DE19812934C2 - Fahrzeugreifen mit einem Laufstreifen, der einen Cap-Bereich und einen Base-Bereich aufweist - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen mit einem Lauf­ streifen, der einen Base-Bereich mit einer Base-Gummimischung und ei­ nen darüber angeordneten, der Lauffläche zugeordneten Cap-Bereich mit einer Cap-Gummimischung aufweist.

Reifen mit einem Laufstreifen, der einen Base-Bereich und einen darüber angeordneten Cap-Bereich aufweist, sind beispielsweise aus der DE 36 14 055 A1 bekannt. Der Base-Bereich steht beidseitig in Form von Schultern vor und ist aus einer Gummimischung gefertigt, die eine höhere Wärmebeständigkeit aufweist als die Gummimischung des Cap-Bereichs.

Darüber hinaus kann insbesondere bei Hochleistungsreifen mit guten Ei­ genschaften bei Nässe und auf Schnee der Cap-Bereich relativ weich sein. Er verbessert zwar die Haftung des Reifens auf dem Untergrund, verschlechtert aber die Fahreigenschaften. Falls für die Cap-Gummi­ mischung eine Kieselsäuremischung verwendet wird, besteht zusätzlich das Problem der schlechten elektrischen Leitfähigkeit. Um diesen Nach­ teilen entgegenzuwirken, wird der Base-Bereich aus einer anderen Gum­ mimischung als der Cap-Bereich hergestellt. Er weist eine höhere Stabili­ tät auf, darf jedoch nicht mit der Straße in Berührung kommen, da er als Lauffläche ungeeignet ist.

Um das Problem der elektrischen Leitfähigkeit zu lösen sind bei bekann­ ten Laufstreifen Verbindungsstege aus einer leitfähigen Mischung vorge­ sehen, die vom Cap-Bereich in das Innere des Reifens führen.

Die EP 0 798 142 A1 und EP 0 838 353 A1 beschreiben einen Laufstrei­ fen, der aus zwei verschiedenen Gummimischungen besteht. Eine dieser Gummimischungen weist eine höhere elektrische Leitfähigkeit auf als die andere. Die Gummimischung mit der höheren elektrischen Leitfähigkeit ist nicht für einen großflächigen Kontakt mit der Fahrbahn ausgelegt und stellt demzufolge keine Laufflächenmischung dar.

Die obigen Lösungsansätze können die relativ schlechten Fahreigen­ schaften sowie die unbefriedigende elektrische Leitfähigkeit nicht voll­ ständig bewältigen. Darüber hinaus führen Verbindungsstege zu erhöhten Herstellungskosten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Reifen vorzu­ schlagen, mit dem verbesserte Fahreigenschaften erzielt werden, insbe­ sondere die Fahrstabilität auf Schnee oder nasser oder trockener Fahr­ bahn verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Reifen der eingangs ge­ nannten Art durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung schlägt somit vor, die Lauffläche des Reifens zu unterteilen. Die Lauffläche wird nun sowohl von dem Cap-Bereich als auch von dem Base-Bereich gebildet. Cap-Bereich und Base-Bereich können optimal getrennt voneinander mit unterschiedlichen Eigenschaften versehen wer­ den. Sowohl der Cap-Bereich als auch der Base-Bereich sind als Laufflä­ chenmischung ausgeführt. Der sich zur Lauffläche erstreckende Bereich des Base-Bereichs ist als Schulterbereich ausgebildet, der einer oder bei­ den Längsseiten des Laufstreifens zugeordnet ist.

Zwischen dem Schulterbereich und dem Cap-Bereich ist an einer oder beiden Längsseiten des Laufstreifens eine Seitenrille vorgesehen. Diese Seitenrille dient der Wasserableitung. Gleichzeitig kann bei Verwendung nur einer Schulter oder bei zwei Schultern mit nur einer Seitenrille ein asymmetrisches Profil geschaffen werden. Die Seitenrille verbessert dar­ über hinaus die Fahreigenschaften.

Der Schulterbereich des Base-Bereichs ist ferner mit mindestens einer Querrille versehen. Die Querrille dient einerseits zur Wasserableitung und verbessert andererseits die Elastizität der Schulter in Umfangsrichtung des Reifens.

