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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen, Wulstbereichen mit Wulstkernen und aus Gummi bestehenden Wulstprofilen, die bei auf einer Felge montiertem Reifen mit dieser in Kontakt treten, ferner mit Seitenwänden, einem Gürtelpaket aus Gürtellagen und gegebenenfalls Gürtelbandagenlagen, einem Laufstreifen und einer Karkasslage mit in radialer Richtung verlaufenden, in eine Gummierung eingebetteten Festigkeitsträgern, wobei der Laufstreifen und zusätzlich zumindest ein weiteres Gummibauteil, insbesondere die Gummierung der Karkasslage und/oder die Seitenwände aus einer elektrisch nicht leitfähigen Gummimischung bestehen oder eine solche aufweisen, und wobei elektrisch leitfähige Passagen eine elektrisch leitende Verbindung dieses Bauteils bzw. dieser Bauteile zu zumindest einem elektrisch leitfähigen Bauteil oder zur Felge herstellen.
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Es ist bekannt, dass es für die Reduzierung des Rollwiderstandes von Reifen von Vorteil ist, Reifenbauteile, insbesondere den Laufstreifen, aus Kautschukmischungen mit niedriger Hysterese herzustellen. Zu den diesbezüglich eingesetzten Maßnahmen gehören insbesondere die Verwendung gering aktiver Füllstoffe, die Verwendung einer geringen Menge an aktivem Füllstoff oder der Einsatz von Siliziumdioxid (Silika) anstelle von Ruß. Jede dieser genannten Maßnahmen hat eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes der Kautschukmischung bzw. des aus dieser Mischung hergestellten Bauteils zur Folge. Diese rollwiderstandsarm ausgelegten Reifenbauteile weisen einen derart hohen elektrischen Widerstand auf, dass sie elektrisch nicht mehr leitfähig sind. Es ist somit eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit des Reifens, welche zur Ableitung elektrischer Ladungen – als Folge der elektrostatischen Aufladung des Fahrzeuges – notwendig ist, nicht mehr gegeben. Eine Vielzahl von Patentdokumenten befasst sich mit der Herstellung und Ausführung elektrisch leitfähiger Passagen in solchen Reifen, um eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit sicherzustellen bzw. im Reifen leitfähige Verbindungen zu elektrisch leitfähigen Komponenten des Reifens oder zur Felge zu schaffen. So ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 058 881 A1 ein Fahrzeugluftreifen bekannt, dessen Laufstreifen einen äußeren Teil-Capteil – aus einer elektrisch nicht leitfähigen Gummimischung aufweist und dessen Seitenwände aus einer elektrisch leitfähigen Gummimischung bestehen. Zwischen dem elektrisch nicht leitfähigen Laufstreifenteil und der elektrisch leitfähigen Seitenwand wird über den Reifenumfang eine elektrisch leitfähige Passage durch ein wellenförmig in Umfangsrichtung verlaufendes Element gebildet, welches ein Strang aus elektrisch leitfähigem Gummimaterial ist. Aus der
EP 1 803 589 B1 ist ein Fahrzeugluftreifen bekannt, bei dem elektrisch leitfähige Strecken zwischen Wulstbauteilen und dem Laufstreifen durch wendelförmig in die Seitenwandgummis eingebettete, spiralförmig um die Drehachse des Reifens verlaufende Elemente aus einer elektrisch leitfähigen Gummimischung gebildet werden. Bei dem aus der
EP 1 526 005 A2 bekannten Fahrzeugluftreifen ist ein elektrisch leitfähiger Kord vorgesehen, welcher an der äußeren Seite der Karkasslage und somit innenseitig der aus Gummi bestehenden Seitenwand verläuft und sich zwischen einem elektrisch leitfähigen Bauteil im Wulstbereich und dem radial innerhalb des Laufstreifens angeordneten ebenfalls elektrisch leitfähigen Gürtel erstreckt. Dieser Kord bildet somit eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem rollwiderstandarm ausgerüsteten Laufstreifen und der Felge. Darüber hinaus ist es bekannt, einzelne Korde in der Karkasslage durch metallische, elektrisch leitfähige Korde zu ersetzen.
