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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem profilierten
Laufstreifen, einem mehrlagigen Gürtel, einer Innenschicht, einer
Radialkarkasse, Wulstbereichen mit Wulstkernen und Kernprofilen,
Seitenwänden
und mit zumindest je einem im Bereich jeder Seitenwand angeordneten
im Querschnitt etwa mondsichelförmigen,
im Pannenfall tragfähigen
Insert.
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Fahrzeugluftreifen
mit Inserts im Bereich der Seitenwände sollen im Pannenfall eine
gewisse Selbsttragefähigkeit
des Fahrzeugluftreifens sicherstellen. Die bekannten Inserts bestehen
aus einem oder mehreren Gummiprofilen, welche bezüglich ihrer
Querschnittsform und bezüglich
der Eigenschaften ihrer elastomeren Mischungen derart ausgeführt werden,
dass sie in der Lage sind, den Reifen bei einem plötzlichen
oder schleichenden Druckverlust, also im Pannenfall, auf eine gewisse
Zeit bzw. über eine
gewisse Laufleistung selbsttragend zu erhalten. Ein derartiger selbsttragender
Reifen ist beispielsweise aus der
DE 2 331 530 A bekannt. Die hier vorgesehenen
elastomeren Verstärkungselemente
werden in einer Dicke von 3 bis 15% der maximalen Breite des unter
Innendruck befindlichen Reifens ausgeführt. Eine Ausführung mit
mehrteiligen Verstärkungsprofilen
ist beispielsweise aus der
DE
29 43 654 A bekannt. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten
Ausführungen
ist, dass sie zur Sicherstellung der Selbsttragefähigkeit
relativ steif ausgeführt sein
müssen,
dadurch die Reifenseitenwände
im Normalbetrieb des Reifens ebenfalls versteifen und somit das
erwünschte
Einfederungsverhalten und den Komfort des Reifens beeinträchtigen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, tragefähige Inserts in den Reifenseitenwänden derart auszuführen, dass
ihr Einfluss auf das , Einfederungsverhalten und den Komfort des
Reifens wesentlich geringer ist als bei den bekannten Ausführungen.
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Gelöst wird
die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass sich das Insert über seine
Erstreckung längs
der Seitenwand aus einer Anzahl von ringartig über die Seitenwand umlaufenden Gummipolstern
zusammensetzt und eine äußere Umhüllung aufweist,
wobei die Gummipolster voneinander durch in axialer Richtung orientierten,
flächigen
Gebilden mit Fäden,
welche aus einer Formgedächtnis-Legierung bestehen
oder eine solche enthalten, getrennt sind, welche in der äußeren Umhüllung fest
verankert sind, wobei die Fäden
aus der Formgedächtnis-Legierung im Temperaturbereich
bis zu etwa 50°C
einen wesentlich geringeren Elastizitätsmodul (E-Modul) aufweisen
als im Temperaturbereich ab etwa 60°C, nach dem Überschreiten der Phasenumwandlungstemperatur.
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Die
Inserts haben daher die Fähigkeit,
in einem Temperaturbereich, wie er sich bei einem Druckverlust im
Reifeninneren in den Reifenkomponenten insbesondere den Seitenwänden, einstellt,
die Seitenwände
des Reifens aufzurichten und zu stützen. Die Gummipolster im Insert
sind gut geeignet, die auftretenden Druckkräfte zu übernehmen. Das „Fachwerk" aus Fäden aus
einer Formgedächtnis-Legierung
zwischen den einzelnen Gummipolstern ist in der Lage, die im Biegefall
entstehenden Zugkräfte
aufzunehmen. Die flächigen
Gebilde aus den Fäden
aus der speziellen Legierung trennen die einzelnen Gummipolster
voneinander und bewirken im Pannenfall, unter Biegung, ein Stabilisieren
der Gummipolster. Im Normalbetrieb treten Temperaturen in den Reifenseitenwänden und
damit auch in den Inserts auf, bei welchen die Fäden aus der Formgedächtnis-Legierung
in den flächigen
Gebilden einen geringen E-Modul aufweisen. Sie beeinträchtigen
daher das Einfederungsverhalten des Reifens nur geringfügig. Im
Pannenfall, bei einem plötzlichen oder
einen schleichenden Druckverlust, wird in Folge der durch die Walkarbeit
auftretenden Erhitzung des Reifens die Phasenumwandlungstemperatur überschritten
und die Fäden ändern ihren
E-Modul, dieser nimmt zu und es werden die flächigen Gebilde so steif, dass
ihr Ausbeulen in hohem Maß verhindert wird.
