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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften bei Druckluftverlust, aufweisend einen Laufstreifen, einen mehrlagigen Gürtel, eine luftdicht ausgeführte Innenschicht, eine Karkasse, welche von axial innen nach axial außen um zugfeste Wulstkerne und den Wulstkernen aufsitzenden Wulstkernprofilen herumgeführt ist und als Karkasshochschlag endet sowie Seitenwände, innerhalb derer zumindest je ein im Querschnitt mondsichelförmiges, über den Umfang der Seitenwand ringförmig geschlossenes Verstärkungsprofil angeordnet ist, welches axial innen in Bezug auf die Karkasse angeordnet ist und wobei je ein zusätzlicher Textilverstärkungsstreifen axial innen in Bezug auf das Verstärkungsprofil angeordnet ist und mit diesem unmittelbar in Kontakt steht.
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Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften sind hinreichend bekannt. Das im Bereich der Seitenwand des Reifens eingebrachte Verstärkungsprofil wird bezüglich seiner Querschnittsform und seiner elastomeren Mischung derart ausgeführt, dass es in der Lage ist, den Reifen bei einem Druckluftverlust im Pannenfall selbstragend zu erhalten, so dass eine Weiterfahrt über eine gewisse Laufstrecke ermöglicht ist. Bei Druckluftverlust wird die Selbsttragefähigkeit des Notlaufreifens dadurch erreicht, dass das in der Reifenseitenwand angeordnete mindestens eine Verstärkungsprofil auf Kompression beansprucht wird, während die an dem mindestens einen Verstärkungsprofil anliegende Karkasse auf Zug beansprucht wird. Durch dieses Zusammenwirken von Karkasse und mindestens einem Verstärkungsprofil wird der Reifen selbstragend und der Sitz des Wulstprofils auf der Felge bleibt erhalten. Diese Notlaufreifenkonstruktion ist als SSR-Reifen (Self Supporting Runflat) bekannt.
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Ein Fahrzeugluftreifen gemäß dem Oberbegriff ist aus der
DE 691 14 794 T2 bekannt. Axial innen in Bezug auf das Verstärkungsprofil ist ein Textilverstärkungsstreifen angeordnet. Dieser Textilverstärkungsstreifen reicht – im Reifenquerschnitt betrachtet – mit seinem radial äußeren Ende über das obere Ende des Verstärkungsprofils hinaus und kommt mit der Karkasse in Berührung. Das radial innere Ende des Textilverstärkungsstreifens liegt auf Höhe des Verstärkungsprofils. Durch diesen Aufbau werden insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsfahrten Zugkräfte über die Verbindungsstelle des Textilverstärkungsstreifens mit der Karkasse in das Verstärkungsprofil eingeleitet. Hierdurch kann es möglicherweise zu Schäden an dem Verstärkungsprofil kommen, da dieses nicht zur Aufnahme von Zugkräften, sondern für die Aufnahme von Druckkräften ausgelegt ist.
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Die auf die Reifenseitenwand und das Verstärkungsprofil wirkenden Zugkräfte sind bei längeren Hochgeschwindigkeitsfahrten durch die durch Rotation des Reifens bedingten Zentrifugalkräfte sehr hoch. Hierdurch können Risse in dem Verstärkungsprofil entstehen, welches zu einem verfrühten Ausfall des Reifens führen kann.
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Zudem sind im Notlauf die auf das Verstärkungsprofil wirkenden Kräfte enorm hoch. Bei den Notlaufreifen ist es daher oftmals problematisch, den Reifen im Notlauf über eine längere Fahrtstrecke selbstragend zu erhalten. Denn das Material des Verstärkungsprofils kann im Notlauf nach einer gewissen Fahrtstrecke ermüden sowie durch starke thermische Belastung ausfallen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften zu schaffen, welcher sowohl in seiner Haltbarkeit im Hochgeschwindigkeitsbetrieb und im Notlauf als auch in seinem Rollwiderstand verbessert ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der zusätzliche Textilverstärkungsstreifen ausschließlich innerhalb der Höhe des Verstärkungsprofils angeordnet ist und zwar derart, dass dieser nicht mit der Karkasse oder anderen Festigkeitsträger aufweisenden Lagen in Wirkkontakt kommt.
