-
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, aufweisend einen Laufstreifen, Seitenwände, Wulstbereiche mit zugfesten Kernen, eine Karkasse und einen Gürtel, welcher radial oberhalb der Karkasse zwischen der Karkasse und dem Laufstreifen angeordnet ist.
-
Derartige Fahrzeugluftreifen sind hinreichend bekannt. Üblicherweise weisen diese „Gürtelreifen“ eine Radialkarkasse auf, was bedeutet, dass die Festigkeitsträger der Karkasse in der Seitenansicht des Reifens in radialer Richtung verlaufen, also einen Winkel von 90° mit der Umfangsrichtung einschießen. Diese Reifen mit einer Radialkarkasse werden „Radialreifen“ genannt. Bei einem solchen Verlauf können die Karkassen Querkräfte bei Kurvenfahrt sowie Umfangskräfte beim Beschleunigen nur unzureichend aufnehmen. Sie werden daher durch andere Reifenbauteile unterstützt und ergänzt. Ein solches Reifenbauteil ist der Gürtel. Der Gürtel von PKW-Luftreifen besteht meist aus 2 Gürtellagen, wobei jede Lage parallel zueinander und voneinander beabstandete Festigkeitsträger, zumeist Stahlkorde, aufweist, wobei die Festigkeitsträger der beiden Lagen gegenläufig steigend angeordnet sind, so dass die Festigkeitsträger der beiden Lagen einander kreuzend orientiert sind. Die Festigkeitsträger schließen üblicherweise mit der Reifenumfangsrichtung jeweils einen Gürtelwinkel zwischen 20° und 35° ein. Der Gürtel kann mit einer Bandage abgedeckt sein. Der Gürtel von LKW-Luftreifen besteht meist aus drei oder mehr Gürtellagen, deren Festigkeitsträger bestimmte Gürtelwinkel aufweisen. Der Gürtel sorgt insbesondere bei Radialluftreifen für die Steifigkeit der Lauffläche in Längs- und Querrichtung. Dieses dient beim Fahren der Kraftübertragung, verbessert die Seitenführung, verringert den Abrieb und den Rollwiderstand des Reifens.
-
Bis etwa 1970 wurden „Diagonalreifen“ eingesetzt, welche durch die oben beschriebenen Radialreifen abgelöst worden sind. Der Diagonalreifen zeichnet sich durch eine Anzahl von Karkasslagen aus, deren Festigkeitsträger in der Seitenaufsicht diagonal verlaufen und einen Winkel von 26° bis 40° mit der Umfangsrichtung des Reifens einschließen. Dieser sogenannte Fadenwinkel bestimmt die Eigenschaften des Reifens, wie beispielsweise den Fahrkomfort und die Seitenstabilität. Diagonalreifen haben keinen Gürtel.
-
Ein Diagonalreifen mit Gürtel ist aus der
DE 1965075 A bekannt. Hierbei weist die Karkasse zwei Lagen auf, in denen Corde als Festigkeitsträger jeweils gegenüber der Umfangsrichtung einen Winkel von 25 ° bis 45 ° aufweisen, wobei die Richtung der Corde jeweils gegenüber der Umfangsrichtung zueinander gespiegelt sind. Radial nach außen ist oberhalb der Karkasse ein zweilagiger Gürtel angeordnet, wobei Corde als Festigkeitsträger annähernd parallel zu den Corden der Diagonalkarkasse verlaufen.
-
Aus der
DE 1 283 691 A ist eine Diagonalkarkasse bekannt, bei der sich die Ausrichtung der Corde als Festigkeitsträger in der Karkasse gegenüber der Umfangsrichtung zwischen Wulst und Position unter der Laufstreifen über die Reifenseitenwand hinweg ändert. Bei einer zudem gezeigten Reifenaufbau liegt keine Änderung der Ausrichtung der Corde vor. Die Corde sind dann gegenüber der Umfangsrichtung des Reifens unter einem Winkel von 70° ausgerichtet.
-
Es ist eine ständige Herausforderung der Fachwelt, den Anteil des Gürtelreifens am Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu verringern.
-
Ein wichtiger typischer Indikator für den Kraftstoffverbrauch ist der Rollwiderstand. Der Rollwiderstand wird definitionsgemäß an frei-rollenden Rädern gemessen, d.h. es wirkt kein äußeres Moment am Radlager.
