DE69804476T2

DE69804476T2 - Verankerung einer reifenkarkasse

Info

Publication number: DE69804476T2
Application number: DE69804476T
Authority: DE
Inventors: Pedro Costa Pereira; Yves Herbelleau
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2018-05-23
Also published as: CN1257450A; DE69804476D1; CN1093049C; AU732151B2; CA2290680A1; WO1998054006A1; JP4184445B2; EP1015259B1; KR20010012980A; JP2001526607A; AU8105898A; ES2175727T3; EP1015259A1; KR100584497B1; BR9809487A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Luftreifen und mehr im einzelnen die Anordnung der Karkassen-Verstärkungsdrähte und ihre Verankerung in den Wülsten.
Die Patentanmeldungen EP 0 582 196 A1 und EP 0 664 232 A1, von denen diese letztere als nächstkommender Stand der Technik angesehen wird und dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 entspricht, haben kürzlich eine neue Art von Karkassenbewehrung eines Reifens und ihre Befestigung in seinen zwei Wülsten vorgeschlagen. Ein Reifen, der diesen Anmeldungen entspricht, weist einen Scheitel, zwei Flanken und zwei Wülste auf, eine Karkassenbewehrung, die in den beiden Wülsten verankert ist, weist Drähte auf, die hin- und zurücklaufende Abschnitte bilden, die nebeneinanderliegend angeordnet und in Umfangsrichtung auf der Höhe eines jeden Wulstes auf eine Schlaufe ausgerichtet sind, die jedesmal einen hin- und zurücklaufenden Abschnitt verbindet, und in jedem Wulst weisen Verankerungsmittel der Karkassenbewehrung Stapel von Drähten auf, die in Umfangsrichtung orientiert sind und axial an die Ausrichtungen bzw. Reihen von hin- und zurücklaufenden Abschnitten von Drähten der Karkassenbewehrung angrenzen. Bei diesen Reifen wird die Aufnahme der Spannung, die sich in den Karkassendrähten während eines Aufpumpvorganges aufbaut, einzig und allein durch die seitliche Adhäsion zwischen jedem Draht der Karkasse und den Stapeln von Umfangsdrähten sichergestellt, die an sie angrenzen.
Diese Anmeldungen schlagen auch, wenn der notwendige Widerstand der Karkassenbewehrung so sein soll, daß es nicht mehr geometrisch möglich ist, die Drähte in den Wülsten in einer einzigen Umfangsausrichtung anzuordnen, vor, in jeder Flanke nur eine einzige Reihe aus hin- und zurücklaufenden Abschnitten zu bewahren, und beim Verlassen der Flanke zum Anschluß der Basis eines Wulstes diese Reihe in zwei Reihen aufzuteilen, die sich axial voneinander entfernen.
Diese Lösung hat den Vorteil, eine sehr große Nachgiebigkeit auf der Höhe der Flanken zu bewahren, während sie es gestattet, eine größere Dichte der Drähte zu verwenden und demnach die Zahl der Karkassendrähte zu erhöhen, weswegen man zu einer zusätzlichen, gesonderten Karkasse zurückgreifen muß, die aus Platzmangel im Wulst sitzt, um die Gesamtheit der Drähte anzuordnen.
Die Anmelderin hat indessen festgestellt, daß die Herstellung eines solchen Reifens mit einer Umfangsreihe von Drähten auf Höhe des Scheitels und der Flanken, die sich auf Höhe der Wülse zweiteilt, sehr schwierig ist. Tatsächlich sind die Zwänge eines Industriebetriebes so, daß es schwierig ist, zu vermeiden, daß eine gewisse Anzahl von Drähten miteinander in Berührung gelangt, was Haltbarkeitsprobleme nach sich ziehen kann.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, dieses Problem zu lösen.