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Der zusätzliche Textilverstärkungsstreifen kommt nicht mit der Karkassse oder anderen Festigkeitsträger aufweisenden Lagen in direkten Kontakt und weist wenigstens einen Abstand von etwa 1 mm–3 mm zu der Karkasse oder anderen Festigkeitsträger aufweisenden Lagen auf, um nicht mittelbar in Kontakt mit diesen zu stehen. Der zusätzliche Textilverstärkungsstreifen ist quasi „schwimmend“ in Bezug auf die Karkasse oder andere Festigkeitsträger aufweisende Lagen angeordnet und koppelt an diese nicht bzw. nur unwesentlich an und hat keine innendrucktragende Funktion (= kein Wirkkontakt). „Koppeln“ bedeutet Kraftübertragung über Scherung des Gummis zwischen zwei Festigkeitsträger aufweisenden Lagen. Ist der Mindestabstand zwischen zwei Festigkeitsträger aufweisenden Lagen größer als 1 mm–3 mm, so ist die Kopplung vernachlässigbar gering. „Textilverstärkungsstreifen“ meint einen Streifen, welcher gummierte textile Festigkeitsträger aufweist.
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Im Normalbetrieb federt der erfindungsgemäße Reifen durch den zusätzlichen Textilverstärkungsstreifen weniger ein, welches Vorteile um 3% (nach FEM-Rechnungen) hinsichtlich des Rollwiderstandes des Reifens bewirkt. Zudem verhindert der zusätzliche Textilverstärkungsstreifen, dass der Reifen im Hochgeschwindigkeitsbetrieb eine zu starke Dehnung erfährt, wodurch die Gefahr von Rissbildungen im Verstärkungsprofil verringert ist und die Haltbarkeit des Reifens verbessert ist. Im Notlaufbetrieb federt der innendruckreduzierte Reifen weniger ein und baut hierdurch weniger Temperatur auf wodurch die erhaltene Notlaufstrecke um ca. 20% (nach FEM-Rechnungen) verlängert und somit verbessert ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn der zusätzliche Textilverstärkungsstreifen eine Höhe aufweist, welche in einem Bereich von 33%–100% der Höhe des Verstärkungsprofils liegt, wobei die zusätzliche Verstärkungslage derart angeordnet ist, dass ihr mittiger Bereich auf Höhe des Reifenäquators liegt, wodurch Rissbildungen im Verstärkungsprofil wirkungsvoll verhindert bzw. verringert sind. Die Höhen des Textilverstärkungsstreifens und des Verstärkungsprofils sind in radialer Richtung gemessen.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Festigkeitsträger des zusätzlichen Textilverstärkungsstreifens etwa parallel zu den Festigkeitsträgern der Karkasse angeordnet sind und somit einen Winkel α von 90 ° ± 10 °, bevorzugt einen Winkel α von 90 ° ± 5 ° mit der Umfangsrichtung des Reifens einschließen. Der Textilverstärkungsstreifen nimmt zusätzlich zur Karkasse Kräfte auf, welche bei der Rotation des Reifens im Normalbetrieb auftreten und hält diese vom Verstärkungsprofil ab. Das Verstärkungsprofil ist in seiner Haltbarkeit verbessert.
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Zweckmäßig ist es, wenn die textilen Festigkeitsträger des zusätzlichen Textilverstärkungsstreifens aus stauchungsunempfindlichen Material wie PEN, PET und/oder PA 6.6 sind. Die Haltbarkeit insbesondere im Notlauf ist weiter verbessert.
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In einer bestimmten Ausführung der Erfindung ist der zusätzliche Textilverstärkungsstreifens zwischen dem Verstärkungsprofil und der Innenschicht angeordnet ist. Die Innenschicht deckt den zusätzlichen Textilverstärkungsstreifen komplett nach axial innen ab. Luftdichtigkeit ist dann gewährleistet.
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In einer anderen Ausführung der Erfindung ist das Verstärkungsprofil weitestgehend luftdicht ausgebildet und auf die Innenschicht ist innerhalb der Höhe des zusätzlichen Textilverstärkungsstreifens verzichtet, wobei vorzugsweise das radial innere Ende und das radial äußere Ende des zusätzlichen Textilverstärkungsstreifens von der Innenschicht in Überlappungen abgedeckt sind.
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Um die Luftdichtigkeit sicherzustellen, weisen die Überlappungen eine Länge auf, welche in einem Bereich von 1 bis 25 mm, bevorzugt in einem Bereich von 2 und 18 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 5 und 15 mm liegen, wobei die Länge entlang der Kontur der Überlappung bemessen wird.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren, die schematisch gezeichnete Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert.
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1 zeigt einen Teilquerschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Notlaufeigenschaften mit mindestens einer zusätzlichen Textilverstärkungslage und
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2 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Notlaufeigenschaften mit mindestens einer zusätzlichen Textilverstärkungslage.
