DE60122185T2

DE60122185T2 - Stahlitze und verfahren zur herstellung einer stahllitze

Info

Publication number: DE60122185T2
Application number: DE60122185T
Authority: DE
Inventors: Siegfried Doujak
Original assignee: Drahtcord Saar GmbH and Co KG
Current assignee: Drahtcord Saar GmbH and Co KG
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2021-10-12
Also published as: WO2002031257A1; DE60122185D1; EP1325189B1; EP1325189A1; US7188653B2; ES2269487T3; AU2002220619A1; US20050098253A1; EP1197595A1; BR0114582A; ATE335876T1

Description

In ihrer ersten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung einen Stahlcord, insbesondere zur Verstärkung von Gummiartikeln, der zwei Filamente umfasst, die kombiniert werden, um diesen Stahlcord zu bilden. Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung solch eines Stahlcords. In einer dritten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung einen Luftreifen, der ein Laufflächenelement, eine Karkasse, zwei Seitenwände und wenigstens einen Gürtel umfasst.
Ein Stahlcord der oben angegebenen Art ist aus der US 4,606,392 bekannt und wird zur Verstärkung von Fahrzeugreifen verwendet. Dieser bekannte Stahlcord umfasst mehrere Metalldrähte, die jeweils einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, der einander gegenüberliegende breite und schmale Seiten bildet. Die Metalldrähte in dem Stahlcord berühren einander entlang ihrer breiten Seiten, um eine Litze mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt zu bilden. Andere bekannte Stahlcorde umfassen zwei kreisförmige Filamente mit einem Durchmesser von etwa 0,30 mm. Im Allgemeinen wird der Stahlcord mit einem Gummiüberzug versehen, bevor er in das Material eines Reifens eingebettet wird. Der bekannte Stahlcord weist eine ziemlich rauhe, ungleichmäßige Außenfläche auf. Folglich muß die Dicke des aufgetragenen Gummiüberzugs wenigstens 0,4 mm höher als die größte Abmessung der Stahlcorde sein. So wird zum Beispiel ein Stahlcord, der zwei Filamente mit einem Durchmesser von 0,30 mm umfasst, einen Gummiüberzug mit einer Dicke von 1,10 mm benötigen. Demgemäss benötigt der bekannte Stahlcord einen ziemlich dicken Überzug und ist ziemlich schwer.
Ein Stahlcord, der zwei Filamente umfasst, ist in der JP 63-85190 A offenbart. Jedes der Filamente weist einen elliptischen Querschnitt und eine ununterbrochene Oberfläche auf.
Des Weiteren offenbart die US 3,018,610 einen Cord, der zwei Filamente umfasst, die aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sind. Die Filamente weisen eine flache Kontaktfläche und eine halbkreisförmige Außenfläche auf. Der Übergang zwischen der Kontaktfläche und der Außenfläche umfasst einen Radius. Der Querschnitt der Filamente ist identisch. Der Cord wird hergestellt, indem die Filamente kombiniert und danach durch eine Kopierschablone gezogen werden, die ein Fenster einer entsprechenden Größe aufweist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Stahlcord bereitzustellen, der eine Reduzierung der Dicke des Gummiüberzugs erlaubt. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahlcords bereitzustellen. Eine dritte Aufgabe der Erfindung liegt darin, Reifeneigenschaften zu verbessern, indem relativ dünne und leichte Stahlcorde verwendet werden.
Diese Aufgaben werden von einem Stahlcord, wie er in Anspruch 1 definiert ist, von einem Verfahren, wie es in Anspruch 9 definiert ist, und von einem Luftreifen erfüllt, wie er in Anspruch 11 definiert ist.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden aus den Unteransprüchen deutlich.
Der Querschnitt der Filamente mit einer Kontaktfläche und einer bogenförmigen Außenfläche und die Anordnung der Kontaktflächen nebeneinander stellen eine glatte äußere Kontur des Stahlcords bereit. Deshalb kann die größte Abmessung des Stahlcords reduziert werden, so dass die Dicke des Gummiüberzugs ebenfalls reduziert werden kann. Die Reduzierung der Dicke des Gummiüberzugs führt zu einer Anzahl von Vorteilen. Erstens werden die Kosten für den Überzug beträchtlich reduziert. Zweitens kann der Stahlcord näher beieinander angeordnet werden, z.B. in der Karkassenlage oder dem Gürtel eines Reifens. Deshalb können das Gewicht, die Steifigkeit und die Handhabung des Reifens verbessert werden, wenn man dies mit den Stahlcorden nach dem Stand der Technik vergleicht.
