DE8033602U1 - Fahrzeugluftreifen, Drahtkern zur Verwendung darin und Vorrichtung zur Herstellung des Drahtkernes (II) - Google Patents

Description

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ft /Fahrzeugluftreifen

fl Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen nach

$ dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

p Bei hochbelasteten Fahrzeugreifen treten insbesondere

P im Bereich des Reifenfußes starke Spannungskonzentra-

ί tionen auf. Diese sind einerseits darauf zurückzu-

f| führen, daß sich der Reifen jeweils in demjenigen Be-

reich, der die Lastabstützung auf der Fahrbahn übernimmt, also im Fußbereich, über dem Felgenrand seitlich ausbaucht, wobei diese Ausbauchung beim Fahren entsprechend der Umdrehungszahl des Rades periodisch auftritt. Bei den bekannten Fahrzeugluftreifen weisen die Reifenwülste, die in die Felge eingesetzt werden, jeweils einen Drahtkern aus parallel aufgewickelten Drähten auf. Die in dem Reifen enthaltene Verstärkungseinlage oder Karkasse ist um die Drahtkerne herumgeschlungen und endet jeweils in dem Außenmantel des Reifens oberhalb des Felgenrandes. Die Karkasse hat in dem Reifenquerschnitt etwa die Form einer unten offenen Ellipse, deren Enden um die Drahtkerne herum nach außen umgebogen sind. Während der periodischen Belastung des Reifens beim Fahren treten im Bereich der Wendepunkte der umgebogenen Karkassenenden Verformungen auf, die sich nachteilig auf die Qualität des Reifens auswirken. Zur Vermeidung von Knickstellen der Karkasse an den Kanten des Drahtkernes ist es üblich, die Drahtkerne mit harten Guromimischungen zu umspritzen und durch die Formgebung der Gummimischung die auftretende Karkassenänderung günstig zu beeinflussen. Aus Kostengründen wird es vorgezogen, die Drahtkerne anstelle der Umspritzung mit einer harten Gummimischung nur mit

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Schutzstreifen zu umhüllen und diese mit in den Reifen einzubauen.

Ferner sind Drahtkerne bekannt, die einen insgesamt runden oder ovalen Querschnitt haben, sowie Drahtkerne, i deren Seitenwände ausgebaucht sind. Bei solchen Drahtkernen werden die Belastungspitzen herabgesetzt, jedoch ^ ist die Herstellung von Drahtkernen mit nach außen ge- '⁵ wölbten Seitenwänden schwierig. I

1 Ein weiterer bekannter Drahtkern (DE-OS 24 10 750) be- s steht aus Drähten, deren Querschnitt abgerundete oder _v

abgeschrägte freie Kanten aufweisen, die "leicht gebrochen" sind. Solche leicht gebrochenen Kanten sind , nicht imstande, Spannungsspitzen, die an den Kanten des Wulstkernes im Material der Reifenkarkasse auftreten, ¹ wesentlich zu mindern. Die inneren Drähte des Draht- ^v kernes haben prizipiell den gleichen Querschnitt wie * die Kantendrähte.

Bekannt ist schließlich ein Wulstkern aus streifenförmigem Bandmaterial, das aufgewickelt ist (DE-OS | 28 10 847) . Den äußeren Abschluß des Wulstkernes bilden im Querschnitt halbkreisförmige Scheiben, um dem Wulstkern eine abgerundete Form zu verleihen. Die Verwendung I dieser Randscheiben erfordert den Einsatz separater Ringe, die als Fremdteile gegen den Wickel gesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahr- I

P zeugluftreifen der eingangs genannten Art zu schaffen, | dessen Drahtkern relativ einfach in einem Wickel- | verfahren herstellbar ist und der trotz der Verwendung ff eines im Querschnitt rechteckigen Drahtmaterials re- §

lativ geringe Belastungspitzen an dem ihn umgebenden Material mit seinen Kanten hervorruft.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen den kennzeichnenden Teils von Schutzanspruch 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Reifen ist mindestens einer der Kantendrähte des Drahtkerns mit einer Abflachung oder Abrundung versehen, so daß der Drahtkern, der zwar insgesamt viereckig ist, dennoch mindestens eine Kante aufweist, die abgerundet ist. Auf diese Weise wird die durch die betreffende Kante des Drahtkernes hervorgerufenen Spannungskonzentration im umgebenden Material und an der Karkasse, die um den Drahtkern teilweise herumgelegt ist, verringert.

