DE102021213749A1

DE102021213749A1 - Karkasskord und Fahrzeugluftreifen mit einer mit einem Karkasskord verstärkten Karkasseinlage

Info

Publication number: DE102021213749A1
Application number: DE102021213749.0A
Authority: DE
Inventors: Pavol Bosko; Jakub Vais
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2023-06-07

Abstract

Karkasskord (10) zur Verstärkung von Karkasseinlagen in Fahrzeugluftreifen für PKW, Vans oder Light-Trucks, aus zumindest zwei Multifilamentgarnen (8, 9) aus Filamenten (8a, 8b, 9a, 9b) in einer Anzahl von zumindest 50 bis mehreren 100 und mit Filamenten (8a, 9a), die aus einem textilen Material bestehen.Zumindest eines der Multifilamentgarne (8, 9) enthält Filamente (8b, 9b) aus einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 50W/(mK) beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Karkasskord zur Verstärkung von Karkasseinlagen in Fahrzeugluftreifen für PKW, Vans oder Light-Trucks, aus zumindest zwei Multifilamentgarnen aus Filamenten in einer Anzahl von zumindest 50 bis mehreren 100 und mit Filamenten, die aus einem textilen Material bestehen. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart für PKW, Vans oder Light-Trucks, mit einer zumindest einlagigen Karkasseinlage aus in eine Karkassgummierung eingebetteten Karkasskorden aus zumindest zwei Multifilamentgarnen aus Filamenten in einer Anzahl von 50 bis zu mehreren 100 und mit Filamenten aus einem textilen Material.
Ein Karkasskord und ein Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der US 2021/0025084 A1 bekannt. Der aus dieser Druckschrift bekannte Karkasskord setzt sich aus drei Paaren von miteinander verdrillten Multifilamentgarnen zusammen, die jeweils aus einer großen Anzahl von Filamenten bestehen, die aus einem aromatischen Polyamid oder einem aromatischen Copolyamid bestehen.
Übliche und weit verbreitete Karkasskorde in Fahrzeugluftreifen für PKW, Vans oder Light-Trucks bestehen aus zwei miteinander verdrillten Multifilamentgarnen aus jeweils einer großen Anzahl von Filamenten aus einem textilen Material, beispielsweise einem Polyamid, wie PA 6.6 (Nylon) oder einem aromatischen Polyamid (Aramid). Es sind auch Hybridvarianten bekannt, bei welchen beispielsweise die Multifilamentgarne zum Teil aus Polyamid und zum Teil aus Aramid bestehen.
Aus der US 4,287,924 A ist ein für einen Notlauf geeigneter Fahrzeugluftreifen bekannt, welcher in den Seitenwänden mit gesonderten, im Querschnitt sichelförmigen Verstärkungselementen versehen ist. Um für eine bessere Wärmeableitung in den derart verdickten Seitenwandbereichen zu sorgen, verläuft innerhalb der Verstärkungselemente eine wärmeleitfähige Schicht aus Metallkorden. Aus der US 2,056,012 A ist ein Diagonalreifen bekannt, welcher mit mehreren, im Beispiel vier Lagen aus einem Gewebe verstärkt ist, welches Kurzfasern enthält, die wärmeisolierend oder wärmeleitfähig sein können. Aus der US 4,362,200 A ist ein Fahrzeugluftreifen bekannt, bei welchem in den Reifenschultern, in den oberen Bereichen der Seitenwände und/oder in den Wulstbereichen Pölster aus einem wärmeleitfähigen elastomeren Material eingebaut sind. Die DE 2 332 039 A offenbart einen Fahrzeugreifen, welcher beispielsweise ein Flugzeugreifen ist und welcher im Bereich zwischen der Karkasse und dem Laufstreifen Drahtnetze mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit enthält, die um die Karkasse herumgeführt und gegebenenfalls wärmeleitend mit einem der Außenluft ausgesetzten Wärmeableitring mit ebenfalls hoher Wärmeleitfähigkeit verbunden sind. Insbesondere dient die Felge, welche Kühlrippen aufweist, als Wärmeableitring.
