DE19922312A1 - Fahrzeugluftreifen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einer zumindest einlagig ausgeführten Radialkarkasse (14), einem profilierten Laufstreifen (11) mit auf volle Profiltiefe ausgeführten Nuten (18) und über die Breite (B) der Aufstandsfläche hinaus verlaufenden Schulterquernuten (19), die jeweils zumindest bereichsweise auf die volle Profiltiefe ausgeführt sind und deren Einhüllende im Reifenquerschnitt die Unterzugskontur (11a) definiert, und mit einem aus insbesondere mindestens zwei Gürtellagen (13a, 13b) bestehenden Gürtelverband (13), welcher eine die Breite der Aufstandsfläche des Reifens überragende Breite besitzt, wobei der Verlauf der Unterzugskontur (11a) zumindest im Wesentlichen mit dem Verlauf des Gürtelverbandes (13) übereinstimmt. Zur Verbesserung der Gürtelkantenhaltbarkeit und zur Verminderung von Laufstreifenabrieb und Rollwiderstand ist die Unterzugskontur (11a) mitsamt dem Gürtelverband (13) spätenstens an den seitlichen Rändern der Aufstandsfläche, beginnend zumindest im Wesentlichen tangential nach außen geführt, so dass im eingefederten Zustand des Reifens in der Aufstandsfläche sowohl die Unterzugskontur (11a) als auch der Gürtelverband (13) über ihre gesamte Erstreckung zumindest im Wesentlichen parallel zur Bodenkontur verlaufen.
Description
Die gegenständliche Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einer zumindest
einlagig ausgeführten Radialkarkasse, einem profilierten Laufstreifen mit auf volle
Profiltiefe ausgeführten Nuten und über die Breite der Austandsfläche hinaus
verlaufenden Schulterquernuten, die jeweils zumindest bereichsweise auf die volle
Profiltiefe ausgeführt sind und deren Einhüllende im Reifenquerschnitt die
Unterzugskontur definiert, und mit einem aus insbesondere mindestens zwei
Gürtellagen bestehenden Gürtelverband, welcher eine die Breite der
Aufstandsfläche des Reifens überragende Breite besitzt, wobei der Verlauf der
Unterzugskontur zumindest im Wesentlichen mit dem Verlauf des Gürtelverbandes
übereinstimmt.
Fahrzeugluftreifen besitzen üblicherweise eine in Querrichtung gekrümmte Kontur,
die sich entweder aus einer Krümmung mit konstantem Radius oder aus mehreren
Krümmungen unterschiedlicher Radien, wobei im Mittelteil des Laufstreifens der
größte Radius gewählt wird, zusammensetzt. Durch die gewählte Krümmung soll
beim Einfedern des Reifens während des Abrollens sichergestellt werden, dass in
der Bodenaufstandsfläche die Aufstandsdrücke möglichst ausgeglichen sind. Der
radial innerhalb des Laufstreifens angeordnete Gürtelverband folgt üblicherweise
dieser Krümmung, wodurch die Umfangslänge des Gürtelverbandes im mittleren
Bereich des Reifens größer ist als an seinen Randbereichen. Das verursacht beim
Abrollen des Reifens Schlupfbewegungen in der Bodenaufstandsfläche und erhöhte
Spannungen an den Gürtelkanten. Dies hat nicht nur negative Auswirkungen auf
die Haltbarkeit des Gürtels, insbesondere im Bereich der Kanten, sondern auch auf
den Rollwiderstand und den Laufstreifenabrieb.
Eine Vielzahl von zum Patent angemeldeten oder durch Patente geschützte Ideen
befasst sich mit einer optimalen Auslegung der Außenkontur von
Fahrzeugluftreifen, beispielsweise die EP 0 269 301 A1, und mit Maßnahmen, die
den Druck des Reifens in der Bodenaufstandsfläche und/oder die Kontur der
Bodenaufstandsfläche beeinflussen sollen, um den Rollwiderstand zu senken oder
einen gleichmäßigeren Abrieb zu erzielen. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die
EP 0 323 519 B1 verwiesen.