Der Drahtkern kann so aufgebaut sein, daß ausschließlich diejenigen Drahtwindungen eines Drahtes, der die äußere seitliche Begrenzung des Drahtkernes bildet, abgerundet oder abgeflacht werden, die an einer Kante des Drahtkernes liegen. Dies bedeutet, daß bei mehreren nebeneinander parallel zueinander aufgewickelten Drähten, die jeweils äußeren Drähte abschnittsweise bearbeitet werden müssen, um die Abflachung oder Abrundung in einem Bereich zu erzeugen, der nach dem Aufwickeln eine Kante des Drahtkernes bildet. Eine derartige abschnittsweise Bearbeitung der Drähte erfordert jedoch eine relativ komplizierte Steuerung der Bearbeitungsvorrichtung in Abhängigkeit von der Wickelstärke des bereits aufgewickelten Drahtes. Eine einfacherere Fertigung ist möglich, wenn der Drahtkern unter Verwendung von Randdrähten hergestellt wird, die bereits über ihre gesamte Länge eine abgerundete oder abge-

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flachte Kante aufweisen. In diesem Fall haben alle Windungen der die seitlichen Begrenzungen des Drahtkernes bildenden Drähte eines abgerundete oder abgeflachte Kante - also auch diejenigen Drahtwindungen, die nicht an einer Kante des Drahtkernes liegen.

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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung des Drahtkernes. Diese Vorrichtung, die eine Wickeltrommel aufweist, auf die mehrere Drähte parallel zueinander aufwickelbar sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden äußeren Drähte vor der Wickeltrommel eine Bearbeitungseinrichtung durchläuft, die ein eine Drahtkante abrundendes Werkzeug aufweist.

Die Abrundung bzw. Abflachung der betreffenden Kante des äußeren Drahtes (Kantendrahtes) erfolgt hierbei unmittelbar vor dem Aufwickeln. Da derselbe Draht jeweils Bestandteil verschiedener übereinandergewickelter Drahtlagen ist, sollte die Verformung der Außenkante nur im Bereich der untersten und/oder der obersten Windung erfolgen» Um dies zu erreichen» ist das Werkzeug derart gesteuert, daß die Abrundung der Drahtkante nur bei der untersten und/oder der obersten Windung erzeugt wird. Das Werkzeug wird also jeweils nur vorübergehend an den Kantendraht angesetzt, und zwar für

eine Dauer, die der Länge der untersten bzw. der obersten Windung entspricht. Da die Länge der obersten Windung größer ist als diejenige der untersten Windung ..'nuß vor und während des Aufbringens der obersten Windung das Werkzeug eine längere Zeit auf den Draht einwirken als vor bzw. beim Aufbringen der untersten Windung.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch den Reifenfuß eines Fahrzeugluftreifens ,

Figur 2 einen Querschnitt durch den Drahtkern des Fahrzeugluftreifens nach Fig. 1,

Figur 3 eine schematische Darstellung der Wickelvorrichtung 15. zur Herstellung des Drahtkernes,

Figur 4 eine Ansicht des Werkzeugs zur Abrundunc der Außenkante eines Kantendrahtes und

Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Drahtkernes.

