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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 im Bereich jeder Seitenwand eingebrachten,
im Querschnitt mondsichelförmigen
Verstärkungsprofil, welches
sich jeweils zumindest über
einen Großteil der
Seitenwandlänge
erstreckt und aus elastomeren Materialen verschiedener Härten besteht.
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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, sodass eine Weiterfahrt möglich ist.
Ein selbsttragender Reifen der eingangs genannten Art ist beispielsweise
aus der
DE 29 43 654
A1 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.
Aus der WO 01/43995 A1 ist ein selbsttragender Reifen bekannt, bei
dem jede Seitenwand mit einem Verstärkungsprofil versehen ist,
welches über
seinen Querschnitt aus Lagen aus einem flexiblerem Material und
einem steiferen Material besteht. Jedes Verstärkungsprofil ist daher aus
einer Vielzahl von im Wesentlichen in Reifenquerrichtung orientierten
Schichten zusammengesetzt. Das US-Patent Nr. 4,287,924 zeigt eine Ausführung eines
selbsttragenden Reifens, bei dem pro Seitenwand zwei mondsichelförmig ausgeführte Verstärkungsprofile
vorgesehen sind, die jeweils zwischen der Innenschicht und der Karkasslage
eingebracht sind, wobei das an die Karkasslage anschließende Verstärkungsprofil
aus einem flexibleren, weicheren Elastomermaterial besteht als jenes,
welches an dieses und an die Innenschicht des Reifens angrenzt.
Andere Ausführungsformen
eines selbsttragenden Reifens zeigt das US-Patent 5,526,862. Hier bedeckt
das im Bereich jeder Seitenwand zwischen der luftdichten Innenschicht
und der Karkasse eingefügte
Verstärkungsprofil
einseitig einen im Bereich der dicksten Stelle des Verstärkungsprofils
eingebrachten elastomeren Kern, dessen andere Seite an die Innenschicht
des Reifens anschließt.
Der Elastizitätmodul
des elastomeren Materials des Verstärkungsprofils ist niedriger
als jener des Kernes. Damit soll es möglich sein, das Verstärkungsprofil
aus einem vergleichsweise weichem Material anzufertigen, um den
Fahrtkomfort des Reifens unter normalen Fahrbedingungen zu verbessern.
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Aus
der
EP 0542 252 B1 ist
ein gattungsgemäßer Reifen
bekannt, dessen Verstärkungsprofil aus
drei Teilkernen besteht, wobei ein axial innerer Teilkern, welcher
im Knickbereich angeordnet ist, aus einem gegenüber den anderen teilkernen
härteren Material
besteht. Gemäß der Lehre
der
EP 0542 252 B1 soll
jener Teilkern die höchsten
Spannungen aufnehmen und fahrbare Strecke im Pannenlauffall verlängern.
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Verstärkungsprofile
oder Teile von Verstärkungsprofile,
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 und steif ausgeführt. Dies
führt dazu,
dass es während
normaler Fahrtbedingungen zu erhöhten
Schwingungen kommt, da Erregungen der Bodenaufstandsfläche mehr
oder weniger direkt an das Fahrwerk übertragen werden, wodurch jenes
belastet wird. Ferner wird insbesondere durch Schwingungen und Vibrationen
der Fahrkomfort solcher Reifen als gering empfunden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, diesbezüglich Abhilfe
zu schaffen und einen Fahrzeugreifen der eingangs genannten Art
zu gestalten, welcher Schwingungen reduziert bzw. abdämpft und
welcher gleichzeitig mindestens gleiche Eigenschaften im Pannenlauffall
aufweist, wie bislang bekannte Fahrzeugreifen.
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Gelöst wird
die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Verstärkungsprofil
aus wenigstens drei radialen Teilkernen und einer axial äußeren Gummischicht
besteht, wobei ein radial oberer Teilkern und ein radial unterer
Teilkern jeweils aus einem harten elastomeren Material bestehen,
und das ein zwischen den oberen und unteren Teilkernen angeordneter
radial mittlerer Teilkern aus einem weichen elastomeren Material
besteht.
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Erfindungsgemäß ausgeführte Verstärkungsprofile
weisen daher einen harten Kern auf, der etwa in der radialen Mitte,
welche die Knickstelle im Pannenlauffall darstellt, einen weichen
Teilkern aufweist, welcher ähnlich
einem Kompressionsgummis wirkt, bzw. sich wie ein Schwingungsdämpfer verhält. Das
Verstärkungsprofil
erhält
hierdurch federnde Eigenschaften; Erregungen der Bodenaufstandsfläche werden
nicht unmittelbar an das Fahrwerk weiter gegeben, sondern werden
bereits im Reifen aufgefangen und gedämpft. Der Fahrkomfort lässt sich
durch diese Maßnahme
deutlich verbessern. Ferner kann das Verstärkungsprofil bzw. dessen weiche
Mischung die unter Belastung im Pannenfall im harten Kern auftretenden
Kompressionsspannungen aufnehmen.
