DE102022200361A1

DE102022200361A1 - Fahrzeugluftreifen mit verbesserter Quersteifigkeit

Info

Publication number: DE102022200361A1
Application number: DE102022200361.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Berger; Owais Ahmed
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2023-07-20

Abstract

Die Erfindung betrifft Fahrzeugluftreifen (10), umfassend: a) eine Reifenkarkasse (12) mit einem ersten Seitenbereich (14), einem zweiten Seitenbereich (16) und einem dazwischen angeordneten Zentralbereich (18), umfassend eine erste Karkasslage, die eine Vielzahl von gummierten Festigkeitsträgern (20a-d) umfasst, die sich jeweils durch den ersten Seitenbereich (14), den zweiten Seitenbereich (16) und den Zentralbereich (18) der Reifenkarkasse (12) erstrecken, und b) einen relativ zur Reifenkarkasse (12) radial außenliegenden Laufstreifen (22), wobei zwischen der Reifenkarkasse (12) und dem Laufstreifen (22) höchstens eine Verstärkungslage (24) angeordnet ist, die eine Vielzahl von gummierten Verstärkungs-Festigkeitsträgern umfasst, wobei zumindest ein Teil der gummierten Festigkeitsträger (20a-d) der ersten Karkasslage bezogen auf die Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens (10) im ersten Seitenbereich (14) und im zweiten Seitenbereich (16) einen Kordwinkel im Bereich von 80° bis 90° und im Zentralbereich (18) einen Kordwinkel im Bereich von 5° bis 75° aufweist, wobei der Laufstreifen (22) einen ersten Teilbereich (26) umfasst, welcher einen ersten Gummiwerkstoff umfasst, wobei der Laufstreifen (22) einen zweiten Teilbereich (28) umfasst, welcher einen zweiten Gummiwerkstoff umfasst, wobei der erste Gummiwerkstoff einen E-Modul aufweist, der um 2 MPa oder mehr größer ist als der E-Modul des zweiten Gummiwerkstoffs.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit verbesserter Quersteifigkeit.
Klassische Fahrzeugluftreifen verfügen über eine Reifenkarkasse aus einer oder mehreren Karkasslagen, deren gummierte Festigkeitsträger sich von Reifenwulst zu Reifenwulst durch die Reifenkarkasse erstrecken und dabei im Wesentlichen mit der Umfangsrichtung einen Kordwinkel von 90° einschließen. Diese Fahrzeugluftreifen werden auch als Radialreifen bezeichnet. In radialer Richtung außen zu der Reifenkarkasse weisen entsprechende Radialreifen einen Laufstreifen auf, welcher für den späteren Kontakt mit der Fahrbahn vorgesehen ist. In vielen Fällen weisen Radialreifen zwischen dem Laufstreifen und der Reifenkarkasse eine oder mehrere Verstärkungslagen auf, beispielsweise Gürtellagen, welche wiederum gummierte Festigkeitsträger umfassen und dem Reifen unter anderem die notwendige Steifigkeit verleihen. Entsprechende zusätzliche Gürtellagen erhöhen jedoch das Gesamtgewicht des Fahrzeugluftreifens, was mit Blick auf die Fahreigenschaften und den Treibstoffverbrauch regelmäßig als nachteilig empfunden wird.
Ausgehend von den herkömmlichen Radialreifen wurde erkannt, dass die Steifigkeit sowie weitere relevante Reifeneigenschaften dadurch verbessert werden können, dass zumindest in dem unter dem Laufstreifen liegenden Zentralbereich der Reifenkarkasse von einer ideal radialen Anordnung abgewichen wird, sodass die gummierten Festigkeitsträger lediglich in den Seitenbereichen einen radialen Verlauf aufweisen, im Zentralbereich der Reifenkarkasse jedoch einen Kordwinkel aufweisen, welcher sich deutlich von 90° unterscheidet. Hierdurch ist es vorteilhafterweise möglich, die Zahl der Verstärkungslagen, beispielsweise die Zahl der Gürtellagen, zwischen dem Laufstreifen und der Reifenkarkasse zu reduzieren, sodass leistungsfähige Fahrzeugluftreifen, welche im Bereich der Aufstandsfläche über die nötige Steifigkeit verfügen, auch bei Einsatz von lediglich einer Verstärkungslage bzw. in einigen Fällen auch gänzlich ohne Verstärkungslage hergestellt werden können, was mit Blick auf die dadurch zu erreichende Gewichtsreduktion als besonders vorteilhaft empfunden wird.
Bei entsprechenden Fahrzeugluftreifen mit einer gewinkelten Reifenkarkasse, die über maximal eine Verstärkungslage verfügen, wird jedoch die Quersteifigkeit des Reifens zuweilen als unzureichend bewertet, insbesondere bei hohen Radlasten. Dies führt beim Einsatz entsprechender Fahrzeugluftreifen in vielen Fällen zu größeren Schräglaufwinkeln, d. h. dem Winkel zwischen dem Geschwindigkeitsvektor im Reifenaufstandspunkt und der Schnittlinie zwischen der Reifenmittenebene und der Fahrbahnebene. Derart erhöhte Schräglaufwinkel können beim Einsatz an Fahrzeugen zu einem Fahrverhalten führen, welches vom Fahrer zumindest als unangenehm wahrgenommen wird und die Fahreigenschaften eines Fahrzeuges auch objektiv vermindern kann.
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu beheben oder zumindest abzuschwächen.
Insoweit war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Quersteifigkeit von Fahrzeugluftreifen, welche eine gewinkelte Reifenkarkasse und höchstens eine Verstärkungslage aufweisen, zu erhöhen, um damit insbesondere das unerwünschte Auftreten von sehr großen Schräglaufwinkeln im Einsatz zu vermindern.
Hierbei sollte der anzugebende Fahrzeugluftreifen die vorteilhafte Quersteifigkeit und die niedrigen Schräglaufwinkel insbesondere auch bei hohen Radlasten gewährleisten.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr erkannt, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben überraschenderweise lösen lassen, wenn bei der Konstruktion der Reifenkarkasse in dem typischerweise unter dem Laufstreifen angeordneten Zentralbereich von einem streng radialen Aufbau abgewichen wird und im Laufstreifen durch den Einsatz von Komponenten mit einer unterschiedlichen dynamischen Steifigkeit zudem ein Gradient des E-Modul eingestellt wird, wie es in den Ansprüchen definiert ist.
Durch die Kombination dieser konstruktiven Maßnahmen ist es in synergistischer Weise möglich, den Zielkonflikt zwischen einer möglichst hohen Quersteifigkeit und einem optimierten Gewicht des Fahrzeugluftreifens zu lösen, wobei durch die Kombination der gewinkelten Reifenkarkasse mit dem spezifischen Laufstreifen in vorteilhafter Weise ein Fahrzeugluftreifen erhalten wird, welcher über ausgezeichnete mechanische Eigenschaften verfügt und selbst ohne den Einsatz zusätzlicher Gürtelbandagen zwischen der Reifenkarkasse und dem Laufstreifen auch für anspruchsvolle Anwendungen geeignet ist.
