DE3152825C2 - - Google Patents
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
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- B29D30/06—Pneumatic tyres or parts thereof (e.g. produced by casting, moulding, compression moulding, injection moulding, centrifugal casting)
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
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- B60C9/02—Carcasses
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Description
Die Erfindung betrifft Rippenbögen als radiale Einbauelemente
für Luftreifen nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Bei der Herstellung von Luftreifen wird eine Form mit
flüssigem oder pastösem Material gefüllt, die im wesentlichen
aus einer oder mehreren starren Formschalen, die
zur Formgebung der Außenwand des Luftreifens dienen, sowie
einem starren oder deformierbaren Formkern besteht, der
zur Formgebung der Innenwand des Luftreifens dient.
Wenn derartige Luftreifen mit einer Bewehrung versehen
werden sollen, wird die Bewehrung vor dem Füllen in die
Form eingesetzt. Dabei ist es schwierig, die Bewehrung
in der Form mit hinreichender Genauigkeit anzuordnen und
diese Anordnung während des Füllvorgangs beizubehalten;
besonders schwierig ist die Anordnung und Fixierung der
Bewehrung in einem vorgegebenen Abstand von der Innenwand
des Luftreifens, d. h. der Außenwand des Formkerns.
Die DE-PS 40 57 70 zeigt einen Rippenbogen der eingangs
genannten Art. Die dabei verwendeten Rippenbögen sind
mit ihren Haken an den Wulstkernen eingehängt und bestehen
aus einem Stahlkern, der mit Schraubenfedern umwickelt
ist. Es ist offensichtlich, daß diese Radialbewehrungen
sehr hart und unelastisch sind. Außerdem erfordert die
Herstellung derartiger Rippenbögen einen hohen Aufwand.
Es ist weiter bekannt, in den Reifenflanken eine ringförmige,
nicht aufblasbare Bandage aus radial angeordneten Metallbändern
vorzusehen; hierbei liegt die Absicht zugrunde,
die Bandage in geeigneter Weise zu versteifen, um bei
Belastung eine übermäßige Stauchung zu vermeiden (US-PS
32 08 500).
Ferner ist es bekannt, Metallbänder entsprechend dem Meridianprofil,
das dem Luftreifen verliehen werden soll,
zu biegen, um Rippenbögen zu erhalten, und diese dann
nebeneinander anzuordnen und in Längsrichtung zu verbinden.
Es entsteht so eine Torusschale, die den Luftreifen bewehrt
und schützt (FR-PS 917 701).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Rippenbögen
der eingangs angeführten Art dahingehend zu verbessern,
daß diese relativ einfach und billig hergestellt werden
können, wobei deren Positionierung in der Formschale eindeutig
ist und die Rippenbögen gleichzeitig auch zur Positionierung
einer Scheitelbewehrung dienen können.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
angeführten Merkmale. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige
weitere Ausbildungen.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Rippenbögen
können diese zunächst als flache (ebene) Gegenstände ausgeformt
werden. Dabei können mehrere Rippenbögen in einer
einzigen Form gefertigt werden und es ist sogar die Herstellung
sämtlicher zum Aufbau mindestens eines Luftreifens
erforderlicher Rippenbögen mit einem einzigen Guß möglich,
wobei die Rippenbögen gegebenenfalls an den Haken fest
miteinander verbunden und die zwischen den Haken liegenden
Teile voneinander getrennt sind. Anschließend werden die
Rippenbögen mit den Haken an den Wulstkernen eingehängt.
Auf diese Weise wird, da die Rippenbögen noch immer flach,
d. h. geradlinig sind, ein zylindrischer Rohling erhalten.
Durch Nähern der beiden Ränder des Rohlings, die die Wulstkerne
enthalten, in Axialrichtung werden die Rippenbögen,
die sich mit ihren Haken um die Wulstkerne frei drehen
können, gebogen, wodurch ein torusförmiges Gebilde erhalten
wird, das als solches in die Reifenform eingesetzt werden
kann.
Das ringförmige Gebilde kann ferner auch dadurch hergestellt
werden, daß die beiden Ränder des zylindrischen
Rohlings bei der Einführung in die Reifenform einander
genähert werden.
Die flach vorgeformten Rippenbögen werden gebogen, um
ihnen zumindest in dem Bereich zwischen den Haken ein
vorgegebenes Meridianprofil zu verleihen. Dies erfolgt dadurch,
daß die Rippenbögen zumindest im Bereich zwischen den
Haken einen (senkrecht zum Rippenbogen gemessenen) Querschnitt
erhalten, der sich von einem Haken zum anderen in Abhängigkeit
vom örtlichen Krümmungsradius ρ des zu erhaltenden Meridianprofils,
das den Rippenbögen durch das Biegen verliehen
werden soll, ändert.
