DE102020205745A1

DE102020205745A1 - Pneumatic vehicle tires

Info

Publication number: DE102020205745A1
Application number: DE102020205745.1A
Authority: DE
Inventors: Norbert Kendziorra; Reinhard Ludwig
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2021-11-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen (1) mit einer ein- oder mehrlagigen Karkasse und mit axial außerhalb der Karkasse angeordnetem Seitenwandkautschuk (6).Zur Reduzierung des Rollwiderstandes des Fahrzeugluftreifens bei gleichzeitiger Schutzwirkung ist der Seitenwandkautschuk (6) nicht flächig erstreckt, sondern durch eine Vielzahl an erhabenen geometrischen Elementen (7), welche auf der Seitenwand (3) verteilt und voneinander beabstandet sind, auf der Seitenwand (3) des Fahrzeugluftreifens (1) angeordnet.The invention relates to a pneumatic vehicle tire (1) with a single or multi-layer carcass and with sidewall rubber (6) arranged axially outside the carcass on raised geometric elements (7), which are distributed on the side wall (3) and spaced from one another, arranged on the side wall (3) of the vehicle pneumatic tire (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einer ein- oder mehrlagigen Karkasse und mit axial außerhalb der Karkasse angeordnetem Seitenwandkautschuk.The invention relates to a pneumatic vehicle tire with a single or multi-layer carcass and with sidewall rubber arranged axially outside the carcass.

Bei Fahrzeugluftreifen ist es erstrebenswert, den Rollwiderstand zu senken, was zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch führt.In the case of pneumatic vehicle tires, it is desirable to lower the rolling resistance, which leads to lower fuel consumption.

Es ist bekannt, dass die Reifenseitenwand maßgeblich zum Rollwiderstand des Fahrzeugluftreifens beiträgt.
Die doppelt gekrümmte Seitenwand, welche auf der Karkasse aufliegt, muss mechanisch die Deformation durch die Last des Fahrzeugs aufnehmen. Oberhalb der Felge wird sie gestaucht, unterhalb der Felge wird sie gestreckt und beult dabei aus. Dieses findet bei jeder Umdrehung des Rades statt, so dass eine hohe Biegedeformation mit einer hohen Zyklenzahl verbunden ist. Durch diese Deformation wird das Seitenwandmaterial, welches üblicherweise eine Dicke von ca. 2 mm aufweist, deformiert und erzeugt somit einen Energieverlust. Dieser erzeugt einen Teil des Rollwiderstandes des Reifens.
Der Seitenwandkautschuk hat zudem die Aufgabe, den Fahrzeugluftreifen vor mechanischen Einwirkungen wie Stößen, Schnitten und Anreiben an z.B. Bordsteinkanten zu schützen.It is known that the tire sidewall contributes significantly to the rolling resistance of the pneumatic vehicle tire.
The double curved side wall, which rests on the carcass, must mechanically absorb the deformation caused by the load of the vehicle. Above the rim it is compressed, below the rim it is stretched and bulges in the process. This takes place with every revolution of the wheel, so that a high bending deformation is associated with a high number of cycles. As a result of this deformation, the side wall material, which usually has a thickness of approx. 2 mm, is deformed and thus generates a loss of energy. This generates part of the tire's rolling resistance.
The side wall rubber also has the task of protecting the pneumatic vehicle tire from mechanical influences such as impacts, cuts and rubbing against curbs, for example.

Ein Fahrzeugluftreifen gemäß dem Oberbegriff ist aus der DE 11 2013 001 061 T5 bekannt geworden. Dort wird zur Reduzierung des Rollwiderstandes bei gleichzeitiger Verbesserung der Schnittbeständigkeit der Seitenwand vorgeschlagen, den Seitenwandkautschuk flächig über die Seitenwand mit einer Dicke 0,05 mm ≤ t ≤ 4 mm auszuführen. Im unteren Teil des vorgenannten Bereiches ist die Dicke der Seitenwand vergleichsweise dünn ausgeführt und für die Schnittbeständigkeit mit einer Harzbeschichtung zu versehen.A pneumatic vehicle tire according to the preamble is from DE 11 2013 001 061 T5 known. There, in order to reduce the rolling resistance while at the same time improving the cut resistance of the side wall, it is proposed that the side wall rubber be made flat over the side wall with a thickness of 0.05 mm t 4 mm. In the lower part of the above-mentioned area, the thickness of the side wall is made comparatively thin and provided with a resin coating for cut resistance.