Die vorstehend genannten Aufgaben werden entsprechend 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.
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, umfassend:

a) eine Reifenkarkasse mit einem ersten Seitenbereich, einem zweiten Seitenbereich und einem dazwischen angeordneten Zentralbereich, umfassend eine erste Karkasslage, die eine Vielzahl von gummierten Festigkeitsträgern umfasst, die sich jeweils durch den ersten Seitenbereich, den zweiten Seitenbereich und den Zentralbereich der Reifenkarkasse erstrecken, und
b) einen relativ zur Reifenkarkasse radial außenliegenden Laufstreifen,

In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis handelt es sich bei den regelmäßig rotationssymmetrischen Fahrzeugluftreifen um Produkte, deren Aufbau zweckmäßigerweise relativ zu der radialen Richtung beschrieben wird, d.h. der von der Mitte des Fahrzeugluftreifens radial nach außen weisenden Richtung, sodass die radiale Richtung senkrecht auf der Rotationsachse des Fahrzeugluftreifens steht.
Die Grundlage für den erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen bilden die Reifenkarkasse und der Laufstreifen, welche zueinander in üblicher Weise angeordnet sind. Der Fahrzeugluftreifen weist als äußere Schicht, d.h. radial außenliegend, einen Laufstreifen auf, welcher gegebenenfalls mit einem Profil versehen werden kann, so dass ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen bevorzugt ist, wobei der Laufstreifen auf der radial außenliegenden Oberfläche ein Profil aufweist.
Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen ist insoweit besonders, dass zwischen der Reifenkarkasse und dem Laufstreifen höchstens eine Verstärkungslage angeordnet ist. Als Verstärkungslage werden dabei nur solche Schichten angesehen, welche über gummierte Festigkeitsträger verfügen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Verstärkungs-Festigkeitsträger bezeichnet werden, um sie von den Festigkeitsträgern der Karkasslage zu unterscheiden. Der Fachmann versteht insoweit, dass eine gegebenenfalls zwischen dem Laufstreifen und der Reifenkarkasse angeordnete Lage, welche keine Festigkeitsträger umfasst, nicht als Verstärkungslage im Sinne der vorliegenden Erfindung anzusehen ist. Zumindest theoretisch können somit weitere Lagen zwischen dem Laufstreifen und der Reifenkarkasse vorgesehen werden, die keine Festigkeitsträger umfassen, auch wenn dies in vielen Fällen nicht bevorzugt ist. Solche Lagen ohne Festigkeitsträger tragen regelmäßig nur wenig zur Quersteifigkeit bei und werden, wenn überhaupt, vorgesehen, um sonstige Eigenschaften im Fahrzeugluftreifen zu optimieren. Da jedoch auch eine solche Anordnung von zusätzlichen Lagen mit einer Gewichtszunahme verbunden ist, versteht der Fachmann, dass erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen bevorzugt sind, in denen zwischen der Reifenkarkasse und dem Laufstreifen grundsätzlich höchstens eine Lage angeordnet ist, bei der es sich bevorzugt um eine Verstärkungslage handelt.
Unterhalb der Reifenkarkasse, d.h. radial innen liegend, kann der Fahrzeugluftreifen in vielen Fällen eine Reifeninnenschicht umfassen.
Entsprechende Reifeninnenschichten sind dem Fachmann geläufig und dienen regelmäßig dazu, das Innere des Fahrzeugluftreifens luftdicht zu verschließen. Regelmäßig bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei die radial innenliegende Seite der Reifenkarkasse zumindest teilweise von der Reifeninnenschicht bedeckt ist.
Der Fachmann versteht, dass Fahrzeugluftreifen in der überwiegenden Zahl der Fälle zu einem großen Teil symmetrisch und/oder aus ähnlichen Materialien aufgebaut sind. Entsprechend ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei sämtlichen Merkmalen, die für ein erstes und ein zweites Element offenbart werden, beispielsweise für den ersten Seitenbereich und den zweiten Seitenbereich, explizit bevorzugt, wenn das entsprechende Merkmal auf beide Seiten des Fahrzeugluftreifens, d.h. für das erste und das zweite Element realisiert wird.
Eine weitere relevante Bezugsrichtung, mit der der Fachmann regelmäßig den Aufbau entsprechender Fahrzeugluftreifen beschreibt, ist die Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis handelt es sich hierbei an jedem Punkt des Kreisumfanges um die jeweilige Kreistangente, die mit der radialen Richtung, d.h. der Verbindung zwischen dem jeweiligen Punkt und dem Mittelpunkt des Reifens einen rechten Winkel einschließt.
In herkömmlichen Radialreifen verlaufen die gummierten Festigkeitsträger der Karkasslagen im Wesentlichen radial. Dies bedeutet, dass die gummierten Festigkeitsträger über die gesamte Breite der Reifenkarkasse quer zur Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens mit der Umfangsrichtung einen Winkel von etwa 90° einschließen. Entsprechend liegt in einem herkömmlichen Radialreifen jeder gummierte Festigkeitsträger in der Draufsicht auf den Fahrzeugluftreifen über seine gesamte Länge im Wesentlichen im gleichen Kreisabschnitt. Die entsprechende Größe wird vom Fachmann auch als der sogenannte Kordwinkel der in der Karkasslage vorhandenen Festigkeitsträger bezeichnet. Auch wenn die Definition dieser Kordwinkel in Abhängigkeit von der Umfangsrichtung auf den ersten Blick umständlich erscheinen mag, ist es für den Fachmann in der Praxis zwanglos möglich, den Kordwinkel, d.h. den relativen Winkel des Festigkeitsträgers zur Umfangsrichtung, zu bestimmen.
In dem erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen wird die Reifenkarkasse nunmehr in zumindest drei theoretische Bereiche unterteilt, nämlich den ersten Seitenbereich, den Zentralbereich und den zweiten Seitenbereich. Hierbei kann der Zentralbereich zweckmäßigerweise der Bereich der Reifenkarkasse sein, der im Fahrzeugluftreifen unterhalb des Laufstreifens angeordnet ist, wohingegen der erste und zweite Seitenbereich beispielsweise die Reifenkarkasse im Bereich der Flanken des Fahrzeugluftreifens bilden.
Erfindungsgemäß wird im Fahrzeugluftreifen nämlich von der vollständig radialen Konstruktion abgewichen, indem nämlich lediglich in dem ersten und zweiten Seitenbereich eine weitgehend radiale Anordnung der Festigkeitsträger, d.h. mit einem Kordwinkel von 80° bis 90°, eingestellt wird. Innerhalb des Zentralbereichs der Reifenkarkasse wird hingegen ein Kordwinkel im Bereich von 5° bis 75° eingestellt, so dass eine Reifenkarkasse erhalten wird, die als teilweise gewinkelte Reifenkarkasse bezeichnet werden kann. In erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen ist der Zentralbereich somit der Bereich zwischen den Seitenbereichen, in dem zumindest ein Teil der gummierten Festigkeitsträger einen Kordwinkel im Bereich von 5° bis 75° aufweist.
