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Dokumentenidentifikation DE60303437T2 07.09.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001468132
Titel HYBRIDSEILE, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DIESER HYBRIDSEILE UND VERBUNDGEWEBE, D IE DIESE HYBRIDSEILE ENTHALTEN
Anmelder Société de Technologie Michelin, Clermont-Ferrand, FR;
Michelin Recherche et Technique S.A., Granges-Pacot, CH
Erfinder ESNAULT, Philippe, Greenville, SC 29615, US;
PACHERIE, Hubert, F-63100 Clermont-Ferrand, FR;
CHAVAROCHE, Pierre, F-63100 Clermont-Ferrand, FR;
FICKINGER, Pascal, F-63130 Royat, FR;
MUS, Jean-Marie, F-63200 MARSAT, FR
Vertreter BEETZ & PARTNER Patentanwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60303437
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 15.01.2003
EP-Aktenzeichen 037063575
WO-Anmeldetag 15.01.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/EP03/00311
WO-Veröffentlichungsnummer 2003060212
WO-Veröffentlichungsdatum 24.07.2003
EP-Offenlegungsdatum 20.10.2004
EP date of grant 01.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.09.2006
IPC-Hauptklasse D02G 3/48(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Hybridseile, ein Verfahren zur Herstellung dieser Hybridseile und ein Verbundgewebe, das in einem Luftreifen verwendbar ist, das diese Seile enthält. Die Erfindung betrifft ferner einen Luftreifen und eine montierte Einheit, der bzw. die jeweils ein derartiges Verbundgewebe enthält.

Die Entwicklung von Luftreifen, die für die Ausrüstung von Personenwagen vom Typ der Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge vorgesehen sind, hat die Entwicklung noch leistungsfähigerer Architekturen für diese Luftreifen zur Folge gehabt.

Eine üblicherweise verwendete Lösung für diese Architekturen von Hochgeschwindigkeitsreifen besteht darin, die Arbeitsscheitellagen dieser Luftreifen, die metallische oder textile Verstärkungselemente enthalten, durch eine Scheitellage zu ersetzen, die als Umschnürungsscheitellage bezeichnet wird, die üblicherweise mit Textilseilen verstärkt ist. Diese Umschnürungsscheitellage, die beispielsweise in radialer Richtung auf der Außenseite der Scheitelbewehrung des Luftreifens angeordnet ist, ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Seile, die sie verstärken, spiralförmig mit einem Winkel von 0° oder nahe 0° mit der mittleren Umfangsebene des Luftreifens angeordnet sind. Es ist ebenfalls bekannt, Streifen oder relativ schmale Lagen mit einem Winkel von etwa 0° anstelle der oben erwähnten Seile anzuordnen, um eine Umschnürungsfunktion der Scheitelbewehrung zu erreichen.

Als Textilseile für die Umschnürungsscheitellage wurden früher Hybridseile vom Zwirntyp getestet, die aus zwei Fäden auf der Basis von Materialien mit niedrigem bzw. hohem Anfangsmodul bestehen, die zusammengedreht sind, um dem so erhaltenen Seil einen Dehnmodul zu verleihen, der bei geringer Verformung klein ist und im Gegensatz hierzu bei starker Verformung groß ist. Diese Entkopplung der Dehnmoduln des Seiles äußert sich im Vorhandensein eines Übergangspunktes in der Kraft-Dehnungs-Kurve dieses Seiles, und sie wird beispielsweise durch die Verwendung von Polyamid 6,6 für das Material mit niedrigem Anfangsmodul und von Aramid für das Material mit hohem Anfangsmodul erhalten.

Für die Beschreibung derartiger Hybridseile kann auf das amerikanische Patentdokument US-A-3 977 172 und auf die Veröffentlichung der Konferenz "Kautschuk + Gummi Kunststoffe", Bd. 40, Nr. 2, Februar 1987, Seiten 130–135, in Heidelberg (Deutschland), E. R. Barron, mit dem Titel "hybrid tire cords containing kevlar® aramid" verwiesen werden.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Hybridseile mit gezwirnter Struktur besteht in der übermäßigen Umschnürungsspannung, die die Lage aufweist, die diese Seile enthält, eingeschlossen auch die Spannung bei niedrigen Geschwindigkeiten typischerweise unter 120 km/h (d.h. bei relativ geringen Verformungen). Aus dieser Spannung oder vorzeitigen "Versteifung" der Seile resultiert ein Rollgeräusch, das durch den Luftreifen verursacht wird, das bei diesen Geschwindigkeiten beträchtlich ist, was eine erhebliche Quelle für mangelnden Komfort der Insassen des Fahrzeugs ist.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, diesen Nachteil zu beheben, und es wird dadurch erreicht, dass die Anmelderinnen auf überraschende Weise Hybridseile entwickelt haben, die einen Quotienten (Endtangentenmodul/Anfangstangentenmodul) größer als 10 aufweisen, was es beispielsweise ermöglicht, eine Umschnürungsscheitellage eines Luftreifens so zu verstärken, dass

  • – bei geringen Verformungen, wie sie bei einer Rollgeschwindigkeit unter 100 oder 120 km/h auftreten, die Umschnürungsscheitellage ein geringes Rollgeräusch verursacht, und dass
  • – bei starken Verformungen, wie sie bei einer Rollgeschwindigkeit typischerweise oberhalb von 120 km/h auftreten, diese Scheitellage ihre Umschnürungsfunktion in zufriedenstellender Weise ausübt.

Es wird darauf hingewiesen, dass der Wert des Quotienten (Endtangentenmodul/Anfangstangentenmodul), der die erfindungsgemäßen Hybridseile kennzeichnet, größer als der Wert des gleichen Quotienten ist, der die heute erhältlichen Hybridseile kennzeichnet, der immer kleiner als 10 ist.

Dieser Quotient ist vorteilhaft größer als 12 für die erfindungsgemäßen Hybridseile, und er liegt beispielsweise im Bereich von 12 bis 30.

Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf eine Verwendung dieser Hybridseile in einer Umschnürungsscheitellage beschränkt ist, sondern dass sie jede Verwendung in Luftreifen umfasst, wobei die Luftreifen Reifen für Personenkraftwagen sein können oder dafür vorgesehen sein können, schwere Lasten zu tragen, beispielsweise Luftreifen für Lastwagen, für landwirtschaftliche Fahrzeuge oder für Baufahrzeuge.

Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäßen Hybridseile es ermöglichen, die Haltbarkeit der Scheitelbewehrung des Luftreifens, deren Umschnürungsscheitellage mit diesen Seilen verstärkt ist, bei hoher Geschwindigkeit (typischerweise oberhalb von 120 km/h) zu verbessern.

Unter "Hybridseil" wird in der vorliegenden Beschreibung ein Verbundseil verstanden, d.h. ein Seil, das aus mindestens zwei Materialien von unterschiedlicher Beschaffenheit und/oder mit unterschiedlichen Eigenschaften besteht.

Unter "Anfangstangentenmodul" des erfindungsgemäßen Hybridseiles wird in der vorliegenden Beschreibung die Steigung der Tangente an der Kraft-Dehnungs-Kurve dieses Seiles verstanden, die einer Dehnung Null entspricht.

Unter "Endtangentenmodul" dieses Hybridseiles wird die Steigung der Tangente an der Kraft-Dehnungs-Kurve dieses Seiles für eine Dehnung verstanden, die seinem Bruch entspricht.

Es wird darauf hingewiesen, dass jedes dieser erfindungsgemäßen Hybridseile eine Kraft-Dehnungs-Kurve aufweist, die sehr nahe bei der Linie der oben erwähnten Tangenten an dieser Kurve liegt, die einer Dehnung Null bzw. dem Bruch des Seiles entsprechen, was sich in einer Entkopplung der Tangentenmoduln des Seiles bei schwacher und bei starker Verformung äußert (d.h. bei niedrigen bzw. hohen Rollgeschwindigkeiten).

Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Hybridseile Seile vom Typ der Mantelseile, die eine Textilseele mit einem Anfangsmodul kleiner als 900 cN/tex und einen Textilmantel mit einem Anfangsmodul größer als 1300 cN/tex aufweisen, der um die Seele gewickelt ist.

