DE102021213751A1

DE102021213751A1 - Strukturbeständiger mehrlagiger Laufstreifen für den Einsatz in Fahrzeugreifen

Info

Publication number: DE102021213751A1
Application number: DE102021213751.2A
Authority: DE
Inventors: Jaroslaw Osiak; Malte Karow; Manuela Warnke
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

Die Erfindung betrifft einen mehrlagigen Laufstreifen (10) für den Einsatz in Fahrzeugreifen, mit einer für den Fahrbahnkontakt vorgesehenen Oberseite (12) und einer für die Verbindung mit weiteren Bauteilen eines Fahrzeugreifens vorgesehenen Unterseite (14), umfassend: a) eine Grundlage (16), umfassend einen ersten Gummiwerkstoff, wobei eine Oberfläche der Grundlage (16) an der Unterseite (14) des mehrlagigen Laufstreifens (10) angeordnet ist, und b) eine Decklage (18), umfassend einen zweiten Gummiwerkstoff, wobei eine Oberfläche der Decklage (18) an der Oberseite des mehrlagigen Laufstreifens (10) angeordnet ist, und c) ein erstes Verstärkungselement (20), umfassend einen dritten Gummiwerkstoff, und ein zweites Verstärkungselement (22), umfassend einen vierten Gummiwerkstoff, wobei das erste Verstärkungselement (20) und das zweite Verstärkungselement (22) zumindest abschnittsweise zwischen der Grundlage (16) und der Decklage (18) angeordnet sind, wobei das erste Verstärkungselement (16) und das zweite Verstärkungselement (18) quer zur Längsrichtung des mehrlagigen Laufstreifens (10) voneinander beabstandet sind, wobei der dritte Gummiwerkstoff und der vierte Gummiwerkstoff jeweils einen größeren E-Modul aufweisen als der zweite Gummiwerkstoff.

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrlagigen Laufstreifen, einen Fahrzeugreifen umfassend einen entsprechenden mehrlagigen Laufstreifen und ein Verfahren zur Herstellung entsprechender Laufstreifen.
An die Eigenschaften und Leistungscharakteristika moderner Fahrzeugluftreifen werden stetig steigende Anforderungen gestellt, wobei von spezialisierten Fahrzeugluftreifen insbesondere auch ausgezeichnete Leistungseigenschaften beim Einsatz unter schwierigen Witterungsbedingungen erwartet werden, beispielsweise bei niedrigen Temperaturen sowie bei Schnee und Eis. Einen wesentlichen Beitrag zu der Einstellung der Fahreigenschaften liefert bei modernen Fahrzeugluftreifen der Laufstreifen. Dieser Laufstreifen ist der Teil des Fahrzeugreifens, der mit der Straße in Kontakt steht und dessen Eigenschaften maßgeblich mitbestimmend für das Verhalten des Fahrzeugluftreifens sind.
Typische Laufstreifen von Fahrzeugreifen sind heutzutage zumeist mehrlagig aufgebaut. In den meisten Fällen umfassen entsprechende mehrlagige Laufstreifen dabei eine Grundlage (teilweise auch als „Base“ bezeichnet), die an der Unterseite des Laufstreifens vorgesehen ist und dazu dient, eine hohe Verbundfestigkeit mit den übrigen Komponenten des Fahrzeugreifens zu gewährleisten. An der für den Kontakt zur Fahrbahn vorgesehenen Oberseite des Laufstreifens liegt hingegen eine Decklage (teilweise auch als „Cap“ bezeichnet), deren Materialeigenschaften auf die vorgesehene Anwendung abgestimmt werden. In einigen Fällen wird der mehrlagige Aufbau aus Grund- und Decklage zudem an den Seitenrändern des mehrlagigen Laufstreifens durch Seitenelemente eingerahmt. Beispielhafte Aufbauten von Fahrzeugluftreifen und/oder mehrlagigen Laufstreifen sind beispielsweise in der US 2019/255887 A1 , der EP 2596965 B1 , der EP 2596964 B1 , der EP 2736736 B1 oder der DE 2403924 A1 offenbart.
Die Materialkomposition der in der Grund- und Decklage eingesetzten Gummiwerkstoffe ist regelmäßig entscheidend für die Leistungsfähigkeit des finalen Fahrzeugreifens. Der Gummiwerkstoff der Grundlage wird dabei zumeist so ausgewählt, dass er eine bestmögliche Verbundfestigkeit zwischen dem mehrlagigen Laufstreifen und den übrigen Komponenten des Fahrzeugreifens erzeugen kann und ist häufig das Produkt der Vulkanisation von vergleichsweise klebrigen vulkanisierbaren Kautschukmischungen.
Der für den Fahrbahnkontakt vorgesehene Gummiwerkstoff der Decklage variiert zwischen verschiedenen Fahrzeugreifen regelmäßig besonders stark, da diese Materialien (auch als „Mischung“ bezeichnet) gezielt auf die zu erwartenden Untergründe und Witterungsbedingungen eingestellt werden können. Insbesondere im Bereich der Winterreifen werden für den Gummiwerkstoff der Decklage vergleichsweise weiche Mischungen, d. h. Gummiwerkstoffe mit einer vergleichsweise geringen Steifigkeit, verwendet, um eine möglichst große Kontaktfläche zur Fahrbahn zu ermöglichen, sodass auch auf schwierigen Untergründen ausgezeichnete Fahreigenschaften erreicht werden.
Insbesondere die Kombination einer großen Kontaktfläche in Verbindung mit einer vergleichsweise weichen Mischung sorgt jedoch in vielen Fällen für einen relativ hohen Energieeintrag in den Fahrzeugreifen bzw. dessen innenliegende Bestandteile, welcher sich auf die mechanische Widerstandsfähigkeit des Reifens und damit die Haltbarkeit nachteilig auswirken kann. Die vergleichsweise niedrige Steifigkeit im Bereich des Laufstreifens kann sich insbesondere nachteilig auf die Verbundfestigkeit im Bereich der Seitenbereiche von Gürtellagen auswirken, die in Fahrzeugreifen zumeist unterhalb, d. h. in radialer Richtung innen, des Laufstreifens angeordnet sind.
Dieser Umstand limitiert die Bandbreite der als Gummiwerkstoffe im Laufstreifen einsetzbaren Komponenten und Materialien teilweise erheblich und erschwert dadurch die Optimierung der Leistungseigenschaften und das Lösen von Zielkonflikten, die hinsichtlich der Fahreigenschaften bestehen. Insoweit besteht quasi ein eigener Zielkonflikt zwischen der Widerstandsfähigkeit des Reifens und dessen Haltbarkeit auf der einen Seite und dem Bedürfnis nach optimierten, insbesondere auf Witterungsverhältnissen abgestimmten, Fahreigenschaften des Fahrzeugreifens.
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile auszuräumen oder zumindest zu verringern.
