Technisches Gebiet
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Diese Erfindung betrifft ein Herstellungverfahren und einen
Herstellungsgegenstand, der als ein Reifen bekannt ist, und insbesondere einen
Reifenlaufstreifen.
Technischer Hintergrund
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Reifen werden im allgemeinen unter Verwendung eines Verfahrens
hergestellt, das von Charles Goodyear erfunden wurde und Vulkanisation
genannt wird.
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Diese Vulkanisation des Reifens vulkanisiert rohe
Kautschukkomponenten entweder vor dem Zusammenbau oder danach.
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Das üblichste Verfahren umfaßt, daß der Reifenmantel und sein
Laufstreifenkautschuk in einer Form angeordnet werden, daß Wärme und
Druck aufgebracht werden, wodurch das Laufstreifenprofil geformt wird,
während gleichzeitig die Reifenanordnung vulkanisiert wird.
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Ein zweites Verfahren umfaßt, daß der Laufstreifen durch Druck- oder
Spritzformen vorgeformt wird, und dann der Laufstreifen auf entweder
eine vorbereitete, vorvulkanisierte Karkasse aufgebracht wird, in einem
Verfahren, das üblicherweise als Runderneuerung bezeichnet wird, oder
der Laufstreifen auf einen neuen vulkanisierten oder nicht vulkanisierten
Mantel aufgebracht wird, um einen neuen Reifen herzustellen.
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Ein gemeinsames Merkmal bei den Laufstreifen für Reifen ist die
Verwendung von in Umfangsrichtung durchgehenden sowie sich quer
erstreckenden Rillen. Die Form, die diese mit Rillen versehenen Laufstreifenprofile
herstellt, weist typischerweise Metallrippen auf, die von dem die
Laufstreifenaußenfläche bildenden Abschnitt der Form hervorragen. Diese
Metallrippen bilden die Rillen.
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Wenn der Laufstreifen tiefe Rillen aufweist, stehen diese Metallrippen eine
beträchtliche Entfernung nach außen vor. Dies gilt besonders für
Schwerlast-LKW- und einige Schneereifen, die bei
Personenkraftfahrzeugen verwendet werden. Diese Rillen bildenden Rippen in der Form können
als Kautschukdurchflußbegrenzungen wirken. Beispielsweise weist eine in
Umfangsrichtung durchgehende Rille eine Metallrippe auf, die sich über
360º erstreckt, wodurch der seitliche Fluß des Laufstreifenkautschuks
während des Vulkanisationsverfahrens begrenzt wird.
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Reifen mit einem Blockelement-Laufstreifenprofil besitzen eine Reihe von
sich quer erstreckenden Rillen, die durch Metallrippen gebildet werden,
die eine Begrenzung des Kautschukdurchflusses in Umfangsrichtung
schaffen können.
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Für das untrainierte Auge können Reifen mit tiefen Laufstreifen für alle
Vorhaben und Zwecke gleichmäßig erscheinen. Gelegentlich müssen die
Reifenhersteller wegen hoher Flecke, die während der Formung gebildet
werden, etwas von dem Laufstreifen abschleifen. Diese hohen Flecke sind
üblicherweise ein Anzeichen für ein viel tieferes Problem, das während des
Formungsverfahrens aufgetreten ist. Wenn Rohreifen in die Vulkanisierformen
eingesetzt werden, ist es praktisch unmöglich, den Reifen in der
Form perfekt auszurichten. Infolgedessen tritt ein potentiell
unerwünschtes Massenungleichgewicht des Laufstreifenkautschuks auf, das zu
Ungleichförmigkeiten in dem vulkanisierten Laufstreifen führt. Der
Laufstreifenkautschuk muß über oder um die Rippe herum fließen, um die
Kautschukmasse über den Laufstreifen hinweg auszugleichen. Die Rillen
bildenden Formrippen schaffen Dämme, die verhindern, daß der
Laufstreifenkautschuk während des Formungsverfahrens gleichmäßig durch
das Laufstreifenprofil hindurch fließt. Dies ist besonders während des
Druckformungsverfahrens problematisch, da der unvulkanisierte rohe
Kautschuk dicke Abschnitte aufweisen kann, die, wenn sie zwischen
Metallrillenbildungsrippen und dem darunterliegenden Gürtelpaket der
Karkasse eingeschränkt werden, zu einem Laufstreifen führen werden, der in
einem Fleck hochdichten Gummi und in einem anderen Fleck Gummi mit
