DE4032166A1 - Radialreifen, insbesondere fuer allrad-fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialreifen, insbesondere für Allrad-Fahrzeuge, mit einem torusförmigen Körper, welcher zwei Seitenwände, Wulstbereiche, einen Lauf­ streifen sowie einen zumindest zweilagigen Gürtelverband und eine zumindest einlagige Radialkarkasse aufweist.

Durch die von Jahr zu Jahr steigende Anzahl von Allrad- Fahrzeugen sind die Anforderungen, die von den Fahrzeug­ herstellern an die Reifenhersteller gestellt werden, in immer stärkerem Maße gestiegen. Die Angebotspalette an Reifen, die speziell für diesen Zweck bisher entwickelt wurden, ist daher sehr vielfältig und nur schwer über­ schaubar. Die am Markt erhältlichen und für allradge­ triebene Fahrzeuge besonders empfohlene Reifen unter­ scheiden sich von den sonstigen Serienreifen insbesondere durch die Laufflächenprofilgestaltung. Um einen etwaigen Einsatz des Fahrzeuges im Gelände besser entsprechen zu können, sind diese Reifen vielfach mit einem grob­ stolligeren Profil, teilweise auch mit dickeren Seiten­ wänden, versehen. Im zunehmenden Ausmaß werden für all­ radgetriebene PKW auch sogenannte Ganzjahresreifen an­ geboten, die ebenfalls vom Profil her entsprechend ge­ staltet sind, um den unterschiedlichen Einsatzbedingungen im Winter und im Sommer gerecht zu werden.

Bei Geradeausfahrt oder beschleunigter Fahrt kommen die Vorteile des Allradantriebes voll zur Geltung. Beim Bremsen auf Fahrbahnen mit unterschiedlicher Griffig­ keit rechts/links treten jedoch Probleme auf, da die unterschiedlichen Bremskräfte an den Vorderrädern ein erhebliches Giermoment um die Hochachse bewirken können. Bei Fahrzeugen mit ABS sind dagegen die Hinterradbrems­ kräfte gleich groß und entsprechen der kleineren Griffig­ keit (select low princip), so daß am Hinterrad mit der größeren Griffigkeit eine Seitenkraftreserve erhalten bleibt. Grundsätzlich kann eine Gierbewegung um die Hochachse des Fahrzeuges durch Gegenlenken ausgeglichen werden, doch überfordert dieses Gegenlenken viele Fahrer. Es ist daher üblich geworden, die meisten Allradfahr­ zeuge mit einer Giermomentaufbauverzögerung für den Bremsdruckaufbau an den Vorderrädern auszustatten, die einen ausreichend langsamen Aufbau des Giermomentes be­ wirkt und dem Fahrer genügend Zeit läßt, das Fahrzeug mit geeigneten Lenkbewegungen zu stabilisieren. Eine Giermomentaufbauverzögerung hat somit eindeutig Vorteile, jedoch geht im Endeffekt Bremsweg verloren.

Bei allradgetriebenen Fahrzeugen mit ABS erfolgt die Bremsregelung der angetriebenen Räder zusätzlich über eine Radschlupfregelung, um ein Blockieren unter allen Bremsbedingungen zu verhindern.

Zusammenfassend läßt sich daher feststellen, daß es nur mit einem hohen technischen Aufwand möglich ist, die Probleme, die beim Bremsen von allradgetriebenen Fahr­ zeugen, insbesondere von Fahrzeugen mit ABS, auftreten können, in den Griff zu bekommen.

