DE102016202295A1

DE102016202295A1 - Fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE102016202295A1
Application number: DE102016202295.4A
Authority: DE
Inventors: Heiner Volk; Christian Strübel; Matthias Wenckel
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2017-08-17
Also published as: EP3208109B1; EP3208109A1

Abstract

Fahrzeugluftreifen in Radialbauart, insbesondere für Personenkraftwagen, mit einem Gürtelverband (2) aus zumindest zwei Gürtellagen (2a, 2b), einem profilierten Laufstreifen (1), Wulstbereichen mit Wulstkernen (5) und einer insbesondere einlagig ausgeführten Karkasseinlage (3) mit textilen Festigkeitsträgern, wobei die Gürtellagen (2a, 2b) in eine Gummierungsmischung eingebettete parallel und beabstandet zueinander angeordnete Festigkeitsträger aus Stahl aufweisen, wobei die Stahl-Festigkeitsträger in der ersten Gürtellage (2a) die Stahl-Festigkeitsträger in der zweiten Gürtellage (2a, 2b) kreuzen und wobei zwischen der Karkasseinlage (3) und der ersten Gürtellage (2a, 2b), symmetrisch zur Äquatorialebene, eine Verstärkungslage eingebaut ist, die Festigkeitsträger aus Stahl enthält, welche parallel zueinander und unter einem Winkel von 50° bis 90° zur Umfangsrichtung verlaufen. Die Verstärkungslage ist ein Verstärkungsstreifen (7), welcher eine Breite (b1) kleiner als 30% der Breite der ersten Gürtellage (2a) aufweist, wobei die Stahl-Festigkeitsträger in den Gürtellagen (2a, 2b) Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,20 mm bis 0,40 mm oder Stahlkorde der Konstruktion 2 × 0,28 mm bis 2 × 0,32 mm sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart, insbesondere für Personenkraftwagen, mit einem Gürtelverband aus zumindest zwei Gürtellagen, einem profilierten Laufstreifen, Wulstbereichen mit Wulstkernen und einer insbesondere einlagig ausgeführten Karkasseinlage mit textilen Festigkeitsträgern, wobei die Gürtellagen in eine Gummierungsmischung eingebettete parallel und beabstandet zueinander angeordnete Festigkeitsträger aus Stahl aufweisen, wobei die Stahl-Festigkeitsträger in der ersten Gürtellage die Stahl-Festigkeitsträger in der zweiten Gürtellage kreuzen und wobei zwischen der Karkasseinlage und der ersten Gürtellage, symmetrisch zur Äquatorialebene, eine Verstärkungslage eingebaut ist, die Festigkeitsträger aus Stahl enthält, welche parallel zueinander und unter einem Winkel von 50° bis 90° zur Umfangsrichtung verlaufen.
Ein derartiger PKW-Fahrzeugluftreifen in Radialbauart ist aus der DE 10 2010 038 199 A1 bekannt. Die Festigkeitsträger in den beiden Gürtellagen sind Stahl-Monofilamente mit einem runden Querschnitt mit einem Durchmesser von 0,35 mm. Das Gürtelpaket umfasst eine dritte Gürtellage in der Funktion einer Sperrlage, welche zumindest im Bereich der Äquatorialebene des Fahrzeugluftreifens angeordnet ist, wobei die Festigkeitsträger in dieser dritten Gürtellage Stahl-Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,20 mm bis 0,60 mm sind, die parallel zueinander und unter einem Winkel von 50° bis 90° zur der Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens verlaufen. Die Breite dieser dritten Gürtellage beträgt 30% bis 110% der Breite der ersten Gürtellage und kann radial innerhalb oder radial außerhalb im Gürtelpaket angeordnet sein.
Ein derart ausgeführter Fahrzeugluftreifen soll eine rollwiderstandsoptimierte Gürtelkonstruktion aufweisen, die die Seitenführungskraft auf einem hohen Niveau hält oder verbessert und zudem dazu beiträgt, dass der Fahrzeugluftreifen den so genannten Plungertest besteht. Der Plungertest ist eine statische Prüfung der Festigkeit des Fahrzeugluftreifens gegenüber penetrierenden Fahrbahnhindernissen und wird mittels eines ein- oder durchdrückenden Stahldornes, welcher ein halbkugeliges Ende aufweist, durchgeführt, wobei der Stahldorn im Bereich der Äquatorialebene des Reifens auf den Laufstreifen senkrecht aufgesetzt und mit einer vorgegebenen Eindringgeschwindigkeit eingedrückt wird. Dieser bekannte Fahrzeugluftreifen genügt jedoch den heutigen Anforderungen hinsichtlich eines möglichst geringen Rollwiderstandes nicht mehr, es wäre daher notwendig, das Gewicht von PKW-Reifen zur Reduktion des Rollwiderstandes noch mehr zu verringern, insbesondere indem in den den Reifen verstärkenden Lagen, insbesondere Gürtellagen und Karkasslagen, Gewicht verringert wird. Es ist bekannt, dass durch solche Maßnahmen die Steifigkeit des Fahrzeugluftreifens im Bereich des Reifenzenites merklich reduziert wird, was bei den meisten Reifen zu einer Verringerung der Seitenkraftsteifigkeit führt, insbesondere der „cornering stiffness”.