Zur Verringerung des Rollwiderstandes ist es auch bekannt, den Reifenquerschnitt
zu verflachen. Dazu wird in der AT 354 273 B vorgeschlagen, in den
Gürtelrandbereichen Teilgürtellagen anzuordnen, wobei zwischen den
Teilgürtellagen und der radial innersten Gürtellagen keilförmige Gummieinlagen
angeordnet sind.
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, sowohl für Personenkraftwagen als
auch für Nutzfahrzeuge vorgesehene Fahrzeugluftreifen derart aufzubauen bzw.
auszulegen, dass die Gürtelkantenhaltbarkeit deutlich verbessert, der
Laufstreifenabrieb verringert bzw. vergleichmäßigt und der Rollwiderstand
herabgesetzt wird, ohne dass Einfluss auf die Auslegung der Außenkontur des
Reifens, insbesondere im Bereich von Laufstreifen und Schulter, genommen
werden muß.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die
Unterzugskontur mitsamt dem Gürtelverband spätestens an den seitlichen Rändern
der Aufstandsfläche beginnend zumindest im Wesentlichen tangential nach außen
geführt ist, so dass im eingefederten Zustand des Reifens in der
Bodenaufstandsfläche sowohl die Unterzugskontur als auch der Gürtelverband über
ihre gesamte Erstreckung zumindest im Wesentlichen parallel zur Bodenkontur
verlaufen.
Durch die erfindungsgemäße Auslegung des Verlaufes der Unterzugskontur und
des Gürtelverbandes folgt im eingefederten und belasteten Zustand der
Gürtelverband einer Kontur parallel zur Bodenkontur, so dass sich die Gürtelkanten
auf einem Durchmesser befinden, der dem Durchmesser des Gürtels in der Mitte
des Reifens wesentlich näher kommt als bei Reifen, die nach dem bekannten Stand
der Technik ausgeführt sind. Dies verhindert weitgehend die unerwünschten
Schlupfbewegungen, erhöht somit die Gürtelkantenhaltbarkeit, vermindert den
Rollwiderstand und zeigt positive Auswirkungen auf eine Vergleichmäßigung des
Laufstreifenabriebs.
Dabei soll nach wie vor über zumindest einen Großteil der mit dem Boden in
Kontakt tretenden Breite des Laufstreifens die erwünschte Krümmung erhalten
bleiben. Es ist daher günstig, wenn die tangentiale Fortführung der Unterzugskontur
und des Verlaufes des Gürtelverbandes in einem Abstand von den seitlichen
Rändern der Bodenaufstandsfläche beginnt, der höchstens 15%, insbesondere bis
zu 10%, der Bodenaufstandsflächenbreite beträgt.
Wie bereits erwähnt, ist es auch wünschenswert, wenn die Außenkontur des
Reifens zumindest im Wesentlichen erhalten bleibt bzw. sich von der üblichen
Außenkontur für aus dem Stand der Technik bekannte Reifen nicht oder nur sehr
wenig unterscheidet. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn zur Erzielung der
erfindungsgemäßen Auslegung unterhalb der Kantenbereiche des Gürtelverbandes
Mischungs- bzw. Gummimaterial ergänzt bzw. eingebracht ist, wobei der
Laufstreifen an seinen Randbereichen mit geringerem Mischungs- bzw.
Gummimaterial ausgeführt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dieses unterhalb der
Kantenbereiche eingebrachte Mischungs- bzw. Gummimaterial durch voluminöser
ausgeführte Seitenwände realisiert, kann aber auch von jeweils zumindest einem
eingesetzten Gummiprofil gebildet werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der
Zeichnung näher beschrieben. Die beiden Zeichnungsfiguren sind dabei
schematische Darstellungen, wobei Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch einen gemäß
dem Stand der Technik ausgeführten Fahrzeugluftreifen und Fig. 2 einen
Teilquerschnitt durch eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäß
ausgeführten Fahrzeugluftreifens zeigt.
