DE1505050A1 - Luftreifen - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipi.-ing. Walter Meissner Dipl.-i

BERLIN33CGrunewalcO, herbert3tra3se 22 MÜNCHEN

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Berlln-Halensee. Kurfürstendamm 130 1 BERLIN 33 CGrunewald^, den "-

HerbertetraSe 22

TH3 GOODYEAR TIIiE AND RUBBER COtTFANY, Akrion, Ohio, USA

Luftreifen

Die Erfindung betrifft Luftreifen, und insbesondere einen Luftreifen, der eine ¥erstärkung aus texturierten Cord aufweist.

Bei den herkömmlichen Oordreifen wird die Verstärkung aus einer oder mehreren Textilgutschichten ausgebildet, die den Reifen von der einen zu der ainderen Wulst umgeben. Diese Schichten sind so angeordnet, daß die Orientierung der Cordverstärkung einer Schicht winkelförmig bezüglich der Cordverstärkung der nächstbenachbarten Schicht oder Schichten vorliegt,, Weiterhin ist man bisher allgemein dergestalt verfahren, daß jede Verstärkungsschicht mit en^ benachbarten, geradlinigen, parallel orientierten Corden ausgebildet wird, die in ihrer Lage vermittels einer geringstmöglichen Anzahl, keine Belastung tragender, verbindender Füllteile gehalten werden. Jede der Cordverstärkungen wird normalerweise aus einer Mehrzahl an Garnen hergestellt, die ihrerseits aus verschiedenen einzelnen Fäden bestehen. Der herkörnn liehe Reif enverstärkungscord wird durch Verdrillen einer ausgewählten Anzahl an Garnen in einer Richtung hergestellt. Die Garne werden sodann miteinander in einer Drallrichtung entgegengesetzt derjenigen verdrillt, mit der die Garne verdrillt sind. Der so ausgebildete Cord ist sehr stabil und vermittelt herkömmlichen Autoreifen ausgezeichnet Zerreißfestigkeit.

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Mit dem Auftreten von Reifen breiten, niedrigen Profils und den Zweischichtreifen muß die Oordverstärkung nicht nur auggezeichnete Eigenschaften bezüglich deren J?äMgkeit Zugbelagtungen zu widerstehen, aufweisen, sondern ebenfalls bezüglich Druckbelastungen. Druckbelastungen gewinnen an Bedeutung, sobald der Reifen aufgrund niedriger Arbeitsdrücke nachgebender wird, wodurch sich eine größere Berührungsfläche mit der Straße ergibt. Ein weiterer Paktor, d#r die Druckbelastungen wichtiger werden läßt, besteht darin, daß die derzeitigen Kautschuke eine größere Fahrleitung aufweisen, wodurch die Lebensdauer eines Reifens erhöht wird. Aufgrund der erhöhten Lebensdauer des Reifens " erfährt die Cord verstärk ung eine größere Anzahl von Belastungsumkehrungen,, Bei dem herkömmlichen Reifen besitzt die Cordverstärkung geringfügige Elastizität, wenn dieselbe einer Druckbelastung unterworfen wirdο Die Unfähigkeit eine Druckbelastung aufzunehmen, fährt zu schnellen Ermüdungserscheinungen und somit einem schließlichen Aufheben der .Fähigkeit der Corde Belastungen zu tragen. Da derartige Reifen corde keine Elastizität besitzen, ergibt sich eine Verschlechterung der stoß dämpfend en Wirkung und somit Verschlechterung der Pahreigenschaften_o

ι Der hier in Anwendung kommende Ausdruck "texturiert" ist so zu verstehen, daß eine Verstärkung damit bezeichnet, bei der die einzelnen Fäden oder Fädengruppen absichtlich au« deren geradliniger oder stranggepreßter Konfiguration herausgebogen oder deformiert worden sind. Der Zweck des Herstellens eines d. artigen gereckten oder texturierten Garns besteht darin, daß das Garn vermittele geeigneter Anordnung in einem gekräuselten oder gebogenen Zustand bei erhöhter Tempesa tür gehalten wird, sowie da« Garn bei dem Abkühlen im gekräuselten Zustand verbleibt. Wenn ein texturiertes Garn auegezogen wird, werden die Kräuselungen geradegemacht und das Garn ist eodann in der Lage einer erheblichen Zugbelastung zu widerstehen. Bei Aufheben der Deh-

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nungakraft biftgen sich die Kräuselungen wieder auf und das Garn erfährt eine LängenVerkürzung aufgrund der demselben vermittelten Gedächtnis eigen schaft.