Unter "Anfangsmodul" der Seele oder des Mantels wird in der vorliegenden Beschreibung der Dehnmodul bei geringer Verformung jedes Bestandteils verstanden, der zuvor aus dem Hybridmantelseil entnommen wurde. Dieser Anfangsmodul ist als die Steigung des linearen Teils der Kraft-Dehnungs-Kurve der Seele oder des Mantels im Rohzustand definiert, die unmittelbar nach einer Standardvorspannung von 0,5 cN/tex gemessen wird.

Die Anfangsmoduln und die Tangentenmoduln sowie die Gesamtheit der in der vorliegenden Beschreibung erwähnten mechanischen Eigenschaften bei Dehnung (insbesondere Festigkeit, Bruchdehnung) werden in bekannter Weise mit Hilfe von Messungen vom Kraft-Dehnungs-Typ (Kraft in da/N und Dehnung in%) gemessen, die mit Hilfe einer "INSTRON"-Prüfmaschine mit "4D"-Klemmen und unter Verwendung der folgenden Verfahrensparameter durchgeführt werden:

  • – Zuglänge: 400 mm,
  • – Zuggeschwindigkeit: 200 mm/min,
  • – Standardvorspannung: 0,5 cN/tex.

Unter Mantelseil wird definitionsgemäß in der vorliegenden Beschreibung eine "geradlinige" Seele verstanden, auf die ein Mantel gewickelt ist, beispielsweise in Form einer Helix. Hierfür kann man sich beispielsweise auf die amerikanischen Patentdokumente US-A-4 343 343 und US-A-4 893 665 für die Beschreibung von Mantelseilen beziehen, die dieser Definition entsprechen.

Unter dem Ausdruck "geradlinige Seele" (im Englischen üblicherweise als "core" oder "core yarn" bezeichnet) wird ein einziger Faden oder werden mehrere zusammengedrehte Fäden verstanden, auf die der Mantel gewickelt wird (der im Englischen häufig die Bezeichnung "sheath" oder "sheath yarn" trägt), der ebenfalls aus einem einzigen Faden oder aus mehreren zusammengedrehten Fäden besteht. Das Zusammenfügen des Mantels und der Seele erfolgt demnach ohne Verzwirnung dieser beiden Bestandteile, im Unterschied zu den oben erwähnten Seilen mit verzwirnter Struktur.

In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "Faden" gleichermaßen ein Garn auf der Basis einer Vielzahl von Elementarfilamenten mit geringem Durchmesser, die zusammengedreht werden (beispielsweise ein Garn auf der Basis von etwa 100 einzelnen Filamenten, von denen jedes einen Durchmesser in der Nähe von etwa 10 &mgr;m hat), wie ein einziges Monofilament.

Unter Monofilament wird ein einheitliches Filament verstanden (definitionsgemäß nicht verdreht), dessen Durchmesser oder Dicke D (d.h. die kleinste Querabmessung seines Querschnitts, wenn der Querschnitt nicht kreisförmig ist) mindestens 40 &mgr;m beträgt (minimaler Titer von 1,7 tex). Diese Definition schließt somit gleichermaßen Monofilamente mit im wesentlichen zylindrischer Form (d.h. mit kreisförmigem Querschnitt) wie auch längliche Monofilamente, Monofilamente mit abgeflachter Form, oder auch Streifen oder Folien mit einer Dicke D ein.

Nach einem Ausführungsbeispiel der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Hybridmantelseil so, dass die Seele aus einem einzigen Garn besteht und dass der Mantel aus einem oder mehreren zusammengedrehten Garnen, vorzugsweise zwei bis vier zusammengedrehten Garnen, besteht. In diesem Fall hat man dem Garn, das die Seele bildet, eine Verdrillung in der Größenordnung von einigen zehn oder sogar mehreren hundert Umdrehungen/Meter gegeben, bevor der Mantel auf die Seele gewickelt wird.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Hybridmantelseil so, dass die Seele aus mehreren zusammengedrehten Garnen besteht und dass der Mantel aus einem oder mehreren zusammengedrehten Garnen besteht.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Hybridmantelseil so, dass die Seele aus einem Monofilament besteht und dass der Mantel aus einem einzigen Garn oder mehreren zusammengedrehten Garnen besteht.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Hybridmantelseil so, dass die Seele aus einem einzigen Garn oder mehreren zusammengedrehten Garnen besteht und dass der Mantel aus einem Monofilament besteht.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Hybridmantelseil so, dass sowohl die Seele als auch der Mantel aus einem Monofilament besteht.

In der vorliegenden Beschreibung wird der Titer der Garne bzw. Fäden an mindestens drei Proben bestimmt, wobei jedes/jeder eine Länge von 50 m hat, durch Wiegen des Garnes bzw. Fadens mit dieser Länge. Der Titer wird in tex angegeben (Gewicht in Gramm von 1000 m des Fadens – zur Erinnerung: 0,111 tex sind gleich 1 Denier).

Die Reißfestigkeit (Reißkraft dividiert durch den Titer) und die verschiedenen Dehnmoduln werden in cN/tex (1 cN/tex = 0,11 g/den) angegeben. Die Bruchdehnung wird in% angegeben.

In nicht einschränkender Weise kann die Seele des erfindungsgemäßen Hybridmantelseiles bestehen aus:

  • – einem aliphatischen Polyamid, wie einem Polyamid 6,6,
  • – einem aliphathischen Polyester, wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), oder
  • – Reyon.

Der Mantel des erfindungsgemäßen Hybridmantelseiles kann beispielsweise bestehen aus:

  • – einem aromatischen Polyamid, wie Aramid, oder
  • – einem aromatische Polyester, wie dem Polyester, der unter der Bezeichnung "VECTRA" im Handel erhältlich ist, oder auch
  • – einer Cellulose oder einem Cellulosederivat von flüssigkristalliner Herkunft mit hohem Anfangsmodul (insbesondere größer als 1500 cN/tex), wie sie beispielsweise in den Patentdokumenten WO-A-85/05115, WO-A-96/09356, WO-A-97/06294 beschrieben werden.

Nach einem Ausführungsbeispiel der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das Hybridmantelseil eine Seele aus aliphatischem Polyamid, wie einem Polyamid 6,6, und einen Mantel aus aromatischem Polyamid, wie Aramid, oder aus Cellulose mit hohem Modul von flüssigkristalliner Herkunft.

Nach einem weiteren Merkmal der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Hybridmantelseil so, dass die Seele eine Bruchdehnung von mehr als 10% aufweist.

Nach einem weiteren Merkmal der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Hybridmantelseil eine Kraft-Dehnungs-Kurve (Spannung in daN, Dehnung in %) auf, die einen Übergangspunkt aufweist, wobei der Dehnmodul dieses Seiles diesseits des Übergangspunktes in etwa dem Dehnmodul der Seele und der Dehnmodul dieses Seiles jenseits des Übergangspunktes in etwa dem Dehnmodul des Mantels entspricht, wobei dieser Übergangspunkt einer Dehnung entspricht, die im Bereich von 1 bis 7% und vorzugsweise im Bereich von 2 bis 4% liegt.

In bekannter Weise wird der Punkt als "Übergangspunkt" (oder Punkt, an dem sich die Steigung ändert) bezeichnet, der der Dehnung entspricht, bei der sich die beiden Tangenten an der Kurve für die Dehnung Null und beim Bruch schneiden.

Das Hybridmantelseil gemäß der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird durch ein Verfahren hergestellt, das im wesentlichen darin besteht,

  • – eine Seele und einen Mantel getrennt herzustellen, die jeweils aus einem einzigen Faden oder aus mehreren zusammengedrehten Fäden gebildet sind,
  • – den Mantel, beispielsweise helixförmig, so auf die Seele zu wickeln, dass die Schlaglänge der Wicklung der Seele in dem Mantelseil größer als die Schlaglänge der Wicklung des Mantels ist.

Dieses Zusammenfügen wird beispielsweise mit Hilfe einer volumetrischen Verseilmaschine und einer Spinnmaschine vom Typ der Ringspinnmaschinen durchgeführt.

