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Die Erfindung betrifft ein verstärktes Gewebe, insbesondere für Luftreifen, bestehend aus einem Elastomerkörper, in welchen eine Vielzahl von schraubenlinienförmig verlaufenden Verstärkungsfäden eingebettet ist, wobei jeder Faden eine zylindrische Schraubenlinie beschreibt.
Vor den frühen Vierzigerjahren des zwanzigsten Jahrhunderts wurde als Verstärkungsfadenmaterial in Luftreifengeweben vorwiegend Baumwolle verwendet. Während der frühen Vierzigerjahre wurden die ersten synthetischen Fasern als Verstärkungsfaden eingeführt und bald darauf durch Nylon ersetzt, welches ein günstigeres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht besitzt. Polyestermaterial, welches ebenfalls in den Vierzigerjahren entdeckt wurde, kam erst in den frühen Sechzigerjahren als Reifenfaden auf den Markt. Derzeit laufen jedoch grossangelegte Bemühungen, dieses Material als Reifenverstärkung einzuführen.
In jüngster Zeit wurden Glasfasern als Verstärkungsmaterial für Reifen eingeführt, und diese besitzen viele physikalische Eigenschaften, welche die vorhin erwähnten Verstärkungsmaterialien nicht bieten und welche bei Verstärkungsmaterialien für mechanisch beanspruchte Gummiprodukte, wie z. B. Luftreifen, äusserst erwünscht sind. Diese Eigenschaften sind : hohe Zugfestigkeit, geringe Dehnung, Formstabilität, hohe Temperaturunempfindlichkeit und Freiheit von thermischen Schrumpfungen. Obwohl von diesen Gesichtspunkten aus betrachtet Glasfasern das beste Verstärkungsmaterial für Reifengewebe wären, besitzen diese jedoch eine Anzahl negativer Eigenschaften, welche ihre volle Aufnahme in die Reifenerzeugung verhindern.
Einige Hauptnachteile, die sich aus der Verwendung von Glasfasern als Verstärkungsmaterial ergeben, wurden in jüngster Zeit überwunden, andere aber blieben bestehen. Die Abriebfestigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen Biegung sowie die Adhäsion der Glasfasern am Gummi wurden in den letzten Jahren erheblich verbessert, wodurch zwei Hauptnachteile beseitigt wurden. Es blieb aber die Tatsache bestehen, dass Glasfasern eine äusserst geringe Widerstandsfähigkeit gegen Druckbeanspruchungen aufweisen und dass die Fliessgrenze von Glas unangenehm nahe an der Bruchgrenze liegt. Diese Eigenschaften stehen der Verwendung von Glasfasern als Verstärkungsmaterial immer noch entgegen.
Das einzige Material, das alle oben erwähnten physikalischen Eigenschaften besitzt, welche von einem Verstärkungsmaterial für Gummi gefordert werden, ein Material, das weder von Druckkräften zerstört wird, noch eine Fliessgrenze besitzt, die unangenehm nahe an der Bruchgrenze liegt, ist Stahldraht. Ausserdem wurde Stahldraht in Verbindung mit Gummi in Luftreifen seit dem Ende des neunzehnten Jahrhunderts als Verstärkungsmaterial des Reifenbettes verwendet, so dass die Technik des Verbindens von Draht und Gummi ausserordentlich gut entwickelt ist. Es wurde jedoch lange Zeit für notwendig erachtet, Drahtfäden zu Bahnen zu verweben oder zu Kabeln zu verdrillen, um wenigstens die minimal geforderte Flexibilität des so verstärkten Gewebes zu erhalten, ohne dass die Drähte durch dauernde Biegung ermüden könnten.
Man hielt das Verdrillen des Drahtes zu einem Verstärkungskabel auch deswegen für notwendig, um den gewünschten Grad elastischer Dehnbarkeit zu erhalten, welche erforderlich ist, damit der Draht nicht über seine Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht wird, wenn der Reifen von den Unebenheiten der Fahrbahn beaufschlagt wird.