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Die
weiche Mischung des mittleren Teilkerns schützt außerdem die harten Teilkerne
vor Rissen und bietet zudem den Vorteil, dass der Fahrkomfort des
Reifens verbessert wird. Das gesamte Verstärkungsprofil kann dünner ausgeführt werden
als übliche
Verstärkungsprofile,
was sich ebenfalls auf den Fahrkomfort günstig auswirkt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen
sein, dass sich der mittlere Teilkern über zumindest 5%, insbesondere
bis zu 40%, der radialen Erstreckung des Verstärkungsprofils zwischen Gürtel und
Wulst erstreckt.
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In
praktischen Ausgestaltungen der Erfindung kann vorgesehen sein,
dass die Shore-A-Härte des
mittleren Teilkerns zwischen 50 und 65, insbesondere zwischen 55
und 60, beträgt,
und dass die Shore-A-Härte
des oberen Teilkerns und des unteren Teilkerns jeweils zwischen
70 und 85, insbesondere zwischen 75 und 80, beträgt.
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Desweiteren
kann vorgesehen sein, dass der mittleren Teilkern die Umrissform
eines Keils oder eines Trapezes mit nach axial außen gerichteter
breiter Basis aufweist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der
mittleren Teilkern eine doppelt-konkave Form
oder die Umrissform einer Hyperbel aufweist, oder dass der mittleren
Teilkern ogival geformt ist. Bevorzugt wird eine Ausführungsform,
bei welcher der mittlere Teilkern gerade verlaufende Kanten aufweist.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Verstärkungsprofil
axial innen mit einer zusätzlichen
Gummischicht versehen ist, welche an der Karkasse anliegt, wobei
in einer praktischen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein
kann, dass die Gummischicht eine Dicke von 0,5 bis 1 mm aufweist.
Diese Gummischicht kann gemäß einer
praktischen Weiterbildung aus der gleichen Gummimischung bestehen
wie der mittlere Teilkern, oder, alternativ, aus einer anderen Gummimischung.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zur Herstellung des Fahrzeugluftreifens sieht vor, das Verstärkungsprofil
mit seinen drei Teilkernen und der Gummischicht als ein gemeinsames
Bauteil zu extrudieren, das extrudierte Bauteil zuzuschneiden und auf
die bereits vorher auf die Bautrommel aufgelegte luftdichte Innenschicht
aufzulegen.
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Bislang
wurden nämlich
Verstärkungsprofile mittels
Kalandern hergestellt, was insbesondere im Hinblick auf die Formbeständigkeit
des Verstärkungsprofils
bis zum Abschluß der
Vulkanisation problematisch ist. Ferner war die Gleichmäßigkeit
der Verstärkungsprofile
nicht immer gewärleistet;
Formveränderungen
bringen aber weitere negative Einflüsse mit sich, was insbesondere
in Hinblick auf Lufteinschlüsse
während
des Bau- und Herstellungsprozesses gilt. Dies kann nun wirkungsvoll
ausgeschlossen werden.
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Besonders
vorteilhaft ist das gleichzeitige Extrudieren von Gummischicht und
Verstärkungsprofil
in Hinblick auf die Möglichkeit
des Einspares des sonst üblichen
zusätzlichen
Verfahrensschrittes des Auflegen der Gummischicht als separates
Bauteil auf die Karkasse. Die Gummischicht wurde nämlich sonst
als Streifen, welche in der Fachsprache als "Squeegees" bezeichnet werden, vor dem Auflegen des
Verstärkungsprofils
auf die Karkasse aufgelegt. Nunmehr kann dieser zusätzliche
Verfahrensschritt entfallen.
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Grundsätzlich ist
das Verfahren des Extrudierens eines Bauteils mit drei radialen
Teilstücken und
einer zusätzlichen
Schicht aus dem Bereich des Extrudierens von Laufstreifen bekannt,
beispielsweise aus der
EP
0 681 931 A1 und der
EP 0 798 142 B1 . Dort wird es aber für gänzlich andere
Zwecke eingesetzt. Es kann als Verdienst der Erfinder angesehen
werden, dass sie ein derartiges Verfahren auf die Herstellung von
Verstärkungsprofilen übertragen
haben.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand
der Zeichnung, die schematisch ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrieben.
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Dabei
zeigt
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1:
einen Teilquerschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radialreifens
für Personenkraftwagen.
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Gemäß dem in 1 gezeigten
Teilquerschnitt entlang einer Äquatoriallinie
sind die wesentlichen Bestandteile, aus welchen sich der dargestellte Reifen
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. Die
beiden Lagen 2a 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 2a in kreuzender Anordnung
zu den Stahlcorden der zweiten Lage 2a orientiert sind
und mit der Reifenumfangsrichtung jeweils einen Winkel zwischen
15° und 30° 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.
