DE69608341T2

DE69608341T2 - Verstärkende Gürteleinlage für Luftreifen

Info

Publication number: DE69608341T2
Application number: DE69608341T
Authority: DE
Inventors: Blaine A. Harrison; Danny E. Harrison; Gregory S. Johanning
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1996-02-27
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2016-02-28
Also published as: JPH08253005A; CN1140137A; EP0732226B1; CA2154381A1; JP3699522B2; KR960033799A; ES2146333T3; DE69608341D1; BR9600837A; KR100397417B1; CN1052685C; EP0732226A1; US5605589A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft das Fachgebiet der Luftreifen und insbesondere Verstärkungsschichten in einem Reifen, die so angeordnet sind, daß sie die Konizität des Reifens verbessern.
Viele Radial-Luftreifen werden mit mindestens zwei verstärkenden Gürteln gebaut, die sich zwischen der Lauffläche und der Karkasse des Reifens befinden. Typischerweise sind die Gürtel mit Korden verstärkt, die sich in Winkeln zwischen 15º und 45º zur Umfangsebene des Reifens überschneiden. Obwohl diese sich überkreuzende Konfiguration verstärkender Korde viele Vorteile hat, kann sie auch dazu beitragen, daß ein Luftreifen Seitenkräfte entwickelt. Wenn der Reifen auf einer geraden Linie nach vorne rollt, wirken mit anderen Worten bestimmte Kräfte in senkrechter Richtung zur Richtung des Reifens, was bewirkt, daß das Fahrzeug von seinem beabsichtigten Kurs abweicht.
Eine in der Reifenindustrie bekannte Seitenkraft-Komponente ist die "Konizität". Konizität ist in etwa so zu verstehen, daß man sich einen kegelförmigen Reifen vorstellt, der aufgrund seiner konischen Form dazu neigt, in eine andere Richtung als geradeaus zu rollen.
Reifenkonstrukteure versuchen seit langem, den Konizitätsgrad bei Pkw-Radialreifen zu verringern oder zu steuern. Andere Konstrukteure haben Verstärkungsgürtel entwickelt, die auf andere Reifen-Verhaltensparameter als Konizität ausgerichtet sind.

Beschreibung des verwandten Standes der Technik

In US-A-5 164 028 (UEMURA) ist ein Gürtel durch eine dazwischenliegende Kautschuk-Stoßdämpferschicht abgetrennt. Diese Bauweise soll den Fahrkomfort und die Laufgeräusche verbessern und gleichzeitig die Umfangssteifigkeit des Gürtels aufrechterhalten.
In US-A-3 842 885 (ALBAN) sind eine erste und eine zweite Schicht aus einem elastomeren Material durch eine Lage aus einem Material mit bezogen auf die Schichten relativ hohem Elastizitätsmodul voneinander getrennt. Z. B. wird gesagt, daß es sich bei den Schichten um Elastomere handelt, während die Lage ein Metall, wie z. B. Edelstahl oder Aluminium, sein soll.
Noch weitere Gürtel-Bauweisen sind in US-A-3 945 421; 4 691 752; 5 014 762 und 5 186 773 offenbart.
US-A-4 436 131 und DE-A-19 65 098 offenbaren Reifen, die Gürtellagen aufweisen, welche mit unterschiedlichen Dicken an kautschukartigem Material versehen sind und dem Oberbegriff von Anspruch 1 und Anspruch 9 entsprechen.
Gegenüber dem Stand der Technik waren weitere Verbesserungen hinsichtlich der Steuerung oder Verringerung der Konizität bei Reifen wünschenswert. Des weiteren waren Herstellungsverfahren erwünscht, die die Herstellung derartiger verbesserter Reifen mit hoher Qualität und auf kosteneffektive Weise erlauben würden.
Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte verstärkende Gürtelstruktur zur Verwendung in einem Luftreifen bereit, die besonders gut zur Verbesserung der Konizität bei derartigen Reifen geeignet ist. Außerdem wird ein neues Herstellungsverfahren bereitgestellt, um eine Verstärkungs-Gürtelstruktur von hoher Qualität auf kosteneffektive und einfache Weise bereitzustellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine verstärkende Struktur für einen Luftreifen wird bereitgestellt, wie in Anspruch 1 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung einer Reifen-Verstärkungsstruktur eine derartige Bildung eines äußeren Gürtels, daß äußere Korde in dem äußeren Gürtel exzentrisch zu einer Dicke des äußeren Gürtels angeordnet sind, wodurch ein dicker Bereich und ein dünner Bereich des äußeren Gürtels entstehen. Als nächstes wird ein innerer Gürtel so gebildet, daß innere Korde in dem inneren Gürtel exzentrisch zu einer Dicke des inneren Gürtels angeordnet sind, wodurch ein dicker Bereich und ein dünner Bereich des inneren Gürtels entstehen. Schließlich werden der äußere und der innere Gürtel so angeordnet, daß die dicken Bereiche jedes Gürtels nebeneinander liegen.

