DE102006015000A1

DE102006015000A1 - Reifen, insbesondere Lastwagenrennreifen

Info

Publication number: DE102006015000A1
Application number: DE102006015000A
Authority: DE
Inventors: Daniel Roder; Tom Dominique Linster; Fahri Ozel
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2006-10-26
Also published as: US20100116388A1; US8215350B2; US20060231181A1

Abstract

Die Erfindung ist auf einen Luftreifen mit einer Lauffläche mit einer Profiltiefe (D) und zumindest zwei Längsrillen, welche das Profil in zumindest eine erste Schulterlängsrippe, eine dazwischen liegende Längsrippe und eine zweite Schulterlängsrippe unterteilen, gerichtet. Der Reifen weist einen an der Profiltiefe (D) angeordneten Unterteilbereich und einen Oberteilbereich über dem Unterteilbereich auf, wobei der Unterteilbereich und der Oberteilbereich entlang einer Grenze aneinander stoßen, wobei der Oberteilbereich eine Oberteil-Kautschukzusammensetzung umfasst, die Eigenschaften, gemessen bei 23 DEG C, aufweist von: Dehnung von 400-500%, nominale Zugfestigkeit von 77,0-83,0 MPa, 300% Modul von 9,0-11,0 MPa, Zugfestigkeit von 14,0-15,0 MPa, Shore A - Härte von 63-68, Rückprall von 20-25%; und wobei der Unterteilbereich eine Unterteil-Kautschukzusammensetzung umfasst, die Eigenschaften, gemessen bei 23 DEG C, aufweist von: Dehnung von 470-520%, wahre Zugleistung von 135-150 MPa, 300% Modul von 13,0-15,5 MPa, Zugfestigkeit von 22,0-25,0 MPa, Shore A - Härte von 63-67, Rückprall 50-55%. Die Erfindung bezieht sich daneben auf einen Reifen, wobei die erste Schulterrippe eine Breite, die breiter als die der zweiten Schulterrippe ist, und eine im Wesentlichen abgerundete Oberfläche über einem äußeren Kantenbereich hat; wobei die zweite Schulterrippe eine im Wesentlichen flache Oberfläche über einem äußeren Kantenbereich hat und wobei das Profil einen ersten, innerhalb zumindest ...

Description

Hintergrund der Erfindung
Reifen haben im allgemeinen eine Lauffläche, die für eine spezifische Fahrzeuganwendung gut geeignet ist. Auch sind bestimmte, spezifisch für einen Rennlastwagen gestaltete Laufflächen- und Verstärkungspakete bekannt. Erwägungen, die für einen Reifen für eine solche Anwendung relevant sind, sind unter anderem Laufflächenkonfiguration, Verstärkungspaketanordnung und Materialzusammensetzung. Kommerziell erhältliche Reifen für den Lastwagenrennsport weisen jedoch gewisse Unzulänglichkeiten auf.

So sind Gewicht und Materialverbrauch bei derzeit erhältlichen Lastwagenrennreifen höher als erwünscht, was zu einem Reifen mit nicht optimalen Temperatur- und Gewichtsmerkmalen führt. Ein anderes Problem ist, dass bestehende Reifenprofilmuster für Lastwagenrennsportanwendungen eine unregelmäßige Abnutzung im Schulterbereich des Reifens erfahren und eine nicht optimale Abnutzungsindikation bieten. Solch unregelmäßige Schulterabnutzung führt zu einer unvorhersagbaren Leistung und einem sich daraus ergebenden Wettbewerbsnachteil. Daher besteht ein Bedarf an einem Reifen, der eine vorhersagbare und präzise Abnutzungsindikation in kritischen Bereichen des Reifens aufweist.

Noch ein weiteres Problem liegt darin, dass bestehende Laufflächen- und Reifenprofilmuster eine nicht zufriedenstellende Seitenstabilität und Handhabung und unzureichende Beständigkeit im Fall von Laufflächenbeschädigung aufweisen. Dementsprechend besteht ein Bedarf an einem Lastwagenrennreifen, der die vorgenannten Unzulänglichkeiten eliminiert oder abmildert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung ist auf einen Luftreifen gemäß Anspruch 1 oder gemäß Anspruch 2 gerichtet. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungen der Erfindung. Der erfindungsgemäße Reifen kann auch die Merkmale einer Kombination der Ansprüche 1 und 2 aufweisen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird als Beispiel und unter Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, worin:
1 ein perspektivischer Seitenaufriss eines gemäß der vorliegenden Erfindung konfigurierten Reifens ist.
