DE19502427C2 - Fahrzeugluftreifen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einer Kar­ kasse, einem Laufstreifen und einer Verstärkungseinlage zwischen Kar­ kasse und Laufstreifen.

Derartige Fahrzeugluftreifen entsprechen dem heutzutage üblichen Auf­ bau fast aller Fahrzeugreifen. Die Verstärkungseinlage, der so genannte Gürtel oder Breaker, dient hierbei vor allem dazu, den Rollwiderstand des Reifens zu verringern und für eine gute Lenkreaktion und -stabilität zu sorgen. Die als Festigkeitsträger dienenden Korde verlaufen hierbei in einem bestimmten Winkel zur Reifenumfangsrichtung, um sowohl Vor­ triebs- als auch Seitenkräfte im Reifen übertragen zu können.

Durch diese Neigung der Korde zur Reifenumfangsrichtung ergibt sich aufgrund der Verformung des Reifens beim Abrollen auf einer Aufstands­ fläche ein so genannter Winkeleffekt, der dazu führt, dass der Reifen beim Abrollen in eine Richtung lenkt. Um diese einseitige Lenkung auszuglei­ chen, muss auf den Reifen eine Gegenkraft ausgeübt werden, die zu einem erhöhten Abrieb des Reifens führt. Die Verstärkungseinlage bekannter Reifen besteht daher zumindest aus zwei radial übereinander angeordne­ ten Einzellagen, deren Korde bezüglich der Reifenumfangsrichtung gegen­ sinnig geneigt sind. Dennoch kann, beispielsweise aufgrund unterschied­ lich breiter Einzellagen und des vorhandenen Trägerabstands zwischen erster und zweiter Einzellage, ein verbleibender Winkeleffekt des Reifens gegeben sein.

Ein weiteres Problem dieses bekannten Aufbaus von Fahrzeugluftreifen entsteht ebenfalls durch die Verformung des Reifens beim Abrollen und die damit verbundene Verformung der Verstärkungseinlagen. Es verän­ dern nämlich die gekreuzten Korde beim Einlaufen in die Reifenaufstands­ fläche ihren Winkel zueinander, wodurch eine Relativbewegung zur Ab­ rollbewegung des Reifens erzeugt wird. Diese Relativbewegung führt zu einem erhöhten Reifenabrieb, verringerter Haftung auf der Fahrbahn und zu einer Verschlechterung der Schnelllaufeigenschaften des Reifens.

Aus der DE 31 30 015 A1 ist ein Fahrzeugluftreifen bekannt, bei welchem die Verstärkungseinlage eine Einzellage aufweist, die aus zwei axial ne­ beneinander angeordneten Teillagen besteht, deren Korde jeweils mit der Reifenumfangsrichtung denselben Winkel einschließen, und wobei der Stoß der Teillagen von einer ungeteilten zweiten Einzellage abgedeckt ist, deren Korde zu den Korden der geteilten Einzellage gegensinnig geneigt sind. Bei diesem bekannten Fahrzeugluftreifen handelt es sich um einen Reifen mit Faltgürtel. Das Gürtelpaket ist dadurch sehr dick und entspre­ chend schwer. Außerdem wird durch dieses Gürtelpaket ein verhältnis­ mäßig starrer Kreuzverband gebildet, der beim Einlaufen in die Reifenauf­ standsfläche stark verformt wird. Neben einer unerwünschten Reifener­ wärmung führt dies zu einer Belastung des Reifenaufbaus. Die Schnell­ laufeigenschaften und der Rollwiderstand dieses bekannten Reifens sind daher nicht optimal.

Die DE 27 06 998 A1 zeigt ebenfalls einen Fahrzeugluftreifen mit einer geteilten Einzellage. Die Festigkeitsträger der beiden Teillagen sind dabei gegensinnig geneigt. Eine Abdeckung der geteilten Einzellage mit einer ungeteilten Einzellage ist dieser Druckschrift nicht entnehmbar. Zudem handelt es sich hier um einen Fahrzeugluftreifen mit ungewöhnlichem Aufbau, da die Festigkeitsträger in der Karkasse in Laufrichtung orientiert sind.

