DE19715866C2 - Fahrzeugrad - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad bestehend aus einem Luftreifen und einer Felgenhörner und Wulstsitzflächen aufweisenden Felge, wobei der Luftreifen eine zumindest einlagige Karkasse, Wulstkerne und Kernprofile, Seitenwände, einen insbesondere mehrlagig ausgeführten Gürtel und einen profilierten Laufstreifen aufweist.

Ein derartiger Luftreifen ist aus der DE 37 20 788 A1 bekannt.

Es ist bekannt, daß sich im Pannenfall bei Fahrzeugluftreifen, und zwar sowohl bei PKW- als auch bei LKW-Reifen, bei einer Weiterfahrt nach dem Entweichen der Luft, ein instabiler Zustand einstellt, bei dem ein seitliches Auswölben der Reifenseiten erfolgt, so daß die Seitenwandbereiche in Kontakt mit der Fahrbahn treten und schon nach sehr kurzer Fahrtstrecke die Reifenseitenwände, gegebenenfalls auch die darunter liegende Karkasse, an der Berührungsstelle über den gesamten Umfang beschädigt bzw. zerstört werden.

Es wurden nun bereits Lösungen vorgeschlagen, um luftleere Reifen fahrtüchtig zu halten. Eine bekannte Lösung sieht vor, an der Innenseite des Reifens eine Lage aus porigem Kautschuk einzubringen, dessen Zellen mit einem Druckgas gefüllt sind. Eine Realisierung dieser Idee wäre nicht nur mit beträchtlichem Aufwand verbunden, sondern es ist fraglich, ob derart aufgebaute Reifen hinsichtlich ihrer Eigenschaften überhaupt entsprechen könnten.

Bei weiteren bekannten Lösungen ist vorgesehen, an den Reifenseitenwänden Verdickungen bzw. Notlaufleisten anzubringen. So ist es bekannt, knapp oberhalb der halben Reifenquerschnittshöhe eine solche Notlaufleiste anzubringen, die aus einem abriebsfesten Gummi bestehen soll, wobei zwischen der Notlaufleiste und der Reifenkarkasse ein zusätzlicher Gewebestreifen eingelegt wird.

Solche Notlaufleisten aus abriebsbeständigen Gummi für die Seitenwände verlängern zwar etwas die erreichbare Notlaufdistanz, führen jedoch in Folge der lokalen Gummianhäufungen im Seitenwandbereich zu höherem Rollwiderstand, schlechterem Federungskomfort und größeren ungefederten Massen sowie zu einer Verteuerung und Verkomplizierung der Herstellung der Reifen. Insgesamt handelt es sich also auch hier um keine befriedigende Lösung.

Aus der US 2,354,715 ist ein Luftreifen für ein Fahrzeugrad bekannt, der in der Nähe der Laufflächenränder solche Klotzspuren aufweist, die vom eigentlichen Laufstreifen durch in Umfangsrichtung verlaufende Rillen getrennt und besonders für die Fahrt auf winterlichen Strassen geeignet sind. Wenn solche Straßenzustände tatsächlich eintreten, soll bei diesem Reifen der Innendruck gesenkt werden, sodass die erwähnten Klotzspuren zum Eingriff kommen. Die erwähnten Rillen sollen dabei u. a. die Beweglichkeit der Klötze verbessern und Materialanhäufungen verhindern. Dieser Reifen soll auch für eine Fahrt im drucklosen Zustand geeignet sein.

Fahrzeugräder mit Luftreifen, die eine Fahrt in drucklosem Zustand ermöglichen sollen, sind ferner aus der DE 23 15 051 A und der DE 30 50 922 C2 bekannt.

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, eine Lösung des oben genanten Problems aufzufinden, mit der nicht nur ein Pannenlauf über eine wesentlich längere Distanz als bei den bekannten Lösungen, insbesondere über eine Distanz von mindestens 25 km, möglich ist, sondern die auch ohne zusätzliche Reifenbauteile auskommt.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Fahrzeugrad mit den Merkmaien des Patentanspruchs 1 oder 2. Die Umfangsrille ist dabei derart in der Reifenschulter positioniert, dass bei drucklosem Reifen vom Felgenhorn im Bereich der Umfangsrille Druck ausgeübt wird.