Weiterhin ist der Cap-Bereich mit Längsrillen versehen, die sich bis in den Base-Bereich hinein erstrecken. Diese Längsrillen dienen der Wasserab­ leitung. Durch die vorgesehene Tiefe wird die Wasserableitung verbes­ sert. Die entstehenden Profilblöcke im Laufstreifen sind aus dem Cap- Bereich und dem Base-Bereich zusammengesetzt. Durch eine geeignete Wahl der jeweils verwendeten Mischungen kann eine gute Anpassung an unterschiedliche Randbedingungen erreicht werden. Da der Base-Bereich aus einer Laufflächenmischung besteht, kann der Reifen fast ganz abge­ fahren werden.

Außerdem weist der Base-Bereich eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Cap-Bereich auf. Entstehende Spannungen können dann durch den gut leitenden Base-Bereich abgeleitet werden. Die bisher erforderli­ chen Verbindungsstege aus elektrisch leitfähiger Mischung können ent­ fallen.

Zudem weist der Base-Bereich eine größere Steifigkeit als der Cap- Bereich auf. Dies führt zu einer Verbesserung der Fahrstabilität, da der Cap-Bereich sich randseitig und/oder in der Mitte an den vorstehenden Bereichen des Base-Bereichs abstützen kann. Der Abstützeffekt wird auch ohne den mittleren Bereich in der Mitte des Cap-Bereichs erzielt, da die Profilblöcke aus übereinander angeordneten Abschnitten von Cap- Bereich und Base-Bereich bestehen. Auftretende Scherkräfte werden so­ mit auch von dem steiferen Base-Bereich aufgenommen. Die Verschie­ bung an der Außenfläche des Reifens insgesamt wird verringert. Dies führt zu einer deutlichen Verbesserung der Fahrstabilität. Die Ausgestal­ tung wird besonders bei Winterreifen bevorzugt. Der Cap-Bereich kann relativ weich ausgebildet werden, da er von dem Base-Bereich abgestützt wird. Die Haftung wird durch den weichen Cap-Bereich verbessert, wäh­ rend gleichzeitig die erforderliche Fahrstabilität durch den steifen Base- Bereich gewährleistet wird.

Als Alternative kann die Mischung des Base-Bereichs weicher sein als die des Cap-Bereichs. Diese weichere Base-Mischung führt zu einer Komfort­ verbesserung und Geräuschminderung. Gleichzeitig wird das Fahrverhal­ ten auf Spurrinnen verbessert, da die Verformbarkeit durch die weichere Base-Mischung erhöht wird. Diese Ausführungsform wird bei Sommerrei­ fen bevorzugt. Hier kann eine härtere Cap-Gummimischung verwendet werden, da eine Haftung auf Schnee nicht erforderlich ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

So kann ein als Stegbereich ausgebildeter Bereich vorgesehen sein, der dem Mittenbereich des Laufstreifens zugeordnet ist. Durch diese Ausge­ staltung kann die Lauffläche des Fahrzeugreifens in Bereiche unter­ schiedlicher Gummimischungen so unterteilt werden, dass eine optimale Anpassung an unterschiedliche Randbedingungen möglich ist.

In weiterer Ausgestaltung kann der Schulterbereich zum Rand des Lauf­ streifens hin abgeschrägt und/oder abgerundet sein. Durch diese Form­ gebung wird eine Anpassung an Verformungen des Reifens im Fahrbe­ trieb, beispielsweise während Kurvenfahrten, erreicht. Der Abrieb des Schulterbereichs wird vermindert.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen nä­ her erläutert, die in schematischer Weise in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Reifen mit dem erfindungs­ gemäßen Laufstreifen in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 in einer zweiten Ausführungs­ form;

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt einer Seitenansicht eines Reifens;

Fig. 4 einen Laufstreifen unter Belastung durch Querkraft in einem Schnitt ähnlich Fig. 1;

Fig. 5 bis 9 weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Laufstreifens im Schnitt.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils ein Reifen 10 im Schnitt dargestellt. Der Reifen 10 weist einen Laufstreifen 11 und eine Seitenwand 12 auf, die zur Felge (nicht dargestellt) in einen Wulst 13 ausläuft. Die Seitenwand 12 ist mit einer Karkasse 14 versehen. Zusätzlich sind un­ terhalb des Laufstreifens 11 zwei Stahlgürtel 23 vorgesehen. Zur Ver­ einfachung ist die Karkasse 14 lediglich schematisch dargestellt.

