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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Reifen. Sie
betrifft mehr im einzelnen deren Karakassenverstärkungen.
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Die Reifen sind durch Drähte bzw. Fäden (aus Metall,
Rayon, Aramid, Polyester, Nylon usw.) verstärkt, die in Lagen
angebracht sind: (eine) Karkassenlage(n), die von einem
Wulstkern zum anderen verläuft bzw. verlaufen, und zwar
bis heute nahezu stets radial, und (eine) Scheitellage(n),
die zusammen mit der Karkassenlage die Verstärkung des
Scheitels bildet bzw. bilden, der Gürtel genannt ist, und
manchmal auch noch andere Lagen, die die Aufgabe der
Verstärkung oder des Schutzes erfüllen. Im industriellen
Maßstab werden diese Lagen in Form von Halbfertigprodukten
hergestellt, die, vom geometrischen Gesichtspunkt aus
gesehen, durch ihre Breite und durch den Winkel
gekennzeichnet sind, den die Drähte bzw. Fäden in Bezug auf die
Längsrichtung bilden, und sie sind in Form von Spulen
verpackt. Diese Spulen werden dann auf den Aufbaumaschinen
für die Herstellung des Reifens angebracht.
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Um eine hervorragende mechanische Verbindung des Reifens
mit dem Rad sicherzustellen, ist die Karkassenlage fest im
Wulst des Reifens verankert. Um diese Verankerung
sicherzustellen, sind verschiedene Bauweisen möglich; man kann
beispielsweise die Fäden bzw. Drähte unter einem Wulstkern
durchlaufen lassen, um den sie herumgeschlagen sind.
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Zweckmäßigerweise nennt man "Bauweise" die Anordnung und
die Herstellungsgegebenheiten, die die verschiednen
Bestandteile des Reifens ergeben, ihre Art und ihre genaue
Anordnung im Inneren des vulkanisierten Reifens.
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Man kennt auch bestimmte Verstärkungsbauweisen, in denen
eine Verstärkung unmittelbar aus einer einzigen Draht-
bzw. Fadenspule im Augenblick der Herstellung des Reifens
gebildet wird. So ist es beispielsweise sehr üblich
gewesen, Scheitel von Hochgeschwindigkeitsreifen durch einen
Draht aufzuziehen, der unter 0º angeordnet ist. Eine
solche Verstärkung wird durch Aufwickeln des Drahtes auf den
Scheitel des Reifens ausgeführt. Ein anderes Beispiel wird
durch das Patent EP 0 582 196 geliefert, in dem man
vorschlägt, die Karkassenverstärkung aus einem Draht bzw.
Faden zu bilden, der von einem Wulst des Reifens zum anderen
hin- und zurückläuft, mit einer Zusammenfügung der
gewikkelten Drähte bzw. Fäden in Umfangsrichtung, um die
Funktion des Wulstkernes zu erfüllen.
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Schließlich müssen zum Erzielen der angestrebten
Leistungen mehrere Gummimischungen angesetzt werden, je nachdem
sie in den Wülsten, den Flanken, den Schultern oder im
Scheitel verwendet werden, und entsprechend der genauen
Stelle in diesen unterschiedlichen Abschnitten.
Tatsächlich werden die Leistungen der Reifen ebenso gut durch die
verwendeten Gummisorten als durch die Verstärkungsdrähte
bzw. -fäden bedingt, und durch die Anordnung dieser
letztgenannten und ihr Material.
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Die so konzipierten Reifen ergeben hervorragende
Resultate, was ihre Leistungen auf den Fahrzeugen angeht. Ihre
Herstellung ist jedoch immer recht schwierig und oft
kost
spielig. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen
Reifen vorzuschlagen, der ohne Einbuße hinsichtlich seiner
Leistungen oder seiner Gleichförmigkeit sehr kostengünstig
herzustellen sein soll und nur sehr einfaches und sehr
wenig kostspieliges Herstellungsmaterial erfordert. Ein
anderer Zweck der Erfindung ist es, eine Technik zur
Konzipierung von Verstärkungen durch Drähte bzw. Fäden
vorzuschlagen, die es sehr einfach gestattet, die
Leistungseigenschaften des Reifens einzustellen, ohne daß man auf
immer kompliziertere Ansätze von Gummimischungen
zurückgreifen muß.
