DE102010000013A1

DE102010000013A1 - Fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE102010000013A1
Application number: DE201010000013
Authority: DE
Inventors: Viktor 30459 Blümel; Rafal 30161 Nojek
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2011-07-14
Also published as: WO2011082845A1; EP2521656A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit zwei oder mehr sich in einem Winkel kreuzenden, Festigkeitsträger aufweisenden Gürtellagen und mit einer, ein- oder mehrlagig ausgeführten, Festigkeitsträger aufweisenden Gürtelbandage. Die Festigkeitsträger wenigstens einer Gürtellage sind aus einem nicht-metallischen Werkstoff, wobei jede Gürtellage bei vorgegebener Dehnung um 1% eine Spannung < 17.500 N per dm Breite aufweist, und wobei die Festigkeitsträger der Gürtellagen einen Winkel von 18° bis 45° mit der Umfangsrichtung des Reifens einschließen. Die Festigkeitsträger der Gürtelbandage sind aus einem nicht-metallischen Werkstoff. Die Gürtelbandage weist insgesamt bei vorgegebener Dehnung um 1% eine Spannung > 2.000 N per dm Breite auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit zwei oder mehr sich in einem Winkel kreuzenden, Festigkeitsträger aufweisenden Gürtellagen und mit einer, ein- oder mehrlagig ausgeführten, Festigkeitsträger aufweisenden Gürtelbandage.
Konstruktionen von Fahrzeugluftreifen sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Radialluftreifen weisen u. a. einen Gürtel und häufig eine Gürtelbandage auf.
Der aus zwei oder mehr sich in einem Winkel kreuzenden Gürtellagen bestehende Gürtel sorgt für die Steifigkeit der Lauffläche in Längs- und Querrichtung. Dieses dient beim Fahren der Kraftübertragung, verbessert die Seitenführung und verringert den Abrieb des Reifens. Die aus einer oder mehreren umfangsorientierten Lagen bestehende Gürtelbandage dient im Wesentlichen dazu, zusätzlich Kräfte in Umfangsrichtung aufzunehmen, um beispielsweise das Reifenwachstums aufgrund von Fliehkräften im Betrieb des Reifens zu begrenzen. Die Gürtelbandage kann den Gürtel abdecken, oder aber auch kann die Gürtelbandage insgesamt oder können einzelne Bandagenlagen sich zwischen oder unter den Gürtellagen befinden.
Es ist bekannt und heutzutage üblich, Stahlkorde als Festigkeitsträger in den Gürtellagen des Gürtels einzusetzen. Die Stahlkorde sind innerhalb der Festigkeitsträgerlage im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind und in Kautschukmaterial eingebettet. In PKW-Luftreifen verbaute Gürtellagen weisen häufig Stahlkorde der Konstruktion 2 × 0,30 mm auf. Die Kordkonstruktion 2 × 0,30 mm bedeutet, dass zwei Drähte von 0,30 mm Durchmesser miteinander zu einem Kord verdreht sind, so dass der Kord einen Durchmesser von ca. 0,60 mm hat. Eine derartige Gürtellage ist derart konstruiert, dass diese bei einer vorgegebenen Dehnung von 1% eine Spannung größer als 17.500 N per dm Breite aufweist. Nachteilig an Stahlkorden als Festigkeitsträger der Gürtellage ist, dass Stahl korrosionsanfällig ist, wenn der Laufstreifen bis zu einer Gürtellage durchstochen ist und Feuchtigkeit eindringt. Zudem ist das Haftsystem zwischen Stahl und Kautschuk aufwendig und teuer, unter anderem da die Stahlkorde zur besseren Haftung in Messing eingebettet werden müssen.
