DE69306166T2

DE69306166T2 - Verbesserungen an Reifen-Verstärkungsstrukturen für Fahrzeugräder

Info

Publication number: DE69306166T2
Application number: DE69306166T
Authority: DE
Inventors: Luigi Maiocchi
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1992-06-02
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2013-05-27
Also published as: ES2097389T3; IT1260508B; EP0572906B1; ITMI921351A1; ITMI921351A0; EP0572906A1; DE69306166D1; ATE145592T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Reifen für Fahrzeugräder und insbesondere auf Reifen in Radialbauweise, also auf Reifen, die mit einer Karkasse versehen sind, in der ihre Verstärkungskorde im wesentlichen in radialen Ebenen liegen, d.h. in Ebenen, die die Reifenachse enthalten, und sich axial von einem Wulst zum anderen erstrecken.
e Der Gesamtaufbau eines Reifens ist gegenwärtig allgemein bekannt, so daß keine Erläuterungen hinsichtlich der Ausdrücke, wie Karkasse, Karkassenlagen, Wulstkern, Gurt, Seitenwände, Lauffläche und anderer üblicher Ausdrücke, wie sie häufig im Verlauf der vorliegenden Beschreibung verwendet werden, gegeben werden.
Diese Reifenart hat auch eine Umfangsverstärkung, die gewöhnlich als Gurt bezeichnet wird, der kronenartig auf dem Reifen und zwischen dem Laufflächenband und der Karkassenlage oder den Karkassenlagen angeordnet ist.
Bekanntlich kann der Gurtaufbau einen äußerst bedeutenden Einfluß auf die Verhaltensmerkmale des Reifens im Einsatz und auf seine Lebensdauer ausüben, insbesondere auf die Verschleißgeschwindigkeit und die Gleichförmigkeit der Lauffläche.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Gurtaufbauten, die sich besonders in Reifen mit einem Aufbau für hohe Lasten tragende Lastkraftwagen eignen, die wenigstens zwei radial übereinanderliegende Lagen von Metallkorden aufweisen, die parallel zueinander in jeder Lage angeordnet sind und sich mit denen der benachbarten Lage kreuzen, wobei sich die Lagen axial nahezu über die gesamte Laufflächenbreite erstrecken, und die weiterhin an jedem Ende mit einem verstärkenden Ring einer radial äußeren Position bezogen auf die darunter liegenden Lagen versehen sind und aus einem oder mehreren übereinandergelegten Bändern aus Textil- oder Metallkorden mit hoher Dehnung bestehen, die in Umfangsrichtung, d.h. parallel zur Äquatorialebene des Reifens, ausgerichtet sind.
Es gibt mehrere verschiedene Gründe, warum die Korde der die Seite verstärkenden Bänder eine hohe Dehnung haben müssen, also eine Dehnung, die größer ist als die der für die verstärkenden Schichten verwendeten. Diese Gründe sind dem Fachmann bekannt. Der Hauptgrund, von dem alle anderen als abhängig angesehen werden können, besteht jedoch darin, daß der niedrigere Modul (stärkere Dehnbarkeit) der Bandkorde ihren größeren Wirkungsgrad hinsichtlich des Aushaltens von Zugbeanspruchungen kompensieren muß, die in dem Aufbau durch die Wirkung des Aufpumpdrucks und die Zentrifugalkraft erzeugt werden, der der Reifen im Einsatz ausgesetzt ist. Dieser Wirkungsgrad ergibt sich durch die Umfangsausrichtung, d.h. entsprechend der Richtung der wirkenden Beanspruchungen, die verschieden von der Ausrichtung der Lagenkorde ist, welche im Gegensatz dazu schräg ausgerichtet sind, d.h. zur Umfangsrichtung des Reifens geneigt.
Daraus folgt, daß durch die Verwendung von Korden mit einem hohen Modul in den Lagen und einem niedrigen Modul in den Bändern Gurtbänder und Lagen hergestellt werden können, die insgesamt mit Elastizitätsmodulen versehen sind, die die gleiche Größenordnung haben, und deshalb homogene Gurtaufbauten ergeben, vor allem ein genaues Ausformen des Reifenrohlings ermöglichen, was eine gesteuerte Expansion des Kronenbereichs im Reifen ergibt, und es auch ermöglicht, den Spannungszustand auszuhalten, dem der Reifen im Einsatz in im wesentlichen. gleichförmiger Weise ausgesetzt wird.
Um gute Fahrverhaltenseigenschaften zu bieten, muß bekanntlich ein reifen ander Lauffläche ein profil haben, das im Querschnitt gesehen eine leicht gekrümmte Form hat, die zur Außenseite konvex ist, während das Profil, wenn es der Lauffläche eine gute Verschleißförmigkeit geben soll, im wesentlichen eben sein muß, wodurch sich ein Eindrückungsbereich ergibt, der eher rechteckig als elliptisch ist.
Bekanntlich steht dieses Profil mit dem Profil des darunter liegenden Gurtaufbaus in Verbindung.
Die Verschleißgleichförmigkeit und die Verschleißfestigkeit unter weichen Einsatzbedingungen haben zunehmend größere Bedeutung mit dem Zeitablauf zum Zwecke einer Kostenreduzierung und aufgrund der Tatsache erlangt, daß ein ungleichförmiger Verschleiß das Fahrverhalten des Reifens in einem wesentlichen Ausmaß nachteilig beeinflußt und zu Vibrationen und dauernden Abweichungen des Fahrzeugs von seiner Bahn führt.
