DE102007009101B4

DE102007009101B4 - Fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE102007009101B4
Application number: DE102007009101.1A
Authority: DE
Inventors: Sadettin Fidan; Günter Wahl
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2007-02-24
Filing date: 2007-02-24
Publication date: 2021-03-04
Anticipated expiration: 2027-02-25
Also published as: DE102007009101A1

Abstract

Fahrzeugluftreifen (1),bestehend aus Seitenwänden (2), aus einer Karkasse (3), die sich von einem Wulstbereich (4) zum anderen Wulstbereich (4) erstreckt, aus einem radial oberhalb der Karkasse (3) angeordneten Laufstreifen (7) und aus einem Gürtel (8), der zwischen Karkasse (3) und Laufstreifen (7) radial unterhalb des Laufstreifens (7) angeordnet ist und welcher wenigstens eine Lage aus in Gummi (10) eingebettete Monofilamente (9) aufweist, wobei die Monofilamente (9) gewellt sind und in ihrem Querschnitt in etwa rechteckig sind, wobei der Gürtel (8) nur eine Lage aus in Gummi (10) eingebettete, gewellte Monofilamente (9) aufweist, wobei die Monofilamente (9) der Gürtellage (8) in etwa in Umfangsrichtung längserstreckt sind und axial nebeneinander berührungsfrei angeordnet sind und wobei die Amplituden (A) der gewellten Monofilamente (9) in etwa radial verlaufen,dadurch gekennzeichnet, dassjedes Monofilament (9) im Querschnitt wenigstens 3,00mm breit ist und dass die Monofilamente (9) Durchbrechungen zur Gummidurchdringung aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, welcher wenigstens aus Seitenwänden, aus einer Karkasse, die sich von einem Wulstbereich zum anderen Wulstbereich erstreckt, aus einem radial oberhalb der Karkasse angeordneten Laufstreifen und aus einem Gürtel, der zwischen Karkasse und Laufstreifen radial unterhalb des Laufstreifens angeordnet ist, besteht, wobei der Gürtel wenigstens eine Lage aus in Gummi eingebettete Monofilamente aufweist, wobei die Monofilamente gewellt sind und in ihrem Querschnitt in etwa rechteckig sind und wobei der Gürtel nur eine Lage aus in Gummi eingebettete, gewellte Monofilamente aufweist, wobei die Monofilamente der Gürtellage in etwa in Umfangsrichtung längserstreckt sind und axial nebeneinander berührungsfrei angeordnet sind und wobei die Amplituden der gewellten Monofilamente in etwa radial verlaufen.
Ein derartiger Fahrzeugluftreifen ist aus der DE 34 01 016 A1 bekannt. Fahrzeugluftreifen, insbesondere Radialreifen, benötigen während des Fahrbetriebes zur Aufnahme von insbesondere Querkräften bei Kurvenfahrt sowie von Umfangskräften bei Beschleunigung Unterstützung von anderen Reifenbauteilen. Denn die Karkasskonstruktion eines Radialreifens weist radial verlaufende Festigkeitsträger auf, welche die im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte nur unzureichend aufnehmen können. Diese unterstützende Aufgabe übernimmt u.a. der Gürtel. Bekannt sind mehrlagige Gürtelkonstruktionen, die aus zwei sich kreuzenden Lagen entgegengesetzt steigender, unter einem spitzen Winkel verlaufender Festigkeitsträger bestehen und welche durch eine Nylonbandage stabilisiert werden. Die Festigkeitsträger der zwei Gürtellagen sind üblicherweise Stahlcorde, welche aus verzwirnten Stahlfasern (Filamenten) bestehen, welche zu einem Cord endverdreht sind. Stahlcorde erfordern einen hohen Materialeinsatz, wodurch das Gewicht des Reifens erhöht wird.
Die Bestrebungen der Reifenentwicklung gehen jedoch dahin, die Herstellungskosten des Reifens zu senken und am Gewicht des Reifens einzusparen.
Aus diesem Grund werden Monofilamente anstatt der Stahlcorde als Gürtelfestigkeitsträger eingesetzt, wodurch Material eingespart und die Herstellungskosten gesenkt werden.
