DE60320443T2

DE60320443T2 - Notlaufreifen mit niedrigem modul-verankerungsbereich

Info

Publication number: DE60320443T2
Application number: DE60320443T
Authority: DE
Inventors: Bernard Guerinon; Jean-Jacques Drieux; James Robert Simpsonville Anderson; David Jardine
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: WO2004045873A1; FR2847203A1; EP1565329A1; CN100343082C; KR20050070139A; CN1714006A; US7051779B2; ATE392316T1; US20050263232A1; JP2006506265A; AU2003274093A1; DE60320443D1; EP1565329B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen für ein Fahrzeugrad, bei dem mindestens einer der Wülste eine Sitz mit einer Mantellinie aufweist, deren axial inneres Ende sich auf einem Kreis mit einem größeren Durchmesser als der Durchmesser des Kreises befindet, auf dem sich das axial äußere Ende befindet. Dieser Gestaltungstyp ist besonders geeignet für die neuen Generationen von Luftreifen, die, innerhalb gewisser Grenzen, unter Bedingungen mit schwachem Druck, sogar mit einem Druck Null oder praktisch Null verwendet werden können, mit Unterdrückung der Gefahr des Lösens des Luftreifens aus der Felge, auf die er montiert ist. Dieses Konzept wird häufig mit dem Ausdruck "erweiterte Mobilität" bezeichnet.
Seit langem versuchen die Luftreifenhersteller, einen Luftreifen zu entwickeln, der keine Gefahrenquelle oder keine potentielle Gefahr bei einem anormalen Druckabfall oder sogar bei einem völligen Druckverlust bildet. Eine der angetroffenen Schwierigkeiten betrifft das Fahren mit plattem Reifen oder mit sehr geringem Druck. Bei einem Fahren mit sehr geringem Druck, sogar bei Null Druck, mit klassischen Luftreifen besteht die große Gefahr, dass die Wülste sich vom Umfang der Felge lösen, gegen den sie durch den Druck gehalten wurden.
Es wurden viele Lösungen getestet, um diese Nachteile zu beseitigen. Oft erzeugen diese Lösungen zusätzliche Schwierigkeiten auf der Ebene der Montage auf die und der Demontage des Luftreifens von der Felge.
Außerdem ist die Festklemmfunktion des Luftreifens auf der Felge eine wesentliche Funktion, um die Qualitäten des Luftreifens im Betrieb zu gewährleisten. Sie wirkt nämlich direkt oder indirekt auf viele Aspekte wie die Montage (manchmal als "Clipbefestigung" bezeichnet) oder Befestigung des Luftreifens, die Dichtheit des Luftreifens, die Drehung auf der Felge, usw. ein. Diese Funktionen sind alle wichtig und erfordern spezifische Merkmale und eine peinlich genaue Herstellung der Produkte, insbesondere, wenn hohe Qualitätsstandards erreicht werden sollen. Abgesehen davon haben die Felgen und die Luftreifen oft für den gleichen Dimensionscode leicht abweichende reale Dimensionen, hauptsächlich aufgrund der Herstellungstoleranzen. Diese Dimensionsänderungen verkomplizieren die Beachtung der verschiedenen oben aufgezählten Funktionen.
Um diese Funktionen zu erfüllen, werden industriell zwei große Typen von Lösungen verwendet. Zunächst, für die traditionellen Luftreifen, erfüllt der Wulstkern gleichzeitig alle diese Funktionen.
Seit neuestem wird für mehrere Typen von Produkten, die von der Anmelderin hergestellt werden, der klassische Wulstkern durch eine Verankerungszone ersetzt, die insbesondere Anordnungen von Umfangsfäden aufweist, die mit der Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse über eine Verankerungs- oder Verbindungsmischung zusammenwirken. Auch hier gewährleistet die Verankerungszone alle oben vorgestellten Funktionen.
In diesen beiden Fällen ist es aber schwierig, bestimmte Parameter zu optimieren, da sehr häufig die Verbesserung des einen zu Lasten des anderen erfolgt. Dieser Kompromissspielraum zwischen einem Gewinn einerseits und einer Benachteilung andererseits hat also bestimmte Grenzen, da es oft schwierig ist, bei bestimmten Aspekten weniger gute Leistungen zu tolerieren.
Die Druckschrift EP 0 582 196 stellt einen Luftreifen vor, der eine Lauffläche verlängert durch zwei Flanken und zwei Wülste sowie eine Karkasse aufweist, die in den zwei Wülsten an einer ringförmigen Verstärkung verankert ist. Die Karkasse besteht aus benachbart angeordneten Fäden, die in Umfangsrichtung fluchten und mit mindestens einer Verbindungsgummischicht mit sehr hohem Elastizitätsmodul in der Befestigungszone des Wulsts in Kontakt sind, die die ringförmige Verstärkung aufweist. Bei diesem Luftreifen besteht die ringförmige Verstärkung der Befestigungszone des Wulsts aus Stapeln von Umfangsfäden mit Zwischenfügung zwischen die Verstärkungsfäden der Karkasse und diese Stapel einer Schicht eines Verbindungsgummis mit sehr hohem Elastizitätsmodul. Diese Herstellungsform ist für die Luftreifen vom klassischen Typ bestimmt, mit Halt der Wülste gegen die Felgennutpartie aufgrund des Fülldrucks des Luftreifens. Man findet bei diesem Anordnungstyp eine Vorherrschaft von Kräften vom seitlichen oder axialen Typ, die starke Kompressionskräfte induzieren, die im Wesentlichen axial ausgehend von den Wänden zur Mitte des Wulsts wirken. Diese Kräfte nehmen in Abhängigkeit vom Fülldruck zu. Die Erhöhung des Drucks hat die Tendenz, den Wulst gegen die Nutpartie radial nach außen gleiten zu lassen. Die radial nach innen zum Felgensitz induzierten Kräfte nehmen mit der Zunahme des Drucks oder mit jeder Zunahme der Spannung der Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse ab.
Man stellt außerdem fest, dass die Stapel von Fäden in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Ausrichtung des Profils der Felgennutpartie fluchten, gegen die der Wulst sich anlegt. Das Profil des Wulsts dieses Luftreifentyps ist relativ schmal und länglich; die Verankerung ist über den größten Teil der Höhe und der Breite des Wulsts verteilt. Der Übergang der Karkasse in den Wulst ist allgemein im Wesentlichen zentral bezüglich der Wände des Wulsts. Da es sich um einen relativ schmalen Wulst handelt, der hauptsächlich axialen Kräften ausgesetzt ist, ermöglichen außerdem weder der Fülldruck noch die in die Karkasse induzierte Spannung die Erzeugung von großen Momenten oder Drehmomenten, die dazu tendieren, den Wulst um sich selbst drehen oder schwenken zu lassen.
Wenn bei einem solchen Luftreifentyp der Druck fällt und die Fahrt fortgesetzt wird, ist der Halt des Luftreifens auf der Felge nicht mehr gewährleistet, und in den meisten Fällen erfolgt ein Lösen von der Felge.
