DE102008038764A1 - Fahrzeugluftreifen - Google Patents

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    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart mit einem Laufstreifen (1), einem Gürtel (2), Wulstbereichen (5) mit Wulstkernen (6) sowie mit einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse (3), welche die Wulstkerne (6) von radial innen nach radial außen umläuft oder in den Wulstbereichen (5) geklemmt ist und einer Innenschicht (4), wobei zwischen Innenschicht (4) und Karkasse (3) zumindest eine zusätzliche Lage in Form eines Gummistreifens (9) angeordnet ist, welcher ringkreisförmig über den Umfang des Reifens geschlossen ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der zusätzliche Gummistreifen (9) im Bereich der Gürtelkanten (11)-Korbbögen (17) angeordnet ist, wobei der Gummistreifen (9) aus einer Gummimischung besteht, welche mit Fasern (10) durchsetzt ist und dass die Fasern (10) anisotrop und in Umfangsrichtung des Reifens längserstreckt ausgerichtet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart mit einem Laufstreifen, einem Gürtel, Wulstbereichen mit Wulstkernen sowie mit einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse, welche die Wulstkerne von radial innen nach radial außen umläuft oder in den Wulstbereichen geklemmt ist und einer Innenschicht, wobei zwischen Innenschicht und Karkasse zumindest eine zusätzliche Lage in Form eines Gummistreifens angeordnet ist, welche ringkreisförmig über den Umfang des Reifens geschlossen ist.
  • Der Begriff Fahrzeugluftreifen umfasst PKW-, Van- und LKW-Reifen.
  • Eine derartige Reifenkonstruktion, bei der wenigstens eine zu den notwendigen und üblichen Reifenbauteilen zusätzliche Gummilage in Form eines Gummistreifens zwischen Karkasse und Innenschicht angeordnet ist, ist zur Vermeidung der sogenannten „Linerpenetration” bekannt. Die Innenschicht wird auch als „Liner” oder „Innerliner” bezeichnet. Linerpenetrationen treten bei PKW-, Van- und LKW-Reifen während des Reifenherstellungsprozesses bei hohen Karkassausspannungen während des Heizpressens durch das Einpressen des Reifenrohlings in die Vulkanisierform in der Art auf, dass die Karkassfestigkeitsträger in die Innenschicht eindringen und diese schwächen. Die Dauerhaltbarkeit des Reifens ist gemindert. Die Haltbarkeit eines LKW-Reifens wird zudem durch eine Penetration der Karkassfestigkeitsträger in die Innenschicht während des Reifenlebens herabgesetzt. Der LKW-Reifen ist nur eingeschränkt runderneuerbar. Um diese Linerpenetrationen zu vermeiden, ist es bekannt, einen ausreichend dick ausgelegten Gummistreifen zwischen Innenschicht und Karkasse anzuordnen. Die Anordnung erfolgt üblicherweise in den Bereichen des Reifens, welche besonders in Bezug auf die Linerpenetration gefährdet sind. Die Dicke des zusätzlichen Streifens bringt jedoch auch Nachteile in der Art mit sich, dass die Gestehungskosten des Reifens, die Wärmeentwicklung im Betrieb des Reifens als auch das Gewicht des Reifens und somit sein Rollwiderstand unerwünscht erhöht sind. In der bisher unveröffentlichten DE 10 2007 042 179 wird vorgeschlagen, diesen Gummistreifen mit Glasplättchen, welche mit ihrer größten Fläche parallel zur Innenschicht und zur Karkasse angeordnet sind, zu durchsetzen. Zwar kann der Gummistreifen dadurch dünner ausgelegt werden, jedoch stellt diese glasplättchendurchsetzte Gummilage aufgrund der prozesstechnisch bedingten geringen Größe der Glasplättchen nur eine geringfügige Penetrationsbarriere dar. Zudem ist bei der Herstellung des glasplättchendurchsetzten Squeegees die Glasstaubbelastung hoch.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen alternativen Fahrzeugluftreifen bereitzustellen, dessen Dauerhaltbarkeit erhöht ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst, indem der zusätzliche Gummistreifen zumindest im Bereich der Gürtelkanten-Korbbögen angeordnet ist, indem der Gummistreifen aus einer Gummimischung besteht, welche mit Fasern durchsetzt ist und indem die Fasern anisotrop und in Umfangsrichtung des Reifens längserstreckt ausgerichtet sind.