Die Inserts sind daher in der Lage, eine größere Selbsttragefähigkeit
zu entwickeln, die eine Weiterfahrt ermöglicht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die äußere Umhüllung der
Inserts ein Gewebe oder es weist die äußere Umhüllung ein Gewebe auf. Derartige
Umhüllungen
unterstützen die
erwünschte
geringere Biegesteifigkeit der Inserts im Normalbetrieb des Reifens.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung kann die äußere Umhüllung aus
Karkassenmaterial bestehen, demnach aus einem gummierten Gewebe,
dessen Eigenschaften im Reifen vorteilhafter Weise bereits bekannt
sind.
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Eine
feste Verbindung des Fadens bzw. der Fäden der flächigen Gebilde mit der Umhüllung kann beispielsweise
durch Vernähen
sichergestellt werden.
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Das
flächige
Gebilde kann aus mäanderförmig verlaufenden
Schlaufen zumindest eines Fadens bestehen. Auf diese Weise lässt sich
der Faden mit dem Gewebe der äußeren Umhüllung vergleichsweise
einfach vernähen.
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Um
die im Normalbetrieb geringere Biegesteifigkeit und die bei im Pannenfall
erwünschte
höhere
Biegesteifigkeit zu gewährleisten,
ist es von Vorteil, wenn die Anzahl der Gummipolster im Insert mindestens
vier beträgt.
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Die
Fäden können beispielsweise
Monofilamente sein, deren Durchmesser zwischen 0,1 mm und 1 mm beträgt.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand
der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel
darstellt, näher
beschrieben. Dabei zeigen
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1 eine
Ausführungsform
der Erfindung anhand eines Querschnittes durch die eine Hälfte eines
Fahrzeugluftreifens und
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2 einen
Teilschnitt entlang der in 1 gezeichneten
Schnittebene A-A.
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Der
dargestellte Fahrzeugluftreifen ist beispielhaft ein Reifen für Personenkraftwagen
in Radialbauart. Der Reifen weist daher einen profilierten Laufstreifen 1,
einen insbesondere zweilagig ausgeführten Gürtel 2, eine luftdichte Innenschicht 3,
Kernpakete aus Wulstkernen 5 und Kernprofilen 6,
Seitenwände 7 und
eine insbesondere einlagige Radialkarkasse 4 auf.
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Im
Bereich der Seitenwände 7 befindet
sich an den Innenseiten des Reifens je ein den Reifen ringförmig umlaufendes
Insert 8. Das Insert 8 ist im Querschnitt etwa
mondsichelförmig
ausgeführt
und erstreckt sich hier über
mindestens 50% der Querschnittshöhe
des Reifens zwischen dem Wulstbereich und dem Gürtel 2. Dabei kann
sich das Insert 8, zwischen dem Wulstbereich seitlich des
Kernes 5 beginnend, über
die Schultern und innerhalb des jeweiligen Randabschnittes des Gürtels 2 reichend,
erstrecken. Grundsätzlich
kann die Anordnung der Insert 8 analog zur Anordnung herkömmlicher,
aus einem Gummimaterial bestehenden Inserts erfolgen.
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Die
Inserts 8 können
bei der Herstellung des Rohreifens an der Innenseite des Reifens
positioniert und gemeinsam mit dem Rohreifen vulkanisiert werden.
Möglich
ist auch eine nachträgliche
Anordnung der Inserts 8 durch Ankleben oder Anvulkanisieren. Grundsätzlich ist
es auch möglich,
erfindungsgemäß ausgeführte Inserts 8 im
Reifenkörper
unterzubringen, beispielsweise zwischen der Innenschicht 3 und der
Karkasse 4 anzuordnen.
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Der
Aufbau eines erfindungsgemäß ausgeführten Inserts 8 wird
nun anhand der 1 in Verbindung mit 2 näher erläutert. Das
Insert 8 ist komplett von einem, insbesondere gummierten,
Gewebe 9 ummantelt. Das gummierte Gewebe 9 kann aus
dem Material der Karkasse des Reifens bestehen und weist daher ein
Gewebe aus einem textilen Material, beispielsweise Nylon oder Polyester,
auf. Das Insert 8 ist durch Fäden 10, welche ein
flächiges Gebilde 12 formen
und aus einer Formgedächtnis-Legierung
bestehen, in das Insert 8 und damit den Reifen ringförmig umlaufende
Kammern 11 gegliedert, welche mit Gummi gefüllt sind.
Das Innere des Inserts 8 besteht daher aus in seiner Längserstreckung
aneinander gereihten Gummipolstern 11. 3 zeigt
eine bevorzugte Ausführung
der die Gummipolster voneinander trennenden flächigen Gebilde 12.