Es ist ebenfalls bekannt und heutzutage üblich, Gürtelbandagen in Kombination mit Stahlgürteln einzusetzen. In Pkw-Luftreifen verbaute Gürtelbandagen weisen häufig ein oder zwei Lagen gummierte Nylonkorde der Konstruktion 940 × 2 bei 80 epdm auf. Eine derartige Gürtelbandage ist derart konstruiert, dass diese bei einer vorgegebenen Dehnung von 1% in Richtung der Kordlängserstreckung eine Kraft von kleiner oder gleich etwa 1500 N per dm Breite aufbaut. Nylon wird häufig verwendet, weil dieses Material einen Heißschrumpf aufweist, das heißt, es schrumpft bei Erhitzen. Das ist sowohl bei der Vulkanisation des Reifens als auch beim Hochgeschwindigkeitsbetrieb von Vorteil, weil die Gürtelbandage dann den Zusammenhalt des Gürtelpaketes fördert. Außerdem wird dadurch dagegen vorgebeugt, dass die Gürtelbandage beim Betrieb in Kompression gerät, was nachteilig für deren Dauerermüdungsbeständigkeit ist und zu Brüchen des Bandagenmaterials führen kann.
Es ist ebenfalls bekannt, Nicht-Stahl-Werkstoffe wie Rayon, Glas oder Aramid als Festigkeitsträger der Gürtellage einzusetzen. Diese Werkstoffe weisen ein besseres und einfacheres Haftsystem zu Kautschuk, als Stahl zu Kautschuk, auf. Diese Werkstoffe haben aber einen geringeren Modul als Stahl, so dass in üblichen Konstruktionen bei vorgegebener Dehnung weniger Spannung aufgebaut werden kann und deshalb Nachteile in der Performance des Reifens aufgetreten sind. Der Reifen ist unter Betriebsluftdruck unerwünscht „gewachsen” und es hat sich eine für die Performance ungünstige Bodenaufstandsfläche ergeben.
Die Bestrebungen der Reifenentwicklungen gehen beständig dahin, einen kostengünstigen Reifen bereitzustellen, bei dem aber die Performance auf einem hohen Niveau gehalten ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen kostengünstigen Fahrzeugluftreifen bereitzustellen, der aber dennoch eine gute Performance aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Festigkeitsträger wenigstens einer Gürtellage aus einem nicht-metallischen Werkstoff sind, welche innerhalb der Gürtellage im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet und in Kautschukmaterial eingebettet sind und wobei jede Gürtellage bei vorgegebener Dehnung um 1% in Richtung der Festigkeitsträgerlängserstreckung eine Spannung < 17.500 N per dm Breite aufweist, wobei die Festigkeitsträger der Gürtellagen einen Winkel von 18° bis 45° mit der Umfangsrichtung des Reifens einschließen, wobei die Festigkeitsträger der Gürtelbandage aus einem nicht-metallischen Werkstoff sind und einen Heißschrumpf aufweisen und wobei die Gürtelbandage insgesamt bei vorgegebener Dehnung um 1% eine Spannung > 2.000 N per dm Breite aufweist.
Erfindungsgemäß ist erreicht, dass nicht-metallische Festigkeitsträger in den Gürtellagen eingesetzt werden, deren verringerter Modul durch den vergleichsweise hohen Kraftaufbau bei Dehnung der Gürtelbandage kompensiert wird. Es ist eine hohe Performance erreicht, da im Betrieb des Reifens eine geeignete dynamische Bodenaufstandsfläche erhalten ist. Ein aufwendiges Haftsystem, wie bei Stahlkorden erforderlich, ist nicht notwendig. Zudem neigt der nicht-metallische Festigkeitsträger der Gürtellage bei Durchstichen nicht zur Korrosion, wodurch die Haltbarkeit des Fahrzeugluftreifens verbessert ist. Zudem ist die Durchschlagfestigkeit der Gürtellage höher als bei Gürtellagen mit Stahl-Festigkeitsträgern vergleichbar verringerten Kraftaufbaus bei vorgegebener Dehnung, wodurch ebenfalls die Haltbarkeit des Fahrzeugluftreifens verbessert ist. Durch den Einsatz nicht-metallischer Festigkeitsträger in den Gürtellagen wird das Gewicht des Fahrzeugluftreifens ebenfalls vorteilhafterweise reduziert.
Es ist ein erfindungsgemäßer Reifen geschaffen, der kostengünstig ist, der aufgrund seines geringeren Gewichtes einen verbesserten Rollwiderstand aufweist und der zudem eine verbesserte Hochgeschwindigkeitstauglichkeit besitzt.
Die Festigkeitsträger der Gürtellagen können aus Polyester, Rayon, Lyocell, PVA, PEN, POK, Vectran, Aramid, Glasfaser oder natürlichen Fasern wie Sisal, Flachs, Hanf, Jute, Baumwolle oder Ramie sein. Vorzugsweise sind die Festigkeitsträger Korde aus Rayon oder Lyocell^®.