Die vorstehend erwähnten Gurtaufbauten sind beispielsweise aus der GB-A-2 064 445, die einen Gurtverstärkungszwischenbau haben, der von zwei Lagen und zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Einfassungslagen gebildet wird, die aus Korden mit hoher Anfangsdehnung bestehen, und aus der GB-A-2 061 202 bekannt, die einen Reifen mit einem ringförmigen Verstärkungsaufbau offenbart, der zwei Lagen von Metalldrähten und zwei ringförmige verstärkende Bänder aus Metallkorden mit hoher Dehnung aufweist.
Zusätzliche Beispiele der oben erläuterten Gurtaufbauten sind auch in der EP-A-0 288 987 (US-A-4 945 967) und der US-A- 4 420 025 beschrieben, die beide auf den Namen der Anmelderin lauten und deren Reifen insgesamt allen Anforderungen der Benutzer zufriedenstellend entsprechen.
Die bekannten Reifen haben jedoch einen bestimmten Ansprechschwellengrad für Verschleißungleichförmigkeit, vor allem wenn die Reifen auf den Steuerachsen montiert werden. Dieser ungleichförmige Verschleiß zeigt sich vor allem an den Laufflächenenden und an den Längsrippenrändern. Der erwähnte ungleichförmige Verschleiß ist in der Fachwelt als "Tram-line" bekannt.
Die Lösung für diese Probleme beim Stand der Technik erfordern andererseits geeignete Maßnahmen, die im wechselseitigen Gegensatz hinsichtlich des Reifenverhaltens im Einsatz stehen. Mit anderen Worten, es kann eine weitere Verbesserung der Verschleißgleichförmigkeit hinsichtlich der vorliegenden Werte nur durch weiteres Abflachen des Gurtprofils des Reifens erreicht werden, was jedoch zu einem nicht vernachlässigbaren Ansprechschwellenverlust hinsichtlich Fahreigenschaften (sofortiges Ansprechen auf Steuer- und Richtungsstabilität) führt, die im Gegensatz dazu durch die Gurt- (und demzufolge die Laufflächen-)Konvexität verstärkt werden.
Es wurden bereits vom Anmelder selbst in der Vergangenheit Versuche durchgeführt, diese entgegengesetzte Wirkung auszuschließen. Beispielsweise wurde in Übereinstimmung mit den Lehren in dem US-Patent 4,564,055 Versuche durchgeführt, durch Einwirkung auf das Karkassenlagenprofil das Gurtaufbauverhalten in einem Reifen im Einsatz zu steuern.
Dabei wird speziell während der Reifenherstellung ein in Umfangsrichtung nicht dehnbarer Zwangsaufbau auf die Karkasse aufgepaßt, genauer auf die Enden des kronenförmig auf der Karkasse angeordneten Gurts. Während der Reifenformgebung und Ausformung wird der entsprechende Karkassenlagenabschnitt auf einen vorher festgelegten Wert blockiert, während die benachbarten Bereiche frei expandieren können.
Auf diese Weise hat das im Querschnitt gesehene Karkassenprofil bei diesen, Zwangsaufbauten eine auswärts gerichtete Konkavität, dürch deren Wirkung in dem Reifen im Einsatz die Gurtaufbau-Enden zugbelastet sind, wodurch sich ein gleichförmiger Zugspannungszustand über dem ganzen Gurtaufbau ergibt.
Andererseits hat diese Lösung ebenfalls die erwarteten Ergebnisse nicht erreicht.
Der Anmelder ist nun der Auffassung, daß die erwähnten Mängel in großem Ausmaß von der sich verjüngenden Form oder Konizität der Gurtaufbauränder in Verbindung mit Verstärkungselementen, den obenerwähnten Ringen, abhängen können, die mit Gurten versehen sind, welche in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Diese Konizität entsteht bei üblichen Reifen aus dem befolgten Herstellungsverfahren, das an sich bekannt ist, so daß eine kurze Beschreibung für sein Verständnis und das Entstehen der im folgenden beschriebenen Erfindung ausreicht.
Am Anfang werden Karkasse und Gurt getrennt auf zwei verschiedenen Aufbautrommeln hergestellt und anschließend so zusammengefügt, daß sie den vervollständigten Reifen bilden, der der Vulkanisierung zugeführt wird.
Um das Wesentliche zu verstehen, ist es erforderlich, die Tatsache zu berücksichtigen, daß der Gurt, wie bekannt ist, zuerst in einer ebenen Anordnung auf einer geeigneten zusätzlichen Trommel mit kollabierbarer steifer Bauweise hergestellt und dann auf seiner radial äußeren Fläche mit einer geeigneten Lauffläche versehen wird, die im wesentlichen Trapezform und im wesentlichen konstante Dicke hat. Die so hergestellte zylindrische Hülse wird von der zusätzlichen Trommel entfernt und auf die Karkasse aufgepaßt, die auf einer anderen Trommel sitzt. Dann wird die Karkasse durch Niederdruckfluid so geformt, daß ihr Kronenabschnitt an der radial inneren Fläche der Hülse und insbesondere dem Gurtaufbau haften kann.
Das während dieses Formungsschritts verwendete Fluid wird auf einem Druckwert gehalten, der so hoch (1,0 bis 1,20 bar), ist, daß die Hülse auf der Karkasse durch Rollen der Anordnung montiert werden kann, daß er jedoch nicht so hoch ist, daß die Karkassenlage zum Ausfransen um die verstärkenden Wulstkerne herum gebracht wird.
Durch diesen Fluidruckwert erlangen der Gurt und das radial äußere Profil des Laufflächenbandes eine leichte Konvexität in der Mitte, also in dem zwischen den verstärkenden Ringen eingeschlossenen Bereich, bleiben jedoch an den Enden, also an den Ringen, im wesentlichen deshalb zylindrisch, weil der Druck nicht ausreicht, zu der Dehnungsfestigkeit zu gelangen, die die in Längsrichtung angeordneten Korde aufweisen.