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Zur Verdeutlichung der Lage der einzelnen beschriebenen Elemente in den nachfolgenden Figuren wird ein linkshändiges kartesisches Koordinatensystem zu Grunde gelegt und jeweils benachbart zu den Figuren abgebildet. Bei diesem Koordinatensystem verlaufen die Koordinatenlinien einer Dimension parallel zueinander und weisen einen konstanten Abstand zueinander auf. Die x-Achse oder Abszisse des kartesischen Koordinatensystems stellt die axiale Richtung AR dar. Die y-Achse oder Ordinate des kartesischen Koordinatensystems stellt die radiale Richtung RR dar. Die z-Achse oder Applikante des kartesischen Koordinatensystems verläuft bei diesem linkshändigen Koordinatensystem in der Abbildung in den Raum hinein und stellt die Umfangsrichtung UR beziehungsweise Drehrichtung eines Reifens dar. Der Reifen rotiert im Betrieb um eine Achse, welche parallel zu der axialen Richtung AR orientiert ist. Die Rotation des Reifens kann in den Raum hinein oder entgegengesetzt erfolgen. Die Rotation des Reifens erfolgt um eine im Zentrum des Reifens angeordnete, beim unbelasteten Reifen am Punkt des halben Durchmessers angeordnete Achse. Weiterhin weist der Reifen eine Mittelinie M auf, welche den Querschnitt halbiert und somit einen Teilquerschnitt eines um die Mittelinie M spiegelsymmetrischen Rotationskörpers ausbildet
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Die 1 und 2 zeigen je einen Teilquerschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen 1 mit Notlaufeigenschaften, welcher als Radialreifen ausgeführt ist. Die gemeinsamen Merkmale werden nachfolgend gemeinsam beschrieben. Auf die Unterschiede wird in einem nachfolgenden Abschnitt separat eingegangen.
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Als wesentliche Bestandteile weist der Fahrzeugluftreifen 1 mit Notlaufeigenschaften, einen profilierten Laufstreifen 2, einen mehrlagigen Gürtel 3, welcher bei der gezeigten Ausführung aus zwei Lagen 3a, 3b besteht, eine 4 im Schulterbereich zweilagig ausgeführte Gürtelbandage des Fahrzeugluftreifens 1, welche die Kanten des Gürtels 3 abdeckt, zumindest bereichsweise eine luftdicht ausgeführten Innenschicht 6, eine zweilagig ausgeführte Karkasse 5, die von axial innen nach axial außen um zugfeste Wulstkerne 8 und den Wulstkernen 8 aufsitzenden Wulstkernprofilen 9 als Karkasshochschlag 10 herumgeführt ist, Wülste 7, Seitenwände 11, innerhalb derer ein im Querschnitt mondsichelförmiges, über den Umfang der Seitenwand 11 ringförmig geschlossenes Verstärkungsprofil 12 angeordnet ist.
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Das eine Verstärkungsprofil 12 steht mit einem zusätzlichen Textilverstärkungsstreifen 13 flächig in Kontakt, wobei der zusätzlichen Textilverstärkungsstreifen 13 axial innen in Bezug auf das Verstärkungsprofils 12 radial umlaufend und ringförmig geschlossen angeordnet ist, wobei der zusätzliche Textilverstärkungsstreifen 13 schwimmend in Bezug auf andere Festigkeitsträger aufweisende Lagen im Fahrzeugluftreifen 1 angeordnet ist. Mit Y ist der Mindestabstand zwischen dem Textilverstärkungsstreifen 13 und der nächstliegenden Festigkeitsträger aufweisenden Lage, welcher notwendig ist, um eine Kopplung zwischen dem Textilverstärkungsstreifen 13 und der Festigkeitsträger aufweisenden Lage, hier der Karkasse 5 zu vermeiden. Der Mindestabstand bemisst sich anhand des kürzesten Abstandes zwischen den vorbenannten beiden Bauteilen 13, 5, welcher hier senkrecht auf dem Textilverstärkungsstreifen 13 liegt und mindestens 1 mm–3 mm betragen soll.
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Die beiden Lagen 3a, 3b des Gürtels 3 bestehen aus in eine Gummimischung eingebetteten Festigkeitsträgern aus Stahlkord, welche innerhalb jeder Lage parallel zueinander verlaufen, wobei die Stahlkorde der einen inneren Gürtellage 3a in kreuzender Anordnung zu den Stahlkorden der zweiten äußeren Gürtellage 3b orientiert sind und mit der Umfangsrichtung UR des Fahrzeugluftreifens 1 jeweils einen Winkel zwischen 20 ° und 35 ° einschließen.