Das Verdrillen des Drahtes zu einem Verstärkungskabel des Reifengewebes erhöht aber die Kosten einer Stahldrahtverstärkung in Reifengeweben ausserordentlich. Ausserdem vermindert eine solche Verstärkung die Flexibilität ein wenig, so dass die angenehmen Laufeigenschaften des Reifens verringert werden. Um nun die Kosten zu senken und die Laufeigenschaften zu begünstigen, wurde versucht, einen einzelnen Drahtstrang innerhalb einer ringsumlaufenden Gürtelschicht zwischen der Karkasse und der Lauffläche einzubetten.
Dieser Draht war im wesentlichen in Umfangsrichtung des Reifens orientiert und war so gekräuselt, dass er sinusförmige Wellungen entlang seiner Längserstreckung besass, so dass er zumindest zum Teil sich strecken konnte, wenn die Umfangsdimension des Gürtels beim Formen und Härten des Reifens vergrössert wurde und gewünschtenfalls dem Reifen eine Vergrösserung der Elastizität im gehärteten Zustand verliehen werden konnte.
Wenn jedoch der Draht einmal komplett gestreckt war, konnte die Elastizitätsgrenze zu leicht überschritten werden. Wenn dagegen der Draht nicht komplett gestreckt war, wirkte sich wiederholtes Ändern der Umfangsdimensionen in einer Verbiegung der Drahtwellen aus, und die wiederholt auftretenden Biegespannungen führten zu einer Ermüdung des Drahtes und bewirkten dessen frühzeitigen Ermüdungsbruch.
Bei den vorhin erwähnten Versuchen, einen nicht verdrillten Draht zu verwenden, wurde ein einzelner gekräuselter Draht in Umfangsrichtung um die Reifenkarkasse gewunden, bevor die Lauffläche aufgebracht wurde. Der Draht lag so, dass die Wellungen der einen Wicklung parallel zu jenen der benachbarten waren.
Benachbarte Wicklungen standen miteinander in Berührung, und die Wellungen in einem bestimmten Punkt einer Wicklung lagen in einer Tangentialebene an die Wicklungen. Durch diese Art des Aufwickelns eines durchlaufenden Drahtfadens über mehrere Wicklungen rings um die Reifenkarkasse entstand eine Drahtschicht, welche im wesentlichen parallel, höchstens unter einem ganz kleinen Winkel geneigt zu einer radialen Bezugsebene war, welche normal zur Drehachse des Reifens verlief.
Ausser diesem erfolglosen Versuch, einen Reifen mit einem einzigen durchlaufenden Faden zu verstärken, welcher direkt auf die Karkasse aufgewickelt war, wurde bisher Draht als Verstärkungselement eines Reifengewebes so verwendet, dass der Draht zuerst verdrillt und dann mehrere verdrillte Stränge in den Gummi eingebettet waren, um z. B. durch Kalandern ein Gewebe zu bilden.
Kalandern ist die historische Art, ein Reifengewebe zu erzeugen ; Kalandern erfordert aber eine kostspielige
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Ausrüstung und ausserordentlich gut geschultes Personal zur Herstellung der Gewebeblätter, insbesondere dann, wenn Reifen erzeugt werden sollen, die für eine geneigte Orientierung der verdrillten Drähte innerhalb des fertigen Reifens geeignet sind. Wenn ein Gewebe durch Kalandern hergestellt wird, liegen die Verstärkungsfäden parallel zur Längsrichtung des aus dem Kalander austretenden Gewebes. Wenn nun in in den Reifen eingebauten Gewebe die Verstärkungsfäden gegen eine Umfangsebene des Reifens geneigt sein sollen, muss man das Gewebe schräg beschneiden.
Schräges Beschneiden ist insbesondere dann, wenn der gewünschte Winkel eine lange Schnittlinie verlangt, ein sehr schwieriger Prozess, der kostspielige Maschinerien erfordert.
Nicht nur der sogenannte Gürtelreifen mit Schrägeinlage, sondern auch der Radialreifen benötigt eine im wesentlichen undehnbare Verstärkungseinlage oder einen Gürtel zwischen der Karkasse und der Lauffläche.
Wegen dieser praktisch undehnbaren Verstärkungseinlage hielt man es bisher für ungünstig, die Verstärkungseinlagen vor dem Formen des Reifens aufzubringen. Dadurch wurden die Herstellungskosten eines Reifens mit im wesentlichen undehnbaren Verstärkungseinlagen erheblich erhöht.