geringerer Dichte aufweisen wird. Diese Dichteänderungen beeinflussen
die physikalischen Eigenschaften des Laufstreifens, so daß das
Leistungsvermögen des Laufstreifens ungleichmäßig sein kann, was eine Tendenz
für das Auftreten von Problemen unregelmäßigen Verschleißes, eine
Änderung des Hystereseleistungsvermögens und durch Wärme erzeugte
Probleme und schlechte Rollwiderstandeigenschaften ergibt. Außerdem
bewirkt dieses Problem, daß die Gürtelverstärkung sich verformt oder
verbiegt, weshalb die Tiefe des Laufstreifenprofils auf eine ausreichend flache
Tiefe begrenzt worden ist, und der Unterprotektor zwischen der Formrippe
und dem Gürtel ausreichend dick hergestellt wird, um dieses Problem
eines begrenzten Durchflusses zu vermeiden. Dies begrenzt jedoch leicht die
Kilometerleistung, die man von einem Laufstreifen erwarten kann. Es
können Materialmischungen für eine verlängerte Kilometerleistung
entwickelt werden, wenn aber diese Mischungen in tieferen Gleitschutzlaufstreifen
angewandt werden können, kann ein noch besseres
Kilometerleistungsvermögen realisiert werden, wenn die physikalischen Eigenschaften
des Laufstreifens während des Formungsverfahrens gleichmäßig
aufrechterhalten werden können.
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Die US-A-3 727 661 offenbart einen Reifen, der die Merkmale des
Oberbegriffes Anspruches 6 zeigt.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bilden eines
mit Rillen versehenen Reifenlaufstreifens mit gleichmäßigen
physikalischen Eigenschaften zu lehren.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen mit tieferen Rillen versehenen
Laufstreifen für einen Reifen mit gleichmäßigen physikalischen
Eigenschaften zu offenbaren.
Beschreibung der Erfindung
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Zusammenfassung der Erfindung. Ein Verfahren zum Formen eines
Laufstreifens und eines Unterprotektors für einen Reifen umfaßt die
Schritte des unabhängigen Anspruches 1.
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Die Durchflußwege 10 weisen jeweils vorzugsweise eine Längserstreckung
PL und eine Breite Pw auf, wie senkrecht zur Länge PL gemessen. Die
Breite Pw erstreckt sich quer durch die Formrippe, wobei sie die jeweiligen
durch die Formrippe 20 gebildeten Rillenwände schneidet.
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Bei dem bevorzugten Verfahren umfaßt der Schritte des Bereitstellens
einer Form 2 den Schritt, daß mindestens eine Umfangsrillen bildende
Formrippe 20 mit einer Vielzahl von Durchflußwegen 10 bereitgestellt
wird. Die Rippe 20 weist Seiten zum Formen der Rillenwände auf, die zur
Radialrichtung geneigt sind, und eine maximale Rillenspaltlänge GL
zwischen benachbarten Durchflußwegen, wobei die Vielzahl von
Durchflußwegen die Beziehung 6 · GL ≥ PL ≥ 2 · GL erfüllen.
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Am stärksten bevorzugt umfaßt das Verfahren die Schritte, daß ein
Reifenmantel 7 in die Form 2 zusammen mit dem unvulkanisierten
Laufstreifenkautschuk eingesetzt wird, wodurch eine Reifenanordnung 8
gebildet wird, und die Reifenanordnung 8 nach dem Vulkanisieren und
Formen der Anordnung 8 aus Laufstreifen 6 und Reifenmantel 7 entfernt
wird.
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Der resultierende Laufstreifen 6, der durch das obige Verfahren gebildet
ist, ist ebenfalls beansprucht. Der Laufstreifen 6 weist eine Tiefe D auf,
wie von der Basis oder dem Grund der Rille zur Laufstreifenoberfläche
gemessen, und mit Gummi gefüllte Durchflußwege 30, die eine Höhe von
ungefähr 3 mm aufweisen.
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Man glaubt, daß es bevorzugt ist, daß die jeweiligen Enden 34, 36 der mit
Gummi gefüllten Wege unter einem Winkel 6 von ungefähr 20º relativ zur
Radialrichtung geneigt sein sollten und an Stelle 42 eine Distanz GL von
ungefähr 5 mm (0,2 Zoll) beabstandet angeordnet sind. Dies verhindert,
daß Steine zwischen den Durchflußwegen 30 eingefangen werden.
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Definitionen. "Aspektverhältnis" des Reifens bezeichnet das Verhältnis
seiner Querschnittshöhe (SH) zu seiner Querschnittsbreite (SW)
multipliziert mit 100% für den Ausdruck als Prozentsatz.