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Auch die Karkasse 5 kann in herkömmlicher und bekannter Weise ausgeführt sein und somit in eine Gummimischung eingebettete, in radialer Richtung RR verlaufende Verstärkungsfäden aus einem textilen Material oder aus Stahlkord aufweisen. Die Karkassfäden des als Radialreifen ausgeführten Fahrzeugluftreifens 1 mit Notlaufeigenschaften verlaufen quer, bevorzugt in einem Winkel von 90 ° zu einer Mittelinie M welche den Zenit des Fahrzeugluftreifens 1 bildet. Die Karkassen sind somit im rechten Winkel zur Umfangsrichtung UR beziehungsweise zur Laufrichtung angebracht. Beim als Radialreifen ausgeführten Fahrzeugluftreifen 1 liegen die Korde der Karkasse 5 im Winkel von 90° zur Laufrichtung. Die Dicke (axiale Breite) des Verstärkungsprofils 12 nimmt sowohl in radialer Richtung RR des Gürtels 3 als auch in radialer Richtung RR des Wulsts 7 ab. Richtung Gürtel 3 reicht das Verstärkungsprofil 12 bis unter die Randbereiche desselben. In radialer Richtung RR zum Wulst 7 hin endet das Verstärkungsprofil 12 knapp oberhalb des Wulstkernes 8. Über den überwiegenden Bereich der Länge der Seitenwand 11 ist das Verstärkungsprofil 12 mit einer Mindeststärke ausgeführt, sie beträgt 4 bis 14 mm. An der dem Reifeninnenraum zugewandten Seite weist das Verstärkungsprofil umlaufend eine Stabilisierungslage 13 auf.
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Der zusätzliche Textilverstärkungsstreifen 13 weist in radialer Richtung verlaufende Festigkeitsträger 14 aus PA 6.6 auf, welche in mindestens eine Gummischicht 15 eingebettet sind.
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Die durch Dehnung verursachten Risse haben auf der Innenseite des Verstärkungsprofils 12 häufig ihren Ursprung, da es bei Hochgeschwindigkeitsfahrten dort seine größte Dehnung erfährt. Die Dehnung erfährt das Verstärkungsprofil 12 aufgrund der auf das Verstärkungsprofil einwirkenden Zentrifugalkraft FZf, diese ist mit einem mit FZf gekennzeichneten Kraftvektor in die Figuren eingezeichnet. Durch das Aufbringen des zusätzlichen Textilverstärkungsstreifen 13 in diesem Bereich wird die Rissbildung und damit auch die Rissfortpflanzung im Verstärkungsprofil 12 unterbunden.
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Der zusätzliche Textilverstärkungsstreifen 13 wird schwimmend in radialer Richtung RR ausgedehnt umlaufend axial innen an dem Verstärkungsprofils 12 angeordnet. „Schwimmend“ bedeutet, dass die Stabilisierungslage 13 nicht mit anderen Festigkeitsträger aufweisenden Lagen koppelt und auch keine innendrucktragende Funktion hat. Es werden nur geringe Kräfte zwischen der Stabilisierungslage 13 und einer anderen Festigkeitsträger aufweisenden Lage in der Reifenkonstruktion übertragen.
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Die Reifenhöhe des unbelasteten Fahrzeugluftreifens 1 mit Notlaufeigenschaften ist in den Figuren mit H1 eingezeichnet, sie stellt die Erstreckung des Fahrzeugluftreifens 1 in radialer Richtung RR dar. Durch Einwirkung der Zentrifugalkraft FZf auf den Fahrzeugluftreifen 1 im Betrieb verändert sich die Reifenhöhe H1, er wird in radialer Richtung gedehnt, außer im Bereich seiner Bodenaufstandsfläche. Im Bereich der Bodenaufstandsfläche wird der Fahrzeugluftreifen 1 gestaucht, jedoch dergestalt, dass eine gleichmäßige Bodenaufstandsfläche über die gesamte Reifenbreite gewährleitet ist. Weiterhin ist in den Figuren mit H2 die Erstreckung des Verstärkungsprofils 12 in radialer Richtung RR eingezeichnet. Durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft FZf wird das Verstärkungsprofil 12 ebenfalls in radialer Richtung gedehnt, dies könnte zu Initialrissen an der Oberfläche des Verstärkungsprofils 12 führen, welche sich später in das