Hier haben nun die Überlegungen eingesetzt, die schließ­ lich zur vorliegenden Erfindung führten, nämlich, daß auch der Reifen, der ja den unmittelbaren Kontakt zur Straße herstellt, dazu beitragen könnte, die aufge­ zeigten Probleme in den Griff zu bekommen, und den hohen regeltechnischen Aufwand am Fahrzeug entweder zumindest zum Teil zu ersetzen und/oder zu unterstützen. In diesem Sinne ist demnach auch die dieser Erfindung zugrunde liegende Zielsetzung zu verstehen.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß da­ durch, daß im Reifenkörper zumindest eine elastomere Platte eingebettet ist, die in Umfangsrichtung dämpfend wirkt und bei Seitenkraftbeanspruchung eine hohe Dehn­ steifigkeit des Reifenverbandes bewirkt, so daß die durch das Verhältnis von Mittelkraft B zu Hysteresis­ kraft d bestimmbare Dämpfung des Reifenverbandes zwischen 0,1 und 0,25 und die Dehnsteifigkeit des Reifenverbandes zumindest 6 × 10⁴ daN beträgt.

Ein gemäß der vorliegenden Erfindung konzipierter All­ radreifen zeigt demnach beim Bremsen ein von den be­ kannten Reifen abweichendes Verhalten. Durch die Dämpfung in Umfangsrichtung kommt nämlich die Bremskraft, die sich über die Felge und den Reifen außen in der Auf­ standfläche desselben überträgt, verzögert zum Wirken. Das heißt also, daß bei einem gemäß der Erfindung ge­ stalteten Reifen die Ansprechzeit auf eine Bremskraft etwas verlängert wird, was von der Wirkung her einer Giermomentaufbauverzögerung entspricht, ohne daß jedoch Bremsweg verloren geht. Bei Seitenkraftbeanspruchung, insbesondere beim Kurvenfahren, muß der Reifen weiterhin ausreichend quersteif bleiben. Das heißt, der Reifen soll möglichst schnell auf Seitenkraftbeanspruchungen ansprechen, was durch die hohe Dehnsteifigkeit gewähr­ leistet ist.

Besonders vorteilhafte Ausführungsvarianten und Aus­ gestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

So können vor allem die elastomeren Platten an unter­ schiedichen Stellen im Reifenkörper untergebracht werden, wobei eine Anordnung im Gürtelverband und/oder in den Seitenwandbereichen und/oder in den Wulstbereichen, je­ weils in Umfangsrichtung verlaufend, möglich ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die elastomeren Platten mit einer Vielzahl von regel­ mäßig oder unregelmäßig verteilten Löchern, Vertiefungen, Einschlüsse od. dgl. versehen.

Die Löcher können von unterschiedlicher Gestalt sein. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind die Löcher, in Draufsicht betrachtet, kreisförmig, elliptisch bzw. in der Form von Langlöchern gestaltet.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante sind Löcher vor­ gesehen, die, in Draufsicht betrachtet, einen etwa kreisförmig gestalteten Mittelteil mit zwei miteinander fluchtenden schmäleren Ansätzen aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können Löcher vorgesehen werden, die, in Draufsicht betrachtet, zwei kreisförmige, durch einen schmäleren Steg miteinander verbundene Elemente aufweisen.

Erfindungsgemäß ist weiters jede Platte von gleich­ bleibender Dicke, die zwischen 0,5 und 3 mm beträgt. Die Löcher selbst sind von der Dimensionierung her klein gehalten. Insbesondere ist, in Draufsicht betrachtet, der größte Durchmesser 5 mm, der kleinste Durchmesser 0,1 mm. Benachbarte Löcher haben einen Minimalabstand 0,2 mm und einen Maximalabstand von 10 mm.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung werden im Reifenkörper Platten eingebettet, deren in den Randbereichen vorgesehenen Löcher eine Haupterstreckung in Umfangsrichtung, und deren im Mittel­ bereich vorgesehenen Löcher eine Haupterstreckung quer zur Umfangsrichtung aufweisen. Durch eine derartige Anordnung kann man den Hauptbeanspruchungsrichtungen im Reifen besonders gerecht werden.

Von der Anordnung im Reifenkörper her ist es besonders günstig, wenn die im Gürtelverband vorgesehenen Platten zwischen zwei benachbarten Gürtellagen und/oder zwischen der innersten Gürtellage und der Karkasslage angeordnet sind. Auch eine Anordnung in den Seitenwandbereichen ist besonders günstig. Bevorzugt werden dort die Platten außerhalb und/oder innerhalb der Karkasse angeordnet. Auch eine Anordnung zumindest einer Platte jeweils im Wulstbereich, und zwar oberhalb des Wulstkernes, ist möglich.

