Fahrzeugluftreifen

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Im Betrieb können sich Kraftfahrzeuge elektrostatisch aufladen. Dies geschieht beispielsweise durch mechanische Reibung zweier Komponenten aneinander, wie zum Beispiel eine rotierende Welle im Getriebe, oder auch durch die Reibung der Laufflächen der Fahrzeugluftreifen beim Abrollen auf der Straße. Normalerweise wird die elektrostatische Ladung über die Fahrzeugluftreifen an die Straße abgegeben. Dies ist möglich, da diese unter anderem aus elektrisch leitenden Materialien, insbesondere Gummimischungen, bestehen. Wird die elektrostatische Aufladung nicht von dem Kraftfahrzeug abgeführt, kann zum Beispiel die Elektronik des Kraftfahrzeuges beeinträchtigt werden. Für den elektrischen Widerstand eines Kraftfahrzeuges gibt es gesetzliche Vorgaben. Der Gesamtwiderstand, gemessen zwischen der Lauffläche des Fahrzeugluftreifens und der Felge, sollte nicht mehr als 10 ⁺⁶ Ω betragen, das heißt der Fahrzeugluftreifen muss leitfähig sein.

Weiterhin ist es bekannt, dass durch die Verwendung von Material mit einem hohen Siliziumdioxid-Anteil, vor allem in der Gummimischung des Laufstreifens, die grundsätzlichen Eigenschaften der Fahrzeugluftreifens, wie zum Beispiel Grip, Rollwiderstand und Elastizität, verbessert werden können. Der Einsatz von Siliziumdioxid (Sio ₂ ), das auch als "Silica" oder "Kieselsäure" bezeichnet wird, stabilisiert das Netz der Verbindungen zwischen den einzelnen Stoffen einer Gummimischung. Im Vergleich zur herkömmlichen Struktur mit zwei Knoten (Schwefel und Kohlenstoff) erhöht die auf diese Weise ausgebildete Dreiknoten-Struktur (Schwefel, Kohlenstoff, und Silikat) die Festigkeit des Materials. Weiterhin wird durch den Einsatz von Siliziumdioxid die Haftung des Fahrzeugluftreifens auf der Fahrbahn verbessert, da die Gummimischung wegen der höheren Festigkeit weicher ausgelegt werden kann. Die Verwendung von Siliziumdioxid hat jedoch den Nachteil, dass die elektrische Leitfähigkeit des Fahrzeugluftreifens abnimmt. Da die elektrostatischen Aufladungen im Wesentlichen über die Fahrzeugluftreifen von dem Kraftfahrzeug abgeleitet werden, ist die Verwendung des weniger oder nur schwach leitfähigen Siliziumdioxids also problematisch. Mit zunehmendem Siliziumdioxid-Anteil in der Gummimischung des Laufstreifens weist der Fahrzeugluftreifen eine geringere elektrische Leitfähigkeit beziehungsweise einen größeren elektrischen Widerstand auf, als Fahrzeugluftreifen mit einem höheren Ruß-Anteil im Laufstreifen.

Ein Fahrzeugluftreifen mit den voranstehend beschriebenen Eigenschaften umfasst zumindest einen Laufstreifen mit einer äußeren elektrisch nicht-leitenden Laufstreifenkappe mit einer profilierten Lauffläche und einer inneren Laufstreifenbasis sowie eine nicht-leitende Gürtelbandage als gewebeartige Zwischenlage zwischen Laufstreifenbasis und dem darunter angeordneten Gürtel. Der Siliziumdioxid-Anteil im Fahrzeugluftreifen wird insbesondere mittels der Gürtelbandage aus Siliziumdioxid erhöht, wodurch die Eigenschaften des Fahrzeugluftreifens verbessert werden. Die Laufstreifenbasis und die Lauf streifenkappe werden in Fachkreisen auch als „Base" beziehungsweise„Cap" bezeichnet.

Zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit ist es bereits bekannt, an der Basis des Laufstreifens mehrere elektrisch leitende Leitfähigkeits streifen, sogenannte„carbon center beams" (CCB), auszubilden. Diese Leitfähigkeitsstreifen reichen in radialer Richtung von der Basis durch die äußere Lauf streifenkappe bis zur Lauffläche und stellen so eine elektrische Verbindung zur Straßenoberfläche her. Weiterhin ist es bekannt, in der elektrisch nicht-leitenden Gürtelbandage eine Vielzahl von Lücken beziehungsweise Spalte auszubilden, welche die elektrische Verbindung des Fahrzeugluftreifens zur Straßenoberfläche überbrücken. Aus der DE 198 50 766 84 ist ein Fahrzeugluftreifen mit einem Gürtel und mit einem zwischen Gürtel und Lauffläche angeordneten Laufstreifen bekannt. Der Laufstreifen ist aus einer radial äußeren und einer radial inneren Gummilage aufgebaut, wobei die radial innere Gummilage zwei Bereiche aus unterschiedlichen Kautschukmischungen aufweist. Zusätzlich ist ein weiterer Bereich ausgebildet, welcher sich vom Gürtel bis zur Lauffläche erstreckt und aus einer leitfähigen Kautschukmischung mit einem hohen Rußanteil besteht. Die radial äußere Gummilage entspricht hierbei der nicht-leitenden Laufstreifenkappe und die radial innere Gummilage der leitenden Lauf Streifenbasis. Der weitere Bereich stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Basis und der Lauffläche des Fahrzeugluftreifens beziehungsweise der Straßenoberfläche her.

Des Weiteren ist aus der EP 0 718 127 Bl beziehungsweise deren Übersetzung DE 695 09 623 T2 ein Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen aus einem elektrisch nicht- oder nur schlecht leitenden Material mit einer profilierten Lauffläche und einer inneren elektrischleitenden Laufstreifenbasis bekannt. Der hier beschriebene Fahrzeugluftreifen zeichnet sich durch mindestens eine radial vorstehende, einstückig ausgebildete Verlängerung der Lauf Streifenbasis aus, die sich von der Lauf Streifenbasis radial nach außen zur Lauffläche erstreckt.

Im Übrigen ist aus der EP 1 475 248 Bl noch ein Fahrzeugluftreifen bekannt, enthaltend eine Gürtelbandage aus einer Lage mit in eine unvulkanisierte Kautschukmischung eingebetteten Festigkeitsträgern, wobei die Festigkeitsträger innerhalb der Lage im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und Hybridcorde sind, die aus einem ersten verdrehten Garn mit einem hohen Elastizitätsmodul und einem zweiten verdrehten Garn mit einem niedrigen Elastizitätsmodul, die miteinander endverdreht sind, aufgebaut sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugluftreifen mit verbesserter elektrischer Leitfähigkeit zu schaffen, ohne dabei die weiteren Eigenschaften des Fahrzeugluftreifens zu beeinträchtigen. Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Fahrzeugluftreifen, zumindest aufweisend einen Laufstreifen mit einer äußeren Laufstreifenkappe („Cap", im Folgenden auch kurz „Kappe" genannt) mit einer profilierten Lauffläche, einer inneren Laufstreifenbasis („Base", im Folgenden auch kurz „Basis" genannt) und mindestens einem elektrisch leitenden Leitfähigkeits streifen, welcher in radialer Richtung von der Laufstreifenbasis durch die Lauf streifenkappe bis zur Lauffläche reicht, eine unter der Laufstreifenbasis angeordnete, elektrisch nicht-leitende Gürtelbandage mit einer Vielzahl an Lücken, einen mehrlagigen Gürtel, eine Karkasse und Seitenwände, wurde erfindungsgemäß dahingehend verbessert, dass die Lücken in der Gürtelbandage mit einem elektrisch leitenden Material gefüllt sind. Bei dem erfindungs gemäßen Fahrzeugluftreifen wird die Lauffläche des Fahrzeugluftreifens von der Kappe ausgebildet, welche herkömmlicherweise aus einer nicht-leitenden Gummimischung besteht. Unter der Kappe ist die Basis des Laufstreifens angeordnet. Diese kann beispielsweise aus zumindest einer mit Ruß gefüllten Gummimischung gebildet sein und ist somit leitfähig. Alternativ kann die Basis aus einem nicht-leitenden Material, insbesondere einer nicht-leitenden Gummimischung, ausgebildet sein. An der Basis ist mindestens ein elektrisch leitender Leitfähigkeitsstreifen, kurz CCB, ausgebildet. Ist die Basis aus einem leitenden Material ausgebildet, so ist der Leitfähigkeits streifen bevorzugt aus dem gleichen leitenden Material wie die Basis gebildet. Insbesondere können in dieser Ausgestaltung dann die Leitfähigkeits streifen und die Basis als ein Bauteil, also einstückig, ausgebildet werden. Die Leitfähigkeits streifen ragen von der Basis durch die Kappe in radialer Richtung bis zur äußeren Lauffläche des Fahrzeugluftreifens und stellen so einen elektrischen Kontakt zur Straßenoberfläche bereit. Bei den erfindungs gemäßen Fahrzeugluftreifen ist unterhalb der Basis, das heißt zwischen der Basis und dem Gürtel, noch die nicht-leitende Gürtelbandage angeordnet. Die Gürtelbandage ist aus einem nicht-leitenden Material ausgebildet, insbesondere aus einer zumindest Siliziumdioxid aufweisenden Gummimischung. Um die elektrische Leitfähigkeit des Fahrzeugluftreifens auch bei einem hohen Siliziumdioxid-Anteil zu gewährleisten, weist die Gürtelbandage eine Vielzahl von Lücken, Löchern oder Spalten auf. Im Rahmen dieser Erfindung wird unter dem Begriff Lücke eine durch die Gürtelbandage durchgehende Aussparung verstanden. Durch diese Lücken wird ein elektrischer Kontakt zwischen Gürtel und Basis beziehungsweise mittels der Leitfähigkeits streifen weiter zur Straßenoberfläche hergestellt. Die elektrostatische Aufladung des Fahrzeuges kann somit auch bei Fahrzeugluftreifen, die hauptsächlich aus einem weniger oder nicht leitfähigen Material bestehen, vorteilhaft an die Straßenoberfläche abgeleitet werden.