In Fig. 1 ist der Fahrzeugluftreifen 10 auf einer Schrägschulterfelge 11 montiert dargestellt. An der Innenseite des Reifens 10 verläuft die Karkasse 12, die einer ellipsenähnlichen Idealkurve 13 folgt, wobei jedoch das äußere Ende der Karkasse 12 an einem Wendepunkt 13' knickfrei von

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der Idealkurve 13 abweicht und um den Drahtkern 14 herum
nach außen umgebogen ist. Das freie Ende der Karkasse 12
ist in den Außenmantel 15 des Reifens 10 eingebettet. Der

etwa dreieckförmige Raum zwischen dem Außenmantel 15, der fl

Karkasse 12 und dem Drahtkern 14 ist mit einer Apexmischung I

ausgefüllt. Der Drahtkern 14 ist mit einem Kernschutzstrei- 1

fen 17 umhüllt, der sich der Kontur des Drahtkernes im I

wesentlichen anpaßt und die Ecken abrundend umschließt. Um |

diesen Kernschutzstreifen 17 herum verläuft die Karkasse 12. I

Wie Fig. 1 zeigt, verläuft die Innenseite der Schrägschul- -

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terfelge 11 unter einem Winkel /3 zu einer Parallelen 18 I

zur Reifenachse. Die gleiche Schrägstellung um den Winkel /β §

haben die Unterseite 141 und die Oberseite 142 des Draht- §

kernes 14. Die dem Reifeninnern zugewandten Seitenfläche 1

143 und die der Außenseite zugewandte Seitenfläche 144 |

des Drahtkernes 14 sind unter einem Winkel oC , der zwischen S

15° und 18° beträgt ,gegenüber einer Ebene 19 schräggestellt, |

die senkrecht zur Achse des Reifens bzw. zu der Linie 18 ^

S verläuft. Die Seitenflächen 143 und 144 nähern sich mit |:

zunehmendem Durchmesser der Außenseite des Reifens. t

Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab den Querschnitt des
Drahtkernes 14. Die zu mehreren Lagen oder Windungen übereinandergewickelten Drähte 145 haben einen etwa parallelogrammförmigen Querschnitt, wobei die Breite 3 mm und die

Höhe 1,5 mm beträgt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht jede Lage aus fünf parallel nebeneinanderliegenden Drähten, von denen jeder aus fünf übereinandergewickelten Windungen besteht. Die der Felge zugewandten
beiden Kantendrähte 145' sind entlang derjenigen Kante, die I eine der Innenkanten des

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paral le logranunföritiigen Drahtkernes 14 bildet, mit Abrundungen 145'' versehen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 sind die die oberen Kanten des Drahtkernes 14 bildenden Kantendrähte bzw. -windungen nicht abgeschrägt oder abgerundet. Die beiden oberen Kanten der Kantendrähte 145' können

jedoch erforderlichenfalls, ebenso wie die unteren Kanten '145", ebenfalls abgeschrägt oder abgeflacht sein.

In Fig. 3 ist schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung des Drahtkernes 14 dargestellt. Die Vorrichtung weist eine Wickeltrommel 20 mit konischer Wickelfläche 21 auf. Der Neigungswinkel der Wickelfläche 21 - bezogen auf die Trommelachse - beträgt yO . An demjenigen Ende, an dem die Wickelfläche 21 den kleinsten Durchmesser hat, ist an der Wickeltrommel 20 ein Flansch 22 angebracht, der gegenüber der Stirnfläche der Wickeltrommel 20 unter einem Winkel OC schräggestellt ist, d.h. das eine Ende der Wickelfläche 21 geringfügig üoerragt. An der größeren Stirnseite der Wickeltrommel 20 ist ein Flansch unter Umständen nicht erforderlich.

Zur Bildung des Drahtkernes 14 werden mehrere Drähte 145, 145', die gemeinsam eine Wickellage bilden, parallel nebeneinanderliegend auf die Wickeltrommel 20 aufgewickelt. Jeder Draht wird somit in mehreren Windungen übereinandergewickelt. Der in Fig. 2 ganz links dargestellte Draht wird gegen den Flansch 22 gewickelt, so daß die gewünschte Schräglage der Seitenfläche 143 des Drahtkernes entsteht. Wie Fig. 3 zeigt, laufen die Drähte 145 unter geringer Schrägstellung auf die Wickeltrommel 20, so daß der unter den schrägen Flansch 22 zu wickelnde Draht von dem Flansch 22 nicht behindert wird.

