Die Erfindung betrifft generell eine Karkassenlage für einen radialen Luftreifen und ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Ein radialer Luftreifen umfasst typischerweise eine oder mehrere Unterbaulagen, die seine innere Karkasse bilden. Jede dieser Karkassenlagen erstreckt sich zwischen den Wulsten und besitzt seitliche Endabschnitte, die entsprechend darum herum zurückgeführt sind. Ein Innerliner erstreckt sich zwischen den Wulsten und besitzt seitliche Endabschnitte, die mit den Innenkanten der Seitenwände durch geeignete Streifen und/oder Spleißungen verbunden sind. Die Außenkanten der Seitenwände passen zu den entsprechenden Enden der Lauffläche, und die Lauffläche kann mit Laufflächenlagen und/oder Gürteln verstärkt sein.

Während des Aufbaus eines Radialreifens werden eine oder mehrere Karkassenlagen über einen Innerliner (der vorher um die Trommel herum gewickelt wurde) auf eine Reifenaufbautrommel herum gewickelt. Die nicht-umfangsmäßigen Kanten der nunmehr zylindrisch geformten Karkassenlage überlappen sich unter Ausbildung eines axial sich erstreckenden Saumes. Die übrigen inneren und äußeren Karkassenkomponenten (z. B. Wulste, Spleißungen, Streifen, Gürtel, Laufflächenplatten, etc.) werden danach ebenfalls auf der Reifenaufbautrommel in einer geeigneten Reihenfolge unter Ausbildung eines grünen bzw. Rohreifens zusammengebaut. Der Rohreifen wird danach geformt und unter Ausbildung eines vollständigen Reifens ausgehärtet.

Typischerweise wird das Karkassenlagenmaterial durch Kalandrieren einer einzigen Reihe von Verstärkungskords in einem Gummimaterial kalandriert. Wenn ein Radialreifenaufbau eine doppelte Schicht an Verstärkungskords in der inneren Karkasse des Reifens erfordert, werden üblicherweise zwei getrennte Karkassenlagen eingesetzt, um diesem Erfordernis gerecht zu werden.

Das US-Patent Nr. 4,274,821 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Reifenkarkassenlage durch Extrusionsformung in Form einer elastomeren Bahn, die eine Reihe an Verstärkungskords enthält.

Das US-Patent Nr. 4,578,024 (das dem Patentinhaber der vorliegenden Erfindung gehört) offenbart eine Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines kreisförmigen Schlauches eines Karkassenlagenmaterials, das zwei Reihen an Verstärkungselementen besitzt. Während die Unterbaulage, die durch dieses Patent vorgeschlagen wird, viele Vorteile besitzt, einschließlich eines saumlosen Aufbaus, erfordert die Extrusionsvorrichtung, die zur Herstellung solcher Karkassenlagen notwendig ist, ein bedeutendes anfängliches Ausrüstungsinvestment.

Das US-Patent Nr. 5,387,303 offenbart ein Verfahren der Formung einer elastomeren Bahn, die zwei Reihen an Verstärkungskords enthält, durch Verbinden einer ersten Gummibahn, die eine Reihe an Verstärkungskords enthält, zwischen zwei Druckverbindungswalzen, mit einer zweiten Gummibahn, die eine zweite Reihe an Verstärkungskords enthält.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Karkassenlage vor, die eine Vielzahl von Verstärkungskordreihen aufnehmen kann, und die durch eine relativ preiswerte Umrüstung vorhandener Extrusionsausrüstung hergestellt werden kann.

Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung eine Karkassenlage, die eine elastomere Bahn (z. B. Gummi) und eine Vielzahl von Verstärkungskordreihen umfasst, die darin eingebettet sind. Eine Vielzahl von Reihen kann zwei parallele Reihen an Verstärkungskords umfassen, wobei die Kords in der einen Reihe schräg versetzt relativ zu den Kords in der angrenzenden Reihe sein können. Falls ein Reifenaufbau mehrere Schichten an Verstärkungskords erfordert, kann deshalb eine einzige Karkassenlage nach der vorliegenden Erfindung dieses Erfordernis erfüllen.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Karkassenlage werden die Verstärkungskords in einen Formaufbau eingeführt und ein Elastomer wird auf und zwischen die Verstärkungskords aufgepresst (das Gummi wird z. B. extrudiert). Das durch dieses Extrusionsverfahren hergestellte Karkassenlagenmaterial wird danach auf Größe zugeschnitten unter Ausbildung einer grob rechteckigen Unterbaulage. Existierende Ausrüstung, nämlich eine Extrusionsvorrichtung, die üblicherweise zur Herstellung von Stahlgürteln oder Karkassenlagenmaterial mit einer einzigen Schicht verwendet wird, kann eingesetzt werden, um das Karkassenlagenmaterial herzustellen, das eine Vielzahl von Verstärkungskordreihen besitzt, in dem einfach ein geeigneter Ersatzeinsatz vorgesehen wird. Der Ersatzeinsatz besitzt Durchläufe, die der gewünschten Anordnung von Verstärkungskords in der elastomeren Bahn entsprechen (z. B. 2 parallele Reihen).

Die vorliegende Erfindung sieht diese und weitere Merkmale vor, die nachfolgend vollständig beschrieben werden, wobei insbesondere auf die Ansprüche verwiesen wird. Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen stellen eine gewisse illustrative Ausführungsform der Erfindung im detail dar. Diese Ausführungsform beschreibt jedoch nur einen der verschiedenartigen Weisen, in der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.

Es zeigt:

1 einen Querschnitt durch einen radialen Luftreifen, der eine erfindungsgemäße Karkassenlage aufweist;

2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Rohreifens nach der vorliegenden Erfindung;

3 eine vergrößerte Querschnittsansicht der Unterbaulage;

4 eine Draufsicht, teilweise weggebrochen und im Schnitt dargestellt, einer Vorrichtung zur Herstellung des verstärkten Lagenmaterials der vorliegenden Erfindung;

5 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie 5-5 in 4;

6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in 5;

7 eine perspektivische Explosionsansicht eines Querspritzkopfes der Vorrichtung;

8 eine isolierte Perspektivansicht eines Führungseinsatzes des Kreuzspritzkopfes.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und anfänglich auf die 1, wird ein Luftreifen 10 gezeigt, der eine Karkassenlage 12 nach der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Karkassen- oder Unterbaulage 12 erstreckt sich zwischen den Wulsten 14 und besitzt seitliche Endabschnitte, die entsprechend dort herum zurückgeführt sind. Ein Innerliner 16 erstreckt sich zwischen den Wulsten 14 und seine seitlichen Endabschnitte sind mit den Innenkanten der Seitenwände 18 verbunden (z. B. durch geeignete Streifen und/oder Spleißungen). Die Außenkanten der Seitenwände 18 passen zu den entsprechenden Enden der Laufflächen 20. Im gezeigten Reifen 10 ist die Lauffläche 20 im inneren durch Laufflächenlagen 22 verstärkt.

Bezugnehmend nunmehr auf 2 werden die Anfangsstufen des Aufbauens des Luftreifens 10 gezeigt. In diesen Stufen wird die Karkassenlage 12 um eine Reifenaufbautrommel 24 über den Innerliner bzw. das Futter 16 herum gewickelt, das vorher um die Trommel herum gewickelt wurde. Die nicht umfangsmäßigen Kanten der nunmehr zylindrisch geformten Karkassenlage 12 werden miteinander überlappt oder stumpf gespleißt unter Ausbildung eines axial sich erstreckenden Saumes. Die zugehörigen Karkassenkomponenten (z. B. Wulste, Spleißungen, Streifen, Gürtel, Laufflächenlagen, Platten, etc.) werden danach auf der Reifenaufbautrommel in einer geeigneten Reihenfolge unter Ausbildung eines Rohrreifens zusammengebaut. Der Rohreifen wird danach geformt und unter Ausbildung eines vollständigen Reifens 10 ausgehärtet.

Wie in 3 gezeigt wird, umfasst das Karkassenlagenmaterial 12 eine elastomere Bahn 30 und eine Vielzahl von Verstärkungskords 32, die darin eingebettet sind. Im vervollständigten Reifen 10 erstrecken sich die Verstärkungskords 32 in einer parallelen Richtung zur Achse des Reifens. Während des Aufbauens des Rohreifens, erstrecken sich die Verstärkungskords 32 in einer Richtung parallel zur Achse der Trommel 24 und senkrecht zum axialen Saum.