Erfindungsgemäß sind die Lücken zur weiteren Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit des Fahrzeugluftreifens mit einem elektrisch leitenden Material gefüllt. Dabei sieht eine allgemeine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Lücken mit einer elektrisch leitfähigen Gummimischung gefüllt sind. Eine Weiterentwicklung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass die Lücken mit demselben Material wie die Laufstreifenbasis gefüllt sind. Diese Ausgestaltung kann zum Beispiel realisiert werden, indem beim Herstellungsprozess des Fahrzeugluftreifens die Basis auf die Gürtelbandage aufgebracht wird und die Gummimischung der Basis in die Lücken der Gürtelbandage eindringt.

Gemäß der voranstehend bereits erwähnten Ausgestaltung der Basis aus einem nichtleitenden Material ist der mindestens eine Leitfähigkeitsstreifen entsprechend bevorzugt aus einem anderen, elektrisch leitenden Material wie die Laufstreifenbasis. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine leitende Gummimischung handeln. Vorteilhafterweise können die Leitfähigkeitsstreifen aus demselben leitenden Material ausgebildet sein, mit welchem die Lücken gefüllt sind. Folglich kann trotz der nicht-leitenden Basis der elektrische Kontakt des Fahrzeugluftreifens zur Straßenoberfläche gewährleistet werden.

Die Gürtelbandage ist bevorzugt als Gewebe ausgebildet. Bei der Herstellung des Fahrzeugluftreifens wird die Gürtelbandage um den Gürtel des Fahrzeugluftreifens gewickelt beziehungsweise aufgespult. Dabei entsteht das erfindungs gemäße Spulbild der Gürtelbandage aus Gewebefasern und Lücken. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Gürtelbandage mindestens eine Lage eines Gewebes aufweist. Bevorzugt wird erfindungsgemäß eine Gürtelbandage mit ein oder zwei Lagen. Das Gewebe der Gürtelbandage kann zum Beispiel aus einem der folgenden Materialien ausgebildet sein: Nylon (N) oder Hybridmaterialien aus Nylon (N) und Aramid (A). Beispielsweise eignet sich Nylon mit einer Stärke beziehungsweise Feinheit, gemessen in dtex, von N470x2, N940xl, N940x2, N1400xl, N1400x2 oder als Hybridmaterial A1680x2/N470xl, A1680xl/Nl 100x1, AI 100xl/Nl 100x1, wobei die Angabe xl für einen Einfachcord und x2 für einen Zweifachcord steht.

