DE19531971A1 - Fahrzeugluftreifen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasse, einem Laufstreifen und einer zwischen Karkasse und Laufstreifen vorgesehenen Gürtelanordnung aus in einer Gummischicht eingebetteten und im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden, als Festigkeitsträger dienenden Fäden oder Korden, die in einem im Vergleich zur Reifenbreite schmalen Gummistreifen eingebettet und in Form einer wendelförmigen Streifenwicklung um die Karkasse gelegt sind, wobei die Fäden oder Korde in Streifenlängsrichtung verlaufen, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Reifens.

Die Gürtelanordnung in Fahrzeugluftreifen dient vor allem dazu, den Rollwiderstand des Reifens zu verringern und für eine gute Lenkreaktion und -stabilität zu sorgen. Bei her­ kömmlichen Fahrzeugluftreifen besteht die Gürtelanordnung aus zumindest zwei übereinander angeordneten, ringförmig um die Karkasse gelegten gummierten Lagen, in welchen als Festigkeitsträger dienende, parallel zueinander verlaufende Fäden oder Korde eingebettet sind. Die Fäden oder Korde weisen einen Neigungswinkel zur Reifenumfangsrichtung auf, üblicherweise in der Größenordnung von 15° bis 27°, um so­ wohl Vortriebs- als auch Seitenkräfte im Reifen übertragen zu können. Die Fäden oder Korde aufeinanderfolgender Gürtel­ lagen sind dabei zur Reifenumfangsrichtung gegensinnig ge­ neigt, um einen Kreuzverband zu bilden.

Eine Möglichkeit zur Herstellung einer solchen Gürtelanord­ nung besteht darin, ein endlos gefertigtes Band aus in einer Kautschukmischung eingebetteten, in Längsrichtung des Bandes verlaufenden Fäden oder Korden zu fertigen, welches dann un­ ter einem Winkel, der dem gewünschten Neigungswinkel der Kor­ de zur Reifenumfangsrichtung entspricht, in die einzelnen Gürtellagen zerschnitten wird. Zwei solche gegensinnig über­ einander angeordnete Lagen ergeben dann eine sogenannte Schnittgürtelanordnung.

Die Herstellung derartiger Gürtel ist relativ aufwendig und es sind stets mindestens zwei Gürtellagen erforderlich, die das Reifengewicht wesentlich beeinflussen, insbesondere wenn Stahlkorde in den Gürtellagen verwendet werden. Der Stoß zwischen Anfang und Ende einer jeden Gürtellage beeinträch­ tigt zudem die Gleichförmigkeit des Reifens und die Schnitt­ kanten mit den freien Stahlkordenden führen zu einer erhöh­ ten Ablösegefahr des Gürtels.

Bei einem aus der DE 39 17 735 C2 bekannten Fahrzeugluft­ reifen der eingangs genannten Art sind daher die Fäden oder Korde in einem im Vergleich zur Reifenbreite schmalen Gummi­ streifen eingebettet und in Form einer wendelförmigen Strei­ fenwicklung um die Karkasse gelegt, wobei die Fäden oder Korde in Streifenlängsrichtung verlaufen.

Durch die Anordnung der Fäden oder Korde in Längsrichtung eines Gummistreifens, welcher wendelförmig um die Karkasse gelegt wird, ist die Herstellung der Gürtelanordnung dieses Reifens gegenüber herkömmlichen Gürtelanordnungen verein­ facht. Der endlos fertigbare Streifen wird auf einer Trommel angesetzt, beispielsweise in einem späteren Schulterbereich des Reifens, und durch Rotation der Trommel und gleichzeiti­ ge Axialbewegung des Streifens zu einer wendelförmigen Strei­ fenwicklung geformt. Ein vorheriges Schneiden des Streifens unter einem Winkel, der dem gewünschten Neigungswinkel der Korde gegenüber der Reifenumfangsrichtung entspricht, ist hierbei also nicht erforderlich.

Eine solche Streifenwicklung hat zudem den Vorteil, daß kein quer über die Reifenbreite verlaufender Stoß und keine Schnittkanten vorhanden sind. Gleichförmigkeit und Ablösefes­ tigkeit dieses Reifens sind daher gegenüber herkömmlichen Reifen verbessert.