Unmittelbar vor der Wickeltrommel 20 wird jeder der Drähte 145 von einer Verformungseinrichtung 23 seitlich vorgebogen, so daß die ursprünglich rechteckigen Drähte die in Fig. 2 dargestellte Querschnittsform ent-'halten und sich weitgehend spannungsfrei an die schrägverlaufende Wickelfläche .21 anlegen bzw. über die darunterliegenden Drahtlagen legen.

Die Kantendrähte 145' durchlaufen, bevor sie über die Verformungseinrichtung 23 zur Wickeltrommel 20 gelangen, jeweils eine Bearbeitungsstation 24, in der auf einem der Länge der untersten Windung oder der obersten Windung entsprechenden Längenabschnitt die Abrundung 145" der Außenkante erzeugt wird. Die Bearbeitungsstation 24 nach Fig. 4 weist zwei Stützrollen 25, 26 auf, die frei drehbar gelagert sind und zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Flächen des Kantendrahtes 145' abstützen. Das Werkzeug 26 zur Erzeugung der Abrundung 145" besteht aus einer gegensinnig zur Laufrichtung des Drahtes angetriebenen Rolle, die gegen die zu verformende Außenkante des Kantendrahtes 145 unter einem Winkel von 45° gesetzt ist und eine konkave Schleif- oder Fräsfläche 27 zur spanabhebenden Bearbeitung der Drahtkante aufweist. Das Werkzeug 26 kann in Richtung des Doppelpfeiles 28 vor und zurück bewegt werden, wobei in der Vorschubstellung die Bearbeitungsfläche 27 auf die Außenkante des Kantendrahtes 145' einwirkt.

Ein Drahtkern, der unter Verwendung von zwei der in Fig. dargestellten Bearbeitungsstationen 24 hergestellt ist, ist in Fig. 5 abgebildet. Sämtliche Drahtwindungen haben viereckigen Querschnitt, mit Ausnahme der innersten Windung der beiden seitlichen Randdrähte 145', deren zur Reifenachse gerichtete Außenkanten Abrundungen 14 5" aufweisen.

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Der in Fig. 5 im Querschnitt dargestellte Drahtkern 14 besteht aus nebeneinanderliegend parallel aufgewickelten Drähten 145,145', von denen die beiden äußeren, die seitlichen Begrenzungen des Drahtkernes 14 bildenden Drähte 145' über ihre gesamte Länge an ihrer Außenkante eine Abrunden 145" aufweisen. Die Abrundung 145" hat bei einem Draht mit einer Kantenlänge von 3 mm χ 1,5 mm beispielsweise einen Radius von 1 mm. Zur Verbesserung der Eigenschaften des Drahtkernes, wird nur die Abrundung 145" im Bereich einer einzigen Wickellage oder Windung ausgenutzt, jedoch ist es aus fertigungstechnisehen Gründen günstig die seitlichen Randdrähte auf ihrer gesamten Länge mit einer oder zwei abgerundeten Kanten zu versehen, so daß keine zusätzliche Bearbeitung der Randdrähte in Abhängigkeit von dem Fortschritt des Wickelvorganges erforderlich ist.

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Claims (2)

VON KREISLER "SdHutfWALD "eVsHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler 11973 Dr1-IiIg1ICWEiShOlCm 981 G 80 33 602.3 Dr.-Ing.K.Schönwald Otto Kuhlmann Dr.J.F.Fues GmbH & CO. KG °!p!^em^lek^^, Dipl.-Chem. Carola Keller Dipl.-Ing. G. Selling Dr. H.-K. Werner DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF D-5000 KDLN 1 Sg-Fe 21. Oktober 1985 ANSPRÜCHE

1. Fahrzeugluftreifen mit in eine Felge einsetzbaren Reifenwülsten, die jeweils einen von einer Karkasse mindestens teilweise umschlungenen Drahtkern aus übereinandergewickelten Drahtlagen aufweisen, welche aus Drähten mit eckigem Querschnitt bestehen,

dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden äußeren Drähte (145*) eine oder zwei außen liegende Kanten (145") aufweisen, die in bezug auf die Kanten der übrigen Drähte abgerundet oder abgeschrägt sind.

2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgerundeten oder abgeschrägten Kanten (145") nur im Bereich der untersten und/oder obersten Drahtlage vorgesehen sind.

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