Entsprechend war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mehrlagigen Laufstreifen anzugeben, welcher die Widerstandsfähigkeit eines Fahrzeugreifens (teilweise auch als „Endurance“ bezeichnet) erhöht, insbesondere auch beim Einsatz von vergleichsweise weichen Mischungen in der Decklage, wie sie beispielsweise bei Winterreifen zum Einsatz kommen.
Insoweit war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mehrlagigen Laufstreifen anzugeben, durch den der Zielkonflikt zwischen der Haltbarkeit des Reifens und der Optimierung der Fahreigenschaften, insbesondere auch auf schwierigen Untergründen und bei anspruchsvollen Witterungsverhältnissen, gelöst werden kann.
Hierbei war es eine Aufgabe, dass die zur Lösung der vorstehenden Problematik getroffenen Maßnahmen im anzugebenden mehrlagigen Laufstreifen die Leistungsfähigkeit des resultierenden Fahrzeugreifens möglichst nicht nachteilig beeinflussen sollten, wobei diese Maßnahmen insbesondere mit einer möglichst geringen Gewichtszunahme verbunden sein sollten. Insoweit war es wünschenswert, dass die zur Lösung der vorstehenden Aufgabe vorgenommenen Maßnahmen im mehrlagigen Laufstreifen insbesondere nicht die Kontakteigenschaften des Fahrzeugreifens auf der Fahrbahn unmittelbar beeinflussen sollten.
Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mehrlagigen Laufstreifen anzugeben, durch dessen Einsatz in Fahrzeugreifen Materialfehler an den Rändern von tieferliegenden Gürtellagen zuverlässig verhindert werden können, sodass wünschenswerterweise auf den Einsatz von einer separaten Ummantelung der Gürtelkanten abgesehen werden kann.
Hierbei war es anstrebenswert, dass der anzugebende mehrlagige Laufstreifen besonders zeit- und kosteneffizient gefertigt werden kann, wobei idealerweise solche Materialien und Vorrichtung zum Einsatz kommen sollten, die in der Reifenindustrie bereits regelmäßig Verwendung finden.
Darüber hinaus war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebenden mehrlagigen Laufstreifen die vorteilhaften Eigenschaften relativ unabhängig von den Materialeigenschaften der in der Deck- und/oder Grundlage eingesetzten Gummiwerkstoffe erreichen können, sodass eine höhere Flexibilität bei der Auswahl der Materialien erreicht wird und beispielsweise kosteneffizientere und/oder hinsichtlich spezifischer Materialeigenschaften optimierte Materialien verwendet werden können, ohne die Haltbarkeit der Fahrzeugreifen nachteilig zu beeinflussen.
Im Lichte der vorstehenden Ausführungen war es eine ergänzende Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrzeugreifen anzugeben, welcher einen entsprechenden mehrlagigen Laufstreifen umfasst sowie ein Verfahren zur Herstellung entsprechender mehrlagiger Laufstreifen bzw. Fahrzeugreifen anzugeben.
Die vorstehend genannten Aufgaben werden durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.
Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Fahrzeugreifen und Verfahren ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter mehrlagiger Laufstreifen.
Die Erfinder haben nunmehr erkannt, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben überraschenderweise lösen lassen, wenn die Rigidität des mehrlagigen Laufstreifens in spezifischen Bereichen gezielt erhöht wird, um die mechanische Widerstandsfähigkeit des Reifens zu erhöhen. Dies erfolgt durch den Einsatz von zwei Verstärkungselementen, welche zumindest teilweise zwischen der Decklage und der Grundlage angeordnet sind, und in denen ein steiferer Gummiwerkstoff verarbeitet ist, wie es in den Ansprüchen definiert ist.
Die Erfindung betrifft einen mehrlagigen Laufstreifen für den Einsatz in Fahrzeugreifen, insbesondere Fahrzeugluftreifen, mit einer für den Fahrbahnkontakt vorgesehenen Oberseite und einer für die Verbindung mit weiteren Bauteilen eines Fahrzeugreifens vorgesehenen Unterseite, umfassend:

a) eine Grundlage, umfassend einen ersten Gummiwerkstoff, wobei eine Oberfläche der Grundlage an der Unterseite des mehrlagigen Laufstreifens angeordnet ist, und
b) eine Decklage, umfassend einen zweiten Gummiwerkstoff, wobei eine Oberfläche der Decklage an der Oberseite des mehrlagigen Laufstreifens angeordnet ist, und
c) ein erstes Verstärkungselement, umfassend einen dritten Gummiwerkstoff, und ein zweites Verstärkungselement, umfassend einen vierten Gummiwerkstoff,

Der erfindungsgemäße mehrlagige Laufstreifen ist für den Einsatz in Fahrzeugreifen geeignet und dafür vorgesehen. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis kann ein entsprechender mehrlagiger Laufstreifen separat hergestellt (beispielsweise für den Einsatz in der Runderneuerung von Reifen) oder im Zuge der Reifenherstellung zusammen mit anderen Komponenten eines Fahrzeugreifens ausgeformt werden.
Der erfindungsgemäße mehrlagige Laufstreifen umfasst eine erste Lage, die als Grundlage bezeichnet wird und an der Unterseite des mehrlagigen Laufstreifens liegt, wo sie insbesondere für die Verbindung mit weiteren Bauteilen eines Fahrzeugreifens vorgesehen ist. Diese Grundlage umfasst einen ersten Gummiwerkstoff. Oberhalb, d.h. in radialer Richtung außen, von dieser Grundlage ist eine Decklage angeordnet, welche in vielen Fällen unmittelbar mit der Grundlage verbunden ist. Diese Decklage liegt an der Oberseite des mehrlagigen Laufstreifens wo sie vor allem für den Fahrbahnkontakt vorgesehen ist und umfasst einen zweiten Gummiwerkstoff.
Der erfindungsgemäße mehrlagige Laufstreifen umfasst zwei voneinander beabstandete Verstärkungselemente, deren Gummiwerkstoffe jeweils einen höheren E-Modul aufweisen als der Gummiwerkstoff der Decklage.
Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Ausdruck Gummiwerkstoff ist für den Fachmann im Bereich der Fertigung von Fahrzeugreifen klar und bezeichnet elastisch verformbare Kunststoffe, d. h. solche Kunststoffe, die sich bei Zug- und/oder Druckbelastung elastisch verformen können. Für den Fachmann ist klar, dass hierbei insbesondere solche Gummiwerkstoffe bevorzugt sind, bei denen es sich um Vulkanisate von Kautschukmischungen handelt, wie sie in der Reifenindustrie häufig zum Einsatz kommen. Für die meisten Fälle relevant ist somit auch ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei der erste Gummiwerkstoff und/oder der zweite Gummiwerkstoff und/oder der dritte Gummiwerkstoff, und/oder der vierte Gummiwerkstoff, bevorzugt sämtliche Gummiwerkstoffe, herstellbar sind durch Vulkanisation von vulkanisierbaren Kautschukmischungen, wobei die vulkanisierbaren Kautschukmischungen bevorzugt zumindest einen Dienkautschuk und zumindest einen Füllstoff umfassen. Für den Fachmann ist es zwanglos möglich, aus der Vielzahl an bekannten vulkanisierbaren Kautschukmischungen und den daraus herstellbaren Gummiwerkstoffen solche auszuwählen, die bestimmten Anforderungen genügen, beispielsweise in Bezug auf den E-Modul.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Ausdruck E-Modul den mittleren dynamischen Speichermodul E', welcher für Gummiwerkstoffe aus einer dynamisch-mechanischen Messung bei 55 °C gemäß DIN 53513:1990-03 ermittelt wird, wobei der mittlere dynamische Speichermodul E' der Mittelwert aus zwei Messungen bei 0,15 % Dehnung und 8 % Dehnung ist.
