FAHRZEUGLUFTREIFEN MIT SEITENWAND-VERSTARKUNGSPROFIL

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften, bestehend zumindest aus einem profilierten Laufstreifen, einem mehrlagigen Gürtelverband, einer luftdicht ausgeführten Innenschicht, einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse, Wulstkernen, Seitenwänden und aus zumindest je einem Bereich jeder Seitenwand eingebrachten Verstärkungsprofil, welches ringförmig über die Seitenwand geschlossen angeordnet ist und den Fahrzeugluftreifen im Pannenfall bei Luftdruckverlust über eine gewisse Fahrstrecke selbstragend erhält.

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, zumeist harten Mischung derart ausgeführt, dass sie in der Lage sind, den Reifen bei einem plötzlichen Druckluftverlust im Pannenfall selbstragend zu erhalten, so dass eine Weiterfahrt über eine gewisse Notlaufstrecke ermöglicht ist. Ein im Pannenfall bei Druckluftverlust selbstragender Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art ist aus der DE 2 331 530 A bekannt geworden. Das einteilige, im Querschnitt mondsicherförmige Verstärkungsprofil, welches zwischen Innenschicht und Karkasslage angeordnet ist, besteht aus einer härteren elastomeren Mischung und verläuft unterhalb des Gürtels und bis in die Nähe des Wulstbereiches. Bei Druckluftverlust wird die Selbstragefähigkeit des Notlaufreifens dadurch erreicht, dass das in der Reifenseitenwand angeordnete Verstärkungsprofil auf Kompression beansprucht wird, während die an dem Verstärkungsprofil anliegende Karkasse auf Zug beansprucht wird. Durch dieses Zusammenwirken von Karkasse und Verstärkungsprofil wird der Reifen selbstragend und der Sitz des Wulstprofils auf der Felge bleibt erhalten.

Nachteilig ist jedoch, dass im Normalbetrieb des Reifens die Seitenwände durch die Anordnung der Verstärkungsprofile versteift sind, wodurch die Einfederungseigenschaften und der Komfort erheblich beeinträchtigt sind.

Diese vorgenannten Nachteile sollen mit der noch nicht veröffentlichten DE 10 2005 060 468 vermieden werden. Die DE 10 2004 060 468 offenbart einen Fahrzeugluftreifen mit Verstärkungsprofilen, wobei das innerhalb der Seitenwand angeordneten Verstärkungsprofil in beiden Seitenwänden identisch aufgebaut ist und aus drei radial untereinander angeordneten Teilkernen besteht, dessen radial oberer Teilkern und dessen radial unterer Teilkern aus jeweils einem harten elastomeren Material besteht und wobei der zwischen dem oberen und unteren Teilkern angeordnete mittlere Teilkern aus einem weichen elastomeren Material besteht. Durch eine derartige Gestaltung der Verstärkungsprofils sollen die Schwingungen, die im normalen Fahrbetrieb durch den erhöhten Traganteil der Seitenwände in das Fahrzeug übertragen werden, durch den aus weichem elastomeren

Material bestehenden mittleren Teilkern, der als Entkopplungsschicht wirkt, reduziert und abgedämpft werden. Die Einfederungseigenschaften und der Komfort sind verbessert. Eine ähnliche Lösung schlägt die ebenfalls noch nicht veröffentlichte DE 10 2005 022 695 vor, indem das dreiteiligen Verstärkungsprofil, welches in beiden Seitenwänden des Reifens identisch ausgebildet ist, zusätzlich eine axial äußere Gummischicht aufweist, die ebenfalls aus einem weichen elastomeren Material besteht.

Zwar ist durch die in radialer Richtung untereinander angeordnete Dreiteiligkeit der elastomeren Materialien des Verstärkungsprofils der Fahrkomfort und die Einfederungs- eigenschaften des Reifens trotz verstärkter Seitenwände wesentlich verbessert worden.

Jedoch ist die im Notlauf erhaltene Fahrtstrecke durch diese vorbeschriebenen Maßnahmen nicht verlängert und noch verlängerungsbedürftig. Denn die Bestrebungen gehen dahin, eine möglichst lange Notlaufstrecke zu erhalten, um im Pannenfall auch in abgelegenen Gegenden eine weiter entfernt liegende Werkstatt oder aber auch das eigenen Zuhause im Notlaufzustand zu erreichen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrzeugluftreifen mit Notlaufeigenschaften bereitzustellen, der gute Einfederungseigenschaften und einen hohen Fahrkomfort aufweist, der aber dennoch eine lange Strecke im Notlauf selbstragend erhalten bleibt.