Bei Standard-Hochgeschwindigkeitstests von Fahrzeugluftreifen wird üblicherweise ein Befund hinsichtlich der Wärmeentwicklung innerhalb der Reifen erstellt. Dieser Befund bezieht sich vor allem auf die Bereiche mit der höchsten Wärmeentwicklung und dem geringsten Wärmewiderstand. Typischerweise sind etwa Karkassspleißstellen Konzentrationsstellen von Hitzeentwicklung, da an Karkassspleißsstellen die Karkasseinlagen eine Materialüberlappung bilden. Der bei den Tests festgestellte Temperaturunterschied zwischen der kältesten Stelle im Reifen und der wärmsten Stelle im Reifen kann durchaus in der Größenordnung von 20° C betragen. Werden bei Hochgeschwindigkeitstest sehr hohe Geschwindigkeiten angewendet, sind die Temperaturunterschiede sogar noch höher. Die in üblichen Fahrzeugluftreifen für Personenkraftwagen oder Light-Trucks verwendeten Materialien haben im Allgemeinen eine nicht besonders gute Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeableitung aus den Bereichen mit der größten Wärmeerzeugung beim Betrieb der Reifen ist daher mangelhaft. Als Folge davon kann beispielsweise eine frühzeitige Beschädigung der Karkasseinlage auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei PKW-Reifen, Reifen für Vans oder Light-Trucks mit einer einfach zu realisierenden und den Aufbau des Reifens nicht tangierenden Maßnahme dafür zu sorgen, dass eine gute Ableitung der im Betrieb der Reifen, insbesondere beim Fahren bei hohen Geschwindigkeiten, entstehenden Wärme aus den sich am stärksten erwärmenden Bereichen des Reifens ermöglicht ist.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe mit einem Karkasskord, bei welchem zumindest eines der Multifilamentgarne Filamente aus einem Material enthält, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 50W/(mK) beträgt.
Die gestellte Aufgabe wird ferner mit einem Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasseinlage mit Karkasskorden gelöst, bei welchen zumindest eines der Multifilamentgarne Filamente aus einem Material enthält, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 50W/(mK) beträgt.
Gemäß der Erfindung wird daher die Wärmeableitung an im Reifen ohnehin einzubauende Verstärkungsmaterialien, nämlich an die Karkasskorde, übertragen. Die Karkasskorde enthalten Filamente mit einer um Größenordnungen besseren Wärmeleitfähigkeit als die üblichen textilen Filamente, sodass sich mit derartigen Karkasskorden die Wärmeableitung im gesamten Reifen deutlich verbessern lässt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Karkasskordes und des Fahrzeugluftreifens enthält u zumindest eines der Multifilamentgarne Filamente aus einem metallischen Material oder aus Kohlenstofffasern, insbesondere bestehen sämtliche Filamente eines der Multifilamentgarne aus einem metallischen Material oder aus Kohlenstofffasern.
Bei einer alternativen Ausführung bestehen 2% bis 15%, insbesondere 5% bis zu 10%, der Filamente zumindest eines der Multifilamentgarne aus einem metallischen Material oder aus Kohlenstofffasern.
Bestehen sämtliche Filamente eines der Multifilamentgarne aus einem metallischen Material oder aus Kohlenstofffasern so können im Fahrzeugluftreifen einzelne, jedoch bevorzugt über den Reifenumfang gleichmäßig verteilte Karkasskorde auf diese Weise ausgeführt sein und für eine gute Wärmeableitung sorgen. Bei einer Ausführung der Karkasskorde, bei welcher nur ein Teil der Filamente in zumindest einem der Multifilamentgarne aus einem metallischen Material oder aus Kohlenstofffasern bestehen, kann es vorteilhaft sein, wenn der Fahrzeugluftreifen weitgehend oder ausschließlich derartige Karkasskorde in der Karkasseinlage enthält.
Was die Wärmeleitfähigkeit betrifft, ist es besonders vorteilhaft, wenn das metallische Material im Karkasskord Kupfer oder eine Kupfer enthaltende Legierung ist. Kupfer hat bekannterweise eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit von ca. 384 W/(mK). Von besonderem Vorteil ist es daher auch, wenn die Kupferlegierung Messing ist. Messing hat eine etwas geringere Wärmeleitfähigkeit als Kupfer, jedoch noch eine weitgehend höhere als beispielsweise ein übliches Standard-Polyamid wie PA 6.6., dessen Wärmeleitfähigkeit gemäß ISO 22007 nur 0,323 W/(mK) beträgt.
Die Karkasskorde können auch Filamente aus Stahl enthalten, da auch Stahl, je nach Zusammensetzung, ein gut wärmeleitfähiges metallisches Material ist
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen

1 einen Querschnitt eines Fahrzeugluftreifens und
2 einen Querschnitt eines aus zwei miteinander verdrillten Multifilamentgarnen bestehenden Karkasskordes.