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Erfindungsgemäß ist der Reifen, der durch mindestens einen
Karkassenmantel verstärkt ist, mindestens in den Flanken
dadurch gekennzeichnet, daß der Karkassenmantel eine
Umfangsanordnung aus Draht- bzw. Fadenstücken aufweist, die
nebeneinanderliegend angeordnet sind und sich quer in
Bezug auf die Umfangsrichtung erstrecken, sowie in eine
Matrix aus Elastomermaterial eingelassen sind, wobei die
genannte Umfangsanordnung derartig angeordnet ist, daß, wenn
man den Karkassenmantel im Radialschnitt betrachtet, die
genannten Draht- bzw. Fadenstücke mindestens eine gewisse
Überdeckung darbieten.
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Wenn man eine Anordnung oder eine Einrichtung mit "den
Umfang betreffend" einstuft, bezieht man sich auf eine
Figur, die im wesentlichen eine Rotationsfigur um die
Drehachse des Reifens ist: beispielsweise können eine
Anordnung konzentrischer Kreise oder eine Spirale (in den
Flanken) oder ein Wendel (unter der Lauffläche), die zur
Drehachse des Reifens zentriert sind, eine Umfangsanordnung im
Sinne der vorliegenden Erfindung bilden. Im Sinne der
vorliegenden Erfindung ist ein "Stück" ein Draht- bzw.
Faden
abschnitt, der durch Schnitte in der Länge begrenzt wurde.
Es handelt sich um ein Stück mit einer Länge, die kleiner
ist als die Höhe der Flanke des im Betracht gezogenen
Reifens.
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In der vorliegenden Erfindung bildet die Anordnung der
Draht- bzw. Fadenstücke in der Gesamtansicht kreisförmige
Figuren, die sehr deutlich zur Drehachse des Reifens
zentriert sind. Die Draht- bzw. Fadenstücke, von denen hier
die Rede ist, sind jedoch nicht in Umfangsrichtung
ausgerichtet; es ist ihre Anordnung, d. h. ihre Gruppierung in
einer gewissen Ordnung, die in Umfangsrichtung verlaufend
eingestuft ist. Im spezielen Fall eines Radialreifens sind
die Stücke radial ausgerichtet, d. h. senkrecht zur
Ausrichtung der Anordnung.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist der Reifen dadurch gekennzeichnet, daß der
Karkassenmantel aus einer Reihe von in Umfangsrichtung verlaufenden
Umläufen eines Streifens gebildet ist, der aus einer
Matrix aus Elastomermaterial gebildet ist, die durch Drähte
bzw. Fäden verstärkt ist, die nebeneinanderliegend
angeordnet sind und sich im genannten Streifen in Querichtung
erstrecken, wobei die Streifen derart angeordnet sind, daß
sie, wenn man sie im Radialschnitt betrachtet, mindestens
eine bestimmte Überdeckung darbieten. Der genannte
Streifen kann während der Herstellung des Reifens durch Drehung
des Reifens um seine Achse aufgewickelt werden. Er ist in
Umfangrichtung etwa in Steigung der Wicklung ausgerichtet.
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In den vorliegenden Unterlagen bezeichnet man mit
"Streifen" ein Halbfertigprodukt, das das Aussehen eines Bandes
aufweist, mit einer Matrix aus Elastomermaterial, in der
Verstärkungsdrähte bzw. -fäden andgeordnet sind, die sich
im genannten Streifen in Querrichtung erstrecken.