Es sind auch schon mit Drähten verstärkte schichtförmige Materialien bekanntgeworden, bei denen in einer Kunststoffplatte schraubenförmig gewundene Drähte eingebettet sind. Die Drähte beschreiben in diesen Platten Schraubenlinien mit sehr kleiner Ganghöhe und einem im Verhältnis zur Ganghöhe grossen Durchmesser. Dieser Durchmesser bestimmt die minimale Dicke der Platten, welche demnach ziemlich gross sein muss, insbesondere dann, wenn die Verstärkungsdrähte in zwei oder mehreren Schichten kreuzweise in der Platte eingebettet sind.
Zum Einbau in Luftreifen sind solche verstärkte Platten wenig geeignet, weil sie nicht jene hier angeführten Eigenschaften ergeben, die von Verstärkungseinlagen in Luftreifen, insbesondere in sogenannten "Gürtel"- oder "Radialreifen" gewünscht werden.
Ziel der Erfindung ist es, ein Reifengewebe zu schaffen, das von mehreren einzelnen Fäden in Form von Drähten verstärkt ist und die erforderliche Flexibilität besitzt, ohne frühzeitig einen Ermüdungsbruch zu erleiden und welches, eingebaut in einen gehärteten Reifen, hinreichend elastische Dehnung unter Spitzenbelastungen zulässt, so dass die Elastizitätsgrenze des Drahtes nicht überschritten wird, wobei das Gewebe dennoch im wesentlichen undehnbar ist. Weiters soll das Reifengewebe vor dem Härten eine hinreichende Dehnbarkeit besitzen, so dass man es als Verstärkungseinlage vor dem Formen des Reifens aufbringen kann.
Ein verstärktes Gewebe der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Schraubenlinie höchstens gleich dem dreifachen Durchmesser der Fäden ist, wobei vorzugsweise pro 25 mm Länge der Schraubenlinie 1, 5 bis 3 Schraubengänge vorhanden sind.
Vorzugsweise bestehen die Fäden eines solchen Gewebes aus Metalldrähten.
Ein wesentliches Merkmal eines solchen Gewebes liegt erfindungsgemäss darin, dass die molekulare Orientierung des Drahtes schraubenlinienförmige Konfiguration aufweist, welche z. B. dadurch erzielt ist, dass der Draht durch eine auf einer kreisförmigen Bahn umlaufende Öffnung gezogen wird.
Um die Torsionskräfte, welche von den schraubenförmigen Drähten auf das Material, in dem sie eingebettet sind, ausgeübt werden, auszugleichen, ist es vorteilhaft, wenn gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung etwa die Hälfte der Fäden Schraubenlinien des einen Windungssinnes und die andere Hälfte Schraubenlinien des entgegengesetzten Windungssinnes beschreiben.
Insbesondere können aufeinanderfolgende Fäden entgegengesetzten Windungssinn besitzen.
Es ist vorteilhaft, wenn der Durchmesser und die Ganghöhe der Schraubenlinien im Verhältnis zum Durchmesser der Verstärkungsfäden so gewählt sind, dass deren maximale Dehnung innerhalb ihrer Elastizitätsgrenze etwa 5% beträgt.
Eine oder mehrere Schichten eines solchen Gewebes nach der Erfindung können in einen Reifen zur Bildung der Karkasse und/oder des Gürtels eingebaut sein. Dieser Gürtel umgibt den Reifen in Umfangsrichtung.
In allen Fällen können die Drahtwendel unter einem gewählten Winkel orientiert sein. Es ist jedoch vorzuziehen, dass sie mindestens einen Winkel von 4 mit der Umfangslinie des Reifens einschliessen.
Da das Gewebe von der in den Verstärkungswendeln gespeicherten Energie verwunden werden könnte, ist es wünschenswert, dass aufeinanderfolgende Wendeln Schraubenlinien mit gegenläufigem Windungssinn beschreiben. Die Laufstabilität des Reifens wird verbessert, wenn mindestens zwei übereinanderliegende Einlagen verwendet werden, und die Wendel in diesen beiden Einlagen in entgegengesetztem Sinn zu einer Umfangsebene des Reifens geneigt sind.