Ein fadenformiges Material, das sich gut für das Texturieren eignet, kann praktisch jede« künstliche, thermoplastische, organische Produkt, wie lineare Polyamide, lineare Polyester, wie Polyäthylentereptthalat Polyacrylnitril und Polyolefine sein. Erfindungsgemäß nicht anwendbar sind nicht thermoplastische Produkte, äie Kunstseide and Stapelfasern, wie z.B. Baumwolle. Bei einigen der thermoplastischen Produkte, wie Polyäthylenterephthalat sind die Fäden zwecks Erhöhen deren kristalliner Struktur gereckt worden, wodurch sich ein besonders festes IJate- * rial ergibt. Um Wärmestabilität zu erzielen, wird das orientierte odei gereckte fadenförmige Produkt bei einor Temperatur unterhalb derjenigen fixiert, bei der die zuvor demselben vermittelte Kristallinität aufgehoben werden würde. Bei dem zum Auebilden des texturierten Garne angewandten Kraueelungsvorgang reicht die beaufschlagte Wärme zum Ausbilden eines bleibenden Gedächtnisses aus, ist jedoch nicht ausreichend, um die zuvor in dem Garn aufgebaute Orientierung aufzuheben.

Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, einen verstärkten Luftreifen au schaffen, der texturierte Garne enthält, welche in der ι Lage sind, den Zugbelastungen zu widerstehen, die bei dem Betrieb des Reifens auftreten, jedoch ausreichende federnde Eigenschaft für das Absorbieren der Belastungen besitzt, die sich durch Druckbelastungen ergeben.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung besteht darin, ein texturierte« Verstärkungsgarn zu schaffen, da« eine Reihe Teilungen aufweist, die nicht zu einem Verdrillen des Garns führen. l>er erfindungsgemäß aufgebaute Reifen ist in der Lage konzentrierte örtliche Deformationen ohne Reißen der Karkasse zu absorbieren.

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Eine weiter« der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung besteht darin, ein texturiertes Verstärkungegarn der angegebenen Art zu schaffen, das in eine schraubenförmige und nicht verdrillte Konfiguration uta die längsseitige Achse desselben durch Wärmebehandlung fixiert worden ist. Erfindungsgemäß werden voll die physikalischen Eigenschaften derartiger synthetischer Reifenverstärkungen ausgenutzte

Die herkömmlichen vermittels Verdrillen hegestellten Cordverstärkungen können zu Verlusten der Zerreißfestigkeit bis zu 20$ führen, wie es weiter unten erläutert ist₀ Das Anwenden nicht verdrillter Garne im texturierten Zustand führt zu verbesserten Fähigkeiten Belastungen

aufzunehmen, und zwar aufgrund der besseren Zerreißfestigkeit, wie sie durch das Verstärkungsmaterial erzielt werden kann_e

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert:

Fig. 1 ist eine weggebrochene perspektivische Ansicht, die einen Luftreifen zeigt, der die erfindungsgemäße Verstärkung aufweist. Fig₀ 2 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine texturierte Fadengruppe im unbelasteten Zustand zeigt.

Fig« 3 ist eine der Fig, 2 ähnliche Ansicht mit der Ausnahme, daß hier die Fäden vollständig gedehnt sind.

. Fig. 4 zeigt einen vorbekannten Verstärkungscord verdrillten Aufbaus und ein Kraftdiagramm der durch den Eord getragenen Zugbelastung. Fig. 5 ist eine Ansicht, die die Konfugiration des Garns bei Vorlie-

_o gen im Inneren des vulkanisierten Reifens zeigt.

J^ Unter Bezugnahme auf die Zeichnung gibt Fig, 1 eine perspektivische ^ Ansicht eines Luftreifens 10 wieder, bei dem ein Teil der Lauffläche σ

*■* 11 und der Seitenwand 12 zwecks Aufzeigen der Verstärkungsschichten oo

^ω 13,14,15 und 16 entfernt worden sind. Es ist hier ei» herkömmlicher Vielschichtreifen wiedergegeben. Die erfindungegemäße Verstärkung kann jedoch in gleicher Weise bei anderen Reifenaufbauten angewandt werden.