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In einer Ausführungsvariante der Erfindung weist der
Karkassenmantel außerdem eine in den Flanken angeordnete
Verstärkung aus Seilen auf, die in Umfangsrichtung
ausgerichtet sind.
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In den vorliegenden Unterlagen bezeichnet der Ausdruck
"Draht" in aller Allgemeinheit ebenso Monofilamente wie
Multifilamente oder Anordnungen wie Seile, Zwirne oder
auch noch beliebige Arten äquivalenter Anordnungen, und
dies unabhängig von Material und Behandlung dieser Drähte,
beispielsweise der Oberflächenbehandlung oder der
Umhüllung oder der Vorab-Leimbeschichtung, um die Haftung auf
dem Gummi zu begünstigen.
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Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung
nicht-einschränkend dar und gestatten das gute Verständnis ihrer
Ausführung.
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Fig. 1 ist ein Teilschnitt eines erfindungsgemäßen
Reifens.
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Fig. 2 ist eine Frontansicht senkrecht zur Fig. 1 und
zeigt lediglich die Anordnung der Karkassenverstärkung.
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Fig. 3 ist ein Teil-Radialschnitt einer zweiten
Ausführungsvariante.
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Fig. 4 ist eine Frontansicht senkrecht zur Fig. 3 und
zeigt lediglich die Anordnung der Karkassenverstärkung.
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Fig. 5 ist eine Vergrößerung, die bestimmte Parameter der
Erfindung erläutert.
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Die Fig. 1 und 2 stellen die Karkassenverstärkung
lediglich so dar, wie sie in der Flanke 1 eines Reifens
erscheint, um die Darstellung der Erfindung zu erleichtern.
Es ist indessen selbstverständlich, daß sich eine solche
Karkasse auch zu den Wülsten hin und in diesen sowie unter
die Lauffläche des Reifens erstrecken kann.
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Der Karkassenmantel ist durch eine Reihe von Umläufen
eines Streifens 4 gebildet, der wendelförmig mit einer
leichten Überdeckung zwischen benachbarten Streifen
angeordnet ist. Es handelt sich um eine Umfangswicklung, die
ebenso in den Wülsten und Flanken wie im Scheitel des
Reifens durchgeführt ist. Die Überdeckung gestattet es, die
Kontinuität des Verstärkungsaufbaus vom Scheitel bis zu
den Wülsten sicherzustellen, wenn man sich in der gesamten
Radialebene bewegt, die die Drehachse des Reifens enthält.
Es wird vermerkt, daß es ausreicht, daß diese Überdeckung
dort vorliegt, wo die Kontinuität des Karkassenmantels
nicht durch andere Verstärkungsmittel sichergestellt
werden kann, wie beispielsweise in den Flanken. Unter dem
Scheitel kann die Kontinuität des Verstärkungsaufbaus
durch Scheitellagen sichergestellt sein, und in Höhe der
Wülste kann die Kontinuität durch andere Verstärkungslagen
je nachdem sichergestellt werden.
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Der Steifen seinerseits ist von einer Matrix 40 aus
Elastomermaterial gebildet, das im wesentlichen durch Drähte
41 verstärkt ist, die nebeneinanderliegend angeordnet sind
und sich in Querrichtung erstrecken, d. h. über den
wesentlichen Teil der Breite des Streifens, oder anders
ge
sagt, von einem Rand des Streifens bis zum anderen. Die
Drähte 41 sind im gewünschten Winkel als Funktion des
Reifens angeordnet, den man herzustellen wünscht. Um einen
Reifen mit Radialkarkasse herzustellen, sind, worauf
ausdrücklich hingewiesen wird, die Drähte senkrecht in bezug
auf die Ränder des Streifens angeordnet, wie das in den
Fig. 2 und 4 sichtbar ist.
