DE69934443T2

DE69934443T2 - Luftreifen

Info

Publication number: DE69934443T2
Application number: DE69934443T
Authority: DE
Inventors: Marco Nahmias Nanni; Antonio Brunacci; Claudio Zanichelli
Original assignee: Pirelli SpA; Pirelli Tyre SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA; Pirelli Tyre SpA
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: EP1452342A2; BR9914855A; JP2002528316A; BR9914855B1; WO2000024596A1; TR200101151T2; CN1325347A; ATE348018T1; CN1146509C; EP1452342A3; EP1161354A1; DE69934443D1; EP1452342B1; AR021001A1

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Reifen und Verfahren zur Herstellung von Reifen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Reifen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Reifens, der einen speziellen Gurtaufbau hat.
Beschreibung des Standes der Technik
Bekanntlich hat ein Reifen eine Karkasse, ein Laufflächenband, ein Paar von Seitenwänden und Verstärkungsschichten zwischen dem Laufflächenband und der Karkasse. Die Karkasse, die gewöhnlich aus wenigstens einer einzigen Lage besteht, ist an ihren Enden um ein Paar von Wulstkernen herumgeschlagen. Die Wulstkerne, die Enden der Karkasse und ein beliebiger Füllstoff, der zwischen den Wulstkernen und der Karkasse hinzugefügt werden kann, bilden die Wulste auf jeder Seite des Reifens.
Bei dem herkömmlichen (oder bekannten) Reifen sind unter dem Laufflächenband gewöhnlich wenigstens drei Gummilagen vorhanden, nämlich zwei Gürtellagen und eine 0-Grad-Lage oder Nylonlage. Die Nylonlage enthält Verstärkungskorde, vorzugsweise aus einem textilen Material, und besonders bevorzugt aus einem wärmeschrumpfbaren Material, wie Nylon, die mit 0° (d.h. in Umfangsrichtung) bezüglich der Äquatorialebene des Reifens ausgerichtet sind. Die Verstärkungskorde sind vorzugsweise in einer aus einer elastomeren Masse hergestellten Bahn angeordnet. Die Nylonlage befindet sich zwischen dem Laufflächenband und den Gürtellagen. Der Fachmann weiß, dass die Nylonlage den Reifen stabilisiert, seinen Rollwiderstand verbessert und seine Betriebseigenschaften allgemein steigert, da die Nylonlage dazu beiträgt, dass der Reifen sein Form beibehält, wenn er großen Zentrifugalkräften bei hohen Geschwindigkeiten ausgesetzt ist. Ohne die Nylonlage kann die Leistung des Reifens insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten beeinträchtigt werden. Die beiden Gürtellagen haben feine Korde, vorzugsweise Metallkorde, die in einer elastomeren Masse verlegt sind und einander kreuzen, und sind beide im Winkel bezüglich der Äquatorialebene des Reifens angeordnet.
Zusätzlich zu den drei Verstärkungslagen hat der herkömmliche Reifen auch eine Kautschukbahn zwischen der Nylonlage und dem Laufflächenband, die aufgrund der Fertigungsweise der herkömmlichen Reifen hinzugefügt werden muss. Bekanntlich ist das Laufflächenband häufig ein gesondert gefertigtes, extrudiertes Produkt. Dadurch, dass es separat hergestellt wird, kühlt sich das Laufflächenband auf Zimmertemperatur ab, bevor es in einen Reifen eingebaut wird. Beim Abkühlen verliert das Laufflächenband Klebrigkeit und ist nicht mehr so gut fähig, richtig an der darunter liegenden Lage während des Aufbaus des Reifens zu kleben. Zum Ausgleich des Verlusts an Klebrigkeit und zur Verbesserung des Haftens des Laufflächenbandes an der darunter liegenden Lage derart, dass der Reifen, bevor er vulkanisiert wird, geeignet zusammengebaut werden kann, wird an der Unterseite des Laufflächenbandes eine Kautschukbahn hinzugefügt. Die Kautschukbahn ist eine kalandrierte oder (mit dem Laufflächenband) koextrudierte Bahn aus einer elastomeren Masse auf Naturkautschukbasis, was an sich bekannt ist. Die Kautschukbahn hat gewöhnlich eine Dicke von 0,2 bis 1,0 mm. Ihre Klebrigkeit wird der Tatsache zugeordnet, dass die Kautschukbahn gewöhnlich aus einer Masse hergestellt wird, die einen Naturkautschukgehalt von mehr als etwa 50% der Polymermenge hat.
Ein alternativer Aufbau des herkömmlichen Reifens, der als "Kappen- und Basisreifen" bekannt ist, hat weiterhin eine Unterschicht als Teil des Laufflächenbandes auf der Seite des Laufflächenbandes, die dem Inneren des Reifens zugewandt ist. Die Unterschicht verbessert das Handling, während der Rollwiderstand des Reifens verringert wird, und ist in das Laufflächenband zwischen dem Laufflächenband und der darunter liegenden Lage eingeschlossen. Bei diesem alternativen Aufbau sind die verschiedenen Reifenlagen bei dem Reifen von außen nach innen wie folgt angeordnet: (1) das Laufflächenband, (2) die Unterschicht, die in die Unterseite des Laufflächenbandes eingeschlossen ist, (3) die Kautschukbahn und (4) die 0°-Nylon-Lage, die über den Gürtellagen angeordnet ist. Die Unterschicht besteht aus einer Masse auf Kautschukbasis und ist gewöhnlich zwischen 1 und 2 mm dick. Da sie nicht die gleiche Zusammensetzung und die gleichen Eigenschaften wie das Laufflächenband hat, wird die Dicke der Unterschicht so gewählt, dass sie nicht in Kontakt mit der Straße kommt, wenn die Reifenlauffläche verschleißt.
Wenn die Unterschicht beispielsweise aus einer Masse mit einem Naturkautschukgehalt von mehr als 50% Polymermenge hergestellt ist, kann die Kautschukbahn weggelassen werden, da die Unterschicht eine ausreichende Klebrigkeit für ein geeignetes Haften des Laufflächenbandes an der Karkasse hat, wie es vorstehend in Bezug auf die Kautschukbahn beschrieben ist.
Das bedeutet jedoch nicht, dass die Kautschukbahn in jedem Fall weggelassen wird, wenn der Naturkautschukgehalt der darüberliegenden Lage größer als 50% ist. In einigen Fällen kann die Kautschukbahn trotz der Tatsache weggelassen werden, dass der Kautschukgehalt der darüber liegenden Lage kleiner als 50% ist, beispielsweise in dem Fall, dass der Masse ein anderes Material zugesetzt wird, das in der Lage ist, der darüberliegenden Lage eine gute Klebrigkeit zu geben, oder wenn beispielsweise das Laufflächenband nicht abkühlen gelassen wird.
