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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, der einen aus Gummimaterial gebildeten Laufstreifen mit einer Oberfläche und in die Oberfläche eingebrachten Lamellen aufweist, die sich in radialer Richtung des Fahrzeugluftreifens ausgehend von der Oberfläche bis zu einem Lamellengrund innerhalb des Laufstreifens erstrecken.
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Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art sind vielfältig bekannt. Sie weisen üblicherweise eine umfänglich eingebrachte Profilierung in Form von nutartigen Vertiefungen bzw. Profilrillen auf, die teilweise in Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens verlaufen, teilweise jedoch auch quer dazu, um z.B. Profilblöcke abzuteilen. Darüber hinaus sollen in den Laufstreifen von der Oberfläche her eingebrachte Lamellen, beispielsweise im Bereich einzelner Profilblöcke, die Traktion des Fahrzeugluftreifens erhöhen und/oder für eine strukturelle Reduzierung der Versteifung innerhalb eines einzelnen Profilblocks sorgen. Problematisch bei derartigen mit oberflächlich eingebrachten Lamellen ausgebildeten Fahrzeugluftreifen ist jedoch, dass es im Bereich des Lamellengrundes häufig zu Anrissen infolge der durch die eingebrachten Lamellen eintretenden Querschnittsschwächung des Laufstreifens sowie deren Kerbwirkung kommt, die schlimmstenfalls zum Ausreißen von ganzen Profilblöcken führen können.
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Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, durch eine Reduzierung der Lamellentiefe ein Anreißen des Lamellengrundes zu verhindern, womit jedoch ein solcher Fahrzeugluftreifen auch früher an seine Verschleißgrenze kommt. Aus der
JP 2020 203501 A wird auch die Verwendung einer veränderten Gummimischung vorgeschlagen, um diesem Problem zu begegnen. Durch derartige Maßnahmen wird jedoch der Bauprozess des Fahrzeugluftreifens unerwünscht aufwendiger.
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Aus der
EP 1 982 848 A1 ist es überdies bekannt, eine mit Fasern oder Fäden verstärkte Gummischicht oberflächlich auf Umfangsnuten, seitliche Flanken von Profilblöcken und Nutböden der die einzelnen Profilblöcke unterteilenden Quernuten aufzubringen, die als zusammenhängende faserverstärkte Gummischicht eine die Anfangsfestigkeit erhöhende Verstärkungsschicht für das Reifenprofil ausbildet. Allerdings kann durch eine solche Ausgestaltung das Auftreten von Anrissen im Lamellengrund von in den Laufstreifen eingebrachten Lamellen nicht verhindert werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der ohne Veränderung der Lamellen aufweisenden Profilierung eine erhöhte Sicherheit gegen das Auftreten von Anrissen im Lamellengrund und das dadurch hervorgerufene Ausreißen ganzer Profilblöcke aufweist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung eines Fahrzeugluftreifens gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der erfindungsgemäße Vorschlag sieht vor, dass das Gummimaterial des Laufstreifens in einem von der Oberfläche beabstandeten Querschnittsbereich, in welchem der Lamellengrund der einzelnen Lamellen angeordnet ist, Kurzfasern als Festigkeitsträger enthält, die den jeweiligen Lamellengrund umgebend in diesem Querschnittsbereich angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß werden somit Kurzfasern als Festigkeitsträger lediglich in einem von der Oberfläche beabstandeten Querschnittsbereich, d. h. im Innern des Laufstreifens und ohne Kontakt zur Profiloberfläche berfläche angeordnet, in welchem der Lamellengrund der in den Laufstreifen, zum Beispiel im Bereich der Profilblöcke, eingebrachten Lamellen zum Liegen kommt. Die als Festigkeitsträger eingebrachten Kurzfasern sind somit jeweils einem Lamellengrund zugeordnet und hüllen diesen im von der Oberfläche beabstandeten Querschnittsbereich des Laufstreifens ein, stehen jedoch nicht im Bereich der Profiloberfläche im Eingriff. Dadurch wird das Gummimaterial des Laufstreifens lokal begrenzt im den Lamellengrund umgebenden Bereich derart mechanisch verfestigt, dass dem Auftreten von Anrissen zum Beispiel infolge der Kerbwirkung der eingebrachten Lamellen in diesem lokal begrenzten Bereich des Lamellengrundes wirksam entgegengewirkt wird. Die auftretenden Kerbspannungen können aufgenommen und das Entstehen von Blockanrissen wirksam verhindert werden. Unter einer mechanischen Verfestigung des Gummimaterials durch die eingebrachten Kurzfasern wird dabei im Wesentlichen eine Erhöhung der Zugfestigkeit in dem von der Oberfläche beabstandeten Querschnittsbereich des Laufstreifens verstanden, in welchem der Lamellengrund der einzelnen Lamellen angeordnet ist. Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen wird von daher lediglich lokal verstärkt, im Übrigen kann jedoch auf die bisher verwendete Laufstreifenmischung unverändert zurückgegriffen werden. Somit werden nicht nur vorteilhafte Eigenschaften des Fahrzeugluftreifens aufrechterhalten, sondern die erfindungsgemäße Ausgestaltung lässt sich auch besonders einfach in bestehende Reifenbauprozesse integrieren.