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Die
beiden aus elastomerem Material, insbesondere aus einer Kautschukmischung,
hergestellten Verstärkungsprofile 9,
von denen in 1 jeweils nur das rechte Verstärkungsprofil 9 dargestellt
ist, sind während
des Aufbaus des Reifens auf der Innenschicht 4 positioniert
worden und befinden sich daher zwischen dieser und der Karkassse 3.
Die Dicke der Verstärkungsprofile 9 nimmt
sowohl Richtung Gürtel 2 als
auch Richtung Wulst 5 ab. Richtung Gürtel 2 reicht jedes
Verstärkungsprofil 9 bis
unter die Randbereiche desselben. Richtung Wulst 5 endet
jedes Verstärkungsprofil 9 knapp
oberhalb des Wulstkernes 6. Über den überwiegenden Bereich der Länge der
Seitenwand ist jedes Verstärkungsprofil 9 nahezu konstant
dick ausgeführt,
seine Stärke
beträgt
hier bis zu 13 mm, insbesondere 9 bis 11 mm.
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Jedes
Verstärkungsprofil 9 besteht
jeweils aus drei Teilkernen, nämlich
aus einem radial mittleren Teilkern 10, einem radial oberen
Teilkern 11 und einem radial unteren Teilkern 12.
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Von
besonderer Bedeutung ist, dass sich die Gummimischung der Teilkerne 11, 12 und
des Teilkerns 10 voneinander hinsichtlich der Härte unterscheiden.
Der Teilkern 10 besteht aus einer weicheren Mischung mit
einer Shore-A-Härte
von 55 bis 65, insbesondere 55 bis 60 Shore-A. Die elastomere Mischung,
aus welcher die Teilkerne 11, 12 hergestellt werden,
weist eine Shore-A-Härte
von 70 bis 85, insbesondere 75 bis 80 Shore-A auf.
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Eine
zusätzliche
Gummischicht 13 ist einstückig am Verstärkungsprofil 9 angeformt.
Die Gummischicht, welche eine Dicke von 0,5 bis 1 mm aufweist, schmiegt
sich an die Innenschicht 4 an und ersetzt die sonst üblichen
separaten Squeegees. Die Gummischicht 13 besteht aus der
gleichen Gummimischung wie der mittlere Teilkern 10. Die
Gummischicht 13 kann jedoch auch aus einer gänzlich anderen
Gummimischung bestehen, sich also von den Gummimischungen der Teilkerne 11–13 unterscheiden.
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Der
mittlere Teilkern 10 kann verschiedene Querschnittformen
aufweisen. Im dargestellen Ausführungsbeispiel
weist er die Form einer Leiste mit zwei geraden Kanten 14, 15 auf,
andere Formen sind jedoch auch denkbar. Wichtig ist, dass der mittlere, weiche
Teilkern 10 im Knickbereich des Verstärkungsprofils 9 angeordnet
ist und so gestaltet ist, dass im Pannenlauffall sich die beiden
oberen und unteren Teilkerne 11, 12 gegeneinander
abstützen können, damit
die Notlauffähigkeit
des Reifens gewährleistet
bleibt. Andererseits soll im Normalbetrieb des gasgefüllten Reifens
der mittlere weiche Teilkern 10 einen Schwingungsdämpfer zwischen
den oberen und unteren Teilkernen herstellen. Die dargestellte Ausführungsform
mit den zwei geraden Kanten 14, 15 hat sich jedoch
als besonders vorteilhaft herausgestellt und wird daher bevorzugt,
insbesondere, weil sie sich problemlos herstellen läßt.
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Die
Herstellung erfindungsgemäß ausgeführter Verstärkungsprofile 9 erfolgt
erfindungsgemäß durch
einen Triplex-Extruder, bei welchem wenigstens zwei unterschiedliche
Gummimischungen eingespeist und durch eine Extrudierschablone zum Vertärkungsprofil 9 mit
oberem Teilkern 11, mittleren Teilkern 10, unterem
Teilkern 12 und der Gummischicht 13 extrudiert
werden. Ein derart extrudierter Materialstreifen, welcher nach dem
Extrudieren einen in etwa trapezförmigen Querschnitt aufweist, wird
anschließend
gekühlt
und zurecht geschnitten und schließlich zu einer Reifenaufbautrommel
transportiert, wo das Verstärkungsprofil
auf die Innenschicht aufgelegt und mit den weiteren Bauteilen zu einem
Reifenrohling konfektioniert wird.
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- 1
- Laufstreifen
- 2
- Gürtel
- 2a
- Lagen
- 3
- Karkasse
- 4
- Innenschicht
- 5
- Wülste
- 6
- Wulstkern
- 7
- Wulstkernprofil
- 8
- Seitenwände
- 9
- Verstärkungsprofil
- 10
- mittlerer
Teilkern
- 11
- oberer
Teilkern
- 12
- unterer
Teilkern
- 13
- Gummischicht
- 14
- Kante
- 15
- Kante