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Die Reduzierung des Rollwiderstandes von Reifen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Der Einsatz von den Rollwiderstand reduzierenden Kautschukmischungen in Reifen, auch für Body-Mischungen, ist ein wichtiges Thema. Sind daher beispielsweise die Seitenwände oder die Gummierung der Karkasslage aus einer nicht leitenden Kautschukmischung hergestellt, kann die elektrische Leitfähigkeit dieser Bauteile nicht mehr durch einen teilweisen Austausch von Karkasskorden oder eine einseitige Auflage von leitfähigen Elementen auf die Karkasslage sichergestellt werden.
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Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, auf vielfältige, variable Weise optimal funktionierende elektrisch leitfähigen Passagen im Reifen zur Verfügung zu stellen, die einfach herstellbar sind.
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Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die elektrisch leitfähige Passagen von zumindest einem faden-, strang- oder bandartigen Element gebildet sind, welches unter Einhaltung von gegenseitigen Abständen seiner Abschnitte das Bauteil spiralig umwickelt oder an Randkanten umfasst.
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Faden-, strang- oder bandartige Elemente bilden daher entweder eine oder mehrere spiralige Umwicklungen des betreffenden Bauteils oder zumindest Randkantenumfassungen. Es können daher auf eine besonders vielfältige Art und Weise vor allem in/an Body-Bauteilen, wie der Karkasslage oder den Seitenwänden, elektrisch leitfähige Passagen gebildet werden, die derart variabel anordbar sind, dass Kontaktstellen zu anderen leitfähigen Bauteilen oder anderen leitfähigen Passagen ohne weiteres herstellbar sind. Die Umwicklungen bzw. die Umfassungen lassen sich auf einfache und rationelle Weise an den rohen Bauteilen, beispielsweise der Karkasslage oder den Seitenwänden, vor deren Positionierung auf der Reifenaufbautrommel, anbringen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die elektrisch leitfähigen Passagen derart gebildet, dass einzelne faden-, strang- oder bandartige Abschnitte des Elementes eine der Bauteilseiten überqueren, um die Randkanten des Bauteils verlaufen und in kurzen Abschnitten an der zweiten Bauteilseite enden.
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Es ist nicht immer erforderlich, dass das betreffende Bauteil von den einzelnen Abschnitten des gemäß der Erfindung vorgesehenen Elementes umwickelt oder überquert wird. Es kann auch durchaus ausreichend sein, dass einzelne faden-, strang- oder bandartige Abschnitte zumindest eine der Randkanten des Bauteils umfassen und derart als kurze Abschnitte entlang beider Bauteilseiten verlaufen.
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Ist das Bauteil ein Laufstreifen oder Laufstreifenteil, so ist es vorteilhaft, wenn die Abschnitte bzw. die Wicklungsabschnitte des faden-, strang- oder bandartigen Elementes in Reifenquerrichtung und zu dieser unter einem Winkel ≤ 45° verlaufen. Auf diese Weisen können leitfähige Passagen zu reifenschulterseitig oder im Bereich der Seitenwände des Reifens angeordneten elektrisch leitfähigen Bauteilen geschaffen werden.
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Ist das Bauteil die Karkasslage oder eine Seitenwand, so können die Abschnitte oder die Wicklungsabschnitte des faden-, strang- oder bandartigen Elementes zur radialen Richtung unter einem Winkel von bis zu 45° verlaufen. Diese Ausführungsform ist dann vorteilhaft, wenn die Karkasslage oder die Seitenwände mit elektrisch leitfähigen Passagen versehen werden sollen.