Bekannt ist auch, elastomere Massen für Reifen aufzubauen, die durch den Zusatz von Verstärkungsfasern verstärkt werden. Ein Beispiel dafür ist das US-Patent 4,871,004 ("das '004-Patent"), das den Zusatz von Kevlar^®-(eine registrierte Marke von DuPont)Fasermasse zu dem Reifenkautschuk bis zu einer Menge beschreibt, bei der die Kevlar^®-Fasermasse eine Konzentration von 0,2 bis 20 Teilen pro Hundert Teilen Kautschuk (phr) hat. In dem '004-Patent wird beschrieben, dass die Kevlar^®-Fasern eine Länge (L) von 0,2 bis 5 mm, einen Durchmesser (D) von 0,005 bis 0,02 mm und ein Seitenverhältnis (L/D) von mehr als etwa 100 haben. Die sich ergebende Mischung aus Fasern und Kautschuk kann dazu verwendet werden, irgendeine der beschriebenen Bauelemente eines Reifens herzustellen, wie Erhebungen, Füllerstreifen, Gürtel, Gurtauflagen und Gummistreifen. Das '004-Patent beschreibt einige der Vorteile der Zugabe von Verstärkungsfasern zu einem Elastomer beim Bau eines Luftreifens, wie ihre Verstärkungswirkung und die erhöhte Steifigkeit des erhaltenen Reifens.
Das europäische Patent 0 592 218 A1 ("das EPO '218-Patent") beschreibt auch einige der Vorteile der Zugabe von Verstärkungsfasern zu Kautschuk für verschiedene Teile eines Luftreifens. Das EPO '218-Patent beschreibt die Zugabe von 16 bis 30 Teilen pro Hundert Teilen Kautschuk (phr) von kurzen Fasern, die einen mittleren Durchmesser (D) von 0,1 bis 0,5 μm, eine mittlere Länge (L) von 40 bis 500 μm und ein Seitenverhältnis (L/D) von 100 bis 5000 haben. Beispiele für Fasern, die zugesetzt werden können, sind Aramidfasern, wie Kevlar^®-, Baumwoll-, Nylon-, Polyester-, Rayonfasern, und oberflächenbehandelte kurze Fasern, wie Nylon 6.
In ähnlicher Weise beschreibt das europäische Patent 0 604 108 A1 ("das EPO '218-Patent) die Zugabe bestimmter Arten von Fasern, um den Kautschuk in einem Luftreifen zu verstärken. Die in dem EPO'108-Patent erörterten speziellen Fasern sind Kurzfasern aus UBEPOLHE 0100 (erhältlich von UBE Industries Limited), d.h. Nylon-6. Die Fasern haben einen mittleren Durchmesser (D) von 0,3 μm, eine Durchschnittslänge (L) von 300 μm und ein Seitenverhältnis (L/D) von 1000. Die Fasern sind in die Kautschukmasse mit einer Konzentration von weniger als 10 Teilen pro 100 Teilen Kautschuk (phr), und vorzugsweise 10 bis 30 phr eingeschlossen.
Die EP 0 652 116 A1 offenbart einen Fahrzeugreifen mit einer einlagigen oder mehrlagigen Gürtelkarkasse, einem Gurt und einem Laufflächenband. Zwischen dem Laufflächenband und dem Gurt ist wenigstens eine Kautschuklage angeordnet, die mit Fasern verstärkt ist, deren Hauptausrichtungsrichtung mit der Umfangsrichtung zusammenfällt. Die Fasern sind thermisch schrumpfbare Fasern in Form von Stapelfasern.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft den Aufbau einer elastomeren Zwischenschicht zwischen dem Laufflächenband und den Gürtellagen eines Luftreifens, die die Nylonschicht des herkömmlichen Reifens ersetzt, jedoch die günstigen Eigenschaften eines solchen Bauelements beibehält. Ferner kann die Zwischenschicht die Kautschukbahn, wenn sie vorhanden ist, ersetzen. Gleichermaßen stellt die vorliegenden Erfindung für das zweite Beispiel des herkömmlichen Reifens einen Aufbau bereit, bei welchem die elastomere Zwischenschicht die 0°-Nylonlage, die Unterschicht und die Kautschukbahn (falls vorhanden) ersetzt, um die gleichen Ziele zu erreichen.
Die Anmelderin hat gefunden, dass die vorliegende Erfindung, wenn eine oder mehrere Schichten in dem herkömmlichen Reifen durch Einbringen einer elastomeren Zwischenschicht, die mit einem faserverstärkenden Material hergestellt ist, in das Laufflächenband ausgetauscht werden, wenigstens die gleichen Vorteile beim Rollwiderstand und dem Hand ling verwirklicht, wie sie bisher durch die Aufbauten der beiden herkömmlichen Reifenkonstruktionen verwirklicht werden, wobei jedoch das Gesamtgewicht des Reifens verringert wird.
Außerdem vereinfacht der Austausch der herkömmlichen Aufbauten durch weniger Schichten den Aufbau eines Reifens.
Bei der vorliegenden Erfindung werden der elastomeren Zwischenschicht, die vorzugsweise in das Laufflächenband als Ersatz für das Weglassen der herkömmlichen 0°-Nylonlage, der Kautschukbahn (falls vorhanden) und der Unterschicht (falls vorhanden) des Aufbaus der herkömmlichen Reifenauslegungen eingebracht sind, kurze Fasern, wie Kevlar^®-Fasern (in Form einer Kevlar^®-Fasermasse), zugegeben. Die nach der vorliegenden Erfindung zugegebenen kurzen Fasern haben einen Rumpfabschnitt mit einem Durchmesser von etwa 10 μm, einer Länge von etwa 200 μm und einem Seitenverhältnis von etwa 20. Zusammen mit den anderen Merkmalen der vorliegenden Erfindung trägt die Zugabe der kurzen Fasern (wie Kevlar^®) dazu bei, die Vorteile des Rollwiderstands und des Handlings beizubehalten, wie sie die beiden herkömmlichen Reifenkonstruktionen bieten. In gleicher Weise kann eine Twaron^®-(eine für die Akzo Nobel registrierte Marke)Fasermasse, bei der es sich um eine andere Art einer Masse mit Verstärkungsfaser handelt, anstelle der Kevlar^®-Fasermasse verwendet werden. Aufgrund der Zugabe von Fasern wird auf die elastomere Zwischenschicht auch als "Filz"-Schicht Bezug genommen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ferner die elastomere Zwischenschicht aus der Kombination von kurzen Fasern und einem Massenmaterial hergestellt. Das Massenmaterial kann Naturkautschuk, emulsionspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk, lösungsmittel-polymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk und Butadien-Kautschuk sein. Vorzugsweise ist das Massenmaterial eine Kombination aus etwa 60% Naturkautschuk mit etwa 60% emulsionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden dem Massenmaterial die kurzen Verstärkungsfasern mit einer Konzentration zwischen etwa 5 und 15 Teilen pro Hundert Teilen Kautschuk (phr), vorzugsweise zwischen etwa 7 und 11 phr, zugesetzt. Darüber hinaus wird nach der vorliegenden Erfindung der Mischung Ruß in einer Konzentration zwischen etwa 20 und 80 phr, vorzugsweise zwischen etwa 50 und 70 phr zugesetzt.
