Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften, bestehend aus einem profilierten Laufstreifen, einem mehrlagigen Gürtelverband, einer luftdichten Innen- schicht, einer Karkasse, die im Wulstbereich von axial innen um zugfeste Kerne und den Kernen aufsitzenden Kernprofilen nach axial außen als Karkasshochschlag herumgeführt ist, Seitenwänden, innerhalb derer mindestens ein im Querschnitt mondsichelförmiges, über den Umfang der Seitenwand ringförmig geschlossenes Verstärkungsprofil angeordnet ist und einem Festigkeitsträger aufweisenden Wulstverstärker.

Derartige, im Pannenfall selbstragende Fahrzeugluftreifen sind in verschiedenen Ausführungsformen hinreichend bekannt. Die im Bereich der Seitenwände des Reifens eingebrachten Verstärkungsprofile werden bezüglich ihrer Querschnittsform und ihrer elastomeren Mischungen derart ausgeführt, dass sie in der Lage sind, den Reifen bei einem Druckluftverlust im Pannenfall selbstragend zu erhalten, so dass eine Weiterfahrt über eine gewisse Laufstrecke ermöglicht ist. Bei Druckluftverlust wird die Selbstragefähigkeit des Notlaufreifens dadurch erreicht, dass das in der Reifenseitenwand angeordnete Insert (Verstärkungsprofil) auf Kompression beansprucht wird, während die an dem Insert anliegende Karkasse auf Zug beansprucht wird. Durch dieses Zusammenwirken von Karkasse und Insert wird der Reifen selbstragend und der Sitz des Wulstprofils auf der Felge bleibt erhalten. Jedoch sind die auf das Insert wirkenden Kräfte durch die Einfederung des Reifens, insbesondere aufgrund der Einfederung im Bereich der Boden- aufstandsfläche, enorm hoch. Bei bekannten Notlaufreifen ist es daher problematisch, den Reifen im Notlauf über eine längere Fahrtstrecke selbstragend zu erhalten. Denn das Insertmaterial ermüdet im Notlauf nach einer gewissen Fahrtstrecke und bricht. Um einen vorzeitigen Ausfall des Notlaufbetriebes zu verhindern, werden bei Notlaufreifen

zweilagige Karkasskonstruktionen und stark ausgelegte Inserts eingesetzt. Diese Maßnahmen erhöhen zwar die im Pannenlauf erhaltene Fahrtstrecke, verschlechtern aber die Fahreigenschaften im Normalbetrieb durch Versteifung der Reifenseitenwände und verteuern zudem die Reifenherstellung durch vermehrten Materialaufwand und aufwendigeren Reifenaufbau.

Ein selbstragender Reifen der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der US 6,401,777 Bl bekannt geworden. Der Reifen ist im Bereich seiner Seitenwände durch zwei axial benachbarte, im Querschnitt mondsichelförmige Inserts und zwei Karkasslagen im Pannenfall selbstragend erhalten. Im Bereich des Wulstes weist der Reifen einen Wulstverstärker, einen sogenannten „Chipper", auf. Der Wulstverstärker ist axial außerhalb des Kernprofils zwischen diesem Kernprofil und dem Karkasshochschlag angeordnet und weist Festigkeitsträger auf, die in einem Winkel von 30° bis 50° zur Laufstreifenumfangsfläche angeordnet sind. Der Wulstverstärker soll u.a. mit seinen in einem Winkel von 30° bis 50° zur Umfangsfläche angeordneten Festigkeitsträgern im Pannenlauf dazu dienen, das Wulstprofil, die sog. „chafer region", vor Rissbildung zu schützen und damit einen vorzeitigen Ausfall des Reifens im Notlauf wegen mangelnden Sitzes auf der Felge zu verhindern. Nachteilig ist jedoch, dass der Reifen durch den Einsatz einer zweilagigen Karkasse, zwei Inserts und des vorbeschriebenen Wulstverstärkers ebenfalls im normalen Fahrbetrieb versteift wird, was sich negativ auf den Fahr- und Komforteigenschaften auswirkt und teuer in der Herstellung ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Notlaufreifen bereitzustellen, der im normalen Fahrbetrieb gute Fahr- und Komforteigenschaften aufweist, im Notlaufbetrieb dennoch über eine lange Fahrtstrecke selbstragend erhalten bleibt. Der Reifen soll, verglichen mit gattungsgemäßen Notlaufreifen, einfach und kostengünstig in seiner Herstellung sein.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Wulstverstärker axial innerhalb des Kernprofils angeordnet ist, dass der Wulstverstärker Festigkeitsträger aufweist, die in einem 90°-

Winkel zur Laufstreifenumfangsfläche ausgerichtet sind und dass die Karkasse einlagig ausgeführt ist.