Gemäß der Erfindung ausgeführte Fahrzeugluftreifen sind Reifen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für mehrspurige Kraftfahrzeuge und Reifen in Radialbauart für Personenkraftwagen, Vans oder Light-Trucks.
1 zeigt schematisch einen Querschnitt eines Reifens für Personenkraftwagen mit einem profilierten Laufstreifen 1, einem Gürtelverband 2, einer Karkasseinlage 3, einer Innenschicht 4, Seitenwänden 5 und Wulstbereichen mit Wulstkernen 6 und Kernprofilen 7. Die im Beispiel einlagig ausgeführte Karkasseinlage 3 umläuft die Wulstkerne 6 von innen nach außen und endet im radial inneren Seitenwandbereich als sogenannter Hochschlag. Bei alternativen Ausführungen ist die Karkasseinlage zweilagig ausgeführt und/oder es sind die Hochschläge bis unter den Gürtelverband 2 rückgeführt.
Die Karkasseinlage 3 weist in ein Gummimaterial eingebettete Karkasskorde 10 auf, welche bekannterweise in den seitlichen Teilen des Fahrzeugluftreifens in radialer Richtung oder weitgehend in radialer Richtung, insbesondere unter einem Winkel von bis zu 5° zur radialen Richtung, verlaufen.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt eines aus zwei insbesondere in bekannter Weise miteinander verdrillten Multifilamentgarnen 8, 9 bestehenden Karkasskordes 10. Bei einer alternativen, gesondert nicht dargestellten Ausführungsvariante besteht der Karkasskord aus mehr als zwei miteinander verdrillten Multifilamentgarnen, beispielsweise aus bis zu drei Paaren von miteinander verdrillten Multifilamentgarnen. In der schematischen 2 ist die im gegenseitigen Kontaktbereich der beiden Multifilamentgarne 8, 9 auftretende flache Verformung der Multifilamentgarne 8, 9 in im Reifen eingebauten Zustand nicht dargestellt.
Jedes Multifilamentgarn 8, 9 besteht aus einer Vielzahl von endlosen Monofilamenten 8a, 8b und 9a, 9b und hat eine Feinheit von 90 tex bis 130 tex, insbesondere von 100 tex bis 120 tex. Die Anzahl der Monofilamente 8a und 8b im Multifilamentgarn 8 sowie der Monofilamente 9a und 9b im Multifilamentgarn 9 beträgt jeweils pro Garn 50 bis mehrere 100, beispielsweise bis 600, mit einem Durchmesser von jeweils weniger als 25 µm. Die innerhalb eines Karkasskordes 10 verwendeten Multifilamentgarne 8, 9 weisen üblicherweise jeweils eine übereinstimmende Anzahl von Filamenten 8a, 8b und 9a, 9b auf.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Filamente 8a und 9a textile Endlosfasern, beispielsweise aus Polyester, Nylon, Cellulose oder Aramid. Die Filamente 8b und 9b bestehen aus einem besser wärmeleitfähigen Material mit einer Wärmeleitfähigkeit bei 0°C von mindestens 50W/(mK), insbesondere einem metallischen Material oder aus Kohlenstofffasern. Zu den metallischen Materialen zählen insbesondere Kupfer, kupferhaltige Legierungen oder sonstige wärmeleitfähige Metalllegierungen, beispielsweise auch Stahl. Werte für die betreffende Wärmeleitfähigkeit dieser Materialien sind beispielsweise der Tabelle der Webseite Wärmeleitfähigkeit - Wikipedia, abgerufen am 22. November 2021, entnehmbar. Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer beträgt ca.384W/(mK), jene von Kohlenstoff und Messing ca. 100W/(mK), Stahl hat je nach Zusammensetzung eine etwas geringere Wärmeleitfähigkeit in der Größenordnung von etwas mehr als 50W/(mK).
2% bis 15%, insbesondere 5%bis zu 10%, sämtlicher in einem Multifilamentgarn 8, 9 befindlichen Filamente sind Filamente 8b bzw. 9b. Bei einer alternativen Ausführung besteht zumindest eines der in einem Karkasskord 10 vorgesehenen Multifilamentgarne 8, 9 ausschließlich aus Filamenten 8b, 9b.
Innerhalb einer Karkasslage können sämtliche Karkasskorde 10 mit Multifilamentgarnen 8, 9 wie beschrieben ausgestattet sein, es ist jedoch auch möglich, insbesondere in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anteil an Filamenten 8b, 9b in den Multifilamentgarnen 8, 9, jeweils nur eine gewisse Anzahl von Karkasskorden 10 in einer Karkasslage 3, insbesondere gleichmäßig verteilt bzw. angeordnet, vorzusehen. Zur Erzielung einer guten Wärmeableitung im Reifen kann ausreichen, wenn einige, vorzugsweise bis zu 50 %, insbesondere bis zu 30%, der in einer Karkasslage 3 verlaufenden Karkasskorde 10 entsprechend ausgeführt sind.
Bezugszeichenliste