Die in den beiden Zeichnungsfiguren dargestellten Querschnitte sind jeweils
Querschnitte durch die Hälfte eines für Personenkraftwagen vorgesehenen
Fahrzeugluftreifens in Radialbauart. Die zweite Hälfte des Reifens ist
übereinstimmend ausgeführt.
Der nach dem Stand der Technik ausgeführte Fahrzeugluftreifen gemäß Fig. 1
weist einen Laufstreifen 1 auf, welcher mit einer Laufstreifenprofilierung versehen
ist. Der Laufstreifen 1 verläuft seitlich über die Schulterbereiche hinaus und in die
oberen Bereiche der Seitenwände 2 hinein.
Von der Laufstreifenprofilierung sind in der Schnittdarstellung Umfangsnuten 8, hier
sind es beispielsweise insgesamt fünf, und eine von der der Reifenschulter am
nächsten gelegenen Umfangsnut 8 ausgehende Quernut 9, die erst im oberen
Seitenwandbereich ausläuft, dargestellt. Solche Quernuten 9, die nicht exakt in
axialer Richtung verlaufen müssen, sondern oft um einen kleinen spitzen Winkel
von der Axialrichtung abweichen, sind in einer Vielzahl in beiden Laufstreifenhälften
vorgesehen und bilden Schulterblöcke, die hier nicht ersichtlich sind.
Der Nutgrund dieser Quernuten 9 und zumindest der Umfangsnuten 8 ist über dem
Reifenumfang von einer Einhüllenden begrenzt, von der in Fig. 1 die Schnittkontur,
die mit 1a beziffert ist und im Folgenden als Unterzugskontur bezeichnet wird,
dargestellt ist.
Radial innerhalb des Laufstreifens 1 ist ein Gürtelverband 3 angeordnet, der bei der
in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform zwei Gürtellagen 3a, 3b besitzt, von welchen
die radial weiter innen gelegene Gürtellage 3b etwas breiter ausgeführt ist als die
äußere Gürtellage 3a. Die beiden Gürtellagen 3a, 3b können in herkömmlicher Art
und Weise aufgebaut sein, beispielsweise aus in eine entsprechende
Gummimischung eingebettete und innerhalb jeder Lage jeweils parallel zueinander
verlaufenden Stahlkorden bestehen. Dabei wird üblicherweise zwischen den
Stahlkorden der einen Lage und den Stahlkorden der anderen Lage eine gekreuzte
Anordnung vorgesehen.
Der in Fig. 1 dargestellte Reifen besitzt ferner noch eine beim dargestellten
Ausführungsbeispiel einlagig ausgeführte Radialkarkasse 4, die im Bereich der
Wülste 5 des Reifens von innen nach außen über Wulstkerne 5a verläuft und
wieder zurück in die Seitenwände 2 reicht, hier bis auf eine Höhe oberhalb der
Endbereiche von Kernprofilen 6.
Unter Last und während des Abrollens des Reifens tritt dieser im
Laufstreifenbereich mit einer gewissen Fläche, der Bodenaufstandsfläche, mit dem
Untergrund in Kontakt. In Fig. 1 ist nun mit B die größte Breite dieser
Bodenaufstandsfläche unter Normbedingungen (Normaldruck und Normallast
gemäß E.T.R.T.O-Standards) eingezeichnet. Der Gürtelverband ist, wie üblich,
breiter als die Breite B ausgeführt.
Der in Fig. 1 dargestellte Reifen besitzt im Laufstreifen und in den
Schulterbereichen eine der üblichen leicht gekrümmten Außenkonturen, um beim
Einfedern die in der Bodenaufstandsfläche wirkenden Aufstandsdrücke möglichst
ausgeglichen zu halten, was für die Kraftübertragung und zum Aufbau der
gewünschten Tragfähigkeit notwendig ist.
