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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einer
Karkasse, einem Laufflächenstreifen und einer Breakeranordnung, die
zwischen der Karkasse und dem Laufflächenstreifen vorgesehen ist.
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Die Breakeranordnung in Fahrzeugluftreifen dient vor allem dazu, den
Rollwiderstand des Reifens zu verringern und für eine gute Lenkreaktion
und Lenkstabilität zu sorgen. Bei gebräuchlichen Fahrzeugluftreifen
umfaßt die Breakeranordnung mindestens zwei gummierte Lagen, die auf
ringartige Weise um die Karkasse herum übereinandergelegt sind und in
die Verstärkungscorde eingebettet sind, die sich parallel zueinander
erstrecken. Die Corde weisen normalerweise einen Neigungswinkel zur
Umfangsrichtung des Reifens im Bereich von 15º bis 27º auf, damit sie in der
Lage sind, sowohl die Vortriebskräfte als auch die Seitenkräfte in dem
Reifen zu übertragen. Die Corde von aufeinanderfolgenden Breakerlagen
sind bei dieser Anordnung entgegengesetzt zur Umfangsrichtung des
Reifens geneigt, so daß eine gekreuzter oder gitterartiger Aufbau gebildet ist.
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Die Herstellung von bekannten Breakern wird ausgeführt, indem zuerst
ein fertiggestelltes Endlosband mit Verstärkungscorden hergestellt wird,
die sich in der Längsrichtung erstrecken und in einer Gummimischung
eingebettet sind, dann das Band unter einem Winkel geschnitten wird, der
dem gewünschten Neigungswinkel der Corde zur Umfangsrichtung des
Reifens entspricht, und das Material aufgewickelt wird, so daß sich
Breakermaterial mit den Corden unter dem gewünschten Winkel ergibt. Dieses
Material wird dann dazu verwendet, den Breaker während der
Reifenherstellung zusammenzusetzen.
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Die Herstellung derartiger Breaker ist relativ kompliziert und teuer, und
es sind immer mindestens zwei Breakerlagen notwendig, die das
Reifengewicht wesentlich beeinflussen, insbesondere dann, wenn Stahlcorde in
den Breakerlagen verwendet werden. Die Verbindungsstelle zwischen dem
Beginn und dem Ende jeder Breakerlage beeinträchtigt außerdem die
Gleichmäßigkeit des Reifens, und die Schnittkanten mit freien
Stahlcordenden führen zu einer erhöhten Ablösungsgefahr des Breakers.
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In einem anderen früheren Reifen, der in der DE-39 17 735 C2 gezeigt ist,
sind Verstärkungsfäden oder -corde in einem Gummistreifen eingebettet,
der im Vergleich mit der Reifenbreite schmal ist, und sind um die
Karkasse herum in der Form einer wendelförmigen Streifenwicklung gelegt, wobei
sich die Fäden oder Corde in der Längsrichtung des Streifens und
aufeinanderfolgende Windungen in einer überlappenden Anordnung erstrecken.
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Durch die Anordnung der Fäden oder Corde in der Längsrichtung des
Gummistreifens, der wendelförmig um die Karkasse herum gesetzt ist,
wird die Herstellung der Breakeranordnung dieses Reifens im Vergleich
mit gewöhnlichen Breakeranordnungen beträchtlich vereinfacht. Der
Streifen, der in endloser Form hergestellt werden kann, wird auf eine
Trommel aufgebracht, um beispielsweise einen Schulterbereich des
Reifens bereitzustellen, und wird durch eine Drehung der Trommel und eine
gleichzeitige axiale Bewegung des Streifens zu einer wendelförmigen,
überlappenden Streifenwicklung ausgebildet. Deshalb ist das frühere
Schneiden des Streifens unter einem Winkel, der dem gewünschten
Neigungswinkel der Corde relativ zur Umfangsrichtung des Reifens
entspricht, nicht notwendig.
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Bei diesem bekannten Fahrzeugluftreifen überlappen sich die
aufeinanderfolgenden Windungen von Streifen immer, wobei die Breite der
Überlappung über die Breite des Reifens schwankt, um die Breakersteifigkeit
über die Breite des Reifens absichtlich festzulegen. Dieser Reifen hat den
Nachteil, daß das Gewicht der Breakeranordnung infolge der großen
Wicklungsdichte relativ groß ist. Ein weiterer Nachteil liegt in der
Tatsache, daß nur ein sehr kleiner Neigungswinkel für die Fäden oder Corde
relativ zur Umfangsrichtung des Reifens eingestellt werden kann.
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Ein Reifen mit einem derart wendelförmig gewickelten Band, in dem
benachbarte Windungen ohne Überlappung aneinander anliegen, ist aus der
LU-A-85964 bekannt, während die EP-A-0 474 314 ein Band offenbart,
daß eine einzige Schicht mit voneinander beabstandeten Wicklungen
umfaßt.