Ein erfindungsgemäßes Verbundgewebe umfasst eine Kautschukzusammensetzung auf der Basis mindestens eines Dienelastomers, die mit den erfindungsgemäßen Hybridseilen verstärkt ist (d.h. von denen jedes einen Quotienten (Endtangentenmodul/Anfangstangentenmodul) größer als 10 aufweist), und dieses Verbundgewebe ist vorteilhaft in einem Luftreifen verwendbar.

Unter Dienelastomer wird in bekannter Weise ein Elastomer verstanden, das mindestens teilweise (d.h. ein Homopolymer oder ein Copolymer) von Dienmonomeren abstammt, d.h. von Monomeren, die zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen aufweisen, die gegebenenfalls konjugiert sind.

Diese Kautschukzusammensetzung ist vorzugsweise eine Zusammensetzung auf der Basis mindestens eines Dienelastomers, dessen molarer Gehalt an Einheiten, die von konjugierten Dienen stammen, größer als 15% ist (ein derartiges Dienelastomer wird im allgemeinen als "im wesentlichen ungesättigt" bezeichnet).

So fallen beispielsweise Dienelastomere wie die Butylkautschuke oder die Copolymere aus Dienen und &agr;-Olefinen vom EPDM-Typ nicht unter die obige Definition und können als "im wesentlichen gesättigte" Dienelastomere bezeichnet werden (molarer Gehalt an Einheiten, die von Dienen abstammen, immer unterhalb von 15%).

Noch bevorzugter ist diese Kautschukzusammensetzung eine Zusammensetzung auf der Basis mindestens eines Dienelastomers, dessen molarer Gehalt an Einheiten, die von konjugierten Dienen abstammen, größer als 50% ist (ein derartiges Dienelastomer wird im allgemeinen als "stark ungesättigt" bezeichnet). Dieses Dienelastomer wird dann vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus den Polybutadienen, Naturkautschuk, den Synthesepolyisoprenen, den verschiedenen Butadiencopolymeren, den verschiedenen Isoprencopolymeren und den Gemischen dieser Elastomere besteht.

Von den Polybutadienen sind vor allem diejenigen besonders gut geeignet, die einen Gehalt an 1,2-Einheiten aufweisen, der im Bereich von 4 bis 80% liegt, oder diejenigen, die einen cis-1,4-Gehalt aufweisen, der größer als 80% ist.

Von den Synthesepolyisoprenen sind vor allem die cis-1,4-Polyisoprene besonders gut geeignet, vorzugsweise diejenigen, die einen Gehalt an cis-1,4-Bindungen größer als 90% aufweisen.

Unter Butadien- oder Isoprencopolymeren werden vor allem die Copolymere verstanden, die durch die Copolymerisation mindestens eines dieser beiden Monomere mit einer oder mehreren vinylaromatischen Verbindungen, die 8 bis 12 Kohlenstoffatome aufweisen, erhalten werden. Als vinylaromatische Verbindungen sind beispielsweise Styrol, o-, m-, p-Methylstyrol, das Handelsgemisch "Vinyltoluol", p-tert.-Butylstyrol, die Methoxystyrole, die Chlorstyrole, Vinylmesitylen, Divinylbenzol, Vinylnaphthalin geeignet. Die Copolymere können 99 bis 20 Gew.-% Dieneinheiten und 1 bis 80 Gew.-% vinylaromatische Einheiten enthalten.

Von den obigen Butadien- oder Isoprencopolymeren werden vorzugsweise die Butadien-Styrol-Copolymere, die Isopren-Butadien-Copolymere, die Isopren-Styrol-Copolymere und die Isopren-Butadien-Styrol-Copolymere angegeben.

Zusammenfassend ist vorzugsweise ein Dienelastomer geeignet, das aus der Gruppe der "stark ungesättigten" Dienelastomere ausgewählt wird, die aus den Polybutadienen (BR), Naturkautschuk (NR), den Synthesepolyisoprenen (IR), den Butadien-Styrol-Copolymeren (SBR), den Isopren-Butadien-Copolymeren (BIR), den Isopren-Styrol-Copolymeren (SIR), den Butadien-Styrol-Isopren-Copolymeren (SBIR) und den Gemischen dieser Elastomere besteht.

Die Kautschukzusammensetzung des erfindungsgemäßen Verbundgewebes enthält vorteilhaft überwiegend (d.h. in einem Masseanteil von mehr als 50%) oder ausschließlich ein oder mehrere "stark ungesättigte" Dienelastomere, die wie weiter oben definiert sind, gegebenenfalls in Kombination mit einem oder mehreren "im wesentlichen gesättigten" Dienelastomeren oder Nichtdienelastomeren, die im Unterschuss verwendet werden, und/oder in Kombination mit Polymeren, die verschieden von Elastomeren sind (beispielsweise thermoplastische Polymere), die ebenfalls im Unterschuss verwendet werden.

Die Kautschukzusammensetzungen der erfindungsgemäßen Verbundgewebe enthalten ferner alle üblicherweise bei der Herstellung von Luftreifen verwendeten Zusatzstoffe oder einen Teil dieser Zusatzstoffe, wie verstärkende Füllstoffe, wie Ruß oder Kieselsäure, Alterungsschutzmittel, wie z.B. Antioxidantien, Strecköle, Weichmacher oder Verarbeitungshilfsmittel für Zusammensetzungen im unvulkanisierten Zustand, ein Vernetzungssystem auf der Basis von Schwefel, von Schwefelspendern oder Peroxiddonoren, Vulkanisationsbeschleuniger, -aktivatoren oder -verzögerer, Methylenakzeptoren oder Methylendonoren, bekannte Haftvermittlersysteme vom "RFS"-Typ (Resorcin-Formaldehyd-Kieselsäure) oder Metallsalze, insbesondere Kobaltsalzen.

Das erfindungsgemäße Verbundgewebe kann in unterschiedlichen Formen vorliegen, beispielsweise in Form einer Lage, eines Bandes, eines Streifens oder eines Blocks aus Kautschuk, in die/den/das die metallische Verstärkung mit Hilfe verschiedener Einrichtungen, die dem Fachmann bekannt sind, eingebracht wird, wie beispielsweise mit Einrichtungen zum Formen, zum Kalandrieren oder zum Extrudieren.

Ein Luftreifen nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst einen Scheitel, an den sich zwei Seitenwände und zwei Wülste anschließen und der eine Karkasslage aufweist, die in den Wülsten verankert ist, wobei der Scheitel umfasst:

  • – mindestens eine Verstärkungsscheitellage, die parallele Seile enthält, die, bezogen auf die Umfangsrichtung, mit einem Winkel &agr; orientiert sind, der im Bereich von 10 bis 45 Grad liegt, und
  • – mindestens eine Umschnürungsscheitellage, die Seile enthält, die in dieser Umfangsrichtung orientiert sind, die spiralförmig gewickelt sind,
und dieser Luftreifen ist so, dass die Umschnürungsscheitellage aus dem erfindungsgemäßen Verbundgewebe besteht, das wie weiter oben definiert ist.

Nach einem Ausführungsbeispiel dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Luftreifen so aufgebaut, dass die Umschnürungsscheitellage in radialer Richtung auf der Außenseite der Verstärkungsscheitellage(n) angeordnet ist.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Luftreifen so aufgebaut, dass die Umschnürungsscheitellage in radialer Richtung auf der Innenseite der Karkasslage angeordnet ist.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Luftreifen so aufgebaut, dass der Scheitel mindestens zwei übereinander angeordnete Verstärkungsscheitellagen aufweist, von denen jede parallele Seile aufweist, die von einer Lage zur anderen sich kreuzend angeordnet sind und mit der Umfangsrichtung Winkel (&agr;, &bgr;) bilden, die im Bereich von 10 bis 45 Grad liegen, und dass die Umschnürungsscheitellage zwischen diesen Verstärkungsscheitellagen angeordnet ist.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Luftreifen so aufgebaut, dass der Scheitel mindestens zwei übereinander angeordnete Verstärkungsscheitellagen aufweist, von denen jede parallele Seile aufweist, die von einer Lage zur anderen sich kreuzend angeordnet sind und mit der Umfangsrichtung Winkel (&agr;, &bgr;) bilden, die im Bereich von 10 bis 45 Grad liegen, und dass die Umschnürungsscheitellage zwischen der Karkasslage und der Verstärkungsscheitellage angeordnet ist, die in radialer Richtung am weitesten innen liegt.