Überraschenderweise lässt sich durch den Einsatz von zwei solchen separaten Verstärkungselementen, die selbst vergleichsweise klein ausgeführt werden können und nicht bis an die Oberfläche des Fahrzeugreifens reichen müssen, eine signifikante Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Reifens erreicht werden, ohne die durch die Decklage bestimmten Fahreigenschaften oder das Gesamtgewicht des Fahrzeugreifens nachteilig zu beeinflussen.
Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass die zwei Verstärkungselemente im mehrlagigen Laufstreifen vorteilhafterweise so positioniert werden können, dass sie oberhalb der Kanten von im Fahrzeugreifen vorgesehenen Gürtellagen liegen. Überraschenderweise hat sich diese gezielte, lokale Erhöhung der Steifigkeit im mehrlagigen Laufstreifen als ausreichend erwiesen, um das Auftreten von Ablösungen und anderen Materialdefekten im Randbereich der unterliegenden Gürtellagen zuverlässig zu reduzieren und in vielen Fällen nahezu vollständig zu verhindern.
Durch den Einsatz von zwei separaten Verstärkungselementen im mehrlagigen Laufstreifen wird vorteilhafterweise eine deutlich erhöhte Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der in der Deck- und/oder Grundlage eingesetzten Gummiwerkstoffe erreicht, ohne dass die Komplexität der Fertigung signifikant erhöht wird, da sich entsprechende mehrlagige Laufstreifen vorteilhafterweise mittels Co-Extrusion von vulkanisierbaren Kautschukmischungen und anschließende Co-Vulkanisation zeit- und kosteneffizient herstellen lassen.
Mit entsprechenden mehrlagigen Laufstreifen können insbesondere im Bereich der Winterreifen leistungsfähige Fahrzeugreifen erhalten werden, bei denen der Zielkonflikt zwischen der mechanischen Widerstandsfähigkeit des Fahrzeugreifens und den Winterfahreigenschaften besonders gut optimiert werden kann. Bevorzugt ist somit auch ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei der zweite Gummiwerkstoff ein Gummiwerkstoff ist, der für den Einsatz in Winterreifen vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß sind die Verstärkungselemente zumindest abschnittsweise zwischen der Grundlage und der Decklage angeordnet, dies bedeutet in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis, dass quer zur Längsrichtung des mehrlagigen Laufstreifens, bzw. quer zur Umfangsrichtung eines Fahrzeugreifens, zumindest abschnittsweise oberhalb und unterhalb der Verstärkungselemente, d. h. im Fahrzeugreifen in radialer Richtung innen und außen, die Decklage bzw. die Grundlage liegen.
Auch wenn eine entsprechende Ausgestaltung wie nachfolgend beschrieben explizit bevorzugt ist, bedeutet dies jedoch nicht zwangsläufig, dass die Verstärkungselemente auch mit der Grundlage und/oder der Decklage unmittelbar in Kontakt stehen, was sich insbesondere beim Einsatz von zusätzlichen Lagen im mehrlagigen Laufstreifen in einigen Ausgestaltungen nicht immer realisieren lässt.
Erfindungsgemäß sind das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement quer zur Längsrichtung des mehrlagigen Laufstreifens bzw. quer zur Umfangsrichtung eines entsprechenden Fahrzeugreifens, voneinander beabstandet. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis bedeutet dies, dass es sich um separate Elemente handelt, die sich nicht berühren.
Die in den Verstärkungselementen eingesetzten Gummiwerkstoffe werden erfindungsgemäß nun so ausgewählt, dass diese eine besonders hohe Steifigkeit aufweisen, wobei insbesondere eine gegenüber dem in der Decklage eingesetzten zweiten Gummiwerkstoff erhöhte Steifigkeit erforderlich ist, was vorstehend dadurch ausgedrückt wird, dass die in den Verstärkungselementen eingesetzten Gummiwerkstoffe einen größeren E-Modul aufweisen als der zweite Gummiwerkstoff.
Auch wenn prinzipiell beliebige Aufbauten des mehrlagigen Laufstreifens denkbar sind, ist es sinnvoll, den mehrlagigen Laufstreifen bandförmig auszuführen, sodass dieser beispielsweise um die Karkasse eines Fahrzeugluftreifens gelegt werden kann. Regelmäßig wird ein separat hergestellter bandförmiger Laufstreifen in den Dimensionen in etwa der Oberfläche der Karkasse entsprechen, auf dieser aufgebracht werden soll. Alternativ kann der erfindungsgemäße mehrlagige Laufstreifen auch ringförmig sein, insbesondere, wenn er als Teil eines Fahrzeugreifens bei der Herstellung des Fahrzeugreifens ausgeformt wird. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei der mehrlagige Laufstreifen, bevorzugt der mehrlagige Laufstreifen sowie ring- oder bandförmig ist, wobei die Länge des bandförmigen Laufstreifens größer ist als die Breite des Laufstreifens. Bevorzugt ist entsprechend auch ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei die Grundlage und/oder die Decklage und/oder das erste Verstärkungselement und/oder das zweite Verstärkungselement, bevorzugt sämtliche Lagen und Elemente, strangförmig ist.
Die Erfinder haben erkannt, dass sich besonders leistungsfähige mehrlagige Laufstreifen erhalten lassen, wenn die Verstärkungselemente spürbar steifer ausgeprägt werden, als der Gummiwerkstoff der Decklage. Besonders vorteilhafte mehrlagige Laufstreifen werden zudem dann erreicht, wenn der Gummiwerkstoff der Verstärkungselemente zudem auch steifer ausgeführt wird, als der in der Grundlage eingesetzte Gummiwerkstoff. Hierdurch werden im mehrlagigen Laufstreifen lokal Steifigkeitsmaxima erzeugt, die in einem besonders günstigen Eigenschaftsprofil resultieren und dabei auch eine höhere Flexibilität hinsichtlich der Auswahl des ersten Gummiwerkstoffs erlauben, der noch stärker auf eine maximale Verbundfestigkeit mit den übrigen Komponenten eines Fahrzeugreifens hin optimiert werden kann. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei der dritte Gummiwerkstoff und/oder der vierte Gummiwerkstoff, bevorzugt der dritte Gummiwerkstoff und der vierte Gummiwerkstoff, einen um zumindest 2 MPa, bevorzugt zumindest 3 MPa, besonders bevorzugt zumindest 4 MPa, ganz besonders bevorzugt zumindest 5 MPa, größeren E-Modul aufweisen als der zweite Gummiwerkstoff. Bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei der dritte Gummiwerkstoff und/oder der vierte Gummiwerkstoff, bevorzugt der dritte Gummiwerkstoff und der vierte Gummiwerkstoff, einen anderen E-Modul aufweisen als der erste Gummiwerkstoff, bevorzugt einen um zumindest 2 MPa, besonders bevorzugt zumindest 3 MPa, ganz besonders bevorzugt zumindest 4 MPa, überaus bevorzugt zumindest 5 MPa, abweichenden E-Modul.