Erfindungswesentlich ist die Kombination aus der Lage des Wulstverstärkers, nämlich axial innerhalb des Kernprofils, aus der speziellen Anordnung der Festigkeitsträger des Wulstverstärkers, nämlich in einem Winkel von in etwa 90° zur Laufstreifenumfangsfläche und aus der einlagig ausgeführten Karkasse.

Der überraschende Effekt der Erfindung besteht darin, dass die Karkasse im Wulstbereich durch eine axial innerhalb des Kernprofils liegende, Festigkeitsträger enthaltende Lage (Wulstverstärker), verstärkt ist. Diese Anordnung bewirkt durch eine lokale Verstärkung der Karkasse im Wulstbereich eine Versteifung der Bodenaufstandsfläche, während der übrige Seitenwandbereich nicht verstärkt ist. Die Verstärkung bewirkt, dass die Einfederung im Bereich der Bodenaufstandsfläche im Notlauf verringert ist, während die erwünschten Eigenschaften einer einlagigen Karkasskonstruktion erhalten bleiben.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Notlaufreifens ist erreicht, dass im normalen Fahrbetrieb mit Normluftdruck ein Fahrverhalten und Fahrkomfort erhalten ist, das einem Reifen ohne Notlaufeigenschaften weitgehend angenähert ist. Die durch den Einsatz des Wulstverstärkers nun konstruktiv zu verwirklichende einlagig ausgeführte Karkasse ermöglicht ein gutes Handlingverhalten und weist gegenüber aus dem Stand der Technik offenbarten Notlaufreifen mit zweilagiger Karkasskonstruktion ein verbessertes Einfederungsverhalten durch verringerte Versteifung im Bereich der Seitenwand und der Schulter auf. Im normalen Fahrbetrieb kommt es durch die Anordnung des Wulstverstärkers zu keiner Umfangs Versteifung. Der Reifen ist in seiner Herstellung aufgrund geringeren Materialverbrauches und nur wenigen Arbeitsschritten gegenüber bekannten Notlaufreifen vergünstigt. Dennoch ist die Notlaufeigenschaft, insbesondere die im Notlauf erhaltene Fahrtstrecke durch Entlastung des Inserts verlängert. Durch den axial innerhalb des Kernprofils angeordneten Wulstverstärker, dessen Festigkeitsträger in einem Winkel von etwa 90° zur Umfangsfläche (radial) verlaufen, also parallel zur Belastung im Notlauf angeordnet sind, werden während des Notlaufs die Fadenzugkräfte der

Festigkeitsträger optimal ausgenutzt, wodurch die Einfederung des Reifens im Bereich der Bodenaufstandsfläche reduziert wird. Die Belastung des Inserts ist somit trotz einer nur einlagigen Karkasskonstruktion verringert und die Lebensdauer des Inserts ist während des Notlaufs verlängert. Eine längere Fahrtstrecke ist im Notlauf zu erhalten.

Die Anordnung der Festigkeitsträger im Wulstverstärker von in etwa 90° zur Umfangs- fläche kann um ca. 10° Grad von der radialen Ausrichtung abweichen, wobei der gewünschte Effekt der Reduzierung der Einfederung des Reifens im Bereich der Bodenaufstandsfläche im Notlauf zum Erhalt einer längeren Lebensdauer des Inserts dennoch durch Ausnutzung der Fadenzugkraft erreichbar ist.

Vorteilhaft ist es, wenn ein einziges, im Querschnitt mondsichelförmiges Verstärkungsprofil in der Seitenwand angeordnet ist. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Wulstverstärkers in Kombination mit der einlagig ausgeführten Karkasse ist es zudem ermöglicht, das Verstärkungsprofil dünner als bisher üblich auszulegen und somit die Versteifung der Seitenwand weiter zu verringern. Das Verstärkungsprofil kann in einer bevorzugten Ausführungsform eine axiale Breite von 6 bis 15 mm aufweisen.