Ein gattungsgemäßer Fahrzeugluftreifen mit gewellten Monofilamenten als Festigkeitsträger aufweisenden Gürtel ist auch aus der US 2001/0018942 A1 bekannt geworden. Die Festigkeitsträger sind Monofilamente aus Stahl, welche einen runden, ovalen oder in etwa rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Monofilamente sind in radialer und/oder axialer Richtung wellig ausgelenkt. Jedoch weist der Querschnitt der Monofilamente nur eine geringe Breite und eine geringe Größe mit einer Querschnittsfläche von 0,09mm² bis 0,30mm² auf. Daher ist die laterale Steifigkeit nur gering. Daher wird eine zweilagige Gürtelkonstruktion, bestehend aus einer Monofilamentlage und einer zusätzlichen stabilisierenden Stahlcordlage, bevorzugt. Die Gewichts- und Kostenersparnis ist nur gering.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugluftreifen mit einer Gürtelkonstruktion bereitzustellen, durch die gute Fahreigenschaften des Reifens ermöglicht sind, aber auch das Gewicht des Reifens reduziert und der Materialeinsatz verringert ist.
Die Aufgabe wird gelöst, indem jedes Monofilament im Querschnitt wenigstens 3,00mm breit ist und indem die Monofilamente Durchbrechungen zur Gummidurchdringung aufweisen.
Erfindungswesentlich ist, dass der Gürtel nur eine Festigkeitsträgerlage aufweist, die gewellte, im Querschnitt in etwa rechteckige, flache Monofilamente aufweist. Die Monofilamente der Gürtellage sind axial nebeneinander in etwa in Umfangsrichtung des Reifens angeordnet (0°-Gürtel) und in Gummi eingebettet. Die Welligkeit gibt dem Gürtel die gewünschte Dehnbarkeit und Kompressibilität in Umfangsrichtung. Die Breite von wenigstens 3,00mm eines jeden gewellten Monofilaments erhöht die laterale Steifigkeit des Festigkeitsträgers, wodurch der Gürtel als einlagiger 0°-Gürtel nun auch im Fahrbetrieb auftretende Querkräfte zufrieden stellend aufnehmen kann. Die axiale Steifigkeit des Festigkeitsträgers (in Umfangsrichtung) ist hoch.
Das Gewicht des Reifens ist durch die einlagige Monofilament-Gürtelkonstruktion reduziert, ebenso ist Material eingespart. Der Reifen ist in seiner Herstellung vergünstigt. Zur besseren Gummianhaftung weisen die Monofilamente des Gürtels Durchbrechungen zur Gummidurchdringung auf.
Der Begriff „Monofilament“ meint in Bezug auf die vorliegende Erfindung einen einzelnen Festigkeitsträger in Streifenform, der 2-D gewellt ist und der einen in etwa rechteckigen Querschnitt von wenigstens 3,00mm Breite aufweist. Man könnte den Festigkeitsträger quasi als „Festigkeitsträgerstreifen“ bezeichnen.
Vorteilhaft ist es, wenn jedes Monofilament der Gürtellage im Querschnitt zwischen 3,00mm - 30,00mm, vorzugsweise zwischen 8,00mm - 10,00mm breit ist und/oder im Querschnitt eine Höhe von 0,10mm - 1,00mm, vorzugsweise 0,20mm - 0,40mm aufweist und/oder wenn das Verhältnis von Höhe zu Breite des Monofilamentquerschnittes kleiner gleich 0,2 ist und/oder die Querschnittsfläche eines Monofilamentes zwischen 0,30mm² und 10mm² beträgt. Hierdurch ist eine ausreichende laterale und axiale Steifigkeit des Gürtels erreicht, wodurch die im Betrieb des Reifens auftretenden Kräfte, insbesondere die Querkräfte gut aufgenommen werden können.
Die gewellten Monofilamente weisen dabei zweckmäßigerweise eine Wellenlänge zwischen 1,00mm und 10mm, vorzugsweise zwischen 1,00mm und 3,00mm auf, wobei die Amplitude eines Monofilaments zwischen 0,30mm und 5,00mm, vorzugsweise zwischen 0,50mm und 1,00mm beträgt.
Vorteilhafterweise bestehen die Monofilamente aus Stahl oder Metallen oder deren Legierungen.
Diese Durchbrechungen zur besseren Gummianhaftung können beispielsweise Schlitze und/oder kreisrunde Aussparungen sein. Zusätzlich oder optional kann die Oberfläche eines Monofilamentes zur besseren Gummianhaftung mit einem polymerbasierten Haftvermittler oder einem Messingüberzug versehen sein.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen die:

