DE102008014986A1

DE102008014986A1 - Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102008014986A1
Application number: DE200810014986
Authority: DE
Inventors: Michael Schunack; Rüdiger MENZ; Jörg Buschmeier
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2009-09-24

Abstract

Die Erfindung betrifft Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften bei Druckluftverlust, mit einem profilierten Laufstreifen (1), einem mehrlagigen Gürtelverband (2), einer Innenschicht (4), einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse (3), Seitenwänden (8) und mit zumindest je einem im Bereich der Seitenwand (8) eingebrachten, im Querschnitt mondsichelförmigen Verstärkungsprofil (9), welches aus wenigstens drei axial benachbart angeordneten, im Querschnitt mondsichelförmigen, aus Gummiwerkstoffen bestehenden Teil-Verstärkungsprofilen (10, 11, 12) besteht, wobei die Teil-Verstärkungsprofile (10, 11, 12) unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen. Der Fahrzeugluftreifen zeichnet sich dadurch aus, dass die Elastizitätsmodule der Teil-Verstärkungsprofile (10, 11, 12) von axial innen nach axial außen ansteigen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften bei Druckluftverlust, mit einem profilierten Laufstreifen, einem mehrlagigen Gürtelverband, einer Innenschicht, einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse, Seitenwänden und mit zumindest je einem im Bereich der Seitenwand eingebrachten, im Querschnitt mondsichelförmigen Verstärkungsprofil, welches aus wenigstens drei axial benachbart angeordneten, im Querschnitt mondsichelförmigen, aus Gummiwerkstoffen bestehenden Teil-Verstärkungsprofilen besteht, wobei die Teil-Verstärkungsprofile unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Fahrzeugluftreifens.
Es sind verschiedene Ausführungsformen von im Pannenfall selbstragenden Fahrzeugluftreifen bekannt. So gibt es beispielsweise eine Vielzahl von Lösungsvorschlägen mit einstückigen Verstärkungsprofilen in den Reifenseiten. Die Verstärkungsprofile sind im Querschnitt mondsichelförmig ausgeführt und bestehen aus Gummi, wobei die Eigenschaften des Gummimaterials sicher stellen sollen, dass die Verstärkungsprofile in der Lage sind, den Reifen bei einem gewissen Druckverlust im Pannenfall über einen gewissen Laufweg stelbstragend zu erhalten. Ein derartiger Reifen ist beispielsweise aus der DE 2 331 530 A1 bekannt geworden. Die Verstärkungsprofile sind jedoch massiv und haben den Nachteil, die Seitenwände im Normalbetrieb des Reifens zu versteifen. Diesen Nachteil versucht man in der gattungsgemäßen WO 02/096672 zu vermeiden, indem das Verstärkungsprofil aus zwei oder mehr mondsichelförmigen Teil-Verstärkungsprofilen mit unterschiedlichen Elastizitätsmodulen besteht. Die Elastizitätsmodule der Teil-Verstärkungsprofile steigen von axial außen nach axial innen an, so dass im Bereich der stärksten, im Notlauf auftretenden Spannungen das steifeste Teil-Verstärkungsprofil angeordnet ist. Durch diese Maßnahme kann jedoch das Verstärkungsprofil aufgrund der axial innen im Bereich der Symmetrieachse des Verstärkungsprofils auftretenden stärksten Spannungen im Notlauf brechen, wodurch die Notlaufstrecke verkürzt ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften bei Druckverlust bereitzustellen, dessen im Notlauf erhaltene Fahrtstrecke wesentlich verlängert und dessen Fahrkomfort verbessert ist. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein entsprechender Fahrzeugluftreifen hergestellt werden kann.
Die Erfindung besteht darin, dass die Elastizitätsmodule der Teil-Verstärkungsprofile von axial innen nach axial außen ansteigen.
Erfindungsgemäß ausgeführte Fahrzeugluftreifen weisen in der Seitenwand ein im Querschnitt mondsichelförmiges Verstärkungsprofil auf, welches aus mehreren axial benachbart angeordneten Teil-Verstärkungsprofilen besteht. Der Begriff „mehrere” bedeutet eine Anzahl von drei oder mehr Teil-Verstärkungsprofilen. Die Teil-Verstärkungsprofile weisen ebenfalls eine im Querschnitt mondsichelförmige Kontur auf und ergeben in axial benachbarter Zusammensetzung das im Querschnitt mondsichelförmige Verstärkungsprofil. Erfindungswesentlich ist, dass die Elastizitätsmodule der Teil-Verstärkungsprofile von axial innen nach axial außen ansteigen, wodurch eine homogenere Spannungsverteilung im Verstärkungsprofil während des Notlaufs erreicht ist, als bei bekannten einstückigen Verstärkungsprofilen oder bei Verstärkungsprofilen, deren Elastizitätsmodul von axial außen nach axial innen ansteigt. Durch diese homogenere Spannungsverteilung innerhalb des Verstärkungsprofils ist die Ermüdung des Verstärkungsprofilmaterials geringer und der Notlaufreifen erreicht eine längere Notlaufstrecke.
