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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein Fahrzeugluftreifen der hier betroffenen Art kann sowohl für Zweiräder, als auch für Personenkraftwagen, landwirtschaftliche Fahrzeuge und/oder Lastkraftwagen zum Einsatz kommen, deren Fahrzeugräder mit Fahrzeugluftreifen ausgestattet sind, wobei die Fahrzeugluftreifen eine strukturierte Lauffläche aufweisen können, deren Profil in geeigneter Weise an die zu erwartenden Untergründe und Witterungsverhältnisse angepasst ist. Die Lauffläche des Fahrzeugluftreifens geht in an sich bekannter Weise beidseitig in Seitenwände über, deren Ende jeweils durch einen Reifenwulst gebildet wird. Der Reifenwulst dient der luftdichten Fixierung des aus verschiedenen Gummimischungen zusammengesetzten Teils des Fahrzeugluftreifens an einer Felge des mit dem Fahrzeugluftreifen auszustattenden Fahrzeugrades. Die Felge weist in ebenfalls bekannter Weise korrespondierend zu dem Reifenwulst einen Felgenrand auf, an dem der Reifenwulst dichtend anliegt, wenn der durch den schlauchlosen Fahrzeugluftreifen und die Felge umschlossene Lufthohlraum mit Druckluft befüllt wird.
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Der innere Aufbau eines derartigen Fahrzeugluftreifens gestaltet sich dabei, ausgehend von der Lauffläche, derart, dass, in Richtung des Lufthohlraumes betrachtet, zunächst eine Gürtelschicht vorhanden ist, unterhalb der mindestens eine Karkassschicht und eine den Lufthohlraum abdichtende Innenschicht angeordnet sind. Die Gürtelschicht besteht bei Lösungen des Standes der Technik ihrerseits aus mehreren Schichten unterschiedlicher Festigkeitsträger, deren Verlaufsrichtung voneinander abweichen kann. Dabei ist es allgemein üblich, diese Festigkeitsträger in einen Gummiwerkstoff einzubetten oder sie mit dem Gummiwerkstoff zu ummanteln. Beispielsweise kann eine derartige Gürtelschicht aus einer Schicht eines Textilwerkstoffes, wie beispielsweise einem Nylongewebe, und dieser Schicht folgend, aus einer Schicht eines Stahlgeleges in einer ersten Orientierungsrichtung, die zum Beispiel unter einem ersten Winkel zur Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens verläuft und einer zweiten Schicht eines Stahlgeleges, deren Orientierung unter einem anderen Winkel zur Umfangsrichtung verläuft, bestehen. Insbesondere die Verwendung von Stahlwerkstoffen kann allerdings bei Schäden in der Oberfläche des Fahrzeugluftreifens zu Korrosion führen und den Fahrzeugluftreifen damit unbrauchbar machen. Die zuvor beschriebene, einander folgende Anordnung unterschiedlicher Festigkeitsträger ist natürlich nur beispielhaft zu verstehen, da eine erhebliche Vielzahl verschiedener Ausführungen von Fahrzeugluftreifen existiert. Es ist auch bekannt, anstelle des zuvor erwähnten Stahlgeleges Glasfieber als Werkstoff für einzelne Lagen der Gürtelschicht zu verwenden.
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Eine sehr spezielle Variante eines derartigen Fahrzeugluftreifens ist beispielsweise aus der
EP 1 475 248 B 1 bekannt, bei der eine Gürtelschicht, die in der Druckschrift als Gürtelbandage bezeichnet wird, aus einer Lage mit in eine unvulkanisierte Kautschukmischung eingebetteten Festigkeitsträgern besteht, wobei die Festigkeitsträger innerhalb der Lage im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und Hybridcorde sind, die aus einem ersten verdrehten Garn mit einem hohen Elastizitätsmodul und einem zweiten verdrehten Garn mit einem niedrigen Elastizitätsmodul bestehen, die darüber hinaus miteinander endverdreht sind.