Während für die faserverstärkte elastomere Zwischenschicht ein gleichförmiger Querschnitt mit einer Dicke von mehr als 1 mm in Betracht gezogen wird, ist es erfindungsgemäß auch möglich, dass diese Schicht mit einem ungleichförmigen Querschnitt hergestellt wird, der den Hochgeschwindigkeitstest und die Handling-Eigenschaften eines so aufgebauten Reifens weiter verbessern kann. Mit einem solchen Aufbau hat nach der vorliegenden Erfindung die elastomere Zwischenschicht im Querschnitt dickere Ränder, die zusammen etwa 4/7-tel der Gesamtbreite der Schicht einnehmen, während der zentrale Abschnitt die restlichen 3/7-tel der Breite einnimmt. Darüber hinaus sind nach der vorliegenden Erfindung die Randabschnitte zwischen etwa 25% bis 75%, vorzugsweise etwa 33% dicker als der mittlere Abschnitt. Insbesondere haben nach der vorliegenden Erfindung die Randbereiche eine Dicke, die größer ist als der zentrale Bereich der elastomeren Zwischenschicht. Die dickeren Abschnitte der elastomeren Zwischenschicht können besser mit den hohen Beanspruchungen zurechtkommen, die sich an den Rändern des Laufflächenbandes während der Reifenumdrehung entwickeln.
Zusätzlich können nach der vorliegenden Erfindung der elastomeren Zwischenschicht dickere Bereiche in den Bereichen hinzugefügt werden, in denen die Laufflächennuten breiter sind. Die breiteren Nuten in der Lauffläche wirken als Deflektionsstellen, an denen sich Spannungen bei drehenden Reifen ansammeln können. Die Hinzufügung von Dicke zu der elastomeren Zwischenschicht in diesen Bereichen trägt dazu bei, die Spannungen während der Drehung des Reifens zu verringern.
Nach der vorliegenden Erfindung kann die elastomere Zwischenschicht auch mit dem Laufflächenband koextrudiert werden, um ein gleichförmiges Produkt zu erzeugen. Die Koextrusion ermöglicht eine genaue Ausrichtung der elastomeren Zwischenschicht zu dem Laufflächenband während der Herstellung. Sie ermöglicht auch eine solche genaue Ausrichtung der Verstärkungsfasern, dass sie im Wesentlichen in der gleichen Äquatorialrichtung wie die 0°-Nylonkorde liegen, die sie ersetzen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beiliegenden Zeichnungen, die in die Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil von ihr bilden, zeigen mehrere Ausführungen der vorliegenden Erfindung. Zusammen mit der vorstehenden allgemeinen Beschreibung und der nachstehenden, ins Einzelne gehenden Beschreibung der Ausführungsformen dienen die Zeichnungen zur Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. In den Zeichnungen zeigt:
1 einen Querschnitt einer ersten herkömmlichen Reifenauslegung, wobei nach dem Stand der Technik die Kautschukbahn zwischen der 0°-Nylonlage und dem Laufflächenband angeordnet ist,
2 eine zweite herkömmliche Reifenauslegung im Querschnitt, bei welcher die Unterschicht, die Kautschukbahn und die 0°-Nylonlage zwischen dem Laufflächenband und der Karkasse angeordnet sind,
3 einen Querschnitt eines Reifens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welchem eine im Wesentlichen gleichförmige elastomere Zwischenschicht unter dem Laufflächenband angeordnet ist,
4 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dickeren Bereichen an den Rändern der elastomeren Zwischenschicht, und
5 eine dritte Ausführungsform der elastomeren Zwischenschicht, wobei dickere Bereiche über der Breite des Laufflächenbandes dort angeordnet sind, wo die Nuten in dem Laufflächenband Biegestellen bilden, für die die dickeren Abschnitte der elastomeren Zwischenschicht einen Ausgleich bieten.
1 zeigt einen Reifen T gemäß einem ersten Beispiel nach dem Stand der Technik. Der Reifen T hat herkömmlicherweise wenigstens eine Karkassenlage CP, deren gegenüberliegende Seitenränder um entsprechende Verankerungswulstkerne BC herumgefaltet sind, von denen jeder in einen Wulst B eingeschlossen ist, der längs eines inneren Umfangsrandes des Reifens T gebildet wird, in welchem der Eingriff des Reifens T auf einer Montagefelge R erfolgt, die Teil eines Fahrzeugrades ist.
Längs ihrer Umfangserstreckung ist/sind an der Karkassenlage CP ein oder mehrere Gurtlagen BL angebracht, die aus textilen oder metallischen Korden bestehen, die in eine gummierte Bahn eingeschlossen sind. Gewöhnlich gibt es drei Gurtlagen BL, von denen die ersten beiden nahe an der Karkassenlage CP aus einem gummierten Gewebe mit Korden, vorzugsweise metallischen Korden, hergestellt sind, die sich kreuzen, wobei beide im Winkel bezüglich der Äquatorialebene Y-Y des Reifens T angeordnet sind. Über den beiden metallischen Gurtlagen ist eine Lage NL aus gummiertem Gewebe angeordnet, die Verstärkungskorde, vorzugsweise aus einem textilen Material, und besonders bevorzugt aus einem wärmeschrumpfbaren Material, wie Nylon, enthält, die mit 0° (d.h. in Umfangsrichtung) bezüglich der Äquatorialebene des Reifens ausgerichtet sind.
An der Außenfläche der Karkassenlage CP ist an entsprechenden gegenüberliegenden Seitenabschnitten ein Paar von Seitenwänden S angebracht, von denen sich jede im Wesentlichen von dem Wulst B bis zu dem so genannten "Schulter"-Bereich des Reifens erstreckt, der in der Nähe des Endrandes der Gurtlagen gebildet wird.
Um die Gurtlagen BL herum ist umfangsseitig ein Laufflächenband T angeordnet, dessen Seitenränder an den Schultern enden und mit den Seitenwänden S verbunden sind. Das Laufflächenband TB hat außen eine Abrollfläche, die so angeordnet ist, dass sie in einer Kontaktbeziehung auf dem Boden wirkt, und der Umfangsnuten G ausgebildet sein können, die sich mit Queraussparungen abwechseln. Die Nuten G bilden eine Vielzahl von Blöcken, die in einer oder mehreren Umfangsreihen verteilt sind.