Anschließend wird der Reifenrohling in die Vulkanisierform eingesetzt, deren Innenfläche am Laufflächenband einen gekrümmten Umriß mit einer im wesentlichen konstanten Biegung hat. Hier erfolgt die Reifenausformung mittels eines Hochdruckfluids, so daß auf den Gurt eine "Streckung" ausgeübt wird, d.h. eine Umfangsexpansion, die erforderlich ist, um den Reifen mit dem Gurt in einem Vorbelastungszustand, also in einem Anfangszugzustand, zu vulkanisieren.
Als Folge dieses hohen Druckwertes werden das Gurt- und das Laufflächenbandprofil modifiziert, sie nehmen die gleiche Biegung wie die Formoberfläche an. Man sieht, daß beim Überführen von einem "pagodenförmigen" Profil, das an den Enden zylindrisch und in der Mitte konvex ist, der zylindrische Abschnitt des Gurtprofils, d.h. der Abschnitt in der Nähe der verstärkenden Ringe, sich radial nach außen um seinen axial äußersten Rand drehen muß, um ein konusförmiges Profil anzunehmen, dessen Scheitel auf der Außenseite des Reifens liegt.
Als Folge befinden sich die Umfangskorde der Bänder in einem abschließenden Dehnungszustand, der im wesentlichen 0,4 % für die Korde am axial äußeren Rand des Rings und 1,2 % für die Korde gemäß dem axial inneren Rand entspricht.
Dieses Verfahren ergibt verstärkende Ringe in dem vulkanisierten und benutzten Reifen, die einen Rollradius haben, der sich in Axialrichtung ändert, wobei die entsprechenden Korde zwischen den beiden Enden eines jeden Rings unterschiedlich belastet werden.
Diese Differenz in der Streckung der unterschiedlichen Bandkorde kann bei Anwendung des Verfahrens zur Herstellung der Gurte auf einer flachen Trommel im Prinzip nicht beseitigt werden. Diese Differenz kann nur durch wendelförmiges Ablegen des Kords Windung um Windung durch eine fortlaufende Axialbewegung auf dem bereits geformten Gurt ausgeschlossen werden.
Andererseits wäre es auch durch Anpassen dieses Systems unmöglich, die Differenz der Rollradien in den unterschiedlichen Umfangsebenen der Ringe zu beseitigen, so daß die geeigneten Gurtherstellungssysteme nicht als geeignet erscheinen, die erwähnten Nachteile zu lösen, die nun wirksam durch den Aufbau der Erfindung gelöst werden können.
Nimmt man an, daß diese lokalisierten Ungleichförmigkeiten die Ursache für die Ansprechschwelle für ungleichförmige Abnutzungen sein können, hat der Anmelder nun eine Art und Weise gefunden, die sich widersprechende Situation auszuschließen, während gleichzeitig sowohl die obenerwähnten Merkmale verbessert werden, ohne daß irgendwelche darauf bezogenen Nachteile auftreten. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es deshalb bei Reifen für Fahrzeugräder in der Bauweise, die einen Gurt aufweisen, der mit wenigstens zwei radial aufeinandergelegten Metalltextillagen mit gekreuzten Korden und mit wenigstens einem weiteren verstärkenden Band, das Umfangskorde hat, die an einer radial äußeren Position an jedem Ende der Lagen angeordnet sind, möglich, die Verschleißgleichförmigkeit und die Nutzen pro Kilometer Lauffläche zusammen mit den Verhaltensmerkmalen des Reifens im Einsatz weiter zu verbessern.
In ihrem allgemeinsten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellung von Reifen für Fahrzeugräder, die eine Karkasse in Radialbauweise, ein Laufflächenband, das kronenartig an der Karkasse angeordnet ist, und einen Gurtaufbau aufweist, der zwischen dem Laufflächenband und der Karkasse eingefügt ist und wenigstens zwei radial übereinandergelegte Lagen eines Metallgewebes, von denen wenigstens eine im wesentlichen so breit wie die Lauffläche ist, wobei die Lagen mit Korden verstärkt sind, die eine Bruchdehnung zwischen 2 % und 4 %, vorzugsweise zwischen 2,5 % und 3,5 % haben, die Korde parallel zueinander in jeder Lage und gekreuzt mit denen der gegenüberliegenden Lage angeordnet sind und symmetrisch zur Längsrichtung des Reifens entsprechend einem Winkel zwischen 10º und 30º geneigt sind, sowie ein Paar von verstärkenden Ringen aufweist, von denen jeder an einem Ende des Gurtaufbaus in einer radial äußeren Position bezogen auf die größte der Lagen angeordnet ist, die gegenseitig durch einen axialen Abstand mit einem Wert getrennt sind, der nicht kleiner als 60 % der axialen Breite des Gurtaufbaus ist, wobei jeder Ring wenigstens ein mit Kautschuk versehenes Gewebeband aufweist, das mit Korden verstärkt ist, die der Umfangsrichtung des Reifens entsprechend angeordnet sind, und eine Bruchdehnung mit einem Wert haben, der höher ist als der der Verstärkungskorde der radial innersten Lagen, und zeichnet sich durch Bestimmen des Ausformprofils des Gurtaufbaus durch Einstellen der Dicke des Laufflächenbandes an den Ringen an dem zu