Die EP 0 196 161 A2 betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit mehreren Einzella­ gen in der Verstärkungseinlage. Hierbei ist eine Einzellage vorhanden, deren Festigkeitsträger V-förmig angeordnet sind. Es handelt sich aber nicht um zwei nebeneinander angeordnete Einzellagen, sondern um eine durchgängige Einzellage mit gebogenen Korden. Zudem ist diese Einzella­ ge mit V-förmigen Festigkeitsträgern die radial äußerste Lage der Verstär­ kungseinlage. Eine Abdeckung dieser Einzellage ist nicht vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugluftreifen an­ zugeben, dessen Schnellaufeigenschaften und Rollwiderstand verbessert sind.

Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugluftreifen gemäß Anspruch 1 gelöst.

Durch die Aufteilung einer Einzellage in zwei oder mehr axial nebeneinan­ der angeordnete Teillagen mit gegenüber der Reifenumfangsrichtung gegensinnig geneigten Korden benachbarter Teillagen kann der Winkelef­ fekt des Reifens deutlich verringert werden. Dies ist nicht nur darauf zurückzuführen, dass das Problem unterschiedlicher Breiten radial über­ einander angeordneter Gürtellagen mit zur Reifenumfangsrichtung gegen­ sinnig geneigten Korden hier nicht mehr vorhanden ist, sondern auch darauf, dass der Abstand der Korde zur Lenkachse und damit deren wirksamer Hebelarm in allen nebeneinander angeordneten Teillagen gleich groß ist.

Auch die Orientierung der Festigkeitsträger in der darüberliegenden unge­ teilten Einzellage quer zur Reifenumfangsrichtung hat den Vorteil, dass hierdurch kein Winkeleffekt entsteht. Zusätzlich ist diese Orientierung aber vorteilhaft für die Schnelllaufeigenschaften und den Rollwiderstand des Reifens.

Diese Stoßabdeckung verhindert vorteilhafterweise eine Ablösung der Teillagen in dem besonders gefährdeten Bereich der miteinander gestoße­ nen Kanten. Darüber hinaus wird die Gesamtstabilität des Reifens erhöht.

Gegenüber dem konventionellen Reifen mit zwei Gürtellagen ergibt sich ein verringerter Reifenabrieb und eine verbesserte Reifenhaftung auf der Fahrbahn, da die beim Einlaufen des Gürtels in die Reifenaufstandsfläche auftretende Verformung der Gürtellagen bei der erfindungsgemäßen Aus­ gestaltung geringer ist als bei Reifen mit zwei übereinander angeordneten Gürtellagen mit gegensinnig zur Reifenumfangsrichtung geneigten Korden. Die ungeteilte zweite Gürtellage wird nämlich sehr wenig verformt, da deren Korde im wesentlichen quer zur Reifenumfangsrichtung orientiert sind und ähnlich einem Gliederband auseinander geschoben werden.

Diese Orientierung der Korde ist deshalb möglich, weil diese zweite Gürtel­ lage im wesentlichen der Abdeckung der ersten Gürtellage dient, während die erforderliche Übertragung der Vortriebskräfte im Reifen durch die geteilte erste Gürtellage mit den gegensinnig geneigten Korden sicherge­ stellt wird. Besonders vorteilhaft ist daher eine Orientierung der Korde in der ungeteilten Gürtellage von annähernd 90° zur Reifenumfangsrichtung. Durch diese Orientierung der Korde ist darüber hinaus der Winkeleffekt dieser Gürtellage praktisch Null.

Die geteilte Gürtellage kann bevorzugt symmetrisch zur Umfangsmittel­ ebene des Reifens geteilt sein, und die Neigungswinkel der Korde gegen­ über der Reifenumfangsrichtung können in den einzelnen Teillagen bevor­ zugt gleich groß sein. Hierdurch wird die Entstehung eines Winkeleffekts des Reifens weitgehend vermieden.