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"Asymmetrischer Laufstreifen" bezeichnet einen Laufstreifen, der ein
Laufstreifenprofil aufweist, das um die Mittelebene oder Äquatorialebene EP
des Reifens nicht symmetrisch ist.
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"Mantel" bezeichnet die Karkasse, den Gürtelaufbau, Wülste, Seitenwände
und alle anderen Bestandteile des Reifens mit Ausnahme des
Laufstreifens und des Unterprotektors. Der Mantel kann neuer, unvulkanisierter
Kautschuk oder zuvor vulkanisierten Kautschuk sein, um mit einem
neuen Laufstreifen ausgestattet zu werden.
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"Umfangs-" bezeichnet Linien oder Richtungen, die sich entlang des
Umfangs der Oberfläche des ringförmigen Laufstreifens senkrecht zur
Axialrichtung erstrecken.
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"Äquatorialebene (EP)" bezeichnet die Ebene, die senkrecht zur Drehachse
des Reifens steht und durch die Mitte seines Laufstreifens verläuft.
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"Aufstandsfläche" bedeutet die Kontaktfläche oder den Bereich des
Kontaktes des Reifenlaufstreifens mit einer ebenen Fläche bei einer
Geschwindigkeit von Null und unter normaler Last und normalem Druck.
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"Rille" bezeichnet einen erweiterten Leerraum in einem Laufstreifen, der
sich in Umfangsrichtung oder quer um den Laufstreifen herum auf eine
gerade, gekrümmte oder zickzackartige Weise erstrecken kann.
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"Quer" bezeichnet eine axiale Richtung.
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"Nettokontaktfläche" bezeichnet die Gesamtfläche von mit dem Boden in
Kontakt stehenden Elementen zwischen definieren Begrenzungskanten
dividiert durch die Bruttofläche zwischen den Begrenzungskanten, wie um
den gesamten Umfangs des Laufstreifens herum gemessen.
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"Netto-zu-Brutto-Verhältnis" bezeichnet die Gesamtfläche von mit dem
Boden in Kontakt stehenden Laufstreifenelementen zwischen den
Seitenkanten um den gesamten Umfang des Laufstreifens herum dividiert durch
die Bruttofläche des gesamten Laufstreifens zwischen den Seitenkanten.
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"Nicht richtungsgebundener Laufstreifen" bezeichnet einen Laufstreifen,
der keine bevorzugte Vorwärtslaufrichtung aufweist und der nicht an
einem Fahrzeug in einer besonderen Radposition oder -positionen
angeordnet werden muß, um sicherzustellen, daß das Laufstreifenprofil mit der
bevorzugten Laufrichtung ausgerichtet ist. Im Gegensatz dazu weist ein
richtungsgebundenes Laufstreifenprofil eine bevorzugte Laufrichtung auf,
die eine besondere Radpositionierung erfordert.
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"Axial" und "in Axialrichtung" bezeichnet Linien oder Richtungen, die
parallel zur Drehachse des Reifens verlaufen.
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"Luftreifen" bezeichnet ein laminiertes mechanische Bauelement mit im
allgemeinen torusförmiger Gestalt (gewöhnlich ein offener Torus) mit
Wülsten und einem Laufstreifen und aus Kautschuk, Chemikalien, Gewebe
und Stahl oder anderen Materialien hergestellt. Wenn er auf dem Rad eines
Kraftfahrzeugs aufgezogen ist, enthält der Reifen das Fluid, das die
Fahrzeuglast trägt und über seinen Laufstreifen Traktion liefert.
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Vorvulkanisierte Komponente bezeichnet eine Komponente, die vor dem
Zusammenbau mit anderen unvulkanisierten Komponenten zumindest
teilweise vulkanisiert wird.
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"Radial" und "in Radialrichtung" bezeichnet Richtungen radial zur
Drehachse des Reifens.
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"Austauschlaufstreifen" bezeichnet, wie hierin verwendet, entweder einen
"formvulkanisierten" oder vorgeformten und vorvulkanisierten
Laufstreifen.
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"Runderneuern" bezeichnet das Verfahren des Erneuerns eines Reifens
mit verschlissenem Laufstreifen, indem der alte Laufstreifen entfernt und
dieser durch einen vorvulkanisierten Laufstreifen oder einen
"formvulkanisierten" Laufstreifen ersetzt wird.
