DE102015221857A1

DE102015221857A1 - Fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE102015221857A1
Application number: DE102015221857.0A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Ludwig
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2017-05-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart mit einem zumindest zwei Gürtellagen aufweisenden Gürtel, wobei in zumindest einer Gürtellage als Festigkeitsträger Stahlkorde (1) bestehend aus vier miteinander verseilten Filamenten (2, 3, 4, 5) aus Stahl angeordnet sind. Alle Filamente (2, 3, 4, 5) eines Stahlkordes (1) sind in einem Herstellungsschritt zum Stahlkord verseilt, wobei jeder Stahlkord (2) aus zwei ersten Filamenten (2, 3) mit einem ersten, gleichgroßen Durchmesser (6) und aus zwei zweiten Filamenten (4, 5) mit einem zweiten, gegenüber den ersten Filamenten (2, 3) kleineren Durchmesser (7) besteht, und wobei die Filamente (2, 3, 4, 5) derart in der Größe ihrer Durchmesser (6, 7) und in ihrer Anordnung im Stahlkord (1) ausgebildet sind, dass – im Stahlkordquerschnitt betrachtet – die gedachte Einhüllende (8) aller Filamente (2, 3, 4, 5) eine Kreisform aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart mit einem zumindest zwei Gürtellagen aufweisenden Gürtel, wobei in zumindest einer Gürtellage als Festigkeitsträger Stahlkorde bestehend aus vier miteinander verseilten Filamenten aus Stahl angeordnet sind.
Es ist bekannt, in Gürtellagen von Fahrzeugluftreifen Stahlkorde zu verwenden. Stahlkorde sind Festigkeitsträger, die aus zwei oder mehr miteinander verseilten Filamenten aus Stahl bestehen. In PKW-Reifen werden insbesondere Stahlkorde der Konstruktion 2x1 für Sommerreifen oder stabilere Stahlkorde der Konstruktion 2+2 für Offroadreifen oder bespikte Winterreifen eingesetzt.
Bei der Konstruktion 2x1 werden zwei Filamente miteinander verseilt. Bei der Konstruktion 2+2 werden die insgesamt vier Filamente derart verseilt, dass in einem ersten Herstellungsschritt je zwei Filamente miteinander vorverdreht werden und anschließend werden in einem weiteren Herstellungsschritt die beiden vorverdrehten Filamentbündel miteinander endverdreht. Übliche Durchmesser der Filamente sind hierbei 0.28 mm oder 0.32 mm. Insbesondere bei der 2+2-Konstruktion ist der durchschnittliche Durchmesser des Stahlkordes durch die verseilungsbedingte ungünstige Anordnung der Filamente vergleichsweise groß.
Man ist bestrebt, Fahrzeugluftreifen mit einer Gürtelkonstruktion zur Verfügung zu stellen, die rollwiderstandsoptimiert ist. Eine Möglichkeit der Rollwiderstandsoptimierung ist es, die Gummierungsdicke gering zu halten. Dadurch werden Gummierungsmaterial und Gewicht eingespart, was sich vorteilhaft auf den Rollwiderstand des Fahrzeugluftreifens auswirkt. Die Gummierungsdicke kann gering gehalten werden, wenn die in der Gummierung eingebetteten Festigkeitsträger einen vergleichsweise geringen Durchmesser aufweisen.
In vielen Ländern ist es üblich, Fahrzeugluftreifen, wie beispielsweise Reifen für SUVs oder Lighttrucks, einem „Plunger-Test”, beispielsweise gemäß ASTM F 414, zu unterziehen. Ein Plunger-Test ist eine statische Prüfung der Festigkeit des Fahrzeugluftreifens im Bereich des Laufstreifens und Gürtels gegenüber penetrierenden Fahrbahnhindernissen, wie beispielsweise Steinen, und wird mittels eines ein- oder durchdrückenden Stahldornes durchgeführt. Der Stahldorn weist ein halbkugelig ausgeführtes Ende auf und mit einer vorgegebenen Eindringkraft eingedrückt. Der Test endet, wenn der Stahldorn den Reifenkopf durchdrungen hat und der Reifen entlüftet. Der dazu benötigte Weg des Dorns wird mit der gemessenen Kraft multipliziert, wodurch man die sogenannte Plungerenergie erhält. Zum Bestehen des Plunger-Tests müssen die Korde eine gewisse Festigkeit bzw. Bruchkraft aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art bereitzustellen, der eine Gürtelkonstruktion aufweist, die sich weiterhin vorteilhaft auf den Rollwiderstand des Fahrzeugreifens auswirkt, die jedoch auch in der Lage ist, den Anforderungen eines Plunger-Tests zu entsprechen.