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HINTERGRUND
UND KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft einen Reifen für Schwerlastkraftfahrzeuge,
zum Beispiel Lastkraftwagen oder Busse. Insbesondere betrifft die
Erfindung Schwerlastreifen, welche eine Wulstzehe aufweisen, die
für verbesserte
Haltbarkeit geformt ist, um das Abnehmen und das erneute Aufziehen
während
des Betriebslebens des Reifens zu überstehen. Die Erfindung betrifft
auch eine Form zum Ausbilden des Reifens.
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Der
Reifenwulst ist der Abschnitt des Reifens, welcher in die Felge
eingreift. Der Wulst umfasst typischerweise eine abgeflachte Oberfläche, welche
einen Querschnitt eines Kegels definiert, der mit dem Sitz der Felge
zusammenpasst, um die Kräfte
des Wulstkerns oder Wulstkabels zu übertragen, um den Reifen auf
der Felge zu befestigen. Die Wulstsitzoberfläche bildet auch eine luftdichte
Dichtung aus, um die Druckluft im Reifen zurückzuhalten. In herkömmlichen
Lastkraftwagen- und Busreifen endet der Wulst in einer dreieckigen
Wulstzehe, welche sich von der Wulstwicklung oder dem Wulstkern
in Richtung der Rotationsachse des Reifens erstreckt.
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Lastkraftwagen-
und Busreifen, welche eine Felge mit 15° Abfall zur Mitte verwenden,
weisen typischerweise eine längliche
Wulstzehe auf, von der man glaubt, dass sie hilft, den Wulst am
Felgensitz zu befestigen und den Kräften während des Einsatzes zu widerstehen,
die den Wulst abziehen wollen. Außerdem glaubt man, dass die
längliche
Wulstzehe hilft, die Unversehrtheit der luftdichten Dichtung sicherzustellen.
Eine längliche
Wulstzehe kann jedoch das Aufziehen und Abziehen des Reifens auf
eine beziehungsweise von einer Felge stören, da diese Handlungen das
Zwingen der Wulstzehe über
den äußeren Flansch
der Felge mit sich bringen.
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Lastkraftwagen-
und Busreifen sind mit Schwerlastkarkassen konstruiert und hergestellt, welche
zu einer Standzeit in der Lage sind, die die Lebensdauer des Reifenprofils
bei Weitem übersteigt.
Fahrzeugbetreiber runderneuern im Allgemeinen solche Reifen, um
den optimalen Nutzen aus der Karkasse zu ziehen. Ein Lastkraftwagenreifen
für den
Langstreckenbetrieb kann zum Beispiel drei oder vier Male runderneuert
werden, was eine ähnliche Anzahl
von Abzieh- und Aufziehschritten erfordert.
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Außerdem kann
ein Reifen während
seines Lebens abgezogen werden, um Reparaturen an der Karkasse,
die von Straßengefahren
herrühren,
auszuführen.
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Ein
Problem mit dem Aufziehen und Abziehen eines Reifens besteht darin,
dass das Zwängen des
Wulstes über
den Felgenflansch ein großes
Ausmaß an
Belastung für
den Wulst und die Wulstzehe bedeutet. Da der Reifen altert und der
Gummi durch die Oxidation spröde
wird, können
die Belastungen die Wulstzehe beschädigen. Wenn dies heftig ausfällt, kann
diese Beschädigung
die Standzeit der Karkasse verkürzen
oder beenden.
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Die
Erfindung stellt eine Lösung
in einer neuartigen Form des Wulstabschnitts bereit, welche einen
großen
Abschnitt der Wulstzehe im Vergleich zu herkömmlichen Reifen beseitigt,
ohne die Unversehrtheit des Reifenwulstes beim Aufziehen aufzugeben.
