DE10139208B4

DE10139208B4 - Fahrzeugluftreifen mit Wulstprofil

Info

Publication number: DE10139208B4
Application number: DE2001139208
Authority: DE
Inventors: Günter Johannes
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: DE10139208A1

Abstract

Fahrzeugluftreifen (1) für schlauchlosen Betrieb mit Wülsten (3) am radial inneren Ende von Seitenwänden (2), wobei der radial und axial innerste Bereich der Wülste (3) als zur Felge hin dichtende Wulstzehe (4) ausgebildet ist, und wobei in den Wülsten (3) Wulstkerne (5) angeordnet sind, um die zumindest eine Karkasslage herumgeschlungen ist, wobei die Oberfläche eines jeden Wulstes (3) durch ein Wulstprofil (7) gebildet ist, wobei das Wulstprofil (7) aus zwei hinsichtlich ihrer Härte verschiedenen Profilstreifen (7x und 7y) zusammengesetzt ist, wobei ein axial innerer Streifen (7y), welcher die dichtende Wulstzehe (4) umfasst, weicher ist als ein axial äußerer Streifen (7x), der zumindest die Projektionsfläche (A) unterhalb des Wulstkernes (3) umfasst, und wobei der axial äußere Streifen (7x) des Wulstprofiles (7) im ausvulkanisierten Zustand eine Shore-Härte zwischen 75 und 95 Grad aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugluftreifen für schlauchlosen Betrieb mit Wülsten am radial inneren Ende von Seitenwänden, wobei der radial und axial innerste Bereich der Wülste als zur Felge hin dichtende Wulstzehe ausgebildet ist, und wobei in den Wülsten Wulstkerne angeordnet sind, um die zumindest eine Karkaßlage herumgeschlungen ist, wobei die Oberfläche eines jeden Wulstes durch ein Wulstprofil gebildet ist.

Wülste mit verschiedenen Ausgestaltungen sind z. B. in der DE 692 13 762 T2 , der DE 860 151 B , der DE 689 08 683 T2 , der DE 40 02 824 A1 und der DE 695 10 381 T2 beschrieben.

Es stellt sich die Aufgabe, ohne Beeinträchtigung oder Verlagerung der Dichtungsfunktion der Wulstzehe einen präziseren Reifensitz auf der Felge zu erreichen. Dieses Problem, welches ursächlich mit der Verwendung einteiliger Felgen zusammenhängt, hat in letzter Zeit nicht nur durch gestiegene Fahrgeschwindigkeiten und Komforterwartungen an Bedeutung gewonnen, sondern auch dadurch, dass die sich weiter durchsetzenden Niederquerschnittsreifen aufgrund kürzerer und damit steiferer Seitenwände auf eine Koaxialitätsabweichung mit größerer Kraftschwankung antworten.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Kern der Erfindung ist der, dass die Anbindung des Wulstkernes an die Felge etwa im gleichen Ausmaße steifer werden soll, wie im Zuge der Entwicklung der letzten Jahre die Anbindung des Laufstreifen an die Wulstkerne via – in den Seitenwänden kürzerer – Karkasse steifer geworden ist. Dem stand bislang entgegen, dass in Abhängigkeit vom Rundlauffehler der Felge und insbesondere der Oberflächenrauhigkeit der Felge eine Gummihärte festlag, deren Überschreiten zu Unzuverlässigkeiten im schlauchlosen Betrieb wegen mangelnder Dichtung zur Felge hin führt. Die Erfindung trennt nun aber die Funktionen voneinander: Die Zentrierung des Wulstkernes gegenüber der Felge übernimmt der axial äußere Bereich, der erfindungsgemäß wesentlich härter ausgebildet wird als im Stand der Technik bekannt, während die Dichtungsfunktion vom axial inneren Bereich übernommen wird, der in an sich bekannter Weise eine Wulstzehe ausbildet von geringer Härte; die derzeit übliche Wulstzehenhärte liegt bei 70 Grad Shore-Härte.