Im folgenden versteht man unter "Draht" ebenso Monofilamente wie Multifilamente oder Anordnungen wie Seile, Zwirne oder auch eine beliebige, äquivalente Anordnung, und dies gleichgültig, wie das Material und die Behandlung dieser Drähte auch sein mag, zum Beispiel die Oberflächenbehandlung, Umhüllung oder Klebstoff-Vorbeschichtung, um die Haftung auf dem Gummi zu begünstigen.
Unter "Elastizitätsmodul" einer Gummimischung versteht man ein Sekanten-Dehungsmodul, das bei einer einachsigen Dehnungsverformung in der Größenordnung von 10% bei Umgebungstemperatur gewonnen wird.
Ein erfindungsgemäßer Reifen weist einen Scheitel, zwei Flanken und zwei Wülste auf, eine Karkassenbewehrung, die in den beiden Wülsten verankert ist und erste Drähte aufweist, die hin- und zurücklaufende Abschnitte bildet, die nebeneinanderliegend angeordnet sind und in Umfangsrichtung auf Höhe eines jeden Wulstes auf Schlaufen ausgerichtet sind, die jedesmal einen hin- und zurücklaufenden Abschnitt verbinden, sowie in jedem Wulst Verankerungsmittel der Karkassenbewehrung, mit zweiten Drähten, die in Umfangsrichtung orientiert sind und axial an die Umfangsreihen der hin- und zurücklaufenden Abschnitte der ersten Karkassendrähte angrenzen, wobei diese Verankerungsmittel die Spannung aufnehmen, der sich in den Drähten der Karkassenbewehrung während eines Aufpumpens des Reifens einzig und allein durch die seitliche Adhäsion zwischen jedem Draht der Karkassenbewehrung und diesen entwickelt, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Karkassenbewehrung im wesentlichen aus ersten Drähten besteht, die zwei oder drei getrennte, im Umfangsrichtung verlaufende Reihen bilden, die mindestens auf Höhe der Wülste und der Flanken durch ein Füllmaterial getrennt sind.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Füllmaterial auf Höhe eines jeden Wulstes durch dritte Drähte vervollständigt, die in Umfangsrichtung orientiert sind.
Die erfindungsgemäße Karkassenbewehrung bietet den Vorteil, einen mittleren Raum zwischen den größten Drähten zuzulassen, was es gestattet, selbst im Fall der Schwankung dieses mittleren Raums besser ihre wirksame Trennung durch eine gummihaltige Umhüllungsmischung oder ein Füllmaterial zu garantieren. Dank der Möglichkeit, für einen gegebenen Widerstand der Karkassenbewehrung mehr Drähte einzusetzen, ohne daß sie sich berühren, kann man auch Drähte mit einem kleineren Querschnitt verwenden als im Fall von Lösungen, die vorläufig angeboten werden, was eine bessere Beständigkeit der Verankerung dieser Bewehrung im Wulst nach sich zieht, besonders während kräftiger Belastungen.
Bevorzugt weist das Füllmaterial eine erste, gummihaltige Mischung mit sehr hohem Elastizitätsmodul auf, die in der Verankerungszone der Karkassenbewehrung angeordnet ist, und eine zweite gummihaltige Mischung mit niedrigem Elastizitätsmodul, die in der Scheitelzone und mindestens in einem Teil der Flanken nahe dem Scheitel angeordnet ist.
Die erste, gummihaltige Mischung mit sehr hohem Elastizitätsmodul hat einen Elastizitätsmodul von über 20 MPa und bevorzugt mehr als 30 MPa, und die zweite, gummihaltige Mischung mit niedrigem Elastizitätsmodul hat einen Elastizitätsmodul von unter 6 MPa, der bevorzugt zwischen 2 und 5 MPa liegt.
Die Erfindung wird nun mit Hilfe folgender Zeichnungen beschrieben:
- Fig. 1 ist ein Radialschnitt, der im wesentlichen eine Flanke und einen Wulst eines erfindungsgemäßen Reifens zeigt; und
