DE602004011438T2

DE602004011438T2 - Verfahren zur Herstellung einer Reifengürtelstruktur und damit ausgerüsteter Luftreifen

Info

Publication number: DE602004011438T2
Application number: DE602004011438T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Fairlawn Ueyoko; John Joseph Danville Slivka; Roel Domingo Hudson Villanueva; Robert John Brecksville Boehlefeld
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2024-09-04
Also published as: DE602004011438D1; EP1518666B1; JP2005088590A; EP1518666A3; US20050056359A1; US7360571B2; EP1518666A2

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Luftreifen mit einer Karkasse und einer Gürtelverstärkungsstruktur, spezieller Hochgeschwindigkeits-Schwerlast-Radialreifen, wie etwa die an Flugzeugen verwendeten.
Hintergrund der Erfindung
Luftreifen für Hochgeschwindigkeitsanwendungen erfahren einen hohen Grad von Durchbiegung im Zenitbereich des Reifens beim Eintritt bzw. Austritt des Reifens in die bzw. aus der Aufstandsfläche. Dieses Problem verschlimmert sich besonders bei Flugzeugreifen, wobei die Reifen beim Start und Landung eine Geschwindigkeit von über 322 km/h (200 Stundenmeilen) erreichen können.
Wenn ein Reifen sich auf sehr hohen Geschwindigkeiten dreht, neigt der Zenitbereich aufgrund der hohen Winkelbeschleunigungen und Geschwindigkeit, die dazu neigt, den Laufflächenbereich radial auswärts zu ziehen, dazu, zu wachsen. Diesen Kräften wirkt die Last des Fahrzeugs entgegen, die nur in dem als Aufstandsfläche bekannten kleinen Teil des Reifens getragen wird.
In US-A-5,427,167 wies Watanabe darauf hin, dass die Verwendung einer großen Anzahl aufeinandergetürmter Gürtellagen zu Rissen innerhalb der Gürtellagen neigte, die dazu tendierten, sich nach außen auszubreiten, wodurch sie ein Schnitt-Abschälen und Verstreuen von Gürtel und Lauffläche während der Fahrt verursachten. Daher wird eine solche Gürtellage nicht für Flugzeuge verwendet. Watanabe stellte fest, dass Zickzack-Gürtellagen auf die radial inneren Gürtellagen gestapelt werden konnten, wenn die Kordwinkel von den inneren Gürtellagen zu den äußeren Gürtellagen progressiv zunahmen. Mit anderen Worten enthielten die radial inneren Gürtellagen Korde, die sich im Wesentlichen in einer Zickzackbahn in einem Kordwinkel A von 5 Grad bis 15 Grad in der Umfangsrichtung in Bezug zur Äquatorebene erstreckten, während sie an beiden Seiten oder Seitenkanten der Lage umgebogen waren. Jede der äußeren Gürtellagen enthält Korde mit einem Kordwinkel B, der größer als der Kordwinkel A der radial inneren Gürtellagen ist.
In einer Ausführungsform ist jeder der Seitenendbereiche zwischen zwei anliegenden inneren Gürtellagen mit einem weiteren zusätzlichen geschichteten Teil des Streifens versehen, der sich kontinuierlich in der Umfangsrichtung erstreckt, und wenn die radial inneren Gürtellagen eine Anzahl von vier oder mehr aufweisen, dann sind diese zusätzlichen geschichteten Teile in radialer Richtung aufeinandergelegt. Watanabe merkte an, dass die Umfangssteifigkeit in der nahen Umgebung des Seitenendes jeder Lage oder des Laufflächenendes örtlich erhöht werden kann, sodass das radiale Wachstum in der nahen Umgebung des Laufflächenendteils während Fahrens auf hoher Geschwindigkeit reduziert werden kann.
JP-A-2002-211208 beschreibt einen Flugzeugreifen mit einer Zickzack-Gürtelverstärkungsstruktur mit Streifen, die sich in den Schulterbereichen überlappen.
US-A-4,838,966 beschreibt einen Personenwagenreifen mit einem Verstärkungsgürtel mit einer in einem Zickzackmuster gewebten kontinuierlichen Kordverstärkung und einem zusätzlichen Gürtel, der eine Breite aufweist, die sich von der des Zickzackmuster-Gürtels wesentlich unterscheidet.
Zusammenfassung der Erfindung
Offenbart wird ein Verfahren zur Bildung einer Verbundgürtelstruktur für einen Reifen nach Anspruch 1.
Bevorzugt beläuft sich die Überlappung von Streifen in jedem Schulterbereich von größer als 0% benachbart zu dem zentralen Teil bis zu 100% an der äußersten Seitenkante der jeweiligen Gürtellage. Bevorzugt überlappt sich die Überlappung jedes benachbarten Zickzackstreifens benachbart zu einem Wendepunkt an der Seitenkante in einem Abstand von 50% oder mehr der Streifenbreite S_W.
Das resultierende Verfahren kann zur Herstellung eines Luftreifens nach Anspruch 4 angewendet werden. Der Schritt des Anbringens des Streifens an der balligen Bautrommel umfasst bevorzugt das Passieren des Streifens von einem sich linear bewegenden Streifen, wobei die lineare Bewegung parallel zu und in einem festen Abstand von der Drehachse der balligen Bautrommel ist.