Die erfindungsgemäß härtere Gummimischung im Wulstfersenbereich und zumindest im axial äußeren Bereich der Zone zwischen Wulstkern und Sitzfläche setzt einer Verformung einen größeren Widerstand entgegen als die bislang bekannten weicheren Mischungen an dieser Stelle.

Während der Montage wird das unter dem Kern befindliche Gummi axialen, scherenden Kräften (infolge der Reibung und des Widerstandes am Hump) und radialen, komprimierenden Kräften (Durchmesseranstieg auf axial innerer Seite des Humps und auf der konischen Sitzfläche) ausgesetzt. Diese treten nicht gleichmäßig verteilt über dem Umfang auf, weil der Wulst meistens in einer Taumelstellung den Hump überwindet und nicht in orthogonaler Stellung zur Rotationsachse der Felge. In dem Umfangsbereich des Wulstes, der bereits den Hump überwunden hat, wird das Gummi unterhalb des Wulstkernes im Wesentlichen nur komprimiert, in dem Wulstbereich, der noch über den Hump gedrückt wird, jedoch zusätzlich noch auf Scherung belastet.

Inzwischen wurde herausgefunden, dass Gummi auch nach seiner Vulkanisation leider in gewissem Umfange plastisch verformbar ist, wenn die verformenden Kräfte sehr groß sind. Die Ungleichmäßigkeit der Krafteinleitung während der Montage ist demnach eine der Ursachen von Rundlaüffehlern.

Die Verformung des Gummis unterhalb des Wulstkernes während der Montage ist – solange die Felge als ideal starr und der Wulstkern als undehnbar angenommen werden – ein weggesteuertes System, kein kraftgesteuertes. Damit die erfindungsgemäße Verhärtung des Gummis unterhalb des Wulstkernes nicht die als Reaktion auf die Montage auftretenden Kräfte vergrößert und damit die Probleme infolge der plastischen Wulstverformung, empfiehlt es sich die Durchmesserdifferenz – auch Kompressions-Strecke genannt – zwischen dem Wulstinnendurchmesser und dem Felgensitzdurchmesser zumindest um den Prozentsatz zu verkleinern, um den diese Härte erhöht wird.

Alternativ oder zusätzlich zur Verringerung der Kompressions-Strecke könnte auch die Plastizität der Wulstfersenmischung gesenkt werden; die Wulstfersenmischung sollte also extrem elastisch sein.

Für die Erfindung wird bevorzugt, dass der axial innere, weichere Streifen (7y in den Figuren) des Wulstprofiles (7) im ausvulkanisierten Zustand eine Shore-Härte zwischen 50 und 75 Grad, vorzugsweise zwischen 60 und 70 Grad aufweist.

Vorzugsweise weist der axial äußere, härtere Streifen des Wulstprofiles im ausvulkanisierten Zustand eine Shore-Härte zwischen 87 und 92 Grad auf.

Der entscheidende Vorteil der Aufteilung des Wulstprofiles in zwei Streifen liegt darin, dass verschiedene funktionsgerechte Härten realisiert werden können; vorzugsweise weist der axial äußere Streifen des Wulstprofiles im ausvulkanisierten Zustand eine um 20 bis 30 Grad größere Shore-Härte auf als der axial innere Streifen.

Natürlich hat die Aufteilung des Wulstprofiles in zwei Streifen auch Nachteile, nämlich zum einen eine Verkomplizierung und damit Verteuerung des Reifenaufbaues – die aber durch die günstigeren Eigenschaften des Endproduktes mehr als aufgewogen wird – und zum anderen eine Schubspannungskonzentration an der Grenzfläche zwischen dem härteren axial äußeren Streifen und dem weicheren axial inneren Streifen. Der letztgenannte Nachteil ist aber zumindest mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 hinreichend weit gemildert, dergemäß der Übergang zwischen dem härteren axial äußeren Streifen und dem weicheren axial inneren Streifen durch Schrägstellung der Grenzfläche zwischen beiden Streifen verstetigt ist.

Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass gemäß Anspruch 6 der härtere Streifen nicht nur in gesamter Dicke den axial äußeren Bereich des Wulstprofiles bildet, sondern als radial äußere, also zum Wulstkern weisende Schicht, auch den axial inneren Bereich bis hin zur Wulstzehe durchsetzt, wobei sich in diesem axial inneren Bereich nach radial innen hin der weichere Streifen anschließt (siehe 3).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand dreier Figuren näher erläutert. Es zeigt:
1 die linke obere Hälfte eines Reifenquerschnittes mit erfindungsgemäß gestaltetem Wulst,
2 den radial inneren Abschnitt einer Reifenseitenwand mit angeheftetem Wulstfersen- und Wulstzehenprofil, so, wie im Reifen nach 1 verwendet, und
3 den radial inneren Abschnitt einer Reifenseitenwand mit angeheftetem Wulstfersen- und Wulstzehenprofil in einer anderen Ausführung, nämlich mit doubliertem Zehenbereich.
Der in 1 dargestellte Reifen 1 weist – wie bei herkömlichen Reifen üblich – einen profilierten Laufstreifen 8, eine Karkasse 6 und einen Gürtel 9 auf. Die Karkasse 6 und der Gürtel 9 bestehen jeweils aus mehreren Lagen von Festigkeitsträgern aus Textil- bzw. Stahlcord. Auf der Innenseite des Reifens ist eine Innenseele 10 angebracht, deren wichtigste Funktion es ist, den Reifen abzudichten. In 1 sind weiterhin eine Seitenwand 2 und ein Wulst 3 zu sehen.
Mit dem Wulst 3 sitzt der Reifen 1 auf der Felge. Der im axial Inneren des Reifens 1 liegende Teil des Wulstes 3 wird als Wulstzehe 4 und der axial außen am Rad gelegene Teil des Wulstes 3 als Wulstferse 12 bezeichnet.
Im Inneren hat der Wulst 3 einen Wulstkern 5 aus Draht, an den sich ein Kernprofil 11 anschließt. Die Karkasse 6 ist um den Wulstkern 5 und das Kernprofil 11 herumgelegt und außen bis fast zur Mitte der Seitenwand 2 geführt. Die Innenseele 10 ist ebenfalls um den Wulstkern herumgelegt, jedoch nicht bis auf die Außenseite des Reifens geführt.
Wichtig ist nun, daß die Oberfläche des Wulstes 3 durch ein Wulstprofil 7 gebildet ist, das Bereiche mit unterschiedlicher Härte aufweist. Der an der Wulstferse 12 angeordnete Bereich des Wulstprofils 7 ist härter als der an der Wulstzehe 4 angeordnete Bereich. Der axial äußere Bereich des Wulstprofils 7 ist durch einen Profilstreifen 7x aus einem Elastomer mit einer Shore-Härte zwischen 75 und 95 Grad, vorzugsweise zwischen 87 und 92 Grad gebildet und der axial innere Bereich durch einen Profilstreifen 7y aus einem Elastomer mit einer Shore-Härte zwischen 50 und 75 Grad, vorzugsweise zwischen 60 und 70 Grad.
Auf der Unterseite 13 des Wulstes 3 erstreckt sich der härtere Profilstreifen 7x in Richtung der Achse des Reifens 1 über eine Fläche A, deren Breite b der Projektion des Wulstkernes 5 auf das Wulstprofil 7 (bezogen auf den Reifen 1 in radialer Richtung gesehen) entspricht. Somit besteht der Abschnitt des Wulstprofils 7, der durch den Wulstkern 5 gegen die Felge gepreßt wird, ganz aus dem härteren Werkstoff. Der Profilstreifen 7x aus dem härteren Werkstoff ist ferner auf der Außenseite des Reifens 1 so weit nach oben geführt, daß er die Anlagefläche für den Hump bildet. Der Profilstreifen 7y aus dem weicheren Werkstoff ist um die Wulstzehe 4 herumgelegt und dient der Abdichtung zwischen Wulst 3 und Felge.
Zur Herstellung eines Reifens 1 nach 1 kann ein Profilstreifen verwendet werden, wie es in 2 dargestellt ist. Dieses Profil bildet die Seitenwand 2 des Reifens 1, von der in 2 nur ein Abschnitt dargestellt ist. An den Rand des Werkstoffes für die Seitenwand 2 ist der Profilstreifen 7x angeheftet, der beim fertigen Reifen die Wulstferse 12 überdeckt. Für die Überdeckung der Wulstzehe 4 weist das Profil den Profilstreifen 7y auf, der sich an den härteren Profilstreifen 7x anschließt. Die Kontaktflächen der Profilstreifen verlaufen dabei jeweils schräg zu ihren Oberflächen, sodass der Übergang zwischen den Streifen beim fertigen Reifen verstetigt wird.
Bei dem zu 2 alternativen Profil nach 3 weist das Wulstprofil 7 einen Profilstreifen 7x aus einem härteren Werkstoff auf, der sich über die gesamte Länge des Wulstprofils 7 erstreckt. An seinem der Seitenwand 2 abgewandten Rand ist dieser Profilstreifen mit einem Streifen 7y aus einem weicheren Material dubliert. Der Profilstreifen 7 wird so am Reifen 1 angebracht, daß der Streifen 7y die zur Felge weisende Oberfläche der Wulstzehe 4 bildet, während der Streifen 7x zum Wulstkern 5 weist.