1: Laufstreifen
2: Gürtelverband
3: Karkasseinlage
4,: Innenschicht
5: Seitenwand
6: Wulstbereich mit Wulstkernen
7: Kernprofil
8: Multifilamentgarn
8a, 8b: Filament
9: Multifilamentgarn
9a, 9b: Filament
10: Karkasskord

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

US 2021/0025084 A1 [0002]
US 4287924 A [0004]
US 2056012 A [0004]
US 4362200 A [0004]
DE 2332039 A [0004]

Claims

Karkasskord (10) zur Verstärkung von Karkasseinlagen in Fahrzeugluftreifen für PKW, Vans oder Light-Trucks, aus zumindest zwei Multifilamentgarnen (8, 9) aus Filamenten (8a, 8b, 9a, 9b) in einer Anzahl von zumindest 50 bis mehreren 100 und mit Filamenten (8a, 9a), die aus einem textilen Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Multifilamentgarne (8, 9) Filamente (8b, 9b) aus einem Material enthält, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 50W/(mK) beträgt.
Karkasskord (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Multifilamentgarne Filamente (8b, 9b) aus einem metallischen Material oder aus Kohlenstofffasern enthält.
Karkasskord (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Filamente (8a, 8b, 9a, 9b) zumindest eines der Multifilamentgarne (8, 9) aus einem metallischen Material oder aus Kohlenstofffasern bestehen.
Karkasskord (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 2% bis 15%, insbesondere 5% bis 10%, der Filamente (8b, 9b) zumindest eines der Multifilamentgarne (8, 9) aus einem metallischen Material oder aus Kohlenstofffasern bestehen.
Karkasskord (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Material Kupfer oder eine Kupfer enthaltende Legierung ist.
Karkasskord (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Material Stahl ist.
Fahrzeugluftreifen in Radialbauart für PKW, Vans oder Light-Trucks mit einer zumindest einlagigen Karkasseinlage (3) aus in eine Karkassgummierung eingebetteten Karkasskorden (10) aus zumindest zwei Multifilamentgarnen (8, 9) aus Filamenten (8a, 8b, 9a, 9b) in einer Anzahl von 50 bis zu mehreren 100 und mit Filamenten (8a, 9a) aus einem textilen Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasseinlage (3) Karkasskorde (10) enthält, bei welchen zumindest eines der Multifilamentgarne (8, 9) Filamente (8b, 9b) aus einem Material enthält, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 50W/(mK) beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasseinlage (3) Karkasskorde (10) enthält, in welchen zumindest eines der Multifilamentgarne (8, 9) Filamente (8b, 9b) aus einem metallischen Material oder aus Kohlenstofffasern enthält.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasseinlage (3) Karkasskorde (10) enthält, in welchen sämtliche Filamente (8a, 8b, 9a, 9b) in zumindest einem der Multifilamentgarne (8, 9) Filamente aus einem metallischen Material oder aus Kohlenstofffasern sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasseinlage (3) Karkasskorde (10) enthält, in welchen 5% bis 15%, insbesondere bis zu 10%, der Filamente (8b, 9b) in zumindest einem der Multifilamentgarne (8, 9) aus einem metallischen Material oder aus Kohlenstofffasern bestehen.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasseinlage (3) Karkasskorde (10) enthält, in welchen das metallische Material der Filamente (8b, 9b) Kupfer oder eine Kupfer enthaltende Legierung ist.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasseinlage (3) Karkasskorde (10) enthält, in welchen das metallische Material der Filamente (8b, 9b) Stahl ist.