DE102008032383A1

DE102008032383A1 - Fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE102008032383A1
Application number: DE102008032383A
Authority: DE
Inventors: Sadettin Fidan; Peter Zmolek
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-07-10
Also published as: DE102008032383B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen (1), mit einer Radialkarkasse (3), mit einem radial oberhalb der Karkasse (3) angeordneten Laufstreifen (7) und mit einem Gürtel (8), welcher zwischen Karkasse (3) und Laufstreifen (7) angeordnet ist und welcher wenigstens eine Lage aus in Gummi (10) eingebetteten Monofilamenten (9) aufweist, wobei jedes Monofilament (9) durch Wendeln in etwa helixförmig um die Längsachse des Monofilamentes ausgebildet ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das helixförmige Monofilament (9) aus einem Werkstoffstreifen hergestellt ist, der einen in etwa rechteckigen Querschnitt mit einem Breiten (b)- zu Höhen (h)-Verhältnis von 3-20 aufweist, und dass der Werkstoffstreifen derart in etwa helixförmig um die Längsachse (11) verdreht ist, dass eine Breitseite (12) nach radial außen und die andere Breitseite (12') nach radial innen weist und dass die Hochseiten (13) zweier benachbarter Wendeln (14) einander unter Beabstandung (a) zugewandt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, mit einer Radialkarkasse, mit einem radial oberhalb der Karkasse angeordneten Laufstreifen und mit einem Gürtel, welcher zwischen Karkasse und Laufstreifen angeordnet ist und welcher wenigstens eine Lage aus in Gummi eingebetteten Monofilamenten aufweist, wobei jedes Monofilament durch Wendeln in etwa helixförmig beziehungsweise schraubenförmig um die Längsachse des Monofilamentes ausgebildet ist.
Fahrzeugluftreifen, insbesondere Radialreifen, benötigen während des Fahrbetriebes zur Aufnahme von insbesondere Querkräften bei Kurvenfahrt sowie von Umfangskräften bei Beschleunigung Unterstützung von anderen Reifenbauteilen. Denn die Karkasskonstruktion eines Radialreifens weist radial verlaufende Festigkeitsträger auf, welche die im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte nur unzureichend aufnehmen können. Diese unterstützende Aufgabe übernimmt u. a. der Gürtel. Bekannt sind mehrlagige Gürtelkonstruktionen, die aus zwei sich kreuzenden Lagen entgegengesetzt steigender, unter einem spitzen Winkel verlaufender Festigkeitsträger bestehen und welche otional durch eine Bandage stabilisiert werden. Die Festigkeitsträger der zwei Gürtellagen sind üblicherweise Stahlcorde, welche aus verzwirnten Stahlfilamenten bestehen, welche zu einem Cord endverdreht sind. Stahlcorde erfordern einen hohen Materialeinsatz, wodurch das Gewicht und die Herstellungskosten des Reifens erhöht sind.
Die Bestrebungen der Reifenentwicklung gehen jedoch dahin, die Herstellungskosten des Reifens zu senken und am Gewicht des Reifens einzusparen.
Aus diesem Grund werden Monofilamente anstatt der Stahlcorde als Gürtelfestigkeitsträger eingesetzt, wodurch Material eingespart und die Herstellungskosten gesenkt werden. Problematisch an dem Einsatz von Monofilamenten als Gürtelfestigkeitsträger ist jedoch, dass diese sowohl längbar, als auch auf Kompressionen ohne Bruch beanspruchbar sein müssen. Andernfalls wäre der Reifen, welcher diese Festigkeitsträger enthaltene Gürtellage aufweist, in seiner Haltbarkeit unerwünscht vermindert.
Ein gattungsgemäßer Fahrzeugluftreifen mit einem Monofilamente als Festigkeitsträger aufweisenden Gürtel ist beispielsweise aus der DE 43 34 650 C1 bekannt geworden. Die Festigkeitsträger sind schraubenförmig ondulierende Monofilamente mit einen runden Querschnitt. Durch die schraubenförmige Anordnung des Monofilamentes ist die bei Monofilamenten benötigte Dehnung und Kompression ohne Bruch des Festigkeitsträgers ermöglicht. Jedoch ist durch den runden Querschnitt des Monofilamentes die laterale Steifigkeit gering. Daher wird eine zweilagige Gürtelkonstruktion, bestehend aus zwei Monofilamentlagen eingesetzt. Die Gewichts- und Kostenersparnis ist nur gering.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen haltbaren Fahrzeugluftreifen mit einer Gürtelkonstruktion bereitzustellen, durch die gute Fahreigenschaften des Reifens ermöglicht sind, durch die aber auch das Gewicht des Reifens reduziert und der Materialeinsatz verringert ist.
