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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen in radialer Bauart mit
einem profilierten Laufstreifen, einem insbesondere mehrlagigen
Gürtel,
einer Innenschicht, einer ein- oder mehrlagigen Karkasseinlage,
welche in Wulstbereichen um Wulstkerne und Kernprofile unter Bildung
von Hochschlägen
gelegt ist, und mit in Seitenwänden
eingebrachten, im Querschnitt mondsichelförmigen Verstärkungsprofilen,
welche jeweils zwischen der Innenschicht und der Karkasseinlage
angeordnet sind.
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Derartige,
im Pannenfall selbsttragende Fahrzeugluftreifen sind in unterschiedlichen
Ausführungsformen
schon seit längerem
bekannt. Die im Bereich der Seitenwände des Reifens eingebauten ringfömrig umlaufenden
Verstärkungsprofile
werden bezüglich
ihrer Querschnittsform und bezüglich
der Eigenschaften ihrer elastomeren Mischung derart ausgeführt, dass
sie in der Lage sind, den Reifen bei einem plötzlichen Druckverlust, also
im Pannenfall, auf eine gewisse Zeit bzw. über eine gewisse Laufleistung
selbstragend zu erhalten.
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Ein
selbstragender Reifen der eingangs genannten Art ist beispielsweise
aus der DE-A-2 331 530 bekannt. Dieser Reifen weist in den Seitenwänden ringförmig umlaufende
Elastomer-Verstärkungsprofile
auf, welche eine maximale Dicke von 3 % bis 15 % der maximalen Breite
des unter Druck aufgeblasenen Reifens aufweisen. Die Verstärkungsprofile sind
mondsichelförmig
ausgeführt,
sodass ihre Dicke allmählich
zum Wulstbereich und zur Reifenmittelebene zu abnimmt. Aus der WO
01/43995 A ist ein selbsttragender Reifen bekannt, bei dem in jeder
Seitenwand ein Verstärkungsprofil
eingebracht ist, welches über
seinen Querschnitt aus mehreren Lagen aus einem flexibleren Material
und aus mehreren Lagen aus einem steiferen Material besteht. Jedes
Verstärkungsprofil
ist daher aus einer Vielzahl von im Wesentlichen in Reifenquerrichtung
orientierten Schichten zusammengesetzt. Das US Patent Nr. 4,287,924
befasst sich mit einem selbsttragenden Reifen, bei dem pro Seitenwand
zwei mondsichelförmig
ausgeführte
Verstärkungsprofile
vorgesehen sind, die jeweils zwischen der Innenschicht und der Karkasseinlage
eingebracht sind, wobei das an die Karkasseinlage anschließende Verstärkungsprofil aus
einem flexibleren, weicheren Elastomermaterial besteht als jenes,
welches an dieses und an die Innenschicht des Reifens angrenzt.
Weitere Ausführungsformen
von selbstragenden Reifen zeigt das US Patent Nr. 5,526,862. Hier
bedeckt das im Bereich jeder Seitenwand zwischen der luftdichten
Innenschicht und der Karkasseinlage eingefügte Verstärkungsprofil einseitig einen
im Bereich der stärksten
Stelle des Verstärkungsprofils
eingebrachten elastomeren Kern, dessen andere Seite an die Innenschicht
des Reifens anschließt.
Der Elastizitätsmodul des
elastomeren Materials des Verstärkungsprofils ist
niedriger als jener des eingebrachten elastomeren Kerns. Damit soll
es möglich
sein, dass Verstärkungsprofil
aus einem vergleichsweise weichen Material anzufertigen, um den
Fahrkomfort des Reifens unter normalen Fahrbedingungen zu verbessern.
