Fahrzeugluftreifen

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

Ein Fahrzeugluftreifen der hier betroffenen Art kann sowohl für Zweiräder, als auch für Personenkraftwagen, landwirtschaftliche Fahrzeuge und/oder Lastkraftwagen zum Einsatz kommen, deren Fahrzeugräder mit Fahrzeugluftreifen ausgestattet sind, wobei die Fahrzeugluftreifen eine strukturierte Lauffläche aufweisen, deren Profil in geeigneter Weise an die zu erwartenden Untergründe und Witterungsverhältnisse angepasst ist. Die Lauffläche des Fahrzeugluftreifens geht in an sich bekannter Weise beidseitig in Seitenwände über, deren Ende jeweils durch einen Reifenwulst gebildet wird. Der Reifenwulst dient der luftdichten Fixierung des aus verschiedenen Gummimischungen zusammengesetzten Teils des Fahrzeugluftreifens mit einer Felge des mit dem Fahrzeugluftreifen auszustattenden Fahrzeugrades. Die Felge weist in ebenfalls bekannter Weise korrespondierend zu dem Reifenwulst einen Felgenrand auf, an den sich der Reifenwulst dichtend anlegt, wenn der durch den schlauchlosen Fahrzeugluftreifen und die Felge umschlossene Lufthohlraum mit Druckluft befüllt wird.

Moderne Fahrzeugluftreifen müssen heutzutage nicht nur die vom Kraftfahrzeug erzeugte Bewegungsenergie bei wechselnden Umweltbedingungen jederzeit optimal auf den Untergrund übertragen, sondern auch zunehmend gehobenen Komfortansprüchen entsprechen. Hierbei spielt auch das Abrollgeräusch des Fahrzeugluftreifens eine maßgebliche Rolle, das durch die Vibration der Luft entsteht, wenn diese beim Anpressen des Fahrzeugluftreifens gegen den Straßenbelag komprimiert wird. Das auf diese Weise entstehende Abrollgeräusch wird vom Fahrzeugluftreifen auf die Radnabe übertragen, sodass es letztlich über die Lenkung und die Radaufhängung in den Fahrgastraum gelangt. Eine akustische Belastung durch das während des Fahrens entstehende Abrollgeräusch wird jedoch nicht nur innerhalb, sondern auch außerhalb des Kraftfahrzeugs als störend empfunden, was beispielsweise in Städten eine zunehmende Bedeutung gewinnt.

Das Abrollgeräusch kann durch eine bereits bekannte und in einigen Kraftfahrzeugen im Einsatz befindliche Technologie maßgeblich reduziert werden. Dabei kommt als schallabsorbierendes Mittel ein in dem Fahrzeugluftreifen angeordneter Absorber, der häufig als Schaumstoffkörper ausgeführt ist, zum Einsatz und der stoffschlüssig, also beispielsweise mit einem Kleber, an der Innenseite der Lauffläche des Fahrzeugluftreifens angebracht wird. Bekannt sind auch Lösungen, bei denen der Schaumstoff an der Felge des Fahrzeugrades befestigt ist. Die Struktur dieses Absorbers, der beispielsweise aus Polyurethan besteht, bleibt auch bei extremen Temperaturschwankungen erhalten. Polyurethane sind Kunststoffe oder Kunstharze, die aus der Polyadditionsreaktion von Dialkoholen beziehungsweise Polyolen mit Polyisocyanaten entstehen. In Abhängigkeit von der Art des Kraftfahrzeugs, dessen Geschwindigkeit und der Straßenoberfläche, können durch die zuvor genannten Maßnahmen Reduzierungen der Fahrzeuggeräusche im Innenraum des Kraftfahrzeugs um bis zu 9 dB(A) erreicht werden, wobei durch die Einbringung des Absorbers in den Fahrzeugluftreifen weder die Fahreigenschaften noch die Laufleistung, die Tragfähigkeit oder die mit dem Fahrzeugluftreifen erzielbare Geschwindigkeit eingeschränkt wird.

Ein derartiger Fahrzeugluftreifen eines Fahrzeugrades geht beispielhaft aus der DE 10 2007 028 932 AI hervor. In der Druckschrift wird beschrieben, dass der Absorber innerhalb des Fahrzeugluftreifens mit einem vorab aufgebrachten, selbsttätig abdichtenden Dichtmittel haftend an der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens befestigt wird. Als vollflächig verklebtes Dichtmittel kommt hierbei ein Polyurethan-Gel zum Einsatz.