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"Laufstreifen" bezeichnet eine in einer Form hergestellte
Kautschukkomponente, die, wenn sie mit einem Reifenmantel verbunden ist, denjenigen
Abschnitt des Reifens umfaßt, der in Kontakt mit der Straße gelangt,
wenn der Reifen normal aufgepumpt und normal belastet ist.
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"Rippe" bezeichnet einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden
Gummistreifen auf dem Laufstreifen, der durch mindestens eine Umfangsrille
und entweder eine zweite derartige Rille oder eine Seitenkante definiert ist,
wobei der Streifen quer durch Rillen mit voller Tiefe unterteilt ist.
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"Einschnitt" bezeichnet kleine Schlitze, die in die Laufstreifenelemente des
Reifens eingeformt sind und die Laufstreifenoberfläche unterteilen und die
Traktion verbessern.
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"Laufstreifenelement" oder "Traktionselement" bezeichnet eine Rippe oder
ein Blockelement.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen:
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Fig. 1 ist eine abgewickelte fragmentarische Draufsicht einer
Reifenform gemäß der Erfindung, die die hervorragenden Rippen
zum Bilden von Umfangsrillen zeigt.
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Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht einer Rippe, genommen längs der
Linie 2-2 von Fig. 1.
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Fig. 3 ist eine abgewickelte fragmentarische Ansicht eines
Laufstreifens einer ersten Ausführungsform, der gemäß dem
erfinderischen Verfahren unter Verwendung der Form von Fig. 1
gebildet ist.
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Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht des Laufstreifens, genommen
entlang einer Rillenlänge längs der Linien 4-4 von Fig. 3.
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Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht des Laufstreifens, genommen
entlang einer Rillenbreite längs der Linien 5-5 von Fig. 3.
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Fig. 6 ist eine abgewickelte fragmentarische Draufsicht einer
Reifenform gemäß der Erfindung, die die hervorragenden Rippen
zum Bilden von Quer- sowie Umfangsrillen zeigt.
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Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht einer Rippe, genommen längs der
Linie 7-7 von Fig. 6.
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Fig. 8 ist eine abgewickelte fragmentarische Ansicht eines
Laufstreifens einer zweiten Ausführungsform, der gemäß dem
erfinderischen Verfahren unter Verwendung der Form von Fig. 5
gebildet ist.
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Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht des Laufstreifens, genommen
entlang einer Rillenlänge längs der Linien 9-9 von Fig. 8.
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Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht des Laufstreifens, genommen
entlang einer Rillenbreite längs der Linien 10-10 von Fig. 8.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung. In Fig. 1 ist ein Abschnitt einer
Form 2 gezeigt, wobei der veranschaulichte Abschnitt ein Profil zum
Bilden eines Laufstreifens für einen Reifen zeigt, wobei der Laufstreifen einen
Laufstreifen vom Rippentyp aufweist.
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Lamellen 5 sind in der Form 2 angeordnet, um Einschnitte zu bilden.
Rippen 20 werden angewandt, um Rillen 40 zu bilden. Ausnehmungen 22
zwischen den Rippen 20 werden dazu verwendet, die Laufstreifenelemente,
wie beispielsweise Rippen 50, Blöcke oder Stollen 52, zu bilden.
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Mit besonderer auf die Rippen 20 gezogenen Aufmerksamkeit sind eine
Vielzahl von Öffnungen gezeigt, die nachstehend als "Durchflußwege" 10
bezeichnet werden. Diese Durchflußwege 10 erstrecken sich quer durch
die Formrippen 20, wobei sie offene Durchflußkanäle zwischen
benachbarten Laufstreifenblöcke 52 oder Rippen 50 bildende Ausnehmungen 22
in der Form 2 schaffen. Diese Durchflußwege 10 sind in der Länge PL
längs der Richtung der den Rillenweg bildenden Rippe 20 verlängert.
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In Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der Rippe 20 mit Durchflußwegen
10 gezeigt.
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Die Rippen 20 stehen von der Laufstreifenelemente bildenden
Ausnehmung 22 nach außen vor. Die Vorzüge der Erfindung sind gleichermaßen
im gesamten Bereich von Rillentiefen festzustellen, die gegenwärtig bei
Reifen verwendet werden, und machen es tatsächlich möglich, diese Rillen
noch zu vertiefen, um Laufstreifen zu ermöglichen, die so tief wie 32 mm
(40/32 Zoll eines Zolls) sind. Die Rippe 20, die die Rille bildet, schafft eine
Durchflußbegrenzung des Kautschuks während des Formens.