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Gemäß der Erfindung
weist ein Reifen zum Aufziehen auf einer Felge, die einen Wulstsitz
von ungefähr
15° aufweist,
das heißt
ein Lastkraftwagen- oder Busreifen, eine Wulstzehe auf, welche stumpfkegelig
und abgerundet im Vergleich zu einer herkömmlichen Wulstzehe ist. Die
Wulstzehe gemäß der Erfindung
ist durch eine Sitzfläche
und eine innere Oberfläche
des Wulstabschnitts definiert, der einen eingeschlossenen Winkel
in einem Bereich von 105° bis
150° definiert.
Insbesondere liegt der eingeschlossene Winkel in einem Bereich von
130° bis 150°.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung endet die Sitzfläche des Wulstes in einem Übergangspunkt,
welcher in Bezug auf die Äquatorialebene
des Reifens nicht weniger als 0,78 mal des axialen Abstands des
Sitzpunktes von der Äquatorialebene angeordnet
ist, wenn der Sitzpunkt positioniert ist, wenn auf einer geeigneten
Felge montiert.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der Erfindung ist der Übergangspunkt in Bezug auf
den Rotationsmittelpunkt des Reifens in einem radialen Abstand in
einem Bereich von 0,95 mal dem radialen Abstand des Sitzpunktes
vom Rotationsmittelpunkt bis zu 0,97 mal dem radialen Abstand des
Sitzpunktes vom Rotationsmittelpunkt angeordnet, wobei der Sitzpunkt
so angeordnet ist, wie auf einer Felge montiert.
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Eine
Gussform gemäß der Erfindung
umfasst Wulstringe, welche konische Erhöhungen aufweist, darunter eine
den Wulstsitz ausbildende Fläche
und eine Membranführungsfläche. Die
konischen Erhöhungen
führen
die Gussformmembran von einer radialen Anordnung, um sich in Richtung der Äquatorialebene
des Reifens zu biegen. Die Membran, welche sich von der konischen
Erhöhung erstreckt,
bildet einen Winkel mit der den Wulstsitz ausbildenden Fläche, der
in einem Bereich von 105° bis
155° liegt
und vorzugsweise 130° bis
150° beträgt, um die
abgerundete Wulstzehe auszubilden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird mit Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung
mit den angeschlossenen Zeichnungen besser verstanden, wobei:
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1 eine
Schnittansicht eines Wulstes eines Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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2 eine
Schnittansicht des Reifenwulstes aus 1, auf einer
Felge montiert, ist;
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3 eine
Schnittansicht eines herkömmlichen
Reifenwulstes, auf einer Felge montiert, ist; und
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4 eine
Schnittansicht eines Abschnitts einer Gussform gemäß der Erfindung
ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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1 stellt
in Schnittansicht einen Wulstabschnitt eines Schwerlastreifens,
zum Beispiel für
einen Bus oder einen Lastkraftwagen, dar. Die äußere Oberfläche 20 und die innere
Oberfläche 22 des
Reifens sind gekennzeichnet, um einen Orientierungsbezug anzubieten.
Der Wulstabschnitt umfasst einen Wulstkern 24, welcher
in der dargestellten Ausführungsform
als ein rechteckig profilierter Reifen aus Stahldrähten ausgebildet
ist. Wie auf diesem Gebiet der Technik bekannt, können andere
Profile für
den Wulstkern verwendet werden, darunter ovale und runde.