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Die vorliegende Erfindung hat so das Ziel einer Weiterentwicklung eines
Luftreifens der eingangs benannten Art, bei dem diese Nachteile nicht
auftreten. Insbesondere sollte das Reifengewicht verringert sein und die
Einstellung eines größeren Neigungswinkels der Fäden oder Corde sollte
möglich gemacht werden.
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Erfindungsgemäß umfaßt ein Fahrzeugluftreifen eine Karkasse, einen
Laufflächenstreifen und eine Breakeranordnung, die zwischen der
Karkasse und dem Laufflächenstreifen vorgesehen ist und Verstärkungsfäden
oder -corde umfaßt, die als lasttragende Elemente dienen, die sich im
wesentlichen parallel zueinander erstrecken, die in einen Gummistreifen
eingebettet sind, der im Vergleich mit der Reifenbreite schmal ist, und die um
die Karkasse herum in der Form einer wendelförmigen Streifenwicklung
gelegt sind, wobei sich die Fäden oder Corde in der Längsrichtung des
Streifens erstrecken, die Streifenwicklung über im wesentlichen die volle
Reifenbreite ohne gegenseitige Überlappung von benachbarten Wicklungen
gewickelt ist und benachbarte Windungen der Streifenwicklungen
mindestens in dem zentralen Reifenbereich, der zwischen den beiden
Schulterbereichen angeordnet ist, einen Abstand voneinander aufweisen, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens zwei Streifenwicklungen übereinander
angeordnet sind, die jeweils voneinander beabstandete Wicklungen
aufweisen, und daß die Windungen in den einzelnen Streifenwicklungen
derart angeordnet sind, daß sie an den Windungen einer Streifenwicklung
anliegen, die unter diesen liegt, oder die letztere auf eine schindelartige
Weise überlappen.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung weisen Streifenwicklungen, die
übereinander angeordnet sind, Corde auf, die jeweils relativ zur
Umfangsrichtung des Reifens entgegengesetzt angeordnet sind. Durch diese
Anordnung bilden die Fäden oder Corde einen gekreuzten Aufbau, der die
Festigkeit der Breakeranordnung erhöht. Diese Konstruktion kann daher
vorzugsweise für Anwendungen vorgesehen werden, bei denen sehr hohe
Anforderungen an die Festigkeit und die dynamischen Eigenschaften der
Breakeranordnung gestellt werden.
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Eine Anordnung dieser Art kann beispielsweise erreicht werden, indem
mehrere Streifen vorhanden sind, die übereinandergelegt sind, oder durch
einen Streifen, der in einigen wendelförmigen Schichten um die Karkasse
herumgewickelt ist, indem beispielsweise ausgehend von einer
Reifenschulter und weitergehend zur anderen Reifenschulter und anschließend
zurück in der umgekehrten Richtung gewickelt wird.
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Erfindungsgemäß weisen benachbarte Windungen der Streifenwicklung
mindestens in dem zentralen Reifenbereich, der zwischen den beiden
Schulterbereichen angeordnet ist, einen Abstand voneinander auf.
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Auf diese Weise kann der Neigungswinkel der Corde, falls es erforderlich
ist, weiter relativ zur Umfangsrichtung des Reifens vergrößert werden.
Durch mindestens zwei Streifenwicklungen, die übereinander angeordnet
sind, kann eine ausgedehnte Überdeckung des relevanten Reifenbereiches
trotz des Abstandes zwischen benachbarten Windungen jeder
Streifenwicklung erreicht werden.
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Der Abstand zwischen benachbarten Windungen kann sich über die Breite
des Reifens unterscheiden. Auf diese Weise ist der Neigungswinkel der
Fäden oder Corde zur Umfangsrichtung des Reifens über die Reifenbreite
variabel, und die Eigenschaften des Reifens in den einzelnen
Reifenbereichen können genau eingestellt werden. Dadurch ist eine größere
Ausdehnung, insbesondere im Zenit des Reifens, möglich, wohingegen die
Schulterbereiche nur eine geringe Dehnbarkeit aufweisen.
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Durch Anordnen mehrerer Streifenwicklungen übereinander ist insgesamt
eine vollständige Überdeckung des Reifenbereiches zwischen den beiden
Reifenschultern vorhanden. Zu diesem Zweck sind die Windungen in den
einzelnen Streifenwicklungen derart gelegt, daß sie an den Windungen
einer darunterliegenden Streifenwicklung anliegen oder die letztere teilweise
überlappen. Dies kann beispielsweise bei Reifen vorteilhaft sein, die hohen
Lasten standhalten müssen, wie beispielsweise Reifen für Lastkraftwagen
oder Baumaschinen.