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass alle Filamente eines Stahlkordes in einem Herstellungsschritt zum Stahlkord verseilt sind, dass jeder Stahlkord aus zwei ersten Filamenten mit einem ersten, gleichgroßen Durchmesser und aus zwei zweiten Filamenten mit einem zweiten, gegenüber den ersten Filamenten kleineren Durchmesser besteht, und dass die Filamente derart in der Größe ihrer Durchmesser und in ihrer Anordnung im Festigkeitsträger ausgebildet sind, dass – im Festigkeitsträgerquerschnitt betrachtet – die gedachte Einhüllende aller Filamente eine Kreisform aufweist.
Das Verhältnis der beiden Filamentdurchmesser soll 1 / 2 × (1 + √2) betragen. Das führt zu einer Durchmesserverringerung des erfindungsgemäßen Stahlkordes von rund 20% im Vergleich zu einem Kord mit vier gleichgroßen ersten Filamentdurchmessern.
Der Stahlkord des erfindungsgemäßen Fahrzeugreifens weist die Konstruktion 4x1 auf, wobei alle Filamente in einem Herstellungsschritt miteinander zum Stahlkord verseilt sind. Alle Filamente weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Ein vorbeschriebener Stahlkord ist durch die beiden verschieden großen Durchmesser der beiden Filamenttypen kompakter und weist weniger Hohlräume zwischen seinen Filamenten auf. Der Querschnitt ist kreisförmig und durch die kompakte Konstruktion kleiner als bei Stahlkorden mit vier Filamenten gleichgroßen Durchmessers. Zudem weist der Stahlkord durch die 4x1-Konstruktion über seine Längserstreckung einen etwa gleichgroßen Querschnitt auf. Es ist ein Zugewinn an erhöhter Stahlquerschnittsfläche bei vergleichbaren gegenseitigen Abständen der Korde im Gürtel erzielt, wodurch die Durchstichfestigkeit des Fahrzeugluftreifens im Gürtel- und Laufstreifenbereich verbessert ist. Die Erfindung gestattet es ferner, die Gürtellagen trotz höherem Stahlanteil weiterhin vergleichbar dünn auszuführen, sodass der Rollwiderstand des Fahrzeugluftreifens niedrig gehalten wird oder sogar gesenkt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung berühren sich – im Stahlkordquerschnitt betrachtet – die beiden ersten Filamente punktförmig und die beiden zweiten Filamente sind links und rechts von einer gedachten Linie angeordnet, welche durch die Mittelpunkte der ersten beiden Filamente geht und jeweils jedes der beiden zweiten Filamente beide ersten Filamente berührt. Dieses ist eine besonders kompakte Kordkonstruktion.
Vorteilhaft ist es, wenn der Stahlkord einen Durchmesser zwischen 0,2 mm und 1,4 mm, bevorzugt zwischen 0,4 mm und 0,8 mm aufweist. Hierdurch ist ein optimaler Kompromiss zwischen Rollwiderstandoptimierung und Plunger erhalten.
In einer vorteilhaften Ausführung bestehen die zwei zweiten Filamente aus Stahl einer gleichen oder höheren Bruchfestigkeitsklasse als die zwei ersten Filamente. Hierbei bestehen die zwei ersten Filamente aus Stahl der Bruchfestigkeitsklasse HT, und die zwei zweiten Filamente aus Stahl der Bruchfestigkeitsklasse HT oder UHT oder SHT.
Zweckmäßig ist es, wenn der Fahrzeugluftreifen ein PKW-Reifen oder ein Van-Reifen ist, vorzugsweise für den Offroadeinsatz oder vorzugsweise für den Wintereinsatz mit Spikes.
Zweckmäßig ist es, wenn nur eine Gürtellage die Stahlkorde aufweist, wobei diese eine Gürtellage vorzugsweise die radial äußere Gürtellage ist.
Alternativ ist der Fahrzeugluftreifen ein LKW-Reifen, wobei vorzugsweise alle Gürtellagen die Stahlkorde aufweisen.
In der nachfolgenden Tabelle sind Zielwerte für die Bruchkraft [Newton] eines Stahlkordes der Konstruktion 2x0.30 angegeben. Die Werte sind in dem dem Fachmann bekannten Kraft-Dehnungs-Versuch gemessen. Tabelle