Wie gezeigt, ist das Laufflächenband TB angrenzend an eine Kautschukbahn RS und über ihr angeordnet. Die Kautschukbahn RS hat gewöhnlich eine Dicke von 0,2 bis 1,0 mm und erstreckt sich fast über die ganze Breite des Laufflächenbandes TB. An jedem Ende des Laufflächenbandes TB sind Miniseitenwände MSW angeordnet, die dem Fachmann bekannt sind. Bei dem herkömmlichen Reifen ist genau unter der Kautschukbahn RS eine Nylonlage NL angeordnet. Die beiden Lagen haben eine zusammengesetzte Dicke TA.
Natürlich kann in diesem Fall die Kautschukbahn RS weggelassen werden, wenn das Laufflächenband TB eine ausreichende Klebrigkeit hat.
2 zeigt einen Teilaufbau eines Reifens T gemäß eines zweiten Beispiels nach dem Stand der Technik. Wie gezeigt, hat das Laufflächenband TB eine Unterschicht UL an seinem untersten Teil über der Kautschukbahn RS. Die Unterschicht UL ist gewöhnlich zwischen etwa 1 und 2 mm dick, jedoch ist in jedem Fall die Unterschicht UL nicht dick genug, dass sie in Kontakt mit der Straße kommt, wenn die Reifenlaufflächen verschleißt. Dies ist wünschenswert, weil die Zusammensetzung der Unterschicht UL sich von der des Laufflächenbandes TB unterscheidet und deshalb nicht die gleichen Betriebseigenschaften wie das Laufflächenband TB hat. Wie bei dem ersten Beispiel aus dem Stand der Technik ist die Nylonlage NL unter der Kautschukbahn RS angeordnet. Die Unterschied UL, die Kautschukbahn RS und die Nylonlage NL haben eine kombinierte Dicke TH. Wie beim ersten Beispiel können Miniseitenwände MSW an jedem Seitenrand des Laufflächenbandes TB angeordnet sein.
Natürlich kann auch in diesem Fall die Kautschukbahn RS weggelassen werden, wenn die Unterschicht UL eine ausreichende Klebrigkeit hat.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Kautschukbahn RS gewöhnlich aus einem elastomeren Massenmaterial besteht, das bekanntlich auf einer Kombination mit Naturkautschuk basiert, das im Stand der Technik gut bekannt ist. Insgesamt ergibt sich eine ausreichende Klebrigkeit der Kautschukbahn RS aufgrund der Menge an Naturkautschuk, die größer als 50% der Polymermenge ist. Der Masse der Kautschukbahn RS können andere Zusatzstoffe zugegeben werden, um eine permanente ausreichende Klebrigkeit zu erhalten. Auf diese Weise klebt das Laufflächenband TB (unabhängig davon, ob es die Unterschicht UL aufweist oder nicht) während des Aufbaus an der darunter liegenden Lage. Bei jedem Beispiel wird die Kautschukbahn RS als Bahn an der Unterseite des Laufflächenbandes TB (oder des Laufflächenbandes TB mit der Unterschicht UL) angebracht. Die Lagen unter der Kautschukbahn RS sind gewöhnlich eine Nylonlage NL, auf die zwei Gürtellagen und die Karkassenlagen (nicht gezeigt) folgen.
Bei dem herkömmlichen Beispiel wird die Kautschukbahn RS getrennt von dem Laufflächenband TB des Reifens T hergestellt. Die Kautschukbahn RS ist gewöhnlich eine kalandrierte Bahn aus einem Material, das an der Unterseite des Laufflächenbandes TB (oder des Laufflächenbandes TB mit Unterschicht UL) nach ihrer Extrusion aufgebracht wird. Die Kautschukbahn RS kann auch mit dem Laufflächenband TB koextrudiert werden. Die Kautschukbahn RS und das Laufflächenband TB (oder das Laufflächenband TB und die Unterschicht UL) bilden zusammen mit den anderen Elementen des Reifens einen fertigen Rohreifen, der zur Herstellung eines dicken und integrierten Reifenprodukts vulkanisiert wird.
Im Gegensatz zu dem Stand der Technik und wie in der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung gemäß 3 gezeigt ist, hat das Laufflächenband 1 einen Außenteil 2, der über einer elastomeren Zwischenschicht 3 angeordnet ist. Die elastomere Zwischenschicht 3 hat über ihrer Breite eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke 4. Der äußere Teil 2 kann auch Miniseitenwandabschnitte 5, 6 an jedem äußersten Ende aufweisen, Die Dicke der elastomeren Zwischenschicht 3 ist größer als 1 mm und liegt vorzugsweise zwischen etwa 1,5 und 2 mm. Auf jeden Fall sollte die Dicke des Außenteils 2 im Hinblick auf die maximale Tiefe der Nuten des Laufflächenmusters, es der elastomeren Zwischenschicht 3 nicht ermöglichen, mit der Straßenfläche in Kontakt zu kommen, wenn die Reifenlauffläche verschleißt. Das nach der vorliegenden Erfindung hergestellte Laufflächenband 1 wird dann in die Struktur eines Reifens eingeschlossen.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt gemäß 4 ein Laufflächenband 10 mit einem äußeren Teil 12, der über einer elastomeren Zwischenschicht 14 angeordnet ist. Die elastomere Zwischenschicht 14 hat eine variable Dicke ausgehend von einer Dicke 16 des zentralen Abschnitts 18 bis zu Dicken 20, 22 der Randabschnitte 24, 26. Der äußere Teil 12 kann auch Miniseitenwandabschnitte 28, 30 an jedem äußersten Ende aufweisen. Die Dicke 16 des zentralen Abschnitts 18 ist größer als 1 mm und liegt vorzugsweise zwischen 1,5 mm und 2 mm, während die Dicken 20, 22 der Randabschnitte 24, 26 größer ls 1 mm sind und vorzugsweise zwischen 1,5 mm und 3 mm liegen und jedenfalls größer als die Dicke 16 sind. In jedem Fall sollten die verschiedenen Dicken des äußeren Teils 12 unter Berücksichtigung der maximalen Tiefe der Nuten in dem Laufflächenmuster es nicht ermöglichen, dass die elastomere Zwischenschicht 14 in Kontakt mit der Straßenfläche kommt, wenn die Reifenlauffläche verschleißt. Obwohl diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch in Betracht zieht, dass die Dicken 20, 22 gleich sind, erkennt der Fachmann leicht, dass sich die Dicken 20, 22 voneinander unterscheiden können, was von der Reifenauslegung abhängt, um die Betriebscharakteristika des inneren und äußeren Randes des Laufflächenbandes 10 zu variieren, ohne vom Rahmen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, wie in 5 gezeigt ist, das Laufflächenband 40 eine elastomere Zwischenschicht 46 mit zusätzlichen Abschnitten variabler Dicke aufweisen. Gemäß 5 kann das Laufflächenband 40 eine elastomere Zwischenschicht 46 mit Randabschnitten 44, 45 aufweisen, deren Dicken 48, 50 größer als eine Basisdicke 52, 54 von Basisabschnitten 56, 42 sind. Darüber hinaus kann in einem Bereich eines äußeren Teils 