  • Erfindungswesentlich ist, dass die wenigstens eine zusätzliche Gummilage bzw. der Gummistreifen Fasern aufweist und zumindest im Bereich der Gürtelkanten-Korbbögen zwischen Innenschicht und Karkasse angeordnet ist. Der Bereich des Korbbogens ist der Bereich des Reifenquerschnitts, dessen Kontur am stärksten gekrümmt ist. Der Bereich befindet sich in etwa im Übergang Gürtel zur Reifenseitenwand. Die Fasern sind anisotrop (gerichtet) mit ihrer Längserstreckung in Reifen-Umfangsrichtung ausgerichtet. Die Fasern liegen zudem parallel zur flächigen Erstreckung der Karkasslage und der Innenschicht ausgerichtet in der Gummimatrix des Squeegees. In ihrer Konzentration sind die Fasern in der Gummimatrix regelmäßig statistisch verteilt. Das Gummimaterial ist vorzugsweise eine übliche Karkassgummierungsmischung, basierend auf z. B. Naturkautschuk oder Synthesekautschuk mit Füllstoffen Ruß oder amorpher Kieselsäure.
  • Der Bereich der Gürtelkanten-Korbbögen unterliegt während der Reifenherstellung höchster Dehnung. Daher besteht während der Reifenherstellung die Gefahr, dass Karkassfestigkeitsträger bei zu starker Ausspannung in die Innenschicht eindringen. Eine derart beschädigte Innenschicht kann zur reduzierten Luftdichtigkeit des Reifens und zu Rissen in der Innenschicht führen, wodurch die Haltbarkeit des Reifens herabgesetzt ist. Eine starke Karkassausspannung ist zudem für die Handlingeigenschaften des Reifens vorteilhaft. Durch die definierte Einbringung des faserdurchsetzten Squeegees ist die Barriere gegen die Karkassfestigkeitsträgerpenetration erhöht, so dass bei der Reifenherstellung, auch bei einer stärkeren Karkassausspannung, eine Linerpenetration, auch bei einer vergleichsweise geringen Dicke des Squeegees, im Bereich der Korbbögen wirksam verringert bzw. verhindert werden kann. Durch die Ausrichtung der Faserlängserstreckung in Umfangsrichtung liegen diese quer zu den radial angeordneten Karkassfestigkeitsträgern und bieten somit einer möglichen Innenschichtpenetration während der Reifenherstellung widerstand. Es ist eine stärkere Karkassausspannung ohne Beschädigung der Innenschicht ermöglicht. Diese stärkere Karkassausspannung wirkt sich vorteilhaft auf die Handlingeigenschaften des Reifens und auf die Highspeed-Performance aus. Das Gewicht des Reifens ist nur geringfügig erhöht, während die Dauerhaltbarkeit, das Handling und die Highspeed-Performance wesentlich verbessert sind. Linerpenetrationen sind zuverlässig verringert bzw. vermieden.
  • Bei LKW-Reifen ist durch den eingebrachten faserdurchsetzten Squeegee die Penetration durch die Karkassfestigkeitsträger zusätzlich während der Lebensdauer des Reifens nicht nur verlangsamt, sondern oftmals auch gestoppt. Die Dauerhaltbarkeit des LKW-Reifens ist erhöht.
  • In einer Ausführungsform ist ein vom Gürtelkanten-Korbbogen unter dem Gürtel bis zum anderen Gürtelkanten-Korbbogen durchgehend verlaufender Gummistreifen angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist unter jedem Gürtelkanten-Korbbogen je ein Gummistreifen angeordnet, so dass die beiden Gummistreifen voneinander axial beabstandet und nicht unterhalb des gesamten Gürtels angeordnet sind.
