GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft generell eine Karkassenlage für einen radialen
Luftreifen und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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.
ZEICHNUNGEN
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.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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 da-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 db-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
da-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
da-a zwischen den Öffnungen in der Reihe 76a und die Entfernung
db-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 da-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 da-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).