2 ist eine Vorderansicht eines Teils des Reifens von 1.
3 ist eine Querschnittsansicht durch den Reifen von 1.
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Laufflächenbereichs des Reifens von 1.
5 ist eine Draufsicht eines Teils der Reifenlauffläche.
6 ist eine Draufsicht eines Reifenlaufflächenteils, das einen Abnutzungszustand anzeigt.
7 ist eine Draufsicht eines Reifenlaufflächenteils, das Vertiefungsmuster innerhalb jeder Profilrippe aufweist.
8 ist eine Schnittansicht durch eine Vertiefung von 7, genommen entlang der Linie 8-8.
9 ist eine Längsschnittansicht durch eine Vertiefung von 7, genommen entlang der Linie 9-9.
10 ist eine Querschnittsansicht durch eine Vertiefung von 7, genommen entlang der Linie 10-10.
11 ist eine Längsschnittansicht durch eine Vertiefung von 7, genommen entlang der Linie 11-11.
12 ist eine Querschnittsansicht durch eine Rille von 7, genommen entlang der Linie 12-12.
13 ist eine perspektivische Seitenaufrissansicht einer alternativen Ausführung eines gemäß der Erfindung konfigurierten Reifens.
14 ist eine Vorderansicht eines Teils des Reifens von 13.
15 ist eine Querschnittsansicht durch den Reifen von 13.
16 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Laufflächenteils einer Ausführung des Reifens der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Der Reifen der vorliegenden Erfindung, insbesondere der Lastwagenrennreifen der vorliegenden Erfindung, umfasst bevorzugt eine Lauffläche, die so konfiguriert ist, dass sie eine Laufstreifenoberteil-/-unterteilkonstruktion aufweist, wobei das Laufstreifenoberteil aus einer relativ weicheren Mischung zusammengesetzt ist, während die Laufstreifenunterteilmischung aus einer härteren Mischung zusammengesetzt ist. Unter Verweis auf 16 umfasst der Reifen 10 eine Lauffläche 20 mit einem auf einer Tiefe D angeordneten Laufstreifenunterteil 104, und einem über dem Laufstreifenunterteil 104 liegenden Laufstreifenoberteil 102. Wie in der Ausführung in 16 gezeigt, enthalten Längsrillen 106 darin geformte Profilindikatoren 108; die Tiefe des Abnutzungsindikators befindet sich auf einer Tiefe H, die im Wesentlichen an der Grenze zwischen dem Laufstreifenunterteil 104 und dem Laufstreifenoberteil 102 liegt. In dieser Ausführung ist der Reifen 10 dargestellt als eine Lauffläche 20 aufweisend, die über die Äquatorebene EP symmetrisch ist; in anderen Ausführungen kann der Reifen asymmetrisch sein, wie nocht erörtert.
Die Lauffläche kann aus einer Schicht aus einer steifen und kühl laufenden Laufstreifenunterteil-Kautschukmischung bestehen, die Stabilität und gute Handhabungseigenschaften erleichtert, ohne den gesamten Reifen übermäßig zu erhitzen. Die Steifigkeit ist durch ein hohes G* angezeigt und die niedrige Wärmeerzeugung ist sowohl durch niedriges tan delta als auch einen hohen Rückprall angezeigt.
Oben auf der Laufstreifenunterteilmischung ist eine Schicht aus einer relativ höher wärmeerzeugenden und somit weicheren, hochgriffigen Laufstreifenoberteil-Kautschukmischung vorgesehen. Die noch hohe maximale Dehnung kennzeichnet sowohl eine gute Integrität des Laufstreifenoberteils als auch eine für den Rennsport erforderliche spezifische Haltbarkeit.
In einer Ausführung können die Kautschukmischungsrezepturen für die Laufstreifenober- und -unterteilbereiche sein wie in der nachfolgenden Tabelle beschrieben, wobei Mengenangaben in ThK ausgegeben:
Zusammen mit den in der obigen Tabelle aufgeführten Materialien umfassen die Laufstreifenoberteil- und -unterteilmischungen weiterhin übliche Mengen an Aushärtemitteln, wie etwa Schwefel, Beschleunigungsmittel, Zinkoxid und Stearinsäure; Antidegradantien einschließlich Antioxidantien und Ozonschutzmitteln; Verarbeitungshilfsmittel einschließlich Verarbeitungs-ölen und Wachsen; und Silankopplungsmittel.