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Pannenlauffähige Reifen
für schwerere
und schnellere Personenkraftwagen sowie für sogenannte Sport Utility
Vehicles (SUVs), aber auch für
Sonderfahrzeuge, wie Krankenwagen, benötigen neben sehr steifen Verstärkungsprofilen
in den Seitenwänden
auch sehr steife Kernprofile auf entsprechend groß dimensionierten
Kernen. Reifen für
derartige Einsatzzwecke mit Verstärkungsprofilen in den Seitenwänden benötigen Kernprofile,
welche bis zu etwa 75 % der Querschnittshöhe des Reifens reichen und an
ihren kernnahen Enden vergleichsweise breit ausgeführt sind.
Diese Kernprofile sind in dem üblicher Weise
verwendeten Extrusionverfahren schwierig herstellbar, da die extrudierten
Profile in den dünnen Abschnitten
relativ leicht einreißen.
Andere Herstellverfahren, wie beispielsweise das Kalandrieren, das Mold-Injection-Verfahren
oder das Spulen von (Gummi)-Streifen, bei dem das Kernprofil direkt
auf den Kern aufgebracht wird, sind teuer und aufwändig. Ein weiteres
Problem entsteht bei der Handhabung der großvolumigen und steifen Kernprofile
beim Reifenaufbau. Beim Umschlag der Karkasseinlagen kommt es im
Bereich der Trommelschultern immer wieder zu einem Zurückfedern
der vorher angerollten steifen Kernprofile. Dadurch besteht die
Gefahr des Entstehens von Lufteinschlüssen und Materialverschiebungen.
Auch der Spleiß der
sehr steifen Kernprofile lässt
sich nur schwer herstellen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, insbesondere für schwerere
und schnellere Personenkraftwagen geeignete selbsttragende und damit pannenlauffähige Reifen
zur Verfügung
zu stellen, deren Kernprofile sich leichter fertigen lassen und
deren Handhabung beim Reifenaufbau unproblematisch ist.
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Gelöst wird
die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass jeder Wulstbereich
mit zwei Kernen und zwei Kernprofilen verstärkt ist.
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Anstelle
eines Kerns mit einem voluminösen steifen
Kernprofil werden gemäß der Erfindung
in jedem Wulstbereich zwei kleiner dimensionierte Kerne mit weniger
voluminösen
Kernprofilen eingesetzt, die sich beim Aufbau des Reifens leichter
handhaben lassen und auch in der Herstellung einfacher sind. Somit
kann ein qualitativ hochwertiger selbsttragender Reifen für den bevorzugten
Einsatzweck zur Verfügung
gestellt werden.
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Von
besonderen Vorteil für
die Selbsttragefähigkeit
des Reifens ist es, wenn die beiden Kernprofile gemeinsam mit dem
Verstärkungsprofil
einen jede Seitenwand verstärkenden
Einbau bilden, welcher, ausgehend von den Wulstkernen bis in eine Höhe von 50
% bis 80 % der Querschnittshöhe
des Reifens reichend, im Querschnitt zumindest im Wesentlichen konstant
dick ausgeführt
ist.
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Die
in jedem Wulstbereich vorgesehenen Kerne können gleiche aber auch unterschiedliche Konstruktionen
aufweisen, wobei es im letzten Fall von Vorteil ist, wenn der weiter
innen positionierte Kern der stärkere
der beiden Kerne ist. Dies ist einerseits für die Belastbarkeit des Reifens
von Vorteil und vermeidet andererseits mögliche Verwechslungen im Fertigungsprozess,
wenn gleiche Kerne verwendet werden.
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Der
Einbau aus Kernprofilen und Verstärkungsprofil lässt sich
dann besonders einfach konstant dick ausführen, wenn das axial weiter
außen positionierte Kernprofil
maximal bis auf die Höhe
des axial weiter innen positionierten Kernprofils reicht. In diesem
Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn das axial weiter innen
positionierte Kernprofil bis auf eine Höhe reicht, die bis zu 60 %
der Querschnittshöhe
des Reifens beträgt.