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art derart zu auszuführen, dass eine weitere Verringerung des Gewichtes der Gürtellagen und damit des Rollwiderstandes möglich ist, ohne dass das Fahrzeughandling, insbesondere die „cornering stiffness”, beeinträchtigt wird.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Verstärkungslage ein Verstärkungsstreifen ist, welcher eine Breite kleiner als 30% der Breite der ersten Gürtellage aufweist, wobei die Stahl-Festigkeitsträger in den Gürtellagen Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,20 mm bis 0,40 mm oder Stahlkorde der Konstruktion 2 × 0,28 mm bis 2 × 0,32 mm sind.
Es hat sich herausgestellt, dass durch entsprechende Stahl-Festigkeitsträger in den Gürtellagen das Gewicht des Fahrzeugluftreifens weiter verringert werden kann und dass ein verhältnismäßig schmaler Verstärkungsstreifen im Zenitbereich des Reifens ausreicht, um die Handlingeigenschaften des Reifens auf gutem Niveau zu halten, insbesondere einen schnellen Aufbau von Seitenkräften und eine gute „cornering stiffness” sicherzustellen. Das verringerte Gewicht reduziert in erwünschter Weise den Rollwiderstand des Reifens.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Verstärkungsstreifen eine Breite von 20 mm bis 50 mm, insbesondere bis 40 mm, auf. Verstärkungsstreifen mit Breiten in diesem Bereich sind zwar relativ schmal können jedoch die erwünschten technischen Effekte, insbesondere gute Handlingeigenschaften, sicherzustellen.
Die Ausführung der Festigkeitsträger im Verstärkungsstreifen ist in diesem Zusammenhang ebenfalls von Bedeutung. Besonders bevorzugt ist eine Ausführung, bei der die Festigkeitsträger im Verstärkungsstreifen einen Durchmesser von 0,20 mm bis 0,40 mm, insbesondere bis 0,30 mm, aufweisen. Ein geringes Gewicht des Fahrzeugluftreifens wird dann unterstützt, wenn die Stahl-Monofilamente einen Durchmesser von 0,28 mm bis 0,32 mm, insbesondere von 0,30 mm, aufweisen.
Besonders vorteilhaft für ein geringes Gewicht des Fahrzeugluftreifens ist die Verwendung von Monofilamenten als Festigkeitsträger in den Gürtellagen mit einem Durchmesser von 0,28 mm bis 0,32 mm, insbesondere von 0,30 mm.
In den Gürtellagen erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen können auch gängige und bewährte Stahlkorde als Festigkeitsträger eingesetzt werden. Zu solchen Stahlkorden gehören Stahlkorde der Konstruktionen 2 × 0,28 mm, 2 × 0,30 mm und 2 × 0,32 mm.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Stahl-Monofilamente in den Gürtellagen den gleichen Durchmesser auf wie die Stahl-Monofilamente im Verstärkungsstreifen. Diese Maßnahme vereinfacht die Herstellung erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen und gestatten es, bei entsprechender Wahl des Durchmessers der Stahl-Monofilamente, die Gürtellagen und die Verstärkungsstreifen besonders dünn auszuführen.
Auch bei erfindungsgemäß ausgeführten Fahrzeugluftreifen können die Festigkeitsträger in den Gürtellagen unter einem für Festigkeitsträger in Gürtellagen üblichen Winkel zur Umfangsrichtung verlaufen, insbesondere unter einem Winkel von 18° bis 34°, vorzugsweise von 20° bis 28°. Bezüglich der Festigkeitsträger im Verstärkungsstreifen ist es vorteilhaft, wenn diese unter einem Winkel zur Umfangsrichtung verlaufen, welcher größer ist, insbesondere um mindestens 15° größer ist, als der Winkel, unter welchem die Festigkeitsträger in den Gürtellagen zur Umfangsrichtung verlaufen. Der erwähnte Winkel der Festigkeitsträger im Verstärkungsstreifen zur Umfangsrichtung kann bis zu 70° betragen.