Es hat sich gezeigt, dass sich im Notlauf ein extrem inhomogener Spannungszustand im Verstärkungsprofil einstellt. Insbesondere im Bereich der Symmetrieachse auf der axial innen gelegenen Seite des Verstärkungsprofils treten die größten von-Mises-Spannungen auf, die ursächlich zur Zerstörung des Reifens nach längerer Pannenlaufstrecke führen können. Auf der axial äußeren Seite des Verstärkungsprofils hingegen sind die von-Mises-Spannungen im Vergleich zu der axial inneren Seite gering.
Der erfindungsgemäß aufgebaute Notlaufreifen weist ein aus Teil-Verstärkungsprofilen bestehendes Verstärkungsprofil auf, das materialseitig an die vorbeschriebenen Spannungsfälle angepasst ist. Ein reduzierter Elastizitätsmodul auf der axial innen gelegenen Seite des Verstärkungsprofils führt in Folge der relativ starken hydrostatischen Druckspannung im Verstärkungsprofil während des Notlaufes nur zu einer relativ geringeren Reduzierung der Gesamtsteifigkeit des Verstärkungsprofils.
Vorteilhaft ist es, wenn das Verstärkungsprofil aus vier, fünf oder mehr als fünf Teil-Verstärkungsprofilen besteht, wobei die Elastizitätsmodule der Teil-Verstärkungsprofile von axial innen nach axial außen ansteigen. Ideal wäre ein Verstärkungsprofil, welches einen homogenen Elastizitätsmodulanstieg von axial innen nach axial außen aufweist. Dieses ist jedoch aus prozesstechnischer Sicht nicht umsetzbar. Daher ist in Bezug auf den Spannungszustand des Verstärkungsprofils ein Aufbau vorteilhaft, der aus mehreren Teil-Verstärkungsprofilen besteht und dem Ideal angenährt ist. Dabei gilt: je mehr Teil-Verstärkungsprofile das Verstärkungsprofil aufweist, desto besser ist die Annährung an einen homogenen, stufenlosen Elastizitätsmodul-Anstieg. Dieses wirkt sich vorteilhaft auf die Lebensdauer des Notlaufreifens im Notlauf aus, die im Notlauf erhaltenen Notlauffahrstrecke ist verlängert. Hohe Spannungsspitzen im Bereich der Elastizitätsmodulwechsel an den Teil-Verstärkungsprofilgrenzen sind vermieden.
Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugluftreifen sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Üblicherweise werden Halbfertigfabrikate wir Innenschicht und Verstärkungs- und Kautschuklagen nacheinander in bestimmten Schritten vollumfänglich auf Reifenaufbautrommeln aufgelegt und jede Lage jeweils durch einen Splice geschlossen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines vorbeschriebenen Fahrzeugluftreifens mit Notlaufeigenschaften, wobei man das Verstärkungsprofil als ein Materialband auf eine Bautrommel auflegt und man nach einem vollumfänglichen Auflegen um die Bautrommel dieses mit seinen beiden Enden überlappend mit einem Splice zusammensetzt, geht man derart vor, dass man das Materialband des ersten Teil-Verstärkungsprofils auf die Bautrommel auflegt und nach einem vollumfänglichen Auflegen um die Bautrommel an einer ersten Position spliced, dass man anschließend das Materialband des zweiten Teil-Verstärkungsprofils derart auf die Bautrommel auflegt, dass man dieses nach einem vollumfänglichen Auflegen um die Bautrommel an einer zweiten Position spliced, welche von der ersten Position abweicht und dass man jedes weitere Materialband eines jeden weiteren Teil-Verstärkungsprofils derart auf die Bautrommel auflegt, dass man jedes dieser Materialbänder nach einem vollumfänglichen Auflegen um die Bautrommel an einer von der vorhergehenden Position abweichenden Position spliced.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Versetzung des Splices der Teil-Verstärkungsprofile über den Reifenumfang erreicht, so dass übereinanderliegende Schwächestellen, eine solche kann ein Splice darstellen, vermieden sind und somit die Haltbarkeit des Fahrzeugluftreifen erhöht ist.