Bevorzugt weist die Gürtelverstärkungsstruktur zusätzlich zu den zwei radial inneren Zickzacklagen mindestens zwei radial äußere Zickzacklagen und mindestens eine spiralförmig gewickelte Gürtellage auf, wobei die radial inneren Zickzack-Gürtellagen zwischen der Karkasse und der mindestens einen spiralförmig gewickelten Gürtellage positioniert sind und die radial äußere Zickzacklage sich zwischen der Lauffläche und der mindestens einen spiralförmig aufgewickelten Lage befindet, wobei jede radial innere und radial äußere Zickzack-Gürtellage Korde aufweist, die abwechselnd mit einer Neigung von 5 Grad bis 30 Grad in Bezug zur Mittelebene des Reifens zu Wendepunkten an jeder Seitenkante der Gürtellage aufgewickelt sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung weist mindestens fünf Gürtellagen auf, zwei radial innere Zickzack-Gürtellagen, eine oder mehr spiralförmig aufgewickelte Gürtellagen, bevorzugt drei oder mehr, und zwei radial äußere Zickzack-Gürtellagen. In einer anderen alternativen Ausführungsform kann die spiralförmig gewickelte Lage radial einwärts von mindestens einer Zickzack-Gürtellage positioniert werden.
Jede der resultierenden Gürtelstrukturen weist bevorzugt X Korde pro 2,54 cm (1 Zoll) auf, gemessen in dem zentralen Bereich zentriert auf der Mittelebene in einem Gebiet W_C, das axial 2,54 cm (ein Zoll) misst, und an einer Stelle in dem Schulterbereich an der axial inneren Kante der Streifen benachbart zu dem seitlichen Ende der schmalsten Gürtellage in einem Gebiet W_S, das 2,54 cm (ein Zoll) in der Breite misst und sich axial einwärts erstreckt, wobei die Korde pro 2,54 cm in dem durch W_S definierten Bereich 101% bis 200% mal die Korde pro Zoll X in dem durch W_C definierten Bereich sind.
Definitionen
"Axial" bedeutet Linien oder Richtungen, die parallel zur Drehachse des Reifens verlaufen.
"Geschnittene Gürtel- oder geschnittene Protektorverstärkungsstruktur" bedeutet mindestens zwei geschnittene Lagen paralleler Korde, gewebt oder nicht gewebt, die unter der Lauffläche liegen, nicht am Wulst verankert, und sowohl linke als auch rechte Kordwinkel bevorzugt im Bereich von 10 Grad bis 33 Grad in Bezug auf die Äquatorebene des Reifens aufweisen.
"Karkasse" bedeutet die Reifenstruktur außer der Gürtelstruktur, Lauffläche, Unterlauffläche und Seitenwandkautschuk über den Lagen, jedoch einschließlich der Wülste.
"Umfangsgerichtet" oder "in Umfangsrichtung" bedeutet Linien oder Richtungen, die sich entlang dem Außenumfang der Oberfläche der ringförmigen Lauffläche lotrecht zur axialen Richtung erstrecken.
"Äquatorebene (EP)" bedeutet die Ebene lotrecht zur Drehachse des Reifens und durch das Zentrum seiner Lauffläche verlaufend.
"Lage" bedeutet eine durchlaufende Schicht kautschuküberzogener paralleler Korde.
"Radial" bedeutet Richtung radial zu oder weg von der Drehachse des Reifens.
"Zickzack-Gürtelverstärkungsstruktur" bedeutet mindestens zwei Lagen von Korden oder ein Band aus parallelen Korden mit 2 bis 20 Korden in jedem Band und aufgelegt in einem abwechselnden Muster, das sich in einem Winkel zwischen 5° und 30° zwischen Seitenkanten der Gürtellagen erstreckt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reifens;
2 ist eine teilweise weggeschnittene Draufsicht des in 1 gezeigten Reifens;
3 ist eine schematische Perspektivansicht einer inneren oder äußeren Zickzack-Gürtellage in der Mitte der Formgebung auf der balligen Bautrommel;
4 ist eine schematisch entwickelte Ansicht der inneren oder äußeren Zickzack-Gürtellagen auf der Bautrommel zu Beginn der Formgebung, und 4A ist eine Querschnittsansicht der ersten auf der Bautrommel gebildeten Zickzack-Gürtellage;
5 ist eine vergrößert entwickelte Ansicht der inneren oder äußeren Zickzack-Gürtellagen in der nahen Umgebung des Seitenendes der Gürtellage zu Beginn des Formgebung;
6 ist eine vergrößert entwickelte Ansicht einer anderen Ausführungsform der inneren Gürtellage in der nahen Umgebung des Seitenendes der Gürtellage in der Mitte der Formgebung; die
7A und 7B sind schematisch vergrößerte Schnittansichten der Verbundgürtellagen in der nahen Umgebung der Seitenendteile der Gürtelstruktur, wobei eine die spiralförmige Lage radial einwärts von einer Zickzack-Gürtellage und die andere die spiralförmige Lage radial auswärts von der Zickzack-Gürtellage zeigt;
8 ist eine schematisch entwickelte Ansicht der an einer äußersten Seite befindlichen bevorzugten Verbundgürtelstruktur;