vulkanisierenden Reifen entsprechend einer Dicke aus, deren Wert in Axialrichtung von dem axial äußeren Rand zum axial inneren Rand der Ringe abhängig von dem radial äußeren Ausformprofil des Laufflächenbandes zunimmt, so daß, wenn der Reifen vulkanisiert und auf den Betriebsdruck aufgepumpt wird, der radial äußere Halbabschnitt der Karkasse ein Torusprofil hat, das immer zu der Innenseite hin konkav ist, wobei der Gurtaufbau die Ringe des Paares aufweist, die in ein und derselben zylindrischen Fläche koaxial zu dem Reifen liegen, und wobei der verbleibende Gurtabschnitt, der zwischen den Ringen eingeschlossen ist, toroidförmig entsprechend einem krummlinigen Profil ist, das im wesentlichen parallel zu dem Profil des entsprechenden Karkassenabschnitts ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sie sich auch auf einen Reifen für Fahrzeugräder mit einer Karkasse der Radialbauweise, wobei die Herstellung durch das vorstehend erwähnte Verfahren erfölgt.
Die vorliegende Erfindung läßt sich aus der folgenden Beschreibung und mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen besser verstehen, die als nicht begrenzendes Beispiel aufgeführt werden und in denen
Fig. 1 einen Querschnitt durch den Kronenabschnitt eines Reifens ist, der vulkanisiert und auf seinen Einsatzdruck aufgepumpt ist, wobei rechts von der Mittellinie ein bekannter Gurt und links von der Mittellinie ein erfindungsgemäßer Gurt gezeigt sind,
Fig. 2 den Reifen von Fig. 1 unter den gleichen Druckbedingungen wie oben belastet auf seiner Nennlast zeigt,
Fig. 3 den Reifen von Fig. 1 bereits eingeführt in die Vulkanisierform vor dem Ausformen zeigt, und
Fig. 4, 5, 6 und 7 im Querschnitt und bei ebener Gestaltung zeigen, wie auf der Fertigungstrommel vier verschiedene Ausführungen des Gurtaufbaus nach der Erfindung hergestellt werden.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform hat der Reifen in an sich bekannter Weise einen Gurtaufbau, der kronenförmig auf der Karkasse C angeordnet und zwischen die letztere und das Laufflächenband B eingeführt ist, in welchem das bekannte Laufflächenmuster eingeprägt ist.
Der Gurtaufbau hat radial von der Innenseite zur Außenseite eine Lage 1 aus Korden mit einem hohen Modul und niedriger Dehnung (Bruchdehnung zwischen 2 % und 4 %), vorzugsweise die bekannten, regelmäßig gelegten Metallkorde, die sich entgegengesetzt erstrecken und eine Bruchdehnung zwischen 2,5 % und 3,5 % haben, parallel zueinander in der Lage angeordnet und entsprechend einem Winkel zwischen. 10º und 30º zur Umfangsrichtung des Reifens geneigt sind, wie in Fig. 1 durch eine Linie m-m der Äquatorialebene gezeigt ist.
Auf der ersten Lage ist eine zweite Lage 2 angeordnet. Sie ist der ersten Lage sehr ähnlich, jedoch sind ihre verstärkenden Korde so angeordnet, daß sie die Korde der angrenzenden Lage kreuzen, und symmetrisch zur Umfangsrichtung des Reifens geneigt, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Die Breite der zweiten Lage kann größer als die der darunter liegenden Lage sein, wie es bei der in der Figur gezeigten Version der Fall ist, oder genauso groß sein oder kleiner sein als die Breite der darunter liegenden Lage. Auf alle Fälle ist die Breite L der größten Lage, genommen als die Breite des Gurtaufbaus, marginal kleiner als die zwischen den Rändern des Laufflächenbandes B gemessene.
Insgesamt sollten die Enden der beiden aufeinandergelegten Lagen zueinander (etwa 5 bis 10 mm) versetzt sein, um keine starke Diskontinuität in den mechanischen Eigenschaften des fertigen Reifens genau am Gurtende zu erzeugen.
In einer radial äußeren Position zu dem Paar von Lagen ist an jedem Ende von ihnen ein verstärkender Ring 3 vorgesehen, der wenigstens ein Band 3a aus gummiertem Gewebe, das mit Korden 4 verstärkt ist, die in Umfangsrichtung des Gurtaufbaus und deshalb des Reifens angeordnet sind, der bei 0º ausgerichtet ist (entsprechend der üblichen Definition). Vorzugsweise hat der Ring zwei Bänder 3a, 3b, die bezüglich einander radial aufeinanderliegen
Die Breite a eines jeden der Ringe 3 beträgt nicht mehr als 20 % der Breite L des gesamten Gurtaufbaus, hat jedoch vorzugsweise einen weitaus niedrigeren Wert in der Größenordnung von 10 bis 15 %. Diese Ringe sind deshalb schmaler als die Ringe der entsprechenden bekannten Reifen. Außerdem steht ihr axial äußerer Rand nie bezüglich des Endes der größten der darunter liegenden Schichten vor und fällt vorzugsweise nicht mit dem Ende einer der Schichten zusammen oder liegt in dem Spalt zwischen den Enden an dem Bereich gegenseitiger Versetzung.
Außerdem sind die Ringe voneinander durch einen Raum getrennt, der nicht kleiner als 60 % der Breite L ist.
Die Korde der Bänder sind vorzugsweise bekannte Metallkorde mit hoher Dehnung (HE) und Langlegung und haben einen Bruchdehnungswert zwischen 4,0 % und 9,0 %.