In einer Ausführung können Laufstreifenoberteil und -unterteil physikalische Eigenschaften haben, wie in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt:
Allgemein können die Kautschukzusammensetzungen zur Verwendung im Laufstreifenunterteilbereich und dem Laufstreifenoberteilbereich zumindest einen olefinische Ungesättigtheit enthaltenden Kautschuk enthalten. Der Ausdruck "olefinische Ungesättigtheit enthaltender Kautschuk oder Elastomer" soll dabei sowohl Naturkautschuk und seine verschiedenen Roh- und Wiedergewinnungsformen, als auch verschiedene synthetische Kautschuke umfassen. In der Beschreibung dieser Erfindung können die Begriffe "Kautschuk" bzw. "Gummi" und "Elastomer" austauschbar verwendet sein, wenn nicht anderweitig vorgeschrieben. Die Begriffe "Kautschukzusammensetzung", "Kautschukmasse" und "Kautschukmischung" werden austauschbar verwendet, um auf Kautschuk zu verweisen, der mit verschiedenen Inhaltsstoffen und Materialien gemischt oder vermischt worden ist. Repräsentative synthetische Polymere sind die Homopolymerisationsprodukte von Butadien und dessen Homologe und Derivate, beispielsweise Methylbutadien, Dimethylbutadien und Pentadien, sowie Copolymere, wie etwa die aus Butadien oder seinen Homologen und Derivaten mit anderen ungesättigten Monomeren gebildeten. Unter den letzteren sind Acetylene, beispielsweise Vinylacetylen; Olefine, beispielsweise Isobutylen, das mit Isopren copolymerisiert, um Butylkautschuk zu bilden; Vinylverbindungen, beispielsweise Acrylsäure, Acrylnitril (die mit Butadien polymerisieren, um NBR zu bilden), Metacrylsäure und Styrol, wobei die letztgenannte Verbindung mit Butadien polymerisiert, um SBR zu bilden, sowie Vinylester und verschiedene ungesättigte Aldehyde, Ketone und Ether, z.B. Acrolein, Methylisopropenylketon und Vinylethylether. Die bevorzugten Kautschuke oder Elastomere sind Polybutadien und SBR.
In einem Aspekt ist der Kautschuk vorzugsweise aus zumindest zwei dienbasierten Kautschuken zusammengesetzt. Beispielsweise wird eine Kombination von zwei oder mehr Kautschuken bevorzugt, wie etwa cis-1,4-Polyisoprenkautschuk (natürlich oder synthetisch, obwohl natürlich bevorzugt wird), 3,4-Polyisoprenkautschuk, Styrol-Isopren-Butadienkautschuk, durch Emulsion- und Lösungspolymerisation gewonnene Styrol-Butadienkautschuke, cis-1,4-Polybutadienkautschuke und durch Emulsionspolymerisation hergestellte Butadien-Acrylnitril-Copolymere.
In einem Aspekt dieser Erfindung ksnn ein durch Emulsionspolymerisation gewonnenes Styrol-Butadien (E-SBR) verwendet werden, das einen relativ konventionellen Styrolgehalt von 20 bis 28 Prozent gebundenes Styrol hat, oder, für manche Anwendungen, ein E-SBR mit einem mittleren bis relativ hohen Gehalt an gebundenem Styrol, nämlich einem Gehalt an gebundenem Styrol von 30 bis 45 Prozent.
Mit durch Emulsionspolymerisation hergestelltem E-SBR ist gemeint, dass Styrol und 1,3-Butadien als eine wässrige Emulsion copolymerisiert werden.
Ein durch Lösungspolymerisation hergestelltes SBR (S-SBR) hat typischerweise einen Gehalt an gebundenem Styrol in einem Bereich von 5 bis 50, vorzugsweise 9 bis 36 Prozent. Das S-SBR kann auf praktische Weise beispielsweise durch Organolithiumkatalysation in Gegenwart eines organischen Kohlenwasserstofflösungs-mittels hergestellt werden.
Ein Zweck der Verwendung von S-SBR in einer Reifenlaufflächenzusammensetzung ist, für verbesserten Reifenrollwiderstand als Ergebnis niedrigerer Hysterese zu sorgen.
Die Kautschukzusammensetzung kann optional 0 bis 20 ThK 3,4-Polyisoprenkautschuk enthalten.