Insoweit ist es den Erfindern gelungen, geeignete Bereiche für den E-Modul der verschiedenen Gummiwerkstoffe anzugeben, mit welchen sich mehrlagige Laufstreifen erhalten lassen, die in besonders haltbaren Fahrzeugreifen resultieren. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei der E-Modul des ersten Gummiwerkstoffs im Bereich von 5 bis 15 MPa, bevorzugt im Bereich von 5 bis 9 MPa, liegt, und/oder wobei der E-Modul des zweiten Gummiwerkstoffs im Bereich von 3 bis 7,5 MPa, bevorzugt im Bereich von 3,5 bis 7 MPa, liegt, und/oder wobei der E-Modul des dritten Gummiwerkstoffs im Bereich von 6 bis 12 MPa, bevorzugt im Bereich von 7 bis 9 MPa, liegt, und/oder wobei der E-Modul des vierten Gummiwerkstoffs im Bereich von 6 bis 12 MPa, bevorzugt im Bereich von 7 bis 9 MPa, liegt.
Mit Blick auf eine möglichst effiziente und hinsichtlich der einzusetzenden Materialien möglichst einfache Herstellung hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, für die Verstärkungselemente den gleichen Gummiwerkstoff einzusetzen. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei der dritte Gummiwerkstoff und der vierte Gummiwerkstoff identisch sind.
Auch wenn es prinzipiell denkbar ist, dass Teile der Verstärkungselemente bis zur Ober- und/oder Unterseite des Laufstreifens ragen, ist es nach Einschätzung der Erfinder vorteilhaft, wenn die für den Fahrbahnkontakt vorgesehene Oberfläche des Laufstreifens im Wesentlichen vollständig durch die hierfür optimierte Decklage gebildet wird bzw. die Verbindung mit den weiteren Komponenten eines Fahrzeugreifens über die hierfür spezialisierte Grundlage erfolgt. Die daraus resultierende vorteilhafte Anordnung der Verstärkungselemente im Inneren des mehrlagigen Laufstreifens ermöglicht ist in vorteilhafterweise, die sonstigen Eigenschaften des mehrlagigen Laufstreifens nur möglichst geringfügig zu beeinflussen. Bevorzugt ist insoweit ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei die Unterseite des mehrlagigen Laufstreifens zu 80 % oder mehr, bevorzugt 90 % oder mehr, besonders bevorzugt zu 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt zu 99 % oder mehr, durch die Oberfläche der Grundlage gebildet wird, und/oder wobei die Oberseite des mehrlagigen Laufstreifens zu 80 % oder mehr, bevorzugt 90 % oder mehr, besonders bevorzugt zu 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt zu 99 % oder mehr, durch die Oberfläche der Decklage gebildet wird. Bevorzugt ist entsprechend auch ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei das erste Verstärkungselement und/oder das zweite Verstärkungselement, bevorzugt beide Verstärkungselemente, im Wesentlichen vollständig zwischen der Grundlage und der Decklage angeordnet sind, und/oder wobei das erste Verstärkungselement und/oder das zweite Verstärkungselement, bevorzugt sämtliche Verstärkungselemente, nicht an der Oberseite oder der Unterseite des mehrlagigen Laufstreifens liegen.
Im Zuge der Entwicklung der vorliegenden Erfindung haben die Erfinder erkannt, dass es zur Erreichung einer optimalen Steifigkeit und einer optimalen Widerstandsfähigkeit bei gleichzeitig möglichst niedrigem Einsatz an steifen Materialien zielführend ist, die Verstärkungselemente in den Randbereichen des Laufstreifens einzusetzen. Wenn keine Seitenelemente vorgesehen sind, wie sie nachfolgend beschrieben werden, können die Verstärkungselemente zielführender Weise sogar unmittelbar am Rand der mehrlagigen Laufstreifen liegen. Als losgelöst von sämtlichen anderen Ausgestaltungen besonders bevorzugt wird es dabei angesehen, wenn beide Verstärkungselemente im gleichen Abstandsbereich vom jeweils nächstliegenden Seitenrand liegen, wobei besonders homogene Leistungseigenschaften im mehrlagigen Laufstreifen erzielt werden können, wenn die Verstärkungselemente im Wesentlichen den gleichen Abstand vom Seitenrand und damit umgekehrt auch den gleichen Abstand von der Mitte des mehrlagigen Laufstreifens aufweisen. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei das erste Verstärkungselement und/oder das zweite Verstärkungselement, bevorzugt beide Verstärkungselemente, zum jeweils nächsten Seitenrand des mehrlagigen Laufstreifens quer zur Längsrichtung einen Abstand im Bereich von 0 bis 0,15*b, bevorzugt im Bereich von 0,01 *b bis 0,1 *b, besonders bevorzugt im Bereich von 0,02*b bis 0,08*b aufweisen, wobei b die Breite des mehrlagigen Laufstreifens quer zur Längsrichtung ist, und/oder wobei das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement zum jeweils nächsten Seitenrand des mehrlagigen Laufstreifens im Wesentlichen den gleichen Abstand aufweisen. Hierbei umfasst die Breite b des mehrlagigen Laufstreifens etwaige Seitenelement, wie sie nachfolgend beschrieben sind, sofern entsprechende Seitenelemente vorliegen.
Nach Einschätzung der Erfinder ist es besonders günstig, wenn der Abstand zwischen den separaten Verstärkungselementen hinreichend groß gewählt wird. Hierdurch wird zwischen den mehrlagigen Verstärkungselementen ein Bereich des mehrlagigen Laufstreifens erhalten, dessen Aufbau im Wesentlichen einem herkömmlichen mehrlagigen Laufstreifen entspricht und dessen Eigenschaften daher nur geringfügig von den flankierenden Verstärkungselementen beeinflusst werden. Hierdurch ist der Einfluss der Verstärkungselemente auf die Fahreigenschaften, insbesondere die Wintereigenschaften, in vorteilhafter Weise sehr gering, wobei gleichzeitig eine Stabilisation des mehrlagigen Laufstreifens erreicht wird, die besonders günstig über die gesamte Breite quer zur Längsrichtung des mehrlagigen Laufstreifens bzw. quer zur Umfangsrichtung eines Fahrzeugreifens, eingestellt werden kann.