Durch die mit dem Felgenhorn zusammenwirkende Umfangsrille tritt der Effekt auf, daß die sich bei drucklosem Reifen bildende Seitenwandfalte soweit vom Boden abhebt bzw. die Seitenwandfalte soweit entlastet wird, dass sie entweder überhaupt nicht mehr mit dem Untergrund in Berührung tritt oder etwaige Berührungsstellen derart geringem Druck unterliegen, dass nur eine unwesentliche Beschädigung der Seitenwand auftritt. In Versuchen hat sich jedenfalls herausgestellt, dass es mit erfindungsgemäß ausgeführten Reifen ohne weiteres möglich ist, im Pannenfall, also mit drucklosem Reifen, bei einer Fahrgeschwindigkeit von etwa 80 km/h eine Fahrtstrecke von mindestens 25 km zurückzulegen.

Dabei sollte die Breite der Umfangsrille, bei neuem Reifen an der Reifenprofiloberfläche gemessen, zumindest der Breite des Felgenhornes entsprechen. Bei einem PKW-Reifen ist es dabei von Vorteil, wenn die Breite der Umfangsrille um mindestens 1 mm, insbesondere um 3 bis 7 mm, größer ist als die Breite des Felgenhornes. Bei LKW-Reifen sollte die Breite der Umfangsrille die Breite des Felgenhornes um ein Ausmaß übersteigen, welches 25 bis 75% der Profiltiefe entspricht.

Auch die Ausgestaltung des Querschnittes der Umfangsrille spielt eine gewisse Rolle. Die Umfangsrille wird dabei so ausgebildet, dass sie im Querschnitt asymmetrisch gestaltet ist und unterschiedlich lange Flanken besitzt, von welchen die kürzere Flanke die axial äußere ist. Dadurch wird der erzielte Effekt, dass der Bodendruck auf die Seitenwandfalte stark verringert wird, unterstützt.

In diesem Zusammenhang ist es auch günstig, wenn die Lage der Umfangsrille am Reifen bzw. im Reifenschulterbereich optimal festgelegt wird. Dabei sollte bei PKW- Reifen die axial äußere Randkante der Umfangsrille von der Randkante der breitesten Gürtellage axial nach außen oder axial nach innen um höchstens bis zu 30 mm, insbesondere um bis zu 10 mm, entfernt liegen. Bei LKW-Reifen wird die optimale Lage der Umfangsrille ebenfalls durch die Lage der axial äußeren Randkante der Umfangsrille bestimmt, wobei diese von der Randkante der breitesten Gürtellage axial nach außen oder axial nach innen um bis zu 60 mm, insbesondere bis zu 30 mm, entfernt liegen sollte.

Auch die Dimensionierung des Kernprofiles und der Seitenwände nehmen einen Einfluß auf die erzielbare Notlaufdistanz. In diesem Zusammenhang hat sich als günstig herausgestellt, wenn die Seitenwände möglichst dünn ausgeführt werden und insbesondere eine Dicke ≦ 2 mm besitzen. Die Kernprofile sollten so ausgeführt sein, dass sie vom Eckpunktsdurchmesser der Felge aus gemessen bis auf eine Höhe reichen, die zwischen 15 und 25% der Reifenhöhe beträgt.

Auch eine Abstimmung der Lage der Umfangsrille auf die Felge ist von einer gewissen Bedeutung und kann einen günstigen Einfluß auf die erzielbare Fahrstrecke im Pannenlauf haben. Dabei sollte die halbe Felgenmaulweite der Felge größer sein als der Abstand der axial inneren Randkante der Umfangsrille von der Reifenäquatorebene. Bei PKW-Reifen sollte die halbe Felgenmaulweite um höchstens 15 mm größer sein als der erwähnte Abstand, bei LKW-Reifen um höchstens 25 mm.