Bruchfestigkeitsklasse Newton Toleranz

HT (High Tensile) 445 +/–5%

SHT (Super High Tensile) 480 +/–5%

UHT (Ultra High Tensile) 500 +/–5%
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand einer Zeichnung, die ein schematisches Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrieben.
Die 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Stahlkord, welcher in einer Gürtellage eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens angeordnet ist. Der Fahrzeugluftreifen ist ein PKW-Sommerreifen der Dimension 245/45 R17 XL.
Der Stahlkord 1 weist vier miteinander in einem Herstellungsschritt verseilte Filamente 2, 3, 4, 5 aus Stahl und somit die Konstruktion 4x1 auf. Der Stahlkord 1 besteht zwei ersten Filamenten 2, 3 mit einem ersten, gleichgroßen Durchmesser 6 und aus zwei zweiten Filamenten 4, 5 mit einem zweiten, gegenüber den ersten Filamenten 2, 3 kleineren Durchmesser 7. Die Filamente 2, 3, 4, 5 sind derart in der Größe ihrer Durchmesser 6, 7 und in ihrer Anordnung im Festigkeitsträger (Stahlkord) ausgebildet, dass die Einhüllende 8 aller Filamente 2, 3, 4, 5 eine Kreisform aufweist.
Die Filamente 2, 3, 4, 5 sind derart angeordnet, dass sich die beiden ersten Filamente 2, 3 punktförmig berühren und dass die beiden zweiten Filamente 4, 5 links und rechts von einer Linie 9 angeordnet sind, welche durch die Mittelpunkte der ersten beiden Filamente 2, 3 geht. Jedes der beiden zweiten Filamente 4, 5 berührt die beiden ersten Filamente 2, 3.
Der Stahlkord 1 weist einen Durchmesser 10 von 0,64 mm auf. Die zwei zweiten Filamente 4, 5 bestehen aus Stahl der Bruchfestigkeitsklasse UHT, während die zwei ersten Filamente 2, 3 aus Stahl der Bruchfestigkeitsklasse HT bestehen.
Bevorzugt ist ein Festigkeitsträger, dessen beiden ersten Filamente 2, 3 einen Durchmesser 6 von 0,32 mm und dessen beiden zweiten Filamente 4, 5 einen Durchmesser 7 von 0,27 mm aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Stahlkord/Festigkeitsträger
2: erstes Filament
3: erstes Filament
4: zweites Filament
5: zweites Filament
6: erster Durchmesser
7: zweiter Durchmesser
8: Einhüllende
9: Linie durch die Mittelpunkte der beiden ersten Filamente
10: Stahlkorddurchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM F 414 [0005]

Claims

Fahrzeugluftreifen in Radialbauart mit einem zumindest zwei Gürtellagen aufweisenden Gürtel, wobei in zumindest einer Gürtellage als Festigkeitsträger Stahlkorde (1) bestehend aus vier miteinander verseilten Filamenten (2, 3, 4, 5) aus Stahl angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass alle Filamente (2, 3, 4, 5) eines Stahlkordes (1) in einem Herstellungsschritt zum Stahlkord verseilt sind, dass jeder Stahlkord (2) aus zwei ersten Filamenten (2, 3) mit einem ersten, gleichgroßen Durchmesser (6) und aus zwei zweiten Filamenten (4, 5) mit einem zweiten, gegenüber den ersten Filamenten (2, 3) kleineren Durchmesser (7) besteht, und dass die Filamente (2, 3, 4, 5) derart in der Größe ihrer Durchmesser (6, 7) und in ihrer Anordnung im Stahlkord (1) ausgebildet sind, dass – im Stahlkordquerschnitt betrachtet – die gedachte Einhüllende (8) aller Filamente (2, 3, 4, 5) eine Kreisform aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – im Stahlkordquerschnitt betrachtet – sich die beiden ersten Filamente (2, 3) punktförmig berühren und dass die beiden zweiten Filamente (4, 5) links und rechts von einer gedachten Linie (9) angeordnet sind, welche durch die Mittelpunkte der ersten beiden Filamente (2, 3) geht und dass jeweils jedes der beiden zweiten Filamente (4, 5) beide ersten Filamente berührt.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlkord (1) einen Durchmesser (10) zwischen 0,2 mm und 1,4 mm, bevorzugt zwischen 0,4 mm und 0,8 mm aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei zweiten Filamente (4, 5) aus Stahl einer gleichen oder höheren Bruchfestigkeitsklasse gegenüber den zwei ersten Filamenten (2, 3) bestehen.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei ersten Filamente (2, 3) aus Stahl der Bruchfestigkeitsklasse HT bestehen, und dass die zwei zweiten Filamente (4, 5) aus Stahl der Bruchfestigkeitsklasse HT oder UHT oder SHT bestehen.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugluftreifen ein PKW-Reifen vorzugsweise für den Offroadeinsatz oder vorzugsweise für den Wintereinsatz mit Spikes ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine Gürtellage die Stahlkorde (1) aufweist, wobei diese eine Gürtellage vorzugsweise die radial äußere Gürtellage ist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugluftreifen ein LKW-Reifen ist, wobei vorzugsweise alle Gürtellagen die Stahlkorde (1) aufweisen.