Bevorzugt ist vor diesem Hintergrund ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement quer zur Längsrichtung des mehrlagigen Laufstreifens voneinander einen Abstand im Bereich von 0,2*b bis 0,8*b, bevorzugt im Bereich von 0,3*b bis 0,7*b, besonders bevorzugt im Bereich von 0,4*b bis 0,6*b aufweisen, wobei b die Breite des mehrlagigen Laufstreifens quer zur Längsrichtung ist. Hierbei umfasst die Breite b des mehrlagigen Laufstreifens etwaige Seitenelement, wie sie nachfolgend beschrieben sind, sofern entsprechende Seitenelemente vorliegen.
Nach Einschätzung der Erfinder ist es vorteilhaft, bei den Abmessungen der Verstärkungselemente einen günstigen Kompromiss zwischen einem möglichst geringen Materialbedarf und einer geringen Beeinflussung der gesamten Eigenschaften des Laufstreifens auf der einen Seite und einer hinreichenden Versteifung in den spezifischen Bereichen auf der anderen Seite einzustellen. Dies wird nach Einschätzung der Erfinder in besonders vorteilhaften Ausführungsformen dadurch erreicht, dass die Dicke der Verstärkungselemente spezifisch auf die Dicke der im mehrlagigen Laufstreifen vorgesehenen Lagen abgestimmt wird. Bevorzugt ist nämlich ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei das erste Verstärkungselement und/oder das zweite Verstärkungselement, bevorzugt beide Verstärkungselemente, quer zur Längsrichtung des mehrlagigen Laufstreifens eine Breite im Bereich von 0,05*b bis 0,4*b, bevorzugt im Bereich von 0,1 *b bis 0,35*b, besonders bevorzugt im Bereich von 0,15*b bis 0,3*b aufweisen, wobei b die Breite des mehrlagigen Laufstreifens quer zur Längsrichtung ist. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei die Decklage eine mittlere Dicke im Bereich von 0,5*d bis 0,9*d, bevorzugt im Bereich von 0,6*d bis 0,85*d, besonders bevorzugt im Bereich von 0,7*d bis 0,8*d, aufweist, wobei d die mittlere Dicke des mehrlagigen Laufstreifens ist, und/oder wobei die Grundlage eine mittlere Dicke im Bereich von 0,1 *d bis 0,5*d, bevorzugt im Bereich von 0,15*d bis 0,4*d, besonders bevorzugt im Bereich von 0,2*d bis 0,3*d, aufweist, wobei d die mittlere Dicke des mehrlagigen Laufstreifens ist, und/oder wobei das erste Verstärkungselement und/oder das zweite Verstärkungselement, bevorzugt beide Verstärkungselemente, eine mittlere Dicke im Bereich von 0,05*d bis 0,45*d, bevorzugt im Bereich von 0,1 *d bis 0,4*d, besonders bevorzugt im Bereich von 0,15*d bis 0,35*d, aufweist, wobei d die mittlere Dicke des mehrlagigen Laufstreifens ist.
Insbesondere beim Einsatz von besonders weichen Gummiwerkstoffen in der Decklage ist es vorteilhaft, den mehrlagigen Laufstreifen an den Rändern mit Seitenelementen auszustatten, die die Decklage und die Grundlage sozusagen einfassen und dem mehrlagigen Laufstreifen zusätzliche Stabilität verleihen. Durch diese Seitenelemente kann zudem eine im Wesentlichen trapezförmige Grundform des mehrlagigen Laufstreifens eingestellt werden, um eine möglichst große Verbindungsfläche mit den übrigen Teilen des Fahrzeugluftreifens zu erreichen, ohne die Reifenaufstandsfläche zu stark zu erhöhen. Bevorzugt ist ein daher erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei an einem Seitenrand des mehrlagigen Laufstreifens ein erstes Seitenelement umfassend einen fünften Gummiwerkstoff, und an dem gegenüberliegenden Seitenrand des mehrlagigen Laufstreifens ein zweites Seitenelement umfassend einen sechsten Gummiwerkstoff angeordnet ist. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei das erste Seitenelement und/oder das zweite Seitenelement, bevorzugt beide Seitenelemente, zumindest abschnittsweise an der Oberseite des mehrlagigen Laufstreifens und zumindest abschnittsweise an der Unterseite des mehrlagigen Laufstreifens liegen, wobei sich das erste Seitenelement und/oder das zweite Seitenelement, bevorzugt beide Seitenelemente, bevorzugt in Richtung der Oberseite verjüngen. Bevorzugt ist ebenfalls ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei der fünfte Gummiwerkstoff und der sechste Gummiwerkstoff identisch sind, und /oder wobei der fünfte Gummiwerkstoff, und/oder der sechste Gummiwerkstoff, bevorzugt sämtliche Gummiwerkstoffe, herstellbar sind durch Vulkanisation von vulkanisierbaren Kautschukmischungen, wobei die vulkanisierbaren Kautschukmischungen bevorzugt zumindest einen Dienkautschuk und zumindest einen Füllstoff umfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Decklage mehrteilig ausgebildet werden, wobei vorteilhafterweise ein Materialvorsprung aus der Grundlage bis zur Oberseite des mehrlagigen Laufstreifens gezogen wird. Ein entsprechender Materialvorsprung ist vorteilhaft, um für solche Decklagen, deren Gummiwerkstoffe eine unzureichende elektrische Leitfähigkeit aufweisen, eine ungewollte Aufladung des Fahrzeugreifens zu vermeiden, indem statische Aufladung über den zumeist gleitfähigeren Gummiwerkstoff der Grundlage abgeführt werden kann. Bevorzugt ist deshalb ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei die Grundlage auf der der Decklage zugewandten Seite zumindest Abschnittsweise, bevorzugt über die gesamte Länge des mehrlagigen Laufstreifens hinweg, einen Materialvorsprung aufweist, wobei die Decklage zweiteilig ausgeführt ist und einen ersten Decklagenteil und einen zweiten Decklagenteil umfasst, wobei der erste Decklagenteil und der zweite Decklagenteil auf unterschiedlichen Seiten des Materialvorsprungs angeordnet sind, wobei der Materialvorsprung an den Flanken bevorzugt stoffschlüssig mit dem ersten Decklagenteil und dem zweiten Decklagenteil verbunden ist.
Auch wenn bevorzugte mehrlagige Laufstreifen lediglich aus der Grundlage, der Decklage, den zwei Verstärkungselementen und optional den Seitenwänden bestehen, ist es prinzipiell möglich, dass zwischen der Grund- und der Decklage weitere Lagen vorgesehen sind. Zudem ist es theoretisch möglich, zwischen der Grundlage und der Decklage weitere Verstärkungselemente vorzusehen, welche ebenfalls aus einem steifen Gummiwerkstoff ausgebildet sind und die wiederum von den weiteren Verstärkungselementen beabstandet sind. Durch den Einsatz von zusätzlichen Verstärkungselementen ist es möglich, gegebenenfalls weitere lokale Schwachstellen in der unterliegenden Struktur des Fahrzeugluftreifens mit gezielten Verstärkungen des mehrlagigen Laufstreifens zu schützen. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, zusätzlich umfassend zwischen der Grundlage und der Decklage eine oder mehrere weitere Lagen, und/oder zusätzlich umfassend zwischen der Grundlage und der Decklage eine oder mehrere weitere Verstärkungselemente.