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Nun
mit Bezugnahme auf 2 ist der Wulstabschnitt auf
einer Felge 50 aufgezogen. Die Spannung des Wulstkerns 24 wird
auf die Felge durch Druck des Gummis zwischen dem Wulstkern 24 und
dem Felgensitz 52 übertragen,
um den Wulst und folglich den Reifen auf der Felge zu befestigen. Der
Wulstabschnitt ist geformt, um eine Sitzfläche 26, einen abgeflachten
Bereich, der mit dem Sitz 52 der Felge 50 in Eingriff
gelangt, aufzuweisen. Ein Bezugssitzpunkt 28 nahe einem äußeren Ende
der Sitzfläche 26 entspricht
einem standardisierten Bezugspunkt S auf der Felge. Die Tire&Rim Association
veröffentlicht
in ihrem Jahrbuch Standardabmessungen für Felgen, in welchen der Bezugspunkt
S einen Punkt auf der Felge mit einem Nennfelgendurch messer und
einer Nennfelgenbreite angibt. Wenn der Reifen richtig auf einer
Felge aufgezogen ist, fallen die zwei Punkte 28 und S im
Wesentlichen zusammen. Wie in 1 gezeigt,
ist der Sitzpunkt 28 nicht tatsächlich auf dem Reifenwulst
angeordnet; jedoch ist dieser Punkt leicht durch Fachleute auf diesem
Gebiet der Technik identifiziert und wird allgemein zum Bestimmen
des Durchmessers und der Breite eines Reifens im aufgezogenen Zustand
verwendet.
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Der
Querschnitt der Felge 50, gezeigt in 2,
zeigt den Radius R und die halbe Breite X an Stelle des Durchmessers
und der gesamten Breite. Der Felgensitz 52 ist als stumpfkegeliger
Abschnitt in Bezug auf die Rotationsachse A-A der Felge ausgebildet.
Der Sitz 52 bildet einen Sitzwinkel 56 von 15° in Bezug
auf die Rotationsachse A-A aus. Ein 15° Sitzwinkel wird für Felgen
von Schwerlastkraftwagen wie Lastkraftwagen und Busse verwendet.
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Der
Reifenwulstsitz 26 endet an einer Spitze 30, welche
einen Übergangspunkt
darstellt, wo die Endfläche 32 des
Wulstes sich vom Wulstsitz 26 in Richtung zur inneren Oberfläche 22 der
Reifenseitenwand weg dreht. Wie in 1 und 2 ersichtlich,
weist die Endfläche 32 eine
abgerundete Form beim Übergang
vom Wulstsitz 26 zur inneren Oberfläche 22 des Reifens
auf.
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Zum
Vergleich zeigt 3 einen herkömmlichen Wulst 80,
welcher als auf einer Felge 50 aufgezogen dargestellt ist.
Der Wulstsitz 82 des herkömmlichen Wulstes 80 ist
relativ länger
und endet in einer dreieckig geformten Spitze 84. Die Wülste, welche diese
dreieckige Spitze oder Wulstzehe aufweisen, sind in der Industrie üblich, da
man glaubt, dass der längliche
Wulstsitz 82 sicherstellt, dass eine richtige luftdichte
Dichtung ausgebildet wird. Außerdem glaubt
man, dass der längere
Wulstsitz 82 unter dem Wulstkern 86 hilft, den
Wulst auf der Felge zu stabilisieren, und hilft, den Kräften, die
auftreten, wenn das Fahrzeug sich bewegt und Kurven fährt und
die Räder
rollen, zu widerstehen.
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Ein
Problem bei herkömmlichen
Wülsten 80 betrifft
das Aufziehen und Abnehmen des Reifens. Wie in 3 ersichtlich,
umfasst die Felge 50 eine sogenannte abfallende Mitte oder
Ursprung 54. Während
des Aufziehens wird eine Seite des Reifens über den Felgenflansch 58 hinübergezogen
und im Ursprung 54 positioniert. Die andere Seite des Reifens wird
dann über
den Felgenflansch 58 gezogen. Der Reifen wird dann befüllt, um
die Wülste
auf den Felgensitzen anzuordnen. Beim Abnehmen des Reifens werden
die gegenteiligen Handlungen gesetzt.