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Aus den zuvor genannten Beispielen geht deutlich hervor, dass die Herstellung der Gürtelschicht und damit die Herstellung des Fahrzeugreifens insgesamt einen erheblichen fertigungstechnischen Aufwand erfordert und zudem ein komplexes System darstellt, bei dem die Bestimmung seiner Eigenschaften wegen der unterschiedlichen Materialien und der verschiedenartigen Anordnung verhältnismäßig schwierig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugluftreifen bereitzustellen, dessen Aufbau insgesamt erheblich vereinfacht ist, der fertigungstechnisch wesentlich einfacher und damit kostengünstiger hergestellt werden kann, dessen Eigenschaften bereits vor seiner Herstellung exakt definierbar sind und der darüber hinaus eine erhöhte Haltbarkeit aufweist sowie weniger empfindlich hinsichtlich einer Korrosionsneigung ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Fahrzeugluftreifen mit einer Lauffläche, die beidseitig in Seitenwände übergeht, deren Ende durch einen Reifenwulst gebildet wird, der in eine Felge eines mit dem Fahrzeugluftreifen ausgestatteten Fahrzeugrades einsetzbar ist, sodass zwischen Felge und Fahrzeugluftreifen ein mit Druckluft befüllter Lufthohlraum ausgebildet ist, wobei der Fahrzeugluftreifen unterhalb seiner Lauffläche aus mehreren, übereinander angeordneten Schichten zusammengesetzt ist, sodass er, ausgehend von seiner Lauffläche in Richtung des Lufthohlraumes betrachtet, zunächst eine Gürtelschicht aufweist, unterhalb der mindestens eine Karkassschicht und eine den Lufthohlraum abdichtende Innenschicht angeordnet sind, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass die Gürtelschicht aus lediglich einem Monokörper besteht.
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Bisher waren zahlreiche Arbeitsschritte erforderlich, um die Gürtelschicht eines Fahrzeugluftreifens herzustellen, wobei die Prognose seiner Eigenschaften sich häufig lediglich an Erfahrungen orientierte. Mit der Erfindung gelingt es nunmehr erstmals, anstelle einer aufwendig hergestellten und aus vielen einzelnen Elementen bestehenden Gürtelschicht, deren Einzellagen oder einzelnen Bestandteile während der Fertigung des Fahrzeugluftreifens nacheinander aufgebracht werden müssen, einen Monokörper zu verwenden, dessen Eigenschaften und dessen Einfluss auf die Eigenschaften des Fahrzeugluftreifens sehr genau vorherbestimmbar sind. Ein mit dem Monokörper ausgestatteter Fahrzeugluftreifen ist fertigungstechnisch wesentlich einfacher herzustellen als bislang bekannte Ausführungen. Der Monokörper kann nämlich komplett vorgefertigt werden, sodass bei der Herstellung des Fahrzeugluftreifens anstelle der bisher verwendeten Gürtelschicht lediglich ein einziges Bauelement in den Gummiwerkstoff eingebettet werden muss. Durch die Verwendung des Monokörpers können die Eigenschaften des Fahrzeugluftreifens gezielt beeinflusst und variiert werden. Darüber hinaus wird mit der erfindungsgemäßen Ausführung eines Fahrzeugluftreifens eine längere Haltbarkeit erreicht, da der Werkstoff weniger empfindlich gegenüber Korrosion ist, insbesondere, wenn Gummi-, Kunststoff- oder Kunststoff-Verbundwerkstoffe anstelle von Stahlwerkstoffen zum Einsatz kommen. Insgesamt ergibt sich auch eine Reduzierung der zum Einsatz kommenden Werkstoffe, was mit einer Reduzierung der Ausfallwahrscheinlichkeiten einhergeht. Der Fahrzeugluftreifen weist damit eine höhere Zuverlässigkeit und bessere Laufeigenschaften auf.
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Entsprechend einer ersten Ausgestaltung der Erfindung besteht der die Gürtelschicht bildende Monokörper aus einem Kunststoff oder einem Gummiwerkstoff. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass der Monokörper eine beliebige, seinen zu erwartenden Belastungen angepasste Geometrie aufweisen kann. Bei einem Monokörper aus Kunststoff kann dieser beispielsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden, was sehr kostengünstig und in großer Stückzahl innerhalb kurzer Herstellungszeiten möglich ist. Zudem ist ein derartiger Werkstoff flexibler, als beispielsweise Stahl.