Die Aufgabe wird gelöst, indem das helixförmige Monofilament aus einem Werkstoffstreifen hergestellt ist, der einen in etwa rechteckigen Querschnitt mit einem Breiten- zu Höhenverhältnis von 3–20 aufweist und indem der Werkstoffstreifen derart in etwa helixförmig um die Längsachse des Monofilamentes verdreht ist, dass eine Breitseite nach radial außen und die andere Breitseite nach radial innen weist und dass die Hochseiten zweier benachbarter Wendeln einander unter Beabstandung zugewandt sind.
Erfindungswesentlich ist, dass die Gürtellage helixförmige Monofilamente aufweist, wobei die Monofilamente aus Werkstoffstreifen hergestellt sind, die ein Breiten- zu Höhenverhältnis von 3–20 aufweisen. Das Monofilament ist ein schraubenförmig, um seine Längsachse verdrehter Werkstoffstreifen. Die schraubenförmige Anordnung des Monofilamentes, wobei die einzelnen Wendeln zueinander beabstandet sind, gibt dem Gürtel die gewünschte Dehnbarkeit und Kompressibilität in Umfangsrichtung. Das Breiten- zu Höhenverhältnis von 3–20 verleiht dem Monofilament die erwünschte laterale Steifigkeit, wodurch der Gürtel nun auch im Fahrbetrieb auftretende Querkräfte zufriedenstellend aufnehmen kann. Das Gewicht des Reifens ist durch die Monofilament-Gürtelkonstruktion reduziert, ebenso ist Material eingespart. Der Reifen ist in seiner Herstellung kostenvergünstigt.
Vorteilhaft ist es, wenn der Werkstoffstreifen im Querschnitt eine Breite (b) von 5,0 mm–50,0 mm, vorzugsweise von 8,0 mm–10,0 mm aufweist und/oder wenn der Werkstoffstreifen im Querschnitt eine Höhe (h) von 0,1 mm–1,0 mm, vorzugsweise von 0,2 mm–0,3 mm, aufweist. Durch derartige Höhen und Breiten sind die im Fahrbetrieb des Reifens auftretenden Kräfte optimal aufnehmbar.
Die erwünschte Dehnbarkeit und Kompressibilität der Gürtellage lässt sich durch die Steigung der Wendeln des schraubenförmig ausgebildeten Monofilamentes einstellen. Vorteilhaft ist es, wenn die Längskanten des verdrehten Werkstoffstreifens einen Winkel α von 15°–40° mit der Längsachse des Monofilamentes einschließen.
Die erwünschte Dehnbarkeit und Kompressibilität der Gürtellage lässt sich zusätzlich durch die Beabstandung der Längskanten benachbarter Wendeln des schraubenförmig ausgebildeten Monofilamentes einstellen. Vorteilhaft ist es, wenn die Beabstandung der Längskanten der benachbarten Wendeln zwischen 0,5–5,0 mm beträgt.
Das Monofilament kann aus Stahl oder dessen Legierungen bestehen. Hier kann die Gürtellage zusätzlich zu ihrer stabilisierenden Funktion als pannenverhindernde Lage dienen, durch die scharfe Gegenstände nur schwer durchdringen können, da die Monofilamente die scharfen Gegenstände am Durchstoß hindern.
Das Monofilament kann aber auch ein Polymer, vorzugsweise ein Polyester, mit einer Glasstemperatur größer 40°C sein. Die aus Polymer bestehenden Monofilamente können zudem Fasern enthalten, durch welche das Monofilament verstärkt sein kann. Solche Fasern bestehen beispielsweise aus Aramid, Karbon, Polyketon, POB, PET, PEN, Rayon, PA6., PA6.6 oder Metall.
In einer bestimmten Ausführungsform kann das Monofilament einen in etwa kreisrunden Querschnitt aufweisen. Durch den hohen Biegeradius des das Monofilament bildenden Materialstreifens ist die Ermüdungsbeständigkeit erhöht.
In einer anderen Ausführungsform weist das helixförmige Monofilament einen in etwa flachen Querschnitt auf, wobei das Monofilament mit seiner flächigen Erstreckung parallel zur Gürtellage in dieser angeordnet ist. Hierdurch ist eine flache Ausführung einer diese helixförmigen Monofilamente enthaltenen Gürtellage ermöglicht.