Es ist vorteilhaft, die Filamente vorzuformen und diese danach zu kombinieren, um den Stahlcord zu bilden. Die Filamente können unabhängig voneinander vorgeformt werden. Es ist möglich, jede gewünschte Form für die Kontaktfläche und die Außenfläche zu erhalten. Außerdem kann die Konfiguration sowohl der Kontaktfläche als auch der Außenfläche leicht bestimmt werden. Das Kombinieren der vorgeformten Filamente wird vorteilhafterweise mit einer Doppelschlagmaschine erreicht, wie dies in der EP 396 068 B1 offenbart ist, die dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung erteilt worden ist.
Die Kontaktfläche ist entweder flach oder leicht gewölbt ausgebildet. Die ideale Form der Kontaktfläche ist eine perfekte ebene Fläche. Aber geringfügige Abweichungen von dieser idealen Form sind nicht nachteilig.
Die Außenfläche kann halbkreisförmig oder halbelliptisch ausgebildet sein. Alternativ dazu kann sie polygonal ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Außenfläche vorteilhafterweise mehr als drei Seiten. Zur Minimierung der maximalen Abmessung des Stahlcords wird eine halbkreisförmige Außenfläche benutzt. Aber selbst mit einer halbelliptischen oder polygonalen Außenfläche des Filaments weist der Stahlcord gemäß der Erfindung immer noch eine glatte äußere Kontur und eine reduzierte maximale Abmessung auf. Wiederum kann die Dicke des Gummiüberzugs beträchtlich reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Übergang zwischen der Kontaktfläche und der Außenfläche einen Radius auf. Keines der Filamente ist mit scharfen Kanten versehen, die den Gummiüberzug während der Benutzung beschädigen könnten. Folglich wird die Lebensdauer des Stahlcords, der mit einem Gummiüberzug versehen ist, verlängert.
Der Stahlcord verwendet einen Spalt zwischen den Kontaktflächen von zwei Filamenten. Dieser Spalt kann von dem Gummiüberzug durchdrungen werden, um Korrosion zu vermeiden. Darüber hinaus wird dadurch ein direkter Kontakt zwischen den Filamenten, der wahrscheinlich einen Schutzüberzug der Filamente beschädigen würde, verhindert.
Vorteilhafterweise weisen die beiden Filamente den gleichen Querschnitt auf. Dadurch ist es nicht notwendig, unterschiedliche Filamente herzustellen und zu lagern, um den Stahlcord gemäß der Erfindung herzustellen. Außerdem zeigen beide Filamente die gleichen physikalischen Eigenschaften.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel können die beiden Filamente unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Ein Filament kann halbkreisförmig ausgebildet sein, während das andere halbelliptisch ausgebildet ist. Es ist möglich, eine große Vielfalt von unterschiedlichen Stahlcorden herzustellen, die für eine Anzahl von unterschiedlichen Anwendungen geeignet sind.
Bevorzugterweise umfasst der Reifen gemäß der Erfindung zwei Gürtel, die zwischen dem Laufflächenelement und der Karkasse angeordnet sind. Vorteilhafterweise weist der Reifen ein Radiallagenkonzept auf. Die Verwendung von zwei Gürteln stellt eine höhere Sicherheit und Zuverlässigkeit bereit, während das Radiallagenkonzept die Eigenschaften des Reifens verbessert.
Die Erfindung wird nun anhand von beispielhaften Ausführungsbeispielen genauer beschrieben, die schematisch in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Gleiche Bezugszeichen sind für Teile verwendet worden, die identisch sind oder identische Funktionen aufweisen.
1 zeigt einen Querschnitt eines Stahlcords nach dem Stand der Technik, der mit einem Überzug versehen ist;
2 zeigt einen Querschnitt eines Stahlcords gemäß der Erfindung, der mit einem Überzug versehen ist;
3 bis 11 zeigen einen Querschnitt von neun unterschiedlichen Ausführungsbeispielen eines Stahlcords gemäß der vorliegenden Erfindung;
12 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Details X in 7; und
13 zeigt einen Teilquerschnitt eines Reifens.