9 ist ein Aufriss eines Teils der Zickzack-Verbundgürtellagen, wobei die Strichlinien die zunehmende Überlappung jedes der Streifen 43 bei Annäherung an eine Seitenkante abbilden;
10 ist ein Diagramm, das die Seitenkraft in lbs. zu Graden Gierung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In den 1 und 2 ist die Ziffer 21 ein Radialreifen der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie gezeigt, zur Montage an einem Flugzeug, der ein Paar Wulstbereiche 23 umfasst, die jeder einen darin eingebetteten Wulstkern 22 enthalten, einen Seitenwandbereich 24, der sich im Wesentlichen von jedem der Wulstbereiche 23 auswärts in der radialen Richtung des Reifens erstreckt, und einen Laufflächenbereich 25 von im Wesentlichen zylindrischer Form, der sich zwischen radial äußeren Enden dieser Seitenwandbereiche 24 erstreckt. Weiterhin ist der Reifen 21 mit einer Karkasse 31 verstärkt, die sich kreisringförmig von einem der Wulstteile 23 zu dem anderen Wulstteil 23 erstreckt. Die Karkasse 31 besteht aus mindestens zwei Karkassenlagen 32, z. B. in der dargestellten Ausführungsform sechs Karkassenlagen 32. Von diesen Karkassenlagen 32 sind vier innere Lagen von der Innenseite des Reifens nach außen um den Wulstkern 22 herumgewickelt, um Umschlagteile zu bilden, während zwei äußere Lagen sich entlang der Außenseite des Umschlagteils der inneren Karkassenlage 32 nach unten zu dem Wulstkern 22 erstrecken. Jede dieser Karkassenlagen 32 umfasst viele Nylonkorde 33, wie etwa Nylon-6,6-Korde, die sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Äquatorebene E des Reifens erstrecken (d. h. sich in der radialen Richtung des Reifens erstrecken). Ein Profilgummi 36 ist an der Außenseite der Karkasse 31 in radialer Richtung angeordnet.
In 1 ist ein Gürtel 40 zwischen der Karkasse 31 und dem Profilgummi 36 angeordnet als ein Gebiet gezeigt, das eine obere Begrenzungslinie aufweist, die eine Vielzahl von Lagen 39, 41, 42 aufweist, die deutlichkeitshalber nur auf der rechten Seite der Figur dargestellt sind, und besteht aus mehreren inneren Gürtellagen oder Lagen 41, die sich in Nähe der Karkasse 31 befinden, d. h. in der veranschaulichten Ausführungsform zwei radial inneren Gürtellagen 41 und mehreren radial äußeren Gürtellagen 42, die sich nächst dem Profilgummi 36 befinden, d. h. in der veranschaulichten Ausführungsform zwei radial äußere Gürtellagen 42. Wie in den 3 und 8 gezeigt, wird jede der radial inneren Gürtellagen 41 gebildet durch Vorsehen eines gummierten Streifens 43 aus zwei oder mehr Korden 46, Aufwickeln des Streifens 43 generell auf eine ballige Bautrommel in der Umfangsrichtung, während er schräggelegt wird, um sich zwischen Seitenenden oder Seitenkanten 44 und 45 der Lage zu erstrecken, wobei er eine Zickzackbahn bildet, und vielmaliges Durchführen eines solchen Aufwickelns, während der Streifen 43 in einer ungefähren Breite gleich oder größer als die Streifenbreite W_S in Umfangsrichtung verschoben wird, um einen sich auf 0 bis 2 mm belaufenden Spalt zwischen den nebeneinanderliegenden Streifen 43 in einem zentralen Teil zu bilden, der etwa 50% oder mehr der gesamten Gürtelbreite W einnimmt. Danach überlappen die Streifen einen benachbarten Streifen der jeweiligen Gürtellage in jedem Schulterbereich, wobei die Überlappung geringfügig größer ist als 0% bis 100%, wobei sie im Verlauf des Streifens von dem zentralen Teil zu dem seitlichen Ende der jeweiligen Gürtellage zunimmt. Jeder Schulterbereich erstreckt sich über 25% oder weniger der gesamten Gürtelbreite W. Folglich erstrecken sich die Korde 46 im Wesentlichen im Zickzack in der Umfangsrichtung, während sie die Biegerichtung an einem Wendepunkt an beiden Enden 44, 45 ändern, und sind im Wesentlichen gleichförmig in der ersten inneren Gürtellage 41 über dem zentralen Teil der ersten inneren Gürtellage 41 und in dem überlappenden Schulterbereich eingebettet, wobei sie in jedem Schulterbereich eine zunehmende Korddichte haben. Außerdem ist beabsichtigt, die radial innere Gürtellage 41 durch das vorgenannte Verfahren zu bilden, die Korde 46 liegen aufeinander, sodass zwei, eine erste und eine zweite, innere Gürtellagen 41 gebildet werden, während die Korde 46 dieser Lagen miteinander verkreuzt werden. Gleichartig werden die radial äußeren Gürtellagen 42 unter Anwendung des gleichen Verfahrens hergestellt. Zwischen die inneren Lagen 41 und die äußeren Lagen 42 ist mindestens eine spiralförmig gewickelte Lage 39 aus Korden 46 gesetzt, wobei die Korde in einem Winkel von plus oder minus 5 Grad oder weniger in Bezug zur Umfangsrichtung gewickelt sind.