Wie bei den meisten Reifen, die für einen Pannenlauf im drucklosen Zustand ausgerüstet sind, ist es auch hier von Vorteil, wenn in das Reifeninnere eine entsprechende Schmierpaste, beispielsweise Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol eingebracht wird, um eine mögliche Erwärmung des Reifens durch Reibung im Pannenlauf bzw. im drucklosen Zustand gering zu halten.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch einen gemäß der gegenständlichen Erfindung ausgeführten, auf einer Felge montierten Fahrzeugreifen und Fig. 2 schematisch einen teilweisen Querschnitt durch den Reifen gemäß Fig. 1 in der Notlaufstellung.

Die in Fig. 1 nur teilweise dargestellte Felge 1 ist eine der üblichen einteiligen Tiefbettfelgen mit Felgenhörnern 2, Wulstsitzflächen 3 und an diese anschließend je einem Felgenhump 4.

Beim dargestellten Reifen 5 handelt es sich um einen PKW-Radialreifen, der die für PKW-Reifen üblichen Bauteile, wie eine Innenplatte 6, eine einlagige Karkasse 7, deren freie Endbereiche Wulstkerne 8 umschlingen, axial außerhalb der Wulstkerne 8 Kernprofile 9, ferner Seitenwände 10, einen Gürtel 11, der bei der dargestellten Ausführungsform zwei Gürtellagen 11a und eine Bandagenlage 11b umfasst, und einen Laufstreifen 12 aufweist. Die beiden Gürtellagen 11a bestehen in bekannter Weise aus jeweils parallel zueinander angeordneten, in Gummi eingebetteten Festigkeitsträgern, insbesondere aus Stahlcord, wobei sich die Festigkeitsträger in den beiden Lagen kreuzen. Die Bandagenlage 11b ist als einzelne Lage ausgeführt, die die beiden Gürtellagen 11a komplett abdeckt und aus in Gummi eingebetteten zumindest im wesentlichen in Reifenumfangsrichtung verlaufenden textiles Festigkeitsträgern, beispielsweise aus Nylon, besteht. Diese Bandagenlage 11b kann eine sogenannte Spulbandage sein, bei der ein die Festigkeitsträger beinhaltendes Band um den Gürtel gewickelt wird.

Bei der Erfindung geht es darum, durch entsprechende Maßnahmen, jedoch ohne zusätzliche Reifenbauteile, sicherzustellen, dass mit diesem Reifen im Pannenfall über eine größere Distanz, die insbesondere mindestens 25 Kilometer betragen soll, mit einer Fahrgeschwindigkeit von bis zu etwa 80 km/h weitergefahren werden kann.

Der Reifen 5 besitzt zumindest in einem seiner Schulterbereiche, insbesondere zumindest im Außenschulterbereich, welcher jener Schulterbereich ist, der bei am Fahrzeug montierten Reifen 5 dem Fahrzeug abgewandt ist, eine besonders gestaltete Umfangsrille 13, die im Pannenfall, bei drucklosem Reifen 5, in "Wechselwirkung" mit dem dieser Reifenseite zugehörigen Felgenhorn 2 tritt, derart, daß vom Felgenhorn 2 auf den Reifen im Bereich der Rille 13 einen Druck ausgeübt wird und ein Moment entsteht, welches die Seitenwand vom Untergrund entlastet bzw. abhebt. Bevorzugt werden an beiden Schulterbereichen des Reifens 5 erfindungsgemäße Umfangsrillen 13 vorgesehen.

Die Rille 13 liegt zumindest großteils, bevorzugt zur Gänze, axial außerhalb der Breite BL, die der größten Breite des Laufstreifens 12 in der Bodenaufstandsfläche entspricht, ermittelt mit einem Reifen, welcher auf seiner Normfelge aufgebracht ist und sich unter Maximallast und zugehörigem Innendruck gemäß E.T.R.T.O. Standards Manual befindet.