Die Aufgabe wird auf einfache Art und Weise dadurch gelöst, dass das Verstärkungsprofil der fahrzeugäußeren Seite ein- oder zweiteilig ausgestaltet ist, während das Verstärkungsprofil der fahrzeuginneren Seitenwand ein zumindest dreiteiliges Verstärkungsprofil ist, welches aus zumindest drei radial untereinander angeordneten Teilkernen besteht, dessen radial oberer Teilkern und dessen radial unterer Teilkern aus jeweils einem harten elastomeren Material besteht und dass der zwischen dem oberen und unteren Teilkern radial angeordnete mittlere Teilkern aus einem weichen elastomeren Material besteht.

Es ist in Bezug auf die Verstärkungsprofile ein asymmetrisch aufgebauter Notlaufreifen geschaffen, der einseitig - auf der fahrzeuginneren Seitenwand - eine mehrteilige, eine Entkopplungsschicht enthaltene Anordnung aufweist, während in der fahrzeugäußeren Reifenwand ein nur ein- oder zweiteiliges Verstärkungsprofil angeordnet ist. Das Verstärkungsprofil der fahrzeuginneren Seitenwand weist radial untereinander angeordnete Teilkerne auf, während das Verstärkungsprofil der fahrzeugäußeren Seitenwand einteilig oder zweiteilig ausgebildet ist, wobei bei einer Zweiteiligkeit die Teilkerne des fahrzeugäußeren Verstärkungsprofils radial nebeneinander angeordnet sind und daher keine Entkopplungsschicht aus weichem elastomeren Material aufweist.

überraschender Weise hat es sich gezeigt, dass ein derartig, in Bezug auf die

Verstärkungsprofile asymmetrisch ausgebauter Notlaufreifen über eine wesentlich längere Notlaufstrecke selbstragend erhalten bleibt als ein symmetrisch aufgebauter Notlaufreifen. Dennoch weist der Reifen im normalen Fahrbetrieb gute Einfederungseigenschaften und einen hoher Fahrkomfort auf. Das Fahrzeug ist üblicherweise mit Sturz angeordnet. Der Sturz bewirkt, dass der fahrzeuginnere Bereich der Bodenauf Standsfläche beim geradeaus fahren stärker belastet

wird, als der fahrzeugäußere Bereich der Bodenaufstandsfläche. Der Sturz wirkt sich bei Kurvenfahrten vorteilhaft auf die Stabilität des Fahrzeuges aus.

Die Seitenwand der stärker beanspruchten fahrzeuginneren Seite weist das mehrteilige Verstärkungsprofil mit Entkopplungsschicht auf, so dass trotz der durch das Verstärkungsprofil versteiften Seitenwand Ungleichförmigkeiten abgemindert in das Fahrzeug eingeleitet werden.

Das fahrzeuginnen angeordnete mehrteilige Verstärkungsprofil, dessen radialer mittlerer Teil aus weichem, elastomeren Material besteht, wirkt im Normalbetrieb des Reifens ähnlich einem Kompressionsgummi bzw. einem Schwingungsdämpfer und ist auch als „Entkopplungsschicht" bezeichnet. Daher werden Ungleichförmigkeiten und Hindernisse abgemindert in das Fahrzeug übertragen, störende Vibrationen sind verhindert und der Fahrkomfort und die Einfederung sind verbessert. Im Pannenfall bei Druckluftverlust wirkt sich der Reifensturz verstärkt aus. Bei Druckluftverlust tragen allein die verstärkten Seitenwände das Fahrzeug. Das fahrzeuginnere Verstärkungsprofil wird stärker auf Kompression belastet als das fahrzeugäußere Verstärkungsprofil. Das fahrzeuginnere Verstärkungsprofil gleicht aufgrund seines besonderen mehrteiligen Aufbaus den Sturz aus, so dass als Ergebnis des Ausgleichs die Verstärkungsprofile beider Reifenseitenwände gleichmäßig belastet werden. Der Ausgleich erfolgt über den mittigen weichen Teilkern, der stärker komprimierbar und verformbar als die härteren radial oben und unten angeordneten Teilkerne ist. Es ist eine wesentlich längere Notlaufstrecke erhalten, weil die Verstärkungsprofile aufgrund gleichmäßiger Belastungsaufteilung länger erhalten bleiben. Im Fall einer Kurvenfahrt kann sich das fahrzeuginnere Verstärkungsprofil längen.

