
für die
Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp 10 dar. Eine Flankenzone mit Welligkeiten 11 erstreckt
sich radial in der Flanke zwischen dem Wulst 1 und der
Scheitelzone 9. Außerhalb
dieser Zone nehmen alle Strukturfäden vom Karkassentyp eine im
Wesentlichen gleiche radiale Position in der Flanke ein. Aber in
dieser Zone 11 nehmen die entlang der Flanke verteilten
verschiedenen Fäden
nicht alle die gleiche radiale Position ein. Dies ist zusätzlich zu
den 1b und 1c gut
in den 2c, 3a und 3b zu
sehen. Die verschiedenen möglichen
Positionen befinden sich zwischen einem axial am weitesten innen
liegenden Verlauf 12 der Verstärkungsstruktur und einem axial
am weitesten außen
liegenden Verlauf 13 der Verstärkungsstruktur (gestrichelt
gezeichnet).
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Zwischen
diesen Endpositionen kann man eine oder mehrere Reihen von Zwischenpositionen 16 finden,
wie zum Beispiel in den 3a und 3b dargestellt
ist. Andernfalls, wie in 2c gezeigt,
kann man nur die Grenzpositionen ohne jede Zwischenposition finden.
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Die 2b und 2c zeigen
die Nuancen oder Variationen axialer Positionen der Verstärkungsstrukturfäden in der
Flanke, in Abhängigkeit
von der radialen Position in dieser letzteren. So zeigt 2b eine
im Wesentlichen lineare Gestaltung der Fäden in der Flanke, in dem Maße in dem
man die Fäden außerhalb
der gewellten Zone betrachtet, wie zum Beispiel in den radialen
Positionen B-B',
die in 2a dargestellt sind. 2c zeigt
die gleichen Fäden
in einer radialen Position entsprechend im Wesentlichen der gewellten
Zone, wie zum Beispiel in der radialen Position A-A', die in 2a dargestellt ist.
Die Zone A-A' liegt
also in der gewellten Zone 11 oder Multipositionsintervall.
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Mindestens
ein Umfangsfaden 30 ist in der Flanke angeordnet. Die 1a, 3a und 3b zeigen
Beispiele von Flanken, in denen solche Fäden angeordnet sind. Es handelt
sich vorteilhaftweise um Fäden
vom im Wesentlichen elastischen Typ. Diese sind vorzugsweise in
dem im Wesentlichen mittleren Abschnitt der Flanken angeordnet.
Im Allgemeinen entspricht dieser Abschnitt dem Querschnitt der Flanken
größerer Breite.
In den 1b, 1c, 2b, 2c sowie 4a und 4b sind
diese Fäden nicht
dargestellt, um die Figuren nicht zu überladen.
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Die
Umfangsfäden
sind entlang des Umfangs des Luftreifens mit Umfangswelligkeiten
angeordnet. Auf diese Weise nehmen die Fäden in Abhängigkeit von der Winkelposition
auf der Flanke nicht immer die gleiche axiale Position ein. Wenn
dagegen mehrere im Wesentlichen parallele Fäden verwendet werden, sind
diese vorzugsweise so gewellt, dass sie ähnlichen Strecken folgen. Die
Fäden sind
also mal mehr nach innen und mal mehr nach außen, indem sie Welligkeiten
oder Wellen entlang der Flanken bilden. Diese Welligkeiten sind
vorteilhaftweise ähnlich (Wellenlängen, Amplituden
usw. vergleichbar) denen der Fäden
der Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp. Außerdem
sind die Welligkeiten dieser zwei Typen von Elementen vorteilhafterweise
phasengleich, um sich entlang ihrer jeweiligen Strecken im Wesentlichen
zu entsprechen. 6 zeigt ein Beispiel eines solchen
Umfangsfadens mit Welligkeiten, veranschaulicht gemäß einer
Perspektivansicht in Abhängigkeit
von den drei traditionellen Achsen, um die Welligkeiten besser darzustellen.
Selbstverständlich können die
Welligkeiten schwächer
sein als die in dieser Figur dargestellten.
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Die 4a und 4b veranschaulichen zwei
Beispiele von Verläufen
der Verstärkungsstrukturen
vom Karkassentyp von einem Wulst des Luftreifens zum anderen. In 4b ist
der Verlauf symmetrisch oder auf jeder Seite der Mittelsymmetrieachse des
Luftreifens gleich. So sind die verschiedenen Abschnitte der Welligkeiten
zu beiden Seiten des Luftreifen fluchtend ausgerichtet: Die Täler liegen
gegenüber
den Tälern,
die Kämme
liegen gegenüber
den Kämmen.
Eine solche Symmetrie hat mehrere Vorteile, insbesondere bezüglich des
Verhaltens eines Luftreifens, das statisch und dynamisch gut ausgeglichen
ist.
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In 4a sind
die verschiedenen Abschnitte der Welligkeiten zu beiden Seiten des
Luftreifens phasengleich: Die Täler
einer ersten Seite sind gegenüber
den Kämmen
der zweiten Seite, die Kämme der
ersten Seite sind gegenüber
den Tälern
der zweiten. Eine solche antisymmetrische Anordnung hat mehrere
Vorteile, insbesondere bezüglich
der Herstellung des Luftreifens, da alle Abschnitte der Verstärkungsstruktur
zwischen den zwei Wülsten
die gleiche Länge
haben, unabhängig
von der Umfangsposition oder der Tatsache, ob man sich an einem
Tal oder an einem Kamm befindet.