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Bevorzugt erfüllt die Überdeckung die herkömmliche,
folgende Zuordnung:
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worin, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, 1 die Länge der
Überdeckung ist, φ der Durchmesser des Drahtes ist, Ef
der Elastizitätsmodul der Verstärkungsdrähte 41 ist, Em
der Elastizitätsmodul der Matrix aus Elastomermaterial
ist, und h der Abstand zwischen den Verstärkungsdrähten
entsprechend der Dicke des Elastomermaterials ist, das
zwischen den Drähten angeordnet ist, die in
unterschiedlichen Streifen in der Überdeckungszone auftreten. Die
beiden in Betracht gezogenen Moduln sind die, die bei der
Verformung gemessen werden, die für die
Gebrauchsbelastungen repräsentativ ist, und zwar bei 2,5% Längung.
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Der Streifen kann beispielsweise durch die übliche Technik
zur Herstellung von Lagen hergestellt werden, und zwar
durch den Zuschnitt unter dem gewünschten Winkel und dann
durch das endweise erfolgende Aneinandersetzen zur Bildung
verwendungsfertiger Spulen, oder auch durch jedes andere,
geeignete Mittel. Bei Anwendung einer Technik aus
Zuschnitt und endweise erfolgendem Aneinandersetzen
erstrek
ken sich die Drähte in Querrichtung über die Gesamtheit
der Breite des Streifens, und ihr Schnittquerschnitt
erscheint auf den Rändern des Streifens, im Gegensatz zu
dem, wie es in Fig. 2, 4 und 5 gezeigt ist, in denen zu
sehen ist, daß das Ende der Drahtstücke nicht den Rand des
benutzten Streifens erreicht. In diesem letzten Fall ist
die Gesamtbreite des Streifens größer als die Breite
(projiziert auf die Richtung senkrecht zur großen
Längenerstreckung des· Streifens), die von den Verstärkungsdrähten
eingenommen wird. Gemäß der Herstellungstechnik für die
Streifen kann man hier möglicherweise Schußfäden haben,
die keine Verstärkungsrolle spielen.
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Der erfindungsgemäße Reifen kann gänzlich durch Wickeln um
die Drehachse seiner verschiedenen Bestandteile
hergestellt sein, wie dies nachfolgend erläutert wird, indem
man hierfür eine Ausführungsvariante der Erfindung
heranzieht, die insbesondere die Ausführung der Wülste
betrifft, und indem man das nachfolgend bezeichnete
Verfahren heranzieht.
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Der Reifen kann auf einem Träger hergestellt werden, der
die Form seines Innenhohlraums aufbringt, beispielsweise
auf einem abbaubaren, starren Kern. Andere Arten von
Trägern, beispielsweise Träger, die eine bewehrte,
aufpumpbare Membran benutzen, können benutzt werden. Man bringt auf
diesen Träger in der Reihenfolge, die vom endgültigen
Aufbau gefordert ist, alle Bestandteile des Reifens auf, die
unmittelbar auf ihrem endgültigen Platz angeordnet werden,
ohne in irgendeinem Augenblick der Herstellung einer
Verformung unterzogen zu werden. Die Karkassenverstärkung(en)
wird bzw. werden durch Aufwickeln eines oder mehrerer
Streifen mit Überdeckung erzielt, wie oben genau
erläu
tert. Die Scheitelverstärkungen können durch Aufwickeln
von Streifen erzielt werden, deren Drähte den gewünschten
Winkel bilden, mit oder ohne Überdeckung, wie dies in den
Fig. 6 und 7 oder 10 und 11 im Patent US 1 894 237
ersichtlich ist. Die Verankerung der Karkasse in den Wülsten
kann so durchgeführt werden, wie dies in der Europäischen
Patentanmeldung EP 0 582 196 angeraten ist. Die
Gummierzeugnisse werden beispielsweise durch Aufwickeln von
Gummibändern erzielt. Es wird auch noch vermerkt, daß in
einer Variante die Stücke auf den Träger aufgebracht
werden können, wie es im Patent EP 0 248 301 beschrieben ist.