Definitionen

"Seitenverhältnis" eines Reifens bedeutet das Verhältnis der Querschnittshöhe zur Querschnittsbreite.
Der hierin verwendete Ausdruck "axial" bedeutet Linien oder Richtungen, die parallel zur Rotationsachse des Reifens verlaufen.
"Entlang des Umfangs" bedeutet Linien oder Richtungen, die entlang des Umfangs der Oberfläche der ringförmigen Lauffläche senkrecht zur Achsrichtung verlaufen.
"Kordwinkel" bezieht sich auf einen Kord, der die Äquatorebene (EP) in einer Draufsicht auf den Reifen in einem von einem Kord zur Äquatorebene gebildeten, entweder linken oder rechten spitzen Winkel schneidet. Wenn der Kord die Äquatorebene nicht schneidet, bedeutet der "Kordwinkel" den von dem Kord mit einer Umfangslinie in der Lage gebildeten spitzen Winkel. Die Umfangslinie verläuft durch einen Punkt, an dem der "Kordwinkel" gemessen werden soll, und liegt in einer zur Äquatorebene parallelen Ebene. Die linke oder rechte Ausrichtung eines Kordes, der nicht durch die Äquatorebene hindurch verläuft, wird davon bestimmt, welche Ausrichtung der Kord hätte, wenn er so verlängert werden würde, daß er eine derartige Ebene schneiden und gleichzeitig in dem Reifen bleiben würde. Der "Kordwinkel" wird in einem vulkanisierten, jedoch nicht aufgepumpten Reifen gemessen.
"Äquatorebene (EP)" bedeutet die zur Rotationsachse des Reifens senkrechte und durch die Mitte seiner Lauffläche hindurch verlaufende Ebene.
"Aufstandsfläche" bedeutet die Aufstandsfläche oder Kontaktfläche der Reifenlauffläche mit einer flachen Oberfläche bei Geschwindigkeit Null und unter normaler Belastung und normalem Druck, einschließlich der von den Rillen sowie den Laufflächenelementen eingenommenen Fläche.
"Lateral" bedeutet eine axiale Richtung.
Der verwendete Ausdruck "radial" bedeutet Richtungen radial zur Rotationsachse des Reifens hin oder von dieser weg.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung kann in bestimmten Teilen und Anordnungen von Teilen eine körperliche Form annehmen, von der eine bevorzugte Ausführungsform ausführlich in der Beschreibung beschrieben und in den begleitenden Zeichnungen, die einen Teil hiervon bilden, erläutert werden wird, worin:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Reifens, der eine Verstärkungsstruktur gemäß der Erfindung beinhaltet, ist.
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer Verstärkungsstruktur des Standes der Technik entlang einer durch die Rotationsachse des Reifens hindurchverlaufenden Ebene ist.
Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer Verstärkungsstruktur, bei der es sich um keine Ausführungsform der Erfindung handelt, entlang einer durch die Rotationsachse des Reifens hindurchverlaufenden Ebene ist.
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Verstärkungsstruktur gemäß der Erfindung entlang einer durch die Rotationsachse des Reifens hindurchverlaufenden Ebene ist.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