In den Schulterbereichen folgen die Unterzugskontur 1a und die Randkonturen der
Gürtellagen 3a, 3b der Krümmung der Karkasse 4, so dass diese Bauteile bzw.
deren Konturen auch in den Schulterbereichen im Allgemeinen zumindest im
Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Der gegenseitige Verlauf der
Unterzugskontur 1a, der Gürtellagen 3a, 3b und der Karkasse 4 stellt sich infolge
des Aufbaus des Reifens und der nachfolgenden Vulkanisation in einer der
erwünschten Außenkontur des Reifens angepassten und das Profil des
Laufstreifens eindrückenden Vulklanisationsform ein. Dabei folgt durch das
Ausbilden einer zumindest im Wesentlichen konstanten Profiltiefe, auch in den über
die Aufstandsflächenbreite des Laufstreifens hinaus verlaufenden
Schulterquernuten 9, auch der Gürtelverband 3 der gewählten Krümmung.
Ein gekrümmter Gürtel besitzt nun unterschiedliche Umfangslängen in seinem
Mittelbereich und an seinen Randbereichen, wodurch es beim Abrollen des Reifens
zu Schlupfbewegungen im Aufstandsbereich und zu erhöhten Spannungen an den
Gürtelkanten kommt. Dies hat wiederum negative Auswirkungen auf die
Gürtelhaltbarkeit, den Rollwiderstand und auch die Profilhaltbarkeit in Folge von
ungleichmäßigem Abrieb.
Der in Fig. 2 dargestellte und erfindungsgemäß gestaltete Reifen ist bezüglich der
Ausführung und der Anordnung der Karkasse 14, der Wülste 15 mit Wulstkernen
15a und Kernprofilen 16 zu dem in Fig. 1 dargestellten übereinstimmend gestaltet.
Auch die Außen- und die Innenkontur entsprechen jenen gemäß Fig. 1.
Auch der in Fig. 2 dargestellte Reifen besitzt ein Laufstreifenprofil mit
Umfangsnuten 18 und Schulterquernuten 19, die jeweils von der schulterseitig
gelegenen Umfangsnut 18 über die Laufstreifenränder (Aufstandsflächenbreite B)
hinaus verlaufen.
Gemäß der gegenständlichen Erfindung ist nun bei diesem Reifen die
Unterzugskontur 11a der auf volle Profiltiefe ausgeführten Umfangsnuten 18 und
der mit voller Profiltiefe beginnenden Quernuten 19 so ausgelegt, dass sie
spätestens im Bereich der seitlichen Ränder der Breite B der Bodenaufstandsfläche
zumindest im Wesentlichen tangential und axial nach außen fortgeführt ist. Die
Unterzugskontur 11a der Quernuten 19 folgt daher nicht mehr der Kontur der
Karkasse 14. Der Gürtelverband 13, der hier ebenfalls aus zwei Gürtellagen 13a,
13b besteht, von welchen die Lage 13b die breitere ist, überragt auch hier seitlich
die Breite B der Bodenaufstandsfläche des Reifens und ist so angeordnet, dass er
zu den Schulterbereichen hin der Unterzugskontur 11a folgt. Die Auslegung wird
bevorzugt so getroffen, dass bei eingefedertem Reifen sowohl die Unterzugskontur
11a als auch der Gürtelverband 13 zumindest im Wesentlichen parallel zur
Bodenkontur verlaufen.
Über den Großteil der Breite B der Bodenaufstandsfläche ist es erwünscht und von
Vorteil, wenn der unbelastete Reifen eine gewisse Krümmung besitzt, der sowohl
der Laufstreifen 11 bzw. seine Unterzugskontur 11a als auch der Gürtelverband 13
folgen. Die tangentiale Ausrichtung der Unterzugskontur 11a und des
Gürtelverbandes 13 sollte daher frühestens in einem Abstand vom Rand der Breite
B einsetzen, der 15%, insbesondere höchstens 10% von dem betreffenden Rand
entfernt ist.