60, der eine breite Nut 62 aufweist, ein dickerer Zwischenabschnitt 58 mit einer Dicke 66 vorgesehen sein, die größer ist als die der Basisabschnitte 56, 42. Der dickere Zwischenabschnitt 58 der elastomeren Zwischenschicht 46 gleicht eine disproportional höhere Spannung in dem Bereich der breiten Nut 62 aus, wenn sich das Laufflächenband 40 dreht, da die breite Nut 62 als ein Biegepunkt im Laufflächenband 40 wirkt, wo sich Spannungen während des Betriebs, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, akkumulieren können. Die Dicke der verschiedenen Abschnitte der elastomeren Zwischenschicht 46 folgt den gleichen allgemeinen Regeln wie bei dem vorhergehenden Beispiel. Die Basisabschnitte 56, 42 sind größer als 1 mm und sind vorzugsweise zwischen 1,5 mm und 2 mm dick, während die Randabschnitte 44, 45 und der dickere Zwischenabschnitt 58 größer als 1 mm und als die Basisabschnitte 56, 42 und vorzugsweise zwischen 1,5 mm und 3 mm dick sind. Auf jeden Fall sollte die Dicke des äußeren Teils 60 hinsichtlich der maximalen Tiefe der Nuten des Laufflächenmusters es nicht ermöglichen, dass die elastomere Zwischenschicht 46 in Kontakt mit der Straßenfläche kommt, wenn die Reifenlauffläche verschleißt.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Querschnittsprofil der elastomeren Zwischenschicht 46 symmetrisch. Obwohl in Betracht gezogen wird, dass die Dicken 48, 50 der Randabschnitte 44, 45 zueinander gleich sind, können die Dicken 48, 50 jedoch auch so ausgelegt werden, dass sie sich voneinander unterscheiden. Gleichermaßen können sich, obwohl nach der vorliegenden Erfindung die Dicke 66 der dickeren Zwischenschicht 58 die gleiche wie die der Randabschnitte 44, 45 ist, die Dicken eines jeden dieser Abschnitte voneinander unterscheiden, was von den Betriebscharakteristika abhängt, die für die spezielle Reifenauslegung gewünscht werden. Während die Dicken 52, 54 der Basisabschnitte 56, 42 gleich sein können, können sie sich darüber hinaus auch voneinander unterscheiden, was für den Fachmann selbstverständlich ist.
Während bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nur ein dickerer Zwischenabschnitt 58 in Verbindung mit der breiten Nut 62 gezeigt ist, können viele derartige Abschnitte über der Breite des Laufflächenbandes 40 angeordnet werden, wenn das Laufflächenband 40 mehr als eine breite Nut 62 aufweist. Schließlich können bei dem Aufbau des Laufflächenbandes 40 genauso wie bei dem vorherigen Beispiel Miniseitenwände 68, 70 vorgesehen werden.
Es wird nun der Aufbau der elastomeren Zwischenschicht von jeder der drei gezeigten Ausführungsformen beschrieben. Natürlich gilt die vorliegende Beschreibung für alle Ausgestaltungen nach der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau kann durch Extrusion oder Kalandrieren erreicht werden, was nachstehend näher beschrieben wird.
Beim Bau der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, die elastomere Zwischenschicht in dem Raum anzuordnen, der herkömmlicherweise von der Unterschicht besetzt ist, wie die drei Beispiele der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Platzierung dieser Filzschicht an dieser Stelle ermöglicht den Bau eines Reifens, der leichter (im Gewicht) als der herkömmliche Reifen ist, jedoch die Handling-Eigenschaften des herkömmlichen Reifens beibehält. Es ist jedoch möglich, die Filzschicht in dem Reifen an der Stelle zu positionieren, die herkömmlicherweise von der 0°-Nylonlage eingenommen wird. Bei einem solchen Beispiel können die Leistungsvorteile der elastomeren Zwischenschicht verwirklicht werden, das Gesamtgewicht des Reifens wird jedoch verglichen mit dem herkömmlichen Reifen nicht merklich verringert.
Bevorzugt wird, dass die Verstärkungsfasern Aramidfasern sind und aus Kevlar^®, Twaron^® oder irgendeinem anderen Material bestehen können. Insbesondere wird bevorzugt, dass die Verstärkungsfasern einen Rumpfabschnitt mit einem Durchmesser von etwa 10 Mikron (μm) und eine Länge von etwa 200 Mikron (μm) haben. Dies gibt den Verstärkungsfasern ein Seitenverhältnis von etwa 20, bei dem es sich um das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Fasern handelt. Von dem Rumpfabschnitt aus können die Verstärkungsfasern sich nach außen erstreckend auch zahlreiche Verzweigungen oder Fibrillen mit einem Durchmesser haben, der kleiner ist als der Durchmesser des Rumpfabschnitts.
Eine Erörterung der Struktur dieser Fasern befindet sich in dem US-Patent 4,871,004, das hier durch Referenz eingeschlossen ist. Nach diesem Patent sind Kevlar^®-Erzeugnisse, wie Kevlar^® 29 (ein spezielles Kevlar^®-Fasermassenerzeugnis), in Stapellänge und als Masse erhältlich, wobei es sich gemäß der "Modern Plastics Encyclopedia" um eine Aramidfaser mit nied riger Dichte und hoher Festigkeit handelt. Nach der Beschreibung von DuPont bestehen Kevlar^®-Fasern aus langen molekularen Ketten, die aus Polyparaphenylenterephthalamid hergestellt werden. Die Ketten sind bei starker Zwischenkettenbindung in hohem Maße ausgerichtet, was eine einzigartige Kombination von Eigenschaften ergibt.
Obwohl sich die folgende Erörterung speziell auf Kevlar^®-Fasern richtet, da sie das bevorzugte Verstärkungsmittel sind, können sie natürlich auch durch Twaron^®-Fasern ganz oder teilweise ersetzt werden, ohne vom Rahmen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Nach Akzo Nobel sind Twaron^®-Fasern leichte, superfeste synthetische Fasern aus einem Aramidpolymer. Die Aramidmoleküle zeichnen sich durch relativ starre Polymerketten aus, die durch starke Wasserstoffbindungen verbunden sind, die mechanische Spannungen hin und her, ähnlich wie ein Reißverschluss, übertragen. Schließlich können auch andere Aramidfasern mit ähnlichen Verzweigungsfibrillen Kevlar^® oder Twaron^® ersetzen, was für den Fachmann selbstverständlich ist, ohne dabei vom Rahmen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Unabhängig von den verwendeten Fasern sind sie darüber hinaus im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie die 0°-Nylonkorde in den herkömmlichen Reifenbeispielen ausgerichtet, so dass die Fasern ihre beabsichtigte Funktion verbessern.