In den Zeichnungen werden die gleichen Ziffern verwendet, um die gleichen Komponenten oder Elemente in den verschiedenen Ansichten zu bezeichnen.
Mit Bezug auf Fig. 1 besitzt ein Reifen 10 eine radiale Karkassenlage 12, die zwischen einem Paar ringförmiger Wulste 14 verläuft. In der bevorzugten Ausführungsform hat der Reifen 10 zwei Karkassenlagen. Eine Seitenwand 16 verläuft von einem Wulstbereich 18, der die Wulste 14 darin enthält, radial nach außen hin zu einem den Boden kontaktierenden Laufflächenbereich 20. Der Reifen 10 ist im Kronenbereich durch eine Verstärkungsstruktur 24 verstärkt.
Mit Bezug auf Fig. 2 ist eine typische Verstärkungsstruktur des Standes der Technik veranschaulicht. Die Verstärkungsstruktur 24 befindet sich zwischen der Karkassenlage 12 und dem Laufflächenbereich 20. Die Verstärkungsstruktur 24 besitzt mindestens 2 Schichten oder Gürtellagen 26, 28 parallelen Kordgewebes oder -vlieses 30, 32, die unterhalb der Lauffläche 20 liegen, mit dem Wulst 14 nicht verankert sind und sowohl linke als auch rechte Kordwinkel im Bereich von 15º bis 35º zur Äquatorebene (EP) des Reifens 10 bilden. In der gezeigten Ausführungsform sind Umwicklungsstreifen 40 um die Seitenkanten 42, 44 des äußeren Gürtels 26 herumgewickelt. Zusätzlich sind nahe der Seitenkanten 52, 54 des inneren Gürtels 28 Gummistreifen 50 verlegt. Merkmale wie Umwicklungsstreifen 40 und Gummistreifen 50 können je nach Vorliebe des Reifenkonstrukteurs mit der Erfindung verwendet werden. Andere Bauweisen, die in Erwägung gezogen wurden, beinhalten keine Gummistreifen 50 auf jedem der Gürtel 26, 28 und extrabreite Gummistreifen 50.
Mit Bezug auf Fig. 2-4 wird die Erfindung nun erörtert. Wie in Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Korde 30, 32 in der Verstärkungsstruktur 24 des Standes der Technik im wesentlichen in der Mitte der Dicke der jeweiligen Gürtel 26, 28 zentriert. Obwohl die Gürtel 26, 28 zum besseren Verständnis der Erfindung mit übertriebenem Abstand auseinandergerückt gezeigt sind, liegt eine erste Oberfläche 86 des äußeren Gürtels 26 tatsächlich neben einer dritten Oberfläche 90 des inneren Gürtels 28 und berührt diese. Deshalb wird der Abstand zwischen einer die Korde 30 enthaltenden Ebene in dem äußeren Gürtel und einer die Korde 32 enthaltenden Ebene in dem inneren Gürtel durch die Menge an elastomerem Material zwischen den Ebenen festgelegt. Dieser Abstand entspricht der Summe des Abstandes zwischen der die Korde 30 enthaltenden Ebene und der ersten Oberfläche 86 des äußeren Gürtels 26 und des Abstandes zwischen einer die Korde 32 enthaltenden Ebene und der dritten Oberfläche 90 des inneren Gürtels 28.
Diese Messung ist für ein gutes Reifenverhalten in bezug auf die Konizität wichtig. Es wurde die Erfahrung gemacht, daß der Abstand zwischen den Mittellinien der jeweiligen Kordschichten 30,32 primär zur Konizität des Reifens beiträgt.
Mit Bezug auf Fig. 3 wird ein Beispiel gegeben, das zum Verständnis der Erfindung von Nutzen ist. In den verschiedenen Ansichten gezeigte ähnliche Elemente sind mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
Ein Vergleich der in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Ausführungsformen zeigt, daß der einzige Unterschied eine Zwischenschicht 70 ist, die sich zwischen der ersten Oberfläche 86 des äußeren Gürtels 26 und der dritten Oberfläche 90 des inneren Gürtels 28 befindet. Vorzugsweise ist die Zwischenschicht 70 nicht verstärkt, sondern besteht nur aus Kautschuk oder einem anderen geeigneten Elastomer und hat eine Dicke zwischen 0,010 Zoll (0,025 cm) und 0,020 Zoll (0,051 cm). In der bevorzugten Ausführungsform entspricht die Zwischenschicht 70 0,015 Zoll (0,038 cm). Die Abmessungen der Zwischenschicht 70 können sich je nach der Größe des betreffenden Reifens 10 ändern. Die Dicke der Zwischenschicht 70 sollte zwischen 25% und 50% der Dicke eines Gürtels 26, 28 betragen.