Darüber hinaus ist aus der DE 198 06 953 C2 ein für ein Fahrzeugrad geeigneter Fahrzeugluftreifen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Fahrzeugluftreifens bekannt, bei dem der Absorber bereits vor dem Aufbringen auf der inneren Oberfläche des Fahrzeugluftreifens in einer hierfür geeigneten Form durch ein Aufschäumverfahren hergestellt und anschließend auf der dem Innenraum des Fahrzeugluftreifens zugewandten Seite mit einer zusätzlichen, schallabsorbierenden Struktur ausgestattet wird. Die auf die Schaumstoffschicht aufgebrachte Struktur kann dabei eine Linienform oder eine Wellenform aufweisen, die jeweils dazu geeignet sind, eine vergrößerte Oberfläche zu schaffen, die zusätzlich schallabsorbierend wirkt.

Für die Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens und dem Absorber kommen regelmäßig Haftvermittler zum Einsatz, wobei vorwiegend Klebstoffe Verwendung finden. Von Bedeutung ist dabei, dass bisher stets eine vollflächige Verklebung zwischen Absorber und Innenseite des Fahrzeugluftreifens erfolgt, weil allgemein die Auffassung vertreten wird, dass nur eine vollflächige Verklebung hinreichende Sicherheit gegen ein unerwünschtes, selbsttätiges Ablösen des Absorbers von der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens gewährleisten könne. Außerdem wurde es bisher als fertigungstechnisch einfachste Lösung betrachtet, die gesamte Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens mit einem Haftvermittler oder Klebstoff zu versehen und anschließend den Absorber an dem hierfür vorgesehenen Abschnitt der Innenoberfläche zu fixieren. Nunmehr konnte jedoch festgestellt werden, dass die vollflächige Verklebung Nachteile hinsichtlich des Gewichts des Fahrzeugluftreifens und damit eine Beeinflussung der Fahreigenschaften eines mit dem Fahrzeugluftreifen ausgestatteten Fahrzeugrades mit sich bringt, auch wenn diese vergleichsweise gering ist. Zur Lösung dieser Probleme wäre eine nur partielle Auftragung des Haftvermittlers sinnvoll, wobei hierbei Relativbewegungen zwischen den nicht Stoff schlüssig mit der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens verbundenen Bereichen des Absorbers und der korrespondierenden Oberfläche des Fahrzeugluftreifens auftreten und zu einem Abrieb am Absorber oder an der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugluftreifen mit einem zur Schallabsorption geeigneten Absorber bereitzustellen, bei dem die Verklebung zwischen Absorber und Fahrzeugluftreifen optimiert und möglichst Gewicht sparend erfolgt und die fertigungstechnisch einfach umsetzbar ist. Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sich anschließenden Unteransprüche. Ein Fahrzeugluftreifen, dessen profilierte Lauffläche beidseitig in Seitenwände übergeht, deren Ende durch einen Reifenwulst gebildet wird, der luftdicht in eine Felge eines Fahrzeugrades einsetzbar ist, wobei zur Schallabsorption ein stoffschlüssig mit der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens verbundener Absorber in den Fahrzeugluftreifen integriert ist und die stoffschlüssige Verbindung aus einem zwischen dem Absorber und der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens aufgebrachten Haftvermittler besteht, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass die Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens haftvermittlerfreie, abriebfest ausgeführte Abschnitte aufweist oder die Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens insgesamt abriebfest ist.