In bestimmten Ausführungsformen können die Monofilamente derart in der Gürtellage angeordnet sein, dass ihre Längsachsen in etwa in Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet sind. Hierdurch sind eine hohe laterale Steifigkeit und eine hohe Umfangssteifigkeit erreicht. Der Reifen kann einen einlagigen oder mehrlagigen Gürtel aufweisen.
In bestimmten anderen Ausführungsformen können die helixförmigen Monofilamente derart in der Gürtellage angeordnet sein, dass ihre Längsachsen mit der Reifenumfangsrichtung einen Winkel zwischen 15° und 36° einschließen. Es ist eine hohe Biegesteifigkeit in der Gürtelebene erreicht. Zudem ist die Ermüdungsbeständigkeit erhöht. Der Reifen kann einen zweilagigen oder mehrlagigen Gürtel aufweisen.
Die Monofilamente sind gut von Gummi durchdringbar, wodurch die Anbindung Gummi/Festigkeitsträger besonders haltbar ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen die:
1 einen Teilquerschnitt durch einen erfindungsgemäßen Radialluftreifen;
2 ein helixförmiges Monofilament mit flachem Querschnitt;
3 ein helixförmiges Monofilament mit kreisrundem Querschnitt.
Die 1 zeigt die rechte Hälfte eines Querschnittes durch einen PKW-Radialluftreifen 1. Der Reifen 1 bestehend aus Seitenwänden 2, aus einer Karkasse 3, die sich von einem Wulstbereich 4 zum anderen Wulstbereich 4 erstreckt und von axial innen nach axial außen um Wulstkerne 5 und den Wulstkernen 5 aufsitzenden Wulstkernprofilen 6 als Karkasshochschlag 3a herumgeführt ist, aus einem radial oberhalb der Karkasse 3 angeordneten Laufstreifen 7 und aus einem einlagigen Gürtel 8, der zwischen Karkasse 3 und Laufstreifen 1 radial unterhalb des Laufstreifens 1 angeordnet ist. Der Gürtel 8 besteht aus einer Lage aus in Gummi 10 eingebetteten Monofilamenten 9, welche mit ihren Längsachsen 11 in Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet sind. Die Monofilamente 9 sind in etwa helix- oder schraubenförmig um die in etwa gerade Längsachse 11 des Monofilamentes 9 ausgebildet. Das helixförmige Monofilament 9 ist aus einem Werkstoffstreifen hergestellt ist, der einen in etwa rechteckigen Querschnitt mit einem Breiten- zu Höhenverhältnis (b/h) 3 aufweist. Der Werkstoffstreifen ist derart in etwa helixförmig um die Längsachse 11 angeordnet, so dass eine Breitseite 12 nach radial außen und die andere Breitseite 12' nach radial innen weist und dass die Hochseiten (Längsseiten) 13, 13' zweier benachbarter Wendeln 14 einander unter Beabstandung (a) zugewandt sind. Hierdurch sind die Monofilamente 8 dehnbar und komprimierbar. 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 2 zeigt ein helixförmiges Monofilament 9 einer bestimmten Ausführungsform, welches als Festigkeitsträger in einem Gürtel 8 des in der 1 beschriebenen Fahrzeugluftreifen 1 einsetzbar ist. Das Monofilament 9 ist in etwa schraubenförmig um die in etwa gerade Längsachse 11 des Monofilamentes 9 ausgebildet. Das helixförmige Monofilament 9 ist aus einem Werkstoffstreifen hergestellt, der einen in etwa rechteckigen Querschnitt mit einer Breite b von 8 mm und einer Höhe (h) von 0,2 mm aufweist. Der Werkstoffstreifen ist derart in etwa helixförmig um die Längsachse 11 angeordnet, so dass eine Breitseite 12 nach radial außen und die andere Breitseite 12' nach radial innen weist und dass die Hochseiten 13, 13' zweier benachbarter Wendeln 14 einander unter Beabstandung (a) von 1,0 mm zugewandt sind. Hierdurch sind die Monofilamente 8 dehnbar und komprimierbar. Die Wendeln 14 des schraubenförmig ausgebildeten Monofilamentes 9 schließt mit der Längsachse 11 des Monofilamentes einen Winkel α von 30° ein. Das Monofilament besteht aus Stahl. Der Querschnitt des Monofilamentes ist flach, so dass die das Monofilament beinhaltende Gürtellage von vergleichsweise flacher Konstruktion ist.