Die Festigkeitsträger der Gürtelbandage sind bevorzugt Materialien aus den Klassen Polyester oder Nylon. Es können ebenfalls Hybridkonstruktionen aus Rayon, Lyocell, PVA, PEN, POK, Vectran oder Aramid mit Polyester oder Nylon eingesetzt werden. Wesentlich ist, dass zumindest ein Material des Festigkeitsträgers Heißschrumpfeigenschaften besitzt.
Wesentlich ist, dass die Konstruktionen der Festigkeitsträger der Gürtellagen und der Bandage aufeinander erfindungsgemäß eingestellt sind, um im Betrieb des Reifens eine geeignete dynamische Bodenaufstandsfläche zu erhalten. Die Gürtelbandage kann gespult sein und ein lückenhaftes Spulmuster aufweisen, derart, dass die effektive Korddichte verringert ist.
Da der erfindungsgemäße Reifen an Gewicht verringert ist, bietet sich der Einsatz in vergleichsweise schweren Notlaufreifen wie in einem SSR-Reifen oder einem Reifen mit einer radial innen an der Reifeninnenschicht angeordneten, selbsthaftenden viskosen Dichtschicht an.
Das „Mehrgewicht” dieser Notlaufreifen kann vorteilhafterweise durch die vorbeschriebene Gürtellagen- und Bandagenkonstruktion kompensiert werden. SSR-Reifen (Self-Supporting-Runflat) sind Reifen mit Verstärkungsprofilen in den Reifenseitenwänden, durch die der Reifen auch bei Entlüftung über eine gewisse Fahrstrecke selbsttragend erhalten bleibt. Reifen mit Dichtschicht, welche sich zwischen den Schultern unter dem Laufstreifen auf der Reifeninnenschicht befindet, zeichnen sich dadurch aus, dass, wenn ein Fremdkörper die Lauffläche des Fahrzeugluftreifens penetriert, dieser durch die Dichtschicht umschlossen wird und einem eventuellen Luftverlust durch quasi sofortiges Abdichten vorgebeugt wird.
Ein bevorzugtes Beispiel einer erfindungsgemäßen Konstruktion eines PKW-Reifens der Reifendimension 225/45 R 17 weist einen 2-lagigen Gürtel aus Rayon-Korden der Konstruktion 1840 × 2 bei etwa 118 epdm auf, wobei die Rayon-Korde einen Winkel von 28° mit der Reifenumfangsrichtung einschließen, und weist eine 1-lagige Bandage mit Korden aus Polyester der Konstruktion 1440 × 2 bei in etwa 105 epdm auf, wobei die Korde auf Polyester in etwa in Reifenumfangsrichtung angeordnet sind und die Gürtellagen abdecken. Jede Gürtellage weist bei vorgegebener Dehnung um 1% in Richtung der Festigkeitsträgerlängserstreckung eine Spannung von etwa 3.500 N per dm Breite auf und die Gürtelbandage weist bei vorgegebener Dehnung um 1% eine Spannung von etwa 2.000 N per dm Breite auf. Im Betrieb des PKW-Reifens ist eine geeignete dynamische Bodenaufstandsfläche erhalten.
Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen kann ein PKW-, Van-, oder ein Light Truck-Luftreifen sein.
Ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen in seiner allgemeinsten Form weist zwei oder mehr sich in einem Winkel kreuzende, Festigkeitsträger aufweisende Gürtellagen sowie eine, ein- oder mehrlagig ausgeführte, Festigkeitsträger aufweisende Gürtelbandage auf, wobei die Festigkeitsträger der Gürtellagen und der Gürtelbandage im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet und in Kautschukmaterial eingebettet sind, und wobei jede Gürtellage bei vorgegebener Dehnung um 1% in Richtung der Festigkeitsträgerlängserstreckung eine Spannung < 17.500 N per dm Breite aufweist, und wobei die Festigkeitsträger der Gürtellagen einen Winkel von 18° bis 45° mit der Umfangsrichtung des Reifens einschließen, und wobei die Festigkeitsträger der Gürtelbandage innerhalb der Festigkeitsträgerlage in etwa in Reifenumfangsrichtung angeordnet sind und aus einem Werkstoff sind, welcher einen Heißschrumpf aufweist, und wobei die Gürtelbandage insgesamt bei vorgegebener Dehnung um 1% eine Spannung > 2.000 N per dm Breite aufweist. Die Merkmale der Ansprüche 1–10 können vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Anspruchs 11 sein.