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Nach einem Vorschlag der Erfindung sind die Kurzfasern bezogen auf den Umfang des Fahrzeugluftreifens in lokal begrenzten diskreten Bereichen um den Lamellengrund der einzelnen Lamellen im Gummimaterial des Laufstreifens angeordnet, wodurch nicht nur die Menge an verwendeten Kurzfasern begrenzt wird, sondern diese und die durch die Kurzfasern hervorgerufene Erhöhung der Zugfestigkeit auch nur in den Bereichen des Laufstreifens vorgesehen werden, in denen auch die erwartete Schwächung infolge des eingebrachten Lamellengrundes auftritt. Die Kurzfasern bilden einzelne, dem jeweiligen Lamellengrund zugeordnete Verstärkungslagen dar, die jedoch zwischen benachbarten Lamellen und deren Lamellengrund nicht untereinander in Verbindung stehen, d.h. es wird keine über mehrere Lamellen verlaufende durchgehende Verstärkungsschicht angelegt.
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Der Lamellengrund der einzelnen Lamellen ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in an sich bekannter Weise quer zur Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens orientiert, wie es beispielsweise bei gängigen Winterreifenprofilen für Personenkraftwagen üblich ist. Die erfindungsgemäße Anordnung der Kurzfasern als Festigkeitsträger im von der Oberfläche beabstandeten Querschnittsbereich ermöglicht es, die Kurzfasern auch bei einer derartigen quer zur Umfangsrichtung erfolgenden Orientierung des jeweiligen Lamellengrundes im Bereich der unmittelbaren Umgebung anzuordnen.
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Die Orientierung der Kurzfasern in Bezug auf den Lamellengrund kann sowohl unregelmäßig bzw. isotrop als auch regelmäßig um den Lamellengrund verlaufend vorgesehen werden, wobei bei einer regelmäßig um den Lamellengrund verlaufenden Anordnung die Kurzfasern im Querschnitt betrachtet den Lamellengrund etwa U-förmig umschließen.
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Die im Rahmen der Erfindung als Festigkeitsträger eingesetzten Kurzfasern können aus organischen und/oder anorganischen Materialien bestehen, beispielsweise aus Amiden, wie PA6, PA66 oder Aramiden, aus Polyester, Rayon, Hybridmaterialien, Kohlefasern und Glasfasern sowie Abmischungen derselben.
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Sie weisen nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung eine Dicke zwischen etwa 0,005 mm und 0,1 Millimeter und nach weiterem Vorschlag eine Länge zwischen 0,5 mm und 10 mm auf.
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Im Rahmen der Erfindung kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die Kurzfasern als Gewebe oder Vlies oder sonstiges Flächengebilde miteinander vorverbunden sind und abschnittsweise in dieser vorverbundenen Form in den von der Oberfläche beabstandeten Querschnittsbereich des Laufstreifens eingebracht werden.
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Beispielsweise kann während des Reifenbauprozesses ein aus einem Vlies oder Gewebe der Kurzfasern gebildeter Streifen auf diejenigen Oberflächenbereiche des Laufstreifens aufgebracht werden, in denen in der Vulkanisierform die Lamellen eingebracht werden. Beim Schließen der Vulkanisierform pressen die in der Form vorgesehenen und die Lamellen in den Laufstreifen einformenden Vorsprünge lokal begrenzt den aus den Kurzfasern gebildeten Streifen in den von der Oberfläche beabstandeten Querschnittsbereich des Laufstreifens ein. Infolge der nur begrenzten Länge der erfassten Kurzfasern reißt der Streifen entsprechend ab und es wird nur eine begrenzte Anzahl miteinander verbundener Kurzfasern von dem Formvorsprung der Vulkanisierform mitgenommen und in unmittelbarer Nachbarschaft zum Lamellengrund in den beabstandeten Querschnittsbereich des Laufstreifens verbracht.
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Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert.
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Die einzige Figur zeigt dabei in einer stark vereinfachten schematischen und vergrößerten Darstellung einen in Umfangsrichtung U eines Fahrzeugluftreifens erstellten Querschnitt durch den Laufstreifen 1 desselben, beispielsweise im Bereich eines einzelnen Profilblocks.
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Der Laufstreifen 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel aus mindestens zwei Schichten entsprechender Gummistreifen ausgebildet, nämlich einer Basisschicht 12 und einer radial außenseitig auf die Basisschicht 12 aufgebrachten Profilschicht 13, die die außenseitige Oberfläche 10 des Laufstreifens 1 und damit auch des Fahrzeugluftreifens bildet. Radial innenseitig endet die Basisschicht 12 in einer Basisfläche 11, mit der der gesamte Laufstreifen 1 auf der hier nicht dargestellten Karkasse des Fahrzeugluftreifens aufgebracht ist.