Der Laufstreifen 11 besteht aus einem Cap-Bereich 15 sowie einem Base-Bereich 16. Cap-Bereich 15 und Base-Bereich 16 sind miteinander verbunden und übereinanderliegend angeordnet.

Der Base-Bereich 16 ist an seinen beiden Längsseiten mit Schulterbe­ reichen 17a, 17b versehen. Die Höhe der Schulterbereiche 17a, 17b entspricht hierbei der Höhe von Base-Bereich 16 sowie Cap-Bereich 15. Auf diese Weise wird ein bündiger Übergang des Schulterbereichs 17a, 17b zum Cap-Bereich 15 sichergestellt. Die Schulterbereiche 17a, 17b bilden somit eine seitliche Einfassung des Cap-Bereichs 15. So­ wohl der Cap-Bereich 15 als auch der Base-Bereich 16 sind mit einer Laufflächenmischung ausgeführt.

An der in Fig. 1 rechten Seite ist zwischen dem Schulterbereich 17b und dem Cap-Bereich 15 eine in Umfangsrichtung verlaufende Seitenril­ le 19 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Sei­ tenrille 19 relativ flach. Die Seitenrille 19 bewirkt einerseits eine Was­ serableitung und andererseits ein asymmetrisches Profil. So kann ins­ besondere vorgesehen sein, die Seitenrille 19 an der der Außenseite eines Fahrzeugs zugewandten Seite des Reifens 10 vorzusehen. Die Seitenrille 19 kann aber ebenfalls an der der Innenseite zugewandten Seite eingebracht sein.

Der Laufstreifen 11 weist mehrere Längsrillen 20 auf. Diese Längsrillen 20 erstrecken sich durch den Cap-Bereich 15 hindurch bis in den Base- Bereich 16 hinein. Es werden somit Profilblöcke 18 im Cap-Bereich 15 und Profilblöcke 24 im Base-Bereich 16 gebildet. Die Längsrillen 20 dienen der Wasserableitung zur Vermeidung von Aquaplaning.

Während der Fahrt befinden sich die Schulterbereiche 17a, 17b in Kon­ takt mit dem Boden. Bei Verwendung einer Base-Mischung mit hoher elektrischer Leitfähigkeit werden im Fahrbetrieb entstehende Spannun­ gen zuverlässig abgeleitet. Weist der Base-Bereich 16 eine höhere Steifigkeit als der Cap-Bereich 15 auf, so wird gleichzeitig eine Abstüt­ zung erreicht. Einerseits stützt sich nämlich der Cap-Bereich 15 seitlich an den Schulterbereichen 17a, 17b ab, andererseits werden die Pro­ filblöcke 18, 24 bei Einwirken von Scherkräften in geringerem Umfang verformt. Bei Verwendung eines Base-Bereichs 16 geringerer Steifig­ keit verbessert sich das Fahrverhalten auf Spurrinnen, da sich der Laufstreifen 11 gut in sich verformen kann.

Die Schultern 17a, 17b sind zur Verbesserung der Fahreigenschaften zum Rand des Laufstreifens 11 hin abgeschrägt und/oder abgerundet.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform in einer Ansicht ähnlich Fig. 1 dargestellt, die einen deutlich asymmetrischen Laufstreifen 11 zeigt. Dieser ist an der in Fig. 2 rechten Seite mit einem Schulterbe­ reich 17b und einer Seitenrille 19 versehen. An der gegenüberliegenden linken Seite ist kein Schulterbereich vorgesehen, der Cap-Bereich 15 läuft zum Rand des Laufstreifens 11 hin aus.

Im übrigen gelten die bereits zu Fig. 1 gemachten Ausführungen.

Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Reifens 10 in Berüh­ rung mit dem Boden 22. Der Schulterbereich 17 ist mit mehreren Querril­ len 21 versehen, die bevorzugt mit variierenden Abständen über den Umfang des Reifens 10 verteilt sind. Diese Querrillen 21 bewirken eine bessere Wasserableitung von der Mitte des Reifens 10 zu dessen Rand hin. Gleichzeitig wird die Beweglichkeit des Schulterbereichs 17 in Um­ fangsrichtung des Reifens 10 gesteigert. Die Querrillen 21 können hierbei ähnlich tief wie die Längsrille 20 ausgebildet sein. Zur Verdeutlichung ist der Cap-Bereich 15 in Strichlinien dargestellt.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt ähnlich Fig. 1 durch einen Laufstreifen 11. Sie dient zur Darstellung der Verformung des erfindungsgemäßen Laufstrei­ fens 11 unter Einfluß einer Querkraft F. Aus Gründen der Vereinfachung wurden die Karkasse 14 sowie die Stahlgürtel 23 nicht dargestellt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 weist der Base-Bereich 16 eine größere Steifigkeit als der Cap-Bereich 15 auf. Entsprechend verformen sich bei einer anliegenden Kraft F die Profilblöcke 18 des Cap-Bereichs stärker als die Profilblöcke 24 des Base-Bereichs 16 in die jeweils darge­ stellte Stellung 18', 24'. Die unterschiedlichen Steifigkeiten entsprechen hierbei den unterschiedlichen Biegewinkeln. Durch die Verwendung des steiferen Base-Bereichs 16 ist die Gesamtverschiebung der Profilblöcke 18 geringer als bei der Verwendung eines Base-Bereichs 15 mit geringe­ rer Steifigkeit oder bei einem Cap-Bereich 15 größerer Dicke. Zur Ver­ deutlichung ist in Strichlinien die Verschiebung eines Profilblocks 18" bei Verwendung eines Cap-Bereichs größerer Dicke dargestellt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Kombination von einem steifen Base- Bereich mit einem weicheren Cap-Bereich wird somit die Gesamtverschiebung verringert. Dies führt zu einem verbesser­ ten Fahrverhalten und einer erhöhten Fahrstabilität auf trockener und nasser Fahrbahn sowie auf Schnee.

Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass diese Verbes­ serung der Fahreigenschaften nicht nur bei quer zum Reifen 10 wir­ kenden Kräften stattfindet, sondern auch bei in Umfangsrichtung wir­ kenden Kräften. Es wird weiter darauf hingewiesen, dass die gegebene Darstellung schematisiert ist und der besseren Übersicht halber sehr große Verformungen zeigt.

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laufstreifens 11. Wie in den Fig. 1 und 2 sind ein Base-Bereich 16 sowie ein Cap-Bereich 15 vorgesehen. Der Laufstreifen 11 ist darüber hinaus mit Längsrillen 20 versehen, die Profilblöcke 18, 24 ausbilden. In dieser Ausgestaltung ist der Schulterbereich 17b des Base-Bereichs 16 vom Cap-Bereich 15 über eine vertiefte Seitenrille 25 abgeteilt. Die Tiefe der Seitenrille 25 entspricht etwa der der Längsrillen 20.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 ermöglicht den in Fig. 4 darge­ stellten Abstützeffekt und bewirkt gleichzeitig einen Kontakt des Schulterbereichs 17b mit dem Boden. Durch die Verwendung einer Ba­ se-Mischung mit erhöhter Leitfähigkeit wird auch bei dieser Ausgestal­ tung ein Abbau von im Fahrbetrieb auftretenden elektrischen Spannun­ gen gewährleistet.

In den Fig. 6 bis 9 sind vier weitere Ausführungsformen eines Lauf­ streifens 11 dargestellt. Gleiche oder ähnliche Bauteile sind hierbei mit denselben Bezugszeichen wie in den bisherigen Figuren versehen. Für eine Beschreibung dieser Bauteile wird auf die oben stehenden Ausfüh­ rungen verwiesen.