Die Druckschrift EP 0 673 324 beschreibt eine rollende Einheit, die mindestens einen Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung, die in jedem Wulst verankert ist, und eine Felge mit besonderer Gestaltung aufweist. Diese Felge weist einen ersten Sitz mit einer solchen Mantellinie auf, dass das axial äußere Ende der Mantellinie von der Drehachse um eine Länge geringer als der Abstand entfernt ist, der ihr axial inneres Ende trennt, und wird axial außen von einem Vorsprung oder Felgenhorn begrenzt. Der Luftreifen weist Wulstsitze auf, die für eine Montage auf diese Felge geeignet sind. Der in dieser Druckschrift vorgeschlagene Typ einer Luftreifen/Felge-Schnittstelle hat viele Vorteile im Vergleich mit den bereits bekannten Lösungen, insbesondere auf der Ebene der einfachen Montage/Demontage, und ermöglicht gleichzeitig das Fahren über eine gewisse Strecke trotz eines Druckabfalls.
Die Druckschrift EP 0 748 287 beschreibt eine Lösung, die eine erste Optimierung der Basistechnologie erlaubt, die in der vorher erwähnten Druckschrift EP 0 673 324 beschrieben ist. Es handelt sich um einen Luftreifen, von dem mindestens ein Wulst eine Struktur hat, die es ermöglicht, das Festklemmen des Wulsts in Abhängigkeit von der Spannung der Karkassenbewehrung zu verändern, und es insbesondere zu verstärken, wenn der Fülldruck bis auf seinen Nennwert steigt. Die Druckschrift schlägt so die Verwendung eines Wulsts mit Verankerung des Endes der Karkasse durch deren Umschlag um die Basis des Wulstkerns über die axial und radial inneren Seiten bezüglich des Wulstkerns vor. Der Wulst weist ebenfalls neben dem Wulstkern und axial außerhalb von diesem ein Profilteil aus einer Kautschukmischung mit relativ hoher Härte auf, gegen das der Wulstkern bei einem Spannungsanstieg der Karkassenbewehrung eine Kompressionskraft ausüben kann. Diese Kompressionskraft erzeugt ein Selbstfestklemmen der Spitze des Wulsts auf der Montagefelge. Die Spannung der Karkasse bewirkt also eine Verschiebung des Wulstkerns nach außen, damit dieser letztere die Kompressionskraft erzeugt. In einer solchen Konfiguration werden dass Vorhandensein eines Wulstkerns vom klassischen Typ und der Umschlag der Karkasse unter diesen letzteren als unabdingbar dargestellt, um die Kompressionskraft zu erzeugen. Dies begrenzt die Möglichkeiten, andere Typen von Anordnungen in Betracht zu ziehen.
Andererseits beschreibt die Druckschrift EP 0 922 592 zwei Ausführungsformen mit Verankerung der Karkasse durch deren Umschlag axial nach außen. Die erste Ausführungsform schlägt eine Verankerung der Karkasse im Wulst durch einen Umschlag radial nach außerhalb des Endes der Karkasse vor. Der Umschlag ist auf beiden Seiten von zwei radial übereinander liegenden Schichten von Metallfäden umgeben, die axial nebeneinander angeordnet sind und im Wesentlichen den ganzen axialen Abschnitt entlang des Wulstsitzes bedecken. Die Schichten sind so angeordnet, dass sie parallel zum Sitz sind. Die Fadentypen sowie die entsprechenden Abmessungen sind sehr genau. Die zweite in dieser Druckschrift vorgeschlagene Lösung betrifft Wulstsitze mit unterschiedlichen Durchmessern. Die Befestigung der Karkasse erfolgt ebenfalls anders als bei der ersten Lösung. Zuerst teilt sich die Karkasse in zwei radial in Höhe des Wulsts getrennte Abschnitte. Jedem Abschnitt ist eine radial angeordnete Schicht von Fäden beigefügt, wobei jede Schicht radial außen gegen jeden der Karkassenabschnitte angeordnet ist. Der radial äußere Karkassenabschnitt und die radial innere Schicht von Fäden sind durch eine Einlage vom Typ Elastomer mit hoher Härte getrennt, die im Wulst vorgesehen ist. Diese Einlage fasst axial den zentralen Abschnitt des Wulsts ein und steigt radial nach außen und axial nach innen über die radiale Grenze des Vorhandenseins der Metallfäden hoch.
Die zwei Lösungsbeispiele der Druckschrift EP 0 922 592 haben mehrere Nachteile. So erfordert die in dieser Druckschrift vorgeschlagene Befestigung der Karkasse das Vorhandensein eines Umschlags axial nach außerhalb des Endabschnitts der Karkasse. Andererseits sind die übereinander liegenden Fadenschichten radial nahe dem Sitz des Wulsts angeordnet, zum großen Teil in einer radialen Stellung näher der Drehachse als der obere Abschnitt des Felgenhorns, auf dem der Wulst aufliegt. Außer wenn stark dehnbare Fäden verwendet werden, ist die Montage/Demontage des Luftreifens aufgrund der ungünstigen radialen Stellung der Fäden schwierig durchzuführen. Man stellt ebenfalls fest, dass die Stapel im Wesentlichen parallel zum Profil des Sitzes ausgerichtet sind, gegen den der Wulst aufliegt. Gemäß der zweiten Lösung unterteilt die Karkasse sich in zwei Abschnitte, und eine Einlage mit hoher Härte ist notwendig, um einerseits die Fadenschichten und andererseits die zwei Karkassenabschnitte zu trennen. Die Verankerung der Karkasse wird aber nicht in der Einlage durchgeführt. Die beschriebene Form der Einlage ist einschränkend.
Die als nächstliegender Stand der Technik angesehene Druckschrift WO 01/39999 beschreibt einen Luftreifen mit erweiterter Mobilität, bei dem jeder der Wülste einen umgekehrten Sitz, eine Verankerungszone, eine Auflagezone und eine Übergangszone aufweist. Jede der Zonen einzeln gesehen sowie die Gesamtheit der Zonen bilden in gewisser Weise einen inneren Wulst, der relative Bewegungen, wie zum Beispiel Winkel- oder Drehbewegungen, bezüglich einer anderen Zone oder bezüglich eines virtuellen Druckzentrums CP, oder bezüglich des Sitzes der Felge, usw. durchführen kann.
Vorzugsweise ist die Auflagezone im Wesentlichen länglich. Sie verlängert sich zum Beispiel im Wesentlichen entlang des Sitzes des Wulsts. Die Übertragung der Kräfte bei der Drehung der unteren Zone des axial inneren Abschnitts zum axial äußeren Abschnitt ist so unter Beibehaltung einer Auflage gegen mindestens einen Abschnitt des Sitzes des Wulsts möglich. Die Übertragung der Kräfte gewährleistet ein Selbstfestklemmen der Spitze des Wulsts gegen die Felge.
Die vorliegende Erfindung schlägt vor, die verschiedenen der oben dargelegten Lösungen inhärenten Nachteile zu beseitigen und insbesondere die Merkmale der Verankerungszonen zu optimieren, um günstig auf der Ebene der Leistungen, der Dauerfestigkeit und der Merkmale der Montage/Demontage zu wirken.
Hierzu sieht sie einen Luftreifen für ein Fahrzeugrad vor, der aufweist:

– zwei axial voneinander entfernte Flanken, die an ihren radial äußeren Abschnitten durch eine Scheitelbereichzone vereint werden, die in ihrem radial äußeren Abschnitt mit einer Umfangslauffläche versehen ist;
– Wülste, die radial innerhalb jeder der Flanken angeordnet sind, wobei jeder Wulst einen Sitz und eine äußere Kante aufweist, die dazu bestimmt ist, mit einer geeigneten Felge in Kontakt zu kommen;
– eine Verstärkungsstruktur, die sich im Wesentlichen radial von jedem der Wülste entlang der Flanken zur Scheitelbereichzone erstreckt;
– wobei mindestens einer der Wülste aufweist:
– einen Wulstsitz, der eine Mantellinie aufweist, deren axial inneres Ende sich auf einem Kreis mit einem größeren Durchmesser als der Durchmesser des Kreises befindet, auf dem sich das axial äußere Ende befindet;
– eine Verankerungszone der Verstärkungsstruktur im Wulst, die eine Anordnung von Umfangsfäden aufweist, die im Wesentlichen benachbart zu einem Abschnitt der Verstärkungsstruktur angeordnet sind und mindestens zwei Stapel aufweisen, die auf beide Seiten der Verstärkungsstruktur verteilt sind, wobei eine Verbindungsmischung zwischen den Umfangsfäden und der Verstärkungsstruktur angeordnet ist, wobei die Verbindungsmischung der Verankerungszone einen Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10% von weniger als 20 MPa und vorzugsweise zwischen 10 und 20 MPa hat,
– eine in der Zone des Wulsts angeordnete axial äußere Zone, die vorgesehen ist, um zwischen der Felgennutpartie und der Verankerungszone angeordnet zu werden, wobei diese Zone mit einer Kautschukmischung mit einem Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10%, der deutlich höher als derjenige der Verankerungszone ist, gefüllt ist,
– eine Auflagezone des Wulsts, die sich im Wesentlichen entlang von dessen Sitz erstreckt.