Verstärkungsprofil 12 herein fortpflanzen könnten. Zur Unterbindung von Initialrissen im Verstärkungsprofil 12 wird radial innen am Verstärkungsprofil 12 der zusätzliche Textilverstärkungsstreifen 13 aufgebracht. Die Erstreckung des zusätzlichen Textilverstärkungsstreifen 13 in radialer Richtung RR ist mit H3 in den Figuren eingezeichnet. Die Höhe des zusätzlichen Textilverstärkungsstreifen H3 weist mindestens ein Drittel der Verstärkungsprofilhöhe H2 des Fahrzeugluftreifens 1 auf. Die Reifenhöhe H1 gibt die Höhe des Fahrzeugluftreifens 1 in mm an und beträgt im Ausführungsbeispiel 101 mm. Die Verstärkungsprofilhöhe H2 beträgt im Ausführungsbeispiel 63 mm. Die Höhe des zusätzlichen Textilverstärkungsstreifens H3 beträgt im Ausführungsbeispiel 40 mm. Die Verstärkungsprofilhöhe H2 ist somit größer als die Höhe des zusätzlichen Textilverstärkungsstreifen H3, damit der Textilverstärkungsstreifen 13 im Riss gefährdeten Bereich des Verstärkungsprofils 12 seine volle schützende Wirkung entfaltet. Die konkreten Maße für H1, H2 und H3 gelten für einen Reifen mit den Dimensionen 225/45 R 18, wobei die Reifengesamtbreite 225 mm beträgt, das Verhältnis der Reifenhöhe H1 in radialer Richtung RR zur Reifengesamtbreite in axialer Richtung AR circa 45 % beträgt, berechnet 44,89 % beträgt, die Reifenbauart „R“ einen Radialreifen kennzeichnet und der notwendige Felgendurchmesser für diesen Reifen 18 Zoll beträgt. Die 1 und 2 sind nicht maßstabsgetreu gezeichnet.
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Der in der 1 gezeigte Fahrzeugluftreifen 1 weist eine durchgehende luftdichte Innenschicht 6 auf. Zwischen dem Verstärkungsprofil 12 und der luftdichten Innenschicht 6 ist der zusätzliche Textilverstärkungsstreifen 13 vorgesehen. In diesem Teilquerschnitt, der die rechte Querschnittshälfte eines im Querschnitt symmetrisch aufgebauten Radialluftreifens darstellt, kleidet die luftdichte Innenschicht 6 den Reifeninnenraum durchgängig aus.
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Der Fahrzeugluftreifen 1, welcher in der 2 dargestellt ist, weist eine in einen Kopfabschnitt 6a und einen Seitenabschnitt 6b aufgeteilte Innenschicht 6 auf. Um die Luftdichtigkeit im Übergangsbereich zwischen der Innenschicht 6 und dem zusätzlichen Textilverstärkungsstreifen 13 sicher zu stellen, ist eine Überdeckung 16 zwischen Innenschicht 6 und dem Textilverstärkungsstreifen 13 im Randbereich 17 des Textilverstärkungsstreifens 13 vorgesehen. Diese Überdeckung 16 ist als Überlappung ausgeführt. Das Maß der Überdeckung 16 ist mit X in die 2 eingezeichnet. Im Bereich des Verstärkungsprofils 12 und/oder dem zusätzlichen Textilverstärkungsstreifen 13 ist auf die luftdichte Innenschicht verzichtet, da durch den Reifenaufbau in diesem Bereich die Luftdichtigkeit auch ohne Innenschicht 6 erreicht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugluftreifen
- 2
- Laufstreifen
- 3
- Gürtel
- 3a
- Innere Gürtellage (1. Gürtellage)
- 3b
- Äußere Gürtellage (2. Gürtellage)
- 4
- Gürtelbandage
- 5
- Karkasse
- 6
- Innenschicht
- 6a
- Kopfabschnitt
- 6b
- Seitenabschnitt
- 7
- Wulst
- 8
- Wulstkern
- 9
- Wulstkernprofil
- 10
- Karkasshochschlag
- 11
- Seitenwand
- 12
- Verstärkungsprofil
- 13
- zusätzlicher Textilverstärkungsstreifen
- 14
- Festigkeitsträger
- 15
- Gummischicht
- 16
- Überdeckung
- 17
- Randbereich
- FZf
- Zentrifugalkraft
- AR
- axiale Richtung
- RR
- radiale Richtung
- UR
- Umfangsrichtung / Drehrichtung / Reifenumfangsrichtung
- M
- Mittelinie / Zenith
- H1
- Reifenhöhe [mm]
- H2
- Verstärkungsprofilhöhe [mm]
- H3
- Stabilisierungslagenhöhe [mm]
- X
- Breite der Überdeckung [mm]
- Y
- Breite der Entkoppelung [mm]
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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