-
Ein weiteres weniger verbreitetes Kriterium ist der Wirkungsgrad des Reifens. Der Wirkungsgrad beschreibt in erster Linie die Leistungsflüsse durch den Reifen bei angetriebenen Rädern. Mit Hilfe des Wirkungsgrades wird das Verhältnis der vom Reifen an die Straße abgegebenen Leistung zur von der Felge an den Reifen übertragenen Leistung beschrieben.
-
Im Falle eines angetriebenen Rades herrscht am Rad ein Antriebs-, bzw. Bremsmoment. Dieses Moment muss durch die Seitenwände des Reifens vom Gürtel zur Felge übertragen werden. Ein Teil dieses Momentes wird durch Zugkräfte in der Karkasse übertragen, sobald die Karkasse infolge des Momentes aus der 90°-Lage verschoben wird. Das Gummi zwischen den Karkassfäden wird dabei zwangsläufig auf Schub belastet. D.h., das Gummi befindet sich im Leistungsfluss, es wird warm und es wird Energie dissipiert. Die Verlustleistung steigt und der Wirkungsgrad sinkt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gürtel-Fahrzeugluftreifen bereitzustellen, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist, um den Kraftstoffverbrauch durch den Reifen im am Fahrzeug montierten Betriebszustand zu minimieren und einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
-
Die Aufgabe wird einerseits dadurch gelöst, dass die Karkasse eine einlagige Diagonalkarkasse ist, deren Festigkeitsträger einen Winkel von 45° mit der Umfangsrichtung einschließen und dass die Festigkeitsträger derart angeordnet sind, dass die Antriebskräfte im Normalbetrieb in Form von Zug über die Festigkeitsträger der Karkasse aufnehmbar sind.
-
Die Aufgabe wird andererseits bei einem Gürtelreifen mit einer zumindest einlagigen Radialkarkasse mit in etwa mit 90° zur Umfangsrichtung angeordneten Festigkeitsträgern dadurch gelöst, dass eine weitere Verstärkungslage - im Querschnitt des Reifens betrachtet - zumindest in einer Höhe vom Kern bis zum Gürtel reichend, in jeder Reifenseitenwand angeordnet ist und dass die Festigkeitsträger dieser Verstärkungslage derart in der Verstärkungslage angeordnet sind, dass sie einen Winkel von 45° mit der Umfangsrichtung einschließen, derart, dass die Antriebskräfte in Form von Zug über die Festigkeitsträger der weiteren Verstärkungslage aufnehmbar sind.
-
Insbesondere im Hinblick auf elektro betriebene Fahrzeuge ist dieses von Interesse. Denn nicht nur beim Antreiben hat der Reifen einen höheren Wirkungsgrad, was zu einer vergrößerten Reichweite führt. Gleichzeitig wird beim Bremsen ein größerer Teil der Bremsenergie in die Batterie zurückgeführt, weil weniger Energie im Reifen dissipiert wird.
-
Erfindungswesentlich ist, dass der Fahrzeugluftreifen einen Gürtel aufweist, zudem aber auch Festigkeitsträgerlagen zumindest in den Reifenseitenwänden mit in 45° zur Umfangsrichtung verlaufenden Festigkeitsträgern, welche Kräfte vom Gürtel zur Felge leiten können. Diese Festigkeitsträgerlage ist in der einen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung eine Diagonalkarkasse, wobei auf die Radialkarkasse verzichtet ist.
-
In der anderen vorgeschlagenen Lösung ist diese Festigkeitsträgerlage mit den in 45° zur Umfangsrichtung verlaufenden Festigkeitsträgern eine in jeder Seitenwand des Reifens angeordnete Lage, welche zusätzlich zur Radialkarkasse angeordnet ist.
-
Es hat sich gezeigt, dass insbesondere beim auf die Felge des angetriebenen Fahrzeugrades aufgezogenen erfindungsgemäßen Reifen die Übertragung des Antriebsmomentes vom Gürtel über die Seitenwand zur Felge gut und ohne viel Energie zu dissipieren erfolgt, so dass der Wirkungsgrad optimiert ist. Denn ein Teil dieses Antriebsmomentes wird durch die auf Zug belasteten Festigkeitsträger in der Seitenwand übertragen. Diese Übertragung erfolgt in der einen erfindungsgemäßen Lösung über die Festigkeitsträger der Diagonalkarkasse und in der anderen Lösung über die in etwa diagonal verlaufenden Festigkeitsträger der Festigkeitsträgerlage. Das Gummi der Karkasse wird weniger auf Schub belastet, das Gummi wird weniger warm und weniger Energie wird dissipiert.