Es ist aber auch möglich, dass n-fach geschichtete Verstärkungsprofil durch Coextrusion in einem Schritt herzustellen und das coextrudierte Verstärkungsprofil auf der Reifenaufbautrommel aufzulegen. Durch die Herstellung des n-fach geschichteten Verstärkungsprofils durch Coextrusion ist die Gefahr von Lufteinschlüssen zwischen den Teil-Verstärkungsprofilen vermieden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der einzigen Zeichnung, die ein schematisches Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert:
Die 1 zeigt einen Teil-Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen mit einem aus drei Teil-Verstärkungsprofilen zusammengesetzten mondsichelförmigen Verstärkungsprofil. Die wesentlichen Bestandteile, aus welchen sich der erfindungsgemäße Reifen zusammensetzt, sind ein profilierter Laufstreifen 1, ein bei der gezeigten Ausführung aus zwei Lagen 2a, 2b bestehender Gürtel 2, eine Karkasse 3, eine weitgehend luftdicht ausgeführte Innenschicht 4, Wülste 5 mit Wulstkernen 6 und Wulstkernprofilen 7, sowie Seitenwände 8 und das in äußerer Kontur etwa mondsichelförmige Verstärkungsprofil 9. Die beiden Lagen 2a, 2b des Gürtels 2 bestehen aus in eine Gummimischung eingebetteten Festigkeitsträgern aus Stahlcord, welche innerhalb jeder Lage parallel zueinander verlaufen, wobei die Stahlcorde der einen Lage 2a in kreuzender Anordnung zu den Stahlcorden der zweiten Lage 2a orientiert sind und mit der Reifenumfangsrichtung jeweils einen Winkel zwischen 15° und 30° einschließen. Auch die Karkasse 3 kann in herkömmlicher und bekannter Weise ausgeführt sein und somit in eine Gummimischung eingebettete, in radialer Richtung verlaufende Verstärkungsfäden aus einem textilen Material oder aus Stahlcord aufweisen. Die Karkasse 3 ist um die Wulstkerne 6 von innen nach außen geführt, ihre Hochschläge 3a verlaufen neben den Wulstkernprofilen 7 in Richtung Gürtel 2.
Das aus drei elastomeren Teil-Verstärkungsprofilen 10, 11, 12 unterschiedlicher Elastizitätsmodule, insbesondere aus Kautschukmischungen, hergestellte erfindungsgemäße Verstärkungsprofil 9 ist während des Aufbaus des Reifens auf der Innenschicht 4 positioniert worden und befinden sich daher zwischen dieser und der Karkassse 3. Hierbei geht man derart vor, dass man das Materialband des ersten Teil-Verstärkungsprofils auf die Bautrommel auflegt und nach einem vollumfänglichen Auflegen um die Bautrommel an einer ersten Position spliced, dass man anschließend das Materialband des zweiten Teil-Verstärkungsprofils derart auf die Bautrommel auflegt, dass man dieses nach einem vollumfänglichen Auflegen um die Bautrommel an einer zweiten Position spliced, welche von der ersten Position abweicht und dass man das dritte Materialband des dritten Teil-Verstärkungsprofils ebenfalls nach einem vollumfänglichen Auflegen um die Bautrommel an einer von der vorhergehenden Position abweichenden Position spliced. Die Dicke des Verstärkungsprofils 9 nimmt sowohl Richtung Gürtel 2 als auch Richtung Wulst 5 ab. Richtung Gürtel 2 reicht das Verstärkungsprofil 9 bis unter die Randbereiche desselben. Richtung Wulst 5 endet jedes Verstärkungsprofil 9 knapp oberhalb des Wulstkernes 6. Über den überwiegenden Bereich der Länge der Seitenwand ist das Verstärkungsprofil 9 nahezu konstant dick ausgeführt, seine Stärke beträgt hier bis zu 13 mm, insbesondere 9 bis 11 mm.
Das Verstärkungsprofil 9 besteht aus mehreren, hier drei axial benachbart angeordneten, im Querschnitt mondsichelförmigen, aus Gummiwerkstoffen bestehenden Teil-Verstärkungsprofilen 10, 11, 12, wobei die Teil-Verstärkungsprofile unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen. Die Elastizitätsmodule der Teil-Verstärkungsprofile 10, 11, 12 steigen von axial innen 13 nach axial außen 14 an, wodurch eine im Vergleich zu bekannten Notlaufreifen homogenere Spannungsverteilung im Verstärkungsprofil 9 während des Notlaufs erreicht ist. Durch diese homogenere Spannungsverteilung innerhalb des Verstärkungsprofils 9 ist die Ermüdung des Verstärkungsprofilmaterials geringer und mit dem Notlaufreifen ist im Notlauf eine längere Notlaufstrecke erhaltbar.