Die geteilte Gürtellage kann auch asymmetrisch geteilt sein, wobei dann zur Vermeidung einer über die Reifenbreite unter­ schiedlichen Ausdehnung des Reifens in radialer Richtung eine entsprechend ausgebildete Gürtelabdeckung vorgesehen ist. Durch unterschiedlich große Neigungswinkel in den be­ nachbarten Teillagen kann darüberhinaus das Auftreten eines Winkeleffekts auch hier weitgehend vermieden werden.

Bei einem Fahrzeugluftreifen mit einer Einzellage aus zwei axial nebeneinander angeordneten Teillagen zeigen die Spit­ zen der von den Korden der beiden Teillagen miteinander ge­ bildeten Winkel bevorzugt in Reifenumfangsrichtung. Es hat sich nämlich gezeigt, dass sich bessere Reifeneigenschaften ergeben, wenn die Winkelspitze zuerst in die Reifenaufstands­ fläche eintritt als umgekehrt.

Schließlich kann die Breite der Verstärkungseinlage des er­ findungsgemäßen Fahrzeugluftreifens gegenüber der Verstär­ kungseinlage eines vergleichbaren konventionellen Fahrzeug­ luftreifens soweit reduziert sein, wie es die höhere Schnell­ laufleistung des Reifens aufgrund des erfindungsgemäßen Auf­ baus der Verstärkungseinlage zulässt. Hierdurch können das Ge­ wicht und der Rollwiderstand des Reifens verringert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungs­ gemäßen Aufbaus der Verstärkungseinlage die­ ses Reifens.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Reifen sind nur die zum Ver­ ständnis der Erfindung notwendigen Reifenbestandteile ge­ zeigt, nämlich eine den Reifen nach innen abschließende Kar­ kasse 1, ein die Reifenlauffläche bildender Laufstreifen 2 und eine zwischen Karkasse 1 und Laufstreifen 2 angeordnete Verstärkungseinlage 3.

Die Verstärkungseinlage 3 besteht, wie man am besten in Fig. 2 sieht, aus zwei Einzellagen 4 und 5, nämlich einer auf der Karkasse 1 angeordneten geteilten Einzellage 4 und einer darüber angeordneten, die Einzellage 4 also überdecken­ den Einzellage 5. Schließlich ist die Verstärkungseinlage 3 durch eine Endlosbandage 6 mit Korden aus einem Textilmate­ rial, beispielsweise Rayon, Nylon, Kevlar oder Hybridmate­ rialien, abgedeckt. Die einzelnen Bestandteile 4, 5 und 6 der Verstärkungseinlage 3 sind jeweils durchsichtig darge­ stellt, um auch die unteren Lagen erkennbar zu machen. An­ stelle der in Fig. 1 dargestellten Endlosbandage 6 kann die Verstärkungseinlage 3 auch durch eine Vollbandage abgedeckt sein.

Die geteilte Einzellage 4 besteht aus zwei Teillagen 7 und 8, die symmetrisch zur Umfangsmittelebene I des Reifens auf der Karkasse 1 angeordnet sind. Die Korde 9 und 10 der bei­ den Teillagen 7 und 8 sind zur Reifenumfangsrichtung gegen­ sinnig geneigt und schließen mit dieser jeweils einen Winkel von ca. 60° ein. Die Korde 11 der ungeteilten Einzellage 5 verlaufen dagegen quer zur Reifenumfangsrichtung und schließen mit dieser einen Winkel von ca. 90° ein. Es sind hier jeweils nur einige wenige Korde 9, 10, 11 dargestellt. Tatsächlich sind die Korde 9, 10, 11 viel dichter angeord­ net.

Die Teillagen 7 und 8 sind etwa im Bereich der Umfangsmittel­ ebene I des Reifens miteinander gestoßen, wobei der Stoß 12 von der ungeteilten Einzellage 5 abgedeckt wird.

Die Spitze der von den Korden 9 und 10 der beiden Teillagen 7 und 8 eingeschlossenen Winkel 13 weisen in die durch Pfeil II gekennzeichnete Laufrichtung des Reifens. Dies bedeutet, daß die Spitze der Winkel 13 jeweils zuerst in die Reifenauf­ standsfläche eintritt. Die Orientierung der Winkelspitzen könnte aber auch entgegen der Laufrichtung des Reifens sein. Darüberhinaus kann der erfindungsgemäße Aufbau der Verstär­ kungseinlage 3 auch bei nicht laufrichtungsgebundenen Reifen verwendet werden.