Durch die erfindungs gemäße Lösung, eine nicht vollflächige Verklebung zwischen dem Absorber und der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens vorzusehen, werden gleich mehrere Vorteile erreicht. So stellt einerseits die Einsparung kostenintensiven Haftvermittlers beziehungsweise Klebstoffes einen wirtschaftlichen Vorzug dar, der darüber hinaus auch zur Reduzierung des Gesamtgewichtes des Fahrzeugluftreifens und damit des mit dem Fahrzeugluftreifen ausgestatteten Fahrzeugrades führt, was sich letztlich auch auf den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs positiv auswirkt. Durch die Schaffung der abriebfesten Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens beziehungsweise der abriebfesten Abschnitte entlang der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens wird wirksam verhindert, dass durch die Relativbewegungen zwischen Absorber und Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens Abnutzungen der einen oder anderen Oberfläche auftreten. Dadurch wird die Lebensdauer des Fahrzeugluftreifens insgesamt und die des Absorbers im Besonderen verlängert.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens einander abwechselnd haftvermittlerfreie, abriebfeste Abschnitte und Haftvermittlerabschnitte aufweist, sodass eine partiell stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Absorber und der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens besteht. Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass ein stetiger Wechsel zwischen den haftvermittlerfreien, abriebfesten Abschnitten und den Haftvermittlerabschnitten gegeben ist. Dadurch wird einerseits eine zuverlässige Fixierung des Absorbers an der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens ermöglicht. Andererseits können die eingangs bereits genannten Vorteile der Einsparung des Haftvermittlers beziehungsweise des Klebstoffes erzielt werden.

Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist eine Ausgestaltung, die dahin geht, dass im Bereich der abriebfesten Abschnitte Füllstoffe in die Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens eingebracht sind. Dies kann auch bedeuten, dass zumindest partiell auf die Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens eine zusätzliche Schicht aufgebracht ist, die derartige Füllstoffe aufweist. Die Füllstoffe verändern dabei die Eigenschaften des für die Herstellung des Fahrzeugluftreifens verwendeten Naturkautschuks in erfindungsgemäßer Weise.

Als Beispiele für derartige Füllstoffe seien hier Rußpartikel oder Siliziumdioxid genannt, wobei diese nicht abschließend zu verstehen sind. 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. Die dadurch geschaffenen zusätzlichen Verbindungsarme bewirken zudem eine höhere Reißfestigkeit, so dass dadurch der Abrieb gesenkt wird und die Laufleistung eines derart verbesserten Fahrzeugluftreifens steigt. Eine weitere sehr vorteilhafte Nebenwirkung des Einsatzes von Siliziumdioxid besteht in einer besseren Haftung des Fahrzeugluftreifens auf der Fahrbahn, da die Mischung wegen der höheren Festigkeit weicher ausgelegt werden kann.

Die Einbringung der Füllstoffe bedingt einen Füllgrad der betroffenen Partien des Fahrzeugluftreifens. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der Füllgrad der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens annähernd den gleichen Füllgrad aufweist, wie die Lauffläche des Fahrzeugluftreifens. Eine Weiterbildung der Erfindung ist ferner auch darin zu sehen, dass die Haftvermittlerabschnitte und die haftvermittlerfreien Abschnitte eine sich entlang des Urnfanges der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens gleichmäßig wiederholende Verteilung aufweisen. Mit anderen Worten wird der Haftvermittler in einem immer wiederkehrenden, gleichartigen Muster entweder auf die Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens und/oder auf die Oberfläche des Absorbers aufgetragen. Der gleichmäßige Auftrag des Haftvermittlers ermöglicht dabei sogar eine automatisierte Handhabung dieses Vorganges, was wiederum den Fertigungsaufwand für einen auf diese Weise hergestellten Fahrzeugluftreifen reduziert. Hierzu ist anzumerken, dass in diesem Fall die abriebfesten Abschnitte der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens vorzugsweise die Abschnitte sind, die keinen Haftvermittler aufweisen. Alternativ hierzu kann natürlich die gesamte Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens abriebfest gestaltet sein. In diesem Fall besteht keine Abhängigkeit zwischen dem Auftrag des Haftvermittlers und den abriebfesten Abschnitten, was die Fertigung eines derartigen Fahrzeugluftreifens insgesamt noch einmal zusätzlich vereinfacht.

Alternativ zu diesem Vorschlag besteht eine andere, sehr vorteilhafte Lösung nach der Erfindung darin, dass die Haftvermittlerabschnitte und die haftvermittlerfreien Abschnitte eine sich entlang des Umfanges der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens ungleichmäßige, sich ändernde Verteilung aufweisen. Bei dieser Art der Aufbringung des Haftvermittlers wird kein bestimmtes Muster oder keine bestimmte Reihenfolge der Aufbringung auf die Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens und/oder auf die korrespondierende Oberfläche des Absorbers vorgesehen. Der Haftvermittler kann hierbei folglich wahllos aufgetragen werden oder, was einer bevorzugten Ausführungsvariante entspricht, es wird eine definierte Reihenfolge der Auftragung des Haftvermittlers vorgesehen, jedoch ändert sich das Bild des Haftvermittlerauftrags entlang der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens beziehungsweise entlang der Oberfläche des Absorbers. Eine derartige Ausführungsvariante lässt sich in der Regel nur dann realisieren, wenn die gesamte Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens abriebfest ausgeführt ist.