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Im Grunde kann irgendein gewöhnliches Material, beispielsweise Stahl,
als das Material für die Fäden oder Corde in dem Streifen verwendet
werden. Jedoch kann ein Textilmaterial, insbesondere Aramid, oder ein
Hybridmaterial aus Aramid und anderem Textilmaterial, wie Nylon oder
Reyon, verwendet werden. Es ist wichtig, daß die Fäden oder Corde eine
angemessene Zugfestigkeit aufweisen, um die Ausdehnung des Reifens auf
den zulässigen Grad zu begrenzen.
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Mit mehreren übereinander angeordneten Streifenwicklungen können
auch unterschiedliche Materialien für die einzelnen Wicklungen verwendet
werden. Im Grunde ist es auch möglich, den Streifen für eine
Streifenwicklung aus zwei oder mehr Teilen aus unterschiedlichen Materialien
zusammenzusetzen.
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Schließlich kann die Breakeranordnung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung aus einer Streifenwicklung ohne eine Abdeckung oder
Bandage gebildet werden. Auf diese Weise resultiert eine besonders einfache
Anordnung und ein geringes Gewicht des Reifens der Erfindung.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung gezeigt und
wird im folgenden beschrieben. Es zeigt:
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Fig. 1 eine perspektivische Darstellung, teilweise im Schnitt, eines
erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens,
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Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine gewölbte Trommel mit einer
erfindungsgemäßen Breakeranordnung und einem auf diese
gesetzten Laufflächenstreifen, und
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Fig. 3 einen Teilschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen, der
erfindungsgemäß aufgebaut ist.
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Bei dem in Fig. 1 gezeigten Reifen sind nur die Reifenbestandteile gezeigt,
die für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind, nämlich eine
Karkasse 1, die den inneren Abschluß des Reifens bildet, ein
Laufflächenstreifen 2, der die Reifenlauffläche bildet, und eine Breakeranordnung 3,
die zwischen der Karkasse 1 und dem Laufflächenstreifen 2 vorgesehen
ist.
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Die Breakeranordnung 3 besteht aus einen Streifen 4, der in bezug auf die
Reifenbreite b schmal ist und der in der Form einer wendelförmigen
Streifenwicklung um die Karkasse 1 herum gelegt ist. Der Streifen 4 besteht
aus Verstärkungsfäden oder -corden 5, die sich in der Längsrichtung des
Streifens erstrecken und in einer Gummimischung eingebettet sind, und
weist beispielsweise eine Breite a von annähernd 10 bis 15 mm auf. Die
Fäden oder Corde 5 sind in Fig. 3 angedeutet, wobei der Streifen 4
beispielhaft mit nur drei Corden 5 gezeigt ist, obwohl in der Regel eine große
Zahl Corde 5 in dem Streifen 4 vorhanden ist, beispielsweise annähernd
12 Corde pro Zentimeter Streifenbreite. Die Karkasse 1 und der
Laufflächenstreifen 2 können auf gewöhnliche Weise aufgebaut sein.
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Fig. 2 zeigt die Anordnung des Streifens 4 auf einer Trommel 6, die in der
Axialrichtung gewölbt ist. Der Streifen 4 ist so gewickelt, daß die
Windungen über die gesamte Reifenbreite b aneinander anliegen, so daß eine
dichte Streifenwicklung 3 gebildet ist. Eine Überlappung zwischen
benachbarten Windungen kann nur am Beginn und am Ende der
Streifenwicklung 3 vorhanden sein, um eine Seitenkante der Breakeranordnung 3
zu erlangen, die parallel zur Mittelumfangsebene des Reifens liegt. Der
Laufflächenstreifen 2 ist direkt auf die Streifenwicklung 3 gelegt.
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Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens findet
beispielsweise derart statt, daß ein Streifen 4, der aus Fäden oder Corden 5
besteht, die in einer Gummimischung eingebettet sind, auf die in der
Axialrichtung gewölbte Trommel 6 gewickelt wird. Dafür wird der Streifen
4 in einen späteren Schulterbereich 8 des Reifens gesetzt, anschließend
wird die Trommel 6 um ihrer Achse herum gedreht, und gleichzeitig wird
der Streifen 4 in der Richtung der Trommelachse auf den zweiten,
späteren, Schulterbereich 9 des Reifens zu bewegt. Der Laufflächenstreifen wird
dann auf die fertiggestellte Streifenwicklung 3 aufgebracht.
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Der Laufflächenstreifen 2 und die Streifenwicklung 3 werden nun durch
eine Haltevorrichtung gegriffen, die hier nicht gezeigt ist, und die Trommel
6 wird anschließend radial zusammengezogen. Die Haltevorrichtung
transportiert dann die Streifenwicklung 3 mit dem Laufflächenstreifen 2
zu einer ebenfalls nicht gezeigten Reifenaufbautrommel, auf der eine fertig
vorbereitete Karkasse 1 angeordnet ist. Dort wird die Karkasse 1 durch die
Streifenwicklung 3 und den Laufflächenstreifen 2 zu dem Ring geformt.