Bei diesem bekannten Fahrzeugluftreifen überlappen sich auf­ einanderfolgende Windungen der Streifenwicklung, wobei die Überlappungsbreite über die Reifenbreite variiert, um die Gürtelsteifigkeit über die Reifenbreite gezielt einzustel­ len. Dieser Reifen hat daher den Nachteil, daß das Gewicht der Gürtelanordnung aufgrund der großen Wickeldichte relativ groß ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß nur ein sehr kleiner Neigungswinkel der Fäden oder Korde zur Reifen­ umfangsrichtung eingestellt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Fahr­ zeugluftreifen der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß diese Nachteile nicht auftreten. Insbesondere soll das Reifengewicht verringert und die Einstellung größerer Nei­ gungswinkel der Fäden oder Korde ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird bei einem solchen Reifen dadurch gelöst, daß die Streifenwicklung im wesentlichen über die gesamte Reifenbreite ohne gegenseitige Überlappung benachbarter Windungen gewickelt ist. Lediglich am Anfang und am Ende der Streifenwicklung kann eine Überlappung benachbarter Windun­ gen gegeben sein, um eine zur Umfangsmittelebene des Reifens parallele Seitenkante der Gürtelanordnung zu erzielen.

Durch eine Streifenwicklung, welche im wesentlichen über die gesamte Reifenbreite ohne gegenseitige Überlappung benachbar­ ter Windungen gewickelt ist, ergibt sich eine sehr leichte Gürtelanordnung, so daß insgesamt das Reifengewicht redu­ ziert werden kann. Die einzelnen Windungen der Streifenwick­ lung können dabei auf Stoß gewickelt sein, so daß sich eine vollständige Überdeckung der Karkasse zwischen den beiden Schulterbereichen und dadurch eine feste Gürtelanordnung mit entsprechend guten Reifeneigenschaften ergibt.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung können mindestens zwei übereinander angeordnete Streifenwicklungen vorhanden sein, deren Korde gegenüber der Reifenumfangsrichtung je­ weils gegensinnig geneigt sind. Durch diese Ausgestaltung bilden die Fäden oder Korde einen Kreuzverband, der die Festigkeit der Gürtelanordnung erhöht. Diese Ausgestaltung kann daher bevorzugt für solche Anwendungsfälle vorgesehen werden, die sehr hohe Anforderungen an die Festigkeit und die dynamischen Eigenschaften der Gürtelanordnung stellen.

Eine solche Ausgestaltung kann beispielsweise dadurch er­ reicht werden, daß mehrere wendelformig um die Karkasse ge­ legte Streifen übereinander vorhanden sind, oder auch da­ durch, daß ein Streifen in mehreren wendelförmigen Lagen um die Karkasse gelegt ist, beispielsweise indem er von der einen Reifenschulter ausgehend zu der anderen Reifenschulter gewickelt und anschließend in umgekehrter Richtung zurück­ gewickelt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen zu­ mindest in dem zwischen den beiden Schulterbereichen des Reifens gelegenen mittleren Reifenbereich benachbarte Windun­ gen der Streifenwicklung einen Abstand zueinander auf.

Hierdurch kann der Neigungswinkel der Korde gegenüber der Reifenumfangsrichtung bei Bedarf weiter vergrößert werden. Durch mindestens zwei übereinander angeordnete Streifenwick­ lungen kann trotz des Abstandes zwischen benachbarten Windun­ gen einer Streifenwicklung eine weitgehende Überdeckung des betreffenden Reifenbereichs erreicht werden.

Der Abstand zwischen benachbarten Windungen kann über die Reifenbreite unterschiedlich sein. Auf diese Weise wird auch der Neigungswinkel der Fäden oder Korde zur Reifenumfangs­ richtung über die Reifenbreite variierbar, und die Eigen­ schaften des Reifens in den einzelnen Reifenbereichen werden exakt einstellbar. Insbesondere im Zenit des Reifens kann dadurch eine größere Dehnung ermöglicht werden, während die Schulterbereiche nur geringe Dehnbarkeit erhalten.

Es ist auch möglich, mehrere Streifenwicklungen so übereinan­ der anzuordnen, daß insgesamt eine vollständige Überdeckung des Reifenbereichs zwischen den beiden Reifenschultern gege­ ben ist. Hierzu werden die Windungen in den einzelnen Strei­ fenwicklungen so gelegt, daß sie mit den Windungen einer darunterliegenden Streifenwicklung gestoßen sind oder diese teilweise überlappen. Dies kann beispielsweise bei Reifen vorteilhaft sein, die große Belastungen aushalten müssen wie beispielsweise Reifen für Lastwagen oder Baumaschinen.

