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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugreifen, insbesondere einen
Fahrzeugluftreifen, mit einer Lauffläche, die mindestens
teilweise aus einer Gummimischung besteht, nach dem Oberbegriff des
ersten Anspruchs.
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In
der Reifenentwicklung ist aus fahrtechnischen und aus Sicherheitsgründen
ein möglichst hoher Reibungsbeiwert zwischen Lauffläche
und Fahrbahn erwünscht. Je nach Fahrzeugkategorie werden Reibungsbeiwerte
zwischen 0,8 und 0,95 erreicht. Aus der
DE 32 18 124 A1 ist ein
Fahrzeugreifen für Winterbetrieb bekannt, dessen Lauffläche
Körner härteren Materials als Gummi enthält,
um auf glatter, insbesondere vereister, Fahrbahn eine erhöhte
Haft- bzw. Gleitreibung zu besitzen.
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Die
Erprobung von Kraftfahrzeugen für Winterbetrieb, also mit
niedrigen Reibwerten erfolgt derzeit entweder im Winter oder in
kalten Gebieten, wo auch im Sommer Winterbedingungen herrschen.
So ist eine umfassende Erprobung des Fahrverhaltens auf niedrigem
Reibwert derzeit nur im Winter bei ausreichender Schneelage möglich.
Zum Beispiel finden umfangreiche Erprobungen im Norden statt, die
auch nur von November bis Februar zuverlässig durchgeführt
werden können. Erprobungen auf Niedrigreibwertfahrbahnen
im Sommer sind auf räumlich begrenzten, dafür
ausgelegten Niedrigreibwertflächen, nicht aber im ausgedehnteren
Straßennetz oder auf allen Strecken eines Versuchsgeländes
möglich.
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Deshalb
ist es derzeit nötig, den Produktentstehungsprozess eines
Kraftfahrzeugs jahreszeitenabhängig zu planen. Für
andere Erprobungsarten, wie die Absicherung der Fahrzeugeigenschaften
unter extremen Klimabedingungen, kann die Wintererprobung ersetzt
werden. Zum Beispiel durch spezielle Klimakanäle auch mit
Schneebewurf zur Absicherung von Sichtverhältnissen bei
Niederschlag.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine jahreszeitenunabhängige
Planung des Produktentstehungsprozesses für Kraftfahrzeuge
zu ermöglichen und dafür die Absicherung des Fahrverhaltens
des Kraftfahrzeugs bei Niedrigreibwert auch bei nicht wintergemäßen
Klimaverhältnisseim zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Nach
der Erfindung ist ein Fahrzeugreifen, insbesondere ein Fahrzeugluftreifen
mit einer Lauffläche, die mindestens teilweise aus einer
Gummimischung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens Teile
der Lauffläche aus einem reibungsvermindernden Material
bestehen, so dass der reibungsvermindernde Belag auf der Lauffläche
gegenüber einem Straßenbelag einen geringeren
Reibungsbeiwert aufweist als die ursprüngliche Gummimischung
der Lauffläche, wobei der Aufbau des Fahrzeugreifens so
gestaltet ist, dass dessen weitere physikalische Reifeneigenschaften,
insbesondere Längs- und Querkraftverhalten, dynamisches
Einlaufverhalten, vertikale Federungs- und Dämpfungseigenschaften,
im Wesentlichen denen eines Winterreifens entsprechen.
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Das
hat den Vorteil, dass auf diese Weise ein Fahrzeugreifen bereitgestellt
werden kann, der auf trockenem oder nassem Asphalt ähnliche
Kraftschlussverhältnisse wie auf Schnee oder Eis aufweist.
Mit einem solchen Erprobungsreifen können zu jeder Jahreszeit
Niedrigreibwert-Verhältnisse für die Fahrzeugerprobung
simuliert werden. Zur technischen Umsetzung wird eine entsprechende
Materialmischung der Lauffläche vorgeschlagen. Es wird
vorgeschlagen, mehrere Materialmischungen zu entwickeln, um abgestuft
mit verschiedenen Fahrzeugreifen unterschiedliche Straßenverhältnisse
simulieren zu können. Vorzugsweise weist der reibungsvermindernde
Belag gegenüber Straßendecken einen Reibungsbeiwert
von weniger als 0,5 für trockene Verhältnisse
oder auch weniger als 0,3 für nasse Verhältnisse
auf.