Im erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen wird eine spezifische Ausgestaltungsform für den Laufstreifen gewählt, in dem dieser nämlich aus zumindest zwei Teilbereichen ausgebildet wird, die unterschiedliche Gummiwerkstoffe umfassen. Hierbei weisen die Gummiwerkstoffe erfindungsgemäß einen Mindestunterschied in der dynamischen Steifigkeit auf, was durch einen Mindestunterschied im E-Modul zwischen den zwei Gummiwerkstoffen ausgedrückt wird.
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. Der mittlere dynamische Speichermodul E' berechnet sich prinzipiell als $E'_{mean} = \frac{\int_{0,15 %}^{8 %} E d (log ε)}{log (ε_{m a x = 8 %}) - log (ε_{m i n = 0,15 %})},$
wobei E der dynamische Speichermodul und ε die Dehnung ist.
Auch wenn es grundsätzlich möglich ist, dass die Teilbereiche neben den jeweiligen Gummiwerkstoffen weitere Bestandteile umfassen, beispielswiese Spikes, ist für den Fachmann klar, dass in der weit überwiegenden Zahl der relevanten Fälle die Teilbereiche jeweils im Wesentlichen vollständig aus den entsprechenden Gummiwerkstoffen bestehen. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der erste Teilbereich im Wesentlichen vollständig aus dem ersten Gummiwerkstoff besteht, und/oder wobei der zweite Teilbereich im Wesentlichen vollständig aus dem ersten Gummiwerkstoff besteht.
Die Erfinder haben erkannt, dass sich die Vorteile der vorliegenden Erfindung, insbesondere die ausgezeichnete Quersteifigkeit, besonders dann zeigen, wenn die Differenz im E-Modul zwischen den verwendeten Gummiwerkstoffen besonders groß gewählt wird, wobei die Erfinder zudem besonders geeignete Bereiche für den jeweiligen E-Modul der beiden Komponenten identifizieren konnten. Bevorzugt ist insoweit ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der erste Gummiwerkstoff einen E-Modul aufweisen, der um 3 MPa oder mehr, bevorzugt um 4 MPa oder mehr, besonders bevorzugt um 5 MPa oder mehr, größer ist als der E-Modul des zweiten Gummiwerkstoffs. Bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der erste Gummiwerkstoff einen E-Modul im Bereich von 5 bis 20 MPa, bevorzugt im Bereich von 7 bis 18 MPa, besonders bevorzugt im Bereich von 9 bis 15 MPa, aufweist, und/oder wobei der zweite Gummiwerkstoff einen E-Modul im Bereich von 3 bis 17 MPa, bevorzugt im Bereich von 4 bis 14 MPa, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 12 MPa, aufweist.
Auch wenn bereits mit lediglich zwei Teilbereichen und zwei Gummiwerkstoffen in vielen Fällen ausgezeichnete Ergebnisse erhalten werden können, ist es explizit bevorzugt, wenn der Laufstreifen aus drei, vier, fünf oder noch mehr Teilbereichen aufgebaut ist, wobei sich der E-Modul der in den Teilbereichen eingesetzten Gummiwerkstoffe jeweils von dem E-Modul der anderen Gummiwerkstoffe unterscheidet, sodass im Laufstreifen ein unstetiger Verlauf des E-Moduls mit verschiedenen E-Modul-Bereichen eingestellt werden kann. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Laufstreifen einen dritten Teilbereich umfasst, welcher einen dritten Gummiwerkstoff umfasst, wobei der dritte Teilbereich bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem dritten Gummiwerkstoff besteht, und/oder wobei der Laufstreifen einen oder mehrere, bevorzugt zwei oder mehrere, weitere Teilbereiche umfasst, welcher jeweils einen zugehörigen weiteren Gummiwerkstoff umfassen, bevorzugt aus diesem zugehörigen weiteren Gummiwerkstoff bestehen. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der dritte Gummiwerkstoff und/oder die weiteren Gummiwerkstoffe, bevorzugt der dritte Gummiwerkstoff und die weiteren Gummiwerkstoffe, unabhängig voneinander einen E-Modul aufweisen, der zwischen dem E-Modul des ersten Gummiwerkstoffs und des zweiten Gummiwerkstoffs liegt, wobei sich der E-Modul sämtlicher Gummiwerkstoffe bevorzugt unterscheidet.
Nach Einschätzung der Erfinder gibt es insbesondere zwei besonders vorteilhafte Möglichkeiten, die verschiedenen Teilbereiche und damit die entsprechenden Gummiwerkstoffe mit unterschiedlichem E-Modul im Laufstreifen anzuordnen, sodass ausgezeichnete Quersteifigkeiten erreicht werden können. Dies sind zum einen die sequenzielle Anordnung der Bereiche entlang der Horizontalen, d. h. quer zu der Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens sowie alternativ die vertikale Anordnung der Bereiche übereinander, d. h. entlang der radialen Richtung des Fahrzeugluftreifens.
Für viele Anwendungen ist dabei nach Einschätzung der Erfinder der unstetige Verlauf des E-Moduls entlang der Querrichtung für die zu erzielende Quersteifigkeit besonders vorteilhaft. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich sowie optional der dritte Teilbereich und die weiteren Teilbereiche im Laufstreifen so angeordnet sind, dass der Laufstreifen zumindest an der Oberfläche, bevorzugt über die gesamte Dicke des Laufstreifens in radialer Richtung, quer zur Umfangsrichtung einen unstetigen Verlauf des E-Moduls aufweist.
Zielführenderweise können hierbei der erste und der zweite Teilbereich, d. h. die Teilbereiche mit dem deutlich unterschiedlichen E-Modul, an den äußeren Rändern des Laufstreifens platziert werden, wohingegen gegebenenfalls vorliegende weitere Teilbereiche zwischen diesen Rändern angeordnet werden. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei die äußeren Ränder des Laufstreifens durch den ersten Teilbereich und den zweiten Teilbereich gebildet werden, wobei die Teilbereiche bevorzugt so angeordnet sind, dass der E-Modul der Gummiwerkstoffe quer zur Umfangsrichtung vom ersten Teilbereich zum zweiten Teilbereich nicht zunimmt.
Als besonders vorteilhafte Ausgestaltung hat es sich dabei erwiesen, wenn der erste Teilbereich, d. h. der Teilbereich mit dem höheren E-Modul, so im Laufstreifen platziert wird, dass er beim späteren Einsatz am Fahrzeug auf der Seite des Fahrzeugluftreifens liegt, welche vom Fahrzeug weg weist, was vorliegend als Einsatzaußenseite bezeichnet wird. Hiermit lassen sich besonders günstige Schräglaufwinkel und ein besonders gutes Kurvenverhalten realisieren. Bevorzugt ist demgemäß ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Fahrzeugluftreifen eine Einsatzaußenseite aufweist, die beim Einsatz an einem Fahrzeug vom diesem weg weist, wobei der erste Teilbereich quer zur Umfangsrichtung näher an der Einsatzaußenseite liegt als der zweite Teilbereich.
