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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart, insbesondere für Lastkraftwagen oder Busse, mit einer gasdichten, aus zumindest einer Gummimischung bestehenden Innenschicht, welche Abschnitte unterschiedlicher Dicke aufweist, mit einem Gürtelverband und einer Karkasse mit in eine Karkassgummierung eingebetteten Stahlkorden, deren Durchmesser mindestens 0,2 mm beträgt.
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Reifen für Lastkraftwagen und Busse müssen eine hohe Tragfähigkeit aufweisen und sind daher derart ausgeführt, dass sie für einen Einsatz unter einem relativ hohen Luftdruck geeignet sind. Die Karkasse dieser Reifen wird mit zugfesten Festigkeitsträgern, üblicherweise Stahlkorden, verstärkt. Da auch Reifen für Lastkraftwagen und Busse als schlauchlose Reifen ausgeführt sind, weisen sie zur Innenseite, zum Reifeninnenraum, eine gasdichte Innenschicht auf. Um die Gasdichtigkeit sicherzustellen, wird üblicherweise zur Herstellung der Innenschicht eine Kautschukmischung verwendet, die Butylkautschuk oder Halobutylkautschuk enthält. Die Dicke der Innenschicht ergibt sich aus den Anforderungen an die Gasdichtigkeit und dem spezifischen Gasdichtigkeitsdurchgang der eingesetzten Innenschichtmischung. Um die Produktionskosten möglichst gering zu halten, wird die Dicke der Innenschicht meist nicht größer gewählt als es für das Erreichen der geforderten Gasdichtigkeit notwendig ist.
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Ein Reifen der eingangs genannten Art ist aus der
DE 1 605 658 A1 bekannt. Bei diesem Reifen ist die Innenschicht in den Schulterbereichen dicker ausgeführt als in den übrigen Bereichen des Reifens. Durch diese Maßnahme sollen Reifenschwingungen, die von der Fahrbahn erregt und auf das Rad übertragen werden, gedämpft bzw. unterdrückt werden.
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Aus der
US 5,879,488 B1 ist ein Fahrzeugluftreifen für LKW oder Busse bekannt, welcher eine Innenschicht aufweist, die zur Optimierung ihrer Luftundurchlässigkeit mit variierender Dicke ausgeführt wird. Die Variation der Dicke erfolgt in Abhängigkeit von der Innentemperatur im Reifen an unterschiedlichen Stellen der Innenschicht, wobei die Innenschichtdicke graduell verändert wird.
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In Folge der zyklischen Belastungen eines Reifens im Betrieb werden die verschiedenen Bauteile im Reifen teilweise hohen Deformationen ausgesetzt. Da Reifen großteils aus viskoelastischem Material (Gummi) bestehen wärmen sich Reifen im Betrieb durch die Hystereseverluste in den Gummimischungen auf. Besonders hohe Temperaturen entstehen dabei im Bereich des Laufstreifens an den Gürtelkanten und in den Wulstbereichen. Die entstehende Wärmeenergie wird teilweise über die Reifenoberfläche an die Umgebung abgeführt. Dies erfolgt über die außenliegenden Bereiche des Reifens, wie Seitenwand und Laufstreifen, aber auch über die innenliegenden Bauteile, wodurch Wärmeenergie an die Luft im Innenraum des Reifens abgegeben wird, was zu einer Erwärmung der Luft im Innenraum führt. Ein Teil dieser Wärmeenergie wird über die Felge des Reifens an die Umgebung abgegeben. Bei dieser Wärmeabgabe an die Umgebung spielt auch die Wärmeleitfähigkeit der Stahlkorde in der Karkasseinlage eine Rolle, die im Vergleich zu Gummi relativ hoch ist. Die Stahlkorde in der Karkasseinlage bewirken unter anderem auch, dass die Wärmeenergie von den seitlichen Laufstreifenbereichen und von den Wulstbereichen in Richtung Seitenwände geleitet wird.
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Es ist grundsätzlich bekannt, dass Gummimischungen bei höheren Umgebungstemperaturen eine reduzierte Dämpfung aufweisen. Um diesen Effekt mit dem Ziel der Reduzierung des Rollwiderstandes zu nutzen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der Isolation des Reifens zum Reifeninnenraum zu erzielen.
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Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Innenschicht symmetrisch zum Reifenzenit einen über eine Breite von mindestens 80% der größten Breite des Gürtelverbandes verlaufenden Abschnitt aufweist, dessen Dicke um mindestens 30% größer ist als die Dicke von Abschnitten in den Seitenwandbereichen.