Bei dem Radial-Luftreifen für Flugzeuge gibt es verschiedene Größen, der veranschaulichte Reifen ist ein 42 × 17.0R18 mit einer 26-Lagen-Einstufung und der Reifen 21 weist die Gürtelverstärkungsstruktur auf, wie in 9 gezeigt. Wie gezeigt, weist der Reifen von 9 zwei innere Zickzacklagen 41 und drei spiralförmige Lagen 39 und zwei äußere Zickzacklagen 42 auf.
Wie veranschaulicht, beträgt die Gesamtgürtelbreite W von den Seitenkanten der radial inneren Zickzack-Gürtellage etwa 320 mm. Der zentrale Teil ist etwa 50% W, während jeder Schulterbereich 25% W ist. Wie gezeigt, beträgt die Gesamtgürteldicke des zentralen Teils (unter Ausschluss des Overlays) 8,5 mm. Diese Dicke reflektiert die nicht-überlappenden Streifen in den Zickzacklagen 41, 42 in den Schulterbereichen, wo die Streifen sich in den Zickzack-Gürtellagen 41, 42 überlappen. Somit überlappen sich die zwei Gürtellagen zunehmend und gehen von 2,0 benachbart zu dem zentralen Teil bis zu größer als 2 bis drei Streifen bis vier Streifen an den Wendestellen. Herkömmliche Zickzacklagen gehen von zwei Lagen zu drei an den Wendestellen. Somit beträgt die Korddichte in Enden pro cm bei einem zylindrischen flach gebauten Stoßstreifenverfahren der Bildung von Zickzacklagen viel weniger. Der Reifen der vorliegenden Erfindung von 9 hat an der Mittelebene der Gürtelstruktur und benachbart zu der Wendestelle 110 Korde pro 2,54 cm (1 Zoll), gemessen axial einwärts in jedem Schulterbereich beträgt die Korddichte 150 Korde pro 2,54 cm (1 Zoll). In gleich welcher solcher Reifengröße kreuzen die Korde 46 der inneren Gürtellagen 41 einander mit einem Kordwinkel A von 5 Grad bis 15 Grad in Bezug zur Äquatorebene des Reifens, wenn der Streifen 43 mindestens einmal zwischen beiden Seitenenden 44 und 45 der Lage innerhalb jeden 360 Grad des Umfangs hin- und hergeführt wird, wie vorangehend angemerkt. Typischerweise findet die Änderung mehrere Male statt, wodurch ermöglicht wird, dass die Kordwinkel für Zickzackgürtel typischerweise in den Bereich von 15° bis 30° fallen.
In der verschaulichten Ausführungsform werden die Breiten der inneren Gürtellagen 41 schmäler, wenn der Gürtel 40 in der radialen Richtung auswärts gebildet wird oder sich dem Profilgummi 36 nähert. Weiter kann, wenn die inneren Gürtellagen 41 durch Aufwickeln des gummierten Streifens 43, der mehrere, parallel zueinander angeordnete Korde 46 enthält, wie oben angemerkt, eine Zeitspanne zum Formen der Gürtellage 41 verkürzt werden und kann auch die Neigung des Kords 46 nach Wunsch größer oder kleiner gemacht werden. Der Streifen 43 ist jedoch an den Seitenenden 44, 45 der Gürtellagen mit einem kleinen Krümmungsradius R gebogen, wie in 5 gezeigt, sodass in einem an der innersten Seite der Krümmung R in dem Streifen 43 befindlichen Kord 46 eine große Kompressionsbelastung gebildet wird, die als Restdehnung bleibt. Wenn das Kord 46 Nylonkord ist, falls die Kompressionsbelastung 25% überschreitet, besteht eine Befürchtung, dass die Kordermüdung gefördert wird. Wenn jedoch ein Verhältnis von R/SW (R ist ein Krümmungsradius (mm) des Streifens 43 an den Seitenenden 44, 45 der Lage und SW ist eine Breite des Streifens 43) nicht weniger als 2,0 beträgt, wie in 6 gezeigt, kann die in dem Kord 46 produzierte Kompressionsdehnung so gesteuert werden, dass sie 25% nicht überschreitet. Daher ist es, wenn die innere Gürtellage 41 unter Verwendung