Die Platten werden weiters bevorzugt als vorvulkanisierte, mit den Löchern versehene Platten während des Reifen­ aufbaus im Unterbau eingebracht.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die einige Ausführungsbei­ spiele des erfindungsgemäßen Reifens darstellt, näher beschrieben.

Hierbei zeigt Fig. 1 einen Reifen im Quer­ schnitt mit einer ersten Ausführungsvariante der Er­ findung, Fig. 1a das Hystereseverhalten eines Kord/Gummi- Verbandes, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Seiten­ wand mit einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Wulstbereich eines Reifens mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die Fig. 4a bis 4f unterschiedliche Ausführungsvarianten von Abschnitten von Plätten und Fig. 5 eine bevorzugte Ausführungsvariante einer elastomeren Platte.

Der Fahrzeugreifen gemäß Fig. 1 setzt sich im wesent­ lichen aus folgenden Bauteilen zusammen: einer luft­ dichten Innenplatte 1, einer mindestens einlagigen Karkasse 2, die durch Umschlingen von Wulstkernen 3 ver­ ankert ist, zwei Seitenwänden 4, einen Gürtelverband aus mindestens zwei Gürtellagen 5 und einem Laufflächen­ teil 6, der mit einem Laufflächenprofil versehen ist.

Gemäß der Erfindung ist es nun wesentlich, daß im Reifen­ körper an bestimmter Stelle bzw. an bestimmten Stellen zumindest ein in Umfangsrichtung verlaufender Bauteil vorgesehen wird, der bei einer Umfangskraftbeanspruchung, insbesondere beim Bremsen, eine bestimmte Dämpfung des Reifenverbandes, und demnach eine Verzögerung der An­ sprechzeit, die die Zeitspanne zwischen der Bremswirkung am Rad und der Übertragung auf die Fahrbahn bedeutet, bewirkt. Bei Seitenkraftbeanspruchung, etwa auch beim Kurvenfahren, kann durch diesen Bauteil eine hohe Dehn­ steifigkeit des Reifenverbandes in Querrichtung erzielt werden, um somit die Ansprechzeit auf Lenkkräfte sehr klein zu halten.

Nach der Erfindung ist nun im Reifenkörper, und zwar im Gürtelbereich (Fig. 1), in den Seitenwandbereichen (Fig. 2) oder in den Wulstbereichen zumindest eine elastomere Platte 7 eingebettet, wodurch die Dämpfung des Reifenverbandes in Umfangsrichtung auf einen be­ stimmten Wert festlegbar ist. Fig. 1a zeigt das Hysterese­ verhalten eines Gummi/Kord-Verbandes, wobei ε_x die Dehnung in Umfangsrichtung und T die Umfangskraft ist. Das Verhältnis von Mittelkraft B zu Hysteresiskraft d soll nach der Erfindung innerhalb eines Bereiches zwischen 0,1 und 0,25 (0,1 25) liegen. Die Dehnsteifig­ keit EF [daN] des Reifenverbandes in Querrichtung soll größer als 6 × 10⁴ daN betragen.