Die Korde können auf der darunter liegenden Lage in bekannter Weise beispielsweise durch Umhüllen eines Bandes von Korden, das so breit ist wie der Ring, um die Lage herumgelegt werden, vorzugsweise durch Ausführen einer Doppelwindung unter Ausbildung einer Überlappung an den Enden oder einer Wendelwickelung eines Kordes oder eines schmalen Bandes um die Lage herum, das wenige Korde enthält, bis die ganze Breite des Rings 3 bedeckt ist.
Wenn es zweckmäßig ist, wird in dem Spalt zwischen den beiden Ringen 3 eine weitere Lage 5 von Hochdehnungskorden vorgesehen, die zur Umfangsrichtung des Reifens, vorzugsweise unter einem Winkel zwischen 10º und 40º, geneigt sind, und als Schutz für die darunter liegenden Lagerlagen des Gurtes wirken, insbesondere hinsichtlich möglicher mechanischer Angriffe aufgrund des Festklemmens von Kies in den Hohlräumen des Laufflächenmusters.
Alternativ ist es möglich, eine dritte Lage zu verwenden, die als eine weitere Auflagerlage für den Gurt wirkt.
In der vorliegenden Beschreibung werden als "Auflager"-Lagen alle solche Lagen definiert, die das Fahrverhalten des Reifens stark beeinträchtigen, während als "Schutz"-Lagen die Lagen definiert sind, die ausschließlich eine mechanische Schutzwirkung auf die rädial innersten Aufbauten ausüben.
Dieser Unterschied im Verhalten hängt, verbunden mit der unterschiedlichen Biegesteifigkeit und den verschiedenen Elastizitätsmodulen der Schichten, vor allem von den mechanischen Merkmalen der Verstärkungskorde und ihrer Dichte in dem gummierten Textil ab, so daß die Auflagerlagen durch das Vorhandensein von Korden mit einem hohen Modul angeordnet in dem Textil mit Dichten in der Größenordnung von 50 bis 69 Fäden/dm, während die Schutzlagen durch das Vorhandensein von Korden mit niedrigem Modul gekennzeichnet sind, die in dem Textil mit Dichten in der Größenordnung von 30 bis 40 Fäden/dm angeordnet sind.
Der obenbeschriebene Aufbau kann natürlich durch Ändern der Anzahl und der gegenseitigen Position der Lagen gemäß einer anderen Ausgestaltung modifiziert werden, die dem Fachmann geeigneter erscheinen kann.
Gemäß der Erfindung liegen in dem vulkanisierten, vom Fahrzeug abgenommenen und auf seinen Einsatzdruck aufgepumpten Reifen die Ringe 3 in ein und derselben zylindrischen Fläche, während der restliche Teil des Gurtaufbaus das Profil bekannter Reifen beibehält, nämlich leicht konvex zur Außenseite.
Durch dieses Legen, das durch ein geeignetes Eindrücken des Reifens unter den oben spezifizierten Aufpumpbedingungen festgestellt werden kann, befinden sich die Umfangskorde der Bänder des Rings 3 nun in einem vorbelasteten und gleichförmig. gedehnten Zustand von etwa 0,8 % über der ganzen Breite des Rings.
Der Aufbauunterschied kann, verglichen mit bekannten Reifen, sofort verstanden werden, wenn beachtet wird, daß bei dem Reifen der Erfindung trotz des pagodenförmigen Gurtprofils die radial äußere Fläche des Laufflächenbandes ein zur Außenseite etwas konvexes Profil über der gesamten axialen Erstreckung voh einem Ende zum anderen der Lauffläche beibehält, was allen Reifen des gleichen Typs gemeinsam ist.
Dieser Unterschied ergibt eine unterschiedliche Dicke k des Laufflächenbandes an den Ringrändern, verglichen mit einer gleichförmigen Dicke bei bekannten Reifen, weil die Dicke k von dem axial äußeren Rand zum inneren Rand zunimmt, während bei bekannten Reifen mit einem im wesentlichen zum äußeren Laufflächenprofil parallelen Gurtprofil diese Dicke konstant ist oder axial zur Innenseite abnimmt. Bei einem Reifen mit den Abmessungen 315/80 R 22,5, wie er beispielsweise in der Figur gezeigt ist, ändert sich in dem die Erfindung betreffenden Halbabschnitt die Dicke des Bandes von 20 mm bis 22,5 mm bei einer Bewegung axial von der Außenseite zur Innenseite, während bei dem entsprechenden bekannten Reifen diese Dicke einen konstanten Wert von 22,5 mm beibehält.
Als weitere Konsequenz der obigen baulichen Merkmale wird bei dem erfindungsgemäßen, auf seinen Einsatzdruck aufgepumpten und mit dem Nennlastwert belasteten Reifen gemäß Fig. 2 durch Wirkung der daraus folgenden Einbiegung das Profil des Gurtaufbaus so verformt, daß die Ringe entsprechend einer schwach konusförmigen Fläche angeordnet sind, die zum inneren Teil des Reifens entsprechend einem Winkel w mit einer Breite in der Größenordnung von 2º bis 3º konvergiert.
Das spezielle Profil des Gurtaufbaus gemäß der Erfindung wird, wie im folgenden weiter klargestellt wird, durch Steuern des äußeren Profils des zu vulkanisierenden Reifenrohlings in Verbindung mit dem entsprechenden Kupplungsprofil der Vulkanisierform erreicht. Da der radial äußere Halbabschnitt der Karkässe sein Profil konstant konkav zur Innenseite halten muß, können fakultativ geeignete Einlagen 6 aus elastomerem Material in Kombination mit der obigen Regulierung verwendet werden.