Der cis-1,4-Polybutadienkautschuk (BR) wird als günstig für den Zweck der Verbesserung der Abnutzung der Reifenlauffläche oder Laufflächenabnutzung erachtet. Solches BR kann beispielsweise durch organische Lösungspolymerisation von 1,3-Butadien hergestellt werden. Das BR kann dadurch gekennzeichnet sein, dass es einen cis-1,4-Gehalt von zumindest 90 Prozent hat.
Der Begriff "ThK", wie hierin verwendet, und gemäß konventioneller Praxis, bezieht sich auf "Gewichtsanteile eines jeweiligen Materials pro 100 Gewichtsanteile Kautschuk, oder Elastomer".
Die üblicherweise eingesetzten siliziumhaltigen Pigmente, die in der Kautschukmischung verwendet werden können, umfassen konventionelle pyrogene und ausgefällte siliziumhaltige Pigmente (Silika). In einer Ausführung wird ausgefälltes Silika verwendet.
Solche konventionellen Silikas könnten dadurch gekennzeichnet sein, dass sie eine BET-Oberfläche, gemessen unter Verwendung von Stickstoffgas, im Bereich von 40 bis 600 Quadratmetern pro Gramm aufweisen.
Das konventionelle Silika kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass es einen Dibutylphthalat(DBP)-Absorptionswert in einem Bereich von 100 bis 400, alternativ 150 bis 300 hat.
Konventionelles Silika hat in der Regel eine durchschnittliche Höchstpartikelgröße im Bereich von 0,01 bis 0,05 Mikron (mm), ermittelt durch das Elektronenmikroskop, obwohl die Silikapartikel auch von kleinerer oder eventuell größerer Größe sein können.
Verschiedene kommerziell erhältliche Silikas können verwendet werden, wie etwa, hierin nur als Beispiel und ohne Einschränkung angeführt, kommerziell von PPG Industries unter dem Markennamen Hi-Sil mit Bezeichnungen 210, 243 etc. erhältliche Silikas; von Rhodia erhältliche Silikas, mit beispielsweise Bezeichnungen von Z1165MP und Z165GR, und von der Degussa AG erhältliche Silikas mit beispielsweise den Bezeichnungen VN2 und VN3, usw. Üblicherweise eingesetzte Carbon Blacks (Ruße) können als konventionelles Füllmittel eingesetzt werden. Repräsentative Beispiele solcher Carbon Blacks umfassen N100, N110, N121, N134, N220, N231, N234, N242, N293, N299, N300, N315, N326, N330, N332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N539, N550, N582, N630, N642, N650, N683, N754, N762, N765, N774, N787, N907, N908, N990 und N991. Diese Carbon Blacks haben Iodabsorptionen im Bereich von 9 bis 145 g/kg und eine DBP-Zahl im Bereich von 34 bis 150 cm³/100 g.
Andere Füllmittel können in der Kautschukzusammensetzung verwendet werden, einschließlich partikelförmiger Füllmittel, Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE), partikelförmigen Polymergelen einschließlich der in US-B-6,242,534 offenbarten, und Kompositfüllmittel aus plastizierter Stärke, einschließlich des in US-B-5,672,639 offenbarten.
In einer Ausführungsform kann die Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in der Reifenlauffläche eine konventionelle schwefelhaltige Organosilikonverbindung enthalten. Beispiele geeigneter schwefelhaltiger Organosilikonverbindungen haben die Formel: Z-Alk-S_n-Alk-Z IIwobei Z aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus
wobei R⁶ eine Alkylgruppe von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Cyclohexyl oder Phenyl ist; R⁷ Alkoxy von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, oder Cycloalkoxy von 5 bis 8 Kohlenstoffatomen ist; Alk ein zweiwertiger Kohlenwasserstoff von 1 bis 18 Kohlenstoffatomen und n eine ganze Zahl von 2 bis 8 ist.
In einer Ausführung sind die schwefelhaltigen Organosilikonverbindungen die 3,3'-bis(trimethoxy- oder triethoxysilylpropyl)sulfide. In einer Ausführung sind die schwefelhaltigen Organosilikonverbindungen 3,3'- bis(triethoxysilylpropyl)disulfid und 3,3'-bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid. Daher kann, in Bezug auf Formel II, Z
sein,
wobei R⁷ ein Alkoxy mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere 2 Kohlenstoffatomen, ist; Alk ein zweiwertiger Kohlenwasserstoff von 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere 3 Kohlenstoffatomen, ist; und n eine ganze Zahl von 2 bis 5, insbesondere 2 oder 4, ist.