1 einen Teilquerschnitt durch einen Radialluftreifen gemäß der Erfindung;
2 einen Querschnitt durch einen Teil der Gürtellage des erfindungsgemäßen Radialluftreifens;
3 einen Längsschnitt durch ein Monofilament der Gürtellage der 2;
4 eine Aufsicht auf die Festigkeitsträger der Gürtellage der 2.

Die 1 zeigt die rechte Hälfte eines Querschnittes durch einen PKW-Radialluftreifen. Der Reifen 1 bestehend aus Seitenwänden 2, aus einer Karkasse 3, die sich von einem Wulstbereich 4 zum anderen Wulstbereich 4 erstreckt und von axial innen nach axial außen um Wulstkerne 5 und den Wulstkernen 5 aufsitzenden Wulstkernprofilen 6 als Karkasshochschlag 3a herumgeführt ist, aus einem radial oberhalb der Karkasse 3 angeordneten Laufstreifen 7 und aus einem einlagigen Gürtel 8, der zwischen Karkasse 3 und Laufstreifen 1 radial unterhalb des Laufstreifens 1 angeordnet ist. Der Gürtel 8 besteht aus einer Lage aus in Gummi 10 eingebetteten Monofilamenten 9, wobei die Monofilamente 9 zweidimensional (2D) gewellt sind und einen in etwa rechteckigen. Querschnitt aufweisen. 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 2 zeigt einen Querschnitt durch die Gürtellage 8. Die in Umfangsrichtung als ein so genannter 0°-Gürtel angeordneten 2D-gewellten Monofilamente 9 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf und sind achsparallel nebeneinander in Gummi 10 eingebettet. Jedes Monofilament 9 hat eine Breite b von 9,00mm und eine Höhe h von 0,25mm und ist in Umfangsrichtung undulierend angeordnet, so dass die (gedachten) Amplituden in etwa in radialer Richtung angeordnet sind. Der axiale Abstand a zwischen den Monofilamenten 9 beträgt 1,5mm. Das Verhältnis von Höhe zu Breite des Monofilamentes 9 ist kleiner gleich 0,2. Der bei dieser Figurenbeschreibung 2 benutzte Ausdruck „axial“ bezieht sich auf den Reifenquerschnitt und nicht auf eine Achse des Festigkeitsträgers.
Die 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein Monofilament 9, welches als Festigkeitsträger in dem Fahrzeugluftreifen 1 im einlagigen Gürtel 8 zum Einsatz kommen kann. Das im Querschnitt (rechter Zeichnungsausschnitt) rechteckige Monofilament 9 ist als 2D-Sinuskurve ausgebildet und hat eine Wellenlänge WL von 2mm und eine Amplitude A von 0,7mm.
In der 4 ist eine Aufsicht auf die Festigkeitsträger der Gürtellage der 2 dargestellt. Die 2D-gewellten Monofilamente 9 sind achsparallel nebeneinander in Umfangsrichtung (Pfeil) angeordnet und bilden die Festigkeitsträger des einlagigen 0°-Gürtels. Die Festigkeitsträger sind in Gummi 10 eingebettet, hier aber von Gummi abgedeckt dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Reifen
2: Seitenwand
3: Karkasse
4: Wulstbereich
5: Wulstkern
6: Wulstkemprofil
7: Laufstreifen
8: Gürtel
9: Monofilament
10: Gummi
b: Querschnittsbreite
h: Querschnittshöhe
a: axialer Abstand zwischen zwei Monofilamenten
WL: Wellenlänge
A: Amplitude

Claims

Fahrzeugluftreifen (1), bestehend aus Seitenwänden (2), aus einer Karkasse (3), die sich von einem Wulstbereich (4) zum anderen Wulstbereich (4) erstreckt, aus einem radial oberhalb der Karkasse (3) angeordneten Laufstreifen (7) und aus einem Gürtel (8), der zwischen Karkasse (3) und Laufstreifen (7) radial unterhalb des Laufstreifens (7) angeordnet ist und welcher wenigstens eine Lage aus in Gummi (10) eingebettete Monofilamente (9) aufweist, wobei die Monofilamente (9) gewellt sind und in ihrem Querschnitt in etwa rechteckig sind, wobei der Gürtel (8) nur eine Lage aus in Gummi (10) eingebettete, gewellte Monofilamente (9) aufweist, wobei die Monofilamente (9) der Gürtellage (8) in etwa in Umfangsrichtung längserstreckt sind und axial nebeneinander berührungsfrei angeordnet sind und wobei die Amplituden (A) der gewellten Monofilamente (9) in etwa radial verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Monofilament (9) im Querschnitt wenigstens 3,00mm breit ist und dass die Monofilamente (9) Durchbrechungen zur Gummidurchdringung aufweisen.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Monofilament (9) im Querschnitt zwischen 3,00mm - 30,00mm breit (b) ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Monofilament (9) im Querschnitt zwischen 8,00mm - 10,00mm breit (b) ist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Monofilament (9) im Querschnitt eine Höhe (h) von 0,10mm - 1,00mm aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Höhe (h) zu Breite (b) des Monofilamentquerschnittes kleiner gleich 0,2 ist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Monofilamente (9) aus Stahl oder Metallen oder deren Legierungen bestehen.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche eines Monofilamentes (9) zwischen 0,30mm² und 10mm² beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge (WL) eines Monofilaments (9) zwischen 1,00mm und 10mm beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge (WL) eines Monofilaments (9) zwischen 1,00mm und 3,00mm beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (A) eines Monofilaments (9) zwischen 0,30mm und 5,00mm beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (A) eines Monofilaments (9) zwischen 0,50mm und 1,00mm beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen Schlitze und/oder kreisrunde Aussparungen sind.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eines Monofilamentes (9) zur besseren Gummi/Monofilamenthaftung mit einem polymerbasierten Haftvermittler oder einem Messingüberzug versehen ist.