  • Die Dicke des Squeegees kann für PKW- und Van-Reifen zwischen 0,2 mm bis 4,0 mm betragen und beträgt vorzugsweise zwischen 0,3 mm–1,0 mm. Vorzugsweise ist die Dicke des Squeegees über dessen gesamte Reifenquerschnittserstreckung gleich. Die Breite des Squeegees beträgt in der bevorzugten Ausführungsform zwischen 30 mm–80 mm, vorzugsweise zwischen 45 mm–65 mm.
  • Die Maße des Squeegees sind von der Reifendimension, insbesondere von der Auslegung des Gürtelpaketes abhängig zu wählen. Wesentlich ist, dass im Bereich jedes Gürtelkanten-Korbbogens wenigstens ein Squeegee angeordnet ist. In der bevorzugten Ausführungsform, in der unter jedem Gürtelkanten-Korbbogen je ein Squeegee angeordnet ist, ist dieses üblicherweise derart unter dem Gürtelkanten-Korbbogen eines PKW- oder Van-Reifens positioniert, dass das obere Anlagemaß a 5 mm–40 mm von der untersten Gürtelkante beginnend in Richtung Reifenzenit verlaufend liegt.
  • Zweckmäßig ist es, dass die in den Squeegee einzuarbeitenden Fasern eine Länge zwischen 0,01 und 25 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 6 mm aufweisen. Wenn die Faserlänge zu kurz ist, ist nur eine schlechte Barrierewirkung erreicht, wenn die Faserlänge zu lang ist, ist die Verarbeitung der Faser schwierig. Die vorgenannte Faserlänge bleibt üblicherweise bei den meisten Faserwerstoffen auch nach dem Einarbeiten im fertig hergestellten und im Reifen angeordneten Squeegee erhalten. Bei dem Werkstoff Glas jedoch kann die Faserlänge im im Reifen angeordneten Squeegee durch Bruch der Glasfasern während der Einarbeitung verringert sein.
  • Vorteilhaft ist eine Konzentration der Fasern in der Gummimischung des Squeegees, die zwischen 0,1 und 10,0 Vol-%, vorzugsweise zwischen 0,5 und 5,0 Vol-% beträgt. Mit dieser Konzentration an Fasern ist die Linerpenetration wirkungsvoll vermieden bzw. verringert und die Karkassfestigkeitsträger können für ein verbessertes Handling und eine verbesserte Highspeed-Performance gut ausgespannt werden. Geeignet sind keramische oder mineralische Faser, Fasern aus Aramid, Rayon, PEN, Glas, Baumwolle, Polyamid, Kohlenstoff, Metall oder Polyester. Besonders geeignet sind keramische oder mineralische Fasern oder Glas- oder Polyesterfasern. Diese Materialien zeigen bevorzugte Eigenschaften, um den Zielkonflikt Verarbeitbarkeit gegen Barrierewirkung zu verbessern.
  • LKW-Reifen weisen in einer bevorzugten Ausführungsform einen mit Glasfasern durchsetzten Squeegee auf. Glasfasern eignen sich besonders durch ihre gute Verarbeitbarkeit des Squeegee-Compounds durch die ggf. auftretende Reduktion der mittleren Länge der einzumischenden Fasern im Verarbeitungsprozess.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Zudem sind die Vorteile der Erfindung anhand einer Tabelle dargestellt. Es zeigen die:
  • 1 einen Teilquerschnitt durch einen erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen;
  • 2 einen Querschnitt durch den Squeegee und dessen radial benachbarte Reifenbauteile.