des gummierten Streifens 43, der mehrere Nylonkorde 46 darin enthält, gebildet wird, vorzuziehen, dass der Wert von R/SW nicht weniger als 2,0 beträgt. Zusätzlich zu dem Fall, wo der Streifen 43 an beiden Seitenenden 44, 45 der Lage in Form eines Bogens gebogen ist, wie in 5 gezeigt, kann der Streifen 43 einen geraden Teil aufweisen, der sich entlang dem Seitenende 44 (45) erstreckt, und einen Bogenteil, der sich an jedem Ende des geraden Teils befindet, wie in 6 gezeigt. Selbst im letztgenannten Fall ist es zu bevorzugen, dass der Wert von R/SW in dem Bogenteil nicht weniger als 2,0 beträgt. Weiterhin, wenn der Streifen 43 aufgewickelt wird, während er zunehmend einen benachbarten Streifen überlappt und gleichzeitig mit einem gegebenen Krümmungsradius R an beiden Seitenenden 44, 45 der Gürtellage gebogen wird, wird wiederholt eine Zone 47 eines gebogenen Dreiecks, die durch Überlappen von vier Streifen 43 miteinander mit bis zu einer vollen Breite des Streifens gebildet ist, wie in 7 gezeigt, in diesen gebogenen Teilen oder in der nahen Umgebung beider Seitenenden 44, 45 der Lage in der Umfangsrichtung erzeugt, wie in 5 gezeigt. Diese Streifen 43 werden durch jeden Formvorgang miteinander überlappt. Die Breite der Überlappung verändert sich in Übereinstimmung mit der Position in der Umfangsrichtung kontinuierlich in der Umfangsrichtung. Außerdem drehen diese schichtförmig angebracht gebogenen Teile 47 sich in der axialen Richtung nach innen, wenn sie in der radialen Richtung auswärts ausgebildet werden, wie in 7 gezeigt, da die Breiten der inneren Gürtellagen 41 zur Außenseite hin in radialer Richtung schmaler werden, wie zuvor erwähnt. In dem gebogenen Teil 47 ist das äußere Ende in Breitenrichtung der zwei mittleren Streifen zwischen dem oberen und dem unteren Streifen sandwichartig eingelegt und überlappt mit der Zone 47, die sich einwärts von den mittleren Streifen in der radialen Richtung befindet, wie in 7 gezeigt. Wenn der Gürtel 40 mit diesen Zickzack-Gürtellagen 41 konstruiert ist, kann die Gesamtzahl der Gürtellagen oder Lagen verringert werden, während die Gesamtstärke beibehalten, jedoch das Gewicht reduziert wird, und kann auch das Auftreten stehender Wellen während der Fahrt auf hoher Geschwindigkeit verringert werden.
Die mittleren Lagen 39 der Verbundgürtelstruktur 40 sind spiralförmig um die radial inneren Zickzack-Gürtellagen 41 herumgewickelt. Wie in 7 gezeigt, erstreckt sich die spiralförmig aufgewickelte Lage 39 vollständig über die zwei radial inneren Gürtellagen 41 und endet gerade innerhalb des Endes. Die Korde 46 in jedem Streifen 39 erstrecken sich in einem Winkel von 5 Grad oder weniger in Bezug zu der umfangsgerichteten Äquatorebene. Wie gezeigt, sind in jedem Streifen vier Korde. In der Praxis könnten die Streifen 41, 39 und 42 unter Verwendung von zwei Korden 46 oder bis zu 20 Korden 46 in einem Streifen oder Band verwendet werden, das mehrere Korde im Bereich von 2 bis 20 Korden in jedem Streifen aufweist. In dem beispielhaften Reifen 21 der Größe 42 × 17.0R18 wurden Streifen 43 mit 8 Korden pro Streifen 42 verwendet. Die Streifen 43 hatten eine Breite S_W, wobei S_W 1,27 cm (0,5 Zoll) betrug. Man glaubt, dass es zu bevorzugen ist, dass die Streifenbreite S_W 2,54 cm (1,0 Zoll) oder weniger sein sollte, um das Biegen zur Bildung der Zickzackbahnen der inneren und äußeren Lage 41, 42 zu erleichtern.