Als Material für die Fäden oder Korde in den Streifen kann grundsätzlich jedes übliche Material, beispielsweise Stahl verwendet werden. Es kann aber auch ein Textilmaterial, ins­ besondere Aramid oder ein Hybridmaterial aus Aramid und ei­ nem anderen Textilmaterial wie Nylon oder Rayon verwendet werden. Wichtig ist, daß die Fäden oder Korde eine ausrei­ chende Zugfestigkeit aufweisen, um die Ausdehnung des Rei­ fens auf das zulässige Maß zu begrenzen.

Bei mehreren übereinander angeordneten Streifenwicklungen können für die einzelnen Wicklungen auch unterschiedliche Materialien verwendet werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, den Streifen für eine Streifenwicklung aus zwei oder mehr Teilen mit unterschiedlichem Material zusammenzu­ setzen.

Schließlich kann die Gürtelanordnung nach einer Ausgestal­ tung der Erfindung bevorzugt aus einer Streifenwicklung ohne Abdeckung ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich ein beson­ ders einfacher Aufbau und ein geringes Gewicht des erfin­ dungsgemäßen Reifens.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Fahrzeugluftreifens, bei welchem der schmale Streifen für die Streifenwicklung zunächst auf eine in Axialrichtung gewölbte, radial zusammenfahrbare Trommel gewickelt und anschließend der Laufstreifen um den fertigen Wickel gelegt wird. Dann wird der von Wickel und Laufstrei­ fen gebildete Ring von außen her mittels einer Haltevor­ richtung ergriffen, die Trommel radial zusammengefahren und der Wickel um die auf einer Aufbautrommel angeordnete Karkas­ se gelegt. Anschließend wird die Karkasse in den Ring hinein­ bombiert und mit diesem zusammen in die Reifenheizform ge­ bracht, in welcher der Reifen schließlich unter Ausformen des Reifenprofils vulkanisiert wird.

Dieses Verfahren gewährleistet, daß die Streifenwicklung be­ reits auf der gewölbten Trommel annähernd die Form aufweist, welche sie im fertigen Reifen hat. Dadurch wird die Gürtel­ anordnung bei der Herstellung des Reifens also nur sehr wenig gedehnt, so daß die Streifen bereits in der endgülti­ gen Festigkeit gewickelt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeug­ luftreifens,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch eine gewölbte Trommel mit aufgelegter erfindungsgemäßer Gürtelanordnung und Laufstreifen und

Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch einen erfindungs­ gemäß aufgebauten Fahrzeugluftreifen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Reifen sind nur die zum Ver­ ständnis der Erfindung notwendigen Reifenbestandteile ge­ zeigt, nämlich eine den Reifen nach innen abschließende Kar­ kasse 1, ein die Reifenlauffläche bildender Laufstreifen 2 und eine zwischen Karkasse 1 und Laufstreifen 2 vorgesehene Gürtelanordnung 3.

Die Gürtelanordnung 3 besteht aus einem gegenüber der Reifen­ breite b schmalen Streifen 4, welcher in Form einer wendel­ förmigen Streifenwicklung um die Karkasse 1 gelegt ist. Der Streifen 4 besteht aus in Streifenlängsrichtung verlaufenden Fäden oder Korden 5, welche in eine Gummimischung eingebet­ tet sind, und weist beispielsweise eine Breite a von etwa 10 bis 15 mm auf. Die Fäden oder Korde 5 sind in Fig. 3 ange­ deutet, wo der Streifen 4 beispielhaft mit nur drei Korden 5 dargestellt ist, obwohl in der Regel eine größere Anzahl von Korden 5 im Streifen 4 vorhanden ist, beispielsweise etwa 12 Korde pro Zentimeter Streifenbreite. Die Karkasse 1 und der Laufstreifen 2 können in üblicher Weise aufgebaut sein.

Fig. 2 zeigt die Anordnung des Streifens 4 auf einer in Axialrichtung gewölbten Trommel 6. Der Streifen 4 ist über die gesamte Reifenbreite b auf Stoß gewickelt, so daß eine dichte Streifenwicklung 3 gebildet wird. Lediglich am Anfang und Ende der Streifenwicklung 3 kann eine Überlappung benach­ barter Windungen vorliegen, um eine zur Mittelumfangsebene des Reifens parallele Seitenkante der Gürtelanordnung 3 zu erzielen. Auf die Streifenwicklung 3 ist direkt der Lauf­ streifen 2 aufgelegt.

Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens erfolgt beispielsweise derart, daß der Streifen 4 aus in einer Gummimischung eingebetteten Fäden oder Korden 5 auf die in Axialrichtung gewölbte Trommel 6 aufgewickelt wird, indem der Streifen 4 in einem späteren Schulterbereich 8 des Reifens angesetzt, anschließend die Trommel 6 um ihre Achse rotiert und gleichzeitig der Streifen 4 in Richtung der Trommelachse zum zweiten späteren Schulterbereich 9 des Rei­ fens bewegt wird. Auf die fertige Streifenwicklung 3 wird dann der Laufstreifen 2 aufgelegt.

Laufstreifen 2 und Streifenwicklung 3 werden nun gemeinsam von einer hier nicht dargestellten Haltevorrichtung ergrif­ fen und anschließend die Trommel 6 radial zusammengefahren. Dann transportiert die Haltevorrichtung die Streifenwicklung 3 mit Laufstreifen 2 zu einer ebenfalls nicht gezeigten Auf­ bautrommel, auf der eine fertig vorbereitete Karkasse 1 ange­ ordnet ist. Dort wird die Karkasse 1 in den von Streifenwick­ lung 3 und Laufstreifen 2 gebildeten Ring hineinbombiert. An­ schließend wird dieser Reifenrohling in eine Reifenheizform gelegt und dort unter Ausformen des Reifenprofils 11 aus­ vulkanisiert.

Die Herstellung des Streifens 4 für die Streifenwicklung 3 erfolgt bevorzugt in Endlosfertigung, wobei die als Festig­ keitsträger dienenden Fäden oder Korde 5 parallel zueinander in eine Gummimischung eingebettet werden. Dieses endlose Band muß dann nur noch in Streifen 4 mit der für eine Strei­ fenwicklung 3 erforderlichen Länge zerteilt werden.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens ist also gegenüber herkömmlichen Reifen vereinfacht. Zudem kann bei dem erfindungsgemäßen Reifen auf eine Abdecklage über der Gürtelanordnung verzichtet werden, was zu einer zusätzlichen Einsparung beim Reifengewicht führt.

Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt eines solchermaßen hergestell­ ten erfindungsgemäßen Fahrzeugreifens. Man erkennt den einfa­ chen Aufbau mit einer direkt auf der Karkasse 1 angeordneten einfachen Streifenwicklung 3, auf die direkt der Laufstrei­ fen 2 mit dem eingeformten Reifenprofil mit Profilnuten 11 folgt. Auf der Streifenwicklung 3 ist also keine zusätzliche Abdecklage vorhanden. Benachbarte Windungen 7 der Streifen­ wicklung 3 sind jeweils miteinander gestoßen, so daß die Streifenwicklung 3 die Karkasse 1 vom einen Schulterbereich 8 zum anderen Schulterbereich 9 vollständig überdeckt.

Die Streifenwicklung 3 kann aber auch so ausgeführt sein, daß benachbarte Windungen 7 einen Abstand zueinander aufwei­ sen, insbesondere im mittleren Reifenbereich 10, wobei sich der Abstand zwischen den Windungen 7 über die Reifenbreite b auch ändern kann.

Je nach Anwendungsfall können auch mehrere Streifenwicklun­ gen 3 übereinander angeordnet werden, wobei dann die einzel­ nen Wicklungen bevorzugt so ausgeführt sind, daß die Fäden bzw. Korde 5 in aufeinanderfolgenden Wicklungen zur Reifenum­ fangsrichtung I gegensinnig geneigt sind.

Das Dehnungsverhalten des Reifens kann über den Neigungswin­ kel der Korde 5 zur Reifenumfangsrichtung I eingestellt wer­ den. So kann der Neigungswinkel beispielsweise etwa 5° betra­ gen, wenn die einzelnen Windungen 7 der Streifenwicklung 3 auf Stoß gewickelt sind. Durch Beabstanden benachbarter Win­ dungen 7 sind größere Neigungswinkel gegenüber der Reifenum­ fangsrichtung I erreichbar, wobei der Winkel über die Reifen­ breite b auch variierbar ist, um den verschiedenen Reifen­ bereichen unterschiedliche Dehnungseigenschaften zu geben.

So kann beispielsweise in den beiden Schulterbereichen 8 und 9 des Reifens ein kleiner Abstand und damit ein kleiner Win­ kel gegeben sein, während im dazwischenliegenden mittleren Reifenbereich 10 benachbarte Windungen 7 einen größeren Abstand zueinander aufweisen, so daß sie unter einem größe­ ren Winkel zur Reifenumfangsrichtung I verlaufen, insbesonde­ re zwischen etwa 15° und etwa 27°. Die Dehnbarkeit des mittleren Reifenbereichs 10 ist damit gegenüber den beiden Schulterbereichen 8 und 9 vergrößert.