Der Krümmungsradius ρ ist durch die Beziehung
gegeben, in der E den Elastizitätsmodul
des Materials, aus dem mindestens der Teil der
Rippenbögen zwischen den Haken besteht, M das durch
axiales Annähern der beiden Ränder des zylindrischen
Rohlings hervorgerufene Biegemoment sowie I das
Trägheitsmoment des senkrechten Querschnitts in bezug
auf die Biegung an der Stelle bedeuten, an der der
Krümmungsradius gleich ρ ist.
Es genügt daher, das Trägheitsmoment I von einem
Haken zum anderen, d. h. den ihm entsprechenden örtlichen
senkrechten Querschnitt, sich in Abhängigkeit
vom Krümmungsradius ρ ändern zu lassen, wobei dieser
der vorgegebenen gesetzmäßigen Änderung
unterliegt.
Derartige Rippenbögen folgen genau dem Meridianprofil,
das durch die gesetzmäßige Änderung ihres
Querschnitts im Bereich zwischen den Haken vorgegeben
ist, da sich die an den Enden der Rippenbögen vorgesehenen
Haken bei der axialen Annäherung frei um die
Wulstkerne drehen können.
Auf diese Weise ausgebildete Rippenbögen legen
sich ohne Gegenkraft an den Formkern an oder sie
bleiben zu ihm parallel, wenn die Änderung des Trägheitsmoments
des senkrechten Querschnitts der Rippenbögen
der Änderung des Radius der Meridiankrümmung
des Formkerns oder einer zu diesem parallelen Fläche
entspricht.
Da die Rippenbögen radial angeordnet sind und mindestens
im Reifenseitenwandbereich einem natürlichen
Gleichgewichtsprofil einer Radialkarkasse folgen, ist
die durch den Aufpumpdruck auf die Rippenbögen ausgeübte
Zugspannung in den Reifenseitenwänden praktisch
konstant.
Wenn Rippenbögen hergestellt werden sollen, bei
denen die Zugbeanspruchung konstant ist und die in den
Reifenseitenwänden einem gegebenen Meridianprofil folgen,
ist es ausreichend, Rippenbögen vorzusehen, deren senkrechter
Querschnitt gleichzeitig an allen Punkten im
Seitenwandbereich eine konstante Fläche sowie ein Trägheitsmoment
aufweist, das sich in Abhängigkeit vom Krümmungsradius
des Meridianprofils ändert.
Es ist ferner von Interesse, die Rippenbögen in
den Reifenbereichen weicher zu machen, die beim Abrollen
starken Biegebeanspruchungen unterworfen sind, und zwar
durch Verringerung ihres Biege-Trägheitsmoments, d. h.
der Trägheitsmomente ihres senkrechten Querschnitts,
in bezug auf die sich in Abhängigkeit vom Krümmungsradius
der Meridiankrümmung ändernden Trägheitsmomente
bei konstanter Querschnittsfläche.
Wenn im Gegensatz dazu der Luftreifen in bestimmten
Zonen versteift werden soll, ist es vorteilhaft,
die Fläche des senkrechten Querschnitts der Rippenbögen
zu erhöhen, wobei das Trägheitsmoment dem Änderungsgesetz
des Krümmungsradius der Meridiankrümmung
folgt.
So ist beispielsweise für einen Rippenbogen mit
rechteckigem Querschnitt und den Seiten a und b das
Trägheitsmoment
Es können nun die Fläche des
Querschnitts a · b und/oder das Trägheitsmoment I, d. h.
die Abmessungen a und b des Querschnitts des Bereichs der
Rippenbögen zwischen den Haken, geändert werden.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Rippenbögen dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Radialschnitt durch einen Luftreifen,
der durch einen Rippenbogen hindurchgeht,
Fig. 2 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt
eines Rippenbogens mit Bewehrung und
Fig. 3 eine Axialansicht des Luftreifens von
Fig. 1 mit Rippenbögen, deren Haken aneinandergrenzen
bzw. voneinander beabstandet sind.