Unter Bezugnahme auf eines dieser Ausführungsbeispiel der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Luftreifen vorteilhaft so, dass auf seiner gesamten Breite die Hybridseile der Umschnürungsscheitellage im vulkanisierten und neuen Zustand des Luftreifens ein Kontraktionsvermögen in der Hitze (CS) aufweisen, das kleiner als oder gleich groß wie das Kontraktionsvermögen in der Hitze dieser gleichen mit einem Haftvermittler behandelten Seile vor ihrem Einbringen in die Umschnürungsscheitellage ist.

Die Anmelder haben festgestellt, dass dieses Merkmal des Kontraktionsvermögens in der Hitze der Hybridseile der Umschnürungsscheitellage es ermöglicht, das Rollgeräusch des Luftreifens bei reduzierter Geschwindigkeit noch ausgeprägter zu verringern, wobei dem Reifen gleichzeitig ein hohes Festigkeitsniveau bei hoher Geschwindigkeit verliehen wird.

Die Hybridseile, die in Umfangsrichtung mit Einbaudurchmessern eingebaut werden, die über die gesamte Breite des Scheitels um weniger als 0,5% von den Enddurchmessern dieser Seile in dem Luftreifen nach der Vulkanisation abweichen, werden im Laufe der Konfektionierung des Luftreifens oder seiner Vulkanisation keiner größeren Verformung unterzogen. Eine derartige nennenswerte Verformung würde beispielsweise bei der Konfektionierung oder der Vulkanisation eine lokale Dehnung dieser Seile von mehr als 2 oder 3% mit sich bringen. Diese Dehnung wirkt sich im allgemeinen auf die Eigenschaften der so verformten Seile aus, insbesondere auf ihren Modul, ihr Kontraktionsvermögen und ihren Spannungszustand.

Hieraus resultiert, dass sich die verwendeten Hybridseile im vulkanisierten Luftreifen über die gesamte Lage in einem Zustand befinden, der dem Zustand der mit dem Haftvermittler behandelten Seile vor deren Einbringen in den Luftreifen sehr ähnlich ist.

Unter "mit einem Haftvermittler behandelten Seilen" werden Seile verstanden, die einer geeigneten Beschichtungsbehandlung unterzogen wurden, die als Schlichten oder Behandeln mit einem Haftvermittler (Adherisation) bezeichnet wird, die dazu führt, dass die Seile nach einer geeigneten Wärmebehandlung auf der zuvor erwähnten Kautschukzusammensetzung haften. Die Seile werden in einer Folge von Verfahrensschritten bestrichen, in denen sie durch Bäder mit einem Haftvermittler gezogen werden, die typisch für den gegenwärtigen Stand der Technik sind, und dann einer Wärmebehandlung unter einer Spannung unterzogen werden, die es ermöglicht, ihnen das erforderliche Ausmaß an Kontraktionsvermögen (CS) zu verleihen.

Unter "Kontraktionsvermögen in der Hitze" (CS) wird die relative Längenänderung einer textilen Verstärkung verstanden, die unter einer Vorspannung, die der halben Summe der Titer aller Elementarfasern entspricht, zwischen den Platten eines Ofens (Gerät vom Typ TESTRITE) angeordnet ist, der auf eine konstante Temperatur von 185 ± 0,5°C eingestellt ist. Das Kontraktionsvermögen in der Hitze CS wird gemäß der folgenden Formel in Prozent ausgedrückt: CS (%) = 100 × |L1 – Lo|/L0, worin bedeuten: L0 die Anfangslänge der mit dem Haftvermittler behandelten Verstärkung, bei Umgebungstemperatur unter einer Vorspannung, die der halben Summe der Titer aller Elementarfasern entspricht, und L1 die Länge dieser gleichen Verstärkung bei 185°C. Die Länge L1 wird nach einem Zeitraum zur Stabilisierung der Verstärkung bei der Temperatur von 185°C gemessen, der 120 s ± 2% entspricht. Die Standardabweichung bei der Messung von CS beträgt ± 0,15%.

Das Kontraktionsvermögen ist unmittelbar die Folge aller Arbeitsgänge, denen die Verstärkung bei ihrer Herstellung oder bei ihrer Verwendung unterzogen wurde.

Das Kontraktionsvermögen in der Hitze der erfindungsgemäßen Hybridseile ist, bevor sie in den Luftreifen eingebracht werden, vorzugsweise größer als 0,5% und noch bevorzugter größer als 1%.

Nach der Vulkanisation eines erfindungsgemäßen Reifens wurden mehrere Stücke von Hybridseilen aus der Umschnürungsscheitellage entnommen, wonach sofort ihr Kontraktionsvermögen in der Hitze gemessen wurde (d.h. der Zeitraum zwischen der Entnahme der Seile und dem Einbringen dieser Seile in den TESTRITE-Ofen betrug weniger als 60 s). Diese Messungen haben bestätigt, dass ihr CS-Wert deutlich kleiner als oder gleich groß wie der Wert war, den sie vor ihrem Einbringen in den Luftreifen hatten, und dies unabhängig von ihrer axialen Position in dem Luftreifen.

Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Konfektionierung des erfindungsgemäßen Luftreifens vorteilhaft auf einem starren Kern durchgeführt werden, der die Form seines inneren Hohlraums auferlegt, wie denjenigen, die in den Patentdokumenten EP-A-242 840 oder EP-A-822 047 beschrieben werden. Auf diesen Kern werden in der Reihenfolge, die von der Produktarchitektur vorgegeben wird, alle Bestandteile des Luftreifens aufgebracht, die unmittelbar an ihrem endgültigen Platz angeordnet werden, ohne zu irgendeinem Zeitpunkt der Konfektionierung einer Verformung bzw. Formgebung unterzogen zu werden. Die Härtung wird auf dem Kern durchgeführt, wobei dieser erst nach der Vulkanisationsphase herausgezogen wird.

Diese Herstellungsweise bringt den Vorteil mit sich, dass die auf die Seile, insbesondere die Hybridseile mit der Orientierung von 0°, bei den herkömmlichen Phasen der Formgebung ausgeübten Vorspannungen stark verringert oder sogar völlig vermieden werden.

Man kann außerdem den Reifenmantel auf dem Kern teilweise kühlen, um die Verstärkungen in dem Verformungszustand zu halten, den sie bei der Montage erhalten haben.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann man den Luftreifen in äquivalenter Weise auf einer Trommel herstellen, wie sie in den Patentdokumenten WO-A-97/47 463 oder EP-A-718 090 beschrieben wird, mit der Maßgabe, dass der Reifenrohling geformt wird, bevor die in Umfangsrichtung orientierten Hybridseile angeordnet werden.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann man die Anordnung der Hybridseile auch auf einer Form mit identischer Geometrie wie der Form durchführen, die in der Härtungsform angestrebt wird. Der Scheitelblock wird anschließend mit dem ergänzenden Rohling des Luftreifens unter Anwendung von Übertragungstechniken zusammengefügt, die dem Fachmann bekannt sind, und der Luftreifen wird, weiterhin unter Befolgung bekannter Prinzipien, eingepasst und durch Ausbreiten einer Membran im Inneren des Luftreifens unter Druck gesetzt.

Diese Ausführungsform garantiert auch das Fehlen von Vorspannungen, die durch die Formung in der Vulkanisierpresse hervorgerufen werden.

All diese Ausführungsformen ermöglichen es zu erreichen, dass die Hybridseile, die in Umfangsrichtung orientiert sind, mit Einbaudurchmessern spiralförmig gewickelt sind, die über die gesamte Breite des Scheitels um weniger als 0,5% von den Enddurchmessern dieser Seile in dem Luftreifen nach der Vulkanisation abweichen.

Eine montierte Einheit gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, die für die Ausrüstung eines Lastwagens verwendbar ist, umfasst eine Felge, einen Luftreifen, der auf der Felge montiert ist, und eine Stützmembran, die im Inneren des Luftreifens (P) auf der Felge montiert ist und die an das Stützen des Luftreifens im Fall eines Druckabfalls im Inneren des Reifens angepasst ist, in einer solchen Weise, dass die montierte Einheit in ihrem Innenraum zwei gegeneinander abgedichtete Hohlräume aufweist, die voneinander durch diese Membran getrennt sind, die auf ihrem Scheitel mit mindestens einer Verstärkungsscheitellage und mit einer Umschnürungsscheitellage verstärkt ist, die Seile enthält, die in Umfangsrichtung der montierten Einheit orientiert sind.