Herkömmlich weist der Reifen bei Schwerlast-LKW-Reifen einen minimalen
Stärkebetrag des Unterprotektors 54 zwischen der äußersten Oberfläche des
Verstärkungsgürtelaufbaus 60 und der Basis oder dem Grund 44 der
Rillen 40 auf. Zu Zwecken des Laufstreifengummiflusses in der Form und
des Gürtelkordschutzes weist dieser Unterprotektor 54 eine Maßdicke Ut
auf, die gewöhnlich bei ungefähr 6 mm (8 / 32 Zoll) gehalten wird.
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Wenn Rohreifen 4 in die Vulkanisierformen eingesetzt werden, ist es
praktisch unmöglich; den Reifen 4 in der Form 2 perfekt auszurichten.
Infolgedessen tritt ein potentiell unerwünschtes Massenungleichgewicht
von Laufstreifenkautschuk auf, das zu Ungleichförmigkeiten im
vulkanisierten Laufstreifen 6 führt. Der Laufstreifenkautschuk muß über oder
um die Rippe 20 herum fließen, um die Kautschukmasse über den
Laufstreifen hinweg auszugleichen. Wenn der Unterprotektor 54 dünner wird,
nimmt die Begrenzung des Kautschukdurchflusses wesentlich zu. Die
Anmelderin hat herausgefunden, daß örtliche Zunamen des
Unterprotektors 54 erreicht werden können, indem eine Vielzahl von offenen
Durchflußwegen 10 verwendet wird, die die Rippen 20 vollständig kreuzen
können.
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Idealerweise sind die Durchflußwege 10 Kerben, die in die Formrippe 20 in
einer Distanz t von 3 mm (4/32 Zoll) von der Spitze 11 der Formrippe 20
geschnitten werden, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Dies schafft eine
Durchgang für den rohen Laufstreifenkautschuk, um von der einen Seite der
Formrippe 20 zur anderen Seite zu fließen, und führt, wie es in Fig. 3
gezeigt ist, zu einem mit Gummi gefüllten Durchflußweg 30 in der Basis 44
der Rille 40, die durch die Formrippe 20 gebildet werden. Diese Tiefe von
3 mm (4/32 Zoll) wird für einen Laufstreifen eines gelenkten Reifen eines
LKW als ideal angesehenen, weil dies die erforderliche
Austauschlaufstreifentiefe in der Rechtsprechung ist. Dieser mit Gummi gefüllte
Durchflußweg wirkt als Laufstreifenverschleißanzeiger für Anwendungen
gelenkter Reifen.
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Bei anderen Anwendungen sind die Laufstreifenverschleißanzeiger auf 1,5
mm (2/32 Zoll) in einem solchen Fall eingestellt, daß die mit Gummi
gefüllten Durchflußwege 30 1,5 mm (2/32 Zoll) über der tatsächlich
benutzbaren Laufstreifen hervorstehen. Jedoch aufgrund der Tatsache, daß die
Durchflußwege 30 derart konstruiert sind, daß sie auch als Steineindringschützer
funktionieren, ist dies eine recht übliche Höhe für derartige
Merkmale, die gewöhnlich in der Basis der Rillen 40 zu finden sind.
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Was recht ungewöhnlich ist, ist die Größe und die Beabstandung der mit
Gummi gefüllten Durchflußwege. Wie es in Fig. 4 des in der Form
hergestellten Reifens gezeigt ist, weist der Querschnitt der Rille 40
Durchflußwege 30 auf, deren Länge PL verlängert ist, wie von der Basis und längs
der Länge der Rille, in der sie liegen, gemessen.
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Der Durchflußweg 30 sollte eine Länge PL aufweisen, die größer als die
Distanz 42 zwischen benachbarten Durchflußwegen 30 ist. Der
resultierende, mit Gummi gefüllte Durchflußweg weist eine minimale Höhe (Ht) auf,
die vorzugsweise auf 3 mm oder 4/32 Zoll über dem Grund 44 der Rille 40
eingestellt ist. Diese Durchflußwege 30 sind vorzugsweise längs einer Rille
40 innerhalb einer Spaltdistanz GL von 50% von PL oder weniger eng
beabstandet angeordnet, wie an Stelle 42 gemessen. Wie gezeigt, sind die
Enden 34, 36 der Durchflußwege unter einem Winkel θ, θ geneigt, der
ungefähr 20º relativ zur Radialrichtung beträgt. Diese stark ansteigenden
Enden verhindern das Festhalten von Steinen weiter.