Die bei den bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung verwendeten Kevlar^®-Fasern werden in Naturkautschuk (NR) dispergiert, wobei die sich ergebende Mischung als "Kevlar^®-Fasermasse" bekannt ist, bei der es sich um ein Handelsprodukt von DuPont handelt.
Die Verwendung von Kevlar^®-Fasermasse trägt als Vormischung stark zu dem Erfolg der vorliegenden Erfindung bei, weil sie im Herstellungsprozess bestimmte Vorteile hat.
Natürlich sind sowohl Kevlar^® als auch Twaron^® als Pulpe von den jeweiligen Herstellern erhältlich. Eine Aramidfaser enthaltende Pulpe ist eine vorgemischte Kombination aus der Aramidfaser und Kautschuk. Die Verwendung einer Aramidpulpe wird bevorzugt, da die Pulpen leichter in die elastomere Masse als rohe Aramidfasern einmischbar sind, um die Homo genität der Fasern zu verbessern, die in der Kautschukmasse verteilt sind, welche zum Aufbau der elastomeren Zwischenschicht der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Aramid-Rohfasern sind aufgrund ihrer verzweigten Struktur sehr flaumig und mischen sich mit der elastomeren Masse nur mit einem bestimmten Aufwand.
Die für die elastomere Zwischenschicht der vorliegenden Erfindung hergestellte Masse kann durch die Menge an Aramidfasern beschrieben werden, die der Mischung zugegeben werden. Da die Masse in Teilen pro Hundert Teilen Kautschuk ausgedrückt wird, wird gewöhnlich die Abkürzung "phr" verwendet.
Die Menge der Fasern liegt vorzugsweise zwischen etwa 5 und 15 phr. Besonders bevorzugt liegt die Menge der Fasern zwischen etwa 7 und 11 phr. Ganz besonders bevorzugt beträgt die Menge an Aramidfasern etwa 9 phr.
DuPont liefert verschiedene Kevlar^®-Faser-Vormischungen. Die besonders bekannte und meistens verwendete Vormischung, auf die häufig als Kevlar^®-Pulpe Bezug genommen wird, ist eine Mischung aus 77% Naturkautschuk (NR) und 23% Fasern.
Wenn die Fasern als Kevlar^®-Pulpe zugesetzt werden, können sie erreichen, dass der unerlässliche Dispersionspegel in der Kautschukgrundmasse bei der vorliegenden Erfindung wirksam wird. Die so in die Masse eingebrachte NR-Menge wird in die Gesamtmenge des Kautschuks eingerechnet.
Die Kautschukmasse kann aus irgendeiner Anzahl von unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt sein, die vulkanisiert werden können, um die Kautschukelastomere zu ergeben. Beispielsweise kann irgendeiner der folgenden Kautschuke oder eine Kombination von ihnen verwendet werden: Naturkautschuk (NR), Isoprenkautschuk (IR), emulsionspolymerisierter Styrol-Butadien-Kautschuk (E-SBR), lösungspolymerisierter SBR (S-SBR), Butadien-Kautschuk (BR) und dergleichen.
Für die vorliegende Erfindung wird eine Kombination aus NR und E-SBR bevorzugt. Obwohl die besten gefundenen Ergebnisse mit NR erhalten wurden, ist unglücklicherweise die Verwendung einer Mischung von nur NR aufgrund der Schwierigkeiten nicht möglich, die auftre ten, wenn die Masse extrudiert wurde. Die zum Extrudieren des NR-Produkts benötigte Temperatur war einfach zu hoch. Versuche zeigten, dass ein geeigneter Kompromiss mit einer Mischung von etwa 60% NR und etwa 40% E-SBR erhalten wurde.
Für den Bau von Reifen ist Ruß (CB – Carbon Black) ein Standardfüllstoff. Es hat sich gezeigt, dass man bei Reifen bessere Eigenschaften erhält, wenn als Füllstoff für die Mischung CB aus der N300-Reihe (ASTM-Nomenklatur; Iodadsorption zwischen etwa 65 und 95 mgl/gCB (ISO 1304/85), DBP zwischen etwa 70 und 125 ml/100 gCB (ISO 4656/92)) verwendet wurde. Aufgrund von Versuchen wurde eine CB-Menge zwischen etwa 30 und 80 phr, und stärker bevorzugt zwischen etwa 50 und 70 phr bevorzugt. Bei der vorliegenden Erfindung wurde am stärksten bevorzugt ein Einschluss von etwa 60 phr von CB N326.
Das Vorhandensein von vernetzenden Harzen, beispielsweise Resorcino-Formaldehydharz mit aromatischen Polyamidfasern, hat bekanntlich einen vorteilhaften Effekt auf die sich ergebende Masse. Ein ins Einzelne gehender Ansatz einer für Reifenversuche verwendeten Masse, die Masse A, ist in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben.
TABELLE 1
Wie Tabelle 1 angibt, enthält die Masse 39 phr Kevlar^®-Pulpe (23% Kv, 77% NR), was bedeutet, dass 30 phr NR und 9 phr Kevlar^®-Fasern vorhanden sind.
Die Masse A wurde dann vorzugsweise mit dem Laufflächenband und Miniseitenwandmassen koextrudiert. Neben anderen Gründen wird die Koextrusion bevorzugt, weil die für die Basismasse A erforderliche Dicke bei der zu prüfenden Reifenspezifikation für ein Kalandrieren zu groß war. Zusätzlich ermöglicht die Koextrusion eine Ausrichtung der Fasern im Wesentlichen in Umfangsrichtung, d.h. in die gleiche Richtung wie die 0°-Nylonkorde des herkömmlichen Reifenaufbaus. Die Koextrusion wurde weiterhin bevorzugt, weil sie es ermöglichte, die aus der Masse A hergestellte Schicht mit variabler Dicke zu formen, wie es in 4 oder 5 gezeigt ist. Wie beispielsweise in 4 gezeigt und wie beschrieben ist, waren die Dicken 20, 22 der Randabschnitte 24, 26 etwa 33% größer als die Dicke 16 des Mittelabschnitts 18.
Die Koextrusion der Masse A zusammen mit den Miniseitenwänden 28, 30 wurde unter Verwendung eines Mundstücks ausgeführt, das speziell für diesen Zweck gebaut wurde. Zur Herstellung der Endform der aus der Masse A hergestellten Schicht musste mehr als eine Version des Mundstücks für jedes der Profile verwendet werden.
Der Koextrusionsprozess wurde durch die Geschwindigkeit des Hauptförderers gesteuert, während die Extrudattemperatur so gesteuert wurde, dass sie 120°C nicht überschritten hat. Es wurden auch Steuerungen dafür getroffen, dass die Extrudatabmessungen für die spezifischen Werte oder Bereiche des zu prüfenden Bereiches beibehalten werden konnten. Aufgrund der Verstärkungswirkung der Fasern in der Masse A wurde gefunden, dass die Masse A nicht anschwillt, wenn sie aus dem Mundstück heraus extrudiert wird. D.h. mit anderen Worten, dass die Masse A im Wesentlichen die gleichen Abmessungen beibehält, wenn sie den Extruder verlässt. Deshalb musste die Viskosität der Masse optimiert werden.