Von besonderem Vorteil ist es darüber hinaus, beziehungsweise ergänzend zu den vorstehenden Vorschlägen, wenn der Absorber insgesamt sehr weich ausgeführt ist. Dies kann insbesondere durch in die Oberfläche des Absorbers eingebrachte Ausnehmungen erreicht oder verstärkt werden, bei denen es sich beispielsweise um Nuten handeln kann. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, bereits beim Aufschäumens des Absorbers, also bei seiner Herstellung, eine möglichst große Anzahl und/oder in ihrem Volumen gegenüber bekannten Absorbern vergrößerte Poren zu erzeugen. Beide Maßnahmen ermöglichen eine leichtere Verformbarkeit des Absorbers und damit "weichere" Eigenschaften desselben.

Eine weitere, besondere Ausführung der Erfindung ist auch darin zu sehen, dass die haftvermittlerfreien, abriebfest ausgeführten Abschnitte oder die Haftvermittlerabschnitte als Rippen an der Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens ausgebildet sind. Als Absorber haben sich schallabsorbierende Materialien wie Schaumstoff, Glaswolle, Steinwolle, Kork, Styropor (Polystyrol), Filz, Vlies oder Schiingenware als besonders vorteilhaft erwiesen. Diese Werkstoffe lassen sich einfach verarbeiten und daher im erfindungsgemäßen Sinne problemlos einsetzen.

Als Haftvermittler kann im einfachsten Falle ein Klebstoff zum Einsatz kommen, wobei die Haftung vermittelnde Gummimischungen oder Gele ebenfalls Verwendung finden können. Ein derartiger Haftvermittler kann folglich beispielsweise ein Polyurethan-Gel sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen dabei keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung.

Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungs gemäße 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.

Es zeigt:

Figur 1 : ein vollständig montiertes Fahrzeugrad im Querschnitt,

Figur 2: aus Schnitts weise einen Blick in einen Fahrzeugluftreifen, und

Figur 3: einen Ausschnitt der Innenoberfläche eines Fahrzeugluftreifens.

In der Figur 1 ist beispielhaft ein vollständig montiertes Fahrzeugrad 8 im Querschnitt dargestellt. Dieses setzt sich aus einem Fahrzeugluftreifen 1 und einer den Fahrzeugluftreifen 1 aufnehmenden Felge 7 zusammen. Der Fahrzeugluftreifen 1 besteht seinerseits aus einer profilierten Lauffläche 2, deren Profil in der Darstellung in Figur 1 durch mehrere, nutartige Vertiefungen lediglich angedeutet ist. Unterhalb dieser Lauffläche 2 verfügt der Fahrzeugluftreifen 1 über diverse Gürtellagen 18, die in der Figur 1 ebenfalls nur andeutungsweise dargestellt sind. Beidseitig der Lauffläche 2 geht der Fahrzeugluftreifen 1 ferner in je eine Seitenwand 3 beziehungsweise 4 über, deren unteres Ende jeweils durch einen Reifenwulst 5 beziehungsweise 6 gebildet ist. Jeder Reifenwulst 5, 6 besteht aus einem Wulstkern 22, der in ein mit Gummi ummanteltes Kernprofil 21 übergeht. Die Reifenwulste 5, 6 des Fahrzeugluftreifens 1 bilden gegenüber der Umgebung eine Dichtung, so dass diese luftdicht an einem Felgenrand 17 der Felge 7 anliegen. Der Fahrzeugluftreifen 1 und die Felge 7 umgeben dadurch gemeinsam einen Lufthohlraum 24, der über das in einen Ventilschaft 16 eingesetzte Ventil 15 des Fahrzeugrades 8 mit Druckluft befüllt wird. Die Seitenwände 3, 4 des Fahrzeugluftreifens 1 setzen sich in an sich bekannter Weise aus mehreren Lagen zusammen und bilden dadurch ein komplexes System zur Stabilisierung des Fahrzeugluftreifens 1. So ist bei dem dargestellten Beispiel an der Innenseite einer jeden Seitenwand 3, 4 zunächst ein Verstärkungsprofil 19 vorhanden, an das sich in Richtung Außenseite jeder Seitenwand 3, 4 eine Karkasse 20 anschließt, die ihrerseits in eine in der Figur 1 nicht näher bezeichnete Gummischicht eingebettet ist. Zudem kann die Seitenwand zusätzliche Einzellagen enthalten, auf die hier aber nicht näher eingegangen wird.

