DE102005018155A1

DE102005018155A1 - Fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE102005018155A1
Application number: DE200510018155
Authority: DE
Inventors: Peter Erik Dr. Andrae
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-10-26

Abstract

Offenbart wird ein Fahrzeugluftreifen in radialer Bauart mit einem profilierten Laufstreifen, einem mehrlagigen Gürtelverband, einer Innenschicht, einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse, welche um Wulstkerne in Wulstbereichen geführt ist, Seitenwänden und mit zumindest je einem im Bereich jeder Seitenwand eingebrachten, im Querschnitt mondsichelförmigen Verstärkungsprofil, welches sich jeweils zumindest über einen Großteil der Seitenwandlänge erstreckt. Erfindungsgemäß zeichnet sich der Fahrzeugluftreifen dadurch aus, dass wenigstens in einem Fußbereich F eine Wärmebrücke angeordnet ist, deren Wärmeleitfähigkeit um mindestens 50% höher ist als das angrenzende Kautschukmaterial.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen in radialer Bauart mit einem profilierten Laufstreifen, einem mehrlagigen Gürtelverband, einer Innenschicht, einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse, welche um Wulstkerne in Wulstbereichen geführt ist. Seitenwänden und mit zumindest je einem Bereich jeder Seitenwand eingebrachten, im Querschnitt mondsichelförmigen Verstärkungsprofil, welches sich jeweils zumindest über einen Großteil der Seitenwandlänge erstreckt.

Derartige, im Pannenfall selbsttragende Fahrzeugluftreifen sind in unterschiedlichen Ausführungen schon seit längerem bekannt. Die im Bereich der Seitenwände des Reifens eingebauten Verstärkungsprofile werden bezüglich ihrer Querschnittsform und bezüglich diverser Eigenschaften ihrer elastomeren Mischung derart ausgeführt, dass sie in der Lage sind, den Reifen bei einem plötzlichen Druckverlust, also im Pannenfall, auf eine gewisse Zeit bzw. über eine gewisse Laufleistung selbsttragend zu erhalten, so dass eine Weiterfahrt möglich ist. Ein selbsttragender Reifen der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 29 43 654 A bekannt. Der Reifen ist im Bereich seiner Seitenwände jeweils mit einem ein- oder mehrteiligen, etwa mondsichelförmigen Verstärkungsprofil versehen, welches zwischen der Innenschicht und der Karkasslage angeordnet ist und bis unterhalb des Gürtels und bis in die Nähe der Wulstbereiche verläuft.

Verstärkungsprofile oder Teile von Verstärkungsprofilen, die aus einer eher harten Mischung bestehen, sind dazu erforderlich, die Selbsttragefähigkeit des Reifens im Pannenlauf sicherzustellen und werden daher bei den bekannten Konstruktionen entsprechend massiv ausgeführt. Im Pannenlauf ist die Reifenkonstruktion besonderen Belastungen ausgesetzt. Dies äußert sich u.a. in extrem hohen Temperaturen, welche dazu führen können, den Fahrzeugreifen bereits frühzeitig zu zerstören. Die Spitzentemperaturen entstehend hierbei durch das Durchwalken der Seitenwand samt Verstärkungsprofil beim Durchlaufen des Reifenlatsches. Es konnte festgestellt werden, dass besonders hohe Temperaturspitzen im Wulstbereich axial außenseitig, etwa im Bereich des Übergangs zwischen dem so genannten Rimstrip und der Seitenwand, entstehen. Da Gummi in der Regel sehr schlechte Wärmeleiteigenschaften hat, staut sich in diesem Bereich die Wärme und es kommt zu einem lokalen Materialversagen. Hierbei hängt die Größe des übertragenen Wärmestroms direkt von der Differenz zwischen Oberflächentemperatur des Reifens und der Umgebung ab. Wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Seitenwand und Rimstrip ist diese Temperaturdifferenz gering.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art dahingehend zu verbesseren, dass die Wärmeleitfähigkeit insbesondere im Fußbereich des Fahrzeugreifens signifikant erhöht wird.