Als Extrusionsanlage wurde ein Triplex-Extruder mit den folgenden Eigenschaften verwendet: (1) für den Hauptkörper ein Schneckendurchmesser von 150 mm, (2) für den Basiskörper ein Schneckendurchmesser von 120 mm und (3) für den Miniseitenwandkörper ein Schneckendurchmesser von 90 mm. Der Schaft, die Schnecke und der Kopf eines jeden Körpers wurden während des Prozesses wärmereguliert.
Wenn der Reifen entsprechend den Misch- und Extrudierschritten gebaut wurde, wie oben beschrieben, haben die Luftreifen (175/65 R14 T) eine Verstärkungsschicht unter dem Laufflächenband aus der Masse A. Mit den erhaltenen Reifen wurden dann Versuche ausgeführt und mit anderen Reifen verglichen, um die Wirksamkeit des Aufbaus der vorliegenden Erfindung zu bewerten.
Zuerst wurde ein herkömmlicher Reifen geprüft (Reifen I). Zweitens wurde ein Reifen (Reifen II) geprüft, in welchem die Kautschukbahn und die Unterschicht durch eine elastomere Zwischenschicht aus der Masse A ersetzt wurden. Drittens wurde ein Reifen (Reifen III) wie Reifen II geprüft, bei dem die 0°-Nylonlage entfernt war. Bei diesem dritten Beispiel war die Dicke der Masse A 30% über die Unterschichtdicke gesteigert. Bei dem dritten Beispiel lag der Bereich der Dicke der Masse A zwischen 17% und 27% der gesamten kombinierten Dicke der koextrudierten halbfertigen Lauffläche, der Miniseitenwand und der Basismasse A. In diesem Fall war die Unterschicht etwa 2 mm dick. Viertens und abschließend wurde ein Reifen (Reifen IV) wie Reifen III gebaut. Bei diesem vierten Beispiel wurde die Masse A entsprechend der vorliegenden Erfindung, wie in 4 gezeigt, geformt. Der Bereich der Dicke der Masse A im mittleren Laufflächenbereich war der gleiche wie für den Reifen III. Am Rand der elastomeren Zwischenschicht war der Rand zwischen 25% und 50% dicker als die Gesamtdicke des koextrudierten Halbfabrikats aus Laufflächen einschließlich Masse A. Im Falle des Reifens IV war die Unterschicht an dem Mittelabschnitt 2 mm dick und an den Randabschnitten 3 mm dick. Die vier vorstehend beschriebenen Reifen wurden dann in mehrfacher Hinsicht geprüft.
Als Erstes wurde ein Hochgeschwindigkeits-Unversehrtheitstest durchgeführt. Der Test wurde an einem Reifen, der auf einer Trommel mit einem Durchmesser von 2 m dreht, bei einer Belastung von 394 kg und bei einem Luftdruck von 2,5 bar ausgeführt. Der Reifen, der wie bei unserem Versuch die Geschwindigkeitsklasse T hat, wurde 60 Minuten bei 190 km/h gedreht, wonach die Geschwindigkeit alle 10 nun um 10 km/h erhöht wurde, bis der Reifen zerreißt. Alle Reifen waren in der Lage, die Unversehrtheitstestgrenze (10 min bei 200 km/h) zu durchlaufen. Im Falle des Reifens III endete der Versuch jedoch früher als bei den anderen Reifen (2 Minuten bei 220 km/h). Die frühe Beendigung des Versuchs des Reifens III zeigt, dass ohne die 0°-Nylonlage eine konstante Dicke der Basisschicht weniger wirksam als ande re Konstruktionen auch mit der hochverstärkten Basis aus der Masse A war. Zu vermerken ist, dass dies nicht bedeutet, dass die Auslegung des Reifens III für den Einsatz ungeeignet ist, sondern dass andere Auslegungen, wie der Reifen IV, bevorzugt wurden. Alle anderen Reifen erreichten wenigstens 230 km/h. Dies bestätigte, dass Reifen IV mit den Vorteilen der vorliegenden Erfindung, bei der die Randabschnitte um 33% dicker als der Mittelabschnitt der Basisschicht waren, die bevorzugte Ausführungsform war. Mit anderen Worten, der Reifen IV mit der elastomeren Zwischenschicht der vorliegenden Erfindung ersetzte die herkömmliche Nylon- und Kautschukbahnen erfolgreich, ohne die Reifenleistung zu beeinträchtigen.
Als Zweites wurde ein Rollwiderstands-(RR – Rolling Resistance -)Test an den Reifen I, II, III und IV durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass die Zugabe von Masse A zu dem Reifen bei jedem Beispiel vorteilhaft war, auch wenn sich der Bereich ihrer Wirksamkeit als Funktion der gewählten Geschwindigkeit und der gewählten Struktur veränderte. Die Reifen I und II zeigten den gleichen RR bis zu einer mittleren Geschwindigkeit (< 120 km/h), während bei einer höheren Geschwindigkeit der Reifen II einen geringeren RR zeigte. Die Gewichte der Reifen I und II waren gleich, so dass gezeigt wurde, dass die Verbesserungen im RR lediglich von der Masse A abhängen. Die Reifen III und IV waren leichter als die Reifen I und II, weil sie keine 0°-Nylonlage enthielten, wobei beide Reifen bei niedrigen Geschwindigkeiten einen niedrigen RR hatten. Bei hohen Geschwindigkeiten zeigte der Reifen III einen gesteigerten RR. Der Reifen IV mit der weiteren Verbesserung gegenüber Reifen III hatte den gleichen RR wie Reifen I. In diesem Fall ergab sich, dass ohne die 0°-Nylonlage die Masse A in der Lage war, den größten Teil der Ursprungsstabilität, die bei dem herkömmlichen Reifen vorhanden war, beizubehalten, der Versuch zeigte jedoch, dass die Masse A den Vorteil der zusätzlichen Stabilität nutzte, die sich durch die strukturelle Modifizierung durch die größere Dicke an den Randabschnitten ergab.
Als Drittes und abschließend wurde ein Außenversuch unter Verwendung der Reifen I, II, III und IV durchgeführt. Bei diesem Versuch wurden mehrere Fahrzustände bewertet, um die Effekte der Masse A und die neue Struktur nachzuweisen. Der Versuch bewies, dass bevorzugt die Form der Schicht aus der Masse A in 4 modifiziert werden sollte, um dazu beizutragen, die Eigenschaften wiederzugewinnen, die verloren gehen, wenn die 0°-Nylonlage entfernt ist. Es wurde gefunden, dass sich die Trocken-Handlings-Leistung bei jedem Beispiel unabhängig von dem Aufbau verbesserte, bei welchem die Masse A in den Reifenaufbau ein geschlossen war. Die Verbesserung war mäßig, aber erkennbar, und im Reifen IV besonders bemerkbar. Diese Schlussfolgerung wurde auch bei Soft-Handlings-Bedingungen verwirklicht. Komforttests zeigten eine Verbesserung nur für den Reifen II, während für die Reifen III und IV kein merklicher Unterschied beobachtet wurde, was wiederum die Folgerung stützt, dass der Einschluss der elastomeren Zwischenschicht aus der Masse A die Kautschukbahn und die Nylonschicht des herkömmlichen Reifens erfolgreich ersetzt, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.