Das gezeigte flächige
Gebilde 12 besteht aus eng aneinander liegenden mäanderförmigen Schlaufen
eines Fadens 10, wobei die Schlaufenspitzen im Gewebe 9 verankert
sind. Der Faden 10 kann beispielsweise durch das Gewebe 9 genäht sein
oder auf andere Weise unlösbar
angeheftet sein. Das flächige
Gebilde 12 kann auch aus parallel verlaufenden Einzelfäden, die
beidseitig im ummantelnden Gewebe 9 verankert sind, gebildet
sein. Wichtig ist, dass der oder die Fäden 10 im flächigen Gebilde 12 zwischen
den Gummipolstern 11 im Wesentlichen in axialer Richtung
orientiert sind bzw. im Wesentlichen senkrecht zur Innenseite des
Reifens verlaufend orientiert sind. Die Anzahl der Gummipolster 11 beträgt zumindest
vier, es können
jedoch auch zehn oder mehr Polster 11 vorgesehen werden.
Das flächige Gebilde 12 wird
hinsichtlich der Dichte des Fadens oder der Fäden 10 derart ausgelegt,
dass das Gummimaterial der Polster 11 die Gebilde 12 nicht
oder nur sehr schwer durchdringen kann.
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Die
Fäden sind
vorzugsweise Monofilamente aus einer Formgedächtnis-Legierung, insbesondere auf
Basis einer Nickel-Titan-Legierung. Solche Legierungen zeigen eine
reversible, strukturelle Umwandlung, die durch eine Temperaturveränderung
gesteuert wird. Im Rahmen der Erfindung werden Formgedächtnis-Legierungen
auf Nickel-Titan-Basis eingesetzt, welche bei niedrigen Temperaturen,
im Temperaturbereich von –40°C bis etwa
50°C, einen
wesentlich geringere n Elastizitätsmodul
(E-Modul) aufweisen, als im Temperaturbereich ab etwa 60°C, nach dem Überschreiten
der Phasenumwandlungstemperatur. Im unteren Temperaturbereich zwischen
0° und etwa
50°C weisen
die Fäden 10 eine
maximale elastische Dehnung von bis zu 8% auf. Im Temperaturbereich
ab etwa 60°C
beträgt
die maximal elastische nur noch etwa 2%, wobei bei einer noch höheren Temperatur
der Wert der Dehnung praktisch nicht mehr verändert wird. Bei einer Abkühlung in
den niedrigeren Temperaturbereich stellt sich der ursprüngliche
elastische Dehnungsbereich wieder ein. Formgedächtnis-Legierungen werden durch
eine geeignete Vorbehandlung auf dieses Verhalten eingestellt.
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Im
Normalbetrieb des Reifens, bei Betriebstemperaturen von bis zu etwa
50°C, können die
erfindungsgemäßen Inserts 8 in
Folge des geringen E-Moduls der Fäden 10 der Einfederung
des Reifens folgen, die Gummipolster 11 können sich
im Reifeninneren elastisch ausbauchen und die Inserts 8 weisen eine
geringe Biegesteifigkeit auf.
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Bei
einem plötzlichen
oder einem langsamen Druckverlust im Inneren des Reifens wird durch
die wesentlich größere Walkarbeit
beim Abrollen der Reifen und damit auch das Gummimaterial in den
Inserts 8 innerhalb kurzer Zeit sehr warm und überschreitet eine
Temperatur von 60°C.
Sobald die Phasenumwandlungstemperatur der Fäden überschritten wird, weisen diese
einen wesentlich größeren E-Modul auf.
Die die einzelnen Gummipolster 11 voneinander trennenden
flächigen
Gebilde 12 aus den Fäden 10 werden
daher wesentlich steifer und stabilisieren dadurch auch die Gummipolster 11 und
somit das gesamte Insert 8. Bei einem plötzlichen
Druckverlust hat die eintretende Versteifung der Inserts 8 ein
zumindest teilweises Wiederaufrichten des Reifens zur Folge. Der
Reifen wird soweit selbsttragend, dass er zumindest über eine
gewisse Zeit noch weiter gefahren werden kann.
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Die
Monofilamente aus der Formgedächtnis-Legierung
können
Durchmesser zwischen 0,1 bis 1 mm aufweisen. Anstelle von Monofilamenten
ist es auch möglich,
Korde einzusetzen, welche aus Filamenten aus einer Formgedächtnis-Legierung
bestehen. Im Rahmen der Erfindung können auch Hybridkorde eingesetzt
werden, welche zumindest ein Filament aus einer Formgedächtnis-Legierung
und zumindest ein Filament aus einem anderen metallischen oder textilen
Material aufweisen.