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Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, das elektrisch leitfähige Element auszubilden. So kann dieses bei sehr einfachen Ausführungsformen der Erfindung ein metallisches Filament oder ein aus metallischen Filamenten zusammengesetzter Kord sein. Der Durchmesser des Filamentes oder des Kordes sollte zwischen 0,1 mm und 0,5 mm betragen.
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Bei einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist das elektrisch leitfähige Element ein Band oder ein Strang aus einer elektrisch leitfähig ausgerüsteten Gummimischung. Ein derartiges bandartiges Element lässt sich ebenso wie ein metallisches Filament oder ein metallischer Kord während der Reifenfertigung auf das betreffende Bauteil auf einfache Weise aufbringen.
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Bei einer bandförmigen Ausführungsvariante sollte dessen Dicke zwischen 0,1 mm und 0,5 mm und dessen Breite zwischen 0,5 mm und 50 mm sein. Ein Strang sollte einen Durchmesser zwischen 0,1 mm und 0,5 mm aufweisen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die schematisch mehrere Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben.
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Dabei zeigen
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1 eine perspektivische Darstellung eines Teiles eines Umfangsabschnittes eines Fahrzeugluftreifens,
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2 eine Schrägansicht eines Abschnittes einer Karkasslage eines Fahrzeugluftreifens vor deren Auflegen auf eine Reifenaufbautrommel,
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3 das Grundprinzip einer Vorrichtung zum Umwickeln einer Karkasslage mit einem elektrisch leitfähigen Element,
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4 eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Laufstreifens vor dessen Aufbringen auf eine Reifenaufbautrommel und
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5 bis 7 unterschiedliche Ausführungsvarianten der Umfassung oder Umwicklung von Reifenbauteilen mit elektrisch leitfähigen Elementen.
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1 zeigt eine Ansicht eines Umfangsabschnittes eines Fahrzeugluftreifens, welcher Wulstbereiche 1 mit Wulstkernen 2 und Gummiprofilen 3 aufweist, die bei montierten Reifen mit der nicht gezeigten Felge in Kontakt kommen. Die Wulstkerne 2 sind von axial innen nach axial außen von einer Karkasslage 5 umlaufen, welche entlang von auf den Wulstkernen 2 angeordneten Kernprofilen 6 verlaufen. Reifeninnenseitig verläuft die Karkasslage 5 entlang von Seitenwänden 7 und radial innerhalb eines zumindest aus zwei Gürtellagen 8a und gegebenenfalls Gürtelbandagenlagen bestehenden Gürtelpaketes 8. An seiner Innenseite ist der Reifen mit einer Innenschicht 4 bedeckt, welche aus einer luftdichten Gummimischung besteht. Radial außerhalb des Gürtelpaketes 8 befindet sich ein Laufstreifen 9, der in bekannter Weise ein oder mehrteilig ausgeführt sein kann.
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Die Karkasslage 5 besteht in bekannter Weise aus in eine Karkassgummierung 5a eingebetteten Festigkeitsträgern 5b, insbesondere aus einem textilen Material, welche im fertigen Reifen zwischen den beiden Wulstbereichen 1 in radialer Richtung bzw. im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufen. Bei einem gemäß der Erfindung ausgeführten Reifen ist der Laufstreifen 9, bei einem mehrteilig ausgeführten Laufstreifen ist zumindest der bodenberührende Teil – der Capteil – des Laufstreifens 9 und zusätzlich zumindest ein weiteres Bauteil, insbesondere die Seitenwände 7, die Gummierung der Karkasslage 5 oder die Gummierung zumindest einer Gürtellage oder einer Gürtelbandagenlage, elektrisch nicht bzw. ungenügend leitend. Die erwähnten Bauteile bestehen aus Gummimischungen, die elektrisch nicht leitend sind, sie weisen einen spezifischen elektrischen Widerstand > 109 Ohm·cm auf. Als elektrisch leitfähig im Sinne der gegenständlichen Anmeldung gelten Gummiteile, deren spezifischer elektrischer Widerstand < 107 Ohm·cm beträgt.