Den Erfindern ist es gelungen, für die Anordnung der Teilbereiche entlang der Querrichtung besonders günstige Größenbereiche der jeweiligen Teilbereiche zu identifizieren, wobei es sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, wenn die Teilbereiche über ähnliche Massen- und Volumenanteile im Fahrzeugreifen verfügen, wobei grundsätzlich ein höherer Anteil des zweiten Gummiwerkstoffs und des zweiten Teilbereichs gegenüber dem ersten Teilbereich vorteilhaft ist. Bevorzugt ist nämlich ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Massenanteil des ersten Gummiwerkstoffs am Laufstreifen im Bereich von 10 bis 90 %, bevorzugt im Bereich von 20 bis 80 %, besonders bevorzugt 30 bis 70 %, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 60 %, insbesondere bevorzugt im Bereich von 45 bis 55 %, liegt, bezogen auf die Masse des Laufstreifens, und/oder wobei der Massenanteil des zweiten Gummiwerkstoffs am Laufstreifen im Bereich von 10 bis 90 %, bevorzugt im Bereich von 20 bis 80 %, besonders bevorzugt 30 bis 70 %, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 60 %, insbesondere bevorzugt im Bereich von 45 bis 55 %, liegt, bezogen auf die Masse des Laufstreifens. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Volumenanteil des ersten Teilbereichs im Laufstreifen im Bereich von 10 bis 90 %, bevorzugt im Bereich von 20 bis 80 %, besonders bevorzugt 30 bis 70 %, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 60 %, insbesondere bevorzugt im Bereich von 45 bis 55 %, liegt, bezogen auf das Volumen des Laufstreifens, und/oder wobei der Volumenanteil des zweiten Gummiwerkstoffs im Laufstreifen im Bereich von 10 bis 90 %, bevorzugt im Bereich von 20 bis 80 %, besonders bevorzugt 30 bis 70 %, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 60 %, insbesondere bevorzugt im Bereich von 45 bis 55 %, liegt, bezogen auf das Volumen des Laufstreifens.
Bevorzugt ist ebenfalls ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Massenanteil der im Laufstreifen enthaltenen Gummiwerkstoffe für jeden Gummiwerkstoff um weniger als 20 %, bevorzugt um weniger als 10 %, besonders bevorzugt um weniger als 5 %, ganz besonders bevorzugt um weniger als 2 %, vom mittleren Massenanteil der Gummiwerkstoffe abweicht, bezogen auf die Masse des Laufstreifens, und/oder wobei der Volumenanteil der im Laufstreifen enthaltenen Teilbereiche für jeden Teilbereich um weniger als 20 %, bevorzugt um weniger als 10 %, besonders bevorzugt um weniger als 5 %, ganz besonders bevorzugt um weniger als 2 %, vom mittleren Volumenanteil der Teilbereiche abweicht, bezogen auf das Volumen des Laufstreifens. Bevorzugt ist insbesondere ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Massenanteil des ersten Gummiwerkstoffs am Laufstreifen und/oder der Volumenanteil des ersten Teilbereichs am Laufstreifen, kleiner ist als der Massenanteil des zweiten Gummiwerkstoffs am Laufstreifen bzw. der Volumenanteil des zweiten Teilbereichs am Laufstreifen.
Als Alternative zu der vorstehend offenbarten Anordnung der Teilbereiche quer zur Umfangsrichtung schlagen die Erfinder vor, dass die Teilbereiche auch übereinander angeordnet werden können, wodurch in vorteilhafterweise in der für den Straßenkontakt vorgesehenen Aufstandsfläche besonders gleichmäßige Materialeigenschaften erreicht werden, wobei gleichzeitig eine verbesserte Quersteifigkeit erreicht wird. Hierbei ist es besonders günstig, die verschiedenen Teilbereiche als Lagen anzuordnen, die übereinander angeordnet werden. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich sowie optional der dritte Teilbereich und die weiteren Teilbereiche im Laufstreifen so angeordnet sind, dass der Laufstreifen zumindest abschnittsweise, bevorzugt über die gesamte Breite des Laufstreifens quer zur Umfangsrichtung, in radialer Richtung einen unstetigen Verlauf des E-Moduls aufweist. Bevorzugt ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich, bevorzugt sämtliche Teilbereiche, als Lagen ausgebildet sind.
Zur Optimierung der Fahreigenschaften und zum Erreichen von günstigen Schräglaufwinkeln haben die Erfinder erkannt, dass bei der Anordnung der Teilbereiche in radialer Richtung der erste Teilbereich weiter unten, d. h. näher an der Reifenkarkasse liegen sollte, um eine bestmögliche Verbesserung der Quersteifigkeit zu erreichen, wobei der Laufstreifen bevorzugt so ausgelegt wird, dass der erste Teilbereich im späteren Einsatz keinen Kontakt mit der Fahrbahn aufweist, zumindest nicht für die üblichen Abnutzungszustände eines Fahrzeugluftreifens hinweg. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der erste Teilbereich zumindest abschnittsweise, bevorzugt über die Gesamte Breite des Laufstreifens, relativ zum zweiten Teilbereich in radialer Richtung weiter innen liegt.
Vergleichbar mit den vorstehend für die horizontale Anordnung offenbarten Ausführungsformen ist es bei der Anordnung in radialer Richtung sinnvoll, dass der erste und zweite Teilbereich in radialer Richtung die innerste bzw. äußerste Lage bilden, wobei hierzwischen in vorteilhafterweise weitere Teilbereiche zwischen angeordnet werden können, wobei besonders vorteilhafte Eigenschaften dann erzielt werden, wenn der Verlauf des E-Moduls entlang der radialen Richtung so eingestellt wird, dass dieser von innen nach außen nicht zunimmt, sodass von innen nach außen jeder weitere Gummiwerkstoff höchstens den gleichen E-Modul aufweist, wie der weiter innenliegende Gummiwerkstoff. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der erste Teilbereich in radialer Richtung am weitesten innen liegt und der zweite Teilbereich in radialer Richtung am weitesten außen liegt, wobei die Teilbereiche bevorzugt so angeordnet sind, dass der E-Modul der Gummiwerkstoffe in radialer Richtung von innen nach außen vom ersten Teilbereich zum zweiten Teilbereich nicht zunimmt.
Als vorteilhafte Ausführungsform der in radialer Richtung angeordneten Teilbereiche haben die Erfinder identifiziert, dass besonders günstige Schräglaufwinkel erreicht werden können, wenn der erste Teilbereich, d. h. der Teilbereich mit dem höheren E-Modul quer zur Umfangsrichtung ein variierendes Dickenprofil aufweist, wobei dieses besonders bevorzugt in Richtung der Einsatzaußenseite eine Verdickung aufweisen sollte, die dem Fahrzeugluftreifen in diesem Bereich dadurch eine besonders hohe Steifigkeit verleiht. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Fahrzeugluftreifen eine Einsatzaußenseite aufweist, die beim Einsatz an einem Fahrzeug vom diesem weg weist, wobei die Dicke des ersten Teilbereichs in radialer Richtung quer zur Umfangsrichtung variiert, wobei die Dicke bevorzugt in Richtung der Einsatzaußenseite zunimmt.