Ein Luftreifen kann ein oder mehrere, erfindungsgemäss ausgebildete verstärkte Gewebe enthalten, welche sich in Umfangsrichtung des Reifens erstrecken und eine Vielzahl einzelner Drahtwendel zur Verstärkung aufweisen. Jede Wendel beschreibt eine zylindrische Schraubenlinie innerhalb ihrer Gewebeschicht. Die Schraubenlinie besitzt vorzugsweise 1, 5 bis 3 Schraubengänge pro 25 mm der Schraubenlinie und einen Schraubenliniendurchmesser, der nicht grösser ist als der dreifache Fadendurchmesser, so dass sich unter Normalbelastungen eine Dehnung von nur etwa 0, 5 bis 1, 5% ergibt, und dennoch eine Dehnung 7, 5% möglich ist, bevor der Bruch erfolgt. Bei einem solchen Aufbau kann eine Dehnung bis zu 5% unter Spitzenbelastungen erfolgen, ohne die Elastizitätsgrenze zu überschreiten.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden im einzelnen beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Schnittansicht eines Reifens, in welcher einzelne
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Schichten progressiv weggeschnitten sind, um zwei in Umfangsrichtung verlaufende Einlagen aus einem erfindungsgemässen Gewebe, welche zwischen der Karkasse und der Lauffläche eingelegt sind, zu zeigen, Fig. 2 in vergrössertem Massstab eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes aus einem erfindungsgemässen Reifengewebe, bei welchem dessen elastomerer Körper teilweise weggebrochen ist, um die einzelnen Wendel des Verstärkungsdrahtes zu zeigen, wobei der Verstärkungsdraht auch nach aussen über die Ränder des Ausschnittes hinauslaufend dargestellt ist, Fig.
3 in vergrössertem Massstab einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, wobei die aufeinanderfolgenden schraubenlinienförmigen Wendeln mit gegenläufigem Windungssinn zu erkennen sind und der Durchmesser der Schraubenlinien nicht grösser ist als der dreifache Durchmesser der Drähte selbst ; Fig. 4 eine Seitenansicht eines wendelförmigen Verstärkungsdrahtes, welcher in dem Gewebe gemäss Fig. 2 verwendet wird, in einem gegenüber Fig. 2 etwas vergrösserten Massstab, wobei die zum Drahtdurchmesser relativ grosse Ganghöhe veranschaulicht ist ; Fig. 5 einen schematischen Aufriss eines Reifens, der mit einer Fahrbahnfläche in Berührung steht, um die Kompressionswelle zu zeigen, welche im allgemeinen bei Niederdruckreifen entsteht, da deren Abrollumfang kleiner ist als ihr tatsächlicher Umfang ;
Fig. 6 einen Querschnitt durch den Mittelteil eines zylindrischen Reifenbandes, bevor dieses in die übliche Torusform übergeführt worden ist, worin zwei zusammengesetzte Einlagestreifen zu erkennen sind, die zwischen die Karkasse und die Lauffläche eingesetzt sind, welche Streifen in vorbestimmtem Ausmass dehnbar sind, so dass sie sich den Formen des Reifens anpassen können und hernach zwei im wesentlichen undehnbare Gürtel bilden, welche in Fig. 1 gezeigt sind, und Fig. 7 eine Ansicht ähnlich der Fig. 6, welche eine alternative Form der Einlagestreifen darstellt.
In den Fig. 1 bis 4 der Zeichnungen ist ein erfindungsgemässes Gewebe mit--10-bezeichnet. Es ist in einen Luftreifen--11--in Form von zwei Gürtel-oder Verstärkungsschichten--12 und 13-eingesetzt.
Das Gewebe --10-- besteht aus einem Elastomerkörper-14--, in welchem mehrere einzelne Verstärkungsfäden in Form von Drähten --15-- eingebettet sind. Jeder Faden--15--beschreibt eine zylindrische Schraubenlinie, deren Durchmesser höchstens gleich dem dreifachen Durchmesser des Drahtes ist.
