VEHICLE TYRE

Abstract: 1. Vehicle tyre of synthetic materials, preferably PUR elastomers, consisting of a bond between a prefabricated reinforced tread and other prefabricated components, characterised in that concave sidewalls (6) are used as components, whose ends pointing outwards are firmly bonded by friction weld seams (5, 11, 12) to the tread (4), at the inner peripheral region thereof.

Description: Fahrzeugreifen Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen aus Chemiewerkstoffen, vorzugsweise PUR-Elastomeren, bestehend aus einer mit Armierung versehenen Lauffläche und Seitenwänden. Die Herstellung von Kunststoffreifen auf Polyurethan Basis ist in verschiedenen Schriften vorbeschrieben worden. Ausschlaggebend für den Wunsch, Polyurethanreaktionswerkstoffe einzusetzen, ist die hohe Verschleissfestigkeit einerseits und ein einfach anzuwendendes Giessverfahren andererseits. Es ist jedoch festzustellen, dass die verschiedenen Vorschläge PUR-Reifen herzustellen, wirtschaftlich noch nicht genutzt werden konnten, weil die Eigenschaften bzw. die Herstellungsverfahren und die Kosten es nicht erlaubten, eine den konventionellen Gummireifen überlegenere Lösung zu bieten. Besondere Schwierigkeiten bereitet die Kernformgebung. In dem US-PS 3 924 982 wird der Polyurethan-Reifen im Schleuderverfahren hergestellt und die Innenformgebung durch einen aufblasbaren Balg realisiert. Leider erlauben solche elastomeren Bälge nicht die erforderliche exakte Dimensionshaltung, welche andererseits für die gewünschte hohe Uniformity unerlässlich ist. Es wurde auch in der US-PS 3 994 650 vorgeschlagen, geteilte metallische Kerne einzusetzen, jedoch ist der Aufwand sehr gross und die erforderliche Beheizung des Kernes ist schwierig. In der DE-OS 2 825 340 wurde der Vorschlag unterbreitet, die Kernformgebung durch eine dehnbare Membran zu realisieren. Dieses Verfahren ist abhängig von dem Erinnerungsvermögen der vulkanisierten Gummimembran und erlaubt keine exakte Kernformgebung. Darüber hinaus ist es nicht möglich, nach diesem Verfahren eine andere Lauffläche als eine solche ohne jegliches Profil blasenfrei herzustellen. In der DE-PS 872 398 wurde erstmals die Verwendung von Polyurethan für Reifenkörper erwähnt, jedoch wurde hier genauso wenig wie in der US-PS 2 902 072 ein Hinweis gegeben, wie diese Polyurethan-Reifen sinnvoll, d.h. wirtschaftlich, hergestellt werden können. In der US-PS 3 208 500 wurde vorgeschlagen, die Reifen in Form von 2 Reifenhälften herzustellen und anschliessend durch Reibungsverschweissung miteinander zu verbinden. Es zeigte sich jedoch, dass solche Reifen, hergestellt aus nur einem einzigen Material, den praktischen Anforderungen nicht genügen. Für die Reifenlauffläche werden sehr abriebfeste und rutschfeste Elastomere verlangt, während die Anforderungen an die Seitenwand unterschiedlich sind: sie soll elastisch sein, aber sich nicht unter Zugbeanspruchung dehnen. Insbesondere wurde bei diesen Konstruktionen beobachtet, dass die resultierenden Reifen aus thermoplastischen Polyurethan-Elastomeren einen kalten Fluss aufwiesen, wodurch eine Dimensionshaltung nicht gewährleistet war. Man hat versucht, diese Idee der sauberen Herstellung der beiden Reifenhälften aufzugreifen und statt der Verschweissung eine Fingerung gemäss US-PS 4 140 165 in mehreren Etagen durchzuführen. Der Reifen ist dabei aus einer Vielzahl von Armierungen und Elastomer Lagen hergestellt und anschliessend zusammenvulkanisiert. Die in der DE-OS 2 729 061 vorgestellte Lösung erlaubt zwar die einfache Herstellung der beiden Reifenwände und die Verklammerung durch den armierten Gürtel, jedoch musste festgestellt werden, dass der nicht mit dem Gürtel fest verbundene Karkassenteil beim Abrollen eine Relativ Bewegung aufweist und dass bei einem Defekt der Reifen leicht auseinandergeht. Die in den US-PSen 4 106 888 und 4 160 007 beschriebenen Reifen haben dank ihrer konkaven Seitenwandausbildung auch bei stärkerem