Der Fachmann versteht, dass die verschiedenen Lagen und Elemente im mehrlagigen Laufstreifen neben den jeweiligen Gummiwerkstoffen auch weitere Komponenten umfassen können. Beispielsweise können in der Decklage Spikes vorgesehen sein. Zumindest für besonders anspruchsvolle Anwendungen könnte es zudem vorteilhaft sein, in den Verstärkungselementen metallische und/oder textile Festigkeitsträger einzusetzen, wie sie teilweise auch in Gürtelbandagen oder in der Reifenkarkasse zum Einsatz kommen. Für den Fachmann ist angesichts der vorstehenden Ausführungen jedoch klar, dass in sämtlichen Fällen bevorzugt ist, wenn die jeweiligen Lagen und Elemente zum weit überwiegenden Teil aus dem jeweiligen Gummiwerkstoff bestehen, ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig. Hierbei ist ganz besonders bevorzugt, wenn sämtliche der eingesetzten Elemente und Lagen den jeweiligen Gummiwerkstoff im gleichen Massenbereich umfassen. Bevorzugt ist demgemäß erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei die Grundlage zum mehr als 90 %, bevorzugt zu mehr als 95 %, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem ersten Gummiwerkstoff besteht, bezogen auf die Masse der Grundlage, und/oder wobei die Decklage zum mehr als 90 %, bevorzugt zu mehr als 95 %, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem zweiten Gummiwerkstoff besteht, bezogen auf die Masse der Decklage, und/oder wobei das erste Verstärkungselement zum mehr als 90 %, bevorzugt zu mehr als 95 %, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem dritten Gummiwerkstoff besteht, bezogen auf die Masse des ersten Verstärkungselements, und/oder wobei das zweite Verstärkungselement zum mehr als 90 %, bevorzugt zu mehr als 95 %, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem vierten Gummiwerkstoff besteht, bezogen auf die Masse des zweiten Verstärkungselements, und/oder wobei das erste Seitenelement zum mehr als 90 %, bevorzugt zu mehr als 95 %, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem fünften Gummiwerkstoff besteht, bezogen auf die Masse des ersten Seitenelements, und/oder wobei das zweite Seitenelement zum mehr als 90 %, bevorzugt zu mehr als 95 %, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem sechsten Gummiwerkstoff besteht, bezogen auf die Masse des zweiten Seitenelements.
Wie vorstehend erläutert, sind mehrlagige Laufstreifen bevorzugt, die neben den vorstehend beschriebenen Elementen und Lagen nur wenige zusätzliche Komponenten umfassen, da diese mehrlagigen Laufstreifen besonders einfach zu fertigen sind. Dies lässt sich alternativ auch dadurch ausdrücken, dass die entsprechenden Elemente und Lagen unmittelbar miteinander verbunden sind, wie es beispielsweise mit einer Co-Extrusion verschiedener vulkanisierbarer Kautschukmischungen und einer anschließenden Co-Vulkanisastion erreicht werden kann. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei die Decklage mit der Grundlage, dem ersten Verstärkungselement und dem zweiten Verstärkungselement, bevorzugt mit der Grundlage, dem ersten Verstärkungselement, dem zweiten Verstärkungselement, dem ersten Seitenelement und dem zweiten Seitenelement, verbunden ist, bevorzugt durch eine stoffschlüssige Verbindung, wobei die stoffschlüssige Verbindung besonders bevorzugt durch einen Vulkanisationsprozess erzeugt oder befördert wurde, und/oder wobei die Grundlage mit der Decklage, dem ersten Verstärkungselement und dem zweiten Verstärkungselement, bevorzugt mit der Decklage, dem ersten Verstärkungselement, dem zweiten Verstärkungselement, dem ersten Seitenelement und dem zweiten Seitenelement, verbunden ist, bevorzugt durch eine stoffschlüssige Verbindung, wobei die stoffschlüssige Verbindung besonders bevorzugt durch einen Vulkanisationsprozess erzeugt oder befördert wurde, und/oder wobei das erste Verstärkungselement und/oder das zweite Verstärkungselement, bevorzugt beide Verstärkungselemente, mit der Grundlage und der Decklage, bevorzugt mit der Grundlage, der Decklage und einem Seitenelement, verbunden ist, bevorzugt durch eine stoffschlüssige Verbindung, wobei die stoffschlüssige Verbindung besonders bevorzugt durch einen Vulkanisationsprozess erzeugt oder befördert wurde.
Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, dass die Verstärkungselemente in besonders bevorzugten Ausführungsformen die jeweiligen Seitenelemente kontaktieren, wobei der Verbund zwischen den umrahmenden Seitenelementen und den steifen Verstärkungselementen, welche in diesem Fall mittig in den mehrlagigen Laufstreifen hineinragen, zu einer besonders günstigen Verteilung der im Betrieb auftretenden Kräfte führt. Ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen, gehen die Erfinder davon aus, dass bei einem entsprechenden Aufbau die auftretenden Kräfte besonders gut in die Seitenbereiche des Fahrzeugreifens abgeführt werden können, wo sie weniger leicht Materialfehler bedingen können. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei das erste Seitenelement und/oder das zweite Seitenelement, bevorzugt beide Seitenelemente, die Decklage und die Grundlage, bevorzugt die Decklage, die Grundlage und ein Verstärkungselement, kontaktieren.
Wie vorstehend erläutert, ist es ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Verstärkungselemente nicht an der Oberseite des mehrlagigen Laufstreifens liegen müssen und somit mit ihren Materialeigenschaften keinen Einfluss auf die physikalisch-chemische Oberflächenbeschaffenheit nehmen. Die Erfinder haben nunmehr erkannt, dass bei Einsatz eines Laufstreifenprofils ein mehrlagiger Laufstreifen bevorzugt ist, bei dem dieser Vorteil beibehalten wird, indem sich die Vertiefungen nicht bis zu den Verstärkungselementen fortsetzen. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass die Tiefe der Vertiefungen limitiert oder deren Position so gewählt wird, dass auch tiefere Vertiefungen nicht bis zu den Verstärkungselementen durchreichen. Bevorzugt ist deshalb ein erfindungsgemäßer mehrlagiger Laufstreifen, wobei der mehrlagige Laufstreifen auf der Oberseite eine durch Vertiefungen profilierte Oberfläche aufweist, wobei die Vertiefungen bevorzugt nicht in das erste Verstärkungselement und/oder das zweite Verstärkungselement ragen.
Im Lichte der vorstehenden Ausführungen ist für den Fachmann klar, dass sich die Vorteile des erfindungsgemäßen mehrlagigen Laufstreifens vor allen Dingen dann zeigen, wenn dieser als Laufstreifen in einem Fahrzeugreifen, insbesondere einem Fahrzeugluftreifen, eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft deshalb auch einen Fahrzeugreifen, insbesondere einen Fahrzeugluftreifen, insbesondere einen Winterreifen, umfassend:

a) eine Reifenkarkasse, und
b) einen relativ zur Reifenkarkasse radial außenliegenden erfindungsgemäßen mehrlagigen Laufstreifen.