Das weiche elastomere Material der Entkopplungsschicht weist eine hohe Reißfestigkeit auf.

Vorteilhaft ist es, wenn die Höhe (in radialer Erstreckung) des mittleren Teilkerns zwischen 05 - 10mm bei einer Höhe des Verstärkungsprofils von 60 - 120mm zwischen Gürtel und Wulst beträgt und wenn der aus weichem elastomeren Material bestehende mittlere Teilkern innerhalb eine Bereiches angeordnet ist, der zwischen der äquatorhöhe

und dem radial oberen Ende des Apex plus/minus 20mm liegt. Dieser stellt den Knickbereich der Seitenwände im Notlauf dar, welche daher besonders beansprucht ist und die Haltbarkeitsdauer des Verstärkungsprofils beeinflusst. „äquatorhöhe" meint die breiteste Erstreckung des Reifens parallel zur Bodenaufstandsfläche, gemessen an der Heizform, in der der unvulkanisierte Reifen vulkanisiert wird.

In weiteren Ausführungsformen des fahrzeuginnen angeordneten Verstärkungsprofils kann dieses im mittleren Bereich des Profils zwei oder mehr weiche Teilkerne radial untereinander angeordnet aufweisen, wobei die weichen Teilkerne durch Kerne aus härterem elastomeren Material von einander beabstandet angeordnet sind. Hierdurch ist der Reifensturz im Pannenlauf besonders gut ausgleichbar.

Die Shore-A-Härte des mittleren Teilkerns beträgt bei den vorgenannten praktischen Ausführungsformen zwischen 50 und 65, insbesondere zwischen 55 und 60, während die Shore-A-Härte des harten elastomeren Materials zwischen 65 und 85, insbesondere zwischen 70-80 beträgt.

In einer anderen Ausführungsform weist das mehrteilige Verstärkungsprofil auf der fahrzeuginnen gelegenen Seitenwand eine axial äußere Schicht auf weichem elastomeren Material auf. Die weiche elastomere Mischung kann die unter Belastung im Pannenfall in den harten Kern auftretenden Kompressionsspannungen aufnehmen und schützt die harten Teilkerne vor Rissen. Die vorgenannte Ausführungsform des Verstärkungsprofils ist besonders dann kostengünstig herstellbar, wenn die axial äußere Schicht aus dem gleichen Material wie der radial mittlere Teilkern besteht.

In einer weiteren Ausführungsform besteht die axial äußere Schicht und der radial mittlere Teilkern aus unterschiedlichen elastomeren Mischungen. Hierdurch ist eine bessere Co- Vulkanisation mit dem angrenzenden Material erreicht.

Sämtliche vorgenannte Ausführungsformen des fahrzeuginnen in der Seitenwand angeordneten Verstärkungsprofils können folgende Formen des mittleren, aus weichem elastomeren Material bestehenden Teilkern aufweisen:

Der mittlere Teilkern kann die Umrissform eines Keils oder eine Trapezes, dessen breitere Basis nach außen gerichtet ist, aufweisen. Der mittlere Teilkern kann eine doppelt-konkave Form, oder die Umrissform einer Hyperbel aufweisen, der mittlere Teilkern kann ogival geformt sein oder gerade verlaufende Kanten aufweisen. Jedoch ist immer die Form des mittleren Teilkerns derart gewählt, dass diese als Entkopplungsschicht wirkt und im Normalbetrieb des Reifens Ungleichmäßigkeiten abmindert, im Pannenlauf hingegen große Kräfte überträgt. Die Form der Entkopplungsschicht bewirkt eine Nichtlinearität.

Vorteilhaft ist es, wenn die Shore-A-Härte des an der fahrzeugäußeren Seite angeordneten Verstärkungsprofil zwischen 65-85, insbesondere zwischen 70-80 Shore-A beträgt.#

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der

Zeichnungen, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen die:

Fig.1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Notlaufreifens;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 einen Querschnitt durch drittes Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 einen Querschnitt durch viertes Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 einen Querschnitt durch fünftes Ausführungsbeispiel.