Claims

Fahrzeugluftreifen mit zwei oder mehr sich in einem Winkel kreuzenden, Festigkeitsträger aufweisenden Gürtellagen und mit einer, ein- oder mehrlagig ausgeführten, Festigkeitsträger aufweisenden Gürtelbandage, wobei die Festigkeitsträger wenigstens einer Gürtellage aus einem nicht-metallischen Werkstoff sind, welche innerhalb jeder Gürtellage im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet und in Kautschukmaterial eingebettet sind und wobei jede Gürtellage bei vorgegebener Dehnung um 1% in Richtung der Festigkeitsträgerlängserstreckung eine Spannung < 17.500 N per dm Breite aufweist, und wobei die Festigkeitsträger der Gürtellagen einen Winkel von 18° bis 45° mit der Umfangsrichtung des Reifens einschließen, und wobei die Festigkeitsträger der Gürtelbandage aus einem nicht-metallischen Werkstoff sind, welche innerhalb der Festigkeitsträgerlage im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander in etwa in Reifenumfangsrichtung angeordnet sind und einen Heißschrumpf aufweisen, und wobei die Gürtelbandage insgesamt bei vorgegebener Dehnung um 1% eine Spannung > 2.000 N per dm Breite aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger der Gürtellage aus Polyester, Rayon, Lyocell, PVA, PEN, POK, Vectran, Aramid, Glasfaser oder den natürlichen Fasern Sisal, Flachs, Hanf, Jute, Baumwolle oder Ramie sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger der Gürtelbandage Materialien aus den Klassen Polyester, Nylon sind oder Hybridkonstruktionen aus Rayon, Lyocell, PVA, PEN, POK, Vectran oder Aramid mit Polyester oder Nylon sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger sämtlicher Gürtellagen aus einem nicht-metallischen Werkstoff sind.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger der Gürtellagen ein Rayon-Kord oder ein Lyocell^®-Kord der Konstruktion 1840 × 2 bei 118 epdm ist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger der Gürtelbandage ein Polyester-Kord der Konstruktion 1440 × 2 bei 105 epdm ist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger jeder Gürtellage einen Winkel von 27° bis 35°, vorzugsweise von etwa 28° mit der Reifenumfangsrichtung einschließen.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gürtellagen geschnittene Gürtellagen sind.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugluftreifen Notlaufeigenschaften durch unterhalb des Gürtels im Reifenschulterbereich und innerhalb der Seitenwände des Reifens angeordnete, im Querschnitt mondsichelförmige, über den Umfang der Seitenwand ringförmig geschlossene Verstärkungsprofile aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugluftreifen radial innen an der Reifeninnenschicht eine selbsthaftende viskose Dichtschicht aufweist.
Fahrzeugluftreifen mit zwei oder mehr sich in einem Winkel kreuzenden, Festigkeitsträger aufweisenden Gürtellagen und mit einer, ein- oder mehrlagig ausgeführten, Festigkeitsträger aufweisenden Gürtelbandage, wobei die Festigkeitsträger der Gürtellagen und der Gürtelbandage im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet und in Kautschukmaterial eingebettet sind, und wobei jede Gürtellage bei vorgegebener Dehnung um 1% in Richtung der Festigkeitsträgerlängserstreckung eine Spannung < 17.500 N per dm Breite aufweist, und wobei die Festigkeitsträger der Gürtellagen einen Winkel von 18° bis 45° mit der Umfangsrichtung des Reifens einschließen, und wobei die Festigkeitsträger der Gürtelbandage innerhalb der Festigkeitsträgerlage in etwa in Reifenumfangsrichtung angeordnet sind und aus einem Werkstoff sind, welcher einen Heißschrumpf aufweist, und wobei die Gürtelbandage insgesamt bei vorgegebener Dehnung um 1% eine Spannung > 2.000 N per dm Breite aufweist.