1 zeigt einen Querschnitt eines Stahlcords A nach dem Stand der Technik mit zwei kreisförmigen Filamenten B, die durch einen Spalt E voneinander getrennt sind. Der Stahlcord A ist mit einem Überzug C versehen. Die größte Abmessung des Stahlcords A ist bei D angegeben. Die Dicke des Überzugs C wird von dieser größten Abmessung D bestimmt. In 1 ist der Stahlcord A mit einem Maßstab von etwa 10:1 vergrößert dargestellt, wobei die Filamente B einen Durchmesser von 0,30 mm (einen Radius von 0,15 mm) aufweisen und der Überzug C eine Dicke von 1,10 mm aufweist. Es ist offensichtlich, dass dieser Überzug C an der oberen und der unteren Seite unnötig dick ist, wie in 1 gezeigt ist.
2 zeigt einen Querschnitt eines Stahlcords 10 gemäß der Erfindung. Dieser Stahlcord 10 umfasst zwei Filamente 11, 12, die etwa halbkreisförmig sind, und ist mit einem Überzug 18 versehen. Die Filamente 11, 12 sind durch einen Spalt 16 voneinander getrennt. Die Querschnittsfläche dieser Filamente 11, 12 ist identisch mit der der Filamente B nach dem Stand der Technik. Die größte Abmessung ist bei d angegeben. Wiederum ist der Stahlcord 10 mit einem Maßstab von 10:1 vergrößert dargestellt. Ein Vergleich der 1 und 2 zeigt deutlich, dass der Stahlcord 10 gemäß der Erfindung eine verringerte größte Abmessung d aufweist. Demgemäss kann die Dicke des Überzugs 18 reduziert werden.
Sowohl bei dem Stahlcord A nach dem Stand der Technik als auch bei dem Stahlcord 10 nach der Erfindung wird der Spalt E bzw. 16 jeweils mit dem Überzug ausgefüllt. Dadurch wird der direkte Kontakt zwischen den Filamenten und deren Korrosion verhindert.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Filamente 11, 12 halbkreisförmig. Ihr jeweiliger Radius kann folgendermaßen berechnet werden:
Querschnittsfläche der Filamente B nach dem Stand der Technik (Radius r₁): A = r21 ·π
Querschnittsfläche der Filamente 11, 12 (Radius r₂):
Die berechneten Querschnittsflächen sollen identisch sein:
Die größte Abmessung D des Stahlcords A nach dem Stand der Technik: D = 4·r1 + Spalt
Die größte Abmessung d des Stahlcords 10 gemäß der vorliegenden Erfindung:
Der Spalt E ist etwa gleich groß wie der Spalt 16. Deshalb beträgt die Änderung Δ in der größten Abmessung d bzw. D jeweils: Δ = D – d ≈ 1,18·r1
Die absolute Änderung Δ mit r₁ = 0,15 mm ist gleich 0,177 mm. Die relative Änderung Δ/D ist gleich 0,1609 oder eine Reduzierung von etwa 16%. Demgemäss kann auch die Dicke des Überzugs reduziert werden.
Die Dicke T des Überzugs nach dem Stand der Technik beträgt T = D + 0,4mm = 4·r1 + Spalt + 0.4mm ≈ 1,10mmwährend die Dicke t des Überzugs gemäß der Erfindung folgendermaßen ist: t = d + 0,4mm = 2,82·r1 + Spalt + 0,4mm ≈ 0,823mm
Die Querschnittsfläche A₁ des Überzugs C nach dem Stand der Technik:
Die Querschnittsfläche A₂ des Überzugs 18 gemäß der Erfindung:
Reduzierung Δ der Querschnittsfläche: Δ = A1 – A2 = 0,4183 mm2
Reduzierung Δ% der Querschnittsfläche in Prozent: Δ% = (A1 – A2)/A1 ≈ 44.%
Demgemäss erlaubt der Stahlcord 10 gemäß der Erfindung eine beträchtliche Reduzierung der Dicke des Überzugs.