Das axial innen gelegene Teil-Verstärkungsprofil 10 weist einen Elastizitätsmodul von 1–6 MPa, vorzugsweise von 3,75 MPa auf. Das mittlere Teil-Verstärkungsprofil 11 weist einen Elastizitätsmodul von 4–10 MPa, vorzugsweise von 7,5 MPa auf. Das axial außen gelegene Teil-Verstärkungsprofil 12 weist einen Elastizitätsmodul von 8–20 MPa, vorzugsweise von 11,25 MPa auf.
Die drei Teil-Verstärkungsprofile 10, 11, 12 enden gemeinsam in der oberen Spitze 15 und in der unteren Spitze 16 des Verstärkungsprofils 9, so dass sich alle drei Teil-Verstärkungsprofile 10, 11, 12 über die gesamte Höhe des Verstärkungsprofils 9 erstrecken.
Eine längere Haltbarkeit des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens im Notlauf könnte aber auch dazu genutzt werden, die Gesamtdicke des Verstärkungsprofils zu reduzieren, so dass sich die im Notlauf erhaltene Fahrtstrecke nicht von bekannten Notlaufreifen mit verdickter Seitenwand unterscheidet, der Komfort, insbesondere die Einfederungseigenschaften verbessert sind.

1: Laufstreifen
2: Gürtel
3: Karkasse
4: Innenschicht
5: Wulst
6: Wulstkern
7: Wulstkernprofil
8: Seitenwand
9: Verstärkungsprofil
10: Teil-Verstärkungsprofil
11: Teil-Verstärkungsprofil
12: Teil-Verstärkungsprofil
13: axial innen
14: axial außen
15: obere Spitze des Verstärkungsprofils
16: untere Spitze des Verstärkungsprofils
17: Symmetrieachse Verstärkungsprofil
aR: axiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2331530 A1 [0002]
- WO 02/096672 [0002]

Claims

Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften bei Druckluftverlust, mit einem profilierten Laufstreifen (1), einem mehrlagigen Gürtelverband (2), einer Innenschicht (4), einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse (3), Seitenwänden (8) und mit zumindest je einem im Bereich der Seitenwand (8) eingebrachten, im Querschnitt mondsichelförmigen Verstärkungsprofil (9), welches aus wenigstens drei axial benachbart angeordneten, im Querschnitt mondsichelförmigen, aus Gummiwerkstoffen bestehenden Teil-Verstärkungsprofilen (10, 11, 12) besteht, wobei die Teil-Verstärkungsprofile (10, 11, 12) unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizitätsmodule der Teil-Verstärkungsprofile (10, 11, 12) von axial innen nach axial außen ansteigen.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsprofil (9) aus 4 Teil-Verstärkungsprofilen (10, 11, 12) besteht.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsprofil (9) aus 5 Teil-Verstärkungsprofilen besteht.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsprofil (9) aus mehr als 5 Teil-Verstärkungsprofilen besteht.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem dreiteiligen Verstärkungsprofil (10, 11, 12) das axial innere Teil-Verstärkungsprofil einen Elastizitätsmodul von 1–6 MPa, vorzugsweise von 3,75 MPa aufweist, dass das mittlere Teil-Verstärkungsprofil einen Elastizitätsmodul von 4–10 MPa, vorzugsweise von 7,5 MPa aufweist und dass das axial äußere Teil-Verstärkungsprofil einen Elastizitätsmodul von 8–20 MPa, vorzugsweise von 11,25 MPa aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens mit Notlaufeigenschaften, gemäß einem der Ansprüche 1–4, wobei man das Verstärkungsprofil (9) als ein Materialband auf eine Bautrommel auflegt und man nach einem vollumfänglichen Auflegen um die Bautrommel dieses mit seinen beiden Enden überlappend mit einem Splice zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass man das Materialband des ersten Teil-Verstärkungsprofiles (10) auf die Bautrommel auflegt und nach einem vollumfänglichen Auflegen um die Bautrommel an einer ersten Position spliced, dass man anschließend das Materialband des zweiten Teil-Verstärkungsprofiles (11) derart auf die Bautrommel auflegt, dass man dieses nach einem vollumfänglichen Auflegen um die Bautrommel an einer zweiten Position spliced, welche von der ersten Position abweicht und dass man jedes weitere Materialband eines jeden weiteren Teil-Verstärkungsprofils (12) derart auf die Bautrommel auflegt, dass man jedes dieser Materialbänder nach einem vollumfänglichen Auflegen um die Bautrommel an einer von der vorhergehenden Position abweichenden Position spliced.