Innendruck im Bereich der Seitenwand keine Zugbeanspruchung und können daher ohne Armierung in der Seitenwand hergestellt werden. Diese Konstruktionen wurden vorgeschlagen für Kautschuk Elastomere unter Anwendung der dort üblichen Spritzguss Presstechnologien. Wegen der sehr schwierigen Herstellung solcher Formteile im Spritzgussverfahren bzw. im Transfermoulding-Verfahren, wo eine sehr saubere Abstimmung der Dosierung der Laufflächenmischung einerseits und der Karkassenmischung in die beiden Seitenwänden andererseits vorgenommen werden muss und wo zum anderen nur mehrfach geteilte Stahlkerne aus Stabilitätsgründen angewendet werden können, welche wiederum schwer zu temperieren sind, konnte dieses Verfahren nicht wirtschaftlich betrieben werden. Weiterhin muss als nachteilig bei diesem Verfahren angesehen werden, dass solche Reifenkonstruktionen nicht mit konventionellen Felgen kombiniert werden können, wodurch die breite Anwendung zusätzlich erschwert ist (nach dem praktizierbaren Verfahren kann der konventionelle Wulstdraht nicht exakt eingebettet werden). Es ist die Aufgabe der Erfindung, die vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden. Die Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass als Bauteile vorgefertigte Lauffläche und Seitenwände über Reibungsschweissnähte fest miteinander verbunden sind. Diese Konstruktion erlaubt betriebssichere Fahrzeugreifen herzustellen, da die Reibungsschweissnähte an festigkeitsmässig günstiger Stelle liegen. Darüber hinaus kann die Werkstoffwahl für die einzelnen Bauteile nach den spezifischen Anforderungen erfolgen. So kann beispielsweise für die Lauffläche ein reibfestes Material und für die Seitenwände ein in Bezug auf Biegung günstiger Werkstoff eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass jedes Bauteil für sich sicher vorgefertigt werden kann. Auch wird die Weiterverarbeitung dadurch erleichtert, dass ein Kern wie er zum Beispiel beim Giessen verwendet werden muss,- nicht erforderlich ist. Dieser Verzicht auf Kernwerkzeuge wirkt sich besonders vorteilhaft bei konkav geformten Seitenwänden aus, die sich ja bekanntlich durch besondere Notlaufeigenschaften beim Entweichen des Drucklaufs auszeichnen. Es wurde ferner gefunden, dass die Reibverschweissung auch mit solchen Polyurethan-Elastomeren realisierbar ist, welche nicht als thermoplastisch gelten. Genannt seien hier PU-Elastomere auf Basis von TDI und/oder MDI, linearen Polyestern und Polyäthern und als Kettenverlängerer Amine wie beispielsweise solche auf Basis von Diaminobenzoesäureestern und/oder Alkyldiaminen. (Für die Herstellung sogenannter thermoplastischer Polyurethanelastomerer werden nämlich üblicherweise als Kettenverlängerer Glykole eingesetzt). In einer besondere Ausführungsform ist die Reibungsschweissnaht luftdicht. Durch die luftdichte Ausführung ist es möglich bei geschlossener Seitenwand das Federvermögen des Fahrzeugreifens durch Druckluft entsprechend den Anforderungen einzustellen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Reibungsschweissnaht rotationssymmetrisch mit zur Achse geneigten konischen Flächen ausgebildet. Durch die konische Form der beiden gegenüberliegenden Reibflächen ist es möglich durch axiale Verschiebung eine saubere Reibungsverschweissung vorzunehmen. In einer anderen Ausführungsform verläuft die rotationssymmetrisch ausgebildete Reibschweissnaht in der axialen Ebene kurvenförmig. Durch konkave und konvexe bzw. vieleckige Formen kann eine Reibungsschweissnaht ausgebildet werden, die durch vergrösserte Fläche und gewisser Formschlüssigkeit hohe Sicherheit aufweist. In einer möglichen Ausführungsform ist die Reibungsschweissnaht aussen bündig mit Lauffläche und Seitenwand. Durch die mit der Lauffläche bündige Seitenwand kann sich dort kein Schmutz festsetzen, der eventuell die Unwucht des Reifens vergrössert. In einer verbesserten Ausführungsform verläuft die Reibungsschweissnaht mindestens teilweise zu dem Rand der Lauffläche