In einer anderen Ausführung beinhalten geeignete schwefelhaltige Organosilikonverbindungen Verbindungen, die in US-B-6,608,125 beschrieben sind. Diese schwefelhaltigen Organosilikonverbindungen haben die Formel G-C(==O)-S-CH₂CH₂CH₂SiX₃, wobei jedes X eine unabhängig gewählte RO- -Gruppe ist, wobei jedes R unabhängig aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, das entweder Ungesättigtheit enthalten kann oder nicht, Alkenylgruppen, Arylgruppen und Aralkylgruppen, solchen Anteilen, außer Wasserstoff, die 1 bis 18 Kohlenstoffatome haben, und G ein einwertiges Alkyl von 6 bis 8 Kohlenstoffatomen ist. In einer Ausführung beinhaltet die schwefelhaltige Organosilikonverbindung 3-(Octanoylthio)-1-propyltriethoxysilan, CH₃(CH₂)₆C(=O)-S-CH₂CH₂CH₂Si(OCH₂CH₃)₃, das als NXT^TM von GE Silicones kommerziell erhältlich ist.
In einer anderen Ausführung beinhalten geeignete schwefelhaltige Organosilikonverbindungen die in US-A- 2003/0130535 beschriebenen. In einer Ausführung ist die schwefelhaltige Organosilikonverbindung Si-363 von Degussa.
Die Menge an schwefelhaltiger Organosilikonverbindung in einer Kautschukzusammensetzung ist von dem Gehalt an anderen Additiven, die verwendet werden, abhängig. Allgemein gesprochen beläuft sich die Menge der Verbindung auf von 0,5 bis auf 20 ThK. In einer Ausführung wird 1 bis auf 10 ThK eingesetzt.
Den Fachleuten in der Technik ist klar, dass die Kautschukzusammensetzung mittels in der Kautschukmischtechnik allgemein bekannter Verfahren gemischt wird, wie etwa Mischen der verschiedenen schwefelvulkanisierbaren bestandteilbildenden Kautschuke mit verschiedenen üblicherweise verwendeten Additiven, wie beispielsweise Schwefeldonatoren, Aushärtehilfsmitteln, wie etwa Aktivatoren und Hemmmitteln, und Verarbeitungszusätzen, wie etwa Öle, Harzen einschließlich klebrigmachender Harze und Weichmacher, Füllmitteln, Pigmenten, Fettsäure, Zinkoxid, Wachsen, Antioxidantien und Ozonschutzmitteln und Peptisiermitteln. Wie den Fachleuten in der Technik bekannt, werden die oben erwähnten Additive abhängig von der beabsichtigten Verwendung des schwefelvulkanisierbaren und schwefelvulkanisierten Materials (Kautschuke) ausgewählt und in konventionellen Mengen verwendet.
Das Mischen der Kautschukzusammensetzung kann mittels den Fachleuten in der Kautschukmischtechnik bekannter Verfahren vollzogen werden. Beispielsweise werden die Inhaltsstoffe typischerweise in zumindest zwei Stufen gemischt, nämlich zumindest einer nicht-produktiven Stufe, gefolgt von einer produktiven Mischstufe. Die Endaushärtemittel, einschließlich Schwefelvulkanisier mitteln, werden typischerweise in der letzten Stufe gemischt, die konventionell die "produktive" Mischstufe genannt wird, wobei das Mischen typischerweise auf einer Temperatur, oder Höchsttemperatur, stattfindet, die niedriger als die Mischtemperatur(en) der vorangehenden nicht-produktiven Mischstufe(n) ist. Die Kautschukmischung kann einem thermomechanischen Mischschritt unterzogen werden. Der thermomechanische Mischschritt umfasst generell ein mechanisches Bearbeiten in einem Mischer oder Extruder für einen Zeitraum, der geeignet ist, um eine Kautschuktemperatur zwischen 140°C und 190°C zu erreichen. Die geeignete Dauer des thermomechanischen Bearbeitens variiert in Funktion der Betriebsbedingungen und des Volumens und der Natur der Komponenten. Beispielsweise kann das thermomechanische Bearbeiten 1 bis 20 Minuten betragen.