Diese montierte Einheit ist so ausgestaltet, dass die Umschnürungsscheitellage aus dem erfindungsgemäßen Verbundgewebe besteht, das wie weiter oben definiert ist.

Der Hohlraum auf der Innenseite dieser Membran ist dafür vorgesehen, auf einen Druck aufgeblasen zu werden, der größer als der Druck im übrigen Hohlraum des Luftreifens ist. Unter diesen üblichen Anwendungsbedingungen weist die Membran einen Rollradius am Scheitel auf, der kleiner als der zusammengedrückte Radius des bei seinem empfohlenen Druck verwendeten Luftreifens ist.

Wenn der Reifen platzt, reißt die Umschnürungsscheitellage der Membran, sobald der Druckunterschied zwischen dem Hohlraum auf der Innenseite der Membran und dem Hohlraum des Luftreifens einen bestimmten Alert übersteigt, was zum Ausbreiten der Membran im Luftreifen führt und so der montierten Einheit ermöglicht, unter akzeptablen Bedingungen im beschädigten Zustand weiter zu rollen. Für eine Beschreibung der allgemeinen Funktionsweise dieser montierten Einheit kann auf das Patentdokument WO-A-98/23457 verwiesen werden.

Die oben erwähnten Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie weitere Merkmale werden besser verstanden beim Lesen der folgenden Beschreibung mehrerer erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele, die zur Veranschaulichung angegeben werden und nicht einschränkend sind, wobei die Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, von denen

1 eine Graphik darstellt, die die Kraft-Dehnungs-Kurve eines erfindungsgemäßen Hybridmantelseiles zeigt,

2 eine Ansicht eines Luftreifens im axialen Halbschnitt ist, der eine Umschnürungsscheitellage aufweist, die gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel angeordnet ist,

3 eine Ansicht eines Luftreifens im axialen Halbschnitt ist, der eine Umschnürungsscheitellage aufweist, die gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel angeordnet ist,

4 eine Ansicht eines Luftreifens im axialen Halbschnitt ist, der eine Umschnürungsscheitellage aufweist, die gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel angeordnet ist,

5 eine Ansicht eines Luftreifens im axialen Halbschnitt ist, der eine Umschnürungsscheitellage aufweist, die gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel angeordnet ist,

6 und 7 in schematischer Weise diametral gegenüber liegende Meridionalschnitte einer montierten Einheit zeigen, die eine Felge, einen Luftreifen und eine Sicherheitsmembran aufweist, wenn der Luftreifen unter Belastung zusammengedrückt ist und unter normalen Bedingungen rollt, und

8 und 9 nach Art der 6 und 7 in schematischer Weise die Meridionalschnitte der gleichen montierten Einheiten zeigen, die einem Rollbetrieb im beschädigten Zustand unterzogen wird.

Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hybridmantelseiles:

Es wurde ein erfindungsgemäßes Hybridmantelseil hergestellt, indem getrennt in entgegengesetzter Richtung und mit gleicher Schlaglänge hergestellt wurden:

  • – zum einen ein mit sich selbst verdrehter Faden (der im Allgemeinen auch als "Überzwirn" bezeichnet wird) auf der Basis eines Garnes aus Polyamid 6,6 mit einem Titer von 94 tex, der dafür vorgesehen ist, die Seele des Seiles zu bilden, und
  • – zum anderen ein Faden auf der Basis von zwei zusammengedrehten Garnen (der vom Fachmann im Allgemeinen als "Zwirn" bezeichnet wird) aus Kevlar® (Aramid), von denen jedes einen Titer von 167 tex aufweist, wobei dieser Faden dafür vorgesehen ist, den Mantel des Seiles zu bilden.

Genauer wird das Garn der Seele in S-Richtung mit einer Schlaglänge von 200 Umdrehungen/Meter (5200) verdreht, und die Mantelgarne werden mit gleicher Schlaglänge in Z-Richtung zusammengedreht (Z200).

Anschließend wird der Mantelfaden helixförmig auf den Seelenfaden gewickelt, wobei mit Hilfe einer volumetrischen Verseilmaschine und einer Spinnmaschine vom Typ der Ringspinnmaschinen eine zusätzliche Verdrillung von 115 Umdrehungen/Meter eingeprägt wird, wobei diese zusätzliche Verdrillung in Überzwirnrichtung (S) der Seele erfolgt, so dass die Schlaglänge der Verdrillung der Seele in dem Mantelseil 315 Umdrehungen/Meter in S-Richung beträgt und dass die Schlaglänge der Verdrillung des Mantels in dem Seil 85 Umdrehungen/Meter in Z-Richtung beträgt.

Anschließend wurde das Schlichten des so erhaltenen Hybridmantelseiles durchgeführt, wobei bei der Behandlung eine Spannung von 0,25 daN verwendet wurde.

1 zeigt die Kraft-Dehnungs-Kurve, die für dieses erfindungsgemäße geschlichtete Hybridmantelseil erhalten wurde (Bezugszeichen 1 in dieser 1), im Vergleich:

  • – mit der Kurve 2 eines Fadens vom Zwirntyp, der aus zwei zusammengedrehten Kevlar®-Garnen besteht (von denen jedes einen Titer von 167 tex aufweist und mit einer Schlaglänge von 315 Umdrehungen/Meter verdreht ist), und
  • – mit der Kurve 3 eines Garnes aus Polyamid 6,6 (das einen Titer von 94 tex aufweist und in sich mit einer Schlaglänge von 300 Umdrehungen/Meter verdreht ist).

In 1 sind ebenfalls die Tangenten an der Kurve 1 des erfindungsgemäßen Hybridmantelseils dargestellt, zum einen für eine Dehnung Null (Tangente Ti), und zum anderen für eine Dehnung, die dem Bruch des Seiles entspricht (Tangente TR). Diese Tangenten schneiden sich in einem Übergangspunkt, der einer Dehnung des Seiles von etwa 2,5% entspricht.

Die Berechnung der Steigungen dieser Tangenten Ti und TR liefert den Anfangstangentenmodul und den Endtangentenmodul des Seiles für eine Dehnung Null bzw. für die Dehnung, bei der es zum Bruch kommt. Hieraus wird der Quotient (Endtangentenmodul/Anfangstangentenmodul) des Seiles abgeleitet.

Man erhält für die Tangente TR eine Steigung von etwa 1,01 daN und für die Tangente Ti eine Steigung von etwa 0,078 daN, woraus ein Wert von 12,95 für den Wert des Quotienten (Endtangentenmodul/Anfangstangentenmodul) des erfindungsgemäßen Hybridmantelseiles folgt.

Diese sehr deutliche Entkopplung der Tangentenmoduln bei kleiner und bei starker Deformation zeigt sich darin, dass die Kraft-Dehnungs-Kurve des erfindungsgemäßen Hybridmantelseiles sehr nahe bei der Spur der Tangenten Ti und TR verläuft.

Es wird darauf hingewiesen, dass bei geringen Deformationen, wie sie beispielsweise inhärent bei einer Rollgeschwindigkeit unter 120 km/h auftreten, der Dehnmodul des Hybridmantelseiles ungefähr dem Dehnmodul der Seele entspricht, die dieses Seil enthält (siehe in 1 die ähnlichen Steigungen der Kurven 1 und 3 bei geringer Dehnung), was sich in einem geringen Rollgeräusch äußert, wenn dieses Seil als Verstärkungselement einer Umschnürungsscheitellage eines Luftreifens verwendet wird.

Es wird ferner darauf hingewiesen, dass bei starken Deformationen, wie sie beispielsweise inhärent bei einer Rollgeschwindigkeit von mehr als 120 km/h auftreten, der Dehnmodul des Hybridmantelseiles ungefähr dem Dehnmodul des Mantels entspricht, den dieses Seil erhält (siehe in 1 die ähnlichen Steigungen der Kurven 1 und 2 bei einer starken Dehnung), was sich in einer zufriedenstellenden Umschnürungsfunktion der mit diesen Seilen verstärkten Scheitellage äußert.