Als Material für die Fäden oder Korde 5 der Streifen 4 kann Stahl oder Aramid oder ein anderes Textilmaterial, insbeson­ dere auch ein Hybridmaterial aus Aramid und beispielsweise Rayon oder Nylon verwendet werden. Wenn mehrere Streifen­ wicklungen 3 übereinander angeordnet sind, kann es vorteil­ haft sein, in den einzelnen Streifenwicklungen 3 verschie­ dene Materialien für die Korde 5 zu verwenden.

Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau, ein geringes Gewicht und gute Laufei­ genschaften aus. Ein weiterer Vorteil besteht in dem gerin­ geren Rollwiderstand, dem erhöhten Komfort und den geringe­ ren ungefederten Massen des erfindungsgemäßen Reifens.

Bezugszeichenliste

1 Karkasse
2 Laufstreifen
3 Streifenwicklung
4 Streifen
5 Kord
6 Trommel
7 Windung
8 Schulterbereich
9 Schulterbereich
10 mittlerer Reifenbereich
11 Profilnut
a Streifenbreite
b Reifenbreite
I Reifenumfangsrichtung

Claims (11)

1. Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasse (1), einem Lauf­ streifen (2) und einer zwischen Karkasse (1) und Lauf­ streifen (2) vorgesehenen Gürtelanordnung (3) aus in einer Gummischicht eingebetteten und im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden, als Festigkeitsträger dienenden Fäden oder Korden (5), die in einem im Ver­ gleich zur Reifenbreite (b) schmalen Gummistreifen (4) eingebettet und in Form einer wendelförmigen Streifen­ wicklung (3) um die Karkasse (1) gelegt sind, wobei die Fäden oder Korde (5) in Streifenlängsrichtung verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenwicklung (3) im wesentlichen über die gesamte Reifenbreite (b) ohne gegenseitige Überlappung benachbarter Windungen (7) gewickelt ist.

2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Windungen (7) der Streifenwicklung (3) miteinander gestoßen sind.

3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei wendelförmige Streifenwicklungen (3) übereinander angeordnet sind und daß die Fäden oder Kor­ de (5) in aufeinanderfolgenden Streifenwicklungen (3) zur Reifenumfangsrichtung (I) gegensinnig geneigt sind.

4. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in dem zwischen den beiden Schulterberei­ chen (8, 9) des Reifens gelegenen mittleren Reifenbe­ reich (10) benachbarte Windungen (7) der Streifenwick­ lungen (3) einen Abstand zueinander aufweisen.

5. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand benachbarter Windungen (7) über die Reifenbreite (b) unterschiedlich ist.

6. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Streifenwicklungen übereinander angeordnet sind, die jeweils voneinander beabstandete Windungen auf­ weisen, und daß die Windungen in den einzelnen Streifen­ wicklungen so gelegt sind, daß sie mit den Windungen einer darunter liegenden Streifenwicklung gestoßen sind oder sich mit diesen schindelartig überlappen.

7. Fahrzeugluftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenwicklung (3) ihren Anfang in einem Schul­ terbereich (8) des Reifens und ihr Ende im anderen Schul­ terbereich (9) des Reifens hat.

8. Fahrzeugluftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenwicklung (3) nicht mit einer Abdecklage versehen ist.

9. Fahrzeugluftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Korde (5) aus Stahl bestehen.

10. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Korde (5) aus Textilmaterial, insbesondere Aramid oder einem Hybridmaterial mit Aramid und einem anderen Textilmaterial wie Nylon oder Rayon be­ stehen.

11. Verfahren zur Herstellung eines Reifens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein schmaler Streifen (4) aus in einer Gummischicht eingebetteten, in Streifenlängsrichtung verlaufenden Fäden oder Korden (5) zunächst auf eine in Axialrichtung gewölbte, radial zusammenfahrbare Trommel (6) gewickelt wird, daß anschließend ein Laufstreifen (2) um die ferti­ ge Streifenwicklung (3) gelegt wird, daß dann der Ring aus Streifenwicklung (3) und Laufstreifen (2) von außen her von einer Haltevorrichtung ergriffen, und nachdem die Trommel (6) radial zusammengefahren wurde, um eine auf einer Aufbautrommel angeordnete Karkasse (1) gelegt wird, welche anschließend in den Ring hinein bombiert und mit diesem zusammen in eine Reifenheizform gebracht wird, in welcher der Reifen schließlich unter Ausformen des Reifenprofils (11) vulkanisiert wird.