Die Festigkeitsträger des Wulstverstärkers sind vorzugsweise als Gewebecorde ausge- bildet, die vorzugsweise aus Rayon, Polyester, Nylon oder Stahl bestehen. Dieses sind zugfeste Materialien, die zudem kostengünstig in der Herstellung und Verarbeitung beim Reifenaufbau sind.

Der Wulstverstärker weist eine Querschnittshöhe von 20 mm bis zu 60 mm (gemessen in gebogener Länge), vorzugsweise 35 mm auf, um im Pannenfall den Reifen über eine möglichst lange Fahrtstrecke selbstragend zu erhalten, aber im normalen Fahrbetrieb die Fahr- und Komforteigenschaften nicht nachteilig zu beeinflussen. Es ist zu beachten, dass die vorgenannte Querschnittshöhe von der Reifendimension abhängig ist.

Das radial innen gelegene Ende des Wulstverstärkers ist im Bereich der Querschnittshöhe des Felgenhornes, insbesondere im Bereich der Querschnittshöhe des Wulstkernes oder

wenige mm oberhalb des Wulstkernes angeordnet. Das radial äußere Ende endet außerhalb der Querschnittshöhe des Felgenhorns. Dieses kann wenige mm oberhalb des Felgenhorns, oder aber bis zur halben Reifenquerschnittshöhe sein.

Der Wulstverstärker befindet sich innerhalb der Querschnittshöhe des Karkasshochschlages, es sei denn, der Lagenumschlag endet unterhalb des Kernprofiles.

In einer bestimmten Ausführungsform ist der Wulstverstärker zwischen der Karkasse und der axial innen liegenden Seite des Kernprofils im Bereich des Wulstes angeordnet.

In einer anderen Ausführungsform ist der Wulstverstärker axial innerhalb der Karkasse, unmittelbar mit seiner axial äußeren Fläche an der Karkasse anliegend, angeordnet. In dieser Anordnung sind die Festigkeitsträger des Wulstverstärkers bei Druckluftverlust höheren Zugkräften ausgesetzt als bei einer Anordnung zwischen axial innen liegender Seite des Kernprofils und der Karkasse und können das Insert durch Reduzierung der Einfederung des Reifens im Bereich der Bodenaufstandsfläche sehr stark entlasten.

Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn das radial innere Ende des Wulstverstärkers benachbart und innerhalb der Querschnittshöhe des Wulstkernes angeordnet ist. Hierdurch ist eine verbesserte Versteifung im Pannenfall erhalten. Vermieden werden soll aber ein vollständiger oder teilweiser Umschlag des Wulstverstärkers von axial innen nach axial außen um den Kern herum. Ein vollständig oder teilweise um den Kern umgeschlagener Wulstverstärker bring Schwierigkeiten im Reifenaufbauprozess. Im fertigen, einsatzbereiten Reifen wirkt sich eine derartige Anordnung negativ auf die Reifenuniformität aus.

Das radial äußere Ende des Wulstverstärkers kann in einer vorteilhaften Ausführungsform innerhalb der Querschnittshöhe des auf die Karkasse rückgeführten Karkassumschlages angeordnet sein.

Es ist bei den vorgenannten Ausführungsformen möglich, anstatt einer einlagigen Karkasslage, bei der der Karkasshochschlag auf die Karkasse rückgeführt ist und im Bereich der Seitenwand endet (1+0 -Lagenkonstruktion) auch eine Anordnung einer einlagigen Karkasse mit einem bis unter den Gürtel reichenden Karkasshochschlag (C- Lagenkonstruktion) einzusetzen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen die:

Fig.1 einen Teilquerschnitt durch einen SSR- Radialreifen für Personenkraftwagen Fig.2 eine Seitenaufsicht auf die Anordnung der Festigkeitsträger des Wulstverstärkers Fig.3 einen anderen Teilquerschnitt durch einen SSR-Radialreifen für Pers onenkraftwagen

Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Teilquerschnitt durch einen SSR-Radialreifen für Personenkraftwagen sind die wesentlichen Bestandteile, aus welchen sich der dargestellte Radialreifen zusammensetzt: ein profilierter Laufstreifen 1, ein bei der gezeigten Ausführung aus zwei Lagen 2a bestehender Gürtel 2, eine insbesondere einlagig ausgeführte Karkasse 3, eine weitgehend luftdicht ausgeführte Innenschicht 4, Wülste 5 mit Wulstkernen 6 und Wulstkernprofilen 7, sowie Seitenwände 8 und etwa mondsichelförmige Verstärkungsprofile 9. Das Verstärkungsprofil 9, wie in den Figuren dargestellt, besteht aus zwei unterschiedlichen Materialien: einem inneren Profil und einem äußeren Profil, welches das innere Profil umschließt. Das Verstärkungsprofil kann erfindungsgemäß aber auch aus nur einem Material bestehen. „SSR" steht für „Seif Support Runfiat Tire" und bezeichnet Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften aufgrund verstärkter Seitenwände. Die beiden Lagen 2a des Gürtels 2 bestehen aus in eine Gummimischung eingebetteten Festigkeitsträgern aus Stahlcord, welche innerhalb jeder Lage parallel zueinander verlaufen, wobei die Stahlcorde der einen Lage 2a in kreuzender Anordnung zu den Stahlcorden der zweiten Lage 2a orientiert sind und mit der Reifenumfangsrichtung jeweils einen Winkel zwischen 20° und 35° einschließen. Auch die Karkasse 3 kann in

herkömmlicher und bekannter Weise ausgeführt sein und somit in eine Gummimischung eingebettete, in radialer Richtung verlaufende Verstärkungsfäden aus einem textilen Material oder aus Stahlcord aufweisen. Die Karkasse 3 ist um die Wulstkerne 6 von innen nach außen geführt, ihre Hochschläge 3a verlaufen neben den Wulstkernprofilen 7 in Richtung Gürtel 2.

Das aus elastomerem Material, insbesondere aus einer Kautschukmischung, hergestellte Verstärkungsprofil 9 ist während des Aufbaus des Reifens auf der Innenschicht 4 positioniert worden und befinden sich daher zwischen dieser und der Karkassse 3. Die Dicke des Verstärkungsprofils 9 nimmt sowohl Richtung Gürtel 2 als auch Richtung Wulst 5 ab. Richtung Gürtel 2 reicht das Verstärkungsprofil 9 bis unter die Randbereiche desselben. Richtung Wulst 5 endet das Verstärkungsprofil 9 knapp oberhalb des Wulstkernes 6. über den überwiegenden Bereich der Länge der Seitenwand ist das Verstärkungsprofil 9 nahezu konstant dick ausgeführt, seine Stärke beträgt 6 bis 15mm. Axial innerhalb des Kernprofils 7 ist zwischen diesem und der Karkasse 3 ein über den Umfang der Seitenwand ringförmig geschlossener Wulstverstärker 10 angeordnet. Der Wulstverstärker 10 weist in etwa gleichmäßig zueinander beabstandete, in eine Gummimischung eingebettete, radial angeordnete textile Festigkeitsträger 11 in Form von Corden auf und ist eine bandförmige Verstärkungslage im Wulstbereich 5 des Reifens. Das radial innere Ende 12 des Wulstverstärkers beginnt im Wulstbereich auf einer Querschnittshöhe, die innerhalb der Querschnittshöhe des Felgenhornes 14 liegt, hier lmm oberhalb des Wulstkernes 6 und reicht innerhalb des Karkasshochschlages 3a mit seinem radial außen gelegenen Ende 13 bis etwa auf halbe Querschnittshöhe Qh des Radialreifens.