Diese Grössenverhältnisse sind am besten aus Fig. 3 zu erkennen, wo der Durchmesser der Schraubenlinie mit - bezeichnet ist. Der Durchmesser des Drahtes kann z. B. in der Grössenordnung von 0, 4 mm liegen und der Durchmesser --16-- der Schraube darf dann 1, 2 mm nicht überschreiten.
Im allgemeinen kann man die Einzelbelastung eines jeden Drahtes in Beziehung zur Gesamtzahl der Drähte, welche im Reifen vorhanden sind, setzen. Bei der als Beispiel gewählten Drahtdimension von 0, 4 mm kann eine Belastung von 5 kg pro Drahtwendel als normal angesehen werden. Bei einer solchen Belastung sollte sich ein Draht um etwa 1 bis 1, 5% dehnen können, damit der Reifen eine hinreichende Biegsamkeit und Dehnungsfähigkeit erhält, so dass er sich örtlichen Beanspruchungen, die im Normalbetrieb auftreten, genügend anpassen kann. Eine solche Dehnbarkeit wird durch die schraubenförmige Ausbildung einer jeden Wendel erreicht, ohne dass dabei der Draht selbst sich seiner Elastizitätsgrenze nähert.
Man kann zwar eine Dehnung von etwa diesem Betrag auch bei Glasfasern erreichen, eine Belastung, welche noch grössere Dehnungen der Glasfasern hervorruft, hat aber deren Bruch zur Folge. Die Drähte-15-können sich jedoch um etwa 7, 5% dehnen, bevor sie zerstört werden, und um etwa 5%, ohne ihre Elastizitätsgrenze zu überschreiten, weil die schraubenförmige Anordnung die verfügbaren Dehnungseigenschaften des Stahls selbst vergrössert.
Von grosser Bedeutung ist auch die Tatsache, dass die schraubenlinienförmige Ausbildung die Art der Spannungen im Draht selbst verändert, welche bei wiederholten Zug-, Druck- oder Biegebeanspruchungen des Gewebes auftreten. Wenn die Verstärkung von einem geradlinigen Draht oder einem geradlinigen Glasfaden gebildet wird, sind alle an diesen auftretenden Beanspruchungen gleicher Art wie die Beanspruchungen des Gewebes. Wenn ein gekräuselter Draht verwendet wird, treten an ihm vorwiegend Biegekräfte auf, gleichgültig ob das Gewebe auf Zug, Druck oder Biegung beansprucht ist. Wenn hingegen der Draht eine zylindrische Schraubenlinie beschreibt, sind die Beanspruchungen in jedem Drahtquerschnitt überwiegend Scherkräfte und diese Scherkräfte werden zum grössten Teil von Torsionsbeanspruchungen gebildet.
Dieser aus der Drahtform selbst sich ergebende Umstand, kann vorteilhaft dazu ausgenutzt werden, einen vorzeitigen Bruch infolge von Ermüdung oder Spitzenbeanspruchungen zu reduzieren. Zu diesem Zweck werden Materialien mit hoher Scherfestigkeit, z. B. kohlenstoffreiche Stähle für die Drahtwendel vorgeschlagen.
Wenn der Elastomerkörper des Gewebes aus Gummi besteht, wird eine hinreichende Bindung zwischen Draht und Körper dadurch erreicht, dass der Draht mit einem Überzug versehen wird, welcher die gewünschte Adhäsion ergibt. Unter den vielen bekannten Überzügen, wurde Bronze oder Messing als besonders günstig erkannt, weil diese Materialien eine ausgezeichnete chemische Adhäsion ergeben. Auf jeden Fall erhöht aber auch die schraubenförmige Ausbildung der Drahtwendel selbst die Adhäsion zwischen dem Körper des Gewebes und den Drähten durch mechanische Wirkungen.
Aus Fig. 1 ist zu erkennen, dass die Wendeln, d. h. die Zylinder, welche die Schraubenlinien einhüllen, im wesentlichen parallel liegen und unter einem gewissen Winkel zur Umfangsachse als Bezugslinie ortientiert sind, d. h., dass die Wendeln relativ zu einer Radialebene-18--, die zur Drehachse des Reifens --11-- normal steht, geneigt sind. Die Wendeln --15-- können infolge ihrer Schraubenlinienform zwar Druckkräfte, welche axial auf die Schraubenlinie wirken, genauso gut aufnehmen wie Zugkräfte, es hat sich jedoch als wünschenwert gezeigt, dass die Wendeln geneigt angeordnet sind, weil sie dadurch die Wirkungen der Kompressionswelle, welche
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sich im Reifen unmittelbar vor seinem Berührungspunkt mit dem Boden bildet, leichter abfangen können.