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Bei einem erfindungsgemäßen Reifen wird daher gezielt in zumindest einem jener Bereiche, wo ein besonders hoher Wärmetransport über die Reifeninnenschicht in den Reifeninnenraum erfolgt, die Innenschicht dicker ausgeführt. Dadurch wird die Wärmeabgabe in den Reifeninnenraum in diesem Bereich reduziert und der Rollwiderstand des Reifens verringert. In Abhängigkeit der Randbedingungen, insbesondere der verwendeten Innerschichtmischung hinsichtlich ihrer Steifigkeit, Dämpfung und Temperaturleitfähigkeit, können bestimmte Innenschichtdicken in den Abschnitten mit unterschiedlichen Dicken für den Reifenrollwiderstand besonders günstig sein Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Innenschicht bei jedem Wulstbereich einen weiteren Abschnitt auf, dessen Dicke um mindestens 30% größer ist als die Dicke der Abschnitte in den Seitenwandbereichen. Durch diese Maßnahme wird zusätzlich in einem weiteren Bereich, in dem normalerweise viel Wärmeenergie über die Innenschicht in den Reifeninnenraum transportiert wird, die Wärmeabgabe reduziert. Diese Maßnahme trägt daher ebenfalls zu einer Verringerung des Rollwiderstandes bei.
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Die weiteren dickeren Abschnitte der Innenschicht bei den Wulstbereichen erstrecken sich zumindest in jeweils einem Bereich, der sich zwischen einer Höhe, die 20% der maximalen Querschnittshöhe des Reifens beträgt, und einer Höhe, die 30% der maximalen Querschnittshöhe beträgt, befindet. Eine gewisse Begrenzung der Ausdehnung der dickeren Abschnitte ist vorteilhaft, um das Reifengewicht nicht unnötig zu erhöhen.
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In den Seitenwandbereichen wird die Innenschicht mit der üblichen Dicke im Bereich von 1,5 mm bis 3,0 mm ausgeführt. Für eine merkliche Reduktion des Rollwiderstandes des Reifens ist es vorteilhaft, wenn der/die dickere(n) Abschnitt(e) der Innenschicht eine Dicke aufweist bzw. aufweisen, die um mindestens 60%, insbesondere mindestens 100% größer ist als die Dicke der Innenschicht in den Abschnitten in den Seitenwandbereichen.
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Die dickeren Abschnitte können insbesondere durch die Verwendung von separaten Gummischichten bei der Herstellung des Reifens gebildet. Diese separaten Gummimischten können aus der Gummimischung der Innenschicht oder aus einer von der Gummimischung der Innenschicht abweisenden Gummimischungen hergestellt werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen
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1 bis 3 Teilquerschnitte durch Fahrzeugluftreifen in Radialbauart mit Ausführungsvarianten der Erfindung.
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Die in 1 bis 3 gezeigten Fahrzeugluftreifen sind jeweils Reifen für Lastkraftwagen oder Busse mit einem Laufstreifen 1, einem mehrlagigen Gürtelverband 2, einer Karkasse 3 mit in radialer Richtung oder im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufenden Festigkeitsträgern aus Stahlkord, Wulstbereichen 4 mit Wulstkernen 5 und weiteren, näher nicht bezeichneten Wulstbauteilen, Seitenwänden 7 und einer gasdichten Innenschicht 8. Der Gürtelverband 2 weist im Beispiel vier Gürtellagen 2a auf, die in herkömmlicher Weise ausgeführt und auf herkömmliche Weise angeordnet sein können. Die Stahlkorde in der Karkasse 3 weisen einen Mindestdurchmesser von 0,2 mm auf und sind in Gummi eingebettet, wobei die sogenannte Karkassgummierung an jeder Seite der Stahlkorde eine Gummierungsschicht bildet. Die innerste Reifenschicht ist die Innenschicht 8, welche für eine gute Gasdichtigkeit des Reifens verantwortlich ist und aus einer Gummimischung hergestellt ist, deren Kautschukkomponente üblicherweise ausschließlich oder überwiegend Butylkautschuk oder Halobutylkautschuk enthält, wobei auch ein Kautschukblend aus Butylkautschuk bzw. Halobutylkautschuk mit Naturkautschuk und/oder Styrolbutadienkautschuk Verwendung finden kann.
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Die Erfindung befasst sich mit einer Optimierung der Dicke der Innenschicht 8, um die Wärmeabgabe des Reifens über die Innenschicht 8 an die Luft im Reifeninnenraum und damit an die Felge und die Umgebung zu reduzieren. Dadurch läuft der Reifen etwas wärmer als ein Reifen mit einer entsprechend dem Stand der Technik ausgeführten Innenschicht, was zu einer Reduktion des Rollwiderstandes führt. Die Dicke der Innenschicht 8 wird in zumindest einem jener Bereiche, von dem besonders viel Wärmeenergie in den Reifeninnenraum transportiert wird, erhöht.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der die Innenschicht 8 in ihrem radial innerhalb des Laufstreifens 1 verlaufenden Bereich dicker ausgeführt ist als in ihren entlang der Seitenwände 7 und bis in die Wulstbereiche 4 verlaufenden Bereichen. Die Innenschicht 8 weist daher zwei an der Reifeninnenseite entlang der Wulstbereiche 4 und der Seitenwände 7 verlaufende Abschnitte 8b mit im Wesentlichen konstanter Dicke, einen dickeren, radial innerhalb des Gürtelverbandes 2 bzw. des Laufstreifens 1 verlaufenden Abschnitt 8a und Übergangsabschnitte 8c zwischen dem Abschnitt 8a und den Abschnitten 8c auf, in welchen die Innenschichtdicke sukzessive von der Dicke im Abschnitt 8a auf die Dicke in den Abschnitten 8b abnimmt. Der dicker ausgeführte Abschnitt 8a der Innenschicht 8 erstreckt sich in axialer Richtung über eine Breite b, die zumindest 80% der größten Breite B des Gürtelverbandes bzw. der Breite der breitesten Gürtellage 2a entspricht. Auch im Abschnitt 8a weist die Innenschicht 8 eine weitgehend konstante Dicke auf.