- Fig. 2 ist eine Perspektivansicht, die schematisch die Anordnung eines Teils der Verstärkungsdrähte zeigt.
Fig. 1 ist ein Radialschnitt, der im wesentlichen eine Flanke 2 und einen Wulst 3 eines erfindungsgemäßen Reifens 1 zeigt. Die Karkassenbewehrung ist von zwei Umfangsreihen 4, 5 aus ersten Drähten gebildet, die in dieser Figur zwei Abschnitten von Drähten 40 und 50 entsprachen. Im Falle des hier beschriebenen Reifens sind die beiden Abschnitte von Drähten 40 und 50 radial in der Flanke 2 orientiert und sind aus Aramidfasern gebildet. Die Abschnitte aus ersten Drähten 40 und 50 sind parallel angeordnet und sind durch ein Füllmaterial 6 getrennt. Die Verankerung der beiden Umfangsreihen 4 und 5 aus ersten Drähten ist im Wulst 3 durch Stapel 41, 42, 51, 52 aus zweiten Umfangsdrähten sichergestellt, die axial beiderseits der Abschnitte aus ersten Drähten 40 und 50 angeordnet sind. Bevorzugt ist in der Zone des Wulstes 3 das Füllmaterial 6 vervollständigt durch mindestens einen Stapel 61 aus dritten Umfangs-Verstärkungsdrähten. Die Stapel aus zweiten und dritten Umfangs-Verstärkungsdrähten können vorteilhafterweise Wickel aus Drähten sein. Die Umfangsdrähte und die radialen Drähte sind voneinander durch eine gummihaltige Mischung getrennt, um jede unmittelbare Berührung eines Drahtes auf einem anderen zu vermeiden. Die seitliche Adhäsion zwischen jedem Drahtabschnitt 40 und 50 und den Umfangs-Drahtstapeln gestattet es, die Spannung weiterzuleiten, die sich in den Drahtabschnitten 40, 50 während des Aufpumpens des Reifens entwickelt.
Das Füllmaterial 6 ist im vorgelegten Beispiel aus drei gummihaltigen Mischungen mit unterschiedlichen Steifigkeiten zusammengesetzt. Eine erste Mischung 62 ist in der Verankerungszone der Karkassenbewehrung zwischen zwei Umfangsreihen der ersten Drähte bis zu einer Grenze A gelegen. Diese erste Mischung hat ein sehr hohes Elastizitätsmodul von mehr als 30 MPa. Eine zweite, gummihaltige Mischung 63 ist in der Scheitelzone und in dem Teil der Flanken 2 angeordnet, der dem Scheitel benachbart ist, das heißt an der Schulter und im ganzen Teil radial über einer Grenze B, die im wesentlichen auf Höhe des Äquators E gelegen ist. Man nennt "Äquator" die "Linie" E, die der größten axialen Breite des Reifens entspricht. Diese zweite Mischung hat einen geringen Elastizitätsmodul in der Größenordnung von 2 bis 5 MPa. Schließlich ist eine dritte Mischung 64 in einer mittleren Zone bzw. Zwischenzone zwischen den vorangehenden beiden Grenzen A und B angeordnet. Diese dritte Mischung hat einen mittleren Elastizitätsmodul, der zwischen 6 und 20 MPa liegt.
Die Anwesenheit der ersten gummihaltigen Mischung mit erhöhtem Elastizitätsmodul in der Verankerungszone trägt zu einer guten mechanischen Beständigkeit des Wulstes bei. Außerdem gestattet es die zweite, gummihaltige Mischung mit geringer Steifigkeit in der Scheitelzone und in dem dem Scheitel benachbarten Teil der Flanken über dem Äquator, einer Zone mit hoher Biegung, die Biegesteifigkeit der Flanken aufgrund des Vorliegens von zwei oder drei Umfangsreihen erster Drähte nicht zu deutlich zu erhöhen.
Fig. 2 ist eine Perspektivansicht einer der Umfangsreihen aus ersten Drähten, der Reihe 5, worin alleine die Verstärkungsdrähte dargestellt sind. In dieser Figur sieht man die Umfangsreihe 5 aus ersten Drähten, die von Teilen der Drähte 50 gebildet ist. An ihren radial unteren Enden bilden die Teile der Drähte 50 nebeneinanderliegende Schlaufen 55, die im Wulst 3 sitzen. Diese Schlaufen 55 liegen nebeneinander und überdecken einander nicht. Axial beiderseits der Umfangsreihe 5 aus ersten Drähten sind nur die Stapel 61 und 51 dargestellt, die axial unmittelbar neben dieser Reihe 5 liegen.