Die Vulkanisation des Luftreifens der vorliegenden Erfindung wird im allgemeinen auf konventionellen Temperaturen durchgeführt, die sich von etwa 100°C bis auf 200°C belaufen. Jeder beliebige der üblichen Vulkanisationsprozesse kann verwendet werden, wie etwa Erhitzen in einer Presse oder Form, Erhitzen mit Heißdampf oder Heißluft. Reifen können dann mittels verschiedener belannter Verfahren gebaut, geformt und ausgehärtet werden.
Nun bezugnehmend auf die 1, 2 und 3 ist eine alternative Ausführung eines Lastwagenrennreifens 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung abgebildet, vorzugsweise zur Verwendung an entweder den Vorder- oder den Hinterachsen eines Rennlastwagens. Während spezifisch für Lastwagenrennreifen entwickelt, können die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch alternative Anwendungen in anderen Reifen finden. Die folgenden Definitionen dienen dem besseren Verständnis der Zeichnungen und der Beschreibung:
"Axial" wird hierin verwendet, um auf Linien oder Richtungen zu verweisen, die parallel zur Rotationsachse des Reifens verlaufen.
"Karkasse" bedeutet die Reifenstruktur außer Gürtelstruktur, Lauffläche, Unterlauffläche und Seitenwandkautschuk über den Lagen, jedoch einschließlich der Wülste.
"Karkassenlagen" umfassen parallele längsgerichtete Verstärkungselemente, die um die Wülste gewickelt sind.
"Längsgerichtet" oder "umfangsgerichtet" bedeutet Linien oder Richtungen, die sich entlang dem Umfang der Oberfläche der ringförmigen Lauffläche lotrecht zur axialen Richtung erstrecken.
"Zenit" bezieht sich auf den Teil des Reifens innerhalb des Breitenbereichs der Lauffläche in der Umgebung der Lauffläche.
"Konstruktionsmerkmal" umfasst genug von dem Profilmuster, um zumindest eine Vertiefung an jedem Profilbereich darzustellen.
"Laufflächenschulterrippe" bezieht sich auf den Teil der Lauffläche benachbart zur Reifenseitenwand.
"Aufstandsfläche" bezieht sich auf die Kontaktstelle oder den Kontaktbereich der Reifenlauffläche mit einer flachen Oberfläche auf Nullgeschwindigkeit und unter normaler Last und normalem Druck oder unter spezifizierten Last-, Druck- und Geschwindigkeitsbedingungen.
"Globale Profilabnutzung" bezieht sich auf normale Profilabnutzung, im allgemeinen gleichmäßig um einen Reifen verteilt.
"Unregelmäßige Profilabnutzung" bezieht sich auf ungleichmäßige Abnutzungsmuster, manchmal örtlich, wo eine Seite oder Kante des Profils sich rascher abnutzt als eine andere.
"Seitenkante" bedeutet die axial äußersten Extreme der Lauffläche.
"Radial" wird verwendet, um Richtungen radial zu oder weg von der Rotationsachse des Reifens zu bedeuten.
Der Reifen 10 hat eine Lauffläche 20 und einen Mantel 12. Der Mantel 12 hat zwei Seitenwände 14, 16, eine oder mehrere Radiallagen 18, die sich von zwei ringförmigen Wülsten 13 erstrecken und um diese herumgeschlagen sind, und eine Gürtelverstärkungsstruktur 15, die sich radial zwischen der Lauffläche 20 und den Lagen 18 befindet.
Die Gürtel 18 und die Gürtelverstärkungsstruktur 15 sind kordverstärktes Elastomermaterial, wobei die Korde vorzugsweise Stahldrahtfilamente sind und das Elastomer vorzugsweise ein vulkanisiertes Kautschukmaterial ist. Gleichermaßen weisen die ringförmigen Wülste 13 Stahldrähte auf, die zu einem als Wulstkern bekannten Bündel gewickelt sind.
Die Innenseele 19 ist eine Komponente aus vorzugsweise Halobutylkautschuk, die eine etwas luftundurchlässige Kammer bildet, um den Luftdruck zu enthalten, wenn der Reifen 10 befüllt ist.
Wie gezeigt, hat die Gürtelstruktur des Reifens der bevorzugten Ausführung drei kordverstärkte Gürtel 22, 24 und 26. Zusätzlich beinhaltet die Gürtelverstärkungsstruktur 15 einen Gumstreifen aus Kautschukmaterial 28. Der Lagenumschlag 30 im Wulstbereich ist mit einem Kernreiter (flipper) 32, einem Wulstverstärker (chipper) 34, Gum- und Gewebe-Wulstschutzstreifen (fabric chafer) 36, 38, Gumstreifen 40 und Elastomerkeilen 42 und einer Vielzahl von Elastomerstreifen oder -keilen 44 in den seitlichen Enden des Gürtels 15 in der Nähe der Laufflächenseitenkante verstärkt. Obwohl sie für die Realisierung der Erfindung nicht zwingend erforderlich sind, sind diese Merkmale als in der bevorzugten Ausführung eingesetzte Merkmale offenbart.