Es besteht jedoch das Bedürfnis, den Rollwiderstand des Fahrzeugluftreifen weiter zu verringern, jedoch die Schutzwirkung des Seitenwandkautschuks vor mechanischen Einflüssen zu erhalten.However, there is a need to further reduce the rolling resistance of the pneumatic vehicle tire while maintaining the protective effect of the sidewall rubber against mechanical influences.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrzeugluftreifen mit weiter verringertem Rollwiderstand bei guter Schutzwirkung vor mechanischen Einwirkungen im Bereich der Reifenseitenwand zur Verfügung zu stellen.The invention is based on the object of providing a pneumatic vehicle tire with a further reduced rolling resistance with a good protective effect against mechanical effects in the area of the tire sidewall.

Die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Seitenwandkautschuk nicht in einer flächigen Erstreckung, sondern durch eine Vielzahl an erhabenen geometrischen Elementen, welche auf der Seitenwand verteilt und voneinander beabstandet sind, auf der Seitenwand des Fahrzeugluftreifens angeordnet sind.The object is achieved in that the sidewall rubber is not arranged on the sidewall of the pneumatic vehicle tire in a planar extent, but rather by a large number of raised geometric elements which are distributed on the sidewall and spaced from one another.

Wesentlich ist, dass der Seitenwandkautschuk nicht als eine durchgehende, undurchbrochene Vollfläche auf der Reifenseitenwand angeordnet ist, sondern aus einer Vielzahl an erhabenen geometrischen Elementen besteht, welche möglichst gleichmäßig voneinander beabstandet über die Höhe und über den Umfang der Reifenseitenwand angeordnet sind. Hierdurch werden die geometrischen Elemente nicht oder nur sehr gering deformiert, wodurch ein erheblicher Anteil der Materialhysterese und damit des von der Seitenwand generierten Rollwiderstandes entfällt. Zudem wird der Fahrzeugluftreifen leichter an Gewicht, da der Materialeinsatz reduziert ist, was sich ebenfalls positiv auf den Rollwiderstand auswirkt. Die erhabenen geometrischen Elemente übernehmen weiterhin die Schutzfunktion, indem diese beispielsweise die Scheuerkontakte abfangen.It is essential that the sidewall rubber is not arranged as a continuous, uninterrupted solid surface on the tire sidewall, but rather consists of a large number of raised geometric elements, which are spaced as evenly as possible over the height and circumference of the tire sidewall. As a result, the geometric elements are not or only very slightly deformed, which means that a considerable proportion of the material hysteresis and thus of the rolling resistance generated by the side wall is eliminated. In addition, pneumatic vehicle tires are lighter in weight because the use of materials is reduced, which also has a positive effect on rolling resistance. The raised geometric elements continue to take on the protective function, for example by intercepting the rubbing contacts.

Zweckmäßig ist es, wenn die erhabenen geometrischen Elemente eine Höhe von 1,0 mm - 3 mm, vorzugsweise von etwa 2 mm, aufweisen. Diese Höhe weist einen guten Kompromiss zwischen erwünschter Schutzfunktion der Reifenseitenwand und der Rollwiderstandsreduzierung auf.It is useful if the raised geometric elements have a height of 1.0 mm-3 mm, preferably about 2 mm. This height shows a good compromise between the desired protective function of the tire sidewall and the reduction in rolling resistance.

Zweckmäßig ist es, wenn der Durchmesser der Elemente wenigstens 2 mm und maximal 6 mm beträgt. Der Durchmesser eines Elementes bemisst sich parallel zur Reifenseitenwandoberfläche und entlang der längsten Erstreckung des Elementes.It is useful if the diameter of the elements is at least 2 mm and a maximum of 6 mm. The diameter of an element is measured parallel to the tire sidewall surface and along the longest extension of the element.

Zweckmäßig ist es, wenn die erhabenen geometrischen Elemente Halbkugeln oder Kugelkappen sind, welche mit ihrer Kugelschnittfläche auf der Seitenwand angeordnet sind. Halbkugeln oder Kugelkappen sind aufgrund ihrer Form besonders geeignet hinsichtlich Luftanströmung, Schutzfunktion und Rollwiderstandsreduzierung.It is useful if the raised geometric elements are hemispheres or spherical caps, which are arranged with their spherical sectional surface on the side wall. Due to their shape, hemispheres or spherical caps are particularly suitable with regard to air flow, protective function and reduction of rolling resistance.