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Die 5a und 5b veranschaulichen den
Einfluss der Winkelposition eines erfindungsgemäßen Luftreifens bezüglich des
Bodens 30 auf die dynamischen Entwicklungen der Form und
der Amplitude der Welligkeiten. In der Zone der Flanke, die vom
Winkel α begrenzt
wird, entsprechend im Wesentlichen dem Kontaktbereich 31 mit
dem Boden 30, erfährt
die Flanke eine mechanische Beanspruchung mit der Tendenz, die Welligkeiten
zu ziehen, auszudehnen oder gleichzurichten, wie in 5b für das gestrichelte
Profil A-A' veranschaulicht,
das dem Schnitt A-A' der 5a entspricht. 5b zeigt
außerdem
in durchgezogenen Strichen das Profil B-B' mit den Welligkeiten entsprechend dem
Schnitt B-B' der 5a,
d. h. in einer Zone, die nicht dem Einfluss des Kontaktbereichs
unterliegt.
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Durch
Ziehen einer Parallele zu dem dynamischen Verhalten eines traditionellen
Luftreifens vom radialen Typ (ohne Welligkeiten) stellt man die
folgenden Punkte fest. Beim Durchgang in Höhe des Kontaktbereichs 31 treten
viele mechanische Beanspruchungen auf. Zwischen dem Eingangspunkt
und dem Ausgangspunkt des Kontaktbereichs erfährt der Luftreifen eine starke
Längungsbeanspruchung
in Umfangsrichtung. In Höhe
der Flanken verursachen diese Beanspruchungen ein Phänomen der "Entradialisierung" der Fäden der
Verstärkungsstruktur.
Aufgrund eines elastischen Dehnens der Kautschukmischung der Flanke
zwischen den Fäden
haben die Fäden
also die Tendenz, sich voneinander zu entfernen. Dieses Phänomen führt selbst
zu einer gewissen Erwärmung
des Luftreifens, die dazu beiträgt, den
Rollwiderstand zu erhöhen
und die Dauerfestigkeit des Produkts beeinträchtigt.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Luftreifen, der
eine Flankenzone mit Welligkeiten aufweist, treten die gleichen
mechanischen Beanspruchungen zwischen dem Eingang und dem Ausgang
des Kontaktbereichs auf. Die Welligkeiten liefern aber eine Art
Material-"Reserve", die verfügbar ist,
um auf die verschiedenen mechanischen Beanspruchungen aufgrund der
Verformungen in Höhe
des Durchgangs durch den Kontaktbereich und insbesondere auf die Umfangsbeanspruchungen
zu reagieren. Diese verfügbare
Reserve reduziert, oder kann sogar in manchen Fällen die Zuhilfenahme des Ausdehnens
der Kautschukmischung zwischen den Fäden vermeiden. Man sieht also
eine Verformung der Welligkeiten in der Winkelzone des Luftreifens,
die dem Kontaktbereich entspricht. Die Welligkeiten "verflachen sich" oder verringern
ihre Amplitude. Die mechanischen Beanspruchungen aufgrund des Kontaktbereichs werden
also in gewisser Weise von den Welligkeiten der Flanken gedämpft oder
absorbiert. Diese Verformung erfolgt mit einer deutlich begrenzten
Erwärmung
im Vergleich mit einer Ausdehnung der Kautschukmischung. Die Merkmale
des Rollwiderstands und der Dauerfestigkeit werden folglich wenig
beeinträchtigt.
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In
der Phase der Verflachung der Welligkeiten haben die Fäden 30 ein ähnliches
Verhalten, so dass ihre Welligkeiten sich auch verflachen, bis die Fäden immer
mehr Umfangsspannungskräften
unterworfen sind. Die unter Spannung gesetzten Umfangsfäden erzeugen
eine im Wesentlichen progressive Blockierung des Knickens der Flanken.
Schließlich
haben diese Fäden
eine Stützwirkung
der Flanken, die nicht mehr nachgeben können. Die Flanken können also
die Kräfte
aushalten oder ertragen, ein wenig nach Art eines selbsttragenden
Luftreifens, aber mit einem Rückhalt
aufgrund eines Elements, das eher in Umfangsrichtung als radial
wirkt.
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Dieses
Phänomen
der progressiven Umfangsblockierung ermöglicht es, unterschiedliche
Situationen zu haben: Im normalen Druckmodus sind mit den Welligkeiten
der Umfangsfäden
und der Fäden
der Verstärkungsstruktur
vom Karkassentyp die Flanken spürbar
elastisch; im Modus mit geringem Druck, mit einer immer stärkeren Dämpfung der
zwei Typen von Welligkeiten in dem Abschnitt des Luftreifens, der
im Wesentlichen der Kontaktzone mit dem Boden entspricht, ermöglicht die
Versteifung der Flanken die Realisierung einer Selbsttragefunktion.
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Die
industrielle Herstellung eines erfindungsgemäßen Luftreifens kann gemäß mehreren
Verfahrenstypen durchgeführt
werden. Vorteilhafterweise verwendet man ein Verlegungsprinzip auf
einem zentralen Kern, das entweder das individuelle Verlegen der
Bestandteile wie der Kautschukmischungen und der Verstärkungen
(Fäden),
oder auch das Verlegen von Halbzeugen wie verstärkten Kautschuklamellen erlaubt.
Bei einem solchen Verfahren verwendet man einen zentralen Kern,
der mit Welligkeiten in der Zone versehen ist, die im Wesentlichen
der Zone 11 des Luftreifens entspricht, wodurch es möglich wird, schon
beim Verlegen der verschiedenen Elemente die Form oder das gewellte
Profil der Flanken zu verleihen, wie es oben beschrieben wurde.