Während des Pannenlaufes bei Druckluftverlust wird (vereinfacht dargestellt) der Schulterbereich um einen Kreisbogen um den Punkt B beansprucht und der Wulstbereich 5 um einen Kreisbogen um den Punkt C. Durch die im Wulstbereich, axial innerhalb des Kernprofils 7 angeordnete Festigkeitsträgerlage 10 des Wulstverstärkers wird die einlagige Karkasse 3 lokal verstärkt ist. Die Festigkeitsträger 11 verlaufen, wie Fig.2 in Seitenauf - sieht auf die Festigkeitsträger 11 zeigt, in radialer Ausrichtung zum Mittelpunkt A, gleichbedeutend mit einem Winkel von 90° zur Umfangsfläche. So werden bei einer Bean-

spruchung des Reifens im Notlauf die radial verlaufenden Kräfte durch die ebenfalls radial innerhalb des Wulstverstärkers angeordneten Festigkeitsträger 11 optimal auf ihre Zugkraft beansprucht, so dass die Einfederung im Bereich der Bodenaufstandsfläche reduziert wird. Es erfolgt eine Versteifung nur der Bodenaufstandsfläche, wodurch das Verstärkungsprofil 9 weniger stark beansprucht wird. Die Festigkeitsträgerzugkräfte werden während des Notlaufs durch ihre parallele Anordnung zu den auftretenden Kräften im Notlauf und aufgrund der geringst möglichen Festigkeitsträgerlänge optimal ausgenutzt, wodurch die Einfederung des Reifens im Bereich der Bodenaufstandsfläche reduziert wird. Diese erfindungsgemäße Anordnung bewirkt durch eine lokale Verstärkung der Karkasse 3 im Wulstbereich 5 eine Versteifung der Bodenaufstandsfläche, während der übrige Seiten- wandbereich 8 nicht versteift ist. Die Verstärkung bewirkt, dass die Einfederung im Bereich der Bodenaufstandsfläche im Notlauf verringert ist, während die übrigen positiven Eigenschaften einer einlagigen Karkasskonstruktion erhalten bleiben. Somit ist im normalen Fahrbetrieb mit Normluftdruck ein Fahrverhalten und Fahrkomfort erhalten, das einem Reifen ohne Notlaufeigenschaften weitgehend angenährt ist. Die nur einlagig ausgeführte Karkasse 3,3a ermöglicht ein gutes Handlingverhalten und ein gegenüber einer zweilagigen Karkasse verbessertes Einfederungs verhalten durch verringerte Versteifung. Im Notlauf ist die selbstragend erhaltene Fahrtstrecke des Reifens durch Entlastung des Verstärkungsprofils 9 verlängert. Somit ist die Belastung des Verstärkungsprofils trotz einer nur einlagigen Karkasskonstruktion 3,3a verringert und die Lebensdauer des Verstärkungsprofils 9 ist während des Notlaufs verlängert.

In der Fig.3 ist ein Teilquerschnitt durch den in Fig. 1 und Fig.2 beschriebenen Radialreifen für Personenkraftwagen mit einer anderen Anordnung des vorbeschriebenen Wulstverstärkers 10 dargestellt. Der Wulstverstärker 10 ist in der radial inneren Querschnittshälfte axial innerhalb der Karkasse 3, unmittelbar dem Verlauf der Karkasse 3 folgend, angeordnet. Das radial innere Ende 12 des Wulstverstärkers 10 beginnt auf halber Querschnittshöhe des Wulstkernes Kh und ist in diesem Bereich zwischen Innenschicht 4 und Karkasse 3 angeordnet. Verfolgt man die Anordnung des Wulstverstärkers 10 in Richtung radial außen, so ist der Wulstverstärker, da dieser mit seiner axial außen gelegenen Seite innerhalb seines gesamten radialen Verlaufs unmittelbar an die Karkasse

grenzt, ab der Querschnittshöhe Qh, in der das Verstärkungsprofil 9 beginnt, zwischen diesem Verstärkungsprofil 9 und der Karkasse 3 eingeschlossen. Das radial äußere Ende 13 des Wulstverstärkers 10 endet auf einer Querschnittshöhe, die innerhalb des Karkassumschlages 3a liegt.

Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)

1 Laufstreifen

2 Gürtel

2a Gürtellage

3 Karkasse

3a Karkasshochschlag

4 Innenschicht

5 Wulst

6 Wulstkern

7 Kernprofil

8 Seitenwand

9 Verstärkungsprofil

10 Wulstverstärker

11 Festigkeitsträger

12 Radial inneres Ende des Wulstverstärkers

13 Radial äußeres Ende des Wulstverstärkers

14 Felgenhorn

A Reifenmitte

Qh Querschnittshöhe des Reifens

Kh Querschnittshöhe des Wulstkerns