-
Vorteilhaft für die andere vorgeschlagene Lösung ist es, wenn zwei weitere Verstärkungslagen - im Querschnitt des Reifens betrachtet - zumindest in einer Höhe vom Kern bis zum Gürtel reichend, in jeder Seitenwand im Reifen angeordnet sind und wenn die Festigkeitsträger dieser Verstärkungslage derart in den beiden Verstärkungslagen angeordnet sind, dass diese einen Winkel von 45° mit der Umfangsrichtung einschließen, wobei die Festigkeitsträger der einen Verstärkungslage kreuzend zu den Festigkeitsträgern der anderen Verstärkungslage angeordnet sind. So können nicht nur Antriebs- sondern auch Bremskräfte gut übertragen werden.
-
Vorteilhaft für die andere vorgeschlagene Lösung ist es, wenn in der Seitenwandgummierung des Reifens Kurzfasern eingemischt sind, die einen Winkel von 45° zur Umfangsrichtung einnehmen. Auf diese Weise kann die Umfangssteifigkeit des Reifens in wenigsten eine Richtung vergrößert werden, so dass der erwünsche vergrößerte Wirkungsgrad entweder beim Antreiben oder Bremsen eintritt.
-
Vorteilhaft für die andere vorgeschlagene Lösung ist es, wenn der Reifen ähnlich einem SSR-Reifen mit einem vergleichsweise sehr dünnen Insert versehen wird. In diesem Insert sind Kurzfasern beigemischt, die einen Winkel von 0° -90° und vorzugsweise einen Winkel von 45° zur Umfangsrichtung einnehmen. Auf diese Weise kann die Umfangssteifigkeit des Reifens in wenigstens eine Richtung vergrößert werden, so dass der erwünschte vergrößerte Wirkungsgrad entweder beim Antreiben oder Bremsen eintritt.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verstärkungslage eine Diagonalkarkasslage ist.
-
Zweckmäßig ist es, wenn der Fahrzeugluftreifen ein Notlaufreifen mit im Querschnitt mondsichelförmigen Verstärkungsprofilen in den Seitenwänden ist. Vorteilhaft ist insbesondere, dass der Temperaturaufbau im Bereich der Karkassgummierung vermindert ist, so dass ein verfrühter Ausfall während des Notlaufs durch zu hohe Temperaturen vermieden ist und eine verlängerte Notlaufstrecke erhaltbar ist.
-
Diese Notlaufreifen heißen SSR (Self Supporting Runflat) - Reifen und zeichnen sich dadurch aus, dass die Verstärkungsprofile im Querschnitt mondsichelförmig ausgeführt sind und aus Gummi bestehen, 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 selbstragend zu erhalten. Ein derartiger Reifen ist beispielsweise aus der
DE 2 331 530 A1 bekannt geworden.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen die:
- 1 einen Querschnitt einen hälftigen Fahrzeugluftreifen;
- 2 eine Seitenaufsicht auf die Verstärkungslage des Reifens der 1,
- 3 eine Reifenseitenaufsicht auf die Verstärkungslagen eines anderen Reifens.
-
Die 1 zeigt schematisch den Querschnitt durch die Hälfte eines Fahrzeugluftreifens für Personkraftwagen. Der Reifen weist eine bei der dargestellten Ausführungsform einlagig ausgeführte Radialkarkasse 1 auf, welche beispielsweise Polyesterfäden als Verstärkungselemente enthält. Der Reifen weist ferner einen profilierten Laufstreifen 2, einen aus zwei Gürtellagen 3a, 3b bestehenden Gürtel 3, eine luftdichte Innenschicht 4 und Wulstbereiche mit je einem Wulstkern 6 aus Stahl und einem Kernprofil 7 auf, welches auf dem Wulstkern 6 und gleichermaßen wie dieser ringförmig in Umfangsrichtung umlaufend angeordnet ist. Die Karkasse 1 ist von axial innen nach axial außen um die Wulstkerne 6 herumgeschlagen, ihr freier Endabschnitt, der Karkasshochschlag 1a, endet radial außerhalb der Kernprofile 7. Die beiden Gürtellagen 3a, 3b können in bekannter Weise aus in eine Gummimischung eingebetteten Stahlkord-Festigkeitsträgern 9 bestehen, wobei die Stahlkorde 9 in den beiden Gürtellagen 3a, 3b jeweils parallel zueinander, die Stahlkorde 9 in der einen Gürtellage 3a jedoch zu den Stahlkorden 9 in der anderen Gürtellage 3b gekreuzt verlaufen, wobei der Winkel, den die Stahlkorde mit der Umfangsrichtung (Pfeil) einschließen, in der Größenordnung von 20° beträgt. Der Gürtel 3 ist mit einer Bandage 5 bedeckt, die ebenfalls in bekannter Weise ausgeführt sein kann, und beispielsweise als Festigkeitsträger Nylonfäden enthält.