In der Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Notlaufreifens dargestellt. Die linke Zeichnungshälfte stellt den fahrzeugäußeren Bereich

Fa und die rechte Zeichungshälfte den fahrzeuginneren Bereich Fi dar. Die wesentlichen

Bestandteile, aus welchen sich der darsgestellte Reifen zusammensetzt, sind 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 in etwa mondsichelförmig ausgeführte Verstärkungsprofile 9. Die beiden Lagen des Gürtels 2 bestehen auf insbesondere bekannte Weise aus in eine Gummimischung eingebetteten Festigkeitsträgern aus Stahlcord, welche innerhalb jeder Lage parallel zueinander verlaufen, wobei die Stahlcorde der einen Lage in kreuzender Anordnung zu den Stahlcorden der zweiten Lage 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 axial innen nach axial außen geführt, ihre Hochschläge 3a verlaufen neben den Wulstkernprofilen 7 in Richtung Gürtel 2. Die Karkasse kann in den erfindungsgemäßen Ausführungsformen aber ebenfalls zwischen Wulstkernen geklemmt angeordnet sein und braucht dann keinen Karkasshochschlag aufzuweisen.

Die beiden aus elastomeren Material, insbesondere aus einer Kautschukmischung, hergestellten Verstärkungsprofile 9a, 9b sind während des Aufbaus des Reifens auf der Innenschicht 4 positioniert worden und befinden sich daher zwischen dieser und der Karkasse 3. Die Dicke der Verstärkungsprofile 9a, 9b nimmt sowohl Richtung Gürtel 2 als auch Richtung Wulst 5 ab. Richtung Gürtel 2 reicht jedes Verstärkungsprofil 9a, 9b bis unter die Randbereiche desselben. Richtung Wulst 5 endet jedes Verstärkungsprofil 9a, 9b knapp oberhalb des Wulstkernes 6. über den überwiegenden Bereich der Länge der Seitenwand ist jedes Verstärkungsprofil 9a, 9b nahezu konstant dick ausgeführt, seine Stärke beträgt hier bis zu 15 mm, insbesondere 9 bis 11 mm.

Erfindungswesentlich ist, dass der Reifen in Bezug auf die Verstärkungsprofile 9a, 9b asymmetrisch aufgebaut ist. Denn das Verstärkungsprofil 9b, welches in der fahrzeugäußeren Seitenwand angeordnet ist, ist einteilig aus einer elastomeren Mischung hergestellt, während das Verstärkungsprofil 9a hingegen, welche in der Seitenwand der fahrzeuginneren Seite angeordnet ist, eine Entkopplungsschicht 10 aufweist. Die äußere Kontur der beiden Verstärkungsprofilen 9a, 9b ist in sämtlichen erfindungsgemäßen

Ausführungsformen identsich, jedoch ist der innere Aufbau der Verstärkungsprofile 9a,9b fahrzeuginnen und fahrzeugaußen asymmetrisch. Das fahrzeuginnere Verstärkungsprofil 9a besteht aus drei Teilkernen, nämlich aus einem radial mittleren Teilkern 10, einem radial oberen Teilkern 11 und einem radial unteren Teilkern 12. Die Gummimischung der Teilkerne 11, 12 und des Teilkerns 10 unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Härte voneinander. Der Teilkern 10 besteht aus einer weicheren Mischung mit einer Härte von 55 Shore-A. Die elastomere Mischung der harten Teilkerne 11, 12 weist eine Härte von 75 Shore-A auf.

Das fahrzeuginnen angeordnete mehrteilige Verstärkungsprofil 9a, dessen radialer mittlerer Teil 10 aus weichem, elastomeren Material besteht, wirkt im Normalbetrieb des Reifens ähnlich einem Kompressionsgummi bzw. einem Schwingungsdämpfer. Daher werden Ungleichförmigkeiten und Hindernisse abgemindert in das Fahrzeug übertragen, störende Vibrationen sind verhindert und der Fahrkomfort und die Einfederung sind verbessert. Im Pannenfall bei Druckluftverlust wirkt sich der Reifensturz verstärkt aus. Bei Druckluftverlust tragen allein die verstärkten Seitenwände das Fahrzeug. Das fahrzeuginnere Verstärkungsprofil 9a wird stärker auf Kompression belastet als das fahrzeugäußere Verstärkungsprofil 9b. Das fahrzeuginnere Verstärkungsprofil 9a gleicht aufgrund seines besonderen Aufbaus den Sturz aus, so dass die Verstärkungsprofile beider Reifenseitenwände gleichmäßig belastet werden. Der Ausgleich des Radsturzes erfolgt aufgrund des mittigen weichen Teilkerns 10, der stärker komprimierbar und verformbar als die härteren radial oben und unten angeordneten Teilkerne 11, 12 ist. Es ist eine wesentlich längere Notlaufstrecke erhalten.