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Darüber hinaus ist es nunmehr im Sinne der Erfindung auch möglich, die Höhe des Querschnitts des Monokörpers, in axialer Richtung zur Lauffläche des Fahrzeugluftreifens betrachtet, ungleichmäßig auszuführen. Das heißt, quer zur Umfangsrichtung betrachtet, weist der Monokörper unterschiedliche Höhen seines Querschnitts auf. Die einzelnen Abschnitte des Monokörpers werden dabei den zu erwartenden Belastungen des Fahrzeugluftreifens entsprechend angepasst und ausgeführt.
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Eine sehr vorteilhafte Ausführungsvariante ist dabei darin zu sehen, dass die Höhe des Querschnitts des Monokörpers, in axialer Richtung der Lauffläche des Fahrzeugluftreifens betrachtet, also quer zu seiner Umfangsrichtung, mittig des Fahrzeugluftreifens geringer ist, als im Randbereich seiner Lauffläche. Insbesondere durch die erreichbaren kontinuierlichen Änderungen des Materialquerschnitts lassen sich Sprünge der Materialeigenschaften vermeiden, wie sie bei Aufbauten aus einzelnen Materiallagen unvermeidlich sind. Derartige Ausführungen des Monokörpers können beispielsweise für Fahrzeugluftreifen von Vorteil sein, die auch für hohe Geschwindigkeiten Verwendung finden, da sich der zentrale Bereich der Lauffläche bei einer derartigen Ausführung und einer hohen Laufgeschwindigkeit des Fahrzeugluftreifens aufwölbt, sodass der Fahrzeugluftreifen bei einer hohen Geschwindigkeit etwa mittig seiner Lauffläche eine runde Kontur ausbildet. Dadurch erwärmt sich der Fahrzeugluftreifen insgesamt wesentlich weniger. Dies ist hinsichtlich seiner Lebensdauer und seiner Laufeigenschaften von Vorteil. Eine derartige Verformung ist daher insbesondere bei den genannten Fahrzeugluftreifen erwünscht und kann mit bisherigen Fahrzeugluftreifen nicht in der erfindungsgemäßen Weise erreicht werden.
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Eine andere Variante eines Fahrzeugluftreifens ist darüber hinaus darin zu sehen, dass die Höhe des Querschnitts des Monokörpers, in axialer Richtung der Lauffläche des Fahrzeugluftreifens, also quer zu seiner Umfangsrichtung betrachtet, mittig des Fahrzeugluftreifens größer ist, als im Randbereich seiner Lauffläche. Ein derartig gestalteter Fahrzeugluftreifen weist verbesserte Abriebeigenschaften auf, da dieser über eine eher flache und damit vergrößerte Aufstandsfläche auf dem Untergrund verfügt und zudem eine verbesserte Haftung auf dem Untergrund gewährleistet.
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Wie aus den vorstehenden Ausführungen bereits deutlich wird, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Monokörper die Eigenschaften des damit ausgestatteten Fahrzeugluftreifens in einer präzise vorherbestimmbaren Weise variieren. Eine weitere, sehr vorteilhafte Maßnahme ist jedoch auch darin zu sehen, dass die Höhe des Querschnitts des Monokörpers gleichbleibend ist und daher in axialer Richtung der Lauffläche des Fahrzeugluftreifens betrachtet, mittig des Fahrzeugluftreifens der Höhe des Querschnitts im Randbereich der Lauffläche entspricht. Die aus dem Monokörper bestehende Gürtelschicht des Fahrzeugluftreifens ist in diesem Fall fertigungstechnisch sehr einfach herzustellen und in den Fahrzeugluftreifen zu integrieren.