Ein die in Fig. 3 gezeigte Verstärkungsstruktur 24 beinhaltender Reifen 10 zeigte bei Beurteilungen des Fahrverhaltens ein gutes Verhalten und wies ein gemessene verringerte Konizität auf. Z. B. wurden Tests durchgeführt, bei denen die Konizität eines Goodyear Wrangler AT-Reifens der Größe P235/75R15 gemessen wurde. Regulär hergestellte Reifen dieses Reifentyps und dieser Reifengröße zeichnen sich durch eine wie in Fig. 2 gezeigte Verstärkungsstruktur 24 aus und entwickeln typischerweise eine Konizität zwischen 13 brit. Pfund (5,9 kg) und 14 brit. Pfund (6,4 kg) für jeden Millimeter, den der äußere Gürtel 26 exzentrisch angeordnet ist. Wenn der Reifenaufbau geändert, d. h. die in Fig. 3 gezeigte Verstärkungsstruktur 24 verwendet wurde, verringerte sich die Konizität auf 7,3 brit. Pfund (3,3 kg) für jeden Millimeter, den der äußere Gürtel 26 exzentrisch angeordnet ist.
Obwohl sich das in Fig. 3 gezeigte Beispiel als effektiv erwiesen hat, ist einer der Nachteile des in Fig. 3 veranschaulichten Beispiels die durch die Zwischenschicht 30 dargestellte zusätzliche Komponente. Diese zusätzliche Komponente erfordert einen zusätzlichen Schritt in dem Verfahren zum Bau des Reifens sowie die damit verbundenen zusätzlichen Herstellungskosten zur Herstellung, Lagerung, Prüfung desselben usw. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der Erfindung wurde beim Kalandrieren, Extrudieren oder anderweitiger Formgebung des äußeren Gürtels 26 im wesentlichen eine Hälfte der Dicke der Zwischenschicht 70 zur ersten Oberfläche 86 des äußeren Gürtels 26 hinzugefügt, während die andere Hälfte der Dicke der Zwischenschicht 70 zur dritten Oberfläche 90 des inneren Gürtels 28 hinzugefügt wurde. Genauer ist weiter mit Bezug auf Fig. 4 der äußere Gürtel 26 mit einer Mehrzahl von im allgemeinen parallelen äußeren Korden 30 verstärkt. Der äußere Gürtel 26 weist einen ersten Abschnitt 74 und einen zweiten Abschnitt 76 auf. Der erste Abschnitt 74 befindet sich zwischen den Mittellinien der äußeren Korde 30 und der ersten Oberfläche 86. Der zweite Abschnitt 76 befindet sich zwischen den Mittellinien der äußeren Korde 30 und der zweiten Oberfläche 88.
Ähnlich befindet sich in dem inneren Gürtel 28 ein dritter Abschnitt 78 zwischen den Mittellinien der inneren Korde 32 und der dritten Oberfläche 90. Der vierte Abschnitt 80 befindet sich zwischen den Mittellinien der inneren Korde 32 und der vierten Oberfläche 92.
Die Dicke T1 des ersten Abschnitts 74 ist größer als die Dicke T2 des zweiten Abschnitts 76. Die Dicke T1 beträgt zwischen 110% und 150% von T2 und sie beträgt vorzugsweise etwa 133% von T2.
Der vierte Abschnitt 80 hat eine Dicke T4, die geringer ist als die Dicke T3 des dritten Abschnitts 78. Die Dicke T4 beträgt zwischen 50% und 90% von T3 und sie beträgt vorzugsweise etwa 75% von T3.
Bei dem Goodyear Wrangler AT-Reifen der Größe P235/75R15 entsprachen die Dicken T1 bzw. T3 des ersten Abschnitts 74 bzw. des dritten Abschnitts 78 jeweils 0,032 Zoll (0,08 cm), während die Dicken T2 bzw. T4 des zweiten Abschnitts 76 bzw. des vierten Abschnitts 80 jeweils 0,024 Zoll (0,06 cm) entsprachen.
Die Erfindung wurde mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist offensichtlich, daß anderen beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung Abwandlungen und Änderungen in den Sinn kommen. Alle derartigen Abwandlungen und Änderungen sollen inbegriffen sein, sofern sie innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims

1. Verstärkungsstruktur (24) für einen Luftreifen (10), wobei die Verstärkungsstruktur einen mit einer Mehrzahl von allgemein parallelen inneren Korden (32) verstärkten inneren Gürtel (28) und einen mit einer Mehrzahl von allgemein parallelen äußeren Korden (30) verstärkten äußeren Gürtel (26) umfaßt, wobei der äußere Gürtel einen ersten Abschnitt (74) und einen zweiten Abschnitt (76) aufweist, wobei sich der erste Abschnitt zwischen Mittellinien der äußeren Korde (30) und einer ersten Oberfläche (86) befindet, wobei sich der zweite Abschnitt (76) zwischen den Mittellinien der äußeren Korde (30) und einer zweiten Oberfläche (88) befindet, wobei der erste Abschnitt (74) eine Dicke T1 besitzt, die größer ist als die Dicke T2 des zweiten Abschnitts (76), dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Abschnitt (74) des äußeren Gürtels (26) zwischen dem inneren Gürtel (28) und den äußeren Korden (30) befindet.

2. Verstärkungsstruktur (24) nach Anspruch 1, worin die Dicke T1 zwischen 110% und 150% der Dicke T2 beträgt.

3. Verstärkungsstruktur (24) nach Anspruch 1, worin die Dicke T1 etwa 133% der Dicke T2 beträgt.

4. Verstärkungsstruktur (24) nach Anspruch 1, worin der innere Gürtel einen dritten Abschnitt (78) und einen vierten Abschnitt (80) aufweist, wobei sich der dritte Abschnitt (78) zwischen Mittellinien der inneren Korde (32) und einer dritten Oberfläche (90) befindet, wobei sich der vierte Abschnitt (80) zwischen den Mittellinien der inneren Korde (32) und einer vierten Oberfläche (92) befindet, wobei der dritte Abschnitt eine Dicke T3 besitzt, die größer ist als die Dicke T4 des vierten Abschnitts.

5. Verstärkungsstruktur (24) nach Anspruch 4, worin die Dicke T4 zwischen 50% und 90% der Dicke T3 beträgt.

6. Verstärkungsstruktur (24) nach Anspruch 4, worin die Dicke T4 etwa 75% der Dicke T3 beträgt.

7. Verstärkungsstruktur (24) nach Anspruch 4, worin sich der dritte Abschnitt (78) radial außerhalb des vierten Abschnitts (80) befindet.

8. Verstärkungsstruktur (24) nach Anspruch 1, welche weiter ein Kantenelement (40) umfaßt, wobei das Kantenelement um eine Kante (42, 44) des äußeren Gürtels (26) herumgewickelt ist.

9. Verfahren zur Herstellung einer Reifen-Verstärkungsstruktur (24), umfassend ein derartiges Bilden eines äußeren Gürtels (26), daß äußere Korde (30) in dem äußeren Gürtel exzentrisch zur Dicke des äußeren Gürtels angeordnet sind, wodurch ein dicker erster Abschnitt (74) und ein dünner zweiter Abschnitt (76) des äußeren Gürtels gebildet werden;

ein derartiges Bilden eines inneren Gürtels (28), daß innere Korde (32) in dem inneren Gürtel exzentrisch zur Dicke des inneren Gürtels angeordnet sind, wodurch ein dicker dritter Abschnitt (78) und ein dünner vierter Abschnitt (80) des inneren Gürtels gebildet werden; gekennzeichnet durch

eine derartige Anordnung der äußeren und inneren Gürtel (26, 28), daß die dicken ersten und dritten Abschnitte (74, 78) jedes Gürtels nebeneinander liegen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die dicken ersten und dritten Abschnitte (74, 78) im wesentlichen gleich sind.