Die 3 bis 11 zeigen Querschnitte von neun unterschisedlichen Ausführungsbeispielen eines Stahlcords 10 gemäß der Erfindung. Wie bereits in 2 gezeigt worden ist, umfasst der Stahlcord 10 zwei Filamente 11, 12, von denen jedes eine Außenfläche 13 und eine Kontaktfläche 14 aufweist. Die Kontaktflächen 14 sind nebeneinander angeordnet, so dass die Außenflächen 13 eine glatte äußere Kontur 15 des Stahlcords 10 bereitstellen. Die Kontaktflächen 14 sind durch einen Spalt 16 voneinander getrennt.
Die 3 und 4 zeigen einen Stahlcord 10, der zwei im Wesentlichen halbkreisförmige Filamente 11, 12 umfasst. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktflächen 14 flach ausgebildet. 4 zeigt Filamente 11, 12 mit Kontaktflächen 14, die leicht gewölbt sind. Es sei angemerkt, dass die Wölbung der Kontaktflächen 14 in den Figuren aus Gründen des besseren Verständnisses übertrieben dargestellt ist.
Die 5 und 6 zeigen einen Stahlcord, der Filamente 11, 12 umfasst, die halbelliptisch ausgebildet sind. Wiederum können die Kontaktflächen 14 flach oder leicht gewölbt sein.
Die 3 bis 6 zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines Stahlcords 10, dessen Filamente 11, 12 die gleiche Querschnittsfläche und den gleichen Querschnitt aufweisen. Es ist aber möglich, Filamente 11, 12 mit unterschiedlichen Querschnitten und Querschnittsflächen zu kombinieren, wie dies in den 7 und 8 gezeigt ist. 7 veranschaulicht schematisch ein halbkreisförmiges Filament 11 zusammen mit einem halbelliptischen Filament 12. 8 zeigt ein Filament 11, das geringfügig größer als ein Halbkreis ausgebildet ist. Das entsprechende Filament 12 ist folglich kleiner als ein Halbkreis ausgebildet. Der Spalt 16 wird von gewölbten Kontaktflächen 14 gebildet, die parallel angeordnet sind.
In allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Außenfläche 13 bogenförmig, insbesondere halbkreisförmig oder halbelliptisch ausgebildet. Es ist auch möglich, eine polygonale Außenfläche 13 zu verwenden. Es ist aber wichtig, dass die äußere Kontur 15, die von den beiden Außenflächen 13 gebildet wird, glatt ist.
Die 9 bis 11 zeigen Stahlcorde 10, die ein oder zwei Filamente 11, 12 mit einer polygonalen Außenfläche 13 umfassen. Diese Stahlcorde 10 weisen immer noch eine glatte äußere Kontur 15 auf. 9 zeigt ein Ausführungsbeispielen mit zwei Filamenten 11, 12, die den gleichen Querschnitt aufweisen. Die äußere Kontur umfasst sechs Seiten 19.
10 zeigt eine Kombination aus einem halbelliptischen Filament 11 und einem polygonalen Filament 12. Die äußere Kontur 13 des Filaments 12 umfasst sieben Seiten. 11 zeigt zwei Filamente 11, 12, die grundsätzlich halbelliptisch sind, aber mit einer polygonalen Außenfläche 13 versehen sind. Beide Filamente 11, 12 weisen sieben Seiten auf.
Es ist wichtig, dass die Außenfläche 13 der Filamente 11, 12 wenigstens drei Seiten aufweist. Anderenfalls würde der Stahlcord 10 eine beinahe rechteckige äußere Kontur 15 aufweisen, die die gewünschte Reduzierung der Dicke des Gummiüberzugs nicht zulassen würde.
12 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Details X von 7. Der Übergang zwischen der Kontaktfläche 14 und der Außenfläche 13 weist einen Radius 17 auf. Dieser Radius 17 gewährleistet, dass keine scharfen Kanten vorhanden sind, die den Gummiüberzug während der Benutzung beschädigen könnten.
Vorzugsweise werden die oben beschriebenen Filamente gemäß einem Wickelschritt zusammengewickelt, der zwischen 5 mm und 30 mm beträgt.