Versuche mit erfindungsgemäßen Reifen haben gezeigt, dass ein gegenüber herkömmlichen Reifen deutlich verringerter Winkel­ effekt des Reifens erreicht werden konnte. So wurden bei in der dargestellten Weise aufgebauten Reifen Winkeleffekte zwi­ schen 4 und 14 Newton gemessen, gegenüber sonst üblichen Wer­ ten in der Größenordnung von 150 bis 250 Newton.

Darüberhinaus haben erfindungsgemäß aufgebaute Reifen eine erhöhte Schnellaufleistung gezeigt. So wurde bei einem Schnellauftest, bei welchem der zu prüfende Reifen 60 Minu­ ten bei einer Geschwindigkeit von 210 km/h und anschließend jeweils 10 Minuten bei einer um jeweils 10 km/h erhöhten Ge­ schwindigkeit läuft, eine Grenzgeschwindigkeit von 260 km/h erreicht. Der erfindungsgemäße Reifen lief dabei 5 Minuten bei 260 km/h, bevor erste Reifenschäden auftraten. Demgegen­ über wurde bei einem vergleichbaren herkömmlichen Reifen le­ diglich eine Grenzgeschwindigkeit von 240 km/h erreicht, wobei nach 7 Minuten bei 240 km/h Reifenschäden auftraten. Aufgrund der Prüfbedingungen, insbesondere Fahren unter Über­ last, starkem Sturz und gegen eine Trommel, bedeutet die festgestellte höhere Schnellaufleistung unter Alltagsbedingungen einen noch größeren Unterschied zu her­ kömmlichen Reifen.

Neben dem verringerten Winkeleffekt und der erhöhten Schnell­ laufleistung weist der erfindungsgemäße Reifen auch einen ge­ ringeren Abrieb auf, da die geringere Verformung der Verstär­ kungseinlage 3 beim Einlaufen in die Reifenaufstandsfläche zu einer geringeren Relativbewegung zur Reifenabrollbewegung führt. Dies ist auch der Grund für eine verbesserte Reifenhaftung auf der Fahrbahn.

Claims (6)

1. Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasse (1), einem Laufstreifen (2) und einer Verstärkungseinlage (3) zwischen Karkasse (1) und Laufstrei­ fen (2),
wobei die Verstärkungseinlage (3) mindestens eine Einzellage (4) aufweist, die aus zumindest zwei axial nebeneinander angeordneten Teillagen (7, 8) besteht, deren Korde (9, 10) jeweils mit der Reifen­ umfangsrichtung einen Winkel (13) einschließen und gegensinnig geneigt sind, und
wobei der Stoß (12) der Teillagen (7, 8) von einer ungeteilten zweiten Einzellage (5) abgedeckt ist, deren Korde (11) einen Winkel zwischen 80° und 90° mit der Reifenumfangsrichtung einschließen.

2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungswinkel der Korde (9, 10) zur Reifenumfangsrich­ tung in den benachbarten Teillagen (7, 8) gleich groß sind.

3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teillagen (7, 8) symmetrisch zur Umfangsmittelebene (I) des Reifens aufgebaut sind.

4. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teillagen asymmetrisch zur Umfangsmittelebene des Rei­ fens aufgebaut sind, und daß eine Abdecklage auf der Verstärkungseinlage vorgesehen ist, die eine unterschiedliche radiale Ausdehnung des Reifens verhindert.

5. Fahrzeugluftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinlage (3) eine Einzellage (4) mit zwei Teilla­ gen (7, 8) aufweist, und dass die Spitzen der von den Korden (9, 10) der beiden Teillagen (7, 8) miteinander gebildeten Winkel (13) in Laufrichtung (II) des Reifens zeigen.

6. Fahrzeugluftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Verstärkungseinlage (3) soweit reduziert ist, wie es die geforderte Schnellaufeigenschaft des Reifens zulässt.