Die Erfinder haben erkannt, dass bei einer Anordnung in radialer Richtung die günstigen Massen- und Volumenanteile der Teilbereiche bzw. Gummiwerkstoffe gegenüber der Anordnung quer zur Umfangsrichtung leicht abweichen, wobei insbesondere auch mit größeren Massen- und Volumenunterschieden sehr gute Quersteifigkeiten erzielt werden können, wobei insbesondere der zweite Teilbereich in dieser Ausführungsform größer ausgebildet werden sollte, um die Eigenschaften des Fahrzeugluftreifens zu optimieren. Bevorzugt ist nämlich ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Massenanteil des ersten Gummiwerkstoffs am Laufstreifen im Bereich von 10 bis 50 %, bevorzugt im Bereich von 15 bis 40 %, besonders bevorzugt 20 bis 30 %, liegt, bezogen auf die Masse des Laufstreifens, und/oder wobei der Massenanteil des zweiten Gummiwerkstoffs am Laufstreifen im Bereich von 50 bis 90 %, bevorzugt im Bereich von 60 bis 85 %, besonders bevorzugt 70 bis 80 %, liegt, bezogen auf die Masse des Laufstreifens. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Volumenanteil des ersten Teilbereichs am Laufstreifen im Bereich von 10 bis 50 %, bevorzugt im Bereich von 15 bis 40 %, besonders bevorzugt 20 bis 30 %, liegt, bezogen auf das Volumen des Laufstreifens, und/oder wobei der Volumenanteil des zweiten Teilbereichs am Laufstreifen im Bereich von 50 bis 90 %, bevorzugt im Bereich von 60 bis 85 %, besonders bevorzugt 70 bis 80 %, liegt, bezogen auf das Volumen des Laufstreifens.
Bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Massenanteil der im Laufstreifen enthaltenen Gummiwerkstoffe für jeden Gummiwerkstoff um weniger als 40 %, bevorzugt um weniger als 20 %, besonders bevorzugt um weniger als 10 %, ganz besonders bevorzugt um weniger als 5 %, vom mittleren Massenanteil der Gummiwerkstoffe abweicht, bezogen auf die Masse des Laufstreifens, und/oder wobei der Volumenanteil der im Laufstreifen enthaltenen Teilbereiche für jeden Teilbereich um weniger als 40 %, bevorzugt um weniger als 20 %, besonders bevorzugt um weniger als 10 %, ganz besonders bevorzugt um weniger als 5 %, vom mittleren Volumenanteil der Teilbereiche abweicht, bezogen auf das Volumen des Laufstreifens.
Den Erfindern ist es darüber hinaus gelungen, für die Reifenkarkasse Konstruktionsmerkmale zu identifizieren, die in Kombination mit den spezifischen Laufstreifen in besonders guten Quersteifigkeiten und allgemein optimierten Fahreigenschaften resultieren. Hierbei ergeben sich insbesondere beim Einsatz von zwei oder mehr Karkasslagen, deren jeweilige Kordwinkel abweichen und besonders bevorzugt invertiert sind, besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der allgemeinen Steifigkeit.
Bevorzugt ist insofern ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei die Reifenkarkasse eine zweite Karkasslage umfasst, die jeweils eine Vielzahl von gummierten Festigkeitsträgern umfasst, die sich jeweils durch den ersten Seitenbereich, den zweiten Seitenbereich und den Zentralbereich der Reifenkarkasse erstrecken. Bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei die erste Karkasslage und/oder die zweite Karkasslage zwischen der ersten Reifenwulst und der zweiten Reifenwulst verläuft, und/oder wobei die erste Karkasslage und/oder die zweite Karkasslage auf beiden Seiten der Reifenkarkasse einen Lagenumschlag und ein Wulstelement, bevorzugt einen Wulstkern, besonders bevorzugt einen Wulstkern mit Kernfahne, aufweist.
Bevorzugt ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei sämtliche der gummierten Festigkeitsträger der ersten Karkasslage und der zweiten Karkasslage bezogen auf die Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens im ersten Seitenbereich und im zweiten Seitenbereich einen Kordwinkel im Bereich von 80° bis 90° und im Zentralbereich einen Kordwinkel im Bereich von 5° bis 75° aufweist. Bevorzugt ist ebenfalls ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei zumindest ein Teil, bevorzugt sämtliche, der gummierten Festigkeitsträger der ersten Karkasslage und der zweiten Karkasslage bezogen auf die Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens im ersten Seitenbereich und im zweiten Seitenbereich einen Kordwinkel im Bereich von 85° bis 90°, besonders bevorzugt im Bereich von 88° bis 90°, aufweist, und/oder wobei zumindest ein Teil, bevorzugt sämtliche, der gummierten Festigkeitsträger der ersten Karkasslage und der zweiten Karkasslage bezogen auf die Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens im Zentralbereich einen Kordwinkel im Bereich von 15° bis 55°, besonders bevorzugt im Bereich von 20° bis 35°, aufweist.
Bevorzugt ist beim Einsatz von zwei Karkasslagen ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei die Festigkeitsträger der ersten Karkasslage im Zentralbereich mit den Festigkeitsträgern der zweiten Karkasslage einen in Umfangsrichtung weisenden Winkel einschließen, der die Summe der jeweiligen Kordwinkel ist, und/oder wobei die Festigkeitsträger der ersten Karkasslage im Zentralbereich relativ zu den Festigkeitsträgern der zweiten Karkasslage ein anderes Vorzeichen der Steigung aufweisen. Bevorzugt ist zudem auch ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei sich der mittlere Kordwinkel der Festigkeitsträger der ersten Karkasslage im Zentralbereich um weniger als 15°, bevorzugt weniger als 10°, besonders bevorzugt weniger als 5°, ganz besonders bevorzugt weniger als 2°, vom mittleren Kordwinkel der Festigkeitsträger der zweiten Karkasslage unterscheidet, wobei die mittleren Kordwinkel im Zentralbereich insbesondere bevorzugt identisch sind.
Bevorzugt ist grundsätzlich auch ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei mehr als 90 %, bevorzugt mehr als 95 %, besonders bevorzugt mehr als 98 %, ganz besonders bevorzugt sämtliche, der Festigkeitsträger der ersten Karkasslage, im Zentralbereich einen Kordwinkel aufweisen, der sich um weniger als 10°, bevorzugt um weniger als 5°, besonders bevorzugt weniger als 2°, ganz besonders bevorzugt weniger als 1°, vom mittleren Kordwinkel der Festigkeitsträger der ersten Karkasslage im Zentralbereich unterscheidet, und/oder wobei mehr als 90 %, bevorzugt mehr als 95 %, besonders bevorzugt mehr als 98 %, ganz besonders bevorzugt sämtliche, der Festigkeitsträger der zweiten Karkasslage, im Zentralbereich einen Kordwinkel aufweisen, der sich um weniger als 10°, bevorzugt um weniger als 5°, besonders bevorzugt weniger als 2°, ganz besonders bevorzugt weniger als 1 °, vom mittleren Kordwinkel der Festigkeitsträger der zweiten Karkasslage im Zentralbereich unterscheidet. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei die erste Karkasslage und/oder die zweite Karkasslage jeweils genau eine Lage an Festigkeitsträgern umfasst, wobei die Festigkeitsträger in jeder Karkasslage bevorzugt im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Hinsichtlich der Anordnung des Zentralbereichs bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Laufstreifen in radial nach außen weisender Richtung zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, oberhalb des Zentralbereichs angeordnet ist. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Quotient aus der Breite des Laufstreifens geteilt durch die Breite des Zentralbereichs, jeweils quer zur Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens, im Bereich von 0,7 bis 2, bevorzugt im Bereich von 0,8 bis 1,6, besonders bevorzugt im Bereich von 0,9 bis 1,2, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,95 bis 1,05, liegt, und/oder wobei der Quotient aus der Breite der Aufstandsfläche geteilt durch die Breite des Zentralbereichs, jeweils quer zur Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens, im Bereich von 0,7 bis 2, bevorzugt im Bereich von 0,8 bis 1,6, besonders bevorzugt im Bereich von 0,9 bis 1,2, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,95 bis 1,05, liegt.