Die Anmelderin hat auf sehr überraschende Weise festgestellt, dass diese Verankerungs-Kautschukmischung es trotz ihrer sehr viel niedrigeren Steifigkeit als das, was vorher vorgeschlagen wurde, erlaubte, sehr zufriedenstellende Dauerfestigkeitseigenschaften der betroffenen Wülste beizubehalten.
Vorzugsweise weist die Verbindungs-Kautschukmischung mindestens ein synthetisches Elastomer auf, das in der Gruppe der SBR und der Polybutadiene enthalten ist, mit einem Gesamtanteil an synthetischem Elastomer von mehr als 50% des Gesamtgewichts von Elastomeren.
Vorzugsweise liegt der Gesamtanteil von synthetischem Elastomer zwischen 55 und 65% des Gesamtgewichts der Elastomere.
Oberhalb von 65% wird der Rohklebstoff der Verbindungsgummis unzureichend, und das führt zu Probleme der Konfektion der Wülste der Luftreifen, dagegen verschlechtert sich unterhalb von 55% die Festigkeit der Verankerungs-Kautschukmischungen bei einer statischen Kriechbeanspruchung bei hoher Temperatur.
Die Verankerungs-Kautschukmischung weist vorzugsweise ein SBR mit einer Tg zwischen –70 und –25°C mit einem Gewichtsanteil von mehr als 20% des Gesamtgewichts von Elastomeren auf.
Sie kann auch ein Polybutadien mit einer Tg zwischen –110 und –90°C mit einem Gewichtsanteil von weniger als 40% des Gesamtgewichts von Elastomeren aufweisen.
Das Vorhandensein von Polybutadien verbessert nämlich die thermische Stabilität der Verankerungs-Kautschukmischung bei hoher Temperatur, aber oberhalb von 40% des Gesamtgewichts von Elastomeren wird die Verankerungs-Kautschukmischung schwierig herzustellen.
Die Verankerungs-Kautschukmischung hält vorzugsweise ohne zu brechen eine statische Kriechbeanspruchung bei 150°C unter einer Anfangsspannung von 2,35 MPa während mindestens 5 Stunden aus.
Vorzugsweise hat die Verankerungs-Kautschukmischung eine statische Kriechrate bei 150°C unter einer Anfangsspannung von 2,35 MPa geringer als 2·10^–3/mn bei zwischen 3 und 5 Stunden Beanspruchung.
Vorzugsweise hat die Verankerungs-Kautschukmischung eine Reversionsrate nach 10 mit bei 197°C von weniger als 10%.
Die Verankerungs-Kautschukmischung hat vorzugsweise eine Reversionsrate nach 10 mit bei 197°C von weniger als 5%.
Der Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10% der Kautschukmischung der äußeren seitlichen Zone ist vorteilhafterweise höher als 30 MPa und vorzugsweise höher als 40 MPa.
Vorzugsweise wirkt die äußere seitliche Zone mit der Verankerungszone zusammen.
Die Kautschukmischung der Verankerungszone ist vorteilhafterweise einerseits mit den Umfangsfäden und andererseits mit der Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse in Kontakt.
Der erfindungsgemäße Luftreifen weist vorteilhafterweise eine Antikriechzone auf, die in Höhe des Wulsts im Wesentlichen entlang der Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse angeordnet ist. Die Kautschukmischung der Antikriechzone hat vorzugsweise einen Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10% höher als derjenige der Mischung der Verankerungszone. Zum Beispiel hat die Kautschukmischung der Antikriechzone einen Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10% höher als 30 MPa und vorzugsweise höher als 40 MPa.
Die Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse besteht vorzugsweise aus einer Fadenwicklung, die zwischen den zwei Wülsten hin- und hergeht, indem sie in jedem der Wülste Schleifen bildet. Außerdem besteht die Fadenwicklung vorzugsweise aus einem einzigen Faden.
Die Verankerungszone weist keinen Wulstkern auf, insbesondere keinen Wulstkern vom traditionellen Typ, wie zum Beispiel einen mehrfädigen Wulstkern, gegen den eine Karkassenlage derart umgeschlagen wird, das die Zusammenwirkungszone zwischen dem umgeschlagenen Abschnitt der Lage und dem Wulstkern den Halt der Karkassenlage erzeugt.
Die Verstärkungsstruktur der Flanken und des Scheitelbereichs ist vorzugsweise vom Karkassentyp, ihre mechanischen Eigenschaften sind ähnlich denjenigen der Karkassenlagen bekannten Typs. Außerdem ist diese Verstärkungsstruktur vorteilhafterweise ohne axiale Trennung in Höhe des Wulsts konfiguriert. So nehmen alle Fäden der Umfangsanordnung vorzugsweise eine im Wesentlichen gleiche axiale Stellung ein.
Die Auflagezone ist vorzugsweise dem Felgensitz benachbart.
Vorzugsweise besteht die Auflagezone im Wesentlichen aus einer Gummimischung mit hohem Modul.
Das Vorhandensein einer Gummizone mit hohem Modul in einem radial inneren Abschnitt bezüglich der Kante bewirkt einen guten axialen Halt und verhindert, dass der Wulst axial nach außen gleitet.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Herstellungsmodus, bei dem die verschiedenen Bestandteile des Luftreifens direkt auf einem zentralen Kern angeordnet sind, dessen Form dem in Herstellung befindlichen Luftreifen eine Form im Wesentlichen gleich der Form des Endprodukts verleiht, ermöglicht das Weglassen des Umschlags (der bei einer traditionellen Architektur vorhanden ist) eine vorteilhafte Vereinfachung der Herstellung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Basen der Stapel (die radial der Drehachse des Luftreifens am nächsten liegenden Fäden) radial weiter nach außen angeordnet als das Ende der Kante (axial und radial am weitesten außen liegender Abschnitt der Kante). Die Basen der Stapel sind vorteilhafterweise so vorgesehen, dass sie radial außen bezüglich der Kante der Felge angeordnet sind, die für den Luftreifen geeignet ist. Die Vorgänge der Montage/Demontage werden dadurch vereinfacht.
Vorteilhafterweise erstreckt sich die Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse im Wesentlichen radial ausgehend von jedem der Wülste entlang der Flanken bis zur Scheitelbereichzone. Die Struktur kann so einstückig sein und sich von einem Wulst zum anderen erstrecken, oder auch in zwei Halbstrukturen geteilt sein, die sich je entlang einer einzigen Flanke erstrecken.
Die Anzahl von Stapeln sowie die Anzahl von Wicklungen oder Windungen jedes der Stapel wird vorteilhafterweise in Abhängigkeit von den für den Luftreifen gesuchten Merkmalen festgelegt, zum Beispiel sein Betriebsdruck. Zum Beispiel kann eine höhere Stapelanzahl gewünscht sein, um die Steifigkeit in Höhe der Zone des Wulsts zu erhöhen.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Variante sind der innere Wulst, der vorgesehen ist, um auf der Innenseite des Rads angeordnet zu werden, und der äußere Wulst, der vorgesehen ist, um auf der Außenseite des Rads angeordnet zu werden, unsymmetrisch angeordnet. So kann zum Beispiel die Anzahl von Stapeln oder die Anzahl von Windungen jedes der Stapel unterschiedlich sein, zum Beispiel so, dass die Anzahl von Fadenstapeln im innenseitigen Wulst sich von der Anzahl von Fadenstapeln im außenseitigen Wulst unterscheidet.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Symmetrie die Anordnungen der Verankerungs- und Auflagezonen. Jeder der Wülste kann unterschiedliche Architekturen aufweisen, oder es können zum Beispiel die Formen, die Anordnungen, die Abmessungen einer oder mehrerer Zonen variieren. Man kann auch die sie bildenden Werkstoffe, die mechanischen Merkmale, wie zum Beispiel die Härte, verändern, wie man auch die Anzahl von Zonen verändern kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus den Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Luftreifens hervor, die nicht einschränkend zu verstehen sind, unter Bezugnahme auf die beiliegenden 1 bis 5. Es zeigen:
1 im Querschnitt einen erfindungsgemäßen Luftreifen;
2 im vergrößerten Querschnitt einen Wulst einer ersten Variante eines erfindungsgemäßen Luftreifens;
3 im vergrößerten Querschnitt einen Wulst einer zweiten Variante eines erfindungsgemäßen Luftreifens;
4 eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Anordnung eines Teils der Verstärkungsverstärkungen zeigt; und
5 Ergebnisse von statischen Kriechtests.
Die Verstärkungsbewehrung oder Verstärkung der Luftreifen besteht heute – und meist – aus der Stapelung einer oder mehrerer Lagen, die klassisch als "Karkassenlagen", "Scheitellagen" usw. bezeichnet werden. Diese Art der Bezeichnung der Verstärkungsbewehrungen kommt vom Herstellungsverfahren, das darin besteht, eine Reihe von Halbzeugen in Form von Lagen herzustellen, die mit oft längs verlaufenden Fadenverstärkungen versehen sind, die anschließend zusammengebaut oder gestapelt werden, um einen Luftreifenrohling zu bilden. Die Lager 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 in Form gebracht, um das typische Ringprofil der Luftreifen anzunehmen. Die Halbzeuge, "Endprodukte" genannt, werden anschließend auf den Rohling aufgebracht, um ein Produkt zu erhalten, das für die Vulkanisierung bereit ist.
Ein solches "klassisches" Verfahren setzt insbesondere für die Phase der Herstellung des Rohlings des Luftreifens die Verwendung eines Verankerungselements (allgemein ein Wulstkern) voraus, das verwendet wird, um die Verankerung oder den Halt der Karkassenbewehrung in der Zone der Wülste des Luftreifens herzustellen. Für diese Art Verfahren wird ein Umschlag eines Abschnitts aller Lagen, die die Karkassenbewehrung bilden (oder nur eines Teils davon) um einen Wulstkern durchgeführt, der im Wulst des Luftreifens angeordnet ist. Man erzeugt auf diese Weise eine Verankerung der Karkassenbewehrung im Wulst.
Die Verallgemeinerung dieses Verfahrentyps in der Industrie hat trotz vieler Varianten in der Art der Herstellung der Lagen und der Zusammenbauten den Fachmann veranlasst, ein Vokabular zu verwenden, das dieses Verfahren nachahmt; daher die allgemein akzeptierte Terminologie, die insbesondere die Begriffe "Lagen", "Karkasse", "Wulstkern", "Formgebung", um den Übergang von einem flachen Profil zu einem ringförmigen Profil zu bezeichnen, usw. enthält.
Es gibt heute aber Luftreifen, die keine eigentlichen "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 aufgebracht, wobei das Ganze in aufeinanderfolgenden Schichten auf einen Ringkern aufgebracht wird, dessen Form es ermöglicht, direkt ein Profil zu erhalten, das dem Endprofil des in Herstellung befindlichen Luftreifens ähnelt. In diesem Fall hat man also keine "Halbzeuge" oder "Lagen" oder "Wulstkern" mehr. Die Basisprodukte, wie die Kautschukmischungen und die Verstärkungen in Form von Fäden oder Filamenten, werden direkt auf den Kern aufgebracht. Da dieser Kern eine Ringform hat, muss man nur noch den Rohling formen, um von einem flachen Profil auf ein ringförmiges Profil überzugehen.
Außerdem verfügen die in dieser Druckschrift beschriebenen Luftreifen nicht über den "traditionellen" Umschlag einer Karkassenlage um einen Wulstkern. Dieser Verankerungstyp wird durch eine Anordnung ersetzt, bei der man benachbart zu der Flanken-Verstärkungsstruktur Umfangsfilamente anordnet, wobei das ganze in eine Verankerungs- oder Verbindungs-Kautschukmischung eingebettet ist.
Es gibt ebenfalls Verfahren des Zusammenbaus auf einem Ringkern, die Halbzeuge verwenden, die speziell für ein schnelles, wirksames und einfaches Aufbringen auf einen zentralen Kern geeignet sind. Schließlich ist es ebenfalls möglich, eine Mischung zu verwenden, die zugleich bestimmte Halbzeuge zur Herstellung bestimmter architektonischer Aspekte aufweist (wie Lagen, Wulstkerne, usw.), während andere ausgehend vom direkten Auftragen von Mischungen und/oder Verstärkungen in Form von Filamenten hergestellt werden.
Um die neueren technologischen Entwicklungen sowohl auf dem Gebiet der Herstellung als auch bei der Gestaltung von Produkten zu berücksichtigen, werden im vorliegenden Dokument die klassischen Begriffe wie "Lagen", "Wulstkerne", usw. vorteilhafterweise durch neutrale oder vom Typ des verwendeten Verfahrens unabhängige Begriffe ersetzt. So gilt der Begriff "Verstärkung vom Typ Karkasse" oder "Flankenverstärkung", um die Verstärkungsfäden einer Karkassenlage im klassischen Verfahren und die entsprechenden Fäden zu bezeichnen, die im Allgemeinen in Höhe der Flanken eines Luftreifens angeordnet werden, der gemäß einem Verfahren ohne Halbzeuge erzeugt wird. Der Begriff "Verankerungszone" kann seinerseits ebenso den "traditionellen" Umschlag einer Karkassenlage um einen Wulstkern eines klassischen Verfahrens wie auch die Einheit bezeichnen, die von den Umfangsfilamenten, der Kautschukmischung und den benachbarten Flankenverstärkungsabschnitten einer unteren Zone gebildet wird, die mit einem Verfahren mit Anwendung auf einen Ringkern hergestellt wird.
Nachfolgend wird verstanden unter:

– "Verstärkung" sowohl Monofilamente als auch Multifilamente, oder Zusammensetzungen wie Kabel, Zwirne oder auch ein beliebiger anderer Typ von entsprechender Zusammensetzung, und dies unabhängig vom Stoff und der Verarbeitung dieser Verstärkungen, zum Beispiel Oberflächenbehandlung oder Umhüllung oder Vorverleimung, um das Haften auf dem Kautschuk zu begünstigen;
– "Kontakt" zwischen einer Verstärkung und einer Verankerungs-Kautschukmischung die Tatsache, dass zumindest ein Teil des Außenumrisses der Verstärkung in engem Kontakt mit der Verankerungs-Kautschukmischung ist; wenn die Verstärkung eine Verkleidung oder eine Umhüllung aufweist, bedeutet der Begriff Kontakt, dass es der Außenumriss dieser Verkleidung oder dieser Umhüllung ist, der in engem Kontakt mit der Verankerungs-Kautschukmischung steht;
– "axial" eine Richtung parallel zur Drehachse des Luftreifens; diese Richtung kann "axial innen" sein, wenn sie zur Innenseite des Luftreifens gerichtet ist, und "axial außen", wenn sie zur Außenseite des Luftreifens gerichtet ist;
– "radial" eine Richtung, die durch die Drehachse des Luftreifens und senkrecht zu dieser verläuft; diese Richtung kann "radial innen" oder "radial außen" sein, je nachdem, ob sie zur Drehachse des Luftreifens oder nach außerhalb des Luftreifens gerichtet ist;
– "Elastizitätsmodul" einer Kautschukmischung ein Dehnungssenkantenmodul bei 10% Verformung und bei Umgebungstemperatur, wobei die Messung nach einem ersten Anpassungszyklus bis zu 10% Verformung durchgeführt wird:
–
wobei ε₁₀ gleich 0.1 ist; mit E₁₀: Dehnungssekantenmodul bei 10% Verformung; F₁₀: Dehnungskraft bei 10% Dehnung; S₀: Anfangsquerschnitt des Testprüflings; S: Querschnitt des Testprüflings bei der Dehnungsverformung ε, im Fall eines Kautschukwerkstoffs ist bekannt, dass:
und ε₁₀: Dehnunsverformun bei 10%.
– "Tg" eines Elastomers dessen Glasübergangstemperatur, gemessen durch Differentialthermoanalyse;
– "statischer Kriechtest" ein Test, bei dem Prüflinge bereitgestellt werden, deren Nutzbereich eine Länge von 70 mm, eine Breite von 5 mm und eine Dicke von 2,5 mm hat (diese Prüflinge werden aus vulkanisierten Platten einer Dicke von 2,5 mm ausgeschnitten; die Prüflinge werden in einem Trockenofen bei 150°C angeordnet, und es wird direkt eine Masse von 3 kg an sie angehängt; der Test wird so mit einer Anfangsspannung von:
durchgeführt, mit M: angewendete Masse, g: Beschleunigung der Schwerkraft und S₀ Anfangsquerschnitt des Messprüflings; es wird in Abhängigkeit von der Zeit die Längung des Nutzbereichs des Prüflings gemessen; die "statische Kriechrate" entspricht der Verformungsveränderung in einer gegebenen Zeit, zum Beispiel zwischen 3 und 5 Teststunden:
mit: Δε = ε(t₂) – ε(t₁) Veränderung der gemessenen Verformung während eines Zeitintervalls Δt = t₂ – t₁ in Minuten (mn);
– "Rheometrietest" ein Test des alternierendes Scherens bei einer Verformung von ±0,2 Grad, einer Frequenz von 100 Zyklen/mn, einer Temperatur von 197°C und einer Dauer von 10 mn; Rheometer der Firma Monsanto; der Test wird an einer Scheibe einer Rohmischung durchgeführt, es wird die Entwicklung während der 10 mn des Drehmoments aufgezeichnet, das aus dem Scheren resultiert, das zwischen den zwei Seiten der Scheibe aufgezwungen wird; es wird hier insbesondere die Entwicklung des Drehmoments nach dem gemessenen Maximum notiert, wenn das gemessene Drehmoment stabil bleibt, gibt es keine Reversion, d. h. keine Verringerung der Steifigkeit des Prüflings, wenn das gemessene Drehmoment abnimmt, wird angezeigt, dass es eine Reversion gibt; das Phänomen der Reversion drückt eine Verringerung der Steifigkeit des Prüflings unter den Testbedingungen aus; es ist ein Test der thermischen Stabilität der Mischung bei hoher Temperatur; man notiert:
als die Reversionsrate am Ende des Tests; C_max ist das gemessene maximale Drehmoment und C₁₀ ist das nach 10 Testminuten gemessene Drehmoment;
– "eine in Umfangsrichtung ausgerichtete Verstärkung" eine Verstärkung, die im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung des Luftreifens ausgerichtet ist, d. h. mit dieser Richtung einen Winkel bildet, der sich nicht um mehr als fünf Grad von der Umfangsrichtung entfernt; und
– "eine radial ausgerichtete Verstärkung" eine Verstärkung, die im Wesentlichen in der gleichen axialen Ebene oder in einer Ebene enthalten ist, die mit einer axialen Ebene einen Winkel von weniger als oder gleich 10 Grad bildet.

