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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen mit zwei Wulstbereichen mit Wulstkernen, wobei jeder Wulstkern aus einem linienförmigen Festigkeitsträger spiralig zu einem ringförmigen Wulstkern gewickelt ist.
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Fahrzeugreifen mit Wulstkernen sind hinreichend bekannt. Wulstkerne sorgen für einen sicheren und stabilen Sitz des Reifens auf der Felge und brauchen hierfür eine ausreichend hohe Bruchfestigkeit. Andererseits muss der Reifen über das Felgenhorn auf die Felge aufgezogen werden können, wozu der Wulstkern außerdem eine gewisse Dehnfähigkeit aufweisen muss.
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Üblicherweise wird ein Wulstkern derart hergestellt, dass ein Draht aus geeignetem verbronzten Stahl in einer Kernwickelmaschine mit einer auf den Kerndraht abgestimmten Kautschukmischung ummantelt und zu einem ringförmigen Wulstkern spiralig gewickelt wird. Der Werkstoff Stahl weist eine ausreichend hohe Bruchfestigkeit und auch die benötigte Dehnfähigkeit auf. Nachteilig ist jedoch das hohe spezifische Gewicht von Stahl, wodurch der Reifen mit diesem Stahldraht-Wulstkern ein hohes Gewicht aufweist, was sich nachteilig auf den Rollwiderstand des Reifens auswirkt.
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Um das Gewicht und somit den Rollwiderstand eines Fahrzeugreifens positiv zu beeinflussen, werden bereits verschiedene linienförmige Festigkeitsträger für ringförmig gewickelte Wulstkerne vorgeschlagen, welche neben einem nicht-metallischen Material immer zusätzlich Drähte bzw. Filamente aus Stahl aufweisen. So ist es beispielsweise aus der
DE 41 37 726 A1 bekannt, einen gewickelten Wulstkern sowohl aus Stahlkorden als auch aus Korden aus Drähten aromatischer Polyamide herzustellen. Dabei sitzen die Stahldrahtkorde im Inneren des Querschnitts des Wulstkernes, während die Korde aus Drähten aromatischer Polyamide im Außenbereich des Querschnitts angeordnet sind. Weiterhin ist es aus der
JP 2010-173437 A bekannt, als Festigkeitsträger Stahldrähte einzusetzen, welche co-axial durch eine Gewebeschicht aus Aramid umhüllt sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugreifen mit Wulstkernen bereitzustellen, mit welchen der Fahrzeugreifen gut auf die Felge aufzuziehen ist, einen sicheren Sitz auf der Felge hat und einen verbesserten Rollwiderstand aufweist. Zudem soll der Fahrzeugreifen haltbarer sein.
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Gelöst wird die Aufgabe, indem der linienförmige Festigkeitsträger ein Kord aus nicht-metallischen Materialien ist und wenigstens zwei miteinander verdrehte linienförmige Elemente, vorzugsweise Garne aufweist und indem der Kord
- - entweder ein Kord (8) aus nicht-metallischem hochmodulem Material, vorzugsweise PBO ist
- - oder ein Hybridkord ist, bei dem ein linienförmiges Element aus einem nicht-metallischen, hochmoduligen Material und bei dem ein anderes linienförmiges Element aus einem nicht-metallischen, niedermoduligen Material besteht.
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Es ist ein Fahrzeugluftreifen mit Wulstkernen geschaffen, welche ausschließlich aus nicht-metallischen Materialien bestehen, und daher ein geringeres spezifischeres Gewicht als bisher verwendete Stahldrähte/-filamente bzw. Kombinationen aus nicht-metallischen und metallischen Wulstkernen aufweisen, wodurch der Rollwiderstand des Fahrzeugreifens positiv beeinflusst ist. Zudem ist auf korrosionsanfällige Materialien verzichtet und die eingesetzten nicht-metallische Festigkeitsträger korrodieren nicht, wodurch die Haltbarkeit des Fahrzeugreifens verbessert ist.
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Der Festigkeitsträger ist entweder ein Kord aus PBO mit ausreichender Dehnfähigkeit, damit ein Reifen mit einem Wulstkern aus einem PBO-Kord auf die Felge aufgezogen werden kann.
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Alternativ ist der Kord ein Hybridfestigkeitsträger, welcher wenigstens aus einem hochmoduligen, hochfesten Material, vorzugsweise Garn, und aus einem niedermoduligen Material, vorzugsweise Garn, verdreht ist. Durch diesen Hybridkord ist der Fahrzeugreifen gut auf die Felge aufzuziehen, weil das als Füllelement dienende niedermodulige Material das Element aus dem hochmoduligen Material geometrisch helixförmig auslenkt und dieses konstruktiv dehnbar macht.
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Das hochfeste hochmodulige Material sorgt für einen sicheren Sitz des Fahrzeugreifens auf der Felge.