Besonders bei den modernen Niederdruckreifen ist der Abrollumfang des Reifens merklich kleiner als der tatsächliche Reifenumfang. In Fig. 5 ist der Abrollumfang--19--ein zur Achse--20--des Reifens konzentrischer Kreis, welcher die Bodenfläche--21--berührt. Da der Abrollumfang--19--kleiner ist als der Aussenumfang --22-- des Reifens --11--, bildet sich beim Rollen des Reifens eine walzenartige Druckwelle--23--unmittelbar vor der Berührungsstelle--24--zwischen Reifen--11--und Boden --21-- aus.
Infolge der Welle--23--wird eine Druckkraft auf jede in Umfangsrichtung verlaufende Reifenverstärkung ausgeübt, und diese in Umfangsrichtung verlaufende Reifenverstärkung hat die Tendenz, die Grösse der gebildeten Welle zu erhöhen. Der grösste Teil der entstehenden Druckkraft ist vor allem im Berührungsbereich --24-- konzentriert und verläuft von dort durch die Welle--23--hindurch zu jenem Umfangsbereich des Reifens, der vor der Welle liegt. Solche Druckkräfte haben eine zerstörende Wirkung auf Glasfaserverstärkungen. Ausserdem bewirkt die Biegung des Reifens infolge der Druckwelle --23-- eine unerwünschte Aufspeicherung von Wärme im Reifen. Eine solche Wärmeansammlung kann allein schon zur Zerstörung des Reifens führen.
Wenn hingegen das Gewebe mit schraubenlinienförmigen Drähten, welche geneigt verlaufen, verstärkt ist, können diese infolge ihrer Wärmeableitung das Problem beseitigen. Eine übermässige Wärmeansammlung kann somit nicht auftreten. Obwohl, wie gesagt, auch ununterbrochen auftretende Druckbeanspruchungen die schraubenförmigen Drähte nicht nachteilig beeinflussen können, ist es ausserordentlich wünschenswert, dass die Wendeln in den übereinanderliegenden Schichten in entgegengesetzte Richtungen geneigt verlaufen. Dadurch wird nicht nur die Laufstabilität des Reifens erhöht, sondern es wird die Druckwelle auch vom Mittelteil der Lauffläche gegen beide Seiten des Reifens hin, in jener Richtung, in welcher die Wendeln verlaufen, abgeleitet.
Schon eine geringe Neigung der Wendeln von wenigstens 40 relativ zur Radialebene--18--durch den Reifenscheitel liefert die gewünschte Ableitung der Druckwelle. Die Ableitung erfolgt umso schneller, je grösser der Neigungswinkel zur Ebene--18--ist. Der Neigungswinkel der Wendeln in den Schichten--12 und 13-darf aber auch nicht zu gross sein, weil sonst jene Funktion der Gürtel verlorenginge, welche dem Reifen eine konstante Umfangsdimension erhält. Der zu wählende Neigungswinkel wird sich deshalb im allgemeinen durch einen Kompromiss zwischen dem gewünschten Ausmass der Ableitung der Druckwelle und jenem Ausmass, in welchem eine Umfangselastizität tolerierbar ist, ergeben.
Aus den Fig. 2 und 3 ist am besten zu erkennen, dass die im allgemeinen parallel verlaufenden Wendeln vorzugsweise entgegengerichteten Umlaufsinn haben, d. h., dass die Wendeln --15a, 15c und 15e-usw. eine Schraubenlinie mit dem einen Umlaufsinn bilden und die Wendeln--15d, 15b, 15f--usw. eine Schraubenlinie mit dem entgegengesetzten Umlaufsinn bilden. In der Darstellung der Fig. 3 verlaufen die Wendeln - -15a, 15c-- usw. im Uhrzeigersinn, wenn man auf ihnen gegen den Betrachter hin fortschreitet, die Wendeln --15b, 15d--usw. hingegen gegen den Uhrzeigersinn.