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Die Verwendung dieser Durchflußwege 30 bietet in den in
Umfangsrichtung durchgehenden Rillen 40 die meisten Vorteile. Die Rillen 40 weisen
eine Breite Gw auf. Die Durchflußwege 30 weisen eine Breite Pw auf. Wie
es in den Fig. 5-10 gezeigt ist, können die Durchflußwege 10, 30
Anbindungsstege ersetzen, die benachbarte Blöcke 52 verbinden, wenn
Querrillen 40 in Kombination mit Umfangsrillen 40 verwendet werden, um
Blockelemente 52 zu bilden, wobei der Spalt GL zwischen Durchflußwegen in
Querrillen eine Rille mit meßbarer voller Tiefe beibehält, die dem Bediener
eine weitere Anzeige des verbleibenden nutzbaren Laufstreifens gibt. In
jedem Fall kann der vorteilhafte Effekt eines Ausgleichens der
Laufstreifenkautschukmenge über das Laufstreifenprofil hinweg, wenn der
Laufstreifen 6 in der Form hergestellt wird, durch großzügige Verwendung
dieser mit Gummi gefüllten Durchflußwege 30 am besten erreicht werden.
Die Zunahme der Querschnittsdurchflußfläche quer durch eine Rillen
bildende Formrillenrippe 20 wird als die Zahl von Durchflußwegen 10 (N)
mal die Querschnittfläche Ap der Durchflußwege gemessen. Ohne diese
Durchflußwege ist die Fläche für den Kautschukdurchfluß unter den
Rippen 20 auf die Querschnittfläche des Unterprotektors 54 an dieser Stelle
begrenzt. Obwohl die Durchflußwege 30 keine volle Zunahme der
Durchflußfläche aufgrund des Spaltes oder an der Stelle 42 ergeben, tragen sie
wesentlich zur gleichmäßigen Dichte des Laufstreifen 6 bei, wobei das
Auftreten von hohen niedrigen Blöcken 52 und Rippen 50 praktisch
beseitigt wird, die in LKW-Reifen 4 üblich sind. Zusätzlich können ebenfalls
Steineindringschützer 62 in dem Laufstreifen verwendet werden.
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Man glaubt, daß, ungeachtet welche Stoffzusammensetzung oder
chemische Stoffmischung in der Zukunft entwickelt wird, um die
Laufstreifenlebensdauer eines LKW-Reifens zu verbessern oder auszudehnen, die
vorliegende Erfindung die nutzbare Lebensdauer des Laufstreifens weiter
ausdehnen kann.
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Ein anderes wichtiges Merkmal des erinderischen Verfahrens zum
Herstellen eines tiefen Gleitschutzlaufstreifens 6 ist die Gleichmäßigkeit des
Druckes und der Dichte innerhalb einer gegebenen Rippe 50 oder eines
Blockelements 52. Dies ist von der insgesamt besseren Gleichförmigkeit
des erfinderischen Laufstreifens 6 zu unterscheiden. Direkt unter den
Rippen 20 der Form 2 muß Laufstreifenkautschuk zu beiden Seiten hin
verdrängt werden, wenn sich die Form 2 schließt. Dieser verdrängte
Laufstreifenkautschuk erhöht die Dichte der Gummielemente 50, 52 direkt
unter und entlang der Rippen 20, was zu einer noch höheren Dichte oder
Spitzenbildung der Laufstreifenkanten 55 neben der durch die Formrippe
20 gebildeten Rille 40 führt. Dieses Phänomen wird durch eine sattel- und
muldenartige oder wellige Gürtelverstärkung 60 des in der Form
hergestellten Reifens 4 offenkundig. Man glaubt, daß, wenn Reifen aufgepumpt
sind und der Laufstreifen verschlissen ist, die Gürtel dazu neigen, gerade
zu werden, was bemerkbare hohe und tiefe Punkte bewirkt, die
ungleichmäßigen Verschleiß weiter beschleunigen können. Mindestens diese
welligen Gürtel sind eine Ungleichförmigkeit, die durch die Verwendung der
erinderischen Durchflußwege 10 in den Formrippen 20 beseitigt oder
stark minimiert werden kann. Dies bedeutet, daß das Laufstreifenelement
52 oder die Rippe 50, wenn der Reifen 4 normal aufgepumpt und belastet
ist, einen höheren Kontaktdruck längs der Laufstreifenkanten 55 zeigen
wird. Im Gegensatz dazu werden die mittleren Abschnitte 56 der
Laufstreifenelemente 50, 52 einen niedrigeren Druck zeigen. Man glaubt, daß
es für einen verbesserten gleichmäßigen Verschleiß vorteilhafter ist, wenn
die Blockelemente 52 oder Rippen 50 gleichmäßig belastet werden. Man
glaubt ähnlich, daß diese Ungleichförmigkeiten innerhalb der Rippen 50
oder Blöcke 52 eine der Grundursachen des Anfangs von unregelmäßigem
Verschleiß, Fersen- und Zehenverschleiß und wellenförmiger Abnutzung
sind. Sobald diese beginnen anfangen, schreiten sie rasch fort.