Diese Aufgabe wird mit einem Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art gelöst, welcher die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.

Der Kern der Erfindung kann darin gesehen werden, in der Seitenwand zumindest im Fußbereich ein Element zu integrieren, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 50 % höher ist als das angrenzende Gummimaterial.

Die Erfindung wird also auf überraschend einfache Art und Weise dadurch gelöst, dass in der Seitenwand bzw. im Fußbereich, welcher durch den Komplex Kern, Apex, Lagenumschlag, Rimstrip und angrenzende Seitenwand gebildet ist, eine Wärmebrücke in den Reifen einzubauen, durch welche einfach aber wirksam gefährliche Wärme aus dem Reifen herausgeführt werden kann.

Dabei kann in praktischen Ausgestaltungen der Erfindung vorgesehen sein, zwischen Rimstrip und sich anschließendem Seitenwandgummi einen Streifen aus einem Gummimaterial einzusetzen, das durch gezielte Maßnahmen im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit konditioniert wurde. Dieses Konditionieren der Gummimischung kann dadurch ausgeführt werden, dass einem herkömmlichen Kautschukmaterial metallische Bestandteile mit einer Korngröße von 0,0001–0,1 mm beigemischt werden, und zwar in einem Mischungsverhältnis von 1 Teil Metall auf 10–100 Teile Kautschukmaterial.

Alternativ kann vorgesehen sein, diesen Materialstreifen in Sandwichbauart auszuführen, und zwar aus geschichteten Lagen von Kautschukmaterial und Metallfolien, beispielsweise Aluminiumfolie. Ein Vorteil hierbei wäre, dass dieser Sandwichaufbau die Festigkeit des Reifens weiter erhöht.

Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, die Seitenwand mit Kühlrippen zu versehen. Auf diese Weise entsteht eine Oberflächenvergrößerung, also eine Vergrößerung der wärmeaustauschenden Oberfläche, wodurch der Wärmestrom proportional steigt. Hierbei sind die verschiedensten geometrischen Ausgestaltungen denkbar, ähnlich solchen, wie sie bereits in der DE 44 29 796 A1 beschrieben sind.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Patentansprüchen sowie anhand der Zeichnung, die schematisch ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung:
1 einen Teilradialschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens,
2 die Teilansicht einer Seitenwand aus 1,
3 eine andere Teilansicht einer Seitenwand eines Reifens aus 1, und
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus 2.
Gemäß dem in 1 gezeigten Radialschnitt sind die wesentlichen Bestandteile, aus welchen sich der dargestellte Reifen zusammensetzt, ein profilierter Laufsteifen 1, ein bei der gezeigten Ausführung aus zwei Lagen 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. Die beiden Lagen des Gürtels 2 bestehen wie üblich 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 Gummumischung 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.
Die beiden aus elastomerem Material, insbesondere aus einer Kautschukmischung, hergestellten Verstärkungsprofile 9 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 9 nimmt sowohl in Richtung Gürtel 2 als auch in Richtung Wulst 5 ab. Richtung Gürtel 2 reicht jedes Verstärkungsprofil 9 bis unter die Randbereiche desselben. In Richtung Wulst 5 endet jedes Verstärkungsprofil 9 knapp oberhalb des Wulstkernes 6. Über den überwiegenden Bereich der Länge der Seitenwand 8 ist jedes Verstärkungsprofil 9 nahezu konstant dick ausgeführt, seine Stärke beträgt hier bis zu 13 mm, insbesondere 9–11 mm.
Um die Karkasse zu verstärken, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine zusätzliche Materialbahn 10, welche ebenfalls aus in Gummimaterial eingebetteten Textilfäden besteht, vorgesehen. Es ist aber auch denkbar, einen Reifen ohne die zusätzliche Materialbahn 10 auszugestalten.
Im Pannenfall wird der Fahrzeugreifen durch die Verstärkungsprofile 9 gestützt, wodurch verhindert wird, dass der Reifen kollabiert und somit ein unkontrollierbarer Zustand entsteht. Im Pannenlauffall entstehen durch Reibung hohe Temperaturen, insbesondere in einem Fußbereich F, wobei der Fußbereich aus dem Wulst 5, dem Wulstkern 6, dem Kernprofil 7, einem Rimstrip 11 und einem unteren Bereich 8a der Seitenwand 8 besteht. Um die Wärme aus dem Fußbereich F ableiten zu können, ist ein Materialstreifen 12 zwischen Rimstrip 11 und dem unteren Bereich 8a der Seitenwand 8 vorgesehen.
Dieser Materialstreifen 12 besteht aus einer Gummimischung, die gegenüber den Mischungen von Rimstrip 11 und Seitenwand 8 eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist. Insbesondere besteht der Materialstreifen 12 aus einem Gummi, dem ein relativ hoher Anteil metallischer, insbesondere ferromagnetischer, Materialpartikel beigemischt wurde. Durch die Beimischung, insbesondere von Metallteilchen, entsteht eine Wärmebrücke, über welche Wärme aus dem Fußbereich F nach außen abgeleitet werden kann.
Zusätzlich zum Materialstreifen 12 sind außen an der Seitenwand 8 Kühlrippen 13 angeformt. Die Kühlrippen 13 sind in den 2 bis 4 näher dargestellt.
Gemäß 2 verlaufen die Kühlrippen in radialer Richtung. Die Kühlrippen 13 aus 2 sind in einem Schnitt entlang der Linie IV-IV aus 2 näher dargestellt.
Alternativ kann – wie in 3 dargestellt – vorgesehen sein, die Kühlrippen 13 konzentrisch auf der Seitenwand anzuordnen. Die Höhe jeder einzelnen Kühlrippe beträgt hierbei zwischen 1–10 mm mit einer Breite von 0,3–6 mm.