In der höchstbevorzugten Ausführungsform sind die Lagen 41, 39 und 42 alle aus einem kontinuierlichen Streifen 43 ausgebildet, der einfach die mindestens zwei radialen Zickzacklagen 41 bildet und dann fortfährt, die mindestens eine spiralförmig aufgewickelte Lage 39 zu bilden und dann weiter fortfährt, die mindestens zwei radial äußeren Lagen 42 zu bilden. Alternativ könnten die spiralförmig ausgebildeten Lagen 39 als getrennte Lage von einem Streifen 43 gebildet werden. Dieses alternative Aufbauverfahren gestattet, dass die Korde 46 von unterschiedlicher Größe sind oder sogar aus von den Zickzacklagen 41 und 42 unterschiedlichen Materialien. Die Korde 46 in der bevorzugten Ausführungsform wurden aus 1890 2/2-Nylon mit einem Durchmesser von 1,2 mm (0,048 Zoll) hergestellt. Aramidgürtellagen mit einer Stärke von 1500 Denier/drei Filamente bis so hoch wie 3000 Denier/drei Filamente, sowie Hochdehnungs-Stahlkorde können verwendet werden. Für den wichtigsten Aspekt der Erfindung wird gehalten, dass, indem die Umfangslage 39 zwischen die Zickzacklagen 41 und 42 plaziert wird, das Umfangswachstum des Reifens 21 nicht nur an den Gürtelkanten 44, 45, sondern insbesondere im Zenitbereich der Lauffläche 36 stark reduziert wird. Dadurch, dass die spiralförmig aufgewickelte Umfangslage 39 Wachstum in dem Zenitbereich des Reifens widersteht, reduziert sie stark die Geneigtheit zu Schnitten aufgrund von Beschädigung durch Fremdkörper und reduziert auch Rissbildung unter den Rillen. Das bedeutet, dass die Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit des Reifens stark verbessert ist und seine Lasttragfähigkeit noch größer ist. Flugzeugreifen, die mehrere Lagen von nur Zickzackbändern an mit Radiallagen versehenen Karkassen verwendeten, zeigten ausgezeichnete Seitenführungskräfte. Das ist ein übliches Problem bei Radialreifen, die spiralförmige Lagen in Kombination mit geschnittenen Gürtellagen anwenden, die schlechte Kurvenfahr- oder Seitenkraftmerkmale aufweisen. Leider hat die Verwendung von nur zickzackförmig geschichteten Gürtellagen schlechte Last- und Haltbarkeitsprobleme, die den herkömmlicheren Spiralgürtellagen in Kombination mit geschnittenen Gürtellagen unterlegen sind.
Die Gürtelstruktur, wie vorangehend beschrieben, wird durch Zuführen des Streifens von einer auf einem linearen Schlitten montierten Spule auf eine gekrümmte oder ballige Bautrommel 10 oder einen Baudorn hergestellt. Die ballige Bautrommel 10 hat einen Höchstdurchmesser D_o an der Mittelebene eines zentralen Teils, wobei der zentrale Teil sich über 50% der Höchstbreite W der Gürtelbreite erstreckt. Die ballige Trommel hat einen kleinen oder Mindestdurchmesser D_i in jedem Schulterbereich. Bevorzugt ist die Krümmung so, dass sich eine glatte oder gleichförmige Krümmung ergibt. Beim Anbringen des Streifens zur Bildung einer Zickzack-Gürtellage wird der Streifen um etwa 15° bis 30° über die Mittelebene geneigt und mit einem Spalt von 0 mm oder bis zu einem Spalt von 2,0 mm an der Mittelebene anstoßend beabstandet. Im Verlauf des Streifens zu dem Schulterbereich überlappt der Streifen einen benachbarten Streifen. Der Betrag der Überlappung beläuft sich von etwas über 0 mm bis zu 100% der Streifenbreite S_W. Wie weiter veranschaulicht, beträgt die Korddichte X in dem zentralen Bereich, gemessen an der Mitelebene in dem als W_C identifizierten Abschnitt, wobei W_C ein ein Zoll (25,4 mm) breites Gebiet ist, das alle Gürtellagen einschließt, etwa 110 Korde. In dem Gebiet benachbart zu dem Wendepunkt, gemessen an der axial inneren Kante des Streifens und über einen Abstand von 1,0 Zoll (25,4 mm) verlaufend, steigt die Korddichte auf größer als X an, bevorzugt 10% bis 200% von X, wie gezeigt, auf 136% von X oder etwa 150 Korde. Der Anstieg der Korddichte ist zum Teil auf das Aufbauen des Gürtels auf einer gekrümmten Bautrommel und Zulassen des Überlappens der Streifen in den Schulterbereichen zurückzuführen. Angenommen, der Durchmesser D_o ist am Zenit ein Maximum von 95,25 cm (37,5 Zoll) für eine Reifengröße 42 × 17.0R18, dann wird D_i am Zenit reduziert, um die gewünschte Überlappung zu erzielen, und durch Auswählen einer richtigen Reduzierung der Krümmung wird die Überlappung der Streifen ansteigen, wenn sie sich zu den Seitenkanten hin erstrecken. Das Konzept stützt sich auf das Merkmal, dass der Abstand der Mittelebene des Umfangs sich um πD_o bewegt, während der Abstand an der Schulter sich um πD_i bewegt, der Unterschied in π(D_o – D_i) erfordern würde, dass der Streifen 43 einen Längenüberschuss an der Schulter hätte. würde die Überlappung nicht vorkommen, addiert der Zickzackwinkel weiter zu den Umfangsunterschieden hinzu, welche alle durch die Erzeugung der Überlappung absorbiert werden. Das erzeugt auf einzigartige Weise einen Dichteanstieg der Korde 46 an jedem Schulterbereich, wodurch die Stärke des Reifens 21 drastisch erhöht wird.
Wie leicht zu würdigen ist, wird die Stärke des Gürtels in den Schulterbereichen um einen sehr hohen Betrag erhöht, der zentrale Teil jedoch hat den Vorteil leichten Gewichts. In der Tat kann der zentrale Teil durch ein Auftretenlassen von Spalten zwischen den Streifen um so viel wie 2,0 mm leichter als eine aneinanderstoßende Anordnung von Zickzacklagen gemacht werden, sodass das Gesamtgewicht der Verbund-Überlappungsgürtelstruktur gleich einer nicht überlappenden Gürtelstruktur sein kann und dennoch eine wesentlich bessere Stärke und Haltbarkeitsleistung in den am meisten empfindlichen Schulterbereichen des Reifens bereitstellen kann.