Dieser Reifenrohling wird anschließend in eine beheizte Reifenform gesetzt
und, während das Laufflächenprofil 11 geformt wird, ausvulkanisiert.
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Die Herstellung des Streifens 4 für die Streifenwicklung 3 findet
vorzugsweise mit einer endlosen Herstellungstechnik statt, wobei die Fäden oder
Corde, die als lasttragende Elemente dienen, parallel zueinander in eine
Gummimischung eingebettet werden. Dieses Endlosband muß dann nur
in Streifen 4 mit der für eine Streifenwicklung 3 erforderlichen Länge
aufgetrennt werden.
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Die Herstellung des Fahrzeugluftreifens der Erfindung wird somit im
Vergleich mit gewöhnlichen Reifen vereinfacht. Außerdem kann mit dem
Reifen der Erfindung eine Decklage über der Breakeranordnung weggelassen
werden, was zu einer zusätzlichen Einsparung von Reifengewicht führt.
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Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen
Fahrzeugluftreifens, der auf diese Weise hergestellt ist. Man erkennt den einfachen
Aufbau mit einer einfachen Streifenwicklung 3, die direkt auf der Karkasse 1
angeordnet ist und der der Laufflächenstreifen 2 mit den geformten
Laufflächenprofilrillen 11 direkt folgt. Es gibt somit keine zusätzliche, auf der
Laufstreifenwicklung 3 vorhandene Decklage.
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Benachbarte Windungen 7 der Streifenwicklung 3 liegen jeweils
aneinander an, so daß die Streifenwicklung 3 die Karkasse 1 von einem
Schulterbereich 8 zum anderen Schulterbereich 9 vollständig überdeckt.
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Die Streifenwicklung 3 kann jedoch auch derart ausgeführt sein, daß
benachbarte Windungen 7 einen Abstand voneinander, insbesondere im
Mittelbereich des Reifens, aufweisen und der Abstand sich zwischen den
Windungen 7 auch über die Breite b des Reifens ändern kann.
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Abhängig von der Anwendung auch können mehrere Streifenwicklungen 3
übereinander angeordnet sein, und die einzelnen Wicklungen sind dann
vorzugsweise derart ausgeführt, daß die Fäden oder Corde 5 in
aufeinanderfolgenden Wicklungen zur Umfangsrichtung I des Reifens
entgegengesetzt geneigt sind.
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Das Ausdehnungsverhalten des Reifens kann über den Neigungswinkel
der Corde 5 zur Umfangsrichtung I des Reifens eingestellt werden. Daher
kann der Neigungswinkel beispielsweise bis zu annähernd 5º betragen,
wenn die einzelnen Wicklungen 7 der Streifenwicklung 3 aneinander
anliegend gewickelt sind. Große Neigungswinkel relativ zur Umfangsrichtung
I des Reifens können erreicht werden, indem benachbarte Wicklungen 7
zueinander beabstandet werden, wobei der Neigungswinkel auch über die
Breite des Reifens b hinweg variabel ist, um unterschiedliche
Reifenbereiche mit unterschiedlichen Dehnungseigenschaften auszustatten.
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Deshalb kann beispielsweise ein kleiner Abstand und somit ein kleiner
Winkel in den beiden Schulterbereichen 8 und 9 vorhanden sein,
wohingegen benachbarte Wicklungen 7 in dem dazwischen liegenden, mittleren
Bereich des Reifens 10 einen größeren Abstand relativ zueinander
aufweisen können, so daß sie sich unter einem größeren Winkel zur
Umfangsrichtung I des Reifens erstrecken, insbesondere unter einem Winkel
zwischen annähernd 15º und annähernd 27º. Die Dehnbarkeit des mittleren
Reifenbereichs 10 ist deshalb relativ zu den beiden Schulterbereichen 8
und 9 erhöht.
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Es kann Stahl-, Aramid- oder anderes Textilmaterial, insbesondere auch
ein Hybridmaterial oder Aramid und beispielsweise Reyon oder Nylon als
Material für Fäden oder Corde 5 des Streifens 4 verwendet werden.
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Wenn mehrere Streifenwicklungen 3 übereinander angeordnet sind, kann
es vorteilhaft sein, unterschiedliche Materialien für die Corde 5 in den
einzelnen Streifenwicklungen 3 zu verwenden.
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Der Fahrzeugluftreifen der Erfindung ist durch eine einfache Anordnung,
durch ein geringes Gewicht und durch gute Reifeneigenschaften
gekennzeichnet. Ein weiterer Vorteil besteht in dem niedrigeren Rollwiderstand,
in dem erhöhten Komfort und der geringeren ungefederten- Masse des
Reifens der Erfindung.