Mit Blick auf eine Optimierung des Gewichts des Fahrzeugluftreifens ist es explizit vorteilhaft, wenn im erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen keine Verstärkungslagen angeordnet sind, was dank der übrigen Konstruktion des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens in vorteilhafterweise möglich ist, ohne die Fahreigenschaften zu nachteilig zu beeinflussen. Explizit bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Laufstreifen unmittelbar auf der radial außenliegenden Seite der Reifenkarkasse angeordnet ist, und/oder wobei im Fahrzeugluftreifen zwischen dem Laufstreifen und der Reifenkarkasse keine Verstärkungslagen angeordnet sind, wobei der Fahrzeugluftreifen bevorzugt an keiner Stelle Verstärkungslagen umfasst, die eine Vielzahl von gummierten Verstärkungs-Festigkeitsträgern.
Sofern in erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen eine Verstärkungslage eingesetzt werden soll, handelt es sich vorteilhafterweise um eine Gürtellage oder eine Bandage, wobei wiederum bevorzugt ist, dass die Festigkeitsträger in der Verstärkungslage einen Kordwinkel aufweisen, der von einem radialen Verlauf abweicht. Für manche Anwendungen bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei zwischen der Reifenkarkasse und dem Laufstreifen genau eine Verstärkungslage angeordnet ist, die eine Vielzahl von gummierten Verstärkungs-Festigkeitsträgern umfasst, wobei die Verstärkungslage ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Gürtellagen und Bandagen, bevorzugt Gürtellagen. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei die Verstärkungslage eine Gürtellage ist, wobei die gummierten Verstärkungs-Festigkeitsträgern bevorzugt bezogen auf die Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens einen Kordwinkel im Bereich von 10° bis 70°, weiter bevorzugt im Bereich von 15° bis 55°, noch weiter bevorzugt im Bereich von 20° bis 35°, aufweisen. Bevorzugt ist insoweit auch ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei die Verstärkungslage eine Cap-Ply Lage ist, wobei die gummierten Verstärkungs-Festigkeitsträgern bevorzugt bezogen auf die Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens einen Kordwinkel im Bereich von 0° bis 5° aufweisen.
Es kann als großer Vorteil der erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen angesehen werden, dass diese unter Verwendung von in der Reifenindustrie üblichen Materialien, d. h. insbesondere typischen Festigkeitsträgern und Gummiwerkstoffen, d. h. Werkstoffen, welche mittels Vulkanisation aus vulkanisierbaren Kautschukmischungen erhalten werden können, hergestellt werden können. Den Erfindern ist es insoweit jedoch gelungen, besonders geeignete Materialien zu identifizieren, mit welchen sich bei dem spezifischen Aufbau der erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen ausgezeichnete Eigenschaften erhalten lassen. Bevorzugt ist zunächst ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei die Festigkeitsträger der ersten Karkasslage und/oder der zweiten Karkasslage textile Festigkeitsträger oder metallische Festigkeitsträger, insbesondere stählerne Festigkeitsträger, bevorzugt textile Festigkeitsträger mit zumindest einem Garn sind, wobei das Garn besonders bevorzugt aus einem Material besteht, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aramid, Polyethylenterephthalat, Polyetherketon, Polyketon, Polyethylennaphtalat, Rayon, Viskose, Kohlefasern, Naturfasern, Glasfasern und PBO (Poly(p-phenylen-2,6-benzobisoxazol)), ganz besonders bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aramid, Polyethylenterephthalat und Rayon.
Bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei die Festigkeitsträger der ersten Karkasslage und/oder der zweiten Karkasslage einen mittleren Durchmesser im Bereich von 0,1 bis 2,0 mm, bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 1,6 mm, aufweisen.
Bevorzugt ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei, wobei die gummierten Festigkeitsträger in der ersten Karkasslage und/oder zweiten Karkasslage von einem Gummierungswerkstoff umgeben sind, wobei der Gummierungswerkstoff bevorzugt herstellbar ist durch Vulkanisation einer vulkanisierbaren Kautschukmischung, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung besonders bevorzugt zumindest einen Dienkautschuk und zumindest einen Füllstoff umfasst.
Grundsätzlich bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Fahrzeugluftreifen ein PKW-Reifen ist. Grundsätzlich bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei außen auf dem ersten Seitenbereich und/oder auf dem zweiten Seitenbereich der Reifenkarkasse Seitenwände aus einem Gummiwerkstoff angeordnet sind. Grundsätzlich bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßer Fahrzeugluftreifen, wobei der Laufstreifen auf der radial außenliegenden Oberfläche ein Profil aufweist.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines nicht erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens;
2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens in einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
3 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
4 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens in einer dritten bevorzugten Ausführungsform;
5 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens in einer vierten bevorzugten Ausführungsform;
6 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens in einer fünften bevorzugten Ausführungsform;
7 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens in einer sechsten bevorzugten Ausführungsform; und
8 eine schematische Erläuterung des Verlaufs der gummierten Festigkeitsträger in den verschiedenen Bereichen der Reifenkarkasse.

1 zeigt einen nicht erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen 10 in einer schematischen Querschnittsdarstellung. Dieser Fahrzeugluftreifen 10 umfasst eine Reifenkarkasse 12, welche virtuell in einen ersten Seitenbereich 14, ein zweiter Seitenbereich 16 und einen mittig liegenden Zentralbereich 18 unterteilt ist. In dem gezeigten Beispiel umfasst die Reifenkarkasse 12 lediglich eine erste Karkasslage, die eine Vielzahl von gummierten Festigkeitsträgern 20a, 20b, 20c, 20d umfasst, die sich durch den ersten Seitenbereich 14, den zweiten Seitenbereich 16 und den Zentralbereich 18 erstrecken.