Jede Rille 13 ist als in Umfangsrichtung gerade umlaufende Rille ausgebildet und ist, im Querschnitt betrachtet, asymmetrisch gestaltet, wobei ihre axial äußere Flanke zumindest im wesentlichen in radialer Richtung verlaufend ausgerichtet ist, die zweite axial innere Flanke die längere Flanke ist, die unter einem Winkel von 45 bis 60° zur Radialen verläuft. Die Umfangsrille 13 besitzt dabei eine tiefste Stelle, wo sie bis an die Gummierung der Gürtelbandage heranreicht bzw. nahezu heranreicht. Die Breite b der Umfangsrille 13 an der Reifenoberfläche sowie ihre Lage im Schulterbereich des Reifens 5 ist ferner auf die Felge 1, auf der der Reifen 5 montiert ist, insbesondere auf die Lage und die Abmessungen des Felgenhornes 2, abgestimmt.

Die Breite b der im Querschnitt asymmetrischen Umfangsrille 13 wird zumindest gleich breit gewählt wie die Breite a des Felgenhornes einer zum Reifen gehörenden Felge. Unter "zum Reifen gehörende Felgen" sind jene zu verstehen, die gemäß E.T.R.T.O. Standards für einen Reifen einer bestimmten Dimension spezifiziert sind. Fig. 1 zeigt, dass die Breite a in axialer Richtung gemessen wird, und zwar zwischen der Wulstanlagefläche und dem axial äußeren Rand des Felgenhornes. Insbesondere sollte zwischen b und a eine Differenz von mindestens 1 mm vorliegen, vorzugsweise sollte b um 3 bis 7 mm größer sein als die Hornbreite a.

Auch die Lage der Umfangsrille 13 im Schulterbereich des Reifens ist von Bedeutung. Die Umfangsrille 13 sollte, in axialer Richtung betrachtet, so positioniert sein, daß ihre axial weiter außen gelegene Randkante im Intervall von +30 mm bis -30 mm relativ zur Randkante der breitesten Gürtellage 11a zum Liegen kommt. Das heißt, daß diese Randkante der Umfangsrille 13 bis zu 30 mm axial weiter außen und bis zu 30 mm axial weiter innen liegen kann, als die Randkante der breitesten Gürtellage 11a. Vorzugsweise beträgt dieses Intervall in beide Richtungen 10 mm, das heißt, daß die Außenkante, in axialer Richtung betrachtet, gegenüber der Randkante der breitesten Gürtellage 11a um bis zu 10 mm versetzt sein kann.

Wie Fig. 2 zeigt, wird durch die gegenseitige Lage von Felgenhorn 2 und Umfangsrille 13 sichergestellt, dass im Pannenlauf des Reifens 5 das Felgenhorn 2 über den Wulstbereich auf den Reifen im Bereich der Rille 13 einen Druck ausübt, wodurch die sich bei drucklosem Reifen bildende Seitenwandfalte soweit vom Bodendruck entlastet wird, dass die Seitenwand gar nicht oder kaum noch mit dem Untergrund in Berührung tritt und somit relativ wenig beschädigt bzw. abgerieben wird und ein Weiterfahren mit dem Reifen über eine relativ weite Distanz ermöglicht ist.

Zur Unterstützung des auf die Seitenwand ausgeübten, im Sinne eines Abhebens derselben vom Untergrund wirkenden Moments ist es günstig, wenn die über den Wulstkernen 8 angeordneten Kernprofile 9 relativ kurz ausgeführt sind. Die Kernprofile 9 sollten bis auf eine Höhe h, vom Eckpunktsdurchmesser der Felge 1 gemäß E.T.R.T.O. Standards gemessen, reichen, die zwischen 15 und 25% der Reifenhöhe R beträgt.