Erfindungsgemäß ausgeführte Fahrzeugluftreifen können auch Reifen für Vans oder Light-Trucks sein.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der einzigen Zeichnungsfigur, 1, die schematisch einen Querschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen zeigt, näher beschrieben.
Erfindungsgemäß ausgeführte Fahrzeugluftreifen sind C1- oder C2-Reifen, daher Reifen für PKW, Vans oder Light Trucks, in Radialbauart. In dem in 1 gezeigten Querschnitt sind einige der wesentlichen Bauteile eines solchen Fahrzeugluftreifens dargestellt, nämlich ein profilierter Laufstreifen 1, eine Gürtelverband 2 aus mehreren, insbesondere zwei, Gürtellagen 2a, 2b, eine vorzugsweise einlagig ausgeführte Karkasseinlage 3, eine luftdichte Innenschicht 4, Wulstbereiche mit Wulstkernen 5 und Seitenwände 6. Der Gürtelverband 2 kann ferner eine nicht dargestellte, ein- oder mehrlagig ausgeführte Gürtelbandage mit zumindest im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Festigkeitsträgern aus einem textilen Material, beispielsweise Nylon, aufweisen. Der profilierte Laufstreifen 1 kann in an sich bekannter Weise Profilblöcke, Profilrippen und dergleichen sowie Umfangsrillen, Querrillen, sonstige Nuten und Einschnitte umfassen.
Die Karkasseinlage 3 enthält insbesondere textile Festigkeitsträger, beispielsweise aus Polyester oder Rayon, welche in eine Gummimischung, die Karkassgummierung, eingebettet sind und in der Karkasseinlage 3 zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung, daher im rechten Winkel zur Umfangsrichtung des Reifens, verlaufen. Die Karkasseinlage ist in jedem Wulstbereich um den Wulstkern 5 herumgeschlagen, die derart gebildeten Karkasshochschläge 3a enden im Bereich der Seitenwände 6.
Die Gürtellagen 2a, 2b enthalten Stahl-Festigkeitsträger, die entweder Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,20 mm bis 0,40 mm oder Stahlkorde der Konstruktion 2 × 0,28 mm bis 2 × 0,32 mm sind. Bevorzugt sind im Querschnitt runde Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,28 mm bis 0,32 mm, insbesondere von 0,30 mm, oder Stahlkorde der Konstruktion 2 × 0,28 mm, 2 × 0,30 mm 2 × 0,32 mm. Die Stahl-Festigkeitsträger verlaufen in jeder Gürtellage 2a, 2b jeweils parallel zueinander und unter einem Winkel von 18° bis 34°, insbesondere 20° bis 28°, zur Umfangsrichtung des Reifens. Der Verlauf der Stahl-Festigkeitsträger in den beiden Gürtellagen 2a, 2b ist dabei in an sich bekannter Weise derart, dass die Stahl-Festigkeitsträger in der einen Gürtellage 2a die Stahl-Festigkeitsträger in der zweiten Gürtellage 2b kreuzen.
Im Bereich des Reifenzenites verläuft symmetrisch zur Äquatorialebene zwischen der Karkasseinlage 3 und der ersten, der radial innersten Gürtellage 2a ein Verstärkungsstreifen 7 über den Umfang des Reifens. Der Verstärkungsstreifen 7 weist eine über seine Umfangserstreckung konstante Breite b₁ auf, die kleiner als 30% der Breite der ersten Gürtellage 2a ist, wobei die Breite b₁ je nach Reifentyp 20 mm bis 50 mm beträgt. Der Verstärkungsstreifen 7 besteht aus in eine Gummierungsmischung eingebetteten, parallel zueinander verlaufenden Festigkeitsträgern aus Stahl, die unter einem relativ großen Winkel von 50° bis 90°, insbesondere von bis zu 70°, zur Umfangsrichtung orientiert sind, wobei bei einer bevorzugten Ausführungsform die Festigkeitsträger im Verstärkungsstreifen 7 die Stahl-Festigkeitsträger in der ersten Gürtellage 2a kreuzen. Die Stahl-Festigkeitsträger im Verstärkungsstreifen 7 sind im Querschnitt runde Stahl-Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,20 mm bis 0,40 mm, insbesondere von 0,28 mm bis 0,32 mm, vorzugsweise von 0,30 mm.
Gemäß der Erfindung werden in den Gürtellagen 2a, 2b relativ dünne und leichte Stahl-Festigkeitsträger verwendet, insbesondere Monofilamente mit einem Durchmesser von bis zu 0,30 mm, wodurch das Gewicht des Fahrzeugluftreifens und damit auch der Rollwiderstand geringer sind als bei herkömmlichen Ausführungen. Der schmale Verstärkungsstreifen 7 im Bereich des Reifenkopfes hat sich als ausreichend herausgestellt, um gute Handlingeigenschaften, insbesondere eine gute cornering stiffness, sicherzustellen.
Bezugszeichenliste