Der in Fig. 1 dargestellte Luftreifen 1 weist einen
Scheitel 2 auf, der mit zwei Reifenseitenwänden in Verbindung
steht, die jeweils in einem Wulst 4 mit einem
Wulstkern 5 enden. Der im Elastomermaterial 3 des Luftreifens
eingebettete radiale Rippenbogen 6 besteht aus
zwei Haken 7 und einem draht- oder fadenförmigen Teil 8,
der die beiden Haken 7 miteinander verbindet. Die Wulstkerne
5 liegen in den Haken 7. Die Haken 7 können einen
Ansatz 9 aufweisen, der sich bis zum Boden des Wulstes 4
erstreckt. Die Spitze 7′ des Hakens 7, die in diesem Beispiel
nach außen gerichtet ist, kann axial außen einen
Ansatz 11 aufweisen, der sich bis zur Außenwand 12 des
Luftreifens erstreckt. Axial innen kann der Haken 7 einen
weiteren Ansatz 13 aufweisen, der sich bis zur Innenwand 14
des Luftreifens erstreckt. Der Rippenbogen 6 kann ferner
in seinem drahtförmigen (gegebenenfalls aus einem thermoplastischen
Draht bestehenden) Teil 8 weitere Ansätze 17
aufweisen, die sich bis zur Innenwand 14 des Luftreifens
erstrecken. Symmetrisch zur Äquatorialebene, deren Projektion
in der Zeichnung durch die Linie XX′ dargestellt
ist, können in der Nähe der Reifenschultern zwei Ansätze 15
vorgesehen sein, die bis zur Oberfläche des Luftreifens 1
reichen. Diese Ansätze dienen vorteilhaft zur axialen Positionierung
der Scheitelbewehrung 16.
Der Rippenbogen 6 berührt die Innenwand 14 des Luftreifens
längs eines äquatorialen Bereichs Z, in dem er
bündig mit der Innenwand 14 des Luftreifens verläuft.
In der Elastomermasse 6′ des Rippenbogens 6 ist, wie
aus Fig. 2 hervorgeht, eine Bewehrung eingeschlossen, die
beispielsweise ein Kabel 20 ist, das von einem Haken 7
zum anderen verläuft. Diese Bewehrung ist somit im Äquatorialbereich
Z des Scheitels von der Innenwand 14 des
Luftreifens beabstandet. Diese Scheitelbewehrung 16 aus
gegebenenfalls zwei Lagen 16′, 16″ ist von der Innenwand 14
des Luftreifens durch die Rippenbögen 6 beabstandet, die
gegebenenfalls, wie im dargestellten Beispiel, mit einer
Schicht aus Elastomermaterial 18 überzogen sind.
Die in Fig. 3 dargestellten Rippenbögen 6 weisen Haken
7 auf, die in Längsrichtung aneinander anliegen.
Wenn mit L die mittlere Länge des Wulstkerns 5 und mit N
die Anzahl der Rippenbögen bezeichnet wird, besitzt
jeder Haken eine Breite bzw. Längsausdehnung 19 gleich
L/N bzw. eine Winkelbreite, die einem Winkel a mit
Zentrum auf der Reifenachse von
entspricht.
In Fig. 1 ist im Bereich der rechten Reifenschulter
zur Erläuterung der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ein örtlicher Krümmungsradius ρ
eingezeichnet.
Claims (6)
1. Rippenbögen als radiale Einbauelemente für im Gießverfahren
herzustellende Luftreifen, wobei die Rippenbögen
mit hakenförmigen Enden um die Wulstkerne herumreichen
und sich über die Seitenwände sowie den Scheitelbereich
des Luftreifens erstrecken,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß sich das Trägheitsmoment des senkrechten Querschnitts der Rippenbögen (6) zwischen den Haken (7) in Abhängigkeit vom örtlichen Krümmungsradius ( ρ ) ändert, wobei diese Änderung der gesetzmäßigen Beziehung ρ = unterliegt, mitE= Elastizitätsmodul,I= Trägheitsmoment,M= Biegemoment, hervorgerufen durch axiales Annähern der Wulstkerne,
- - daß die Rippenbögen (6) aus form- und gießbarem Material bestehen, das mit dem Elastomermaterial (3) des Luftreifens (1) identisch oder ihm analog ist,
- - daß die Rippenbögen (6) in dem zwischen den Haken (7) liegenden Teil (8) als Stützmittel wirkende Ansätze (17) aufweisen, und
- -daß die Rippenbögen (6) im Bereich der Schultern des Scheitels des Luftreifens (1) Ansätze (15) aufweisen.
2. Rippenbögen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rippenbögen (6) aus einem Material bestehen,
das gegenüber dem Elastomermaterial (3) des Luftreifens
(1) reaktiv ist.
3. Rippenbögen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Rippenbogen (6) mindestens in dem zwischen
den Haken (7) liegenden Teil (8) eine Bewehrung aus
Fasern, Fäden, Drähten, Seilen oder Kabeln aufweist.
4. Rippenbögen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der senkrechte Querschnitt der Rippenbögen (6)
zumindest in dem Teil (8) zwischen den Haken (7), der
den Reifenseitenwänden entspricht, eine konstante Fläche
aufweist.
5. Rippenbögen nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägheitsmoment des senkrechten Querschnitts
der Rippenbögen (6) in bezug auf die Biegung in den
Bereichen, in denen der Luftreifen starken Biegebeanspruchungen
unterliegt, verringert ist.
6. Rippenbögen nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fläche des senkrechten Querschnitts der Rippenbögen
(6) in den Bereichen, in denen der Luftreifen
verstärkt werden muß, vergrößert ist.
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