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Da der erfindungsgemäße Monokörper bevorzugt unterhalb der Lauffläche in den Gummiwerkstoff des Fahrzeugluftreifens eingebettet ist, erweisen sich Maßnahmen als vorteilhaft, die eine optimierte Verbindung zwischen dem Gummiwerkstoff und dem Werkstoff des Monokörpers gewährleisten. Hierzu zählt beispielsweise, dass die Oberfläche des Monokörpers zumindest abschnittsweise eine die Anhaftung des den Monokörper aufnehmenden Gummiwerkstoffes des Fahrzeugluftreifens verbessernde Rauheit aufweist. Unter der erwähnten Rauheit kann selbstverständlich auch verstanden werden, dass der Monokörper mit einem Haftmittel beschichtet wird. Insgesamt ist folglich diese Ausführungsvariante dahingehend zu verstehen, dass die Oberfläche des Monokörpers verbesserte Haftungsbedingungen für den Gummiwerkstoff bietet, in den der Monokörper eingebettet ist. Der Monokörper kann allerdings auch eine zumindest abschnittsweise strukturierte Oberfläche aufweisen, also beispielsweise mit Rillen, Löchern und anderen Ausnehmungen ausgestattet werden, die sowohl seine Eigenschaften, als auch seine Haftung im Gummiwerkstoff verbessern.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen dabei keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung. Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
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Es zeigt:
- 1: einen Querschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen in einer ersten Ausführungsvariante,
- 2: den vergrößerten Ausschnitt II aus 1,
- 3: einen Querschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen in einer zweiten Ausführungsvariante,
- 4: einen Querschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen in einer dritten Ausführungsvariante,
- 5: einen Querschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen in einer vierten Ausführungsvariante und
- 6: einen Querschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen in einer fünften Ausführungsvariante.
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Aus der 1 geht ein Querschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen 1 in einer ersten Ausführungsvariante hervor. In an sich bekannter Weise weist der Fahrzeugluftreifen 1 eine Lauffläche 2 auf, die über eine Vielzahl unterschiedlicher Profilrillen 13 verfügt. Die Profilrillen 13 sind in die Oberfläche der Lauffläche 2 eingearbeitet und geben dem Fahrzeugluftreifen 1 seine speziellen, an den Untergrund oder an bestimmte Witterungsbedingungen angepassten Eigenschaften. An beiden Seiten der Lauffläche 2 geht der Fahrzeugluftreifen 1 jeweils in eine Schulter 17 und anschließend in eine Seitenwand 3 über, deren Abschluss durch einen Reifenwulst 4 gebildet wird. Der Reifenwulst 4 stellt bekanntlich einen verstärkten Randbereich des Fahrzeugluftreifens 1 dar und verfügt über einen Wulstkern 11 zur Stabilisierung und Verbesserung der Anlage des Reifenwulstes 4 an einer Felge 5, sodass zwischen der Felge 5 und dem Reifenwulst 4 eine Abdichtung gebildet wird. Durch diese Abdichtung kann der Fahrzeugluftreifen 1 in seinem Lufthohlraum 6 mit Druckluft befüllt werden, ohne dass diese in unerwünschter Weise entweicht. Oberhalb des Wulstkerns 11 ist zudem eine Wulstfüllung vorhanden, die auch als Apex 12 bezeichnet wird. Die erfindungsgemäße Besonderheit ist vorliegend darin zu sehen, dass der Fahrzeugluftreifen 1 unterhalb seiner Lauffläche 2 nicht, wie dies bisher üblich war, eine Gürtelschicht aus mehreren Lagen unterschiedlicher Gewebe aufweist, sondern lediglich einen Monokörper 7, der im vorliegenden Fall die Gürtelschicht bildet. Der Monokörper 7 besteht bei dem dargestellten Beispiel in 1 aus einem Gummiwerkstoff und weist über seine gesamte axiale Erstreckung, das heißt, in Richtung des Pfeils A, also quer zur Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens 1 betrachtet, eine gleichbleibende Querschnittshöhe auf. Bei dem dargestellten Beispiel endet der Monokörper 7 erst kurz vor der Schulter 17, wo er geringfügig flach abfällt.