Die vorliegende Erfindung hat die Haltbarkeit der Gürtelkonstruktion vom Zickzacktyp stark verbessert, während sie sehr gute Seitenführungskraftmerkmale erzielt, wie in 10 illustriert. Der ganz mit Zickzackgürteln versehene Reifen A ist etwas besser als der Reifen B der vorliegenden Erfindung, der in Begriffen von Seitenkräften als besser als der Spiralgürtel mit einer Kombination geschnittener Gürtellagen von Reifen C dargestellt wird. Trotzdem kann der ganz mit Zickzackgürteln versehene Reifen A den erforderlichen Doppellast-Taxi-Roll- und Abhebetest nicht tragen, während der Reifen B der vorliegenden Erfindung diese dynamischen Testanforderungen mit Leichtigkeit erfüllt.
Der Reifen der vorliegenden Erfindung kann ein Nylon-Overlay direkt unter der Lauffläche haben. Dieser Overlay wird zur Unterstützung beim Runderneuern verwendet.
Als weitere Verfeinerung der vorliegenden Erfindung können, wenn ein oder mehrere spiralförmige Lagen 39 eingesetzt werden, die benachbarten Streifen 43 ebenfalls überlappt werden. Bevorzugt ist die Überlappung mindestens größer als 0 bis 100%, bevorzugter etwa 50% der Streifenbreite 43. Als noch weitere Verfeinerung kann der Betrag der Überlappung an jeder Stelle entlang der Breite des Gürtels 40 angepasst werden. Beispielsweise können die Überlappungen der spiralförmigen Lagen 39 an jeder der Schultern gesteigert werden, um eine beitragende Korddichte der Spirallagen 39 mit den Zickzacklagen 41, 42 zu erzielen.
Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal der Zickzacklagen 41, 42 ist, dass die Erzielung einer Überlappung in Funktion der Krümmung der balligen Trommel 10 stattfindet. Die Veränderungen der Überlappung der spiralförmigen Lage 39 können auf einer zylindrischen Trommel oder der balligen Trommel 10 erzielt werden; jedoch muss die lineare Bewegung der Abziehspule für die Streifen 43 angepasst werden, um die örtliche Zunahme oder Abnahme der Überlappung zu erzeugen.

Claims

Verfahren zur Bildung einer Verbundgürtelstruktur (40) für einen Reifen (21), wobei die Verbundgürtelstruktur (40) eine an den äußersten seitlichen Enden oder Kanten der breitesten Gürtellage gemessene Gesamt-Gürtelbreite (W) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte des Auflegens eines mehrfachkordverstärkten Streifens (43) mit einer Streifenbreite (S_W) auf eine rotierende ballige Bautrommel (10) umfasst, wobei der Streifen (43) in einer Zickzack-Gürtelverstärkungsstruktur aufgewickelt wird, wobei die ballige Trommel (10) die nicht überlappenden Teile der Streifen (43) in einem zentralen Teil plaziert hat, der eine Breite von etwa 50% der Gesamtgürtelbreite (W) aufweist, und diese sich abwechselnd zu einem Paar Schulterbereichen erstrecken, die jeder eine Breite von etwa 25% der Gesamtgürtelbreite (W) haben, und wobei die Teile der Streifen überlappen, wobei die benachbarten Streifen (43) in dem zentralen Teil 0 bis 2 mm auseinander plaziert sind und die Streifen (43) einander in jedem Schulterbereich zunehmend überlappen, wenn die Streifen sich von dem mittleren Teil zu den seitlichen Enden der Gürtelstruktur (40) erstrecken, um Gürtellagen der Verbundgürtelstruktur (40) zu bilden, die in dem Schulterbereich, gemessen axial einwärts von der axial inneren Kante des Streifens (43) benachbart zu den seitlichen Enden der schmalsten radial äußeren Gürtellage einwärts, mehr Korde pro cm aufweisen als Korde pro cm in dem zentralen Bereich.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überlappen von Streifen in jedem Schulterbereich sich von größer als 0% benachbart zu dem zentralen Bereich auf bis zu 100% an der äußersten Seitenkante der Gürtelstruktur (40) beläuft.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, welches sowohl Zickzack- als auch eine spiralförmig aufgewickelte Lage aufweist, wobei nur die Streifen der Zickzacklagen sich überlappen, wenn der Streifen von dem Zentralbereich weg zu der Seitenkante hin gewickelt wird.