1: Laufstreifen
2: Gürtel
3: Karkasse
3a: Hochschlag
4: Innenschicht
5: Wulst
6: Wulstkern
7: Wulstkernprofil
8: Seitenwand
8a: unterer Bereich der Seitenwand
9: Verstärkungsprofil
10: Materialbahn
11: Rimstrip
12: Materialstreifen
13: Kühlrippe
F: Fußbereich

Claims

Fahrzeugluftreifen in radialer Bauart mit einem profilierten Laufstreifen, einem mehrlagigen Gürtelverband, einer Innenschicht, einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse, welche um Wulstkerne in Wulstbereichen geführt ist, Seitenwänden und mit zumindest je einem im Bereich jeder Seitenwand eingebrachten, im Querschnitt mondsichelförmigen Verstärkungsprofil, welches sich jeweils zumindest über einen Großteil der Seitenwandlänge erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fußbereich F des Fahrzeugluftreifens zumindest zwischen einem Rimstrip (11) und einem unteren Bereich (8a) der Seitenwand (8) eine Wärmebrücke (12; 13) angeordnet ist, wobei die Wärmeleitfähigkeit der Wärmebrücke (12; 13) mindestens 50 % höher ist als das jeweils angrenzende Gummimaterial.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücke aus einem Materialstreifen (12) besteht, welcher zwischen Rimstrip (11) und unterem Bereich (8a) der Seitenwand (8) eingesetzt ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialstreifen (12) aus einem Kautschukmaterial besteht, welches einen Anteil von 1–50 % metallischer Zusatzstoffe aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Bestandteile eine Partikelgröße von 0,0001–0,1 mm aufweisen.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialstreifen (12) in Sandwichbauweise aufgebaut ist, derart, dass er aus axialen Schichtabfolgen von Kautschuk und metallischen Folien besteht.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Folien aus Aluminium bestehen.
Fahrzeugluftreifen, wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Seitenwände (8) Kühlrippen (13) angeformt sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (13) in radialer Richtung verlaufen.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (13) konzentrisch angeordnet sind.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (13) eine Höhe von 1–10 mm und eine Breite von 0,3–6 mm aufweisen.