1: Laufstreifen
2: Gürtelverband
2a: Gürtellage
2b: Gürtellage
3: Karkasseinlage
4: Innenschicht
5: Kern
6: Seitenwand
7: Verstärkungsstreifen
b₁: Breite

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 102010038199 A1 [0002]

Claims

Fahrzeugluftreifen in Radialbauart, insbesondere für Personenkraftwagen, mit einem Gürtelverband (2) aus zumindest zwei Gürtellagen (2a, 2b), einem profilierten Laufstreifen (1), Wulstbereichen mit Wulstkernen (5) und einer insbesondere einlagig ausgeführten Karkasseinlage (3) mit textilen Festigkeitsträgern, wobei die Gürtellagen (2a, 2b) in eine Gummierungsmischung eingebettete parallel und beabstandet zueinander angeordnete Festigkeitsträger aus Stahl aufweisen, wobei die Stahl-Festigkeitsträger in der ersten Gürtellage (2a) die Stahl-Festigkeitsträger in der zweiten Gürtellage (2a, 2b) kreuzen und wobei zwischen der Karkasseinlage (3) und der ersten Gürtellage (2a, 2b), symmetrisch zur Äquatorialebene, eine Verstärkungslage eingebaut ist, die Festigkeitsträger aus Stahl enthält, welche parallel zueinander und unter einem Winkel von 50° bis 90° zur Umfangsrichtung verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungslage ein Verstärkungsstreifen (7) ist, welcher eine Breite (b₁) kleiner als 30% der Breite der ersten Gürtellage (2a) aufweist, wobei die Stahl-Festigkeitsträger in den Gürtellagen (2a, 2b) Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,20 mm bis 0,40 mm oder Stahlkorde der Konstruktion 2 × 0,28 mm bis 2 × 0,32 mm sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsstreifen (7) eine Breite (b₁) von 20 mm bis 50 mm, insbesondere bis 40 mm, aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger im Verstärkungsstreifen (7) Stahl-Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,20 mm bis 0,40 mm, insbesondere bis 0,30 mm, sind.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger im Verstärkungsstreifen (7) Stahl-Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,28 mm bis 0,32 mm, insbesondere von 0,30 mm, sind.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Monofilamente in den Gürtellagen (2a, 2b) einen Durchmesser von 0,28 mm bis 0,32 mm, insbesondere von 0,30 mm, aufweisen.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlkorde in den Gürtellagen (2a, 2b) die Konstruktion 2 × 0,28 mm aufweisen.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlkorde in den Gürtellagen (2a, 2b) die Konstruktion 2 × 0,30 mm aufweisen.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlkorde in den Gürtellagen (2a, 2b) die Konstruktion 2 × 0,32 mm aufweisen.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahl-Monofilamente in den Gürtellagen (2a, 2b) den gleichen Durchmesser aufweisen wie die Stahl-Monofilamente im Verstärkungsstreifen (7).
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger in den Gürtellagen (2a, 2b) unter einem Winkel von 18° bis 34°, insbesondere von 20° bis 28°, zur Umfangsrichtung verlaufen.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger im Verstärkungsstreifen (7) unter einem Winkel von bis zu 70° zur Umfangsrichtung verlaufen.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Reifen für Vans oder Light-Trucks ist.