Die erfindungsgemäße Konturauslegung kann grundsätzlich durch gewisse
Umschichtungen von Mischungsmaterial und durch eine Vulkanisation des
Rohreifens in einer Form, die die Unterzugskontur 11a im Bereich der
Schulterquernuten 19 entsprechend ausbildet, erzielt werden. Zusätzlich wird
beispielsweise der Laufstreifen 11 mit etwas weniger Material an seinen
Randbereichen erstellt und im Bereich unterhalb der Randbereiche des
Gürtelverbandes 13 Material über die Seitenwandmischung ergänzt. Dabei kann
alternativ oder zusätzlich ein ein- oder mehrteiliges Gummiprofil mit geeignetem
Querschnitt und entsprechender Querschnittsfläche bzw. Volumen beim Aufbau des
Rohreifens eingebaut werden.
Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt. Die
gegenständliche Erfindung ist auch bei Fahrzeugluftreifen für Nutzfahrzeuge
anwendbar und mit guten Ergebnissen bezüglich der Verbesserung der
Gürtelkanten, der Haltbarkeit und des Rollwiderstandes einsetzbar.
Selbstverständlich kann anstelle einer einlagigen eine mehrlagige Karkasse
vorgesehen sein und es können auch mehr als zwei Gürtellagen im Gürtelverband
vorhanden sein. Der Laufstreifen kann darüber hinaus auch zweiteilig ausgeführt
sein und somit eine sogenannte Cap/Base-Konstruktion aufweisen. Unterhalfb des
Laufstreifens, zwischen Gürtelverband und dem Laufstreifen kann ferner noch eine
gesonderte dünne Gummilage, ein sogenannter Unterprofilgummi vorgesehen
werden. Selbstverständlich können die Schulterquernuten an ihren äußeren
Endbereichen in Rillen übergehen, die bis in die oberen Seitenwandbereiche hinein
verlaufen, seicht ausgeführt sind und lediglich eine dekorative Funktion besitzen.
Claims (5)
1. Fahrzeugluftreifen mit einer zumindest einlagig ausgeführten Radialkarkasse,
einem profilierten Laufstreifen mit auf volle Profiltiefe ausgeführten Nuten und
über die Breite der Austandsfläche hinaus verlaufenden Schulterquernuten, die
jeweils zumindest bereichsweise auf die volle Profiltiefe ausgeführt sind und
deren Einhüllende im Reifenquerschnitt die Unterzugskontur definiert, und mit
einem aus insbesondere mindestens zwei Gürtellagen bestehenden
Gürtelverband, welcher eine die Breite der Aufstandsfläche des Reifens
überragende Breite besitzt, wobei der Verlauf der Unterzugskontur zumindest im
Wesentlichen mit dem Verlauf des Gürtelverbandes übereinstimmt, dadurch
gekennzeichnet, dass die Unterzugskontur (11a) mitsamt dem Gürtelverband
(13) spätestens an den seitlichen Rändern der Aufstandsfläche beginnend
zumindest im Wesentlichen tangential nach außen geführt ist, so dass im
eingefederten Zustand des Reifens in der Aufstandsfläche sowohl die
Unterzugskontur (11a) als auch der Gürtelverband (13) über ihre gesamte
Erstreckung zumindest im Wesentlichen parallel zur Bodenkontur verlaufen.
2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
tangentiale Fortführung der Unterzugskontur (11a) und des Verlaufes des
Gürtelverbandes (13) in einem Abstand von den seitlichen Rändern der
Bodenaufstandsfläche beginnt, der höchstens 15%, insbesondere bis zu 10%,
der Breite (B) der Aufstandsfläche beträgt.
3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
unterhalb der Kantenbereiche des Gürtelverbandes (13) Mischungs- bzw.
Gummimaterial ergänzt bzw. eingebracht ist, wobei der Laufstreifen (11) in
seinen Randbereichen mit geringerem Mischungs- bzw. Gummimaterial
ausgeführt ist.
4. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Seitenwände (12) in ihren radial innerhalb der Gürtelkanten anschließenden
Bereichen voluminöser ausgeführt sind.
5. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das
unterhalb der Kantenbereiche des Gürtelverbandes (13) ergänzte Mischungs-
bzw. Gummimaterial in Form zumindest eines Gummiprofils eingebracht ist.
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