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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen für ein mehrspuriges Fahrzeug, insbesondere für PKW, SUV, Transporter oder LKW.
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Derartige Fahrzeugreifen weisen eine umlaufenden Laufstreifen zum Abrollen auf einer Fahrbahn auf, welcher ein bodenhaftungserhöhendes Profil hat. Ferner erstrecken sich vom Laufstreifen radial nach innen zwei umlaufende Seitenwände, wobei die eine Seitenwand an der Radinnenseite und die andere Seitenwand an der Radaußenseite vorgesehen ist. Am radial inneren Ende der Seitenwände bilden diese Reifenfüße, welche ausgestaltet sind zum Lagern des Reifens in einer Fahrzeugfelge. Die Begriffe „Radinnenseite“ bzw. „Radaußenseite“ beziehen sich auf die auf ein zweispuriges Fahrzeug aufgezogenen Felgen bzw. Reifen und sind wie allgemein üblich als „zum Fahrzeuginneren“ bzw. „vom Fahrzeug weg“ weisende Seiten zu verstehen.
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In der Regel haben derartige bekannte Fahrzeugreifen einen symmetrischen Querschnitt, d. h. die beiden Seitenwände sind im Wesentlichen symmetrisch zueinander und reagieren auf Querlasten in beiden Richtungen identisch. Der bekannte elastische Reifen sitzt von dem Reifenluftdruck gespannt quasi in einer Gleichgewichtslage symmetrisch auf der Radfelge. Beim Abrollen plattet er sich dann unter der Radlast auf der Fahrbahn so ab, dass die beiden Seitenwände bei Geradeausfahrt gleichmäßig und symmetrisch ausbeulen. Wird dagegen der kurvenäußere elastische Reifen bei Kurvenfahrt von den seitlich auf ihn einwirkenden Querkräften belastet, so verformt er sich der Kraftrichtung folgend (durch Verzerrung seiner beiden Seitenwände) zur Fahrzeugmitte, d. h. er nimmt nun eine belastungsabhängige asymmetrische Querschnittsform ein. Diese seitliche Formänderung des belasteten Reifenquerschnitts führt bekanntlich zu Verlusten von für einen sicheren Fahrbetrieb wichtigen Eigenschaften, insbesondere in den so genannten instationären Betriebszuständen, in denen die Reifen großen Lastschwankungen unterliegen. Während also der elastische Reifen bei Geradeausfahrt dem Fahrwerk nahezu ideale Eigenschaften zur Verfügung stellen kann, bedeutet die unvermeidliche asymmetrische Verformung bei Kurvenfahrt die Einschränkung von Lenkeigenschaften und die Verringerung der Übertragung von Kräften, insbesondere Seitenkräften. Um dem entgegenzuwirken sind Fahrzeugreifen vorgeschlagen worden, welche bereits in Richtung Radaußenseite vorgespannt sind, sodass der Laufstreifen seitlich in Richtung Radaußenseite verschoben ist:
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US 5,591,282 offenbart einen Fahrzeugluftreifen mit einem keilformigen Stützprofil welches an die Außenseite der Seitenwand gesetzt ist.
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DE 101 13 203 B4 offenbart einen Fahrzeugluftreifen, bei welchem zwischen einer Reifenseitenwandaußenseite und einem Felgenhorn ein druckfestes Stützprofil derart angeordnet ist, um den Reifenwulst und die Reifenseitenwand in Richtung der Felgenmitte bewegen werden.
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EP 2 127 913 B1 offenbart einen Fahrzeugreifen, dessen radinnere Kernreiter auf Höhe des dort anliegenden Felgenhorns eine zum Felgenhorn gerichtete Ausformung aufweist zur Bewirkung der asymmetrischen Vorspannung.
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EP 2 433 818 B1 erzielt diesen Effekt dadurch, dass biegesteife Kernreiter nur an der radinneren Seitenwand vorgesehen sind, aber nicht an der radäußeren Seitenwand.