In dem in 1 gezeigten Beispiel verläuft die erste Karkasslage erkennbar zwischen der ersten Reifenwulst und der zweiten Reifenwulst. Sämtliche der gummierten Festigkeitsträger 20a - 20d der ersten Karkasslage weisen in den Seitenbereichen einen Kordwinkel von etwa 90° auf, wobei die gummierten Festigkeitsträger 20a - 20d der ersten Karkasslage im Zentralbereich 18 einen Kordwinkel von etwa 30° aufweisen. In einer vorteilhaften Weiterbildung der in 1 gezeigten Konstruktion der Reifenkarkasse 12 kann zudem eine zweite Karkasslage vorgesehen sein, deren gummierte Festigkeitsträger 20a - 20d im Zentralbereich 18 relativ zu den Festigkeitsträgern der ersten Karkasslage ein anderes Vorzeichen der Steigung aufweisen, sodass sich zwischen den Festigkeitsträgern der beiden Karkasslagen ein Winkel ergibt, der in Umfangsrichtung weist und die Summe der beiden Kordwinkel darstellt.
Der in 1 gezeigte Fahrzeugluftreifen 10 umfasst einen Laufstreifen 22, welcher relativ zur Reifenkarkasse 12 radial außen liegt, jedoch lediglich aus einem einzigen Gummiwerkstoff ausgebildet ist. Zwischen der Reifenkarkasse 12 und dem Laufstreifen 22 ist in dem in 1 gezeigten Beispiel genau eine Verstärkungslage 24 angeordnet, die eine Vielzahl von gummierten Verstärkungs-Festigkeitsträgern umfasst und als Gürtellage ausgebildet ist, deren Verstärkungs-Festigkeitsträger einen Kordwinkel von etwa 30° aufweisen.
2 zeigt nunmehr einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen 10. Im Vergleich zu dem Fahrzeugluftreifen 10 der 1 ist bei ansonsten gleichem Aufbau der Reifenkarkasse 12 keine Verstärkungslage 24 vorgesehen. Dafür umfasst der Laufstreifen 22 jedoch einen ersten Teilbereich 26, welcher im Wesentlichen vollständig aus einem ersten Gummiwerkstoff besteht und einen zweiten Teilbereich 28, welcher im Wesentlichen vollständig aus einem zweiten Gummiwerkstoff besteht. Der erste Gummiwerkstoff weist im gezeigten Beispiel einen E-Modul auf, welcher sich um etwa 5,5 MPa vom E-Modul des zweiten Gummiwerkstoffs unterscheidet. Hierbei weist der erste Gummiwerkstoff beispielsweise einen E-Modul von 13,5 MPa und der zweite Gummiwerkstoff einen E-Modul von 8 MPa auf.
In dem in 2 gezeigten Beispiel liegen der erste Teilbereich 26 und der zweite Teilbereich 28 jeweils an einem Rand des Laufstreifens 22 und bilden diesen gemeinsam, wobei der erste Teilbereich 26 so angeordnet ist, dass er an der Seite des Fahrzeugluftreifens 10 liegt, die im späteren Einsatz im Fahrzeug von diesem weg weist. Es ist deutlich zu erkennen, dass der Volumenanteil der Teilbereiche am Laufstreifen 22 jeweils bei etwa 50 % liegt, was im gezeigten Beispiel auch ungefähr dem Massenanteil der beiden Gummiwerkstoffe am Laufstreifen 22 entspricht.
Ausgehend von der in 2 gezeigten Ausführungsform zeigt 3 einen erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen 10, in dem die Volumenanteile der Teilbereiche im Laufstreifen 22 zugunsten des zweiten Teilbereichs 28 verschoben sind, sodass der erste Teilbereich 26 nur ein vergleichsweise kleines Volumen an dem der Einsatzaußenseite zugewandten Rand des Laufstreifens 22 einnimmt.
4 zeigt darüber hinaus eine weitere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens 10, bei dem der erste Teilbereich 26, der zweite Teilbereich 28, der dritte Teilbereich 30 sowie zwei weitere Teilbereiche 30a, 30b quer zur Umfangsrichtung des Laufstreifens 22 nebeneinander angeordnet sind. Der E-Modul der jeweiligen Gummiwerkstoffe des dritten Teilbereichs 30 sowie der weiteren Teilbereiche 32a, 32b liegt zwischen den E-Modulen des ersten bzw. zweiten Gummiwerkstoffs, wobei die entsprechenden Teilbereiche zwischen dem ersten Teilbereich 26 und dem zweiten Teilbereich 28 so angeordnet sind, dass der E-Modul vom ersten Teilbereich 26 bis zum zweiten Teilbereich 28, d. h. in 4 von links nach rechts, schrittweise zunimmt.
Die 5 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens 10, die sich von den Fahrzeugluftreifen 10 der 2 bis 4 dadurch unterscheidet, dass der erste Teilbereich 26 und der zweite Teilbereich 28 nunmehr in radialer Richtung übereinander angeordnet sind, sodass sich nahezu über die gesamte Breite des Laufstreifens, d. h. quer zur Umfangsrichtung, in radialer Richtung ein unstetiger Verlauf des E-Moduls durch den Laufstreifen 22 ergibt. Der erste Teilbereich 26 und der zweite Teilbereich 28 sind hierbei als Lagen ausgebildet, wobei die Lage des ersten Teilbereichs 26 über die gesamte Breite des Laufstreifens relativ zum zweiten Teilbereich 28 radial innenliegt.
6 zeigt eine erfindungsgemäße Weiterbildung des Fahrzeugluftreifens 10 der 5, bei dem zwischen dem ersten Teilbereich 26 und dem zweiten Teilbereich 28 ein dritter Teilbereich 30 angeordnet ist, welcher ebenfalls als Lage ausgebildet ist und dessen dritter Gummiwerkstoff einen E-Modul aufweist, der zwischen dem E-Modul des ersten bzw. zweiten Gummiwerkstoffs liegt.
Ausgehend von der Ausführungsform der 5 zeigt die 7 eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung, bei der die Dicke des ersten Teilbereichs 26, d. h. die Ausdehnung in radialer Richtung, quer zur Umfangsrichtung des Laufstreifens nicht konstant ist, sondern in Richtung der Einsatzaußenseite eine Verdickung vorliegt, sodass die Dicke in Richtung der Einsatzaußenseite zunimmt.
In den 5, 6 und 7 ist aus den lediglich schematischen Zeichnungen nicht ersichtlich, dass in den beispielhaften Fahrzeugluftreifen 10 der Volumenanteil des zweiten Teilbereichs 28 bzw. in 6 der kombinierte Volumenanteil des zweiten Teilbereichs 28 und dritten Teilbereichs 30, mit etwa 75 % deutlich über dem Volumenanteil des ersten Teilbereichs 26 liegt.