versetzt. Bei schwerer Beanspruchung ist es vorteilhaft, die Lauffläche vorspringen zu lassen, um eine Beschädigung der nicht armierten Seitenwände besonders im Bereich der Reibungsschweissnaht zu vermeiden. Auch ist denkbar dass die Seitenwand mit Rippen versehen ist, die dann unmittelbar mit der Lauffläche verbunden werden. In einer möglichen Ausführungsform ist die Lauffläche mit mindestens teilweise untereinander verbundenen Seitenwänden durch Reibungsschweissnähte verschweisst. Bei gegenseitiger Abstützung wird der Reifen besonders beim Notlauf stabiler. Andererseits ist es denkbar, auch die Seitenwände mittels eines durchgehenden Fusses zu verbinden, wodurch eventuell Kerndrähte im Bereich des Felgenhorns eingespart werden und gleichzeitig der Fahrzeugreifen direkt als schlauchloser Reifen eingesetzt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform sind durch die Reibungsschweissnähte massive und/oder integralschaumartige Polyurethane verbunden. Durch die Wahl verschiedener Polyurethane ist ein weiter Bereich der Anforderungen an einen Fahrzeugreifen optimal abzudecken. Die Lauffläche kann vorzugsweise aus aminvernetzten oder wasservernetzten Polyurethan-Elastomeren bestehen welche durch Armierungen auf der Basis von Stahl, Polyester, polyamid oder Aramid-Basis verstärkt sind und welche gegebenenfalls noch eine zusätzliche Laufflächenschicht aus verschleissfestem und rutschfestem Gummi besitzt. Die Seitenwände bestehen vorzugsweise aus einem im. Giessverfahren hergestellten PU-Elastomer oder aus einem Polyurethan-Integralschaum. In einer Ausführungsform besteht bei der Verbindung durch die Reibungsschweissnaht mindestens ein Bauteil aus einem Thermoplast. Überraschenderweise konnte festgestellt werden, dass Ür ie Seitenwand auch thermoplatische Kunststoffe auf Basis von Nylon 6, wie z.3. Terephthalsäure-Polyester- Kunststoffen und EPDM-modifizierten Polyolefinen, verwendet werden können, welche auch mit den genannten PU-Elastomeren im Reibungsschweissverfahren eine hervor- ragende Haftung ergeben. Beispiele der erfindung sind in den Zeichnungen dar- erstellt und werden im folenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Schnitt durch Fahrzeugreifen mit konischer Reibungsschweissnaht Fig. 2 Schnitt durch Fahrzeugreifen mit konischer Reibungsschweissnaht und verrippter Seitenwand Fig. 3 Seitenansicht eines Fahrzeugreifens mit konischer Reibungsschweissnaht und verrippter Seitenwand Fig. 4 Schnitt durch Fahrzeugreifen mit konischer Reibungsschweissnaht und versetzter Seitenwand. Fig. 5 Schnitt durch Fahrzeugreifen mit balliger Reibungsschweissnaht Fig. 6 Schnitt durch Fahrzeugreifen mit vieleckiger Reibungsschweissnaht Fig. 7 Schnitt durch Fahrzeugreifen mit konischer Reibungssschweissnaht und durchgehendem Fuss Fig. 8 Schnitt durch Fahrzeugreifen mit balliger Reibungsschweissnaht und Gummilauffläche. In Fig. 1 ist ein Fahrzeugreifen 1 dargestellt, der aus einer mit Cordarmierung 2 und Drahtringen 3 versehenen Lauffläche 4 besteht, die über Reibungsschweissnähte 5 mit den Seitenwänden 6 verbunden ist, welche durch Kernringe 7 verstärkt sind. Die Fig. 2 und 3 zeigen einen Fahrzeugreifen 1, bei denen die Lauffläche 4 mit Cordarmierung 2 über umlaufende, im Querschnitt gerade Reibungsschweissnähte 5 mit den beiden Seitenwänden 6 verbunden ist, die wiederum jeweils aus einem dünnen Mantel 9 besteht, der aus Steifigkeitsgründen mit Rippen 8 ausgeführt ist. In Fig. 4 sind beide Seitenwände 6 mit Kernringen 7 im Anschlussbereich der Lauffläche 4 mit Armierung 10 nach innen versetzt angeordnet. In Fig. 5 und 6 sind die mit Armierung 10 versehenen Laufflächen 4 durch konkav-und konvex 11 bzw. vieleckig 12 geformte Reibungsschweissnähte mit den Seitenwänden 6 verbunden, die durch Kernringe 7 verstärkt sind, wobei sich beide Seitenwände in der Fig. 6 gegenseitig durch Stege 13 abstützen. In Abb. 7 sind an die mit Armierung 10 versehene Lauffläche 4 über Reibungsschweissnahte 5 Seitenwände 