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Das
Zwängen
der Wülste über die
Felgenflansche erfordert ein Werkzeug, welches den Reifenwulst durch
Verdrehen, Biegen und Dehnen verformt, um einen ausreichenden Spielraum
zu erzeugen. Die längliche,
dreieckige Wulstzehe 84 ist schwierig über den Felgenflansch 58 zu
bewegen, auch mit einem Werkzeug. Außerdem können der Einsatz des Werkzeugs
und die Kräfte,
die beim Hinüberziehen über den
Flansch auf den Wulst einwirken, die Wulstzehe beschädigen, insbesondere
bei älteren
Reifen, bei denen der Gummi bereits oxidiert ist und spröde geworden
ist. Der weniger elastische Gummi kann eingerissen oder gebrochen
werden. Eine gebrochene Wulstzehe kann den Wulst freilegen oder
zu einem Verlust an Unversehrtheit des Wulstsitzes führen, was
Beides den Reifen für
den Einsatz unbrauchbar werden lässt.
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Die
Erfinder entdeckten, dass ein Reifenwulst mit einer abgerundeten
Wulstzehe sicher aufsitzen kann und eine luftdichte Dichtung bereitstellen kann,
was folglich die Probleme der herkömmlichen Reifenzehe ausschließt. Die
kurze Reifenzehe ist leichter über
einen Felgenflansch zu bewegen, erfordert weniger Verformung und ist
daher weniger vom Brechen betroffen. Außerdem erfordert ein Wulst
gemäß der Erfindung
weniger Material und ist daher von geringerem Gewicht und billiger
in der Herstellung.
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Nun
zurückkehrend
zu 1, weist ein Reifenwulst gemäß der Erfindung eine Wulstzehe
auf, welche eine Sitzfläche 26 umfasst,
die in einem Übergangspunkt 30 endet
und dort an eine innere Oberfläche 32 anschließt. Ein
eingeschlossener Winkel 36, welcher durch die Sitzfläche und
eine Linie T mit Ursprung im Übergangspunkt 30 definiert
ist und Tangente zur inneren Oberfläche 32 ist, liegt
in einem Bereich von 105° und
150° inklusive.
Der eingeschlossene Winkel wird in der Richtung gemessen, welche
die Wulstzehe miteinschließt.
Vorzugsweise liegt der eingeschlossene Winkel 36 in einem
Bereich von 130° bis
150°.
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Mit
Bezugnahme auf 2 ist die Wulstzehe der Erfindung
auch durch den Ort des Übergangspunktes 30 relativ
zum Sitzpunkt 28 oder zum Felgensitzpunkt S definiert.
Die Linie Z-Z stellt die Äquatorebene
dar, das heißt,
das Zentrum der Felge und das Zentrum eines montierten Reifens entlang
der Rotationsachse A-A. Der Nennradius R der Felge wird von der
Rotationsachse A-A aus gemessen. Der axiale Abstand X des Sitzpunktes
S ist die Hälfte
der Nennbreite und wird von der Mittellinie Z-Z der Felge aus gemessen.
Die Nennbreite und der Nenndurchmesser einer Felge einer bestimmten
Größe sind durch
die Tire&Rim
Association im Jahrbuch veröffentlicht.
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Der
Sitzpunkt S ist für
jede standardisierte Felge und die Reifen, welche auf jene Felge
passen, definiert, das heißt,
die Abstände
R und X können aus
den Standarddaten berechnet werden und sind als Bezugswerte nützlich.
Gemäß der Erfindung
ist der Übergangspunkt 30 relativ
zum Felgensitzpunkt S, wenn der Reifen so positioniert ist, dass
die Sitzpunkte 28 mit dem Punkt S zusammenfallen, so angeordnet,
dass er sich an einem radialen Abstand P in einem Bereich von 0,95
R bis 0,97 R befindet. Es versteht sich so, dass der Reifen, welcher
zwei Wülste
aufweist, damit die beiden Sitzpunkte 28 mit den Bezugsfelgensitzpunkten
S zusammenfallen so positioniert sein würde, als ob der Reifen auf
einer Felge aufgezogen wäre.
Dies kann durch tatsächliches
Aufziehen des Reifens auf einer geeigneten Felge oder durch Verwenden
einer Vorrichtung, welche die richtigen Wulstanordnungen herstellen
kann, erreicht werden.