Die 3 zeigt ein weiteres helixförmiges Monofilament 9 einer anderen Ausführungsform, welches als Festigkeitsträger in einem Gürtel 8 des in der 1 beschriebenen Fahrzeugluftreifen 1 einsetzbar ist. Das Monofilament 9 ist in etwa schraubenförmig um die in etwa gerade Längsachse 11 des Monofilamentes 9 ausgebildet. Das helixförmige Monofilament 9 ist aus einem Werkstoffstreifen aus PEN hergestellt, der einen in etwa rechteckigen Querschnitt mit einer Breite b von 8,0 mm und einer Höhe (h) von 0,15 mm aufweist. Der Werkstoffstreifen ist derart in etwa helixförmig um die Längsachse 11 angeordnet, so dass eine Breitseite 12 nach radial außen und die andere Breitseite 12' nach radial innen weist und dass die Hochseiten 13, 13' zweier benachbarter Wendeln 14 einander unter Beabstandung (a) von 1,0 mm zugewandt sind. Hierdurch sind die Monofilamente 8 dehnbar und komprimierbar. Die Wendeln 14 des schraubenförmig ausgebildeten Monofilamentes 9 schließen mit der Längsachse 11 des Monofilamentes einen Winkel α von 35° ein. Der Querschnitt des Monofilamentes ist in etwa kreisrund.

1: Reifen
2: Seitenwand
3: Karkasse
4: Wulstbereich
5: Wulstkern
6: Wulstkernprofil
7: Laufstreifen
8: Gürtel
9: Monofilament
10: Gummi
11: Langsachse Monofilament
12: Breitseite
13: Hochseite
14: Wendel
b: Querschnittsbreite
h: Querschnittshöhe
a: Beabstandung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4334650 C1 [0005]

Claims

Fahrzeugluftreifen (1), mit einer Radialkarkasse (3), mit einem radial oberhalb der Karkasse (3) angeordneten Laufstreifen (7) und mit einem Gürtel (8), welcher zwischen Karkasse (3) und Laufstreifen (7) angeordnet ist und welcher wenigstens eine Lage aus in Gummi (10) eingebetteten Monofilamenten (9) aufweist, wobei jedes Monofilament (9) durch Wendeln in etwa helixförmig (oder schraubenförmig) um die Längsachse des Monofilamentes ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das helixförmige Monofilament (9) aus einem Werkstoffstreifen hergestellt ist, der einen in etwa rechteckigen Querschnitt mit einem Breiten (b) – zu Höhen (h) – Verhältnis von 3–20 aufweist und dass der Werkstoffstreifen derart in etwa helixförmig um die Längsachse (11) verdreht ist, dass eine Breitseiten (12) nach radial außen und die andere Breitseite (12') nach radial innen weist und dass die Hochseiten (13) zweier benachbarter Wendeln (14) einander unter Beabstandung (a) zugewandt sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoffstreifen im Querschnitt eine Breite (b) von 5,0 mm–50,0 mm, vorzugsweise von 8,0 mm–10,0 mm aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoffstreifen im Querschnitt eine Höhe (h) von 0,1 mm–1,0 mm, vorzugsweise von 0,2 mm–0,3 mm aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längskanten des verdrehten Werkstoffstreifens einen Winkel α von 15°–40° mit der Längsachse (11) des Monofilamentes einschließen.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandung (a) der Hochseiten (13) benachbarter Wendeln (14) zwischen 0,5–5,0 mm beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Monofilament (9) aus Stahl oder dessen Legierungen besteht.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass das Monofilament (9) ein Polymer mit einer Glasstemperatur größer 40°C, vorzugsweise ein Polyester, ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Polymer bestehenden Monofilamente (9) Fasern enthalten, durch welche das Monofilament verstärkt ist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das helixförmige Monofilament (9) einen in etwa kreisrunden Querschnitt aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das helixförmige Monofilament (9) einen in etwa flachen Querschnitt aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Monofilamente (9) derart in der Gürtellage (8) angeordnet sind, dass ihre Längsachsen (11) in etwa in Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet sind.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Monofilamente; (9) derart in der Gürtellage (8) angeordnet sind, dass ihre Längsachsen (11) in einem Winkel zwischen 15° und 36° zur Reifenumfangsrichtung angeordnet sind.