Wie vorstehend erläutert ist es ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass durch die spezifische Anordnung der Verstärkungselemente im mehrlagigen Laufstreifen überraschenderweise die Anfälligkeit tiefer liegender Verstärkungslagen, beispielsweise Gürtellagen, in vorteilhafterweise verringert werden kann. Somit sind erfindungsgemäße Fahrzeugreifen besonders bevorzugt, die solche Verstärkungslagen umfassen. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Fahrzeugreifen, wobei zwischen der Reifenkarkasse und dem mehrlagigen Laufstreifen zumindest eine Verstärkungslage angeordnet ist, die eine Vielzahl von gummierten Festigkeitsträgern umfasst, bevorzugt zumindest eine Gürtellage. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Fahrzeugreifen, wobei der mehrlagige Laufstreifen so ausgelegt ist, dass das erste Verstärkungselement und/oder das zweite Verstärkungselement, bevorzugt beide Verstärkungselemente, in radialer Richtung außen und fluchtend zu jeweils einer Seitenkante der Verstärkungslage angeordnet sind.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass erfindungsgemäße mehrlagige Laufstreifen in zeit- und kosteneffizienter Art und Weise unter Verwendung üblicher Materialien und etablierter Methoden hergestellt werden können. Als besonders vorteilhaft hat sich insoweit der Einsatz eines Extruders zur Co-Extrusion der verschiedenen Komponenten durch eine geeignete Schablone erwiesen, bei der vulkanisierbare Kautschukmischungen als Vorgänger der jeweiligen Gummiwerkstoffe ausgeformt werden. Der entsprechende Laufstreifenrohling kann, gegebenenfalls nach Einsetzen in einen Fahrzeugreifenrohling, durch Vulkanisation in ein erfindungsgemäßes Produkt überführt werden. Die Vulkanisationsbedingungen wählt der Fachmann hierbei zwangslos aus den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Parametern aus und stimmt diese bedarfsgerecht auf die eingesetzten vulkanisierbaren Kautschukmischungen ab. Die Erfindung betrifft somit abschließend auch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen mehrlagigen Laufstreifens oder eines erfindungsgemäßen Fahrzeugreifen, umfassend die Verfahrensschritte:

a) Coextrudieren von drei oder mehreren vulkanisierbaren Kautschukmischungen zur Ausformung eines Laufstreifenrohlings umfassend eine vulkanisierbare Grundlage, eine vulkanisierbare Decklage, ein vulkanisierbares erstes Verstärkungselement und ein vulkanisierbares zweites Verstärkungselement,
b) optional Verbinden des Laufstreifenrohlings mit weiteren Bauteilen eines Fahrzeugreifens zum Erhalt eines Fahrzeugreifenrohlings, und
c) Vulkanisieren des Laufstreifenrohlings oder des Fahrzeugreifenrohlings zum Erhalt des mehrlagigen Laufstreifens oder Fahrzeugreifens.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen mehrlagigen Laufstreifens.

1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung des mehrlagigen Laufstreifens 10 in der orthogonal zur Längsrichtung des mehrlagigen Laufstreifens 10 bzw. zu der Umfangsrichtung eines entsprechend ausgerüsteten Fahrzeugreifens, stehenden Ebene.
Der mehrlagige Laufstreifen 10 weist eine Oberseite 12 auf, die für den Fahrbahnkontakt vorgesehen ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des mehrlagigen Laufstreifens 10 liegt die Unterseite 14, die für die Verbindung mit weiteren Bauteilen im späteren Fahrzeugreifen vorgesehen ist. Der mehrlagige Laufstreifen 10 umfasst eine Grundlage 16, die im gezeigten Beispiel im Wesentlichen vollständig aus dem ersten Gummiwerkstoff besteht. Die Oberfläche der Grundlage 16 ist an der Unterseite 14 des mehrlagigen Laufstreifens 10 angeordnet. Die Decklage 18, welche im Wesentlichen vollständig aus einem zweiten Gummiwerkstoff besteht, liegt hingegen an der Oberseite 12 des mehrlagigen Laufstreifens 10.
1 zeigt deutlich das erste Verstärkungselemente 20 und das zweite Verstärkungselement 22, die vorliegend im Wesentlichen vollständig aus dem gleichen Gummiwerkstoff ausgebildet sind. Das erste Verstärkungselement 20 und das zweite Verstärkungselemente 22 sind vollständig zwischen der Grundlage 16 und der Decklage 18 angeordnet und voneinander quer zur Längsrichtung des mehrlagigen Laufstreifens 10, d.h. in 1 in horizontaler Richtung, beabstandet. Der Gummiwerkstoff der Verstärkungselemente weist einen E-Modul auf, der um mehr als 5 MPa größer ist als der E-Modul des Gummiwerkstoffs in der Decklage 18, bei dem es sich um einen Gummiwerkstoff handelt, der für den Einsatz in Winterreifen vorgesehen ist und der einen E-Modul von etwa 4 MPa aufweist. Der E-Modul des Gummiwerkstoffs der Verstärkungselemente liegt im gezeigten Beispiel über dem E-Modul des Gummiwerkstoffs, der in der Grundlage 16 verarbeitet ist.
Die Oberseite 12 des mehrlagigen Laufstreifens 10 wird im gezeigten Beispiel im Wesentlichen vollständig durch die Decklage 18 gebildet. Der Anteil des Grundlage 16 an der Unterseite 14 des mehrlagigen Laufstreifens 10 beträgt hingegen etwa 90 %. Der andere Anteil an der Unterseite 14 wird durch ein erstes Seitenelemente 24 und ein zweites Seitenelement 26 beigetragen, die an den Seitenrändern des mehrlagigen Laufstreifens 10 angeordnet sind und sich in Richtung der Oberseite 12 verjüngen. Diese Seitenelemente bestehen im gezeigten Beispiel aus dem gleichen Gummiwerkstoff und sind über eine stoffschlüssige Verbindung jeweils mit der Decklage 18, der Grundlage 16 und jeweils einem Verstärkungselement stoffschlüssig verbunden. Das erste Verstärkungselement 20 und das zweite Verstärkungselement 22 sind mit der Decklage 18 und der Grundlage 16 ebenfalls jeweils stoffschlüssig verbunden, wobei diese Verbindung durch die Herstellung des mehrlagigen Laufstreifens 10 mittels Co-Extrusion der vier benötigten vulkanisierbaren Kautschukmischungen und die anschließende Co-Vulkanisation der Komponenten erzeugt wurde.
In der von den Erfindern als besonders vorteilhaft erachteten Ausführungsform beträgt die Breite der Verstärkungselemente jeweils etwa 15 % der Breite des mehrlagigen Laufstreifens 10, wohingegen die Dicke etwa 30 % der Gesamtdicke des mehrlagigen Laufstreifens 10 entspricht. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Grundlage 16 auf der der Decklage 18 zugewandten Seite einen Materialvorsprung aufweist, durch den die Decklage 18 zweiteilig ausgeführt ist und der der statischen Entladung dient.