Die vorliegende Erfindung bietet einen neuen Aufbau für Reifen, der das Weglassen der 0°-Nylonlage ausgleicht. Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Erfindung den Bau eines leichteren Reifens, der leichter herzustellen ist, jedoch nicht die Handlings-Eigenschaften verliert, die sich mit der 0°-Nylonlage ergibt.
TABELLE 3
In Tabelle 3 bedeutet "-Ny 0°", dass keine Nylonlage vorhanden war, "NP" bezieht sich auf die zum Stand der Technik gehörenden Reifen, die zu Beginn der Beschreibung erörtert wurden, "+Kv" bedeutet, dass Kevlar^®-Pulpe zugesetzt wurde, "+Kv var. Dicke" bedeutet, dass Kevlar^®-Pulpe zugesetzt wurde und dass die Schicht eine variable Dicke hatte, während "1' (240 km/h)" bedeutet, dass nach einer Minute bei der Geschwindigkeit von 240 km/h der Reifen "zerstört" wurde.
Zusätzliche Vorteile und Modifizierungen ergeben sich für den Fachmann auf einfache Weise. Deshalb ist die Erfindung in ihren breiteren Aspekten nicht auf die spezifischen Einzelheiten, repräsentativen Vorrichtungen und veranschaulichenden Beispielen, wie sie gezeigt und beschrieben sind, beschränkt. Somit können Abweichungen von solchen Einzelheiten vorgenommen werden, ohne den Rahmen des Gesamterfindungskonzepts zu verlassen, wie es durch die beiliegenden Ansprüche bestimmt ist.

Claims

Luftreifen für Fahrzeugräder – mit einer Gürtelkarkasse, – mit einem Laufflächenband (1, 10, 40), das an seiner Oberfläche mit Nuten für das In-Kontakt-Kommen mit dem Boden versehen ist und das sich auf der radial äußeren Fläche der Karkasse befindet, – mit Seitenwänden (S) und Wulsten (B) zur Verankerung des Reifens an einer Radfelge (R), – mit einem Gurtaufbau zwischen dem Laufflächenband (1, 10, 40) und der Karkasse und – mit einer faserverstärkten elastomeren Zwischenschicht (3, 14, 46), die zwischen dem Gurtaufbau und dem Laufflächenband angeordnet ist und ein vernetzendes Harz aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass die faserverstärkte elastomere Zwischenschicht (14) im Querschnitt zwei Randabschnitte (24, 26) aufweist, die dicker als ein zentraler Abschnitt (18) sind und – dass die faserverstärkte elastomere Zwischenschicht (14) eine Breite hat, von der von den beiden Randabschnitte (24, 26) jeder etwa 2/7tel und der zentrale Abschnitt (18) die restlichen 3/7tel einnehmen.
Reifen nach Anspruch 1, bei welchem die faserverstärkte elastomere Zwischenschicht (3, 14, 46) ein Mischungsmaterial und kurze Verstärkungsfasern aufweist.
Reifen nach Anspruch 2, bei welchem die kurzen Verstärkungsfasern ein Aramidpolymer aufweisen.
Reifen nach Anspruch 2, bei welchem die kurzen Verstärkungsfasern mit einem Winkel von im Wesentlichen 0° bezüglich einer Äquatorialebene (Y-Y) des Reifens ausgerichtet sind.
Reifen nach Anspruch 2, bei welchem das Mischungsmaterial aus Naturkautschuk, Isoprenkautschuk, emulsionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk, lösungspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk und Butadien-Kautschuk ausgewählt wird.
Reifen nach Anspruch 2, bei welchem die Konzentration der kurzen Verstärkungsfasern in dem Mischungsmaterial zwischen etwa 5 und 15 phr liegt.
Reifen nach Anspruch 2, bei welchem die Konzentration der kurzen Verstärkungsfasern zwischen etwa 7 und 11 phr liegt.
Reifen nach Anspruch 1, bei welchem die faserverstärkte elastomere Zwischenschicht (3, 14, 46) in das Laufflächenband (1, 10, 40) eingeschlossen ist.
Reifen nach Anspruch 2, bei welchem das Mischungsmaterial mehr als etwa 50% Naturkautschuk aufweist.
Reifen nach Anspruch 2, bei welchem das Mischungsmaterial eine Konzentration an Ruß aufweist, die zwischen etwa 20 und 80 phr liegt.
Reifen nach Anspruch 1, bei welchem die faserverstärkte elastomere Zwischenschicht (3, 14, 46) eine Dicke hat, die größer als 1 mm ist.
Reifen nach Anspruch 1, bei welchem die faserverstärkte elastomere Zwischenschicht (3, 14, 46) eine Dicke zwischen 1,5 mm und 3 mm hat.
Reifen nach Anspruch 1, bei welchem die zwei Randabschnitte (24, 26) beide zwischen etwa 25% bis 75% dicker sind als der zentrale Abschnitt (18).
Reifen nach Anspruch 1, bei welchem die zwei Randabschnitte (24, 26) beide etwa 33% dicker sind als der zentrale Abschnitt (18).
Reifen nach Anspruch 1, bei welchem der Gurtaufbau wenigstens zwei Lagen aus gummiertem Gewebe mit Korden aufweist, die einander kreuzen und die beide im Winkel bezüglich einer Äquatorialebene (Y-Y) des Reifens angeordnet sind.
Reifen nach Anspruch 1, bei welchem eine Schicht aus gummiertem Gewebe mit Längsverstärkungskorden, die in einem Winkel von im Wesentlichen 0° bezüglich der Äquatorialebene (Y-Y) des Reifens verlaufen, nicht vorhanden ist.
Reifen nach Anspruch 1, bei welchem bei dem Reifen eine oder mehrere Lagen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die eine Kautschukbahn, eine Null-Grad-Lage und eine Unterlage aufweist, nicht inbegriffen sind.
Reifen nach Anspruch 1, bei welchem die faserverstärkte elastomere Zwischenschicht (3, 14, 46) die einzige Schicht ist, die zwischen dem Gurtaufbau und dem Laufflächenband (1, 10, 40) angeordnet ist.
Reifen nach Anspruch 1, bei welchem das vernetzende Harz ein Resorcinol-Formaldehyd-Harz aufweist.