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Das soll nicht heißen, daß die physikalische Konstruktion eines
Laufstreifenprofils keine wichtige Rolle beim Laufstreifenverschleiß spielt,
sondern man glaubt, daß der Reifeningenieur ungeachtet des gewählten Laufstreifenprofils
versuchen muß, eine gleichmäßige Druckverteilung über die
Kontaktfläche oder Aufstandsfläche des Reifens hinweg zu erreichen. Es
ist durch Auswahl des Karkass- und Gürtelaufbaus und die Gestalt der
Form viel Arbeit für diese Ziele eingesetzt worden. Oftmals würden
Ingenieure glatte, mit Laufstreifen versehene Reifen in einer Form herstellen
und würden dann als schnelles Mittel, um das Laufstreifenkonzept zu
testen, ein Laufstreifenprofil in den Laufstreifen hineinschneiden. Diese
geschnitzten Reifen hätten natürlich eine sehr gleichmäßige
Laufstreifendichte. Die resultierenden geschnitzten Reifen würden selbstverständlich
vielversprechend erscheinen. Es würde eine experimentelle Form
angefordert werden, und der in der Form hergestellten Laufstreifen würde
enttäuschenderweise unerwartet schlechte Verschleißeigenschaften zeigen. Der
einzige Unterschied wäre, daß die geschnitzten Reifen mit einem
homogenen Laufstreifen mit einer großen Gleichmäßigkeit der
Materialeigenschaften hergestellt wären und der in der Form hergestellte Laufstreifen
Ungleichförmigkeiten der Materialeigenschaften aufwiese, die infolge des
Formungsprozesses hinzugefügt werden würden.
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Fachleute werden leicht feststellen, daß das erfinderischen Verfahren zum
Formen eines Laufstreifens, wie es hierin offenbart ist, die gleichmäßigen
Eigenschaften des geschnitzten Laufstreifens von experimentellen Reifen
erreichen kann, während es in der Lage ist, ein in der Form hergestelltes
Laufstreifenprofil zu verwenden, das zur Massenproduktion geeignet ist.
Wenn kein anderer Vorteil realisiert werden würde, ist die Tatsache, daß
eventuelle Produktionsreifen nun das Leistungsvermögen des
experimentellen, geschnitzten Reifens besser nachbilden, von großem Wert für den
Reifeningenieur.
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Die obige Diskussion hat die Gleichmäßigkeit und das resultierende
bessere Verschleißleistungsvermögen durch die Verwendung von
Durchflußwegen 10 in einer Form 2 betroffen. Zusätzlich sind einige andere Vorzüge
möglich, wenn die Verwendung von Durchflußwegen 10 in einer Form 2
angewandt wird. Ein herkömmlicher LKW-Reifen 4 weist einen
Unterprotektor mit ungefähr 8/32 auf, wie von der Basis 44 einer Umfangsrille 40
gemessen. Über der Basis 44 der Rille 40 befindet sich ein
Laufstreifenverschleißanzeiger, der auf 1,5 mm (2/32 Zoll) eingestellt ist. Gelenkte
Reifen werden entfernt, wenn 4 / 32 des Laufstreifens verbleiben, wie von
der Basis der Rille 40 gemessen. Dies bedeutet, daß nicht weniger als
12/32 des Laufstreifens weggeworfen werden, was zu einer vorteilhaften
Verwendung oder Kilometerleistung nicht beiträgt. Das Verringern der
Stärke des Unterprotektors 54 führte einfach zu einer Verschlimmerung
des begrenzten Durchflußweges von Laufstreifenkautschuk, woduich die
früher diskutierten Ungleichförmigkeiten zunahmen. Jedoch kann durch
Anwenden der Durchflußwege 10 in einer Form 2, die wie gezeigt
beabstandet sind, der Unterprotektor 54 um mindestens 1,5 mm (2/32 Zoll)
reduziert werden, wenn Durchflußwege 10 mit 4 mm Höhe verwendet
werden. Um dieses Konzept einer Stärkenverringerung des
Laufstreifenunterprotektors besser zu würdigen, sollte man auf den Laufstreifen über
eine gegebene Länge L einer Rille 40 schauen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.