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Um die Überdeckung der Steifen sicherzustellen, kann man,
wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, den Streifen, der bei
einem vorgegebenen Umlauf aufgelegt wurde, auf dem
Streifen zur Überdeckung bringen, der beim vorausgehenden
Umlauf aufgelegt wurde. Das ist das Auflegen durch
wendelförmiges Aufwickeln mit Überdeckung zwischen der einen und
der anderen Windung. Die Fig. 3 und 4 stellen eine andere
Möglichkeit dar. Man ordnet eine erste Schicht 4A aus
Streifen mit Rändern an, die einander benachbart sind, und
dann ordnet man mindestens eine ergänzende Schicht 4B an,
in der die Streifen in Bezug auf die Streifen der ersten
Schicht 4A versetzt sind. Das ist das Auflegen durch
wendelförmiges Wickeln ohne Überdeckung in mindestens zwei
aufeinanderfolgenden Durchläufen mit einer Versetzung in
Querrichtung zwischen einem Durchlauf und dem anderen, um
die notwendige Überdeckung zwischen den Streifen zu
erhalten.
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Wenn man eine Form definieren will, die sich von der
natürlichen Gleichgewichtsform einer aufgepumpten
Radialkarkasse unterscheidet, d. h. wenn man in vollkommener Weise
die Form des Reifens beherrschen will, wenn er auf einem
Rad aufgepumpt ist, kann man Drähte 3 unter 0º in der
Flanke oder mindestens in einem wesentlichen Anteil dieser
in einer Verlegedichte hinzufügen., die gegebenenfalls
variabel ist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, ohne daß
diese Möglichkeit dieser Ausführungsvariante vorbehalten
ist.
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Dank der eben erläuterten Mittel ist es möglich, zu
veranlassen, daß sich die Verstärkungseigenschaften sehr
allmählich verändern. Indem man einen Wulst ohne Wulstkern
heranzieht, der durch Drähte 3 verstärkt ist, die in
Umfangsrichtung ausgerichtet sind, kann insbesondere der
Übergang zwischen diesem und der Flanke jede gewünschte
Zunahme aufweisen. Es reicht aus, die Dichte der Drähte
unter 0º oder das Maß der Überdeckung der Streifen sich
ändern zu lassen, um bestimmte Merkmale des Verhaltens des
Reifens einzustellen, indem man die örtliche Steifigkeit
modifiziert. Man kann auch in der Flanke Umfangsdrähte 3
einer Art wählen, die sich von den Umfangsdrähten des
Wulstes unterscheidet. Eine andere Weise, sich die
Verstärkungseigenschaften ändern zu lassen, besteht darin, Drähte
derselben Art zu benutzen, die in unterschiedlichen
Durchmessern ausgewählt sind.
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Beispielsweise bestehen die Karkassendrähte 41 aus Rayon
oder aus Polyester, die Drähte unter 0º im Wulst bestehen
aus Metall, und die Drähte 3, die gegebenenfalls in den
Flanken hinzugefügt werden, bestehen aus Aramid.
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Der vorgeschlagene Reifen kann letztlich durch Vorgänge
des Aufwickelns auf den Träger hergestellt werden,
bevorzugt auf einen Träger, dessen sichtbare Oberfläche, auf
die man die Elemente aufwickelt, die den Reifen bilden,
sich an die Innenform des Reifens annähert oder dieser
entspricht. So begrenzt oder unterdrückt man
Verformungsvorgänge, das Umschlagen von Lagen oder derlei mehr. Er
kann gänzlich aus Gummibändern und bewehrten Streifen
hergestellt weden, deren Abmessungen nicht von den
Abmessungen des Reifens abhängen. Dies verringert beträchtlich die
Anzahl von Halbfertigprodukten, was einen bestimmenden
Einfluß auf den industriellen Gestehungspreis hat.