Gemäß den Ausführungsbeispielen sind die elastomeren Platten 7 zur Erzielung der angeführten Dämpfung und Dehnsteifigkeit mit Löchern versehen. An dieser Stelle wird darauf verwiesen, daß unter dem Begriff "Löcher" Perforationen, Vertiefungen oder Einschlüsse verstanden werden. Jede Platte 7 ist von gleichbleibender Dicke, die zwischen 0,5 und 3 mm beträgt, und weist eine Viel­ zahl von regelmäßig oder unregelmäßig verteilten Löchern auf. Die Platten 7 werden beispielsweise als vorvulkani­ sierte, mit den Löchern versehene Platten während des Reifenaufbaus in den Reifenkörper eingebracht. Bevorzugt werden die Platten 7 aus einer Kautschukmischung ge­ fertigt, die der Kautschukmischung eines Reifenbauteiles entspricht bzw. ähnlich ist, wo die Anordnung im Reifen­ körper vorgesehen ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4a bis 4f und auf Fig. 5 werden bevorzugte Ausführungsvarianten der Platte 7 beschrieben. Hiebei ist in diesen Zeichnungsfiguren mit dem Pfeil x jeweils die Umfangsrichtung des Reifens eingezeichnet. Die Fig. 4a bis 4f zeigen sehr kleine, jeweils ein Loch umfassende Einzelabschnitte von Platten 7, wobei in Fig. 4a ein Abschnitt mit einem in Drauf­ sicht kreisförmigen Loch 8a, in Fig. 4b ein Abschnitt mit einem in Draufsicht elliptischen Loch 8b bzw. einem Langloch, dessen größte Erstreckung in x-Richtung ver­ läuft, in Fig. 4c ein Abschnitt mit einem in Draufsicht elliptischen Loch 8b, dessen größte Erstreckung jedoch quer zur x-Richtung verläuft, dargestellt ist. Fig. 4d zeigt einen Abschnitt, wo ein Langloch 8b gegenüber der Umfangsrichtung geneigt angeordnet ist. Fig. 4e zeigt einen Abschnitt mit einem Loch 8c, bei dem ein in Drauf­ sicht kreisförmig gestalteter Mittelteil mit zwei in x-Richtung verlaufenden schmäleren Ansätzen versehen ist und Fig. 4f zeigt einen Abschnitt mit einem Loch 8d, welches aus zwei in Draufsicht kreisförmigen, durch einen schmalen Steg miteinander verbundenen Elementen besteht, wobei auch hier eine Erstreckung in x-Richtung vorliegt.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, kann die elastomere Platte 7 mit Löchern unterschiedlicher Ausgestaltungen versehen sein. Um den Hauptbeanspruchungen im Reifen besonders gerecht zu werden, ist es vorteilhaft, wenn, wie diese Zeichnungsfigur zeigt, in den seitlichen Rand­ bereichen der Platte Löcher 8c vorgesehen werden, die sich in x-Richtung, also in Umfangsrichtung des Reifens, erstrecken, im Mittelbereich solche Löcher 8c vorgesehen werden, die unter einem Winkel zur x-Richtung geneigt verlaufen.

Selbstverständlich kann eine Platte 7 auch nur mit in Draufsicht kreisförmigen Löchern oder nur mit ellip­ tischen Löchern usw. versehen werden. Es ist jedoch auch möglich, bei einer einzigen Platte 7 alle möglichen Aus­ gestaltungen von Löchern miteinander zu kombinieren.

Der größte Durchmesser der Löcher 8a bis 8d sollte 5 mm nicht übersteigen, der kleinste Durchmesser der Löcher 8a bis 8d wird 0,1 mm gewählt. Der geringste Abstand zwischen benachbarten Löchern sollte 0,2 mm gewählt werden, der maximale Abstand soll 10 mm nicht über­ schreiten. Auf eine Länge von 10 cm könnten beispiels­ weise 50 Reihen à 50 kreisförmige Löcher 8a vorgesehen werden, deren Durchmesser 1 mm beträgt und deren Abstände voneinander, jeweils von Mittelpunkt zu Mittelpunkt be­ trachtet, 2 mm betragen.

In den Fig. 1 bis 3 sind Ausführungsbeispiele von besonders vorteilhaften Anordnungen der elastomeren Platten 7 dargestellt. Gemäß Fig. 1 ist eine Platte 7 zwischen zwei Gürtellagen 5 und eine zweite Platte 7 zwischen der innersten Gürtellage 5 und der Karkasslage 2 angeordnet. Die Platten 7 sind geringfügig schmäler als die Gürtellagen 5 und können sozusagen bandförmig um den ganzen Reifenumfang verlaufend angeordnet sein.