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Versuche haben gezeigt, dass in der Kurvenfahrt diese asymmetrisch vorgespannten Reifen - es handelt sich dabei stets um den kurvenäußeren Reifen - wesentlich stärkere Seitenkräfte aufnehmen können und bessere Fahreigenschaften als symmetrische Reifen aufweisen. Jedoch sind die über die genannten Maßnahmen aufnehmbaren Seitenkräften bauartbedingt beschränkt und können daher nur bei PKW normalen Gewichts eingesetzt werden. Schwere PKW, Kleintransporter und LKW können dagegen nicht im höheren Geschwindigkeitsbereich von den Vorteilen des asymmetrischen Reifens profitieren.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen weiter verbesserten Fahrzeugreifen zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugreifen mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, dass an der radinneren Seitenwand eine Seitenwandverstärkung vorgesehen ist. Diese Seitenwandverstärkung soll ein Ausbauchen und/oder Ausweichen der radinneren Seitenwand in Richtung zum Fahrzeuginneren unter Vertikallast und/oder in Richtung Fahrzeuginneren wirkende Seitenkraft verhindern. Diese Aussteifung der radinneren Seitenwand ermöglicht ein asymmetrisches Einfederverhalten des Reifens, bei welcher unter vertikaler Last die unverändert elastische radäußere Seitenwand eine Verschiebung des Laufstreifens in radäußere Richtung bewirkt. Dazu ist die Seitenwandverstärkung vorzugsweise biegesteif und/oder drehsteif auf der Felge befestigt. Die radäußere Seitenwand hat dabei keine oder zumindest weniger Seitenwandverstärkung als die erfindungsgemäße radinnere Seitenwand. Die Erfindung ermöglicht die Aufnahme größerer Seitenkräfte und damit den Einsatz in schwerereren Fahrzeugen, insbesondere SUV, Kleinlaster und LKW.
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Eine Reifenseitenwand, auch eine solche, die nicht im Sinn der Erfindung verstärkt ist, ist zugfest, dicht gegen Reifenluftdruckdiffusion unter allen Einsatzbedingungen, alterungsbeständig, ausreichend stoß-und schlagfest, erlaubt eine sichere Montier-und Demontierbarkeit ohne Gefährdung der Struktur, erlaubt sicheren Sitz auf der Felge und weist Widerstand gegen Eindringen von Feuchtigkeit bei Schnitt-und Stichverletzungen auf.
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Zur Erreichung einer Drehsteifigkeit erstreckt sich die Seitenwandverstärkung von dem radinneren Reifenfuß radial nach außen in Richtung zum Laufstreifen, und zwar vom radial inneren Ende des Reifenfußes bis zu einem Abstand in 33% - 66%, vorzugsweise 40% - 60% und insbesondere vorzugsweise 45% - 55% der Höhe des Fahrzeugreifens vom radial inneren Ende des Reifenfußes bis zur Oberfläche des Laufstreifens. Mit anderen Worten: Das System Felge mit Reifen weist an der Radinnenseite bis zu einem gewissen Umfang eine im Wesentlichen steife und unbewegliche Seitenwand auf, während die Seitenwand an der Radaußenwand elastisch verformbar ist.
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Insbesondere erfolgt die Auslegung der Seitenwandverstärkung so, dass diese die auf den Fahrzeugreifen in Richtung Radinnenseite, also zum Fahrzeuginneren, wirkenden zusätzlichen Seitenkräfte, die entstehen, wenn der Fahrzeugreifen auf einer Fahrzeugfelge montiert ist und unter Reifenluftdruck gesetzt ist, aufzunehmen vermag. Diese Kräfte entstehen, da der unter Reifenluftdruck stehende Reifen sich zentrieren möchte, aber auf der Radinnenseite die Seitenwandverstärkung dagegen andrückt.
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Dabei weist der der Fahrzeugreifen vorzugsweise einen asymmetrischen Querschnitt auf, bei welchem die radinnere Seitenwand steiler steht als die radäußere Seitenwand. Ein besseres Kurvenverhalten ergibt sich insbesondere, wenn vorzugsweise der Querschnitt so ausgestaltet ist, dass unter Reifenluftdruck der Rand der Laufstreifen auf der radinneren Seite weiter von der Fahrzeugreifendrehachse, also der Rotationsachse des Reifens, entfernt ist als der andere Rand der Laufstreifen auf der radäußeren Seite. In der Kurve liegt damit der Laufstreifen gleichmäßiger und meist sogar über die volle Breite auf der Fahrbahn an. Dabei hat sich gezeigt, dass vorzugsweise die Lauffläche dabei um 0,5° - 2 ° geneigt sein soll, sich also sich eine Art „Konuslauf“ einstellt Diese Ausgestaltung ermöglicht ein asymmetrisches Einfederverhalten des Reifens, bei welcher unter vertikaler Last die unverändert elastische radäußere Seitenwand eine Verschiebung des Laufstreifens in radäußere Richtung bewirkt.