  • In der 1 ist ein Teilquerschnitt durch einen erfindungsgemäßen PKW-Luftreifen dargestellt. Der nicht dargestellte Teilquerschnitt ist spiegelsymmetrisch zum dargstellten Teilquerschnitt aufgebaut. Die strichpunktierte Linie stellt die Spiegelebene dar. Die wesentlichen Bestandteile, aus welchen sich der dargestellte Radialreifen zusammensetzt sind: ein profilierter Laufstreifen 1, ein bei der gezeigten Ausführung aus zwei Lagen 2a, 2b bestehender Gürtel 2, eine zweilagig ausgeführte Karkasse 3, eine luftdicht ausgeführte Innenschicht 4, Wülste 5 mit Wulstkernen 6 und Kernprofilen 7, sowie Seitenwände 8 und Hornprofile 14 und zwei zusätzliche Gummistreifen 9 (Squeegees), welche mit Fasern 10 durchsetzt sind. Von den beiden Gummistreifen 9 ist aufgrund des Teilquerschnittes nur ein Gummistreifen 9 dargestellt. Der zweite Gummistreifen 9 ist spiegelsymmetrisch in dem nicht dargestellten Teilquerschnitt angeordnet. Die beiden Lagen 2a, 2b des Gürtels 2 bestehen aus in eine Gummimischung eingebetteten Festigkeitsträgern aus Stahlcord, welche innerhalb jeder Lage 2a, 2b parallel zueinander verlaufen, wobei die Stahlcorde der einen Lage 2a in kreuzender Anordnung zu den Stahlcorden der zweiten Lage 2b orientiert sind und mit der Reifenumfangsrichtung jeweils einen Winkel zwischen 20° und 35° 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 axial innen nach axial außen geführt, ihre Hochschläge 3a verlaufen neben den Kernprofilen 7 in Richtung Gürtel 2. Die Gummistreifen 9 bestehen aus einer Gummimischung, welche eine Faserkonzentration von 1,1 Vol-% aufweist und im Bereich des unteren Gürtelkante 11 – Korbbogens 17 zwischen Innenschicht 4 und Karkasse 3 über den Umfang des Reifens geschlossen angeordnet sind. Das obere Anlagemaß a beträgt 25 mm und bemisst sich von Höhe der untersten Gürtelkante beginnend 25 mm in Richtung Reifenzenit verlaufend. Die in den Gummistreifen 9 enthaltenen Fasern 10 sind Fasern aus Aramid. Die Fasern 10 sind anisotrop in der Gummimischung des Gummistreifens 9 derart ausgerichtet, dass sie parallel zur Fläche des Gummistreifens und in Umfangsrichtung (in die Blattebene hinein) weisen. Die Fasern 10 sind in den Gummistreifen 9 regelmäßig statistisch verteilt. Die in der Gummimatrix des Gummistreifens 9 enthaltenen Fasern 10 verhindern eine Penetration der Karkassfestigkeitsträger in die Innenschicht 4 während der Reifenherstellung auch bei einer vergleichsweise geringen Dicke 19 des Squeegees 9. Die Dauerhaltbarkeit des Reifens ist erhöht. Die Karkasse 3 ist während der Reifenherstellung stärker ausspannbar, was sich vorteilhaft auf das Handling und die Highspeed-Performance des Reifens auswirkt.
  • Die Fasern 10 haben etwa eine Länge 13 von 3 mm und einen Durchmesser 12 von 10–20 μm. Der Gummistreifen 9 hat eine gleich bleibende Dicke 19 von 1 mm und eine Breite 20 von 45 mm z. B. bei der Reifendimension 235/65R16C. Die Breite 20 bemisst sich entlang der Kontur des Reifens. Die Fasern 10 können während der Herstellung des Squeegees z. B. durch Kalandrieren der Gummi-Fasermischung ausgerichtet und eingeregelt worden sein.
  • Die 2 zeigt einen Querschnitt durch den Squeegee 9 der 1 und zeigt schematisch die anisotropen Fasern 10 innerhalb des Squeegees 9. Der Gummistreifen 9 ist mit Fasern 10 durchsetzt. Die Fasern 10 sind mit ihrer Längserstreckung in Umfangsrichtung und parallel zur Gummistreifenerstreckung angeordnet. Die Fasern 10 berühren einander in der Regel nicht. Die Konzentration der Fasern beträgt 1,1 Vol-%. Durch die Anordnung der Fasern 10 im Gummistreifen 9 ist einer Penetration der Innenschicht 4 während der Reifenherstellung wirksam entgegengewirkt. Die Karkasse ist stärker ausspannbar, wodurch das Handling und die Highspeed-Performance des Reifens verbessert sind.