Es wird angemerkt, daß die Platten 7 auch nur abschnitts­ weise um den Reifenumfang angeordnet werden können und daß es weiters auch möglich ist, anstelle der dargestellten breiten Platten streifenförmige Platten zu verwenden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, können auch in den Seitenwänden 4 Platten 7 angeordnet werden. Im darge­ stellten Ausführungsbeispiel sind hierbei pro Seitenwand 4 jeweils zwei Platten 7 angeordnet und zwar eine außer­ halb der Karkasse 2 und die zweite innerhalb der Karkasse 2.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante, wo im Wulstbereich eine Platte 7 eingebaut ist.

Es ist weiters auch möglich, wobei diese Variante ge­ sondert nicht dargestellt ist, im Schulterbereich des Reifens elastomere Platten einzubauen.

Selbstverständlich können die Platten 7 nur im Gürtel­ bereich oder nur in den Seitenwandbereichen eingebaut sein. Es kann aber zweckmäßig sein, bei einem Reifen an mehreren Stellen erfindungsgemäße Platten einzubauen.

Claims (13)

1. Radialreifen, insbesondere für Allrad-Fahrzeuge, mit einem torusförmigen Körper, welcher zwei Seiten­ wände, Wulstbereiche, einen Laufstreifen sowie einen zumindest zweilagigen Gürtelverband und eine zumindest einlagige Radialkarkasse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Reifenkörper zumindest eine elastomere Platte eingebettet ist, die in Umfangs­ richtung dämpfend wirkt und bei Seitenkraftbean­ spruchung eine hohe Dehnsteifigkeit des Reifenver­ bandes bewirkt, so daß die durch das Verhältnis von Mittelkraft (B) zu Bysteresiskraft (d) bestimm­ bare Dämpfung des Reifenverbandes zwischen 0,1 und 0,25 und die Dehnsteifigkeit des Reifenverbandes zumindest 6 × 10⁴ daN betragt.

2. Radialreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Reifenkörper angeordneten elastomeren Platten (7) im Gürtelverband und/oder in den Seiten­ wandbereichen und/oder in den Wulstbereichen, je­ weils in Umfangsrichtung verlaufend, eingebettet sind.

3. Radialreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elastomeren Platten 7 mit einer Vielzahl von regelmäßig oder unregelmäßig verteilten Löchern, Vertiefungen, Einschlüssen oder dgl. ver­ sehen sind.

4. Radialreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (8a, 8b), in Draufsicht betrachtet, kreisförmig, elliptisch bzw. in der Form von Lang­ löchern gestaltet sind.

5. Radialreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (8c), in Draufsicht betrachtet, einen etwa kreisförmig gestalteten Mittelteil mit zwei mit­ einander fluchtenden schmäleren Ansätzen aufweisen.

6. Radialreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (8d), in Draufsicht betrachtet, zwei kreisförmige, durch einen schmäleren Steg miteinander­ verbundene Elemente aufweisen.

7. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die elastomeren Platte(n) (7) eine gleichmäßige Dicke von 0,5 bis 3 mm aufweist bzw. aufweisen.

8. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß, in Draufsicht betrachtet, der größte Durchmesser der Löcher 5 mm, der kleinste Durchmesser 0,1 mm beträgt.

9. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen be­ nachbarten Löchern (8a bis 8d) mindestens 0,2 mm und höchstens 10 mm beträgt.

10. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die im Gürtelverband an­ geordneten elastomeren Platte(n) (7), insbesondere zwischen zwei benachbarten Gürtellagen (5) und/oder zwischen der innersten Gürtellage (5) und der Karkass­ lage (2) angeordnet ist bzw. sind.

11. Radialreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Randbereichen der elastomeren Platte (7) Löcher angeordnet sind, die ihre Haupterstreckung in Umfangsrichtung haben und im Mittelbereich Löcher an­ geordnet sind, die ihre Haupterstreckung quer zur Umfangsrichtung haben.

12. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die in die Seitenwände (4) eingebetteten elastomeren Platte(n) (7) außerhalb und/oder innerhalb der Karkasse (2) angeordnet sind.

13. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die in den Wulstbereichen eingebetteten elastomeren Platten (7) oberhalb der Wulstkerne (3) angeordnet sind.