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Die zulässige Belastung wird als Tragfähigkeit mit der Tragfähigkeitskennzahl bezeichnet, engl. „Load Indices“. In Verbindung mit dem Reifenluftdruck wird die Reifentragfähigkeit entsprechend der Reifengröße aufgeführt. Bei der Ermittlung der Bereifung ist grundsätzlich von der zulässigen Achslast sowie der Höchstgeschwindigkeit auszugehen. Der angegebene Reifenluftdruck ist ein Mindestwert. Es kommt insbesondere darauf an, dass unter den zulässigen Belastungen, für die der Reifen ausgelegt ist, die Seitenwandverstärkung nicht ausweicht, sei es durch Verdrehen in Richtung vom Reifen weg, Brechen, Knicken, Verformung oder spürbar elastisches Nachgeben. Das wird durch die folgenden Merkmale konkretisiert:
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Zweckmäßigerweise zur Erreichung der oben genannten Ziele ist die Seitenwandverstärkung im Bereich des Reifenfußes derart ausgestaltet, dass wenn der Fahrzeugreifen auf einer Fahrzeugfelge montiert und unter Reifenluftdruck gesetzt ist, die Seitenwandverstärkung im Bereich des Reifenfußes in der Fahrzeugfelge ausreichend drehfest gelagert ist, zur Aufnahme der in Richtung Radinnenseite - also zum Fahrzeuginneren hin - auftretenden Seitenkräfte, welche auf den an einem Fahrzeug montierten und unter Reifenluftdruck gesetzten kurvenäußeren Fahrzeugreifen wirken beim Durchfahren einer Kurve, und/oder beim Auftreten der für den Fahrzeugreifen vorgesehenen höchstzulässigen Radlasten.
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Desweiteren kann die Seitenwandverstärkung im Bereich des Reifenfußes derart ausgestaltet sein, dass wenn der Fahrzeugreifen auf einer Fahrzeugfelge montiert und unter Reifenluftdruck gesetzt ist, der Reifenfuß druckfest und biegefest gegen das Felgenhorn und gegebenenfalls druckfest gegen den Felgenhump abgestützt ist. Der Kern oder bzw. Kernringe in dem radinneren Reifenfuß sind gegebenenfalls ebenfalls verstärkt oder aber ausreichend zugfest dimensioniert, dass sie die auf die Seitenwandverstärkung in Richtung Fahrzeuginnenseite wirkenden Seitenkräfte auffangen können ohne sich zu dehnen. Das verhindert ein Ausweichen der Seitenwandverstärkung in Richtung Fahrzeuginnenseite.
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Ebenfalls kann die Seitenwandverstärkung ausreichend biegesteif ausgestaltet sein, zur Aufnahme der in Richtung Radinnenseite auftretenden Seitenkräfte, welche auf den an einem Fahrzeug montierten und unter Reifenluftdruck gesetzten kurvenäußeren Fahrzeugreifen wirken beim Durchfahren einer Kurve, und/oder beim Auftreten der für den Fahrzeugreifen vorgesehenen höchstzulässigen Radlasten.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Seitenwandverstärkung liegt darin, dass quasi zwangsläufig der Reifen bessere Notlaufeigenschaften aufweist, also im Falle einer Panne durch Luftverlust des Reifens, dieser unter reduzierten Radlasten/Geschwindigkeit sicher für einen bestimmten Zeitraum betrieben werden kann. Dies dient der Sicherheit im Fall des Reifenluftverlustes sowie der Bequemlichkeit und spart insbesondere Gewicht, Raum und Kosten für den Ersatzreifen und notwendiges Werkzeug. Vorzugsweise erfolgt aber eine Optimierung der Seitenwandverstärkung, so dass geforderte maximale Pannenlauf-Radlasten und -Geschwindigkeiten erreicht werden können. Diese liegen in der Regel deutlich unter den normalen Reifengeschwindigkeiten und betragen beispielsweise 50 km/h. Daher wird unter Pannenlaufbedingungen und wenn der Fahrzeugreifen auf einer Fahrzeugfelge montiert und nicht unter Reifenluftdruck gesetzt ist, vorgeschlagen, dass:
- die Seitenwandverstärkung im Bereich des Reifenfußes derart ausgestaltet ist, dass die Seitenwandverstärkung im Bereich des Reifenfußes in der Fahrzeugfelge ausreichend drehfest gelagert ist, zur Aufnahme der in Richtung Radinnenseite, also zum Fahrzeuginneren, und in Richtung Radaußenseite, also vom Fahrzeug weg, auftretenden Seitenkräfte, welche auf den an einem Fahrzeug montierten und nicht unter Reifenluftdruck gesetzten kurvenäußeren Fahrzeugreifen wirken beim Durchfahren einer Kurve und/oder beim Auftreten der für den Fahrzeugreifen vorgesehenen höchstzulässigen Pannenlauf-Radlasten und -Geschwindigkeiten;
- die Seitenwandverstärkung im Bereich des Reifenfußes derart ausgestaltet ist, dass wenn der Fahrzeugreifen auf einer Fahrzeugfelge montiert und nicht unter Reifenluftdruck gesetzt ist, der Reifenfuß gegen das Felgenhorn und/oder gegen den Felgenhump abgestützt ist; und
- die Seitenwandverstärkung ausreichend biegesteif ausgestaltet ist, zur Aufnahme der in Richtung Radinnenseite und Radaußenseite auftretenden Seitenkräfte, welche auf den an einem Fahrzeug montierten und nicht unter Reifenluftdruck gesetzten kurvenäußeren Fahrzeugreifen wirken beim Durchfahren einer Kurve und/oder beim Auftreten der für den Fahrzeugreifen vorgesehenen höchstzulässigen Pannenlauf-Radlasten und - Geschwindigkeiten.
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Da der unter Reifenluftdruck stehende Reifen sich zentrieren möchte, aber auf der Radinnenseite die Seitenwandverstärkung dagegen andrückt, wird zur Aufnahme der auf den Fahrzeugreifen wirkenden zusätzlichen Seitenkräfte, die entstehen, wenn der Fahrzeugreifen unter Reifenluftdruck gesetzt ist, vorgeschlagen eine zugaufnehmende Karkassenverstärkung, insbesondere als radial erstreckende zusätzliche oder verstärkte Zugelemente; und/oder eine hierzu ausreichend schub- und druckfeste Werkstoff bzw. Werkstoffmischung.
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Vorzugsweise läuft die Seitenwandverstärkung radial in Richtung zur Lauffläche aus und geht in eine biegbare, vorzugsweise zug- und/oder druckfeste Restseitenwand über über Die radäußere Seitenwand ist wie bei konventionellen aus dem Stand der Technik bekannten Fahrzeugreifen flexibel biegbar und weist insbesondere keine derartige Seitenwandverstärkung auf. Zusammen mit der unter vertikaler Last unverändert elastischen radäußeren Seitenwand und der biegbar an der Seitenwandverstärkung vorgesehenen Restseitenwand, kann diese in Richtung Radaußenseite einfedern und dadurch die gewünschte stabilisierende Verschiebung des Laufstreifens in radäußere Richtung bewirken.
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Zur Aufnahme großer Seitenkräfte auf handelsüblichen Felgen, ist vorzugsweise zur Abstützung der Seitenwandverstärkung gegen das Felgenhorn, dieses von der Form her an die Geometrie des erhöhten Felgenhorns angepasst und ist so ausgestaltet, dass es sich im auf einer Felge montierten und unter Reifenluftdruck gesetzten Zustand bis zum radial äußeren Ende des Felgenhorns abstützen kann.
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Die Erfindung ermöglicht die Aufnahme größerer Seitenkräfte und damit den Einsatz in schwereren Fahrzeugen, insbesondere SUV, Kleinlaster und LKW auf handelsüblichen Felgen, was den Aufwand zur Umrüstung auf erfindungsgemäße Fahrzeugreifen gering hält. Noch höhere Kräfte können gegebenenfalls aufgenommen werden, wenn vorzugsweise zumindest das radinnere Felgenhorn der Felge erhöht gegenüber dem radäußeren Felgenhorn ist zur Erhöhung der Abstützung der Seitenwandverstärkung, welche von der Form her an die Geometrie des erhöhten Felggenhorns angepasst ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5591282 [0004]
- DE 10113203 B4 [0005]
- EP 2127913 B1 [0006]
- EP 2433818 B1 [0007]