Für die Deutlichkeit der Zeichnung sind nur die Umfangsreihe 5 aus ersten Drähten und zwei Stapel dargestellt, aber die Umfangsreihe 4 aus ersten Drähten bietet dieselbe Anordnung der Abschnitte der Drähte 40.
Im dargestellten Beispiel sind die beiden Umfangsreihen über ihre gesamte Länge durch das Füllmaterial 6 getrennt. Es ist auch möglich, auf Höhe der Wülste und der Flanken die Trennung der Karkassenbewehrung auf zwei oder drei Umfangsreihen zu begrenzen und nur eine oder zwei Reihen auf Höhe des Scheitels des Reifens zu haben. Tatsächlich sind in dieser Zone die mechanischen Belastungen, der die Bewehrungen unterzogen werden, merklich geringer als in der Zone der Flanken.
Die Konfektion des erfindungsgemäßen Reifens kann vorteilhafterweise auf einem starren Kern vorgenommen werden, der die Form seines Innenraums vorgibt. Man trägt auf diesen Kern in der von der endgültigen Architektur geforderten Reihenfolge alle Bestandteile des Reifens auf, die unmittelbar an ihrer endgültigen Stelle angeordnet sind, ohne in irgendeinem Augenblick der Konfektion einer Verformung unterzogen zu werden. Diese Konfektion kann insbesondere die Vorrichtungen benutzen, die im Patent EP 0 243 851 zum Auflegen der Karkassen-Verstärkungsdrähte und EP 0 264 600 zum Auflegen der kautschukhaltigen Gummiteile beschrieben sind. Der Reifen kann dann geformt und vulkanisiert werden, wie im Patent US 4 895 692 beschrieben.
Der erfindungsgemäße Reifen weist zwei interessante Vorzüge auf.
Zunächst ist die Gefahr der Berührung eines Drahtes mit einem anderen der Drähte 40 und 50 der Umfangsreihen 4 und 5 aus ersten Drähten beträchtlich verringert. Dies gestattet es besonders, die Funktionstoleranzen einer industriellen Herstellung beträchlich zu entlasten, gestattet einen Zuverlässigkeitsbeweis und gestattet verringerte Kosten. Dies macht auch die Haltbarkeit des Reifens zuverlässiger.
Andererseits, für eine gegebene Bruchbeständigkeit der Karkassenbewehrung, etwa für einen summierten, gegebenen Querschnitt der Abschnitte erster Drähte 40 und 50, gestattet es die Anwesenheit zweier, paralleler Umfangsreihen 4 und 5, bezogen auf die in der Patentanmeldung EP 582 196 empfohlene Lösung, wo es nur eine einzige Umfangsreihe von Drähten im Scheitel und in den Flanken gibt, die sich in den Wülsten in zwei zerlegt, eine größere Anzahl von Drähten zu verwenden. Demzufolge ist der Durchmesser verwendeter Drähte geringer und die summierte Berührungsfläche zwischen diesen Drähten und den benachbarten, gummihaltigen Mischungen ist größer, was den Vorteil hat, die mechanische Beständigkeit des Wulstes, besonders während starker Belastungen, zu verbessern.
Die Anmelderin hat auch festgestellt, daß die Anwesenheit einer Karkassenbewehrung auf Höhe der Flanken 2, die aus zwei oder drei parallelen Umfangsreihen zusammengesetzt ist, die Biegesteifigkeit der Flanken nicht in schädlicher Weise steigert. Dieses Ergebnis ist besonders mit dem Vorliegen einer gummihaltigen Mischung geringer Steifigkeit zwischen den Umfangsreihen verbunden. Dagegen könnte bei mehr als drei Drahtreihen die Biegesteifigkeit zu groß werden.