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In die Profilschicht 13 des Laufstreifens 1 sind quer zur Umfangsrichtung U verlaufende Lamellen 14 ausgehend von der Oberfläche 10 über einen Teilbereich der Gesamtdicke der Profilschicht 13 eingebracht, sodass ein von der Oberfläche 10 beabstandeter Querschnittsbereich 130 des Laufstreifens 1 anhand der in die Profilschicht 13 strichliert eingezeichneten Grenzlinie definiert werden kann, in welchem der jeweilige Lamellengrund 140 der Lamellen 14 zum Liegen kommt.
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In diesen von der Oberfläche 10 des Laufstreifens 1 beabstandeten Querschnittsbereich 130 sind lokal begrenzt um die jeweiligen Lamellengrunde 140 herum Festigkeitsträger aus Kurzfasern 2, beispielsweise Glasfasern einer Dicke zwischen 0,005 mm und 0,1 mm und einer Länge zwischen 0,5 mm und 10 mm im Gummimaterial des Laufstreifens 1, hier der außenseitigen Profilschicht 13 angeordnet, die den jeweiligen Lamellengrund 140 diskret umgebend umschließen. Dabei können die Kurzfasern 2 zum Beispiel regelmäßig, vorzugsweise U-förmig um den Lamellengrund 140 angeordnet sein, wie in 1 anhand der rechten Lamelle 14 dargestellt, oder unregelmäßig bzw. isotrop, wie in 1 anhand der linken Lamelle 14 dargestellt. Die den einzelnen Lamellengrunden 140 zugeordneten Kurzfasern 2 stehen nicht miteinander in Verbindung, sondern sind diskret nur jeweils einem Lamellengrund 140 zugeordnet.
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In jedem Fall sorgen die benachbart um den Lamellengrund 140 im Querschnittsbereich 130 angeordneten Kurzfasern 2 für eine entsprechend lokal begrenzte Erhöhung der Zugfestigkeit des Gummimaterials im Querschnittsbereich 130, sodass der Entstehung von Rissen am Lamellengrund 140 der Lamellen 14, die beispielsweise einen Ausriß gesamten Profilblocks zur Folge können, wirksam entgegengewirkt wird. Diese Erhöhung der Zugfestigkeit ist jedoch auf die unmittelbar dem jeweiligen Lamellengrund 140 benachbarten Regionen des Querschnittsbereichs 130 des Laufstreifens 1 begrenzt, ohne dass Bereiche nahe der Oberfläche 10 des Laufstreifens 1, der Profiloberfläche oder Bereiche zwischen benachbarten Lamellen 14 eine solche Verstärkung erfahren. Es findet von daher gezielt lediglich eine Verstärkung im Bereich des Lamellengrundes 140 statt, wobei die übrigen Bereiche des Laufstreifens 10 von der Wirkung der als Festigkeitsträger dienenden Kurzfasern 2 unbeeinflusst bleiben.
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Eine solche Ausgestaltung kann beispielsweise bei Herstellung des Fahrzeugluftreifens dadurch erzeugt werden, dass auf diejenigen Oberflächenbereiche des Laufstreifens 1, in denen die Lamellen 14 eingeformt werden, ein streifenförmiger Abschnitt von zu einem Gewebe oder Vlies oder ähnlichem Flächengebilde vorverbundenen Kurzfasern 2 aufgelegt wird und in der Vulkanisierform ein Teilbereich dieser Kurzfasern von einem eine Lamelle 14 ausformenden Vorsprung in den von der Oberfläche 10 beabstandeten Querschnittsbereich 130 des Laufstreifens 1 hineingedrückt wird, wobei der streifenförmige Abschnitt zerrissen wird und lediglich im den Lamellengrund 140 benachbarten Bereich des Laufstreifens 1 die Kurzfasern 2 angeordnet werden.
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Ein solchermaßen hergestellter Fahrzeugluftreifen kann gleiche Gestaltung, Konstruktion des Laufstreifens 1 und gleiche Abroll- und Laufeigenschaften wie herkömmliche Fahrzeugluftreifen aufweisen bzw. auf diesen basieren, wird jedoch im für das Entstehen von Anrissen anfälligen Querschnittsbereich 130, in welchem der Lamellengrund 140 der einzelnen Lamellen 14 angeordnet ist, durch lokal begrenzt um den jeweiligen Lamellengrund 140 eingebrachte Kurzfasern 2 als Festigkeitsträger verstärkt, um der Entstehung derartiger Anrisse entgegenzuwirken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Laufstreifen
- 2
- Kurzfasern
- 10
- Oberfläche
- 11
- Basisfläche
- 12
- Basisschicht
- 13
- Profilschicht
- 14
- Lamelle
- 130
- Querschnittsbereich
- 140
- Lamellengrund
- U
- Umfangsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2020203501 A [0003]
- EP 1982848 A1 [0004]