Darüber hinaus hat auch die Dicke d der Seitenwände 10 einen Einfluß auf Verformung des drucklosen Reifens 5. Die Seitenwände 10 sollten möglichst dünn ausgeführt sein, wobei sie eine maximale Dicke d ≦ 2 mm, insbesondere von 1,3 bis 1,7 mm, besitzen sollten. Die durch die relativ kurz ausgeführten Kernprofile 9 und die relativ dünn gestalteten Seitenwänden 10 bewirkte leichtere Verformbarkeit der Reifenseite begünstigt das Abheben der Seitenwandfalte von der Straßenoberfläche.

Wie sich ferner herausgestellt hat, ist auch das Querschnittsverhältnis des Reifens von einer gewissen Bedeutung. Wie bekannt, ist das Querschnittsverhältnis das Verhältnis der Reifenhöhe R zur maximalen Querschnittsbreite B, wobei die erreichbare Notlaufdistanz bei Reifen, die ein Querschnittsverhältnis von ≦ 0,6 besitzen etwas größer ist als bei Reifen mit einem größeren Querschnittsverhältnis.

Um die Reibungswärme im Reifeninneren gering zu halten ist es von Vorteil, das Reifeninnere mit einer entsprechenden gummiverträglichen Schmierpaste zu schmieren, beispielsweise mit in Seife emulgierten Polyglycolen, insbesondere Polyethylenglycol oder Polypropylenglycol.

Die Läge der Rille 13 am Reifen sollte ferner auf die Felge abgestimmt werden, wobei die halbe Felgenmaulweite m, gemessen vom Eckpunktsdurchmesser der Felge, um höchstens 15, insbesondere um bis zu 10 mm größer sein sollte als der Abstand s der axial inneren Randkante der Rille 13 von der Reifenäquatorebene. Auch der Abstand W zwischen dem radial höchsten Punkt eines der beiden Feigenhörner 2 und der Reifenäquatorebene sollte nicht kleiner sein als die Distanz s.

Es hat sich ferner herausgestellt, dass günstig ist, wenn
(D + R)/D ≦ 1,26, insbesondere 1,23,
wobei D der Felgendurchmesser und R die Reifenhöhe ist. Dadurch bleiben die Scherbelastung und damit die Erwärmung auf der Innenseite der, wie oben beschrieben, geschmierten Seitenwandfalte besonders niedrig.

Die Erfindung ist nicht auf PKW-Reifen eingeschränkt, auch bei LKW-Reifen kann das Vorsehen von zumindest einer schulterseitigen, erfindungsgemäß ausgeführten Umfangsrille die Notlaufdistanz im Pannenfall deutlich erhöhen. Dabei wird bei LKW-Reifen die Lage der axial äußeren Randkante der Umfangsrille zur Randkante der breitesten Gürtellage so gewählt, dass das oben beschriebene Intervall +60 mm bis -60 mm, bezogen auf die Randkante der breitesten Gürtellage, beträgt, wobei dieses Intervall insbesondere +30 mm bis -30 betragen sollte. Bei LKW-Reifen wird ferner die Breite der Umfangsrille zumindest gleich breit wie die Hornbreite der zugehörigen Felge gewählt, insbesondere sollte die Rillenbreite die Hornbreite um 25 bis 75% der Profiltiefe übersteigen. Bei LKW-Reifen sollte die Abstimmung der Lage der Umfangsrille auf die Felge so erfolgen, dass die halbe Felgenmaulweite, gemessen vom Eckpunktsdurchmesser der Felge, um höchstens 25 mm größer ist als der Abstand der axial inneren Randkante der Rille von der Reifenäquatorebene.

Claims (13)

1. Fahrzeugrad für PKW, bestehend aus einem Luftreifen (5) und einer Felgenhörner (2) und Wulstsitzflächen (3) aufweisenden Felge (1),
wobei der Luftreifen (5)
eine zumindest einlagige Karkasse (7), Wulstkerne (8) und Kernprofile (9), Seitenwände (10), einen insbesondere mehrlagig ausgeführten Gürtel (11) und einen profilierten Laufstreifen (12) aufweist,
in zumindest einer der beiden Reifenschultern, vorzugs­ weise in beiden, eine in Umfangsrichtung und zumindest zum Großteil axial außerhalb der Bodenaufstandsfläche (BL) verlaufende im Querschnitt asymmetrisch gestaltete Umfangsrille (13) angeordnet ist,
wobei der Abstand (W) der radial höchsten Stelle eines der Felgenhörner (2) zur Äquatorebene zumindest dem Abstand (s) der axial inneren Randkante der Umfangsrille (13) zur Äquatorebene entspricht und
wobei die Breite (b) der Umfangsrille (13) um mindestens 1 mm, vorzugsweise um 3 bis 7 mm, größer ist als die Breite (a) des Felgenhornes (2).