8 zeigt abschließend eine schematische Erläuterung des Verlaufs der gummierten Festigkeitsträger 20a - 20d in einer Reifenkarkasse 12 für eine beispielhafte Karkasslage, wie sie bei der Fertigung von Fahrzeugluftreifen 10 beispielsweise vor dem Bombieren der Reifenkarkasse 12 und der Applikation des Laufstreifens 22 auf der Reifenaufbautrommel vorliegen kann. Die Lage des Zentralbereichs 18 ist durch die gestrichelten Hilfslinien angedeutet. Die Umfangsrichtung des späteren Fahrzeugluftreifens 10 wird durch den Richtungspfeil angedeutet. Es ist klar zu erkennen, dass die Festigkeitsträger 20a - 20d im ersten Seitenbereich 14 und im zweiten Seitenbereich 16 mit der Umfangsrichtung einen Winkel von 90° einschließen, d.h. orthogonal zu dieser verlaufen. Im Gegensatz hierzu verlaufen die Festigkeitsträger 20a - 20d im Zentralbereich 18 zwar weiterhin parallel zueinander, jedoch relativ zur Umfangsrichtung mit einem kleineren Winkel von etwa 52° der in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis als der kleinere der zwei Schnittwinkle mit der Umfangrichtung bestimmt wird.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeugluftreifen
12: Reifenkarkasse
14: Erster Seitenbereich
16: Zweiter Seitenbereich
18: Zentralbereich
20a-d: Festigkeitsträger
22: Laufstreifen
24: Verstärkungslage
26: Erster Teilbereich
28: Zweiter Teilbereich
30: Dritter Teilbereich
32a-b: Weitere Teilbereiche

Claims

Fahrzeugluftreifen (10), umfassend: a) eine Reifenkarkasse (12) mit einem ersten Seitenbereich (14), einem zweiten Seitenbereich (16) und einem dazwischen angeordneten Zentralbereich (18), umfassend eine erste Karkasslage, die eine Vielzahl von gummierten Festigkeitsträgern (20a-d) umfasst, die sich jeweils durch den ersten Seitenbereich (14), den zweiten Seitenbereich (16) und den Zentralbereich (18) der Reifenkarkasse (12) erstrecken, und b) einen relativ zur Reifenkarkasse (12) radial außenliegenden Laufstreifen (22), wobei zwischen der Reifenkarkasse (12) und dem Laufstreifen (22) höchstens eine Verstärkungslage (24) angeordnet ist, die eine Vielzahl von gummierten Verstärkungs-Festigkeitsträgern umfasst, wobei zumindest ein Teil der gummierten Festigkeitsträger (20a-d) der ersten Karkasslage bezogen auf die Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens (10) im ersten Seitenbereich (14) und im zweiten Seitenbereich (16) einen Kordwinkel im Bereich von 80° bis 90° und im Zentralbereich (18) einen Kordwinkel im Bereich von 5° bis 75° aufweist, wobei der Laufstreifen (22) einen ersten Teilbereich (26) umfasst, welcher einen ersten Gummiwerkstoff umfasst, wobei der Laufstreifen (22) einen zweiten Teilbereich (28) umfasst, welcher einen zweiten Gummiwerkstoff umfasst, wobei der erste Gummiwerkstoff einen E-Modul aufweist, der um 2 MPa oder mehr größer ist als der E-Modul des zweiten Gummiwerkstoffs.
Fahrzeugluftreifen (10) nach Anspruch 1, wobei der erste Gummiwerkstoff einen E-Modul aufweisen, der um 3 MPa oder mehr, bevorzugt um 4 MPa oder mehr, besonders bevorzugt um 5 MPa oder mehr, größer ist als der E-Modul des zweiten Gummiwerkstoffs.
Fahrzeugluftreifen (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Laufstreifen (22) einen dritten Teilbereich (30) umfasst, welcher einen dritten Gummiwerkstoff umfasst, wobei der dritte Teilbereich (30) bevorzugt aus dem dritten Gummiwerkstoff besteht.
Fahrzeugluftreifen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Teilbereich (26) und der zweite Teilbereich (28) sowie optional der dritte Teilbereich (30) und/oder weitere Teilbereiche (32a-b) im Laufstreifen (22) so angeordnet sind, dass der Laufstreifen (22) zumindest an der Oberfläche, bevorzugt über die gesamte Dicke des Laufstreifens (22) quer zur Umfangsrichtung einen unstetigen Verlauf des E-Moduls aufweist.
Fahrzeugluftreifen (10) nach Anspruch 4, wobei die äußeren Ränder des Laufstreifens (22) durch den ersten Teilbereich (26) und den zweiten Teilbereich (28) gebildet werden, wobei die Teilbereiche bevorzugt so angeordnet sind, dass der E-Modul der Gummiwerkstoffe quer zur Umfangsrichtung vom ersten Teilbereich (26) zum zweiten Teilbereich (28) nicht zunimmt.
Fahrzeugluftreifen (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der Fahrzeugluftreifen eine Einsatzaußenseite aufweist, die beim Einsatz an einem Fahrzeug vom diesem weg weist, wobei der erste Teilbereich (26) quer zur Umfangsrichtung näher an der Einsatzaußenseite liegt als der zweite Teilbereich (28).
Fahrzeugluftreifen (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Massenanteil des ersten Gummiwerkstoffs am Laufstreifen (22) im Bereich von 10 bis 90 %, bevorzugt im Bereich von 20 bis 80 %, besonders bevorzugt 30 bis 70 %, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 60 %, insbesondere bevorzugt im Bereich von 45 bis 55 %, liegt, bezogen auf die Masse des Laufstreifens(22), und/oder wobei der Massenanteil des zweiten Gummiwerkstoffs am Laufstreifen (22) im Bereich von 10 bis 90 %, bevorzugt im Bereich von 20 bis 80 %, besonders bevorzugt 30 bis 70 %, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 60 %, insbesondere bevorzugt im Bereich von 45 bis 55 %, liegt, bezogen auf die Masse des Laufstreifens (22).
Fahrzeugluftreifen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Teilbereich (26) und der zweite Teilbereich (28) sowie optional der dritte Teilbereich (30) und/oder weitere Teilbereiche (32a-b) im Laufstreifen (22) so angeordnet sind, dass der Laufstreifen (22) zumindest abschnittsweise, bevorzugt über die gesamte Breite des Laufstreifens (22), in radialer Richtung einen unstetigen Verlauf des E-Moduls aufweist.
Fahrzeugluftreifen (10) nach Anspruch 8, wobei der erste Teilbereich (26) in radialer Richtung am weitesten innen liegt und der zweite Teilbereich (28) in radialer Richtung am weitesten außen liegt, wobei die Teilbereiche bevorzugt so angeordnet sind, dass der E-Modul der Gummiwerkstoffe in radialer Richtung von innen nach außen vom ersten Teilbereich (26) zum zweiten Teilbereich (28) nicht zunimmt.
Fahrzeugluftreifen (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der Fahrzeugluftreifen (10) eine Einsatzaußenseite aufweist, die beim Einsatz an einem Fahrzeug vom diesem weg weist, wobei die Dicke des ersten Teilbereichs (26) in radialer Richtung quer zur Umfangsrichtung variiert, wobei die Dicke bevorzugt in Richtung der Einsatzaußenseite zunimmt.
Fahrzeugluftreifen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Massenanteil des ersten Gummiwerkstoffs am Laufstreifen (22) im Bereich von 10 bis 50 %, bevorzugt im Bereich von 15 bis 40 %, besonders bevorzugt 20 bis 30 %, liegt, bezogen auf die Masse des Laufstreifens, und/oder wobei der Massenanteil des zweiten Gummiwerkstoffs am Laufstreifen (22) im Bereich von 50 bis 90 %, bevorzugt im Bereich von 60 bis 85 %, besonders bevorzugt 70 bis 80 %, liegt, bezogen auf die Masse des Laufstreifens (22).