1: Fahrzeugluftreifen
2: Seitenwand
3: Wulst
4: Wulstzehe
5: Wulstkern
6: Karkasse
7: Wulstprofil
7x: innerer Profilstreifen
7y: äußerer Profilstreifen
8: Laufstreifen
9: Gürtel
10: Innenseele
11: Kernprofil
12: Wulstferse
13: Profilunterseite
A: Fläche
b: Breite

Claims

Fahrzeugluftreifen (1) für schlauchlosen Betrieb mit Wülsten (3) am radial inneren Ende von Seitenwänden (2), wobei der radial und axial innerste Bereich der Wülste (3) als zur Felge hin dichtende Wulstzehe (4) ausgebildet ist, und wobei in den Wülsten (3) Wulstkerne (5) angeordnet sind, um die zumindest eine Karkasslage herumgeschlungen ist, wobei die Oberfläche eines jeden Wulstes (3) durch ein Wulstprofil (7) gebildet ist, wobei das Wulstprofil (7) aus zwei hinsichtlich ihrer Härte verschiedenen Profilstreifen (7x und 7y) zusammengesetzt ist, wobei ein axial innerer Streifen (7y), welcher die dichtende Wulstzehe (4) umfasst, weicher ist als ein axial äußerer Streifen (7x), der zumindest die Projektionsfläche (A) unterhalb des Wulstkernes (3) umfasst, und wobei der axial äußere Streifen (7x) des Wulstprofiles (7) im ausvulkanisierten Zustand eine Shore-Härte zwischen 75 und 95 Grad aufweist.
Reifen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axial äußere Streifen (7x) des Wulstprofiles (7) im ausvulkanisierten Zustand eine Shore-Härte zwischen 87 und 92 Grad aufweist.
Reifen (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der axial innere Streifen (7y) des Wulstprofiles (7) im ausvulkanisierten Zustand eine Shore-Härte zwischen 50 und 75 Grad, vorzugsweise zwischen 60 und 70 Grad aufweist.
Reifen (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der axial äußere Streifen (7x) des Wulstprofiles (7) im ausvulkanisierten Zustand eine um 20 bis 30 Grad größere Shore-Härte aufweist als der axial innere Streifen (7y).
Reifen (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen dem härteren axial äußeren Streifen (7x) und dem weicheren axial inneren Streifen (7y) durch Schrägstellung der Grenzfläche zwischen beiden Streifen (7x und 7y) verstetigt ist.
Reifen (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der härtere Streifen (7x) nicht nur in gesamter Dicke den axial äußeren Bereich des Wulstprofiles (7) bildet, sondern als radial äußere, also zum Wulstkern weisende Schicht, auch den axial inneren Bereich bis hin zur Wulstzehe (4) durchsetzt, wobei sich in diesem axial inneren Bereich nach radial innen hin der weichere Streifen (7y) anschließt.