Die Lücken in der Gürtelbandage bilden vorteilhaft eine Gesamtfläche von mindestens 10 mm 2 aus. Das heißt, es sind vorteilhaft mindestens 10 mm 2 des Gürtels zwischen den äußeren Enden des Spulbildes über den gesamten Umfang des Fahrzeugluftreifens sichtbar, also nicht von der Gürtelbandage bedeckt.

Eine Ausgestaltung dessen sieht ferner vor, dass im Zentrum der Gürtelbandage genau eine Lage ausgebildet ist und die Gürtelbandage eine Fläche von 30 bis 99 % des Laufstreifens bedeckt. Unter Zentrum wird hier ein Bereich verstanden, welcher mindestens 10 mm von den äußeren Enden des Gürtels entfernt ist.

Eine andere Ausgestaltung besteht darin, dass im Zentrum der Gürtelbandage ein oder zwei Lagen ausgebildet sind und insgesamt eine Fläche von 95 bis 190% bedeckt ist. Die Prozentangabe von 190% soll hierbei verdeutlichen, dass bestimmte Bereiche der Gürtelbandage auch von beiden Lagen bedeckt sind.

Die Lücken können in Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens durchgehend ausgebildet sein. Beispielsweise sind die Lücken in Umfangsrichtung spiralförmig, das heißt mit axialem Versatz, oder ringförmig, das heißt ohne axialen Versatz, ausgebildet. Dies ist abhängig von der Art und Weise wie das Gewebe der Gürtelbandage auf den Gürtel aufgespult wird. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Gürtelbandage sind die Lücken regelmäßig voneinander beabstandet ausgebildet. Zudem können die Lücken gruppenweise in der Gürtelbandage ausgebildet sein, das heißt es sind mindestens zwei Lücken, vorzugsweise mindestens drei Lücken, nebeneinander angeordnet und anschließend ist in einem Abstand die nächste Lücke oder Gruppe von Lücken angeordnet. Entsprechend können die Lücken gruppenweise regelmäßig voneinander beabstandet ausgebildet sein. Eine Gruppe von Lücken umfasst mindestens zwei Lücken, vorzugsweise mindestens drei Lücken.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Lücken eine Breite von 0,2 bis 1,5 cm auf. Als besonders bevorzugte Ausgestaltung zur Verbesserung der Leitfähigkeit des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens haben sich Lücken mit einer Breite von 1 cm herausgestellt. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Lücken oder zwei benachbarten Gruppen von Lücken beträgt vorzugsweise von 0,2 bis 1,5 cm. Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Breite einer Lücke gleich dem Abstand zweier benachbarter Lücken ist. Bevorzugt ist die Breite einer Lücke jedoch kleiner als der Abstand zweier Lücken. Die Karkasse des Fahrzeugluftreifens weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung elektrisch leitfähige Karkasskorde auf, beispielsweise aus Stahl oder Kohlenstoff-Fasern. Diese erhöhen die elektrische Leitfähigkeit des Fahrzeugluftreifens. Gemäß einem weiterführenden Gedanken der Erfindung ist ein elektrischer Kontakt zwischen den Leitfähigkeits streifen und den elektrisch leitfähigen Karkasskorden der Karkasse durch die Lücken ausgebildet. Mit anderen Worten reichen die gefüllten Lücken der Gürtelbandage bis zu den Karkasskorden. Hierdurch kann die elektrische Leitfähigkeit der Fahrzeugluftreifen beziehungsweise der elektrische Kontakt zwischen Fahrzeugluftreifen und Straßenoberfläche noch weiter verbessert werden. Mit dieser Ausgestaltung kann das Problem umgangen werden, welches sich daraus ergibt, dass bei herkömmlichen Fahrzeugluftreifen die Seitenwände normalerweise aus einer elektrisch nicht-leitenden Gummimischung ausgebildet sind. Trotz der nicht-leitenden Seitenwände ist somit ein elektrischer Kontakt zur Straßenoberfläche gewährleistet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt dabei keine Einschränkung auf die dargestellte Variante dar, sondern dient lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung. Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.

ausschnittsweise einen Schnitt quer zur Laufrichtung durch einen erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen,

einen weiter vergrößerten Detailausschnitt gemäß der Figur 1, eine Draufsicht auf die Lauffläche des erfindungs gemäßen

Fahrzeugluftreifens ,

einen weiter vergrößerten Detailausschnitt des Fahrzeugluftreifens gemäß der Figur 3 zwei stark vereinfachte Prinzipdarstellungen der Abfolge von Lücken in der Gürtelbandage.