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Die
Wulstbereiche können
zusätzlich
verstärkt
werden, um den Belastungen im Normalbetrieb aber auch den Belastungen
im Pannenfall dauerhaft und gut standzuhalten. Dazu kann beispielsweise vorgesehen
werden, zwischen den beiden Kernen bzw. Kernprofilen zumindest eine
Wulstverstärkerlage
einzubringen oder um zumindest einen der Kerne und das zugehörige Kernprofil
eine Kernfahne zu legen. Eine weitere diesbezügliche Maßnahme besteht darin, auf der
Innenseite des axial weiter innen positionierten Kernprofils und
auf der Außenseite
des axial weiter außen
positionierten Kernprofils je eine Verstärkungslage anzubringen. Sämtliche
dieser Lagen können
mit textilen Fäden,
aber auch mit Stahl- oder Kevlarfäden oder mit anderen Fäden verstärkt sein.
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Der
Aufbau des Reifens mit zwei Kernen und zwei Kernprofilen ist auf
eine einfache und rationelle Weise möglich. Der Reifen wird auf
einer Reifenaufbautrommel aufgebaut, indem nacheinander die Innenschicht,
die Verstärkungsprofile
und die Karkasseinlage(n) aufgelegt werden. Die Kerne mitsamt den zugehörigen Kernprofilen
können
entweder gemeinsam oder nacheinander gesetzt werden und es werden
die Kernprofile über
die Trommelschultern angerollt. Das Anrollen der Kernprofile im
Bereich der Trommelschultern wird dann erleichtert, wenn die Kernprofile
entsprechend der oder angenähert
an die Rundung der Trommelschultern vorgeformt sind.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand
der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel
darstellt, näher
beschrieben. Dabei zeigen
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1 einen
Querschnitt durch einen gemäß der Erfindung
ausgeführten
Radialreifen für
Personenkraftwagen,
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2 ein
Stadium während
des Aufbaus des in 1 gezeigten Reifens auf einer
Reifenaufbautrommel,
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3 bis 5 im
Schnitt Ausführungsvarianten
von Wulstkernpaketen.
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1 zeigt
einen erfindungsgemäß ausgeführten, selbsttragenden
Reifen im Querschnitt. Selbsttragende Reifen sind bei einem Druckverlust im
Pannenfall in der Lage, zumindest über eine gewisse Laufleistung
soweit tragfähig
zu bleiben, dass eine Weiterfahrt möglich ist. Die Zeichnungsfigur zeigt
die wesentlichen Bestandteile des Reifens, nämlich einen profilierten Laufstreifen 1,
einen hier beispielshaft zweilagig ausgeführten Gürtel 2, eine insbesondere
einlagig, bei Reifen mit hoher Tragfähigkeit vorzugsweise zweilagig,
ausgeführte
Karkasseinlage 3, eine luftdicht bzw. weitgehend luftdicht ausgeführte Innenschicht 4,
Wulstbereiche mit jeweils zwei Wulstkernen 5, 6 mit
Kernprofilen 7, 8 und Seitenwände 9. Jede Seitenwand 9 ist
mit einem im Querschnitt etwa mondsichelförmigen Verstärkungsprofil 10 verstärkt. Die
Lagen des Gürtels 2 können in bekannter
Weise aus in eine Gummimischung eingebetteten Festigkeitsträgern, vorzugsweise
aus Stahlcord, bestehen, wobei die Stahlcorde in jeder Lage parallel
zueinander verlaufen, bezüglich
der Stahlcorde in der bzw. den benachbarten Lagen aber gekreuzt
angeordnet sind. Dabei schließen
die Stahlcorde mit der Reifenumfangsrichtung jeweils einen Winkel
von 15 ° bis
30 ° ein.
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Die
Verstärkungsprofile 10 sind
zwischen der Innenschicht 4 und der Karkasseinlage 3 angeordnet und
verleihen dem Reifen gemeinsam mit den Kernprofilen 7, 8 bei
Druckverlust die Selbsttragefähigkeit, sodass über einen
gewissen Zeitraum und bei verminderter Geschwindigkeit eine Weiterfahrt
möglich ist.