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Das nicht-metallische Material für den Wulstkern weist ein spezifisches Gewischt kleiner als 3 g/cm3, vorzugsweise kleiner als 1,7 g/cm3 auf.
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Ein derartiger Wulstkern ist durch eine Kernwickelmaschine analog eines Kernes aus Standardkerndraht herzustellen, wobei der Hybridkord mit einer Kerndraht-Mischung ummantelt und zu einem Wulstkern ringförmig gewickelt wird.
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Der Begriff „Element“ meint Garn oder Filament.
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Die Begriffe „hochmoduliges Material, vorzugsweise Garn“ und „niedermoduliges Material, vorzugsweise Garn“ werden anhand der in der nachfolgenden Tabelle 1 beschriebenen Werte für Garne in (mN/tex) definiert. Es ist die Kraft bestimmt, die jeweils auf ein Garn bei 1% Dehnung und bei 2% Dehnung aufgebracht werden muss, normiert auf die Garnfeinheit in tex. Ermittelt wird nach ASTM D885.
Tabelle 1
| Garn / Dehnung | 1% | 2% |
| Niedermodulig | < 150 mN/tex | < 200 mN/tex |
| Hochmodulig | > 300 mN/tex | > 500 mN/tex |
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Vorzugsweise ist das nicht-metallische hochmodulige Material ein Garn aus Aramid oder PBO mit dem Handelsnamen ZYLON®.
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Vorzugsweise ist das nicht-metallische niedermodulige Material ein Garn aus PES oder Polyamid. Geeignet sind alle Materialien, welche unter die in der Tabelle 1 genannten Parameter fallen, wie beispielsweise PA66, PA6, PET, Stapelfaser-Aramid, etc.
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Die bevorzugten Materialkombinationen des Hybridkordes aus hochmoduligem und niedermoduligem Garnen sind:
- - Aramid + PES oder
- - PBO + PES.
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Zweckmäßig ist es, wenn der Durchmesser des Kordes oder Hybridkordes zwischen 0,5 mm und 3,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,7 mm und 0,9 mm beträgt. Der Durchmesser des (Hybrid-)kordes zwischen 0,5 mm und 3,0 entspricht dem als Wulstkerndraht bewährten Durchmesser eines Stahldrahtes. Hybridkorde mit einem Durchmesser von 0,8 bis 1,6 mm sind gut im Markt verfügbar. Der Vorteil eines Hybridkordes mit einem Durchmesser von 0,7 mm und 0,9 mm besteht darin, dass die vorhandenen Vorrichtungen zur Herstellung des Wulstkernes, die Reifenaufbaumaschinen als auch die bestehenden Reifenkonstruktionen übernommen werden können.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Hybridkord aus zwei oder drei verdrehten Garnen besteht, welche miteinander endverdreht sind. Es wird die helikale Komponente zur Erzeugung der geometrischen Dehnung des hochmoduligen Materials erzeugt.
Bei einem Hybridkord aus drei Garnen ist es vorteilhaft, wenn 2 hochmodulige Garne miteinander verdreht sind, welche mit einem niedermoduligen Garn endverdreht sind. Eine derartige Konstruktion lautet hochmoduliges Material x2 + niedermoduliges Material x1.
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Der Hybridkord ist in Bezug auf die Garnfeinheit und deren Verdrehung symmetrisch oder asymmetrisch.
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Weist der Hybridkord die Konstruktion hochmodulig x2 + niedermodulig x1 auf, ist die Garnfeinheit sehr stark asymmetrisch, während der Twist vorzugsweise symmetrisch ist. „x2“ bedeutet 2 Garne, „x1“ bedeutet 1 Garn.
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In der nachfolgenden Tabelle 2 sind zwei bevorzugte Ausführungsformen von Festigkeitsträgern, welche in erfindungsgemäßen Fahrzeugreifen als Wulstkerne einsetzbar sind, mit ihren wesentlichen Eigenschaften aufgeführt.
Tabelle 2
| | PBO 1640×2 + 470×1 | PBO 1640×2 |
| | | |
| BF [N] | 660 | 1030 |
| Elong. At Break [%] | 4,0 | 3,3 |
| Twist [t/m] | 200 | 210 |
| Tenacity [mN/dtex] | 176 | 314 |
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Zweckmäßig ist es, wenn der Wulstkern ein Rechteckkern, ein Hochkantkern, ein hexagonaler Kern ist.
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Der erzielten Gewichtsvorteil eines erfindungsgemäßen Fahrzeugreifens ist anhand der in der Tabelle 3 dargelegten Beispielen beschrieben. Es ist ein Stahldraht, welcher für einen Wulstkern des Standes der Technik verwendet wird mit zwei Korden (vergl. Tabelle 2), welcher für Wulstkerne von erfindungsgemäßen Fahrzeugreifen eingesetzt werden, verglichen.