13 zeigt einen Teilquerschnitt eines Reifens 20, der ein Laufflächenelement 21, wenigstens eine Karkassenlage 22 und zwei Seitenwände 23 umfasst, die mit Wülsten 24 versehen sind, mit denen die Enden der Karkassenlage verknüpft sind. Jeder Wulstabschnitt 24 umfasst einen verstärkenden Wulstkern 50, der in einer radial äußeren Position mit einem Verstärker 60 versehen ist. Zwischen dem Laufflächenelement 21 und der Karkassenlage 22 sind wenigstens zwei Gürtel 25, 26 angeordnet. Diese Gürtel 25, 26 umfassen Stahlcorde 10, wie sie oben beschrieben worden sind, parallel zueinander in jedem Gürtel und gekreuzt mit den Corden des benachbarten Gürtels.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Laufflächenelement 21 einen Profilgrund (Base) 27 und eine Lauffläche (Cap) 28, wobei der Profilgrund 27 mit Schultern 29 versehen ist, die sich nach oben zu der Laufflächenelementoberfläche erstrecken. Zwischen der rechten Schulter 29 und der Lauffläche 28 ist eine Rille 30 angeordnet.
Profilblöcke 31, 32 des Profilgrunds 27 und der Lauffläche 28 werden durch Profilrillen 33 erhalten.
Aufgrund der Reduzierung der größten Abmessung der Stahlcorde 10 kann die Dicke ihres Gummiüberzugs 18 reduziert werden. Deshalb können die Stahlcorde 10 näher beieinander in den Gürteln 25, 26 angeordnet werden. Gleichzeitig kann die radiale Abmessung der Gürtel 25, 26 verringert werden, so dass der Abstand zwischen dem Laufflächenelement 21 und der Karkassenlage 22 ebenfalls verringert werden kann. Alternativ dazu können zusätzliche Sicherheitseinrichtungen eingefügt werden.
Der Stahlcord 10 gemäß der Erfindung erlaubt eine beträchtliche Reduzierung der größten Abmessung. Gleichzeitig wird eine glatte äußere Kontur 15 des Stahlcords 10 bereitgestellt. Folglich kann die Dicke des Überzugs 18 erheblich reduziert werden, was zu einer beträchtlichen Kostenersparnis führt. Außerdem können das Gewicht, die Steifigkeit und die Handhabung eines Reifens 20, der mit einem Stahlcord 10 gemäß der Erfindung versehen ist, verbessert werden.

Claims

Stahlcord, insbesondere zur Verstärkung von Gummiartikeln, umfassend: zwei Filamente (11, 12), die aus Stahl hergestellt sind und einen vorgeformten Querschnitt aufweisen; wobei jedes der Filamente (11, 12) eine Kontaktfläche (14), die flach oder leicht gewölbt ausgebildet ist, und eine Außenfläche (13) aufweist, die bogenförmig ausgebildet ist; wobei die Kontaktflächen (14) nebeneinander angeordnet sind, wodurch eine glatte äußere Kontur (15) des Stahlcords (10) bereitgestellt wird; und wobei die Kontaktflächen (14) durch einen Spalt (16) voneinander getrennt sind.
Stahlcord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (13) halbkreisförmig oder halbelliptisch ausgebildet ist.
Stahlcord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (13) polygonal ausgebildet ist.
Stahlcord nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (13) mehr als drei Seiten umfasst.
Stahlcord nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Übergang zwischen der Kontaktfläche (14) und der Außenfläche (13), der einen Radius (17) bildet.
Stahlcord nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Filamente (11, 12) den gleichen Querschnitt aufweisen.
Stahlcord nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Filamente (11, 12) unterschiedliche Querschnitte aufweisen.
Stahlcord nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Filamente (11, 12) derart in einen Überzug (18) eingebettet sind, dass der Spalt (16) mit dem Überzug (18) ausgefüllt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Stahlcords (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Filamente (11, 12) zuerst vorgeformt und danach kombiniert werden, um den Stahlcord (10) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Filamente (11, 12) in einen Überzug (18) eingebettet werden, wodurch der Spalt (16) mit dem Überzug (18) ausgefüllt wird.
Luftreifen, umfassend: ein Laufflächenelement (21); eine Karkassenlage (22); zwei Seitenwände (23) und wenigstens einen Gürtel (25; 26), dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasseinlage (22) oder der Gürtel (25; 26) einen Stahlcord (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umfassen.