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Die mangelnde elektrische Leitfähigkeit der Gummimischungen bzw. der Bauteile aus diesen Gummimischungen ist auf den Einsatz niedrig aktiver Füllstoffe in diesen Mischungen und/oder den Einsatz geringer Mengen an aktiven Füllstoffen und/oder der Austausch von Ruß als Füllstoff durch Siliziumdioxid (Silika) zurückzuführen, wobei diese Maßnahmen einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander gesetzt werden können und den Rollwiderstand des Reifens reduzieren. Als Folge dieser Maßnahmen ist der elektrische Widerstand der betreffenden Bauteile derart hoch, dass eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit des gesamten Reifens nicht mehr gewährleistet ist.
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Um eine unter Umstände gefährliche elektrostatische Aufladung des Fahrzeuges zu vermeiden, ist für eine elektrisch leitfähige Verbindung des Laufstreifens 9 und der sonstigen, elektrisch nicht leitenden Bestandteile zur Felge bzw. den mit dieser in Kontakt tretenden Wulstgummiprofilen 3, welche aus einer elektrisch leitfähigen Mischung bestehen, zu sorgen. Dies wird gemäß der Erfindung durch ein spiraliges Umwickeln oder ein partielles Um- bzw. Einfassen von elektrisch nicht leitenden Bauteilen mit einem elektrisch leitfähigen Element 10 erreicht, welches in 1 in der einen Seitenwand 7 zur Illustration angedeutet ist.
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2 zeigt beispielhaft eine Karkasslage 5, deren Gummierungsmischung nicht elektrisch leitfähig ist. Die Karkasslage 5 ist mit einem Element 10, welches faden-, strang- oder bandartig geformt ist und aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, spiralig umwickelt. Unter einem strangartig geformten Element 10 wird ein solches verstanden, welches einen runden, insbesondere im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweist, beispielsweise ein Gummistrang oder ein metallischer Kord. Ein fadenartiges Element 10 kann insbesondere ein metallisches Filament sein. Der Durchmesser solcher Elemente beträgt zwischen 0,1 mm und 0,5 mm. Unter bandartig geformten elektrisch leitfähigen Elementen 10 werden solche verstanden, welche eine Dicke zwischen 0,01 mm und 0,5 mm und eine Breite zwischen 0,5 mm und 50 mm aufweisen. Bandförmige Elemente 10 können elektrisch leitfähig ausgerüstete Kautschukmischungsstreifen sein, wobei die Kautschukmischung auch auf einen Träger aufgebracht sein kann, beispielsweise auf ein Vlies. Auf die zum Auflegen auf eine nicht gezeigte Reifenaufbautrommel vorbereitete, bereits zugeschnittene Karkasslage 5 wird das Element 10 mit auf jeder Karkasslagenseite zueinander parallel verlaufenden Wicklungsabschnitten 10a, 10b unter konstanten gegenseitigen Abständen der Abschnitte 10a 10b von vorzugsweise 5 cm bis 25 cm gewickelt. Die Wicklungssteigung, der Winkel α der Wicklungsabschnitte 10a, 10b auf jeder der Karkasslagenseiten gegenüber der Querrichtung, beträgt maximal 45°, insbesondere maximal 30°, wobei der Winkel α der Wicklungsabschnitte 10a vom Winkel α der Wicklungsabschnitte 10b abweichen kann. Der Winkel α ist jener Winkel, welcher zwischen der Senkrechten zur Bauteilseite und der Wicklung aufgespannt wird. 2 zeigt eine Umwicklung der Karkasslage 5 mit auf beiden Seiten übereinstimmenden Steigungswinkeln α.