Claims

1. Reifen (1) mit einem Scheitel, zwei Flanken (2) und zwei Wülsten (3), wobei erste Drähte (40, 50) hin- und zurücklaufende Abschnitte nebeneinanderliegend bilden, die in Umfangsrichtung ausgerichtet sind und auf Höhe eines jeden Wulstes in den beiden Wülsten mit Schlaufen (55) verankert sind, die jedesmal einen hin- und zurücklaufenden Abschnitt verbinden, sowie in jedem Wulst Verankerungsmitteln (41, 42, 51, 52, 61) der genannten ersten Drähte, mit zweiten Drähten, die in Umfangsrichtung orientiert sind und axial an die genannte Umfangsreihe der genannten hin- und zurücklaufenden Abschnitte der ersten Drähte angrenzen, wobei diese genannten Verankerungsmittel die Spannung aufnehmen, die sich in den Drähten der Karkassenbewehrung während eines Aufpumpens des Reifens einzig und allein durch die seitliche Adhäsion zwischen jedem Draht der Karkassenbewehrung und den genannten Verankerungsmitteln entwickelt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf Höhe der Wülste und der Flanken die ersten Drähte (40, 50) zwei Umfangsreihen bilden, die durch ein Füllmaterial (6) getrennt sind.

2. Reifen (1) mit einem Scheitel, zwei Flanken (2) und zwei Wülsten (3), wobei erste Drähte (40, 50) hin- und zurücklaufende Abschnitte nebeneinanderliegend bilden, die in Umfangsrichtung ausgerichtet sind und auf Höhe eines jeden Wulstes in den beiden Wülsten mit Schlaufen (55) verankert sind, die jedesmal einen hin- und zurücklaufenden Abschnitt verbinden, sowie in jedem Wulst Verankerungsmitteln (41, 42, 51, 52, 61) der genannten ersten Drähte, mit zweiten Drähten, die in Umfangsrichtung orientiert sind und axial an die genannte Umfangsreihe der genannten hin- und zurücklaufenden Abschnitte der ersten Drähte angrenzen, wobei diese genannten Verankerungsmittel die Spannung aufnehmen, die sich in den Drähten der Karkassenbewehrung während eines Aufpumpens des Reifens einzig und allein durch die seitliche Adhäsion zwischen jedem Draht der Karkassenbewehrung und den genannten Verankerungsmitteln entwickelt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf Höhe der Wülste und der Flanken die ersten Drähte (40, 50) drei Umfangsreihen bilden, die durch ein Füllmaterial (6) getrennt sind.

3. Reifen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin das genannte Füllmaterial auf Höhe eines jeden Wulstes durch dritte Drähte (61) vervollständigt wird, die in Umfangsrichtung orientiert sind.

4. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Füllmaterial eine erste, gummihaltige Mischung (62) mit sehr hohem Elastizitätsmodul aufweist, die in der Verankerungszone der ersten Drähte angeordnet ist, und eine zweite, gummihaltige Mischung (63) mit niedrigem Elastizitätsmodul, die in der Scheitelzone und in mindestens einem Teil der Flanken nahe dem Scheitel angeordnet ist.

5. Reifen nach Anspsruch 4, worin die erste, gummihaltige Mischung (62) mit sehr hohem Elastizitätsmodul einen Elastizitätsmodul von über 20 MPa und bevorzugt mehr als 30 MPa aufweist, und worin die zweite, gummihaltige Mischung (63) mit niedrigem Elastizitätsmodul einen Elastizitätsmodul von weniger als 6 MPa aufweist, der bevorzugt zwischen 2 und 5 MPa liegt.

6. Reifen nach einem der Ansprüche 4 oder 5, worin das Füllmaterial außerdem eine dritte, gummihaltige Mischung (64) mit mittlerem Elastizitätsmodul aufweist, die in dem ein Teil der Flanke zwischen der Verankerungszone der ersten Drähte, wo die erste, gummihaltige Mischung angeordnet ist, und dem Teil der Flanke nahe dem Scheitel angeordnet ist, wo die zweite, gummihaltige Mischung angeordnet ist.