Die Lauffläche 20 hat vorzugsweise ein Paar von in Umfangsrichtung durchlaufenden Rillen 46, 48, die die Lauffläche 20 in drei Profilrippen aufteilen, einschließlich eines Paars von Schulterrippen 50, 54, die durch eine dazwischenliegende Rippe 52 getrennt werden.
Die Lauffläche 20 ist dadurch asymmetrisch konfiguriert, dass die Schulterrippe 54 breiter ist als die Schulterrippe 50. Die Äquatorebene des Reifens, wie am deutlichsten in 3 ersichtlich, erstreckt sich außermittig durch die Mittelrippe 52. Die breite Schulterrippe 54 befindet sich an der Außenseite an einer Vorderachse eines Lastwagens, oder, bei Montage an einer Hinterachse, an der Innenseite, um Fahrzeugstabilität und -handhabung zu optimieren. Die Rippe 54 ist mit einer abgerundeten Seitenkantenfläche 56 konfiguriert und die Rippe 50 ist mit einer angewinkelten Seitenkantenfläche 58 versehen, die Fahrzeugstabilität und -handhabung optimieren. Abhängig von der Breite der Lauffläche und anderen Gestaltungserwägungen können mehr Rillen verwendet werden, wie etwa bei der in den 13–15 abgebildeten alternativ konfigurierten Lauffläche.
Wie in den 1–3 gezeigt, befindet sich der oberste Gürtel 26 des Reifens 10 in einem relativ verringerten Abstand zur Lauffläche 20, in der Größenordnung von 2 bis 5 mm. Zusätzlich ist die Lauffläche 20 mit relativ verringerter Dicke konfiguriert, vorzugsweise mit einer Dimensionierung von 5 mm. Die verringerte Dicke von Lauffläche und Unterlauffläche zwichen der Lauffläche 10 und dem Gürtel 26 verringert den Materialgehalt, für optimierte Handhabung, Stabilität und Temperaturregelung.
Im Gebrauch nutzen sich die Reifenrippen 50, 52 und 54 ab und wird die Rippentiefe verringert. Um die Profilabnutzung anzudeuten, ist darin ein jeweiliges Muster von in Umfangsrichtung beabstandeten Kerben oder Vertiefungen 60, 62 beziehungsweise 64 vorgesehen. Wenn das Profil sich abnutzt, werden die Vertiefungen in ihrer Tiefe reduziert und schließlich verschwinden sie, wie in 6 gezeigt. In der Praxis wird das Profil sich in unterschiedlichen Raten abnutzen, wodurch eine entsprechende Verringerung der Tiefe der Vertiefungen verursacht wird. Durch Überwachen der Tiefen der Kerben können Abnutzungsmuster und Abnutzungsniveau geprüft werden. Jede Vertiefung 60, 62, 64, wie in den 7–12 gezeigt, ist generell von U-förmigem Querschnitt und hat eine anfängliche Tiefe von 3,5 mm. Die Tiefe der Rillen 46, 48 (siehe 12) liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 5,1 mm. Abnutzungsindikatoren in Form von Markierungen sind in Seitenwänden der Rillen platziert (nicht dargestellt), auf einer Tiefe, äquivalent zur Tiefe der Vertiefungen 60, 62, 64 (vorzugsweise 3,5 mm), wodurch eine zusätzliche Abnutzungsindikation verschafft wird, wenn sich das Profil 20 verringert. Weiter ist anzumerken, dass das Kerbmuster in jeder Rippe 50, 52, 54 vorzugsweise charakteristisch für jede Rippe ist und die Kerben von Rippe zu Rippe in einer versetzten Konfiguration orientiert sein können, oder, wie in Hinblick auf Rippe 54 gezeigt, und/oder in einem Winkel relativ zur Äquatorebene des Reifens orientiert sein können. Durch Variieren der Verteilung und Orientierung der Kerben von Reifenrippe zu Reifenrippe und um den Umfang des Reifens herum kann eine deutlichere Indikation von Abnutzungsmuster und -ausmaß erreicht werden.