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3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung zum Umwickeln einer Karkasslage 5 mit einem faden-, strang- oder bandartig geformten Element 10. Auf einem Gestell 11 befindet sich ein ringförmiger Träger 12, an welchem eine Spule 14 gelagert ist, welche entlang des Trägers 12 ringartig umlaufend bewegbar ist. Auf der Spule 14 ist das Element 10 aufgewickelt. Die Karkasslage 5 wird durch die Öffnung im ringförmigen Träger 12 transportiert, wobei gleichzeitig die Spule 14 entlang des Ringes umläuft und auf diese Weise das Element 10 um die Karkasslage 5 gewickelt wird. Im fertigen Reifen bilden die Wicklungen aus dem elektrisch leitfähigen Element 10 elektrisch leitfähige Passagen zwischen dem Gürtelpaket 8 und den Wulstgummiprofilen 3.
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4 zeigt eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines rohen Laufstreifens 9 vor dessen Aufbringen auf eine Reifenaufbautrommel mit einer Umwicklung aus dem Element 10 mit gleich großen Steigungswinkeln α an Vorder- und Rückseite.
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5 zeigt schematisch ein Wicklungsbild bei einer Karkasslage 5 mit unterschiedlichen Steigungswinkeln α, wobei der Winkel α an der einen Seite etwa 30° und an der anderen Seite 0° beträgt.
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6 und 7 zeigen Varianten des Aufbringens des Elementes 10 auf eine Karkasslage 5. Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform befinden sich auf der einen Seite der Karkasslage 5, in der Figur an der Oberseite, parallel zueinander verlaufende Elementabschnitte 10c, welche die beiden Längskanten umlaufen und an der Unterseite nach kurzen Abschnitten 10'c enden. Die Steigungswinkel α der Abschnitte 10c, 10'c stimmen überein und betragen etwa 30°. Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform sind überhaupt nur die seitlichen Kanten der Karkasslage 5 von Abschnitten/Stücken 10''c aus dem Element 10, insbesondere in gleichmäßigen Abständen zueinander, umfasst. Die Elementabschnitte 10''c können auf beiden Seiten des Bauteils übereinstimmende oder nicht übereinstimmende Längen aufweisen und sie können unter gleichen oder verschiedenen Steigungswinkeln α angeordnet sein. Solche Umfassungen können vor allem als zusätzliche Maßnahme vorgesehen sein, wenn beispielsweise zu anderen Passagen oder anderen Bauteilen die notwendigen elektrischen Verbindungen hergestellt werden sollen.
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Die Erfindung ist auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen nicht eingeschränkt. Wie erwähnt ist es möglich, das Gürtelpaket, einzelne Gürtellagen, die Gürtelbandage, die Seitenwände und dergleichen gemäß der Erfindung mit elektrisch leitfähigen Elementen 10 zu umwickeln bzw. randseitig zu umfassen. Werden in einem Reifen mehrere Bauteile erfindungsgemäß mit elektrisch leitfähigen Passagen versehen, so ist bei deren Ausführung und Anordnung bei Bedarf darauf zu achten, dass die Passagen an verschiedenen Bauteilen im fertigen Reifen in Kontakt zueinander kommen, sodass Kreuzungspunkte mit elektrischer Kontaktierung entstehen. Die einzelnen Abschnitte der Umfassungen können – auch bei ein- und demselben Bauteil – unterschiedliche Längen und unterschiedliche Steigungswinkel aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wulstbereich
- 2
- Wulstkern
- 3
- Gummiprofil
- 4
- Innenschicht
- 5
- Karkasslage
- 5a
- Karkassgummierung
- 5b
- Festigkeitsträger
- 6
- Kernprofil
- 7
- Seitenwand
- 8
- Gürtelpaket
- 8a
- Gürtellagen
- 9
- Laufstreifen
- 10
- Element
- 10a
- Wicklungsabschnitt
- 10b
- Wicklungsabschnitt
- 10c
- Abschnitt
- 10'c
- Abschnitt
- 10''c
- Abschnitt
- 11
- Gestell
- 12
- Träger
- 14
- Spule
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008058881 A1 [0002]
- EP 1803589 B1 [0002]
- EP 1526005 A2 [0002]