Auf diese Weise wird die Drehkraft einer jeden Wendel, d. h. ihre Tendenz, sich infolge innerer Spannungen zu verdrehen, durch die Drehkraft der benachbarten Wendel stabilisiert, d. h., dass die in jeder Wendel gespeicherte Energie, welche ein Auffedern der Wendel gegen den Wicklungssinn hervorrufen könnte, wodurch das Gewebe verbogen würde oder zumindest dessen Biegsamkeit verringert würde, durch die in der benachbarten Wendel gespeicherte Energie kompensiert wird. Infolgedessen wird die Biegsamkeit des Gewebes nicht nachteilig beeinflusst, wenn in den Wendeln noch Energien gespeichert sein sollten.
Zur Zeit, als die Erfindung gemacht wurde, war es noch ungewiss, ob ein Gürtelreifen mit Schrägeinlagen oder ein Reifen mit Radialeinlagen der Reifen der Zukunft werden würde. In beiden wird aber ein im wesentlichen undehnbarer Gürtel oder eine Einlage zwischen der Karkasse und der Lauffläche verwendet. Vor dem Auftreten dieser beiden Konzepte für Reifenkonstruktionen enthielt die Karkasse eines üblichen Reifens mehrere Schichten, in welche ein Verstärkungsmaterial geneigt zum Umfang als Bezugsrichtung eingelegt war.
Der Gürtelreifen mit Schrägeinlage verwendet eine identische Karkasse zusammen mit einer oder mehreren Einlagen, welche den Reifen dem Umfang nach einfassen. Der Radialreifen verwendet zwar auch eine in Umfangsrichtung verlaufende Einlage, besitzt jedoch eine Karkasse, in welcher das die Schicht verstärkende Material radial orientiert ist, d. h. dieses Material liegt unter einem Winkel von 900 zu der vorhin erwähnten Bezugsrichtung des Reifenumfanges.
Das Hinzufügen eines in Umfangsrichtung verlaufenden, nicht dehnbaren Gürtels hat aber beträchtliche Unterschiede in der Art der Reifenherstellung bewirkt. Der übliche gürtellose Reifen wurde in folgender Weise hergestellt : Es wurden verschiedene Schichten in Form eines Bandes über einer zylindrischen Formtrommel aufgelegt. Einbettungen wurden an gegenüberliegenden Enden des Bandes befestigt. Auf die Mittelfläche des Bandes wurde die Lauffläche aufgebracht. Das Band wurde von der Formtrommel abgenommen und aus seiner ringförmigen Konfiguration in die übliche torische Form eines Reifens umgeformt. Während dieser Formgebung muss der mittlere Teil des Bandes in radialer Richtung zu den Einbettungen gedehnt werden, um die torische Form zu erreichen.
Aus diesem Grund wurde das Aufbringen von einer oder mehreren im wesentlichen undehnbaren Einlagen sowie das Aufbringen der Lauffläche bisher so lange aufgeschoben, bis die Reifenkarkasse
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ihre torische Form angenommen hatte. Dadurch wurden die Herstellungskosten sowohl für einen Gürtelreifen mit Schrägeinlage als auch für einen Radialreifen beträchtlich erhöht.
Wenn man hingegen für die Einlage ein Gewebe benutzt, das mit wendelförmigen Drähten gemäss der Erfindung verstärkt ist, kann diese Einlage entweder aufgebracht werden, sobald die torische Form erreicht ist, oder auch während das Band noch seine ringförmige Gestalt auf der Formtrommel besitzt. Wenn man nach der ersten Art zu arbeiten beabsichtigt, werden die Fäden-15--der Dimension nach so gewählt, dass sie nicht mehr als 0, 5 bis 1, 5% Dehnung unter normalen Reifenbelastungen erleiden.
Wenn man jedoch die Einlagen nach der zweitgenannten Methode aufbringen will, werden Wendeln hergestellt, deren Durchmesser und Steigung so gewählt ist, dass beim Dehnen des Ringes in die torische Form die einzelnen Fäden --15-- sich zusammen mit dem unverfestigten Elastomerkörper--14--so dehnen, wie es benötigt wird.