Fig. 4 bis 7 zeigen Querschnitte von Reifen mit dem erfindungsgemäßen Gurtaufbau in anderen nutzbaren alternativen Ausführungen dieses Aufbaus.
Der Aufbau von Fig. 4 zeigt das qegenseitige Legen der Lagen 1 und 2, die bezüglich des Aufbaus von Fig. 1 umgekehrt sind und außerdem eine zweite Schutzlage 7 (Kiesschutz) in dem axialen Spalt zwischen den Ringen aufweisen, die radial über der ersten Lage 5 liegt.
Wie bereits erwähnt, ist bei einer anderen zweckmäßigen Bauversion die erste Lage 5 keine Schutzlage, sondern eine dritte Auflagerlage.
In Fig. 5 hat die Lage 2 eine merklich reduzierte Breite, die jedoch ausreicht, daß sie zwischen die Ringe 3 in einer radial inneren Position bezüglich der Kiesschutzlage 5 eingesetzt wird, um einen dünneren Gurt zu erhalten&sub1; der für Reifen mit verringerten Größen zweckmäßiger ist.
In Fig. 6 ist der Gurtaufbau der vorhergehenden Figur durch Vergrößern der Breite der Schutzlage 5 soweit modifiziert, daß sie die radial äußere Fläche der Ringe 3 abdeckt.
Der Gurtaufbau von Fig. 7 ist schließlich das Ergebnis der Kombination zwischen den Lösungen, die einzeln in den vorhergehenden Aufbauten von Fig. 4, 5 und 6 verwirklicht sind, was ein Gurtmuster ergibt, bei dem zwei radial äußerste Auflagerlagen 2 und 6 zwischen die Ringe 3 eingesetzt sind, und die Schutzlage 7 ebenfalls soweit vergrößert ist, daß sie die radial äußerste Fläche der Ringe abdegkt, wodurch man einen Gurtaufbau mit konstanter Dicke wie der Aufbau in Fig. 5, jedoch mit größerer Festigkeit für Reifen mit höheren Größen erreicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Herstellungsverfahren für die obigen Aufbauten, das hier in Kombination mit Fig. 3 beschrieben wird.
Diese Figur bezieht sich auf einen Reifenrohling, der bereits in die Vulkanisierform eingesetzt ist, wobei, wie bei den vor hergehenden Fig. 1 und 2, der Reifenrohling nach dem Stand der Technik rechts und der Reifen gemäß der Erfindung links dargestellt ist.
Die Vulkanisierform ist in dieser Figur von ihrem radial inneren Profil 8 aus gezeigt. Der zwischen der äußeren Fläche des Reifens und der des die Form bildenden Hohlraums vorhandene freie Raum ist in der vorliegenden Beschreibung als "Luftspalt" bezeichnet und mit dem Bezugszeichen s versehen.
Selbstverständlich kann die Breite des Luftspaltes über der Erstreckung des Laufflächenbandes sich abhängig von dem Profil ändern, das dieses Band bei dem vorhergehenden Ausgestaltungsschritt erhalten hat.
Bei den bekannten Reifen ist kein Luftspalt mit variabler Größe in dem Bereich der Gurtringe vorhanden, so daß während des Anpassungsschritts die radial äußere Fläche des Laufflächenbandes das gleiche pagodenförmige Profil wie der Gurtaufbau angenommen hat.
Als Folge werden während des Ausformungsschritts die verstärkenden Ringe verformt und ordnen sich entsprechend der bereits erwähnten konischen Fläche an, was als Ursache für die festgestellten Nachteile angesehen wird
Im Gegensatz dazu, modifiziert die Ausführung des Reifens gemäß der Erfindung mit der darauffolgenden Gurtstreckung das Profil der verstärkenden Ringe nicht, die an den Enden des Gurtes angeordnet sind, wobei die Ringe ihre zylindrische Form zweckmäßigerweise auf der gleichen Zylinderfläche beibehalten, so daß alle Korde der Ringe den gleichen Streckwert haben, vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 0,8 %.
Dies wird durch Steuern der Dicke des Laufflächenbandes längs seiner axialen Erstreckung während des Bandherstellungsschritts erreicht, so daß, wenn der Reifenrohling in die Form eingesetztworden ist, der Wert des Luftspalts s&sub1; längs der axialen Erstreckung der Ringe konstant ist.
In der Praxis ist die Dicke k&sub2; des Laufflächenbandes an der zur Reifenachse senkrechten Umfangsebene p&sub2;, die durch den axial inneren Rand der liegenden Fläche des Rings 3 geht, gleich dem Wert der Dicke k&sub1;, gemessen in der gleichen Ebene P&sub1;, die durch den axial äußeren Rand der zylindrischen Fläche geht, vergrößert durch den Wert (d&sub2;-d&sub1;)/2, wobei d&sub1; und d&sub2; die Durchmesserwerte des vulkanisierten Reifens montiert auf seine Einsatzfelge, jedoch nicht aufgepumpt, gemessen an den Ebenen p&sub1; und P&sub2; sind, die im wesentlichen mit der gleichen Messung zusammenfallen, die an der Reifenform meßbar ist.
Mit anderen Worten, muß k&sub2; = k&sub1; + (d&sub2; - d&sub1;)/2 sein.
Selbstverständlich gilt die gleiche Regel auch für alle Zwischenebenen zwischen den Ebenen p&sub1; und P&sub2;.
Vorzugsweise wird die Dicke des Laufflächenbandes längs seiner axialen Erstreckung in dem Laufflächenbereich zwischen dem Paar von Ebenen P&sub2; auf den gegenüberliegenden Seiten der Äquatorialebene so gewählt, daß, wenn der Reifenrohling in die Form eingesetzt worden ist, der Wert des Luftspalts s&sub1; etwas von dem Bereich der Ebenen aus zu der Äquatorialebene des Reifens hin zunimmt, um eine größere Streckung der Gurtlagen zu ermöglichen, welche die geneigten Korde haben, und zwar in der Größenordnung von 1 bis 2. % in dem Gurtabschnitt zwischen den Ringen.