Bei der erfindungsgemäßen Karkassenlage 12 sind die Verstärkungskords in einer Vielzahl von Reihen angeordnet, wodurch Stapeln oder Einordnung der vielen Karkassenlagen während der Reifenherstellung unnötig gemacht wird. Zum Beispiel werden bei der gezeigten Karkassenlage 12 die Verstärkungskords 32 in zwei parallelen Reihen 32a und 32b angeordnet. Wenn ein Reifenbau eine doppelte Schicht an Verstärkungskords fordert, erfüllt eine einzige Karkassenlage 12 diese Anforderung.

In der gezeigten Ausführungsform umfasst die elastomere Bahn 30 eine grob rechteckige Gummibahn. Typischerweise beträgt die Dicke t der Bahn etwa 0,5 mm bis 2,0 mm, und wobei die Breite w der Bahn etwa 150 mm bis etwa 250 mm beträgt. Die Verstärkungskords 32 können aus z. B. Polyester, Stahl, Fiberglas oder irgendeinem anderen geeigneten Metall oder organischen Textil geformt werden.

Typischerweise umfasst jede Reihe 32a/32b zwischen etwa 50 bis 600 Kords 32, wobei jeder Kord 32 einen Durchmesser d von etwa 0,30 mm bis etwa 2,5 mm besitzt. Die angrenzenden Kords in der Reihe 32a sind in einer Entfernung d_a-a von etwa 0,1 mm bis etwa 3,8 mm voneinander beabstandet, und die angrenzenden Kords in der Reihe 32b sind in einer Entfernung d_b-b von etwa 0,1 mm bis etwa 3,8 mm voneinander beabstandet. Bei der gezeigten Karkassenlage 12 sind diese Entfernungen gleich und in den beiden Reihen 32a und 32b einheitlich.

Die Verstärkungskords in der Reihe 32a sind in einer Entfernung d_a-b von den dichtesten Verstärkungskords in der Reihe 23b beabstandet. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Verstärkungskords in der Reihe 32a transversal relativ zu den Kords in der Reihe 32b versetzt. Eine „nicht versetzte" Anordnung zwischen den Verstärkungskords in angrenzenden Reihen ist jedoch möglich und wird von der vorliegenden Erfindung mit erfasst.

Nunmehr wird auf die 4 bis 7 Bezug genommen, in denen eine Vorrichtung 40 zur Herstellung des verstärkten Lagenmaterials 20 nach der vorliegenden Erfindung gezeigt wird. Die Vorrichtung 40 umfasst einen Extruder 42 und eine Formanordnung 44, in welche Elastomermaterial extrudiert wird. Die Verstärkungselemente 32 treten in die Form 44 ein und werden vom Extrudat eingekapselt, wodurch ein Band verstärkten Lagenmaterials 46 gebildet wird, das aus der gegenüberliegenden Seite der Formanordnung 44 austritt.

Die Formanordnung 44 umfasst einen oberen und unteren Formblock 50a und 50b, zueinander passende Formplatten 52a und 52b, Abzugsstangen 54a und 54b, sowie einen Führungseinsatz 56. Die Formblocks 50 umschließen die Formplatte 52 und die Abzugsstangen 54 und die Formplatten 52 umschließen den Führungseinsatz 56. Die Innenflächen der Formblocks 50 und die Außenflächen der Formplatten 52 sind komplementär geformt unter Ausbildung eines ringförmigen Extrudatkanals 60 und eines Auslaufes 62 um die Formplatten 52 herum. Die inneren relativ ebenen Flächen der Formplatten 52 bilden einen Ausströmschlitz 64 von der Rückseite der Formanordnung 44 bis zum Führungseinsatz 56. Die inneren relativ ebenen Flächen der Abzugsstangen 54 bilden einen Auslassschlitz 66, der gerade oberstromig vom Auslass 52 und dem Führungseinsatz 56 positioniert ist.