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Durch die Vulkanisation des Reifens in einer Vulkanisationsform variiert die Dicke der Abschnitte 8a und 8b der Innenschicht 8 im fertigen Reifen geringfügig. Im Rahmen der Erfindung ist daher die Dicke da des Abschnittes 8a der arithmetische Mittelwert von Dicken an drei Messstellen, einer Messstelle M1 im Zenit des Reifens und zwei Messstellen M2 jeweils in einem Abstand von 30% der Breite B vom Zenit des Reifens. In jedem Abschnitt 8b ist die Dicke db der Innenschicht 8 der arithmetische Mittelwert der Dicken an vier Messstellen M3, M4, M5 und M6. Die Positionen der Messstellen M3, M4, M5 und M6 werden bei auf einer Felge montierten Reifen unter Nenndruck gemäß E. T. R. T. O. Standards in Relation zu der maximalen Reifenquerschnittshöhe H am Zenit des Reifens 2 ermittelt. Bezugslinie ist eine gerade Linie 1 in axialer Richtung, welche die Spitze der Wulstzehe berührt. Die Messstelle M3 befindet sich in einer Höhe h3 von 70% der Querschnittshöhe H, die Messstelle M4 in einer Höhe h4 von 40% der Querschnittshöhe H, die Messstelle M5 in einer Höhe h5 von 30% der Querschnittshöhe H und die Messstelle M6 in einer Höhe h6 von 20% der Höhe H. Die Dicke da im Abschnitt 8a der Innenschicht 8 ist um mindestens 30%, vorzugsweise um mindestens 60% und besonders bevorzugt um mindestens 100% größer als die Dicke db der Innenschicht 8 in den Abschnitten 8b, wobei die Dicke db zwischen 1,5 mm und 3 mm beträgt. Die Dicke da der Innenschicht 8 im Abschnitt 8a sollte 8 mm nicht überschreiten.
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2 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die ansonsten gemäß 1 ausgeführte Innenschicht 8 in ihrem Verlauf bei den Wulstbereichen 4 ebenfalls dicker ausgeführt ist. Diese dickeren Abschnitte 8d erstrecken sich, ohne ihre Übergangsbereiche, in welchen ihre Dicke abnimmt, zumindest zwischen den Messstellen M5 und M6 in den Höhen h5 und h6. Die Messstellen M4 und M3 in den Höhen h4 und h3 definieren im Wesentlichen die radiale Erstreckung des Abschnittes 8b der Innenschicht 8, der Durchschnittswert der Dicken an den Messstellen M4 und M3 bestimmt die Dicke d'b des Abschnittes 8'b der Innenschicht 8. Die Dicke dd des Abschnittes 8d ist der Durchschnittswert der Dicken an den Messstellen M6 und M5 und ist um mindestens 30%, vorzugsweise um mindestens 60% und besonders bevorzugt um mindestens 100% größer als die Dicke d'b der Innenschicht 8 im Abschnitt 8'b, die, wie oben erwähnt, zwischen 1,5 mm und 3 mm beträgt.
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Die in 3 gezeigte Ausführungsform entspricht bezüglich der Gliederung der Innenschicht 8 in Abschnitte 8a, 8'b, 8c und 8d der in 2 gezeigten Ausführung. Die größeren Dicken da und d'b in den Abschnitten 8a und 8d werden durch das Aufbringen von separaten Gummischichten 10a und 10c auf eine im Wesentlichen konstant dicke Innenschicht 8 hergestellt. Die Gummischichten 10a und 10c können aus einer Kautschukmischung bestehen, die jener der Innenschicht 8 entspricht, es kann jedoch für die Gummischichten 10a und 10c eine von der Kautschukmischung der Innenschicht 8 abweichende Kautschukmischung gewählt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Laufstreifen
- 2
- Gürtelverband
- 2a
- Gürtellage
- 3
- Karkasse
- 4
- Wulstbereich
- 5
- Wulstkern
- 6
- Gürtelpolster
- 7
- Seitenwand
- 8
- Innenschicht
- 8a
- Abschnitt der Innenschicht
- 8b
- Abschnitt der Innenschicht
- 8'b
- Abschnitt der Innenschicht
- 8c
- Abschnitt der Innenschicht
- 10a
- Gummischicht
- 10c
- Gummischicht
- B
- Breite
- da
- Dicke
- db
- Dicke
- d'b
- Dicke
- dd
- Dicke
- H
- Querschnittshöhe
- h3, h4, h5, h6
- Höhe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1605658 A1 [0003]
- US 5879488 B1 [0004]