In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Begriff "Faden" ganz allgemein sowohl Monofilamente als auch Multifilamente oder Zusammensetzungen wie Kabel, Zwirne oder auch jede andere gleichwertige Art von Zusammensetzung, und dies unabhängig vom Stoff und von der Verarbeitung dieser Fäden. Es kann sich zum Beispiel um Oberflächenbehandlungen, Umhüllung oder Vorverleimung handeln, um das Haften auf dem Kautschuk zu begünstigen. Der Begriff "Einzelfaden" bezeichnet einen Faden, der aus einem einzigen Element besteht, ohne Zusammensetzung. Der Begriff "Multifilamente" bezeichnet dagegen eine Zusammensetzung von mindestens zwei Einzelelementen, um ein Kabel, einen Zwirn usw. zu bilden.
Andererseits versteht man unter einer radialen Struktur eine Anordnung um 90 Grad, aber auch üblicherweise einen Winkel nahe 90°.
Man weiß, dass traditionell die Karkassenlage(n) um einen Wulstkern umgeschlagen wird (werden). Der Wulstkern erfüllt dann eine Verankerungsfunktion der Karkasse. So trägt er insbesondere die Spannung, die sich in den Karkassenfäden entwickelt, zum Beispiel unter der Wirkung des Fülldrucks. Die in dem vorliegenden Dokument beschriebene Anordnung ermöglicht es, eine ähnliche Verankerungsfunktion zu gewährleisten. Es ist ebenfalls bekannt, den Wulstkern von traditionellen Typ zu verwenden, um eine Funktion des Festklemmens des Wulsts auf einer Felge zu gewährleisten. Die in dem vorliegenden Dokument beschriebene Anordnung ermöglicht es ebenfalls, eine ähnliche Aufgabe des Festklemmens zu gewährleisten.
In der vorliegenden Beschreibung wird unter "Verbindungs"-Gummi oder -Mischung die Kautschukmischung verstanden, die ggf. mit den Verstärkungsfäden in Kontakt ist, an diesen haftet und die Zwischenräume zwischen benachbarten Fäden füllen kann.
Mit "Flanken" werden die Abschnitte des Luftreifens bezeichnet, die meist von geringer Biegesteifigkeit sind und sich zwischen dem Scheitelbereich und den Wülsten befinden. "Flankenmischung" werden die Kautschukmischungen genannt, die sich bezüglich der Fäden der Verstärkungsstruktur der Karkasse und ihres Verbindungsgummis axial außen befinden. Diese Mischungen haben üblicherweise einen niedrigen Elastizitätsmodul.
"Wulst" wird der Abschnitt des Luftreifens genannt, der der Flanke radial innen benachbart ist.
1 stellt im Querschnitt einen erfindungsgemäßen Luftreifen 1 dar. 2 ermöglicht es, bestimmte Elemente eines Wulsts eines Ausführungsbeispiels der Erfindung besser zu veranschaulichen. Dieser Luftreifen weist eine erste Flanke 5 angrenzend an einen ersten Wulst 3 auf, der vorzugsweise dem inneren Wulst entspricht. In gleicher Weise weist der gegenüberliegende Abschnitt des Luftreifens eine zweite Flanke 6 auf, die einem zweiten Wulst 4 benachbart ist. Ein Scheitelbereich 7, auf dem eine Lauffläche 8 vorgesehen ist, gewährleistet die Verbindung zwischen den Flanken. Der Scheitelbereich weist vorzugsweise mindestens einen Verstärkungsgürtel auf.
Der Luftreifen weist eine Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse 2 auf, die mit Verstärkungen versehen ist, die vorteilhaftweise gemäß einer im Wesentlichen radialen Anordnung konfiguriert sind. Diese Struktur kann durchgehend von einem Wulst zum anderen angeordnet sein, indem sie über die Flanken und den Scheitelbereich geht, oder sie kann auch zwei oder mehrere Teile aufweisen, die zum Beispiel entlang der Flanken angeordnet sind, ohne den Scheitelbereich ganz zu bedecken.
Die Endabschnitte 21 der Verstärkungsstruktur 2 befinden sich in den Wülsten.
Die Verstärkungsstruktur 2 kann durch Wickeln eines einzigen Fadens hergestellt werden, der sich zwischen den zwei Wülsten hin- und herbewegt, indem er in jedem der Wülste Schleifen bildet. Diese Schleifen, die von der Kautschukmischung umhüllt sind, tragen zur mechanischen Verbindung zwischen der Verstärkungsstruktur 2 und dem Wulst bei, insbesondere die Stapel 13. Durch das Vorhandensein der Schleifen zwischen dem "Hin"- und dem "Rückweg" des Fadens sieht man, dass die Verstärkung vom Typ Monofilament ist. Natürlich könnte die Karkasse nicht durchgehend ausgehend von einem einzigen Faden hergestellt werden und es könnten keine Schleifen, sondern zum Beispiel freie Enden vorhanden sein.
Der Wulst weist außerdem eine Verankerungszone 30 im Wesentlichen in Umfangsrichtung auf, die eine Anordnung von Umfangsfäden besitzt, die im Wesentlichen einem Abschnitt der Verstärkungsstruktur benachbart angeordnet sind, und weist mindestens zwei Stapel auf, die auf beide Seiten der Verstärkungsstruktur verteilt sind, wobei eine Verbindungsmischung (oder Verankerungsmischung) zwischen den Umfangsfäden und der Verstärkungsstruktur angeordnet ist.
In der Verankerungszone ist mindestens ein Faden 12 eines der Stapel 13 vorzugsweise in direkter Nähe eines Abschnitts 21 der Verstärkungsstruktur 2 angeordnet. Die Stapel können ebenfalls so angeordnet sein, das ein Abschnitt 21 zwischen Stapel 13 eingefügt ist.
In der Verankerungszone wird der Raum zwischen den Fäden 12 und der Verstärkungsstruktur 2 von einer Verbindungs-Kautschukmischung 14 eingenommen. Die Verankerungs- oder Verbindungs-Kautschukmischung 14 ist auf beiden Seiten der Verstärkungsstruktur zwischen dieser Struktur und den Umfangswicklungen 12 angeordnet. Diese Verankerungs-Kautschukmischung 14 ist in direktem Kontakt mit mindestens einem Abschnitt des Umrisses einerseits der Verstärkungselemente der Struktur 2 und andererseits der Fäden 12, die in der Verankerungszone vorhanden sind. Im dargestellten Beispiel ist die Verankerungs-Kautschukmischung in Kontakt mit allen Fäden oder Verstärkungen, die in der Verankerungszone angeordnet sind, und füllt die Zwischenräume zwischen diesen. Dieser direkte Kontakt zwischen der Verankerungs-Kautschukmischung 14 und den Verstärkungselementen in der Verankerungszone ist wichtig, damit es eine gute mechanische Zusammenwirkung zwischen den Umfangsfäden und der Verankerungs-Kautschukmischung gibt, um die Elemente der Verstärkungsstruktur 2 solide in der Verankerungszone des Wulsts zu verankern und die Kräfte aufzunehmen, die von diesen Elementen insbesondere aufgrund des Fülldrucks des Luftreifens erfahren werden. Die Verankerungs-Kautschukmischung hat als mechanisches Hauptmerkmal eine ausgezeichnete Kriechfestigkeit zusammen mit einem Elastizitätsmodul, der zwischen 10 und 20 MPa liegt.
Die Fäden 12 sind im Wesentlichen undehnbar und können Metallkabel sein. Die Elemente der Struktur 2 können üblicherweise Textilverstärkungen mit hohem Elastizitätsmodul sein, wie Aramidverstärkungen.
Die Fadenanordnungen 11 können unterschiedlich angeordnet und hergestellt werden. Zum Beispiel kann ein Stapel 13 vorteilhafterweise aus einem einzigen Faden 12 bestehen, der spiralförmig (im Wesentlichen mit Null Grad), vorzugsweise vom kleinsten Durchmesser zum größten Durchmesser, gewickelt ist. Ein Stapel kann ebenfalls aus mehreren konzentrischen Fäden bestehen, die ineinander verlegt sind.
Im in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Luftreifen eine Antikriechzone 90 auf, die in Höhe des Wulsts, im Wesentlichen entlang der Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse, angeordnet ist. Im dargestellten Beispiel erstreckt sich diese Zone zwischen der Verstärkungsstruktur 2 und dem der Struktur 2 benachbarten ersten Stapel 13, vorzugsweise auf beiden Seiten der Struktur 2. Die Kautschukmischung der Antikriechzone hat einen Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10% höher als derjenige der Mischung der Verankerungszone, zum Beispiel höher als 30 MPa und sogar vorzugsweise höher als 40 MPa. Die Antikriechmerkmale der in dieser Zone verwendeten Mischung sind vorherrschend.