Die Herstellung erfindungsgemäß ausgeführter Verstärkungsprofile kann mittels eines Duplex-Extruders erfolgen oder das Verstärkungsprofil kann gespult werden.

Das fahrzeuginnere Verstärkungsprofil 9a kann im Querschnitt unterschiedlich aufgebaut sein. Es weist jedoch zumindest immer eine aus weichem elastomeren Material bestehende Entkopplungsschicht 10 auf, welche in etwa auf mittiger Querschnittshöhe des

Verstärkungsprofils 9a angeordnet ist. Der mittlere Teilkern 10 kann verschiedene

Querschnittsformen aufweisen, an die sich die radial oberhalb und unterhalb angeordneten Teilkern 10,11 formschlüssig anschließen. In Fig.l weist der mittlere Teilkern 10 die Form einer doppelkonkaven Spule auf, in Fig. 2 besitzt er die Form eines schmalen Keils, in Fig.3 ist er als Trapez mit breiter Basis nach axial außen dargestellt und in Fig. 4 ist er schließlich halbrund, bzw. weist die Form einer Hyperbel auf. Andere Formen, insbesondere halbrunde, trompetenförmige, ogivale, etc. sind denkbar. In der Fig.5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reifens im Querschnitt dargestellt. Der Reifen unterscheidet sich von den vorgenannten Ausführungen dadurch, dass das Verstärkungsprofil 9a der fahrzeuginneren Seite axial außen, also in Richtung Fahrzeuginneres gerichtet, eine Schicht aus weichem elastomeren Material 13 aufweist, die sich in einem Entkopplungsbereich zwischen den beiden Teilkernen 11,12 erstreckt. Die weiche elastomere Mischung 13 kann die unter Belastung im Pannenfall in den harte Kernen auftretenden Kompressionsspannungen aufnehmen und schützt die harten Teilkerne vor Rissen. Die Ausführungsform der Fig.5 unterscheidet sich von den übrigen Ausführungsbeispielen weiterhin dadurch, dass das fahrzeugäußere Verstärkungsprofil 9b aus zwei elastomeren Materialien besteht, wobei axial innen ein härteres elastomeres Material und axial außen ein weicheres elastomeres material 13' eingesetzt ist. Das weiche, axial außen angeordnete elastomere Material 13' erstreckt sich über die gesamte radiale Erstreckung des Verstärkungsprofils 9b und weist eine Breite von 05, -1,0mm auf.

Wichtig ist, dass der mittlere, weiche Teilkern 10, der als Entkopplungsschicht wirkt, nur auf im Verstärkungsprofil 9a der fahrzeuginnen gelegenen Seitenwand angeordnet ist und im Notlauf den Reifensturz derart ausgleicht, dass die Belastung auf die Verstärkungsprofile auf beiden Reifenseitenwänden gleich ist und im Knickbereich des Verstärkungsprofils 9a angeordnet und derart gestaltet ist, dass im Notlauf sich die beiden oberen und unteren Teilkerne 11, 12 gegeneinander abstützen können, damit die Notlauffähigkeit des Reifens gewährleistet bleibt. Im Normalbetrieb des gasgefüllten Reifens stellt der mittlere weiche Teilkern 10 einen Schwingungsdämpfer zwischen den oberen und unteren Teilkernen her.

Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)

1 Laufstreifen

2 Gürtel

3 Karkasse

4 Innenschicht

5 Wulst

6 Wulstkern

7 Apex (Wulstkernprofil)

8 Seitenwand

9 Verstärkungsprofil

10 Mittlerer Teilkern

11 Oberer Teilkern

12 Unterer Teilkern

13 Gummischicht

Fi fahrzeuginnen

Fa fahrzeusaußen