Die Halbkugeln oder Kugelkappen sind möglichst äquidistant auf dem Reifentorus zu positionieren. Die äquidistante Positionierung von Punkten auf einer Kugel oder einem Torus ist durchaus schwierig. Die hier verwendete Heuristik basiert auf einem Ring auf dem die Halbkugeln gleichmäßig verteilt sind. Von diesem Ring werden um die Achse des Reifens über den Umfang des Reifens Kopien erstellt. Jeweils zwei aufeinanderfolgende Ringe sind um einen Winkel verdreht (in der Ringebene) der dem halben Abstand zweier Kugeln auf dem Ring entspricht. Durch diese Anordnung entsteht eine ansehnliche Verteilung der erhabenen Elemente.The hemispheres or spherical caps are to be positioned as equidistant as possible on the tire torus. The equidistant positioning of points on a sphere or torus is quite difficult. The heuristic used here is based on a ring on which the hemispheres are evenly distributed. Copies of this ring are made around the axis of the tire over the circumference of the tire. Two consecutive rings are rotated by an angle (in the ring plane) that corresponds to half the distance between two balls on the ring. This arrangement creates an attractive distribution of the raised elements.

Die erhabenen Elemente auf einer Reifenseitenwand können die gleiche oder eine oder mehrere unterschiedliche geometrische Formen aufweisen und/oder die gleiche Größe oder zwei oder mehr verschiedene Größen aufweisen.The raised elements on a tire sidewall may have the same or one or more different geometric shapes and / or the same size or two or more different sizes.

Zweckmäßig ist es, wenn zwischen 2000 und 10000 erhabene geometrische Elemente pro Reifenseitenwand angeordnet sind.It is useful if between 2000 and 10000 raised geometric elements are arranged per tire sidewall.

Zweckmäßig ist es, wenn die erhabenen geometrischen Elemente aus einer Kautschukmischung bestehen, welche eine Härte von 65 - 75 Shore A aufweist. Eine Härte von 65 - 75 Shore A ist eines „härtere“ Kautschukmischung. Bekannte und übliche Seitenwandmischungen haben eine niedrigere Härte von 50 - 60 Shore A. Härtere Mischungen haben, bedingt durch den höheren Füllstoffgehalt eine höhere Energiedissipation. Dies ist zunächst negativ für den Rollwiderstand des Reifen. Da die Seitenwand an den verformungsrelevanten Stellen, also zwischen den herausstehenden Gummiprofilelementen, nur dünn ist, kann trotzdem ein niedriger Rollwiderstand erreicht werden. Eine härtere Mischung hat einen höheren Abriebwiderstand und einen niedrigeren Reibbeiwert. Der niedrigere Reibbeiwert reduziert die mechanische Belastung bei z. B. Reiben an einer Bordsteinkante. Hierdurch ist ein besonders guter Kompromiss zwischen erwünschter Schutzfunktion der Reifenseitenwand und der Rollwiderstandsreduzierung erhalten.It is useful if the raised geometric elements consist of a rubber mixture which has a hardness of 65-75 Shore A. A hardness of 65 - 75 Shore A is a "harder" rubber compound. Known and customary sidewall mixtures have a lower hardness of 50-60 Shore A. Harder mixtures have a higher energy dissipation due to the higher filler content. This is initially negative for the tire's rolling resistance. Since the side wall is only thin at the deformation-relevant points, i.e. between the protruding rubber profile elements, a low rolling resistance can nonetheless be achieved. A harder mixture has a higher abrasion resistance and a lower coefficient of friction. The lower coefficient of friction reduces the mechanical load on z. B. Rubbing against a curb. This results in a particularly good compromise between the desired protective function of the tire sidewall and the reduction in rolling resistance.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen, welche schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert.Further features, advantages and details of the invention will now be explained in more detail with reference to the drawings, which represent schematic exemplary embodiments.

Es zeigen die:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens;
2 eine perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt der Reifenseitenwand des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens der 1;
3. eine perspektivische Ansicht auf andere erhabene geometrische Elemente.

It shows the:

1 a perspective view of a pneumatic vehicle tire according to the invention;
2 a perspective view of a section of the tire sidewall of the pneumatic vehicle tire according to the invention 1 ;
3 . a perspective view of other raised geometric elements.

Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens für PKW 1. Der Luftreifen 1 weist einen profilierten Laufstreifen 2, Seitenwände 3 und Reifenwülste 4 auf. Die ein- oder mehrlagige Karkasse ist im Inneren des Reifens angeordnet und nicht explizit dargestellt. Axial außerhalb der Karkasse ist Seitenwandkautschuk 6 angeordnet. Dieser Seitenwandkautschuk 6 erstreckt sich nicht flächig auf der Seitenwand 3, ist also nicht durchgängig über die Seitenwandhöhe 5 und nicht durchgängig über den Seitenwandumfang (Reifenumfangsrichtung ist durch den Pfeil dargestellt) angeordnet. Erfindungsgemäß ist der Seitenwandkautschuk 6 durch eine Vielzahl an erhabenen geometrischen Elementen 7, welche äquidistant auf der Seitenwand 3 verteilt und voneinander beabstandet sind, auf der Seitenwand 3 des Fahrzeugluftreifens 1 angeordnet. Es sind zwischen 2000 und 10000 erhabene geometrische Elemente 7 pro Reifenseitenwand 3 angeordnet.the 1 shows a perspective view of a pneumatic vehicle tire according to the invention for cars 1 . The pneumatic tire 1 has a profiled tread 2 , Side walls 3 and tire beads 4th on. The single or multi-layer carcass is arranged inside the tire and is not shown explicitly. Sidewall rubber is axially outside the carcass 6th arranged. This sidewall rubber 6th does not extend flat on the side wall 3 , is therefore not consistently above the height of the side wall 5 and not continuously over the sidewall circumference (tire circumferential direction is through the arrow shown). The sidewall rubber is according to the invention 6th through a multitude of raised geometric elements 7th which are equidistant on the side wall 3 are distributed and spaced apart on the side wall 3 of the pneumatic vehicle tire 1 arranged. There are between 2000 and 10000 raised geometric elements 7th per tire sidewall 3 arranged.

Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt der Reifenseitenwand 3 des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens 1 der 1, während die 3 eine perspektivische Ansicht auf andere erhabene geometrische Elemente 7 zeigt. Beide Figuren werden nachfolgend gemeinsam beschrieben. Die erhabenen geometrischen Elemente 7 weisen eine Höhe 8 von vorzugsweise etwa 2 mm auf. In der 2 sind erhabenen geometrischen Elemente 7 Halbkugeln, welche mit ihrer Kugelschnittfläche flächig auf der Seitenwand 3 angeordnet sind. Der lichte Abstand 9 der geometrischen Elemente 7 zueinander beträgt mindestens 0,1 x dem Durchmesser 10 der erhabenen Elemente 7 und höchstens 1 x dem Durchmesser 10 der erhabenen Elemente 7. Der „lichte Abstand“ bezeichnet die kürzeste Entfernung im Leerraum zwischen zwei unmittelbar benachbarten geometrischen Elementen. In der 3 sind die erhabenen geometrischen Elemente 7 5-eckige flache Elemente. Die erhabenen geometrischen Elemente 7 bestehen aus einer harten, abriebfesten und schnittfesten Kautschukmischung.the 2 shows a perspective view of a section of the tire sidewall 3 of the pneumatic vehicle tire according to the invention 1 the 1 while the 3 a perspective view of other raised geometric elements 7th shows. Both figures are described together below. The raised geometric elements 7th have a height 8th of preferably about 2 mm. In the 2 are raised geometric elements 7th Hemispheres, which are flat with their spherical section on the side wall 3 are arranged. The clear distance 9 of geometric elements 7th to each other is at least 0.1 x the diameter 10 of the sublime elements 7th and at most 1 x the diameter 10 of the sublime elements 7th . The “clear distance” describes the shortest distance in the empty space between two immediately adjacent geometric elements. In the 3 are the raised geometric elements 7th 5-sided flat elements. The raised geometric elements 7th consist of a hard, abrasion-resistant and cut-resistant rubber mixture.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: FahrzeugluftreifenPneumatic vehicle tires
22: LaufstreifenTreads
33: SeitenwandSide wall
44th: ReifenwulstTire bead
55: SeitenwandhöheSide wall height
66th: SeitenwandkautschukSidewall rubber
77th: erhabene geometrische Elementeraised geometric elements
88th: Höhe des erhabenen geometrischen ElementesHeight of the raised geometric element
99: Abstanddistance
1010: Durchmesser des erhabenen geometrischen ElementesDiameter of the raised geometric element
Pfeilarrow: ReifenumfangsrichtungTire circumferential direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 112013001061 T5 [0004]

Claims

Pneumatic vehicle tire (1) with a single or multi-layer carcass and with sidewall rubber (6) arranged axially outside the carcass, characterized in that the sidewall rubber (6) does not extend over a flat area, but rather by a large number of raised geometric elements (7), which are distributed on the side wall (3) and spaced apart from one another, are arranged on the side wall (3) of the pneumatic vehicle tire (1).

Pneumatic vehicle tires (1) according to Claim 1 , characterized in that the raised geometric elements (7) have a height (8) of 1.0 mm - 3 mm, preferably of about 2 mm.

Pneumatic vehicle tires (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the raised geometric elements (7) are hemispheres or spherical caps, which are arranged with their spherical sectional surface on the side wall (3).

Pneumatic vehicle tire (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that between 2000 and 10000 raised geometric elements (7) are arranged per tire sidewall (3).

Pneumatic vehicle tires after Claim 4 , characterized in that the raised geometric elements (7) consist of a rubber mixture which has a hardness in a range of 65-75 Shore A.