-
In jeder Seitenwand 12 ist je eine weitere Verstärkungslage 9 angeordnet, die über die Höhe h vom Kern 6 bis zum Gürtel 8 reicht. Die Festigkeitsträger 10 dieser Verstärkungslage 9 sind Korde und derart in der Verstärkungslage 9 angeordnet, dass sie einen Winkel von 45° mit der Umfangsrichtung einschließen. Derart können die Antriebskräfte in Form von Zug über die Festigkeitsträger 10 der weiteren Verstärkungslage 9 aufgenommen und übertragen werden.
-
Die 2 zeigt eine Aufsicht auf die weitere Verstärkungslage 9 in der Reifenseitenwand 12 des Reifens der 1 und den Gürtel 3. Die Bewegungsrichtung des angetriebenen Rades ist durch den Pfeil dargestellt. Die weitere Verstärkungslage 9 zeigt die Anordnung der Festigkeitsträger 10, von denen hier beispielhaft nur 3 Festigkeitsträger dargestellt sind. Die Festigkeitsträger 10 dieser Verstärkungslage 9 sind Korde, welche derart in der Verstärkungslage 9 angeordnet sind, dass sie einen Winkel α1 von etwa 45° mit der Umfangsrichtung (unterer Pfeil) einschließen. Derart können die Antriebskräfte in Form von Zug über die Festigkeitsträger 10 der weiteren Verstärkungslage 9 aufgenommen und übertragen werden.
-
Die 3 zeigt eine Aufsicht auf zwei weitere Verstärkungslagen 9, 11 in der Reifenseitenwand 12 des Reifens der 1 und den Gürtel 3. Die Bewegungsrichtung des angetriebenen Rades ist durch den Pfeil dargestellt. Die weiteren Verstärkungslagen 9, 11 zeigen die Anordnung der Festigkeitsträger 10, von denen hier beispielhaft nur je 3 Festigkeitsträger je Verstärkungslage 9, 11 dargestellt sind. Die beiden Verstärkungslagen 9, 11 liegen übereinander, also in der Blattebene hintereinander, sind aber der Übersicht halber nicht als zwei gesonderte Lagen dargestellt, so dass die Anordnung der Festigkeitsträger 10 beider Lagen zueinander gut erkennbar ist. Die Festigkeitsträger 10 dieser Verstärkungslagen 9, 11 sind Korde, welche derart in den Verstärkungslagen 9, 11 angeordnet sind, dass sie in der einen Verstärkungslage 9 einen Winkel α1 von 45° mit der Umfangsrichtung (unterer Pfeil) einschließen und in der anderen Verstärkungslage 11 einen Winkel α2 von -45° einnehmen und derart die Festigkeitsträger 10 der einen Lage 9 kreuzend und gegenläufig zur anderen Lage 11 orientiert sind. Derart können die Antriebs- und Bremskräfte in Form von Zug über die
-
Festigkeitsträger 10 der weiteren Verstärkungslagen 9, 11 aufgenommen und übertragen werden.
-
Der Begriff „Normalbetrieb“ bedeutet in dieser Anmeldung in Vorwärtsfahrt des betreffenden Kraftfahrzeuges.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Karkasse
- 2
- Laufstreifen
- 3
- Gürtellage
- 4
- Innenschicht
- 5
- Bandage
- 6
- Wulstkern
- 7
- Kernprofil
- 8
- Gürtelkante
- 9
- Verstärkungslage
- 10
- Festigkeitsträger
- 11
- Verstärkungslage
- 12
- Seitenwand