Der Wulst weist ebenfalls eine Auflagezone 50 auf, die im Wesentlichen zwischen der Verankerungszone und dem Sitz des Wulsts angeordnet ist, im Wesentlichen axial mit diesen Zonen fluchtet, wobei die Zone geeignet ist für eine Komprimierung bei der Montage des Luftreifens auf eine geeignete Felge. Diese Komprimierung trägt zur Gewährleistung des Festklemmens des Luftreifens bei, indem sie die von der Klemmzone erzeugte Klemmkraft überträgt. Die Kautschukmischung dieser Zone wird so gewählt, dass eine gute Kriechfestigkeit geliefert wird, um den Fortbestand der Klemmmerkmale zu gewährleisten.
Eine äußere seitliche Zone 17 ist in der Zone des Wulsts vorgesehen, die vorgesehen ist, um zwischen der Kante oder Nutpartie 60 der Felge und der Verankerungszone angeordnet zu werden. Diese Zone ist vorzugsweise mit einer Kautschukmischung mit im Wesentlichen hohem Modul, zum Beispiel zwischen 10 und 40 MPa, gefüllt.
Diese Zone ermöglicht es, den Klemmdruck in dem Bereich der Felgennutpartie zu erhöhen. Aufgrund ihrer reduzierten Verformbarkeit ermöglicht sie es, die Tendenz des Wulsts zu begrenzen, radial außen über die Felgennutpartie hinaus zu gleiten. Sie trägt außerdem einerseits dazu bei, jede Tendenz der Erzeugung eines Drehmoments zu verhindern, und andererseits dazu bei, eine dynamische Stabilität aufzubauen, wie zum Beispiel in Kurven oder bei großen seitlichen Beanspruchungen.
Vorteilhafterweise ist die äußere seitliche Zone 17 in dem axial äußeren Abschnitt des Wulsts vorgesehen und liegt zwischen dem der Felgennutpartie benachbarten Abschnitt und der Verankerungszone. Sie wirkt vorteilhafterweise mit der Verankerungszone zusammen, was eine bessere mechanische Wirkung zwischen der Verankerungszone und dem Abschnitt des Wulsts erlaubt, der der Felgennutpartie benachbart ist.
Der erfindungsgemäße Luftreifen ist besonders geeignet, um auf einer Felge von dem Typ verwendet zu werden, die in der Druckschrift EP 0 673 324 beschrieben ist. Eine solche Felge weist einen Sitz und vorzugsweise eine Erhöhung oder eine Kante auf, die sich axial und radial nach außen befindet.
Die Basen der Stapel (die radial der Drehachse des Luftreifens am nächsten liegenden Fäden) sind vorzugsweise radial weiter außen angeordnet als das Ende der Kante (axial und radial am weitesten außen liegender Abschnitt der Kante), wie es zum Beispiel in 2 dargestellt ist. Die Basen der Stapel sind vorteilhafterweise so vorgesehen, dass sie radial außen bezüglich der Kante der Felge 60 (oder Felgennutpartie) angeordnet sind, die für den Luftreifen geeignet ist. Die Vorgänge der Montage/Demontage werden dadurch vereinfacht. So stellt man in 2 fest, dass r_f (Radius der ersten Fäden) größer ist als r_j (Radius der Felgenkante oder -nutpartie). Dieser Radius entspricht dem Abstand von der Drehachse.
Die verschiedenen beschriebenen und/oder dargestellten Ausführungsbeispiele können vorteilhafterweise mit Vorrichtungen von dem Typ hergestellt werden, wie sie in der Druckschrift EP 0 580 055 beschrieben werden.
So ist es zum Beispiel sehr vorteilhaft, den Luftreifen auf einem zentralen Kern zu konfektionieren, der die Form seines Innenhohlraums aufzwingt. Man bringt auf diesen Kern vorzugsweise in der von der Endarchitektur geforderten Reihenfolge alle Bestandteile des Luftreifens auf, die direkt an ihrem endgültigen Platz angeordnet werden, gemäß einem im Wesentlichen endgültigen Profil. In diesem Fall kann ein solcher Luftreifen geformt und vulkanisiert werden, wie es in der Druckschrift US 4 895 692 dargelegt wird.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die die relativen Anordnungen der verschiedenen Verstärkungen in einer der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Luftreifen-Wülste präzisiert. Nur die Verstärkungselemente sind in dieser Figur dargestellt. Man sieht die Umfangsfluchtung von Verstärkungen der Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse. An ihren radial unteren Enden bilden die Fadenabschnitte nebeneinander liegende Schleifen 55, die sich im Wulst befinden. Diese Schleifen 55 sind benachbart und überlappen sich nicht. Auf beiden Seiten axial zur Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse sind die benachbarten Fäden 12 dargestellt.
In einer Variante können viele andere Ausführungsformen insbesondere für die Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse verwendet werden. Zum Beispiel kann man anstelle eines durchgehenden Fadens, der Schleifen im Wulst bildet, einzelne Fäden verwenden, die nacheinander oder in Gruppen von einigen aufgebracht werden, die ein Bändchen formen.
Die Verankerungs- oder Verbindungs-Kautschukmischung gemäß der Erfindung hat also als mechanische Hauptmerkmale eine derartige Steifigkeit, dass ihr Dehnungsmodul bei 10% Verformung zwischen 10 und 20 MPa liegt, eine ausgezeichnete Kriechfestigkeit bei hoher Temperatur und eine sehr gute Stabilität bei hoher Temperatur. Die gewählte Steifigkeit verleiht den beschriebenen Wulststrukturen eine ausreichende Elastizität, um es zu erlauben, die Montagen und Demontagen der Luftreifen auf ihre Dienstfelgen bequem durchzuführen, selbst bei denjenigen mit großen Abmessungen, ohne die Dauerfestigkeitsleistungen zu verschlechtern; die Kriechfestigkeit ist wesentlich, um eine solide und dauerhafte Verankerung der Karkassenbewehrungen in den Wülsten zu erhalten, und die thermische Stabilität bei hoher Temperatur ist auch wichtig aufgrund der sehr strengen thermischen Bedingungen, denen bestimmte Luftreifenwülste im Betrieb ausgesetzt sein können.
Die Erprobungen haben gezeigt, dass man für den Erhalt guter Dauerfestigkeitsergebnisse eine Verankerungs-Kautschukmischung verwenden kann, die ein synthetisches Elastomer SBR mit einer Tg zwischen –70 und –30°C enthält, alleine oder mit Polybutadien gekoppelt verwendet. Vorzugsweise hat das Polybutadien eine Tg zwischen –110 und –90°C. Das oder die synthetischen Elastomere werden in einem Anteil von insgesamt mindestens 50% des Gesamtgewichts von Elastomeren verwendet, der Rest besteht aus natürlichem Kautschuk. Die Verankerungs-Kautschukmischung enthält zusätzlich Verstärkungs-Füllstoffe wie Ruß und ein geeignetes Vulkanisierungssystem, um die gewünschte Steifigkeit zu erhalten. Die Fäden 12 sind in den dargestellten Beispielen vermessingte Metallkabel. Es ist also vorteilhaft, wenn die Verankerungs-Kautschukmischung eine hohen Schwefelgehalt hat und Zusätze zur Haftverstärkung mit dem Messing enthält (zum Beispiel Metallsalze von Kobalt oder Nickel). Man verwendet zum Beispiel einen Schwefelgehalt zwischen 5 und 8% des Gesamtgewichts der Elastomere und einen Rußgehalt zwischen 60 und 70% des Gesamtgewichts der Elastomere. Der Ruß N347 kann vorzugsweise verwendet werden.
Es wurden vier Mischungen hergestellt und getestet, um die Merkmale der erfindungsgemäßen Verankerungs-Kautschukmischung zu veranschaulichen.
Die Hauptbestandteile der Formel dieser Mischungen finden sich in der nachfolgenden Tabelle.