Die beiden folgenden Versuchsreihen ermöglichen eine Veranschaulichung der Vorteile, die durch die erfindungsgemäßen Hybridmantelseile in Umschnürungsscheitellagen eines Luftreifens geliefert werden.

Erste Reihe von Rolleversuchen mit einem Fahrzeug, das mit PKW-Reifen ausgerüstet ist, deren Scheitel zwei sich kreuzende Verstärkungsscheitellagen und eine Umschnürungsscheitellage

Diese Versuche betreffen die Luftreifen A, B und C mit den Abmessungen 235/55-17, die für die Ausrüstung schneller Fahrzeuge vom PKW-Typ vorgesehen sind. Der Scheitelblock jedes dieser Luftreifen umfasst zwei sich kreuzende Verstärkungsscheitellagen, von denen jede nicht umschnürte metallische Seile 6.23 mit einer Schlaglänge von 1,5 mm enthält, sowie eine Umschnürungsscheitellage, die Seile enthält, die in Umfangsrichtung des Luftreifens orientiert sind.

Im Fall der Luftreifen A bestehen die Seile der Umschnürungsscheitellage aus Polyamid 6,6 (herkömmliche Lösung für die Umschnürung von "Hochleistungsreifen"). Für den Erhalt einer akzeptablen Geschwindigkeitsfestigkeit ist diese Lage in zwei Schichten angeordnet, die durch eine Spiralwickeltechnik eines Streifens von Seilen, die in Kautschuk eingebettet sind, übereinander angeordnet werden. Die Dichte dieser Seile beträgt 200 Seile pro Dezimeter.

Im Fall der Luftreifen B bestehen die Seile dieser Umschnürungsscheitellage aus Aramid. Diese Lage ist in einer einzigen Schicht mit einer Dichte der Seile von 50 Seilen pro Dezimeter angeordnet.

Im Fall der Luftreifen C bestehen die Seile dieser Umschnürungsscheitellage aus erfindungsgemäßen Hybridmantelseilen, die gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel hergestellt werden (Seile auf der Basis eines Aramidmantels, der helixförmig auf eine Seele aus Polyamid 6,6 gewickelt wird). Diese Lage wird ebenfalls in einer einzigen Schicht mit einer Dichte der Seile von 50 Seilen pro Dezimeter angeordnet.

Tier Tests wurden mit jedem dieser Luftreifen A, B und C durchgeführt:

  • – "Brummen der Karosserie": dieser Test ist repräsentativ für einen Insassen, der die Lärmbelästigung wahrnimmt, die hervorgerufen wird, wenn das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit über einen Untergrund mit einer mittleren Korngröße vom Typ eines Straßenbelags rollt. Man lässt ein Fahrzeug mit einer festgelegten Geschwindigkeit über eine normierte Messfläche fahren, und Mikrophone zeichnen das Geräuschniveau in dB(A) auf;
  • – "Straßenrand"-Geräusch oder "coast by": dieser Test ist repräsentativ für einen Anrainer, der die Lärmbelästigung wahrnimmt, die hervorgerufen wird, wenn das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit über einen Untergrund mit einer mittleren Korngröße vom Typ des Belags einer Fernverkehrsstraße rollt. Man lässt das Fahrzeug mit einer festgelegten Geschwindigkeit, Getriebe in Leerlaufstellung, Motor ausgeschaltet, über eine normierte Messfläche (ISO Norm DIS 10844) fahren, und Mikrophone zeichnen die Geräuschniveaus in dB(A) auf;
  • – "Kontakt": dieser Test ist repräsentativ für einen Insassen, der die Schwingungs- und Lärmbelästigung wahrnimmt, die hervorgerufen wird, wenn das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit über ein Hindernis vom Typ eines Gullydeckels rollt. Man lässt das Fahrzeug mit einer festgelegten Geschwindigkeit über diesen Gullydeckel fahren, und der Bediener schätzt das Schwingungs- und Geräuschniveau ab und überträgt die Verbesserung (–) oder die Verschlechterung (+) auf eine Skala von –2 bis +2, wobei der "Vergleichsluftreifen" (Referenz) den Wert 0 erhält.
  • – Geschwindigkeitsfestigkeit: bei vorgegebener Last und vorgegebenem Reifenfülldruck wird die Geschwindigkeit des Reifens nach und nach bis zu seiner Zerstörung erhöht, und das Ergebnis des Tests wird durch die erreichte Maximalgeschwindigkeit und die Beobachtung der Ursache für die Zerstörung des Luftreifens wiedergegeben.

Die folgenden Tabellen 1 und 2 enthalten die erhaltenen Ergebnisse.

Tabelle 1:

Tabelle 1 zeigt, dass die in der Umschnürungsscheitellage verwendeten Hybridmantelseile bei den erfindungsgemäßen Luftreifen C, bezogen auf die "Vergleichsluftreifen" A, die in der Umschnürungsscheitellage Seile aus Polyamid 6,6 enthalten, für eine Verbesserung der Geschwindigkeitsfestigkeit sowie eine Abnahme des als "Brummen der Karosserie" bezeichneten Geräuschs und eine Abnahme des "Kontakt"-Geräuschs sorgen, trotz der geringeren Dichte der Seile im Vergleich zur Dichte der Seile, die in den "Vergleichsluftreifen" A verwendet wird.

Es wird darauf hingewiesen, dass diese Hybridmantelseile den "Straßenrand"-Geräusch der erfindungsgemäßen Luftreifen C nicht nachteilig verändern, bezogen auf die "Vergleichsluftreifen" A.

Tabelle 2:

Tabelle 2 zeigt, dass, wenn man den Luftreifen B als "Vergleich" betrachtet, die Hybridmantelseile beim erfindungsgemäßen Luftreifen C für eine starke Abnahme des "Straßenrand"-Geräuschs sorgen, ohne dass die Geschwindigkeitsfestigkeit verschlechtert wird.

Zweite Reihe von Rollversuchen mit einen Fahrzeug, das mit PKW-Reifen ausgerüstet ist, deren Scheitel zwei sich kreuzende Verstärkungsscheitellagen, zwei weitere Verstärkungsscheitellagen und eine Umschnürungsscheitellage umfasst.

Diese Versuche betreffen ebenfalls Luftreifen D und E mit den Abmessungen 235/55-17, die für die Ausrüstung schneller Kraftwagen vom PKW-Typ vorgesehen sind. Der Scheitelblock jedes dieser Luftreifen umfasst zwei sich kreuzende Verstärkungslagen, von denen jede nicht umschnürte metallische Seile 2.23 mit einer Schlaglänge von 0,7 mm aufweist, zwei weitere Verstärkungsscheitellagen, von denen jede nicht umschnürte metallische Seile 4.23 mit einer Schlaglänge von 1,25 mm aufweist, sowie eine Umschnürungsscheitellage, die Seile enthält, die in Umfangsrichtung des Luftreifens orientiert sind.

Im Fall der Luftreifen D bestehen die Seile dieser Umschnürungsscheitellage aus Polyamid 6,6. Diese Lage ist in zwei Schichten angeordnet, die durch eine Spiralwickeltechnik eines Streifens von Seilen, die in Kautschuk eingebettet sind, übereinander angeordnet werden. Die Dichte dieser Seile beträgt 200 Seile pro Dezimeter.

Im Fall der Luftreifen E bestehen die Seile dieser Umschnürungsscheitellage aus Hybridmantelseilen gemäß dem obigen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel (Seile auf der Basis eines Aramidmantels, der helixförmig auf eine Seele aus Polyamid 6,6 gewickelt ist). Diese Lage wird in einer einzigen Schicht mit einer Dichte der Seile von 50 Seilen pro Dezimeter angeordnet.

Mit diesen Luftreifen D und E wurde ein zusätzliches Prüfverfahren durchgeführt:

  • – Bestimmung der Schräglaufsteifigkeit: für eine gegebene Geschwindigkeit, einen gegebenen Reifenfülldruck und gegebene Beladung wird ein Schräglaufwinkel eingestellt, und man misst die resultierende Seitenkraft beim Schräglauf, wobei das Ergebnis ausgedrückt wird, indem der Quotient "Seitenkraft beim Schräglauf"/Schräglaufwinkel berechnet wird. Die Messung wird in bekannter Weise in einem Schräglaufwinkelbereich von ± 1 Grad durchgeführt.