2. Fahrzeugrad für LKW, bestehend aus einem Luftreifen (5) und einer Felgenhörner (2) und Wulstsitzflächen (3) aufweisenden Felge (1),
wobei der Luftreifen (5)
eine zumindest einlagige Karkasse (7), Wulstkerne (8) und Kernprofile (9), Seitenwände (10), einen insbesondere mehrlagig ausgeführten Gürtel (11) und einen profilierten Laufstreifen (12) aufweist,
in zumindest einer der beiden Reifenschultern, vorzugs­ weise in beiden, eine in Umfangsrichtung und zumindest zum Großteil axial außerhalb der Bodenaufstandsfläche (BL) verlaufende im Querschnitt asymmetrisch gestaltete Umfangsrille (13) angeordnet ist,
wobei der Abstand (W) der radial höchsten Stelle eines der Felgenhörner (2) zur Äquatorebene zumindest dem Abstand (s) der axial inneren Randkante der Umfangsrille (13) zur Äquatorebene entspricht und
wobei die Breite (b) der Umfangsrille (13) die Breite (a) des Felgenhornes (2) um 25 bis 75% der Profiltiefe übersteigt.

3. Fahrzeugrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die halbe Felgenmaulweite (m) größer ist als der Abstand (s) der axial inneren Randkante der Umfangsrille (13) von der Reifenäquatorebene.

4. Fahrzeugrad für PKW nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die halbe Felgenmaulweite (m) um höchstens 15 mm größer ist als der Abstand (s) der axial inneren Randkante der Umfangsrille (13) von der Reifenäquatorebene.

5. Fahrzeugrad für LKW nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die halbe Felgenmaulweite (m) um höchstens 25 mm größer ist als der Abstand (s) der axial inneren Randkante der Umfangsrille (13) von der Reifenäquatorebene.

6. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsrille (13) im Querschnitt asymmetrisch gestaltet ist und unterschiedlich lange Flanken besitzt, wobei die kürzere Flanke die axial äußere Flanke ist.

7. Fahrzeugrad für PKW, nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axial äußere Randkante der Umfangsrille (13) von der Randkante der breitesten Gürtellage (11a) axial nach außen oder axial nach innen um bis zu 30 mm, insbesondere um bis zu 10 mm, entfernt liegt.

8. Fahrzeugrad für LKW, nach einem der Ansprüche 2, 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axial äußere Randkante der Umfangsrille von der Randkante der breitesten Gürtellage axial nach außen oder axial nach innen um bis zu 60 mm, insbesondere um bis zu 30 mm, entfernt liegt.

9. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernprofil (9), vom Eckpunkts­ durchmesser der Felge aus gemessen, bis auf eine Höhe (h) reicht, die zwischen 15 und 25% der Reifenhöhe (R) beträgt.

10. Fahrzeugrad für PKW nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 6, 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (10) eine Dicke ≦ 2 mm besitzt.

11. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ins Reifeninnere eine gummiverträgliche Schmierpaste, beispielsweise Polyethylenglycol oder Polypropylenglycol eingebracht ist.

12. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus dem Felgendurchmesser (D) plus die Reifenhöhe (R) und dem Felgendurchmesser (D) ≦ 1,26, insbesondere ≦ 1,23 beträgt.

13. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sein Reifen ein Verhältnis von Querschnittshöhe (R) zu Querschnittsbreite (B) ≦ 0,6 aufweist.