Während des Betriebes der Vorrichtung 40 liefert der Extruder 42 elastomeres Material (z. B. Gummi), das unter Druck durch den Kanal 60, durch den Auslass 62 und durch den Auslassschlitz 66 strömt. Zur gleichen Zeit werden die Verstärkungselemente 32 durch den Durchlass 64, durch den Führungseinsatz 56 und in den Auslassschlitz 66 bewegt. Während die Elemente 32 aus dem Führungseinsatz 56 austreten, werden sie durch das Extrudat eingekapselt.

Die Extrusionsvorrichtung, wie z. B. die Vorrichtung 14 wird üblicherweise eingesetzt, um Stahlgürtel oder Unterbaulagenmaterial mit einer einzigen Schicht für den Reifenaufbau herzustellen. In der Formanordnung 44 legt ein entfernbarer Führungseinsatz den Abstand und die Anordnung der Stahlgürtelkords fest. Erfindungsgemäß wird dieser Einsatz durch den Führungseinsatz 56 ersetzt. Auf diese Art und Weise kann die Karkassenlage 12 der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, ohne dass es erforderlich ist, eine Anfangsinvestition, insbesondere für die besonders aufgebaute Extrusionsausrüstung erforderlich ist.

Nunmehr wird auf 8 Bezug genommen, wo der Führungseinsatz 56 isoliert vom Rest der Vorrichtung gezeigt wird. Der Führungseinsatz 56 besitzt ein Gehäuse 70, das einen hinteren Teil 72 und einen vorderen Teil 74 besitzt, die zusammen die Führungsdurchläufe 76 bilden. Der hintere Teil 72 des Einsatzes ist so geformt und größenmäßig ausgelegt, dass er in Eingriff mit den Formplatten 52 bringbar ist und der vordere Teil 74 des Einsatzes ist so geformt und größenmäßig ausgelegt, dass er in geeigneter Weise den Formauslauf 62 bildet und die Durchläufe 76 aufnimmt. In dieser Hinsicht besitzt der vordere Teil 74 eine pfeilartige Form mit einer abgeflachten Vorderseite. Die Durchläufe 76 erstrecken sich von der Endwand des hinteren Teils 72 zur abgeflachten Spitze des vorderen Teils 74 (siehe 5).

Die Durchläufe 76 führen die Verstärkungselemente 32 in den Formauslauf 62 quer und seitlich hinein und bilden so die Position und den Abstand der Elemente 32 im verstärkten Karkassenmaterial 20. In der gezeigten Ausführungsform sind die Durchläufe 76 so in zwei parallelen Reihen 76a und 76b angeordnet. Die Entfernung d_a-a zwischen den Öffnungen in der Reihe 76a und die Entfernung d_b-b zwischen den Öffnungen in der Reihe 76b entspricht dem Abstand zwischen den angrenzenden Kords in der Reihe 32A und der Reihe 32b (siehe 3).

Ebenfalls sind die Öffnungen in der gezeigten Ausführungsform in der Reihe 76a quer verlaufend relativ zu den Öffnungen in der Reihe 76b versetzt angeordnet. Typischerweise um die Haltbarkeit und Festigkeit eines Reifens zu erhöhen, werden zwei Lagen an Karkassenlagenmaterial (jede Bahn enthält eine einzige Reihe an Verstärkungskords) auf die Oberseite des Innerliners des Reifens geschichtet. Um die Lebensdauer und Haltbarkeit des Reifens aufrechtzuerhalten, sollten zwei Reihen an Verstärkungskords in einer minimalen Entfernung voneinander beabstandet sein. Das versetzte Design der 1 bis 3 ermöglicht den Kords der Reihe 32a und 32b diese minimale Trennungsentfernung d_a-b in einer Karkassenlage der Dicke t in einem einzigen Körper aufrechtzuerhalten, die geringer ist als die Dicke einer üblichen zweilagigen Konfiguration. Das versetzte Muster wird weiter durch das Design der Einsatzkords 32 dadurch erhöht, dass die Entfernung d_a-b zwischen den Öffnungen in der Reihe 76a und den angrenzenden Öffnungen in der Reihe 76b erhöht wird, wodurch diese Reihen dichter zusammen positioniert werden können, ohne dass die strukturelle Integrität des Einsatzes 50 geopfert werden muss (siehe 3).