Produkte 1 2 3 4

CN 100 80 40 40

SBR2300 0 10 30 60

BR113 0 10 30 0

N347 62 62 62 62

Schwefel 7 7 7 7
Diese vier Mischungen wurden so getestet:

– Steifigkeit: Bestimmung des Elastizitätsmoduls bei 10% Dehnung und Umgebungstemperatur,
– Kriechen: statischer Kriechtest bei 150°C während 7 Stunden wie oben beschrieben, und
– thermische Stabilität: Rheometrietest bei 197°C während 10 mn wie oben beschrieben.

Test	1	2	3	4
Elastizitätsmodul	10,6	11,8	11,6	13,0
Kriechtest	Bruch nach 30 mn	Bruch nach 60 mn	OK	OK
T	-	-	1·10^–3/mn	0,6·10^–3/mn
R	35%	26%	1,5%	7,7%

Die vier Mischungen haben eine zufriedenstellende Steifigkeit.
5 zeigt die Versuchsergebnisse des statischen Kriechens für diese vier Mischungen. Die Mischung 1 nur auf der Basis von natürlichem Kautschuk hat eine absolut unzufriedenstellende statische Kriechfestigkeit bei hoher Temperatur. Man beobachtet einen Bruch der Prüflinge nach 30 mn Test. Ihre thermische Stabilität ist auch nicht zufriedenstellend, da die Mischung eine sehr ausgeprägte Reversionsrate hat.
Die Mischung 2 hat verbesserte Ergebnisse im Vergleich mit der ersten, ist aber auch nicht zufriedenstellend.
Die Mischungen 3 und 4 bestehen erfolgreich die statischen Kriechtests und den Rheometrietest. Ihre Kriechfestigkeit ist absolut korrekt und ihre thermische Stabilität bei hoher Temperatur auch. Die Mischung 3, die drei Elastomere aufweist, hat ein geringfügig zufriedenstellenderes Ergebnis bei der Reversion als die Mischung 4.
Es wurden auch Luftreifen-Versuche mit Verankerungs-Kautschukmischungen mit Formeln durchgeführt, die ähnlich den Mischungen des Versuchs waren. Die Luftreifen haben eine korrekte Eignung für die Vorgänge der Montage und Demontage gezeigt, aber nur diejenigen, die eine Verankerungs-Kautschukmischung entsprechend den Formeln der Mischungen 3 und 4 enthalten, haben eine ausreichende Dauerfestigkeit der Verankerung der Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse in den Wülsten gezeigt.
Es ist nicht einschränkend anzumerken, dass die Konfektion der erfindungsgemäßen Luftreifen vorteilhafterweise gemäß einem Verfahren durchgeführt werden kann, das keine oder nur wenige Formumwandlungen im Rohzustand voraussetzt. Zum Beispiel kann man den Rohling des späteren Luftreifens auf einem zentralen Kern zusammensetzen, der die Form seines Innenhohlraums aufzwingt. Man bringt auf diesen Kern in der von der Endarchitektur geforderten Reihenfolge alle Bestandteile des Luftreifens auf, die direkt an ihrem endgültigen Platz angeordnet werden, ohne in irgendeinem Moment der Konfektion eine Formung zu erfahren. Diese Konfektion kann insbesondere die Vorrichtungen nutzen, die in dem Patent EP 0 243 851 zum Aufbringen der Verstärkungen der Karkassenverstärkung und in dem Patent EP 0 264 600 zum Aufbringen der Kautschuk-Gummis beschrieben werden. Der Luftreifen kann dann geformt und vulkanisiert werden, wie es in dem Patent US 4895692 dargelegt wird.

Claims

Luftreifen für ein Fahrzeugrad, der aufweist: – zwei axial voneinander entfernte Flanken, die an ihren radial äußeren Abschnitten durch eine Scheitelbereichzone vereint werden, die in ihrem radial äußeren Abschnitt mit einer Umfangslauffläche versehen ist; – Wülste, die radial innerhalb jeder der Flanken angeordnet sind, wobei jeder Wulst einen Sitz und eine äußere Kante aufweist, die dazu bestimmt ist, mit einer geeigneten Felge in Kontakt zu kommen; – eine Verstärkungsstruktur, die sich im Wesentlichen radial von jedem der Wülste entlang der Flanken zur Scheitelbereichzone erstreckt; – wobei mindestens einer der Wülste aufweist: – einen Wulstsitz, der eine Mantellinie aufweist, deren axial inneres Ende sich auf einem Kreis mit einem größeren Durchmesser als der Durchmesser des Kreises befindet, auf dem sich das axial äußere Ende befindet; – eine Auflagezone des Wulsts, die sich im Wesentlichen entlang von dessen Sitz erstreckt, – eine Verankerungszone der Verstärkungsstruktur im Wulst, die eine Anordnung von Umfangsfäden aufweist, die im Wesentlichen benachbart zu einem Abschnitt der Verstärkungsstruktur angeordnet sind und mindestens zwei Stapel aufweisen, die auf beide Seiten der Verstärkungsstruktur verteilt sind, wobei eine Verbindungsmischung zwischen den Umfangsfäden und der Verstärkungsstruktur angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Verbindungsmischung der Verankerungszone einen Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10% von weniger als 20 MPa und vorzugsweise zwischen 10 und 20 MPa hat, – eine axial äußere Zone in der Zone des Wulsts angeordnet ist, die vorgesehen ist, um zwischen der Felgennutpartie und der Verankerungszone angeordnet zu werden, wobei diese Zone mit einer Kautschukmischung mit einem Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10%, der deutlichhöher als derjenige der Verankerungszone ist, gefüllt ist.
Luftreifen nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungs-Kautschukmischung mindestens ein synthetisches Elastomer aufweist, das in der Gruppe der SBR und der Polybutadiene enthalten ist, mit einem Gesamtanteil an synthetischem Elastomer von mehr als 50% des Gesamtgewichts von Elastomeren.
Luftreifen nach Anspruch 2, bei dem der Gesamtanteil von synthetischem Elastomer zwischen 55 und 65% liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Verankerungs-Kautschukmischung ein SBR mit einer Tg zwischen –70 und –25°C mit einem Gewichtsanteil von mehr als 20% des Gesamtgewichts von Elastomeren aufweist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Verankerungs-Kautschukmischung ein Polybutadien mit einer Tg zwischen –110 und –90°C mit einem Gewichtsanteil von weniger als 40% des Gesamtgewichts von Elastomeren aufweist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Verankerungs-Kautschukmischung ohne zu brechen eine statische Kriechbeanspruchung bei 150°C unter einer Anfangsspannung von 2,35 MPa während mindestens 5 Stunden aushält.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Verankerungs-Kautschukmischung eine statische Kriechrate bei 150°C unter einer Anfangsspannung von 2,35 MPa geringer als 2·10^–3/mn bei zwischen 3 und 5 Stunden Beanspruchung hat.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Verankerungs-Kautschukmischung eine Reversionsrate nach 10 mn bei 197°C von weniger als 10% hat.
Luftreifen nach Anspruch 8, bei dem die Verankerungs-Kautschukmischung eine Reversionsrate nach 10 mn bei 197°C von weniger als 5% hat.
Luftreifen für ein Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10% der Kautschukmischung der äußeren seitlichen Zone höher als 30 MPa und vorzugsweise höher als 40 MPa ist.
Luftreifen für ein Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die äußere seitliche Zone mit der Verankerungszone zusammenwirkt.
Luftreifen für ein Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kautschukmischung der Verankerungszone einerseits mit den Umfangsfäden und andererseits mit der Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse in Kontakt ist.
Luftreifen für ein Fahrzeugrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der außerdem eine Antikriechzone aufweist, die in Höhe des Wulsts im Wesentlichen entlang der Verstärkungsstruktur vom Typ Karkasse angeordnet ist.
Luftreifen für ein Fahrzeugrad nach Anspruch 13, bei dem die Kautschukmischung der Antikriechzone einen Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10% höher als derjenige der Mischung der Verankerungszone hat.
Luftreifen für ein Fahrzeugrad nach Anspruch 13, bei dem die Kautschukmischung der Antikriechzone einen Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10% höher als 30 MPa und vorzugsweise höher als 40 MPa hat.