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Daher
ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, dass der reibungsvermindernde Belag aus einer weiteren
Gummimischung besteht, die zum Beispiel gegenüber dem Straßenbelag
auch einen Reibungsbeiwert von weniger als 0,2 aufweisen kann.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass
der reibungsvermindernde Belag auf die gesamte Oberfläche
der Lauffläche des Fahrzeugreifens aufgebracht ist. Dabei
kann der reibungsvermindernde Belag in radialer Richtung auch aus
mehreren Schichten bestehen. Zum Beispiel kann die innerste Schicht
des reibungsvermindernden Belages eine Härte aufweisen,
die zwischen der Härte der ursprünglichen Gummimischung
und einer radial weiter außen gelegenen Schicht des reibungsvermindernden
Belages liegt.
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Bei
einschichtiger Ausbildung des reibungsvermindernden Belags kann
dieser eine um 5 bis 8 Shore-Härtegrade größere
Härte besitzen als die darunter befindliche ursprüngliche
Gummimischung besitzt. Bei zweischichtigem reibungsverminderndem
Belag kann die erste Schicht des reibungsvermindernden Belages bei
einer Schichtstärke zwischen 0,3 und 0,7 mm um 3 bis 6
Shore-Härtegrade härter sein als die darunter
befindliche ursprüngliche Gummimischung und die zweite
Schicht des reibungsvermindernden Belages kann bei einer Schichtstärke
zwischen 0,3 und 0,7 mm um weitere 2 bis 5 Shore-Härtegrade
härter sein als die erste Schicht des reibungsvermindernden
Belages.
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Die
Erfindung beinhaltet auch ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugreifens,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass der reibungsvermindernde Belag
als mindestens ein Kautschukmischungs-Streifen auf die ursprüngliche
Laufstreifen-Gummimischung aufgebracht wird. Dabei kann auch vorgesehen
sein, zusätzlich, durch eine am Fahrzeug angebrachte Vorrichtung,
die Lauffläche des Fahrzeugreifens mit einer geeigneten
Flüssigkeit zu benetzen, um den Reibwert während
der Fahrt variieren zu können.
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Die
Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise in all Ihren Ausführungsformen
eine von den Jahreszeiten unabhängige Erprobung des Fahrverhaltens von
Kraftfahrzeugen auf Straßenoberflächen mit niedrigem
Reibwert, da dieser druch den Reifen simuliert wird. Damit können
Fahrwerksparameter und Fahrwerkregelsysteme zu jeder Zeit einfach
und kostensparend auf ihr Niedrigreibwert-Verhalten hin ausgelegt
und abgesichert werden. Durch die Darstellung des Niedrigreibwerts
seitens des Reifens wird, im Gegensatz zu fahrbahnseitiger Darstellung,
der mögliche Fahrraum für Niedrigreibwert-Erprobungen nicht
eingeschränkt.
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Die
Niedrigreibwert-Erprobung eines Kraftfahrzeugs ist damit nicht mehr
an eine Jahreszeit gebunden. Da andere Erprobungsumfänge
einer Wintererprobung sukzessive durch Prüfstandserprobungen
ersetzt werden können, ist damit eine Flexibilisierung
des Entwicklungszeitplans möglich.
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Es
hat sich als vorteilhaft zur Erzielung ausreichender Haftung zwischen
reibungsverminderndem Belag und der darunter befindlichen Gummimischung
herausgestellt, dass der reibungsvermindernde Belag ebenfalls aus
einer Gummimischung besteht.
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Durch
Aufbringen des reibungsvermindernden Belages im unvulkanisierten
Zustand auf den unvulkanisierten Rohling und gemeinsamer Behandlung
in der Vulkanisationspresse wird die höchste Haftung erzielt.
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Die
Kautschukmischung zur Erstellung des reibungsvermindernden Belages
ist zweckmäßigerweise nur gering gefüllt
und weist eine hohe Vernetzung auf, die durch hohe Beschleunigerdosierung
im Verhältnis zu den darunter liegenden Kautschukmischungen
und/oder durch großen Temperaturgradienten während
der Vulkanisation (hohe Vulkanisationstemperatur bei kürzerer
Vulkanisationsdauer) zu erzielen ist. Die eingesetzte Masse Ruß liegt
vorzugsweise bei oder unter 35 Kautschukprozent, das heißt,
die Rußmasse beträgt weniger als oder gleichviel
wie das 0,35-fache der Masse aller Kautschuke innerhalb der Kautschukmischung.