Die Verstärkungsprofile 10 bestehen
aus einer sehr steifen, weiterreißfesten Gummimischung mit einer
Shore Härte
A von etwa 75 und reichen beginnend in einer Höhe h, von 15 % bis 25 % der
Querschnittshöhe
H des Reifens, welche vom Felgeneckpunkt E gemessen wird, bis unter
die Endbereiche des Gürtels 2.
Ihre größte Dicke,
die 10 mm oder mehr betragen kann, weisen die Verstärkungsprofile 10 zwischen
50 % und 80 % der Querschnittshöhe
H auf. Die Verstärkungsprofile 10 können auch
mehrteilig ausgeführt
sein und daher aus unterschiedlichen Gummimischungen bestehen.
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Die
Karkasseinlage 3 umläuft
die beiden Wulstkerne 5, 6 und deren Kernprofile 7, 8 von
innen nach außen
und ist auf sich selbst rückgeführt, der
in Richtung Gürtel 2 zurück verlaufende
Abschnitt der Karkasseinlage 3, der Karkasshochschlag 3a,
reicht geringfügig über die
Kernprofile 7, 8 hinaus.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
sind die beiden Kerne 5, 6 nicht übereinstimmend
ausgeführt,
beispielsweise ist ein Kern 5 der Konstruktion 7 × 4 mit
einem Kern 6 der Konstruktion 7 × 3 kombiniert. Auch eine übereinstimmende
Ausführung
der Kerne, beispielsweise der Konstruktion 6 × 3, ist möglich. Der stärker ausgeführte Kern
sollte der axial weiter innen positionierte Kern 5 sein.
Das auf dem Wulstkern 5 sitzende Kernprofil 7 reicht
vorzugsweise auf eine Höhe
h3, die 30 % bis 60 % der Querschnittshöhe H des
Reifens beträgt.
Das auf dem Wulstkern 6 positionierte Kernprofil 8 reicht
auf eine Höhe
h4, die etwas größer ist als h3 und
bis zu 70 % der Querschnittshöhe
H beträgt.
Die beiden Kernprofile 7, 8 bestehen aus einer
sehr steifen, weiterreißfesten
Gummimischung mit einer Shore Härte
A von etwa 75.
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Eine
Ausführung,
bei der die beiden Kernprofile 7, 8 in der gleichen
Höhe enden,
ist ebenfalls möglich.
Jedes Kernprofil 7, 8 kann ferner mehrteilig ausgeführt sein
und somit aus unterschiedlichen Gummimischungen bestehen.
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Bevorzugt
bilden in jeder Seitenwand das Verstärkungsprofil 10 und
die beiden Kernprofile 7, 8 gemeinsam einen im
Querschnitt über
eine gewisse Erstreckung etwa konstant dicken Einbau. Der Abschnitt
des Einbaus mit konstanter Dicke reicht beginnend bei den Wulstkernen 5, 6 auf
eine Höhe
von 50 % bis 80 % der Querschnittshöhe H.
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2 zeigt
eine bevorzugte Möglichkeit
der Herstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Reifens auf einer zylindrischen
Reifenaufbautrommel 11. Es ist lediglich ein Ausschnitt
der Reifenaufbautrommel 11 dargestellt, wobei m-m die Äquatorebene
der Trommel 11 und a-a die Rotationsachse der Trommel 11 andeutet.
Die Aufbautrommel 11 ist mit über ihre Außenseite umlaufenden Vertiefungen
versehen, welche an die Kontur der Verstärkungsprofile 10 angepasst
sind. In 2 ist lediglich eine der Vertiefungen
dargestellt. Die Reifenaufbautrommel 11 kann ferner in
an sich bekannter Weise über
ihren Außenumfang
in mehrere Segmente geteilt sein, die in radialer Richtung ein-
und ausfahrbar sind.
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Der
Schulterradius der Aufbautrommel 11 ist relativ klein,
damit das Verstärkungsprofil 10 bei
fertigem Reifen möglichst
nah zu den Kernen 5.6 liegt.