Man sieht, daß der Gesamtwert der Streckung, insbesondere an den Ringen, von der Größe des Anfangsluftspalts abhängt.
Der erfindungsgemäße Reifen hat sich als fähig erwiesen, die aufgegriffenen Probleme wirksam zu lösen. Tatsächlich wird mit der Anordnung der Korde bei 0º entsprechend einer zylindrischen Öberfläche, die den verstärkenden Ringen den gleichen Rollradius mit konstantem Wert längs ihrer Axialerstreckung und einen gleichformigen Zugspannungszustand gibt, das Ziel erreicht, die obengenannten wenigen Mängel zu begrenzen und die Verschleißwiderstandsmerkmale von dem Erfordernis einer Abflachung des Reifeneindruckbereichs zu trennen, der im wesentlichen noch elliptisch aufgrund der Biegung des radial äußeren Profils des Laufflächenbandes bleibt. Als Folge hat der Reifen bessere Eigenschaften hinsichtlich seiner Verschleißgleichförmigkeit und eine geringere Abriebswirkung hinsichtlich der Lauffläche trotz der obenerwähnten Konvexität, die ihrerseits die Verhaltenseigenschaften des Reifens im Einsatz steigert.
Hinsichtlich der vorstehend beschriebenen alternativen Ausführungen ist nachdrücklich hervorzuheben, daß Gurte mit einer gleichförmigen Dicke, d.h. der gleichen Anzahl von Lagen längs ihrer axialen Erstreckung (Fig. 4, 5 und 7), die Kautschuklage unter den Laufflächennuten in die Lage versetzen, eine gleichförmige Dicke und Gurtaufbauten aufzuweisen, die mechanische Merkmale mit konstantem Wert haben.
Außerdem verhindert die Aufweitung der schützenden Kiesschutzlage derart, daß sie die Oberfläche der verstärkenden Ringe abdeckt, das Ausbilden von Rissen an den Nutböden, was insbesondere begünstigt wird, wenn während des Laufs durch die Lauffläche aufgenommener Kies nicht ausgeworfen wird, und erleichtert die Laufflächennachformung bei verschlissenen Reifen. Ohne diese Lösung würde der Vorgang des Entfernens der verschlissenen Lauffläche die Gefahr beinhalten, daß die verstärkenden Ringe des Gurtaufbaus beschädigt würden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Reifen für Fahrzeugräder, die eine Karkasse (C) in Radialbauweise, ein Laufflächenband (B), das kronenartig an der Karkasse angeordnet ist, und einen Gurtaufbau aufweist, der zwischen dem Laufflächenband und der Karkasse eingefügt ist und wenigstens zwei radial übereinander gelegte Lagen (1, 2) eines Metallgewebes, von denen wenigstens eine im wesentlichen so breit wie die Lauffläche (B) ist, wobei die Lagen (1, 2) mit Korden verstärkt sind, die eine Bruchdehnung zwischen 2 % und 4 %, vorzugsweise zwischen 2,5 % und 3,5 % haben, die Korde parallel zueinander in jeder Lage und gekreuzt mit denen der gegenüberliegenden Lage angeordnet sind und symmetrisch zur Längsrichtung (m, m) des Reifens entsprechend einem Winkel zwischen 10º und 30º geneigt sind, sowie ein Paar von verstärkenden Ringen (3) aufweist, von denen jeder an einem Ende des Gurtaufbaus in einer radial äußeren Position bezogen auf die größte der Lagen angeordnet ist, die gegenseitig durch einen axialen Abstand mit einem Wert getrennt sind, der nicht kleiner als 60 % der axialen Breite (L) des Gurtaufbaus ist, wobei jeder Ring (3) wenigstens ein mit Kautschuk versehenes Gewebeband (3a, 3b) aufweist, das mit Korden (4) verstärkt ist, die der Umfangsrichtung des Reifens ensprechend angeordnet sind und eine Bruchdehnung mit einem Wert haben, der höher ist als der der Verstärkungskorde der radial innersten Lagen, gekennzeichnet durch Bestimmen des Ausformprofils des Gurtaufbaus durch Einstellen der Dicke des Laufflächenbandes (B) an den Ringen (3) an dem zu vulkanisierenden Reifen entsprechend einer Dicke, deren Wert in Axialrichtung von dem axial äußeren Rand zum axial inneren Rand der Ringe abhängig von dem radial äußeren Ausformprofil des Laufflächenbandes (B) zunimmt, so daß, wenn der Reifen vulkanisiert und auf den Betriebsdruck aufgepumpt wird, der radial äußere Halbabschnitt der Karkasse (C) ein Torusprofil hat, das immer zu der Innenseite hin konkav ist, wobei der Gurtaufbau die Ringe (3) des Paares aufweist, die in ein- und derselben zylindrischen Fläche koaxial zu dem Reifen liegen, und wobei der verbleibende Gurtabsahnitt, der zwischen den Ringen (3) eingeschlossen ist, toroidförmig entsprechend einem krummlinigen Profil ist, das im wesentlichen parallel zu dem Profil des entsprechenden Karkassenabschnitts (C) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen der Dicke (k1) des Laufflächenbandes (B) an der Umfangsebene (p2) senkrecht zur Reifenachse vorbeigehend an dem axial äußeren Rand der liegenden Fläche des Rings (3) und der Dicke (k2) des Laufflächenbandes an der Umfangsebene (p2) senkrecht zur Reifenachse vorbeigehend an dem axial inneren Rand der liegenden Fläche des Rings (3) gegeben wird durch