  • Die Tabelle zeigt Versuchsergebnisse von Van-Reifen der Reifendimension 235/65R16C im Hinblick auf Handling und Highspeed. Der Referenzreifen weist je einen Kautschuk-Squeegee ohne Fasern unter jedem Gürtelkanten-Korbbogen auf, während der erfindungsgemäße Reifen je ein faserverstärkten Squeegee unter jedem Gürtelkanten-Korbbogen aufweist, wobei die Fasern in Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind.
  • Der Squeegee des erfindungsgemäßen Reifens ist entsprechend der in den 1, 2 beschriebenen Ausführungsform ausgeführt.
    235/65R16C Referenzreifen mit reinem Kautschuk-Squeegee Erfindungsgemäßer Reifen mit Faser-Squeegee
    Comering Stiffness [Index] 100 103
    Highspeed [Index] 100 105
  • Die cornering stiffness beschreibt das Handlingpotential eines Reifens. Das Handling ist beim erfindungsgemäßen Reifen mit dem Index 103 um 3% gegenüber dem Referenzreifen mit dem Index 100 verbessert. Die Highspeed-Performance ist beim erfindungsgemäßen Reifen mit dem Index 105 um 5% gegenüber dem Referenzreifen mit dem Index 100 verbessert.
  • 1
    Laufstreifen
    2
    Gürtel
    3
    Karkasse
    4
    Innenschicht
    5
    Wulstbereich
    6
    Wulstkern
    7
    Kernprofil
    8
    Seitenwand
    9
    Gummistreifen (Squeegee)
    10
    Faser
    11
    Gürtelkante
    12
    Durchmesser der Faser
    13
    Länge der Faser
    14
    Wulstprofil
    17
    Korbbogen
    18
    Zenith
    19
    Dicke Gummistreifen
    a
    Anlagemaß
  • 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 102007042179 [0003]

Claims (9)

  1. Fahrzeugluftreifen in Radialbauart mit einem Laufstreifen (1), einem Gürtel (2), Wulstbereichen (5) mit Wulstkernen (6) sowie mit einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse (3), welche die Wulstkerne (6) von radial innen nach radial außen umläuft oder in den Wulstbereichen (5) geklemmt ist und einer Innenschicht (4), wobei zwischen Innenschicht (4) und Karkasse (3) zumindest eine zusätzliche Lage in Form eines Gummistreifens (9) angeordnet ist, welcher ringkreisförmig über den Umfang des Reifens geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Gummistreifen (9) zumindest im Bereich der Gürtelkanten (11)-Korbbögen (17) angeordnet ist, dass der zusätzliche Gummistreifen (9) aus einer Gummimischung besteht, welche mit Fasern (10) durchsetzt ist und dass die Fasern (10) anisotrop und in Umfangsrichtung des Reifens längserstreckt ausgerichtet sind.
  2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter jedem Gürtelkanten (11) – Korbbogenbereich (17) je ein zusätzlicher Gummistreifen (9) angeordnet ist und dass die beiden zusätzlichen Gummistreifen voneinander axial beabstandet angeordnet sind.
  3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den zusätzlichen Gummistreifen (9) einzuarbeitende Faser (10) eine Länge (13) zwischen 0,01 und 25 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 6 mm aufweist.
  4. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Fasern (10) in der Gummimischung zwischen 0,1 und 10 Vol-%, vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 Vol-% beträgt.
  5. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (10) aus Aramid, Rayon, Polyamid, PEN, Glas, Baumwolle, Kohlenstoff, Keramik, Metall, Mineralien oder Polyester bestehen.
  6. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Fasern zwischen 1 und 100 um beträgt.
  7. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein LKW-Reifen ist.
  8. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Gummistreifen (9) von Kern (6) zu Kern (6) verläuft.
  9. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zusätzliche Gummistreifen (9) angeordnet sind, die jeweils im Gürtelkanten (11)-Korbbogen (17)-Bereich oder im Gürtelkanten (11)-Korbbogen (17)-Bereich und in der Reifenseitenwand (8) angeordnet sind.
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