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Sobald der Reifen 10 auf eine Unebenheit, wie einen Stein auftrifft, nimmt die Lauffläche 11 die Sehne id wirkung des Gegenstands auf, jedoch müssen sich die Verstärkungeschichten des Reifens um den Gegenstand herum biegen, der die Wuletform des Reifens deformiert» Sobald die konvexe Umfangsform des Reifens gestört wird, wird eine Vertiefung oder konkave Stelle um den die Verformung ausbildenden Gegenstand ausgebildet» Die Gegenbiegungspunkte zwischen den konkaven und konvexen Oberflächen, wie dies bei Druckgefäßen typisch ist, sind die Flächen der größten Belastungs umkehrungen, jiine Reif enverstärkung befindet sich idealerweiee in einem Zustand der Spannung zusammen mit dem Biegevorgang während der Inritzong des Reifens* Die Absorption von kräftigen Schlagen auf die Reifenkarkasse, und zwar insbesondere in der Berührungsfläche mit der Straße führt zum Ausbilden sehr starker Druck- und Zugbelastungen, die in der Reifenverstärkung induziert werden. Da die Biegebelastungen in einem sich bewegenden Reifen praktisch immer vorliegen, werden durch die Schlageinwirkung bedingte zusätzliche Druck- und Zugbelastung eine Erhöhung der Druck- und Zugkomponenten bedingt, wodurch sich schließlich eine Zerstörung der einzelnen Fäden ergibt, aus denen die Reifenveretärkung aufgebaut ist. Die in Reifen üblicher Weise Anwendung findende^ verdrillte Cordverstärkung kann direkten Zugbelastungen ohne ernsthafte nachteilige Wirkung widerstehen. Wenn jedoch ähnliche Zugbelastungen auf einen aus verdrillten Garnen aufgebauten Verstärkungscord beaufschlagt werden, ergibt sich ein nicht richtiges Pantograhhieren, und die Ermüdungserscheinungen treten sehr schnell ein, wodurch sich eine frühzeitige Zerstörung ergibt.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht, in der die texturierte Reifenver- «tärkung wiedergegeben ist«, Das Garn 30 ist aus einer Gruppe einzelner Fäden 31 ausgebildet. Die Fadengruppe wird sodann durch Wärmebehandlung in einen «chraubenförmigen gekräuselten Zuetand, der zur Auebildung der Windungen 32 führt, fixierte Der gesamt· Durchmesser W der

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Windungen 32 belauft sich, vorzugsweise auf das Zwei- big Dreifache des Dufchmessers dee Garns 30. Me Texturierung des Garne 30 kann durch Ueberführen des thermoplastischen Garns von einer entsprechenden Auegangsquelle in eine Erhitzungsvorrichtung und sodann durch eine einen falschen Drall vermittelnde Vorrichtung in eine geeignete Abzieh- und/oder Sammelvorrichtung erreicht werden. Das Kräuseln und das Vermitteln eines falschen Dralls der thermoplastischen Fäden ist allgemein bekanrfc, so daß hier auf eine weitere Erläuterung diesbezüglicher Einzelheiten verzichtet wid. Das Garn 30 weiet vorzugsweise Schraubenform oder Konfiguration ähnlich derjenigen eines Korkenziehers auf. Dag Garnkann auch ohne üchraubenkonfiguration ausgebildet eein₀ üo erweisen sich z.B. eine Heihe wohl definierter sinusförmiger Kräuselungen ebenfalls als gleich gut» Zusätzlich weist das Garn 30 eine praktisch konstante Ganghöhe P auf, wie es in der Fig„ 2 gezeigt ist.

Die Fig. 3 zeigt das Garn nach der Figo 2 in vollständig gedehntem Zustande Der schraubenförmige falsche Drall ist hier ohne Drehen der Enden vollständig aufgehoben worden. Im nicht gereckten Zustand nach der Fig. 3 iiann das Garn 30 die auf dasselbe nach dem Einarbeiten in einen Luftreifen beaufschlagten Zugbelastungen aufnehmen. Jeder einzelne Faden ist parallel zu der .Richtung ausgerichtet, in der dersel-

be die Belastung aufnimmt» Dies ist nicht so, wenn das Garn im verdrillten Zustand einer axialen Belastung unterworfen wird. Im Gegensatz hierzu zeigt die Fig. 4 einen vorbekannten Gord 4-0 mit verdrilltem Aufbau,, Die einzelnen Fäden 41 sind nioht axial bezüglich der axialen Richtung ausgerichtet, sondern s-uid vielmehr mit einem gewissen Winkel A hierzu orientiert. Die Zugbelastung T stellt die Zugs pannung dar, die durch die Fäden aufgenommen werden kann. Es ergibt «ich somit, daß die Fähigkeit X des Cordes Belastungen aufzunehmen kleiner al« die Zugbelastung T igt. Es ist eine zusätzliche Kraft Y für das Auegleichen dee Kraftdiagratnm« erforderlich. Die Kraft Y · kann Scherbelastungen einführen, die sich auf die gesamten Ermüdungs-

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er s c he in ung en des Cordes als nachteilig erweisen.

Fig· 5 gibt die Lage des Garns 3 0 wieder, nachdem der fertige Luftreifen vorliegt. Die Lage des Garns 30 liegt zwischen derjenigen des vollständig unbelasteten texturierten Garns nach der Pig. 2 und dem vollständig ausgedehnten Garn nach der Fig. 3 vor«,

Eine fertige Textilgutschicht im Inneren eines Reifens 10 weist darin eng benachbart zueinander angeordnete Garne auf, die in der Ebene der Schicht liegen, die sich schraubenförmig von dem einen Ende des Streifens zu dem anderen erstreckt. Das die texturierten Game aufweisende '"extilgut kann diagonal unter Ausbilden von Schichten fur den Eeifenaufbau zerschnitten werden. Die rteifentearfeasse kann in Schichten auf einer Trommel in der herkömmlichen V/eise ausgelegt werden. Die die Garne 30 enthaltenden Schichten werden idealerweige übereinander in der Reifenkerkasse so angeordnet, daß die Garne benachbarter Schichten entgegengesetzte WinkelanOrdnung aufweisen, wie es die Pig. I zeigt.