k2 = k1 + (d2 - d1)/2,

wobei d1 und d2 die Durchmesserwerte des vulkanisierten Reifens sind, der auf seine Einsatzfelge montiert, jedoch nicht aufgepumpt ist, gemessen in den genannten Ebenen (p1, p2).

3. Verfahren, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Laufflächenbandes (B) längs seiner axialen Erstreckung in dem Laufflächenbereich zwischen dem Paar von Ebenen (p2) an dem axial äußeren Rand der gegenüberliegenden Seiten der Äquatorialebene so gewählt wird, daß, wenn der Reifenrohling in die Form (8) eingesetzt worden ist, der Luftspaltwert (s1) von dem Bereich der Ebenen (p2) zu der Äquatorialebene (m, m) des Reifens hin geringfügig zunimmt.

4. Reifen für Fahrzeugräder, hergestellt nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 3.

5. Reifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Reifen vulkanisiert, auf den Einsatzdruck aufgepumpt und mit der Nennwertlast belastet wird, der Gurtaufbau (B) die Ringe (3) des Paares aufweist, das in einer konusförmigen Fläche liegt, die koaxial zu dem Reifen ist und zu der Innenseite des Reifens konvergiert.

6. Reifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungskorde (4) der Bänder (3a, 3b) Hochdehnungsmetallkorde der Langlegebauweise sind, die eine Bruchdehnung zwischen 4 % und 9 % haben.

7. Reifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Ringe (3) eine Breite haben, die nicht größer als 20 % der Breite des Gurtaufbaus (B) ist.

8. Reifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Laufflächenbandes (B) an den Ringen (3) axial im Verlauf von der Außenseite zur Innenseite hin zunimmt.

9. Reifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußersten Lagen zu der ersten Lage eine Breite haben, die nicht größer als die des axialen Spaltes ist, der zwischen den Ringen besteht, und axial zwischen den letzteren angeordnet sind.

10. Reifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer radial äußeren Position zu den geneigten Kordlagen eine weitere Gurtschutzlage (5) vorhanden ist, die mit Korden verstärkt ist, die einen niedrigen Modul haben und zur Umfangsrichtung des Reifens geneigt sind.

11. Reifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schutzlage (5) die Verstärkungskorde mit einem Winkel zwischen 10º und 40º geneigt sind.

12. Reifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzlage an einer radial äußersten Position sich axial von einem Rand zum anderen zwischen den axial äußeren Rändern des verstärkenden Ringpaares erstreckt.