Fig. 6 zeigt einen Laufstreifen 11, der an beiden Längsseiten mit Schulterbereichen 17a, 17b des Base-Bereichs 16 versehen ist. Zu­ sätzlich sind in der Mitte des Laufstreifens noch zwei Bereiche 17c des Base-Bereichs vorgesehen, die sich bis zur Lauffläche 26 hin erstrec­ ken. Bei dieser Ausführungsform wird die Lauffläche 11 durch die Be­ reiche 17c etwa in der Mitte unterteilt. Der Laufstreifen 15 wird somit in der linken und der rechten Hälfte des Laufstreifens 11 zuverlässig von dem jeweiligen Schulterbereich 17a, 17b sowie dem zugeordneten Bereich 17c abgestützt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 sind wiederum Schulterberei­ che 17a, 17b an den Längsseiten des Laufstreifens sowie Bereiche 17c in der Mitte des Laufstreifens vorgesehen. Die Bereiche 17c sind beab­ standet zueinander angeordnet. In der Mitte zwischen diesen Bereichen 17c ist ein Cap-Bereich 15 vorgesehen.

Die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform weist einen mittleren Be­ reich 17c sowie Schulterbereiche 17a, 17b des Base-Bereichs 16 auf. Auch hier erfolgt eine beidseitige Abstützung des Cap-Bereichs 15.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 sind lediglich dem Mittenbe­ reich des Laufstreifens 11 zugeordnete Bereiche 17c des Base-Bereichs 16 vorgesehen. Die Schulterbereiche 17a, 17b entfallen. Zwischen den beiden Bereichen 17c ist wie in Fig. 7 ein Cap-Bereich 15 aufgenom­ men.

Selbstverständlich sind auch asymmetrische Ausführungsformen, wie in Fig. 2 dargestellt, möglich.

Die verwendeten Mischungen für den Cap-Bereich und den Base- Bereich richten sich nach den Anforderungen. Eine Übersicht über mögliche Mischungszusammensetzungen ist in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

Mit den oben genannten Mischungsbereichen lassen sich der E-Modul sowie die Härte des Cap-Bereichs und Base-Bereichs variieren. Tabel­ le 2 gibt einen Überblick, wobei der E-Modul bei 23°C und einer Schwingungsbelastung mit einer Frequenz von 10 Hz gemessen wur­ de.

Tabelle 2

Insgesamt ermöglicht der erfindungsgemäße Laufstreifen 11 eine Un­ terteilung der Lauffläche eines Reifens 10, so dass eine Anpassung an unterschiedlichste Anforderungen ermöglicht wird. Bei einer höheren elektrischen Leitfähigkeit des Base-Bereichs 16 werden auftretende elektrische Spannungen zuverlässig abgeleitet. Durch eine höhere Ab­ riebfestigkeit wird der Abrieb des Schulterbereichs 17a, 17b verringert. Weist der Base-Bereich 16 eine höhere Steifigkeit als der Cap-Bereich 15 auf, wird die Fahrstabilität auf trockener und nasser Straße sowie im Schnee verbessert. Bei Verwendung eines Base-Bereichs 16 mit geringerer Steifigkeit werden Komfort und Geräuschminderung verbes­ sert. Gleichzeitig ergibt sich ein besseres Fahrverhalten auf Spurrillen.

Claims (3)

1. Fahrzeugreifen mit einem Laufstreifen (11), der einen Base-Bereich (16) und einen darüber angeordneten, der Lauffläche (26) zuge­ ordneten Cap-Bereich (15) aufweist, wobei der Base-Bereich (16) aus einer Gummimischung besteht, die steifer ist und eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist als die Gummimischung des Cap- Bereichs (15), und einen an der Außenseite des Fahrzeugreifens als Schulter ausgebildeten Bereich (17b) aufweist, der sich bis zu der Lauffläche (26) erstreckt, wobei zwischen dem als Schulter ausgebildeten Bereich (17b) und dem Cap-Bereich (15) eine Um­ fangsrille (19, 25) zur Wasserableitung angeordnet ist, wobei im Cap-Bereich (15) Umfangsrillen (20) angeordnet sind, die sich bis in den Base-Bereich (16) hinein erstrecken, und wobei der als Schulter ausgebildete Bereich (17b) mit mindestens einer Querrille (21) versehen ist.

2. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen als Stegbereich ausgebildeteten Bereich (17c), der dem Mittenbereich des Laufstreifens (11) zugeordnet ist.

3. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass der als Schulter ausgebildete Bereich (17b) zur Verbesse­ rung der Fahreigenschaften zum Rand des Laufstreifens (11) hin abgeschrägt und/oder abgerundet ist.