Aus der Figur 1 geht die erfindungsgemäße Besonderheit hervor, die darin besteht, dass an der der Lauffläche 2 gegenüberliegenden Innenoberfläche 9 des Fahrzeugluftreifens 1 ein Absorber 10 angeordnet ist, dessen freie Oberfläche 23 dem Lufthohlraum 24 zugewendet ist. Dieser durch das Aufschäumen eine Vielzahl in ihrer Größe sich unterscheidender Poren 14 aufweisende Absorber 10 wird unter Verwendung eines Haftvermittlers 11, bei dem es sich vorliegend um einen Klebstoff handelt, partiell stoffschlüssig mit der Innenoberfläche 9 des Fahrzeugluftreifens 1 verbunden. Wie dies andeutungsweise aus der Darstellung in Figur 1 hervorgeht, weist die Innenoberfläche des Fahrzeugluftreifens 1 im vorliegenden Fall mehrere, jeweils einen gleichen Abstand zueinander aufweisende und in Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens 1 verlaufende, haftvermittlerfreie Abschnitte 12 auf. Dadurch werden entlang der Innenoberfläche 9 des Fahrzeugluftreifens 1 auch mehrere, mit einem äquidistanten Abstand zueinander verlaufende Haftvermittlerabschnitte 13 ausgebildet, die vorliegend rippenförmig sind. Jeder haftvermittlerfreie Abschnitt 12 ist dabei abriebfest ausgeführt, was im vorliegenden Fall durch Füllstoffe, wie Siliziumdioxid (Silica), erreicht wurde.

Die Figur 2 zeigt aus Schnitts weise einen Blick auf einen Teil eines anderen Ausführungsbeispieles eines Fahrzeugluftreifens 1 und teilweise auf dessen Innenoberfläche 9. Wie zuvor bereits beschrieben wurde, verlaufen entlang der Innenoberfläche 9 des Fahrzeugluftreifens 1 mehrere, rippenartige Haftvermittlerabschnitte 13 mit abschnittsweise äquidistantem Abstand zueinander, wobei zwischen diesen Haftvermittlerabschnitten 13 jeweils haftvermittlerfreie, abriebfest ausgeführte Abschnitte 12 vorhanden sind. Die Ausrichtung der Abschnitte 12, 13 verläuft bei dem Beispiel in Figur 2 quer zur Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens 1. Aus der Figur 3 geht aus Schnitts weise ein Blick auf die Innenoberfläche 9 eines Fahrzeugluftreifens 1 hervor. Die Darstellung zeigt, dass sich haftvermittlerfreie Abschnitte 12, die zudem durch die Einlagerung von Füllstoffen abriebfest ausgeführt sind, mit rippenförmig gestalteten Haftvermittlerabschnitten 13 abwechseln. Durch den Pfeil A ist in der Figur 3 die Umfangsrichtung des Fahrzeugluftreifens 1 angedeutet. Bezugszeichenliste :

1 Fahrzeugluftreifen

2 Lauffläche

3 Seitenwand

4 Seitenwand

5 Reifenwulst

6 Reifenwulst

7 Felge

8 Fahrzeugrad

9 Innenoberfläche

10 Absorber

11 Haftvermittler (Klebstoff)

12 haftvermittlerfreier Abschnitt

13 Haftvermittlerabschnitt

14 Poren

15 Ventil

16 Ventilschaft

17 Felgenrand

18 Gürtellagen

19 Verstärkungsprofil

20 Karkasse

21 Kernprofil

22 Wulstkern

23 freie Oberfläche (des Absorbers)

24 Lufthohlraum