Als Kautschuke empfehlen sich Polybutadien und Naturkautschuk sowie
deren Verschnitte.
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Aufgrund
der hohen Vernetzung ist die Abriebbeständigkeit des reibungsvermindernden
Belages sehr hoch. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch der reibungsvermindernde
Belag dünn gehalten werden kann. Reibungsbeiwert und Härte
einer Gummimischung können in sehr weiten Grenzen unabhängig voneinander
durch Wahl eines geeigneten Mischungsrezeptes eingestellt werden.
Im Gegensatz dazu ist die Abriebbeständigkeit eng an die
Härte gekoppelt. In den bevorzugten Erfindungsvarianten
hat deshalb der reibungsvermindernde Belag gegenüber der
darunter befindlichen Gummimischung eine erhöhte Härte.
Weil die Schubbeanspruchung in der Fügefläche über
der Härtedifferenz steigt, darf die Härtedifferenz
nicht zu groß sein. Nach bisheriger Erkenntnis darf die
Härtedifferenz zwischen Gummischichten bis zu 8 Shore-Härtegraden
betragen.
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Bei
besonders hoher Härtedifferenz, empfiehlt sich ein zweischichtiger
Aufbau des reibungsvermindernden Belages. Dabei sollte die erste Schicht
des reibungsvermindernden Belages eine Härte zwischen der
der ursprünglichen Gummimischung und der der zweiten Schicht
aufweisen.
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Bei
einschichtigem Aufbau sollte der reibungsvermindernde Belag um 5
bis 8 Shore-Härtegrade härter sein als das darunter
befindliche Gummi und eine Dicke zwischen 0,1 und 1,0 mm aufweisen. Bei
mehrschichtigem Aufbau sollte die untere Schicht mindestens 0,3
mm und die obere mindestens 0,4 mm dick sein und der gesamte reibungsvermindernde
Belag nicht dicker als 1,2 mm. Die untere Schicht sollte um 3 bis
6 Shore-Härtegrade härter sein als die darunter
befindliche Gummimischung und die weiteren Schichten sollten um
2 bis 5 Shore-Härtegrade härter sein als die jeweils
darunter befindliche Schicht. – Obwohl der reibungsvermindernde
Belag auch aus mehr als zwei Schichten in analoger Weise aufgebaut
werden kann, scheint dieser Aufwand selbst bei höchsten
Anforderungen nicht erforderlich zu sein. Vielmehr reicht in den
meisten Fällen eine einzige Schicht aus.
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Der
erzielte Reibungsbeiwert ist umso niedriger, desto grösser
die Härte und desto kleiner die Hysterese ist. Umso grösser
die Härte des Belages gegenüber der Härte
des darunter befindlichen Gummis ist, umso geringer muss die Dicke
des Belages sein, damit sich der Belag bei großer Beanspruchung nicht
vom Laufflächen-Gummi löst. Zur Herstellung erfindungsgemäßer
Reifen empfiehlt es sich, den reibungsvermindernden Belag in Form
von Kautschukmischungsstreifen aufzubringen.
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Zwei
Figuren zeigen qualitativ die unterschiedliche Charakteristik eines
herkömmlichen Fahrzeugreifens im Vergleich mit einem Fahrzeugreifen
gemäß der Erfindung. In 1 ist der
Längskraftverlauf über dem Längsschlupf
und in 2 der Querkraftverlauf über dem Schräglaufwinkel
aufgetragen. Die jeweils obere Kennlinie ist diejenige eines herkömmlichen
Fahrzeugreifens und die jeweils untere Kennlinie ist diejenige eines
erfindungsgemäßen Fahrzeugreifens zur Fahrzeugerprobung.
Letzterer ist ein Fahrzeugreifen, der zum Beispiel auf trockenem
Asphalt dieselben Fahreigenschaften aufweist, wie ein Winterreifen
auf schneebedeckter Fahrbahn. So kann eine Winterfahrerprobung zu
jeder Jahreszeit auf normalem Straßenbelag durchgeführt
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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