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Zur
Herstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Reifens
wird zuerst die Innenschicht 4 aufgelegt und in den Vertiefungen 12 positioniert.
Die Innenschicht kann dabei eine breite Mischungsbahn sein oder
aus einem Kautschukmischungsstreifen durch spiraliges Wickeln desselben
aufgebracht werden. Auf die Innenschicht 4 werden in den
Vertiefungen 12 nun die Verstärkungsprofile 10 positioniert. Die
Außenseiten
der Verstärkungsprofile 10 und
der Innenschicht 4 bilden eine zumindest im Wesentlichen
zylindrische Auflagefläche,
auf welche anschließend
eine oder zwei Karkasseinlagen unterschiedlicher Breite aufgelegt
und gespleißt
werden. Wie es bei der Reifenherstellung üblich ist, sind die beiden
Wulstkerne 5, 6 mitsamt ihren Kernprofilen 7, 8 als
vorgefertigte Kernpakete bereits auf entsprechenden Kernsetzeinrichtungen
positioniert worden. Nun wird jeweils der erste, innere Wulstkern 5 mitsamt
Kernprofil 7 an den Schultern der Reifenaufbautrommel 11 gesetzt,
das Kernprofil 7 wird über
die Schulterrundung angerollt. Neben dem gesetzten Wulstkern 5 wird
der zweite Wulstkern 6 mitsamt seinem Kernprofil 8 herangefahren
und gesetzt. Das Kernprofil 8 wird in Kontakt mit dem Kernprofil 7 der Rundung
folgend angerollt. Diese Lage ist in 2 gezeigt.
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Die
beiden Wulstkerne 5, 6 mitsamt ihren Kernprofilen 7, 8 können auch
gemeinsam gesetzt und angerollt werden.
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Anschließend wird
der Reifen auf herkömmliche
Weise fertig aufgebaut, wobei vorerst die Karkasseinlage 3 um
die beiden Wulstkerne 5, 6 und die Kernprofile 7, 8 umgeschlagen
wird und anschließend
die weiteren Reifenbauteile ergänzt
werden.
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3 bis 5 zeigen
Schnitte durch fertige Wulstkernpakete bestehend aus Kernen 5, 6 und Kernprofilen 7, 8.
Die Kernprofile 7, 8 sind gebogen vorgeformt,
um weitgehend bereits an die Trommelschulterkontur angepasst zu
sein. Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform
kann die Karkasseinlage zwischen den beiden Kernen 5, 6 umgeschlagen
werden.
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Bei
der in 3 gezeigten Ausführung ist eine Wulstverstärkerlage 14,
dies ist üblicherweise ein
gummiertes textiles Gewebe, zwischen den beiden Kernen 5, 6 und
den Kernprofilen 7, 8 bei der Vorbereitung des
Kernpaketes eingebracht worden. Selbstverständlich können auch mehrere Wulstverstärkerlagen
in beliebiger Anordnung und Kontakt mit dem einen und/oder dem anderen
Wulsterkern 5, 6 bzw. Kernprofil 7, 8 vorgesehen
werden.
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4 zeigt
eine Ausführung,
bei der eine Kernfahne 15 (ein gummiertes textiles Gewebe)
um den Wulstkern 6 und das zugehörige Kernprofil 8 gelegt
ist und mit ihrem inneren Abschnitt am Kernprofil 7 des
inneren Wulstkernes 5 anliegt. Die Kernfahne kann auch
um den Wulstkern 5 und dessen Kernprofil 7 verlaufen.
Eine Ausführung
mit zwei Kernfahnen ist ebenfalls möglich.
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In 5 sind
Verstärkungslagen 16,
die analog zu Wulstverstärkerlagen
aus gummierten, textilem Gewebe bestehen können, auf der Innenseite des
Kernprofils 7 und auf der Außenseite des Kernprofils 8 positioniert.
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Die
die Wulstbereiche verstärkenden
Lagen 14, 15 und 16 können andere Festigkeitsträger, beispielsweise
auch Kevlar- oder Stahlfäden,
enthalten.