6 angebracht, die mittels eines durchgehenden Fusses 14 fest miteinander verbunden sind. In Abb. 8 ist bei der Lauffläche 4 eine gegen PU Elastomere 15 nicht haftende Kautschukmichung 16 von aussen auf das Gewebe 17 aufvulkanisiert, welches vorher im Reaktionsguss und/oder Schaumprozess mit dem PU-Elastomer festhaftend verbunden wurde. Die Seitenwände 6 sind über ballige Reibungsschweissnähte 5 mit dem Laufstreifen 4 verbunden. Lauffläche und Seitenwand werden durch Reibungsverschweissung derart zusammgefügt, dass die zusammenzu fügenden Teile z.B. mit einer Drehzahl von 250 U/min 15 sec. lang aufeinander reiben und unmittelbar nach dem Stillstand noch um mindestens 0,5 mm zusammengedrückt werden. Bei Reibschweissflächen mit erhabener Form wird die notwendige Vorspannung und Anpresskraft durch ein Ober- mass von mehr als 1 mm im Durchmesser der Seitenwand vorgegeben. Nicht unerwähnt bleiben soll die Möglichkeit der Herstellung von solchen Laufflächen auf PU-Basis, welche keine Reibungshaftung zu anderen PU-Seitenwandmaterialien aufweisen. In diesem Falle wird z.B. das nicht reibungsschweissfähige PU-Elastomer als Laufflächenmaterial im Schleuderguss vorgegeben und anschliessend ein reibungsschweiss- fähiges PU-Elastomer als zweites Schleudergut in die Form eingefüllt, welches zum erstgenannten Material haftet und gleichzeitig die Einbettung der Armierung übernimmt. Die Seitenwand kann dann hieran verschweisst werden. Zum gleichen Ergebnis glangt man durch die Anwendung eines "Doppelschusses". Dabei wird im RIM-Prozess zuerst das nicht reibungsschweissfähige PU-Elastomer als Laufflächenmaterial, eventuell leicht angeschäumt, in die Form eingetragen und bei weiterhin geschlossenem Werkzeug in einem folgenden Schuss, der zeitlich auf die Vernetzung des Laufflächenmaterials abgestimmt ist, ein reibungsschweissfähiges PU-Elastomer auf die Innen fläche der Lauffläche aufgebracht.Dabei wird die Lauffläche komprimiert und man erhält eine reibungsschweissfähige Kontaktschicht von einigen mm Stärke.

Claims: Patentansprüche 1) Fahrzeugreifen aus Chemiewerkstoffen, vorzugsweise PUR-Elastomeren, bestehend aus einer mit Armierung versehenen Lauffläche und Seitenwänden dadurch ge kennzeichnet, dass als Bauteile vorgefertigte Lauf fläche (4) und Seitenwände (6) über Reibungsschweiss nähte (5,11,12) fest miteinander verbunden sind. 2) Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Reibungsschweissnaht (5,11,12) luftdicht ist. 3) Fahrzeugreifen nach Anspruch 1 - 2 dadurch ge kennzeichnet, dass die Reibungsschweissnaht (5) rotationssymmetrisch mit zur Achse geneigten konischen Flächen ausgebildet ist. 4) Fahrzeugreifen nach Anspruch 1 - 2 dadurch gekennzeichnet, dass die rotationssymrnetrisch ausgebildeten Reibungsschweissnähte (11,12) in der axialen Ebene kurvensörmig verläuft. 5) Fahrzeugreifen nach Anspruch 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Peibungsschweissnaht (5,11,12) aussen bündig mit Lauffläche und Seitenwand (6) ist. 6) Fahrzeugreifen nach Anspruch 1 - 4 dadurch ge kennzeichnet, dass die Reibungsschweissnaht (5,11,12) mindestens teilweise zu dem Rand der Lauffläche (4) versetzt verläuft. 7) Fahrzeugreifen nach Anspruch 1 - 6 dadurch gekenn zeichnet, dass die Lauffläche (4) mit mindestens teilweise untereinander verbundenen Seitenwänden (6) durch Reibungsschweissnähte (5,11,12) ver schweisst ist. 8) Fahrzeugreifen nach Anspruch 1 - 7 dadurch gekenn zeichnet, dass durch die Reibungsschweissnaht (5,11, 12) massive und/oder Intergral-schaumartige Poly urethane verbunden sind. 9) Fahrzeugreifen nach Anspruch 1 - 7 dadurch gekenn zeichnet, dass bei der Verbindung durch die Reibungs schweissnaht (5,11,12) mindestens ein Bauteil aus einem Thermoplasten besteht.

Inventors: BODEN, HEINRICH, JUST, GERHARD, ING. GRAD., KNIPP, ULRICH, DR., SAHLER, GERD, WIRTZ, HANS, DR.
Applicants: BAYER AG
Application year: 1982
Main classification: B29D30
IPC codes: B60C5, B60C13, B29D30, B60C3, B60C11