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In einem PKW-Reifen mit der Dimension 205/55R16 besteht der Wulstkern üblicherweise aus einem linienförmigen Festigkeitsträger aus einem Stahldraht, wobei der Wulstkern die Konstruktion 4x5 aufweist. Dieses bedeutet, dass -im Kernquerschnitt betrachtet- der Kern ein Rechteckkern ist, welcher 4 Drähte nebeneinander in je 5 Reihen übereinander aufweist. Der Stahldraht weist einen Durchmesser von 0,89 mm und eine Länge von 25 m auf. Der Stahl-Wulstkern weist somit ein Gewicht von ca. 122g auf. Der erfindungsgemäße Fahrzeugreifen mit einem Wulstkern aus einem nicht-metallischen textilen Hybridkord oder Kord der in den Tabellen 2, 3 genannten Konstruktion wiegt dagegen nur ca. 8-9 g / Wulstkern und erzeugt somit einen Gewichtsvorteil von 113g - 114 g / Wulstkern und somit ein Gewichtsvorteil von 225 g - 228 g / Reifen.
Tabelle 3
| | Stahldraht | Hybridkord | Kord |
| | 0,89 mm | PBO 1640×2 + PA6.6 470×1 | PBO 1640×2 |
| Gewicht [g/100 m] | 488 | 37,5 | 32,8 |
| Gewicht [%] | 100 | 7,7 | 6,7 |
| Verdrehung [t/m] | 140 | 200 | 210 |
| Tenacity [mN/dtex] | 103 | 176 | 314 |
| | | | |
| Reifen 205/55 R16 | | | |
| Länge Festigkeitsträger pro Wulstkern[m] | 25 | 25 | 25 |
| Gewicht pro Wulstkern [g] | 122 | 9 | 8 |
| Gewichtsvorteil [g] pro Festigkeitsträger pro Wulstkern | | 113 | 114 |
| Gewichtsvorteil [g] pro Fahrzeugreifen | | 226 | 228 |
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Vorzugsweise ist der Fahrzeugreifen ein Fahrzeugluftreifen für Personenkraftwagen, für Van oder für Leichttransporter (LT).
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand einer einzigen Zeichnung, die ein schematisches Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert.
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Dabei zeigt die 1 einen Querschnitt durch den Wulstbereich eines erfindungsgemäßen Fahrzeugreifens.
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In 1 ist ein Querschnitt durch den Wulstbereich 1 eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens gezeigt, welcher auf einer Felge aufsitzt. Von der Felge ist nur der Felgensitz 6 samt Felgenhorn 7 gezeigt. Der Fahrzeugluftreifen ist ein Fahrzeugluftreifen der Dimension 205/55 R16 für PKWs. Im Wulstbereich 1 ist ein Wulstkern 2 der Konstruktion 4x5 angeordnet, welcher von einer Karkasslage 3 von axial innen nach axial außen umschlungen ist und als Karkasshochschlag 3a endet. Auf dem Wulstkern 2 ist ein Kernreiter 4 angeordnet. Axial innen ist die weitestgehend luftdichte Innenschicht 5 angeordnet.
Der Wulstkern 2 besteht aus einem gummierten linienförmigen Festigkeitsträger 8, welcher spiralig zu dem ringförmigen Wulstkern 2 gewickelt ist. Der linienförmige Festigkeitsträger 8 ist ein Hybridkord aus drei miteinder verdrehten linienförmigen Garnen aus nicht-metallischen Materialien der Konstruktion PBO 1640x2 + PA6.6 470x1. Jeder Hybridkord ist im Querschnitt schematisch als ein Kreis dargestellt, die drei Garne jeden Hybridkordes sind nicht gezeigt. Zwei Garne der Feinheit 1640 dtex bestehen aus PBO und ist ein nicht-metallisches, hochmoduliges Material. Das dritte Garn ist weist eine Feinheit von 470 dtex auf, ist aus PA6.6 und ein nicht-metallisches, niedermoduliges Material. Die Garne sind zu einem Hybridkord verdreht. Der Gewichtsvorteil gegenüber einem herkömmlichen Wulstkern aus Stahldraht ist in der Tabelle 3 beschrieben.
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Bezugszeichenliste
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(ist Teil der Beschreibung)
- 1
- Wulstbereich
- 2
- Wulstkern
- 3
- Karkasslage
- 3a
- Karkasshochschlag
- 4
- Kernreiter
- 5
- Innenschicht
- 6
- Felgensitz
- 7
- Felgenhorn
- 8
- Festigkeitsträger
- aR
- axiale Richtung
- rR
- radiale Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4137726 A1 [0004]
- JP 2010173437 A [0004]