Die Figur 1 zeigt aus Schnitts weise einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen quer zu dessen Laufrichtung. Der äußere Laufstreifen 2 mit der profilierten Lauffläche 3 wird gebildet aus der Laufstreifenbasis 4 (Basis) mit mehreren Leitfähigkeits streifen 6 und der Lauf streifenkappe 5, wobei in dem gezeigten Ausschnitt lediglich ein Leitfähigkeitsstreifen 6 gezeigt ist. In der hier beispielhaft gezeigten Ausgestaltung besteht die Kappe 5 aus einer nicht-leitenden Gummimischung mit einem hohen Siliziumdioxid-Anteil und die Basis 4 aus einer mit Ruß gefüllten, leitenden Gummimischung. Unterhalb des Laufstreifens 2 sind die nicht-leitende Gürtelbandage 7, der Gürtel 9, die mehrlagige Karkasse 10 und die Innenschicht 11 eingelagert. Diese verschiedenen Bestandteile des Fahrzeugluftreifens sind in der Figur 2 vergrößert dargestellt. In der Figur 2 ist ein weiter vergrößerter Detailausschnitt des Fahrzeugluftreifens gemäß der Figur 1, im Bereich eines Leitfähigkeitsstreifens 6 gezeigt. Der Leitfähigkeits streifen 6 und die Basis 4 sind einstückig aus demselben Material gebildet. In der Gürtelbandage 7 ist eine Vielzahl von Lücken 8 ausgebildet, welche eine Unterbrechung in der Gürtelbandage 7 darstellen. Die Lücken entstehen beim Aufspulen der gewebeartigen Gürtelbandage 7 auf den Gürtel 9. Erfindung s gemäß sind die Lücken 8 mit einem elektrisch leitenden Material gefüllt. In der hier gezeigten Ausgestaltung handelt es sich dabei um dasselbe Material wie die Basis 4, welches während des Herstellungsprozesses des Fahrzeugluftreifens in die Lücken 8 eindringt. Durch die Lücken 8 ist ein elektrischer Kontakt von einer hier nicht gezeigten Straßenoberfläche bis zur Karkasse 10 hergestellt.

Weiterhin zeigt die Figur 3 eine Draufsicht auf die Lauffläche 3 des erfindungs gemäßen Fahrzeugluftreifens 1. In der Lauffläche 3 ist in dieser Ausgestaltung eine Profilierung in Form von vier Umfangsnuten 12 eingebracht.

Die Figur 4 zeigt zudem einen weiter vergrößerten Detailausschnitt des Fahrzeugluftreifens gemäß der Figur 3. Der Detailausschnitt veranschaulicht ferner eine Draufsicht auf die Gürtelbandage 7. Die Lücken 8 sind in dieser Ausgestaltung in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet. Dabei sind die Lücken 8 regelmäßig voneinander beabstandet. Die Breite b einer Lücke 8 beträgt in dieser Ausgestaltung 1,0 cm, wobei hier die Breite b einer Lücke 8 gleich dem Abstand a zweier Lücken 8 ist.

In der Figur 5 sind noch zwei stark vereinfachte, beispielhafte Prinzipdarstellungen der Abfolge von Lücken 8 in der Gürtelbandage 7 gezeigt. In der oberen Darstellung sind jeweils Gruppen von drei Lücken 8 mit einem regelmäßigen Abstand a ausgebildet, während in der unteren Darstellung Gruppen von acht Lücken 8 mit einem regelmäßigen Abstand a gezeigt sind. Bezugszeichenliste

1 Fahrzeugluftreifen

2 Lauf streifen

3 Lauffläche

4 Laufstreifenbasis

5 Lauf streifenkappe

6 Leitfähigkeitsstreifen (CCB)

7 Gürtelbandage

8 Lücke

9 Gürtel

10 Karkasse

11 Innenschicht

12 Umfangsnut a Abstand zwischen zwei benachbarten Lücken oder Gruppen von Lücken b Breite einer Lücke