Die folgende Tabelle 3 enthält die bei der Prüfung der Schräglaufsteifigkeit, der Prüfung des "Brummens der Karosserie" (weiter unten mit HdK abgekürzt) und der Prüfung des "Kontakt"-Geräuschs erhaltenen Ergebnisse.

Tabelle 3:

Tabelle 3 zeigt, dass die in der Umschnürungsscheitellage verwendeten Hybidmantelseile bei den erfindungsgemäßen Luftreifen E für eine deutlich verbesserte Schräglaufsteifigkeit sowie ein verringertes Geräusch durch "Brummen der Karosserie" und ein verringertes "Kontakt"-Geräusch, bezogen auf die "Vergleichsreifen" D, sorgen.

Beispiele für die Anordnung der Umschnürungsscheitellagen, die die erfindungsgemäßen Hybridmantelseile enthalten, im Luftreifen:

2 stellt einen axialen Halbschnitt eines erfindungsgemäßen Luftreifens P dar, der einen Scheitel 4 umfasst, an den sich zwei Seitenwände 5 und zwei Wülste (nicht dargestellt) anschließen.

Der Scheitel 4 umfasst eine Karkasslage 6, die in bekannter Weise in den beiden Wülsten verankert ist, zwei Verstärkungslagen 7 und 8, die mit Seilen gebildet sind, die in jeder Lage parallel angeordnet sind und einander von einer Lage zur nächste Lage kreuzen, wobei sie mit der Umfangsrichtung Winkel (&agr;, &bgr;) von etwa 30° bilden, und eine Umschnürungsscheitellage 9, die die erfindungsgemäßen Hybridmantelseile enthält.

Diese Hybridmantelseile sind spiralförmig gewickelt, um eine gute Umschnürung des Scheitels 4 zu gewährleisten, und sie sind in Umfangsrichtung des Luftreifens P orientiert.

Die Karkasslage 6 ist eine Lage vom Radialtyp, die im wesentlichen in einem Winkel von 90° orientiert ist, bezogen auf diese Umfangsrichtung.

3 zeigt einen partiellen axialen Halbschnitt eines Luftreifens P', der wie weiter oben eine Karkasslage 6, zwei sich kreuzende Verstärkungslagen 7, 8 und eine Umschnürungsscheitellage 9 umfasst, die in radialer Richtung zwischen der Karkasslage 6 und den beiden sich kreuzenden Verstärkungslagen 7 und 8 angeordnet ist. Diese Anordnung bringt den Vorteil mit sich, dass die Umschnürungsscheitellage 9 vor möglichen Beschädigungen geschützt wird, die durch die Entstehung von Löchern im Laufstreifen verursacht werden.

4 zeigt einen partiellen axialen Halbschnitt eines Luftreifens P'', der wie weiter oben eine Karkasslage 6, zwei sich kreuzende Verstärkungslagen 7, 8 und eine Umschnürungsscheitellage 9 umfasst, die zwischen den beiden sich kreuzenden Verstärkungslagen angeordnet ist.

5 zeigt einen partiellen axialen Halbschnitt eines Luftreifens P''', der wie weiter oben eine Karkasslage 6, zwei sich kreuzende Verstärkungslagen 7, 8 und eine Umschnürungsscheitellage 9 umfasst, die in radialer Richtung auf der Innenseite der Karkasslage 6 angeordnet ist.

Es wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäßen Hybridmantelseile den Luftreifen P, P', P'' oder P''', deren Umschnürungsscheitellage 9 diese Seile enthält, die oben erwähnten Vorteile der Verringerung der Rollgeräusche bei geringer Geschwindigkeit und der zufriedenstellenden Umschnürung bei hoher Geschwindigkeit verleihen.

Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen montierten Einheit, die für die Ausrüstung eines Schwerlastwagens vorgesehen ist:

Die 6 und 7 zeigen eine erfindungsgemäße montierte Einheit E für Schwerlastwagen, die einen Luftreifen P, eine Montagefelge J und eine Stützmembran M umfasst.

Der Luftreifen P umfasst in üblicher Weise Seitenwände 20, die in radialer Richtung auf der Außenseite mit einem Laufstreifen 21 verbunden sind und die sich in radialer Richtung nach innen bis hin zu zwei Wülsten 22 erstrecken, wobei jeder Wulst durch mindestens einen Wulstkern 23 verstärkt ist, um den eine Radialkarkassbewehrung 24 verankert ist, wodurch umgeschlagene Bereiche 25 gebildet werden. In radialer Richtung oberhalb der Karkassbewehrung 24 ist in dem Scheitel eine Scheitelbewehrung 26 angeordnet, die aus mindestens zwei Lagen metallischer Fäden oder Seile besteht, die innerhalb einer Lage parallel zueinander verlaufen und von einer Lage zur nächsten Lage sich kreuzend angeordnet sind, wobei die Fäden oder Seile mit der Umfangsrichtung des Luftreifens P einen Winkel bilden, der im Bereich von 5 bis 45° liegen kann.

Der Luftreifen P wird als schlauchloser Reifen bezeichnet und umfasst eine Innenschicht, die aus einer Kautschukzusammensetzung besteht, die für die Reifenfüllgase undurchlässig ist. Die Einheit aus Luftreifen P und Felge J definiert einen ersten dichten inneren Hohlraum 27.

Die Stützmembran M des Luftreifens definiert im Inneren des ersten Hohlraums 27 einen zweiten dichten Hohlraum 15. Diese Membran M ist geschlossen, weist Seitenwände 11 auf und ist an ihrem Scheitel mit einer Scheitelbewehrung 12 verstärkt. Diese Scheitelbewehrung, die leicht expandierbar ist, ist mit einer Umschnürungsbewehrung 13 kombiniert, die beispielsweise aus einer Umschnürungsscheitellage 130 von in Umfangsrichtung orientierten Seilen zusammengesetzt ist.

Erfindungsgemäß handelt es sich bei diesen in Umfangsrichtung orientierten Seilen der Umschnürungsscheitellage 130 um erfindungsgemäße Hybridmantelseile, die beispielsweise aus einem Mantel aus Aramid, der helixförmig um eine Seele aus Polyamid 6,6 gewickelt ist, bestehen.

Diese Hybridmantelseile ermöglichen es der Lage 130, eine zufriedenstellende Umschnürungsfunktion der Membran zu gewährleisten, einerseits gegen die Kräfte, die durch die Zentrifugalkraft verursacht werden, andererseits gegen die Kräfte, die durch den Druckunterschied p0–p1 verursacht werden, worin p0 der Fülldruck in dem Hohlraum 15 der Stützmembran M ist, der beispielsweise 9,5·105 Pa beträgt, und worin p1 der Druck in dem Hohlraum 27 des Luftreifens P ist, der beispielsweise 9,5·105 Pa beträgt. Diese Fülldruckwerte sind die Nennwerte in der Kälte in dem gewählten Beispiel.

Diese Umschnürungsfunktion erlaubt es der Membran M, unter normalen Rollbedingungen der montierten Einheit E, d.h. unter den empfohlenen Bedingungen hinsichtlich der Beladung, des Druckes und der Geschwindigkeit für den betreffenden Luftreifen P, einen Radius RM beizubehalten, der praktisch konstant und kleiner als der zusammengedrückte Radius RE des Luftreifens P ist (7 zeigt den zusammengedrückten Teil der montierten Einheit E unter den normalen Rollbedingungen).

Die Membran M wird durch die Abdeckung der Umschnürungsbewehrung 13 mit einer Kautschukschicht 14 geringer Dicke vervollständigt.

Wenn der Luftreifen P an Innendruck verliert, auf schnelle oder langsame Weise und unabhängig davon, was der Grund für diesen Druckverlust ist (p1 nimmt ab), nimmt der Druckunterschied p0–p1 zu bis er so groß wird, dass die Seile der Lage 130 reißen und somit die Expansion der Stützmembran M ermöglichen, bis der Hohlraum 27 des Luftreifens P vollständig ausgefüllt ist (siehe 8 und 9).