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Die genaue Zusammensetzung des Fahrzeugluftreifens 1 im Bereich seiner Lauffläche 2 geht deutlicher aus der vergrößerten Darstellung in 2 hervor, die dem Ausschnitt II in 1 entspricht. Hieraus wird ersichtlich, dass der Fahrzeugluftreifen 1, ausgehend von der Lauffläche 2 in Richtung Lufthohlraum 6 betrachtet, unterhalb der Lauffläche 2 zunächst den bereits erwähnten Monokörper 7 als Ersatz für die Gürtelschicht aufweist. Unterhalb des Monokörpers 7 ist eine erste Karkassschicht 8 vorhanden, der eine weitere Karkassschicht 9 folgt. Den Abschluss dieses schichtweisen Aufbaus des Fahrzeugluftreifens im Bereich seiner Lauffläche 2 bildet eine Innenschicht 10, die die gesamte Innenoberfläche 14 und damit die räumliche Begrenzung des Lufthohlraumes 6 des Fahrzeugluftreifens 1 bildet.
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In den 3-6 werden lediglich beispielhaft einige Ausführungsvarianten des Monokörpers 7 beschrieben, wobei der grundsätzliche Aufbau des Fahrzeugluftreifens 1 analog zu dem im Zusammenhang mit der 1 beschriebenen Fahrzeugluftreifen 1 ausgeführt ist.
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Die Darstellung in der 3 zeigt zunächst einen Monokörper 7, dessen Querschnittshöhe in seinem zentralen Abschnitt 15 gleichbleibend ist. Im schulterseitigen Randabschnitt 16 des Monokörpers 7 weist dieser eine geringere Höhe seines Querschnittes auf, als in dem zentralen Abschnitt 15.
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In Umkehrung des zuvor beschriebenen Prinzips zeigt die 4 einen Monokörper 7, der in seinem zentralen Abschnitt 15 eine geringere Querschnittshöhe aufweist, als in seinem schulterseitigen Randabschnitt 16. Ein derartiger Fahrzeugluftreifen 1 kann beispielsweise auch für höhere Geschwindigkeiten eingesetzt werden, da sich bei einer hohen Fahrgeschwindigkeit der zentrale Abschnitt 15 bauchförmig aufwölbt, sodass dadurch der Reibungswiderstand zwischen Lauffläche 2 und dem Fahrbahnuntergrund reduziert wird. Ein derartiger Fahrzeugluftreifen 1 erwärmt sich folglich in geringerem Maße, als herkömmliche Fahrzeugluftreifen 1.
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Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen 1 auch verschiedene, andere Ausführungsvarianten des Monokörpers 7 aufweisen. So geht beispielsweise aus der 5 eine Lösung hervor, bei der der zentrale Abschnitt 15 ebenfalls einen geringen Höhenquerschnitt und der Randabschnitt 16 einander folgend zwei Abschnitte mit je einem größeren Querschnitt seiner Höhe aufweist. Zwischen den höheren Abschnitten ist ein Bereich mit einem geringeren Höhenniveau ausgebildet.
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Schließlich zeigt die 6 beispielhaft noch eine weitere Lösungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens 1. Hierbei ist der zentrale Abschnitt 15 des Monokörpers 7 mit einer Vielzahl kleiner Erhebungen ausgestattet, zwischen denen Rillen ausgebildet sind, was beispielsweise eine verbesserte Haftung des Monokörpers 7 in dem Gummiwerkstoff der Lauffläche 2 mit sich bringt. Darüber hinaus ist die Querschnittshöhe des Randabschnittes 16 auch in diesem Fall höher, als die des zentralen Abschnitts 15 ausgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugluftreifen
- 2
- Lauffläche
- 3
- Seitenwand
- 4
- Reifenwulst
- 5
- Felge
- 6
- Lufthohlraum
- 7
- Gürtelschicht (Monokörper)
- 8
- Karkassschicht
- 9
- Karkassschicht
- 10
- Innenschicht
- 11
- Wulstkern
- 12
- Apex (Wulstfüllung)
- 13
- Profilrille
- 14
- Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens
- 15
- zentraler Abschnitt
- 16
- Randabschnitt
- 17
- Schulter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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