Die Summe von Flächen der Durchflußwege 30 ist gleich ΣAp, wobei ein
Dividieren von ΣAp durch L gleich dem Betrag der Unterprotektorreduktion
ΔUt ist. Es ist einzusehen, daß die Flächen Ap jedes Durchflußweges nicht
gleich sein müssen. Dies geht davon aus, daß für eine
Gesamtverringerung im Unterprotektor Durchflußwege in allen Rillen 40 mit voller Tiefe
angewandt werden. Es möglich, den Unterprotektor auf bis zu 3/32, dem
gesetzlich zugelassenen Minimum, zu verringern. Der effektive Durchfluß
wird ungefähr gleich sein wie bei dem Reifen nach dem Stand der Technik,
der 8/32 eines Unterprotektors aufweist. Somit wird ohne Zunahme des
Laufstreifengummies die nutzbare Menge des Laufstreifens, die
verschlissen werden kann, um mindestens 2/32 Zoll zunehmen. Dies gilt, weil der
Laufstreifenverschleißanzeiger noch 1,5 mm (2/32 Zoll) über dem Grund
54 der Rille 40 liegen wird, was an der Spaltstelle 42 zwischen
Durchflußwegen 30 des Reifens gemessen wird. Es wird keine Zunahme des
Laufstreifengewichtes auftreten, weil, wie es früher erwähnt wurde, die
Gesamtdicke des Laufstreifengummis nicht verändert wurde, tatsächlich
tritt aufgrund der Reduktion des Unterprotektors eine geringe Abnahme
auf.
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Um den Rollwiderstand zu verbessern und somit eine bessere
Kraftstoffwirtschaftlichkeit bereitzustellen, könnte alternativ das gleiche Verringern
des Unterprotektors zu einer entsprechenden Reduktion der
Laufstreifengummidicke ohne Verlust in der nutzbaren Laufstreifenstärke führen.
Wenn der Unterprotektor um 1,5 mm (2/32 Zoll) auf 5/32 Zoll reduziert
wird, könnte die Gesamtlaufstreifendicke proportional mit einem
Verhältnis von 1 zu 1 verringert werden. Das Ergebnis wäre die gleiche oder
bessere Verschleißrate, wie sie herkömmlich erzielt wird, mit einem
wesentlich leichteren Laufstreifen. Wenn angenommen wird, daß eine 26/ 32 Zoll
Gleitschutzreifentiefe beibehalten wird, würde der Reifen nach dem Stand
der Technik 34/32 Gleitschutz- und Unterprotektortiefe anwenden,
wohingegen der gleiche 26/32 Zoll Laufstreifen mit Durchflußwegen 30
hergestellt werden könnte, der einen 29 / 32 Gleitschutz- und
Unterprotektorstärke aufweist. Die resultierenden Materialeinsparungen von 5/32 Zoll
Laufstreifenstärke setzt sich zu ungefähr 4 bis 6 Pfund Kautschuk pro
Reifen um. Eine sehr wesentliche Einsparung, die die Gleichmäßigkeit
und die Nutzbarkeit eines Reifens verbessert.
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Wie es zu sehen ist, stellt die Verwendung von zahlreichen
Durchflußwegen 30 zusätzlich einen besseren Steineindringschutz gegenüber
demjenigen bereit, der gegenwärtigen Gebrauch ist, weil für mehr Schutz für die
Basis der Rille gesorgt wird, wenn dies mit Schützern vom Knopftyp
verglichen wird.
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Die Kosten des Herstellens des Gipsmodels werden ebenfalls reduziert,
indem das teuere Entlüftungssystem beseitigt wird, das erforderlich ist, um
es zu ermöglichen, daß Kautschuk in die Ausnehmung fließt, die dazu
verwendet wird, den Protektor zu bilden.
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Die Durchflußwege 30 erlauben eine leichtere Messung der
Laufstreifenstärke aufgrund der Beseitigung des Entlüftungsgrates, der den Tastkopf
des Laufstreifenprüfers stört.
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Die Durchflußwege 30 tragen dazu bei, die Stabilität der Rippen und
Blöcke zu erhöhen, was die Stabilität und Handhabung des Fahrzeugs
verbessert.