Ein entsprechender mehrlagiger Laufstreifen 10 kann beispielsweise im Rahmen einer Runderneuerung auf eine Reifenkarkasse aufgebracht werden, um dadurch einen Fahrzeugreifen auszubilden, welcher über eine ausgezeichnete mechanische Stabilität verfügt und eine erhöhte Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes der übrigen Gummiwerkstoffe in der Decklage 18 und der Grundlage 16 aufweist, wobei insbesondere unterhalb des mehrlagigen Laufstreifens 10 liegende Gürtellagen in ihren Randbereichen durch die vorgesehenen Verstärkungselemente besonders effizient vor ungewollten Materialfehlern geschützt werden. Dies gilt insbesondere, wenn die Verstärkungselemente, wie in 1 durch die als gestricheltes Element eingezeichnete theoretische tieferliegende Gürtellage eines Fahrzeugreifens kenntlich gemacht, in radialer Richtung außen und fluchtend zu den Seitenkanten der Verstärkungslagen angeordnet sind.
Bezugszeichenliste

10: Mehrlagiger Laufstreifen
12: Oberseite
14: Unterseite
16: Grundlage
18: Decklage
20: Erstes Verstärkungselement
22: Zweites Verstärkungselement
24: Erstes Seitenelement
26: Zweites Seitenelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2019255887 A1 [0003]
EP 2596965 B1 [0003]
EP 2596964 B1 [0003]
EP 2736736 B1 [0003]
DE 2403924 A1 [0003]

Claims

Mehrlagiger Laufstreifen (10) für den Einsatz in Fahrzeugreifen, mit einer für den Fahrbahnkontakt vorgesehenen Oberseite (12) und einer für die Verbindung mit weiteren Bauteilen eines Fahrzeugreifens vorgesehenen Unterseite (14), umfassend: a) eine Grundlage (16), umfassend einen ersten Gummiwerkstoff, wobei eine Oberfläche der Grundlage (16) an der Unterseite (14) des mehrlagigen Laufstreifens (10) angeordnet ist, und b) eine Decklage (18), umfassend einen zweiten Gummiwerkstoff, wobei eine Oberfläche der Decklage (18) an der Oberseite (12) des mehrlagigen Laufstreifens (10) angeordnet ist, und c) ein erstes Verstärkungselement (20), umfassend einen dritten Gummiwerkstoff, und ein zweites Verstärkungselement (22), umfassend einen vierten Gummiwerkstoff, wobei das erste Verstärkungselement (20) und das zweite Verstärkungselement (22) zumindest abschnittsweise zwischen der Grundlage (16) und der Decklage (18) angeordnet sind, wobei das erste Verstärkungselement (16) und das zweite Verstärkungselement (18) quer zur Längsrichtung des mehrlagigen Laufstreifens (10) voneinander beabstandet sind, wobei der dritte Gummiwerkstoff und der vierte Gummiwerkstoff jeweils einen größeren E-Modul aufweisen als der zweite Gummiwerkstoff.
Mehrlagiger Laufstreifen (10) nach Anspruch 1, wobei das erste Verstärkungselement (20) und/oder das zweite Verstärkungselement (22), bevorzugt beide Verstärkungselemente, im Wesentlichen vollständig zwischen der Grundlage (16) und der Decklage (18) angeordnet sind.
Mehrlagiger Laufstreifen (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei an einem Seitenrand des mehrlagigen Laufstreifens (10) ein erstes Seitenelement (24) umfassend einen fünften Gummiwerkstoff, und an dem gegenüberliegenden Seitenrand des mehrlagigen Laufstreifens (10) ein zweites Seitenelement (26) umfassend einen sechsten Gummiwerkstoff angeordnet ist.
Mehrlagiger Laufstreifen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Verstärkungselement und/oder das zweite Verstärkungselement, bevorzugt beide Verstärkungselemente, mit der Grundlage und der Decklage, bevorzugt mit der Grundlage, der Decklage und einem Seitenelement, verbunden ist, bevorzugt durch eine stoffschlüssige Verbindung, wobei die stoffschlüssige Verbindung besonders bevorzugt durch einen Vulkanisationsprozess erzeugt oder befördert wurde.
Mehrlagiger Laufstreifen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Verstärkungselement und/oder das zweite Verstärkungselement, bevorzugt beide Verstärkungselemente, zum nächsten Seitenrand des mehrlagigen Laufstreifens (10) quer zur Längsrichtung einen Abstand im Bereich von 0 bis 0,15*b, bevorzugt im Bereich von 0,01 *b bis 0,1 *b, besonders bevorzugt im Bereich von 0,02*b bis 0,08*b aufweisen, wobei b die Breite des mehrlagigen Laufstreifens quer zur Längsrichtung ist.
Mehrlagiger Laufstreifen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement quer zur Längsrichtung des mehrlagigen Laufstreifens voneinander einen Abstand im Bereich von 0,2*b bis 0,8*b, bevorzugt im Bereich von 0,3*b bis 0,7*b, besonders bevorzugt im Bereich von 0,4*b bis 0,6*b aufweisen, wobei b die Breite des mehrlagigen Laufstreifens quer zur Längsrichtung ist.
Mehrlagiger Laufstreifen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der dritte Gummiwerkstoff und/oder der vierte Gummiwerkstoff, bevorzugt der dritte Gummiwerkstoff und der vierte Gummiwerkstoff, einen um zumindest 2 MPa, bevorzugt zumindest 3 MPa, besonders bevorzugt zumindest 4 MPa, ganz besonders bevorzugt zumindest 5 MPa, größeren E-Modul aufweisen als der zweite Gummiwerkstoff.
Mehrlagiger Laufstreifen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der mehrlagige Laufstreifen auf der Oberseite eine durch Vertiefungen profilierte Oberfläche aufweist, wobei die Vertiefungen nicht in das erste Verstärkungselement und/oder das zweite Verstärkungselement ragen.
Fahrzeugreifen, insbesondere Winterreifen, umfassend: a) eine Reifenkarkasse, und b) einen relativ zur Reifenkarkasse radial außenliegenden mehrlagigen Laufstreifen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Laufstreifens (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder eines Fahrzeugreifens nach Anspruch 9, umfassend die Verfahrensschritte: a) Coextrudieren von drei oder mehreren vulkanisierbaren Kautschukmischungen zur Ausformung eines Laufstreifenrohlings umfassend eine vulkanisierbare Grundlage, eine vulkanisierbare Decklage, ein vulkanisierbares erstes Verstärkungselement und ein vulkanisierbares zweites Verstärkungselement, b) optional Verbinden des Laufstreifenrohlings mit weiteren Bauteilen eines Fahrzeugreifens zum Erhalt eines Fahrzeugreifenrohlings, und c) Vulkanisieren des Laufstreifenrohlings oder des Fahrzeugreifenrohlings zum Erhalt des mehrlagigen Laufstreifens (10) und/oder Fahrzeugreifens.