Luftreifen mit einer Karkasse (31) und einer Verbundgürtelstruktur (40) aus kordverstärkten Lagen (39, 41, 42), umfassend: (a) mindestens zwei radial äußere Zickzack-Gürtellagen (42), wobei jede äußere Zickzack-Gürtellage (42) Korde (46) aufweist, die um 5 bis 30 Grad relativ zu der Mittelebene des Reifens (21) geneigt sind, die sich abwechselnd zu Wendepunkten an jeder Seitenkante erstrecken, und mindestens eine spiralförmig aufgewickelte Gürtellage (39), die Korde (46) aufweist, die spiralförmig mit einer Neigung von 5 Grad oder weniger relativ zur Mittelebene des Reifens aufgewickelt sind und radial einwärts von den mindestens zwei radial äußeren Zickzack-Gürtellagen (42) angeordnet sind, und wobei der Abstand zwischen den Seitenkanten der breitesten Gürtellage die Gürtelbreite (W) definiert, wobei jede Zickzack-Gürtellage (42) durch einen durchlaufenden Streifen (43) aus 2 bis 20 Korden gebildet wird, wobei der Streifen (43) eine Streifenbreite (S_W) und um einen Abstand von 0 bis 2 mm beabstandete Streifen in einem zentralen Bereich, der etwa 50% der Gürtelbreite (W) einnimmt, aufweist und wobei in jedem Schulterbereich, der etwa 25% der Gürtelbreite (W) einnimmt, die Kanten der benachbarten Streifen (43) in einer Lage (42) einander zunehmend überlappen, wenn die Streifen (43) sich von dem zentralen Bereich hin zu den seitlichen Enden der Gürtelstruktur (40) erstrecken, um einen Gürtel zu bilden, worin in den Schulterbereichen mehr Korde pro cm sind als in dem zentralen Bereich; oder (b) mindestens zwei radial innere Zickzack-Gürtellagen (41), wobei jede innere Zickzack-Gürtellage (41) Korde (46) aufweist, die um 5 bis 30 Grad relativ zu der Mittelebene des Reifens (21) geneigt sind, die sich abwechselnd zu Wendepunkten an jeder Seitenkante erstrecken, und mindestens eine spiralförmig aufgewickelte Gürtellage (39), die Korde (46) aufweist, die spiralförmig mit einer Neigung von 5 Grad oder weniger relativ zur Mittelebene des Reifens aufgewickelt sind und radial einwärts von den mindestens zwei radial inneren Zickzack-Gürtellagen (41) angeordnet sind, und wobei der Abstand zwischen den Seitenkanten der breitesten Gürtellage die Gesamt-Gürtelbreite (W) definiert, wobei jede Zickzack-Gürtellage (41) durch einen durchlaufenden Streifen (43) aus 2 bis 20 Korden gebildet wird, wobei der Streifen (43) eine Streifenbreite (S_W) und um einen Abstand von 0 bis 2 mm beabstandete Streifen in einem zentralen Bereich, der etwa 50% der Gesamt-Gürtelbreite (W) einnimmt, aufweist und wobei in jedem Schulterbereich, der etwa 25% der Gesamt-Gürtelbreite (W) einnimmt, die Kanten der benachbarten Streifen (43) in einer Lage (41) einander zunehmend überlappen, wenn die Streifen (43) sich von dem zentralen Bereich hin zu den seitlichen Enden der Gürtelstruktur (40) erstrecken, um einen Gürtel zu bilden, worin in den Schulterbereichen mehr Korde pro cm sind als in dem zentralen Bereich.
Luftreifen nach Anspruch 4, wobei im Fall von Alternative a) die Gürtelstruktur (40) weiter mindestens zwei radial innere Zickzacklagen (41) umfasst, wobei die radial inneren Zickzacklagen (41) zwischen der Karkasse (31) und der mindestens einen spiralförmig aufgewickelten Gürtellage (39) positioniert sind, wobei jede radial innere Zickzacklage (41) Korde aufweist, die mit einer Neigung von 5 Grad bis 30 Grad relativ zu der Mittelebene des Reifens (21) abwechselnd zu Wendepunkten an jeder Seitenkante der Gürtellage (41) aufgewickelt sind.
Luftreifen nach Ansprüchen 4 oder 5, wobei die Überlappung der benachbarten Streifen (43) in jeder Zickzacklage sich von größer als 0% der Streifenbreite bis auf 100% beläuft.
Luftreifen nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis einschließlich 6, wobei die Verbundgürtelstruktur (40) mindestens fünf Gürtellagen aufweist, zwei radial innere Zickzack-Gürtellagen (41), ein oder mehrere spiralförmig aufgewickelte Gürtellagen (39) und zwei radial äußere Zickzack-Gürtellagen (42).
Luftreifen nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis einschließlich 7, wobei der Reifen (21) ein Flugzeugreifen ist, der ein oder mehrere Radiallagen in der Karkasse aufweist.
Luftreifen nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis einschließlich 8, wobei die Gürtelstruktur (40) X Korde pro 2,54 cm aufweist, gemessen in dem zentralen Bereich zentriert auf der Mittelebene in einem Gebiet W_C, das axial 2,54 cm misst, und an einer Stelle in dem Schulterbereich an der axial inneren Kante der Streifen (43) benachbart zu dem seitlichen Ende der schmalsten Gürtellage in einem Gebiet W_S, das 2,54 cm in der Breite misst und sich axial einwärts erstreckt, wobei die Korde pro 2,54 cm in dem durch W_S definierten Bereich 101% bis 200% mal die Korde pro 2,54 cm X in dem durch W_C definierten Bereich sind.