Die Fig. 6 zeigt zwei Schichten 12a und 13a-- eines Gewebes --10a--, welches zwischen der Karkasse--130--und der Lauffläche --131-- im Mittelteil eines zylindrischen Reifenbandes-132eingelegt ist. Der Durchmesser--133--einer jeden schraubenförmigen Verstärkungswendel ist mehr als dreimal so gross wie der Durchmesser des Drahtes--15--, wodurch die Wendel jene Elongation ausführen kann, welche beim Dehnen auftritt, sobald das ringförmige Reifenband auf seine endgültige Form gebracht wird.
Die Schraubenlinien können mit einer solchen Präzision erzeugt werden, dass man sie genau auf die gewünschte Elongation einstellen kann und dass sie immer noch eine Reserveelongation von weniger als 1 bis 1, 5% unter normalen Belastungen aufweisen, ohne die Elastizitätsgrenze zu erreichen. Der Körper-14-des Gewebes - -10a-- gemäss Fig. 6 muss dicker sein als der Körper des Gewebes--10-der Gürtel--12 und 13--, welche in Fig. 1 dargestellt sind, damit er sich der Dehnung beim Formen des Reifens anpassen kann.
Falls sich beim Dehnen der Drähte gewisse innere Spannungen einstellen, tritt deren Drehkraft nicht in unerwünschter Weise in Erscheinung, weil die Schraubenlinien aufeinanderfolgender Wendeln, wie oben genau beschrieben, im gegenläufigen Drehsinn ausgebildet sind.
Eine kontrollierte Elongation der Auffangschichten während des Formens des Reifens kann auch dadurch erreicht werden, dass man eine Vielzahl schmaler Schichten verwendet. Fig. 7 zeigt ein Reifenband--135--mit der üblichen Karkassenschicht-136-und der Lauffläche-138-. Die Einlagen-139 und 140-bestehen aber aus schmalen Schichtstreifen--139a, 139b, 139c--usw., und-140a, 140b, 140c-usw.
Diese schmalen Streifen haben zwar eine Körperdicke, welche etwas grösser ist als die Dicke des üblichen Gewebes--10--, damit sie sich der Dehnung beim darauffolgenden Formvorgang besser anpassen können, die verwendeten Verstärkungswendeln --15-- sind jedoch im wesentlichen mit jenen nach den Fig. 1 bis 4 identisch. Weil die Auffangschichten aus schmalen Streifen gebildet sind, sind die Verstärkungswendeln über die Reifenbreite hin unterbrochen. Ihre Winkelorientierung kann deshalb beim Umformen des Bandes --135-- zu einem Reifen sich frei relativ zur Umfangsebene verändern. Dadurch werden die Verstärkungselemente weder gedehnt, noch verhindern sie die Expansion des Bandes.
Bei der Nachbehandlung des elastomeren Körpers vulkanisieren die vielfachen Streifen zusammen, wobei sich insbesondere die Verstärkungswendeln in einer Schicht überlappen oder die Unterbrechungsstellen der Verstärkungswendeln in der andern Schicht überbrücken, wie dargestellt ist, wodurch die Undehnbarkeit der Schichten--139 und 140--in gehärteten Reifen erreicht worden ist.
Aus der Beschreibung ist erkennbar, dass ein Reifengewebe, welches mit einzelnen Drahtwendeln verstärkt ist, eine kontrollierte Elongation zulässt, wodurch sowohl das Umformen des zylindrischen Reifenbandes in eine torische Form des fertigen Reifens als auch die Anpassung des Reifens an die Belastungen möglich ist, ohne dass die Elastizitätsgrenze des Reifens überschritten wird, ohne dass die gewünschte Flexibilität des Gewebes beschränkt wird und ohne Ermüdungsbruch des Drahtes.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verstärktes Gewebe, insbesondere für Luftreifen, bestehend aus einem Elastomerkörper, in welchen eine Vielzahl von schraubenlinienförmig verlaufenden Verstärkungsfäden eingebettet ist, wobei jeder Faden eine
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Schraubenlinie höchstens gleich dem dreifachen Durchmesser der Fäden (15) ist, wobei vorzugsweise pro 25 mm Länge der Schraubenlinie 1, 5 bis 3 Schraubengänge vorhanden sind.
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