Sobald der auf einer Trommel aufgebaute, nicht vulkanisierte Reifen, der die erfindungsgemäßen Garne enthält, während des Vulkanisieren β ausgedehnt wird, werden die Garne teilweise gedehnt, wie es die Fig.5 zeigt. :)er erhaltene fertige Luftreifen ist somit arteigen elastisch dahingehend, daß die G me 30 bei geringfügiger Dehnung ihre Fähigkeit 7?--la R tu η gen aufzunehmen entwickeln, und in denjenigen Fällen, wo Truckbelastungen vorliegen, können sich die Garne ohne übermäßige Beschädigung derselben zusammendrücken lassen. Da die thermoplastischen synthetischen Fasern ein Gedächtnis besitzen, weist das Garn eine Neigung auf, wieder in seinen ursprünglichen, unbelasteten, textueierten Zustand zurückzukehren. Durch dieses Merkmal werden Verbesserungen bezüglich der ßvtnU dungs ere cheinungen erzielt, und zwar hauptsächlich, weil die Druckbelastungen bisher nScht längs der Cordverstärkung ohne Zerreißen der miηzeinen Fäden verteilt werden konnten, aus denen der Verstärkung«cord zusammengesetzt ist. 09821/0483

Claims (3)

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   Dipl.-lng. Walter Meissner « Dipl.-ing. Herbert Tlscher

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   Patentansprüche

   ..)Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens, dadurch gekennzeichnet, daß ein fadenförmiges Verstärkungsmaterial in ein Garn überführt, das Garn in ein wellenförmiges unter Ausbilden eines gedächtnisses in demselben gekräselt, die gekräuselten Garne in einer Verstärkungsschicht so angeordnet werden, daß die längsseitigen Achsen benachbarter Garne praktisch parallel zueinander vorliegen, die Reifenkarkasse in zylinderförmiger Form aufgebaut wird, und benachbart hierzu wenigstens eine gekräuselte Garne enthaltende Verstärkungβschicht aufweist, die zylinderförmige Reifenkarkasse in eine Wuletform auegedehnt wird, in der die gekräuselten Garne der V_erstärkungsschioht gedehnt sind, wodurch die Ganghöhe der Garnwellungen vergrößert wird und der Wulstförmige Reifen so vulkanisiert wird, daß dae VerstärkungsmateriaL fest an dem benachbarten elaetomeren Karkaβsenmaterial anhaftet, wodurch ein Reifen ausgebildet wird, der Verstärkungsgarne enthält, die sich so dehnen lassen, daß derselbe eine Zugbelastung aufnimmt und Druckbelastungen widersteht, indem ein Zusammenziehen in der Richtung der ursprünglichen Kräuselung erfolgt₀
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmefixieren dergestalt erfolgt, daß das Verstärkungsgarn eine Wellenform mit konstanter Ganghöhe in Form eines Schraubenmusters einnimmt, die gekräuselten Garne in eine nicht vulkanisierte Elastomerenschicht für einen Reifenaufbau so angeordnet werden, daß die längsseitige Achse der Garne praktisch parallel zueinander vorliegt, das Ausdehnen der nicht vulkanisierten Reifenkarkasse in die Wulstform unter Verlängern der Garne so erfolgt, daß eine restliohe Kräuselung verbleibt,

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   sowie sodann der WuIst-forrnige lieifen vulkanisiert wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vulkanisieren so ausgeführt wird, daß das Verstärkungsmaterial fest an dem benachbarten elastomere« Karkassenmaterial anhaftet,

   4* Verfairen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeie net, daß eine Mehrzahl gekräuselter, fadenförmiger Garne angewandt wird, die Seite-an-Seite zueinander vorliegen, die Fäden als eine Gruppe von der axialen Richtung des garns abweichen, so daß sich die Garne bei axialer Belastung dohnen können und im nicht belasteten Zustand in ihre ursprüngliche nicht lineare Konfiguration zur'j cJckrlv;\i Izcnnsn.

   So Verfahren nach einem der vorangehenden .anspräche, dadurch gekennzeichnet, (laß Fäden angewandt werden, die von der axialen Richtung

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   des Garns/praktisch konstanter Ganghöhe abweichen«

   6, Verfahren nach eineru der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Garne aus einem thermoplastischen Material, wie einem Polyester, Polyethylenterephthalat und einem Polyamid angewandt werden ο

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