Da die Zunahme des Volumens eine Abnahme des anfänglichen Innendruckes p0 der Membran M mit sich bringt, wird die montierte Einheit E unter einem kleineren Druck p2 betrieben, was zu einem zusammengedrückten Radius R'E im Rollbetrieb im beschädigten Zustand führt, der kleiner als der zusammengedrückte Radius RE im normalen Rollbetrieb ist (siehe 9). Der Radius R'E ermöglicht jedoch eine Weiterfahrt mit mäßiger Geschwindigkeit bis zur nächsten Tankstelle ohne eine größere Beschädigung des Luftreifens P und ohne dass ein Mensch eingreifen muss, in der es dann möglich ist, die zusätzliche Reifenfüllluft zuzuführen, die erforderlich ist, um einen Radius sehr nahe beim Radius RE zu erhalten und um ein Fahren unter praktisch normalen Bedingungen zu ermöglichen.


Anspruch[de]
  1. Hybridseil, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Quotienten (Endtangentenmodul/Anfangstangentenmodul) größer als 10 aufweist.
  2. Hybridseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Quotient (Endtangentenmodul/Anfangstangentenmodul) größer als 12 ist.
  3. Hybridseil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Textilseele mit einem Anfangsmodul kleiner als 900 cN/tex und einen Textilmantel mit einem Anfangsmodul größer als 1300 cN/tex aufweist, der auf die Seele gewickelt ist.
  4. Hybridseil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seele eine Bruchdehnung von mehr als 10% aufweist.
  5. Hybridseil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kraft-Dehnungs-Kurve aufweist, die einen Übergangspunkt aufweist, der einer Dehnung entspricht, die im Bereich von 1 bis 7% liegt, wobei das Seil einen Dehnmodul aufweist, der diesseits dieses Punktes in etwa dem Anfangsmodul der Seele entspricht und der jenseits dieses Punktes in etwa dem Anfangsmodul des Mantels entspricht.
  6. Hybridseil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangspunkt einer Dehnung entspricht, die im Bereich von 2 bis 4% liegt.
  7. Hybridseil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Seele als auch der Mantel aus einem einzigen Faden oder mehreren zusammengedrehten Fäden besteht, wobei der Faden oder jeder Faden entweder aus einem Garn auf der Basis einer Vielzahl von Elementarfilamenten oder aus einem Monofilament besteht.
  8. Hybridseil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seele aus einem einzigen Garn besteht und dass der Mantel aus einem Garn oder mehreren zusammengedrehten Garnen besteht.
  9. Hybridseil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seele aus mehreren zusammengedrehten Garnen besteht und dass der Mantel aus einem Garn oder mehreren zusammengedrehten Garnen besteht.
  10. Hybridseil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seele aus einem Monofilament besteht und dass der Mantel aus einem einzigen Garn oder mehreren zusammengedrehten Garnen besteht.
  11. Hybridseil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seele aus einem einzigen Garn oder mehreren zusammengedrehten Garnen besteht und dass der Mantel aus einem Monofilament besteht.
  12. Hybridseil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Seele als auch der Mantel aus einem Monofilament besteht.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Hybridseils nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es im wesentlichen darin besteht, den Mantel helixförmig auf die Seele zu wickeln, so dass die Schlaglänge der Wicklung der Seele in dem Seil größer als die Schlaglänge der Wicklung des Mantels ist.
  14. Verbundgewebe, verwendbar in einem Luftreifen (P, P', P'', P'''), dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kautschukzusammensetzung auf der Basis mindestens eines Dienelastomers umfasst, das mit Hybridseilen nach einem der Ansprüche 1 bis 12 verstärkt ist.
  15. Verbundgewebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukzusammensetzung eine Zusammensetzung auf der Basis mindestens eines Dienelastomers ist, dessen molarer Gehalt an Einheiten, die von konjugierten Dienen abstammen, größer als 15% ist.
  16. Verbundgewebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukzusammensetzung eine Zusammensetzung auf der Basis mindestens eines Dienelastomers ist, das zu der Gruppe gehört, die aus den Polybutadienen, Naturkautschuk, den Synthesepolyisoprenen, den Butadien-Styrol-Copolymeren, den Isopren-Butadien-Copolymeren, den Isopren-Styrol-Copolymeren und den Butadien-Styrol-Isopren-Copolymeren besteht.
  17. Luftreifen (P, P', P'', P'''), der einen Scheitel (4) umfasst, an den sich zwei Seitenwände (5) und zwei Wülste anschließen und der eine Karkasslage (6) aufweist, die in den Wülsten verankert ist, wobei der Scheitel (4) umfasst:

    – mindestens eine Verstärkungsscheitellage (7, 8), die parallele Seile enthält, die, bezogen auf die Umfangsrichtung, mit einem Winkel &agr; orientiert sind, der im Bereich von 10 bis 45 Grad liegt, und

    – mindestens eine Umschnürungsscheitellage (9), die Seile enthält, die in dieser Umfangsrichtung orientiert sind, die spiralförmig gewickelt sind,

    dadurch gekennzeichnet, dass die Umschnürungsscheitellage (9) aus einem Verbundgewebe nach einem der Ansprüche 14 bis 16 besteht.
  18. Luftreifen (P) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschnürungsscheitellage (9) in radialer Richtung auf der Außenseite der Verstärkungsscheitellage(n) (7, 8) angeordnet ist.
  19. Luftreifen (P''') nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschnürungsscheitellage (9) in radialer Richtung auf der Innenseite der Karkasslage (6) angeordnet ist.
  20. Luftreifen (P'') nach Anspruch 17, in dem der Scheitel (4) mindestens zwei übereinander angeordnete Verstärkungsscheitellagen (7, 8) aufweist, von denen jede parallele Seile aufweist, die von einer Lage (7, 8) zur anderen sich kreuzend angeordnet sind und mit der Umfangsrichtung Winkel (&agr;, &bgr;) bilden, die im Bereich von 10 bis 45 Grad liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschnürungsscheitellage (9) zwischen diesen Verstärkungsscheitellagen (7, 8) angeordnet ist.
  21. Luftreifen (P') nach Anspruch 17, in dem der Scheitel (4) mindestens zwei übereinander angeordnete Verstärkungsscheitellagen (7, 8) aufweist, von denen jede parallele Seile aufweist, die von einer Lage (7, 8) zur anderen sich kreuzend angeordnet sind und mit der Umfangsrichtung Winkel (&agr;, &bgr;) bilden, die im Bereich von 10 bis 45 Grad liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschnürungsscheitellage (9) zwischen der Karkasslage (6) und der Verstärkungsscheitellage (7) angeordnet ist, die in radialer Richtung am weitesten innen liegt.
  22. Luftreifen (P, P', P'', P''') nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass, über die gesamte Breite, die Hybridseile der Umschnürungsscheitellage (9) im vulkanisierten und neuen Zustand des Luftreifens (P, P', P'', P''') ein Kontraktionsvermögen in der Hitze (CS) aufweisen, das kleiner als oder gleich groß wie das Kontraktionsvermögen in der Hitze dieser gleichen mit einem Haftvermittler behandelten Seile vor ihrem Einbringen in die Umschnürungsscheitellage (9) ist.
  23. Montierte Einheit (E), die für die Ausrüstung eines Lastwagens verwendbar ist, wobei die montierte Einheit (E) eine Felge (J), einen Luftreifen (P), der auf der Felge (J) montiert ist, und eine Stützmembran (M), die im Inneren des Luftreifens (P) auf der Felge (J) montiert ist und die an das Stützen des Luftreifens (P) im Fall eines Druckabfalls im Inneren des Reifens angepasst ist, in einer solchen Weise umfasst, dass die montierte Einheit (E) in ihrem Innenraum zwei gegeneinander abgedichtete Hohlräume (15, 27) aufweist, die voneinander durch diese Membran (M) getrennt sind, die auf ihrem Scheitel mit mindestens einer Verstärkungsscheitellage (12) und mit einer Umschnürungsscheitellage (130) verstärkt ist, die Seile enthält, die in Umfangsrichtung der montierten Einheit (E) orientiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschnürungsscheitellage (130) aus einem Verbundgewebe nach einem der Ansprüche 14 bis 16 besteht.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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