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Außerdem befindet
sich der Übergangspunkt 30 an
einem axialen Abstand Y von wenigstens 0,78 X. Vorzugsweise liegt
der Übergangspunkt 30 axial innerhalb
der Mitte des Wulstkerns 24. Der Übergangspunkt 30 kann
natürlich
nicht an einem axialen Abstand von der Mitte des Reifens liegen,
der größer ist
als jener des Sitzpunktes S oder 28.
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Ein
Reifen gemäß der Erfindung
kann unter Verwenden einer Gussform hergestellt werden, die besonders
angepasst ist, um die Wulstzehe auszubilden. 4 ist eine
stark vereinfachte Schnittdarstellung einer Gussform gemäß der Erfindung.
Die Form umfasst eine Membran 100, welche mit einem erwärmten Fluid
zur Übertragung
von Druck und Hitze auf das Innere des Reifens gefüllt ist.
Die Enden 102 der Membran 100 werden in einer
oberen 104 und einer unteren 106 Membranplatte
geklemmt. Der obere 110 und der untere 112 Wulstring,
die obere 114 und die untere 116 Seitenwandplatte
und die Reifenprofilringe 118, 120 werden in der
Gussform angebracht, um die Außenseite
des Reifens auszubilden. Ein Reifen, welcher in der Gussform ausgehärtet wird,
ruht in einem Raum 90, welcher zwischen der Membran 100 und
den Wulstringen, den Seitenwandplatten und den Profilringen definiert
ist.
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Die
Wulstringe 110, 112 umfassen jeder einen konischen Kamm 124,
welcher eine Sitzfläche 130,
um den Wulstsitz zu formen, und eine Führungsfläche 132, um die Membran 100 zu
führen,
definiert. Die Membran 100 erstreckt sich entlang der Führungsfläche 132 um
einen Punkt am Ende der Sitzfläche 130 herum,
um die Wulstzehe des Reifens auszubilden. Der Punkt am Ende der
Sitzfläche 130 entspricht
dem Übergangspunkt 30 der
Reifenwulstzehe (siehe 1 und 2). Der
konische Kamm 124 stellt sicher, dass der Übergangspunkt 30 des
Wulstes richtig angeordnet ist. Die Führungsfläche 132 lenkt die
Membran 100 von der horizontalen Anordnung an den geklemmten
Enden um, um sich in Richtung der Äquatorebene des Reifens zu
biegen, so dass die Sitzfläche 130 und
die Membran 100, wenn sie sich vom konischen Kamm 124 löst, einen
eingeschlossenen Winkel in einem Bereich von 105° bis 155° und vorzugsweise in einem Bereich
von 130° bis
150° definieren.
Dementsprechend liegt ein eingeschlossener Winkel zwischen der Sitzfläche 130 und
der Führungsfläche 132 in
einem Bereich von ungefähr
30° bis
95°. Der
Fluiddruck in der Membran lässt
die Membran sich um den Reifenwulst wölben und mit der inneren Oberfläche des
Reifens übereinstimmen.
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Eine
Gussform gemäß der Erfindung
stellt ein besseres Aushärten
der Wulstzehe zum Ausschließen
von Leerraum in der Gussform bereit. Der Gummi muss nicht zuerst
in den Raum fließen,
und dementsprechend wird der Formdruck und die Wärmeübertragung auf den Wulst im
Formvorgang frühzeitig
ausgeglichen.
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Die
Erfindung wurde mit Begriffen von bevorzugten Lehren, bevorzugten
Ausführungsformen
und bevorzugter Struktur beschrieben. Jedoch werden Fachleute auf
diesem Gebiet der Technik richtig einzuschätzen wissen, dass die Erfindung
ohne strikte Anlehnung an die beschriebenen Ausführungsformen ausgeübt werden
kann und dass Veränderungen
und ersetzende Austäusche
vorgenommen werden können,
ohne von der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert
ist, abzuweichen.