Zusätzlich ist bevorzugt, wenn die Lauffläche 20 als eine Oberteil-/Unterteilschichtkonstruktion aufweisend konstruiert ist, wobei das Oberteil aus einer relativ weicheren Mischung zusammengesetzt ist, während die Unterteilmischung aus einer härteren Mischung zusammengesetzt ist. Solche Mischungen sind kommerziell erhältlich. Die weichere Oberteilmischung verschafft hohe Griff- und Handhabungsleistungsmerkmale, während die harte und kühl laufende Mischung in dem Laufflächenunterteil die Reifen-Seitenstabilität und -Hand-habung verbessert, die Hitzeentwicklung verringert und die Widerstandsmerkmale des Reifens für den Fall, dass die Lauffläche beschädigt ist, verbessert. Ort der Grenze zwischen Oberteil und Unterteil ist bevorzugt bei 3,5 mm ab der Profiloberfläche, um es dem Benutzer zu gestatten, die härtere Unterteilschicht wahrzunehmen, wenn das Laufstreifenoberteil verschlissen ist. 4 illustriert in unterbrochener Linie die Grenze zwischen dem weicheren Oberteil und härteren Unterteil auf einer Tiefe "D". Somit verschafft die zweifache Zusammensetzung der Lauffläche entlang einer auf derselben Tiefe wie die Kerb- und Rillentiefe angeordneten Grenzlinie noch eine weitere Indikation der Reifenabnutzung. Eine solche Redundanz erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass der Fahrer einen gefährlichen Abnutzungszustand innerhalb des Reifens entdeckt.
Die 13–15 illustrieren eine alternative Ausführung der Erfindung, wobei vier Rippen 66, 68, 70 und 72 vorgesehen sind, und wobei die Schulterrippen 66, 72 eine abgerundete Schulter 74 beziehungsweise einen rechteckigen Schulterbereich haben. Vertiefungen 78, 80, 82, 84, wie in der vorigen Ausführung, sind sowohl zur Hitze- und Wasserabfuhr als auch zur Indikation der Profilabnutzung in die Rippen eingearbeitet. Rillen 86, 88 und 90 erstrecken sich in Umfangsrichtung und definieren die Rippen.
Aus dem Vorangehenden wird deutlich, dass der vorliegende Reifen für den Lastwagenrennsport durch ein einzigartiges Gürtelpaket, Profilmuster und Zusammensetzung eine verbesserte Handhabung, und einen verbesserten Reifengrip und Profilhaltbarkeit bei gleichzeitiger Gewichtsoptimierung verschafft. Die breitere Schulterrippe sorgt für gute Handhabung und hohe Seitenstabilität und die längsgerichteten Rillen sorgen für Wasser- und Hitzeabfuhr. Die Profilabnutzungs-indikatoren in den Rillen sorgen für Abnutzungsüberwachung und befinden sich auf einer Tiefe, die sie mit der Tiefe der Rippenvertiefungen gemeinsam haben. Die Vertiefungen in den Rippen sorgen für Grip auf Staub oder Wasser und sorgen auch, da sie umlaufend in ausgewählten Mustern verteilt sind, für das bessere Entdecken einer örtlichen Abnutzung. Die abgerundete Schulter wird vorzugsweise außen an einer Vorderachse und innen an einer Hinterachse angebracht, um Fahrzeugstabilität und -handhabung zu optimieren.
Durch Verwendung von drei Gürteln statt einer größeren Anzahl wird das Gewicht verringert und eine bessere Temperaturverteilung erzielt. Außerdem wird zwecks optimierter Gewichts- und Temperaturmerkmale die Unterlaufflächendicke reduziert. Die Verwendung einer weicheren Oberteilzusammensetzung und härteren Unterteilzusammensetzung in der Lauffläche bewirkt die Verhinderung rascher Beschädigung an dem Reifen und verhindert, dass die Abnutzung, die Karkasse erreicht. Der Zeitpunkt, wenn der Reifen abgenutzt ist, wird von dem Benutzer aufgrund der Grenze zwischen dem weicheren Oberteil und dem härteren Unterteil auf einer den Kerb-Laufflächenabnutzungsindikatoren gemeinsamen Tiefe wahrgenommen.
Laufstreifenoberteil- und -unterteilmischungen werden unter Verwendung der Mischungsrezepturen wie in Tabelle 1 gezeigt gefertigt. Ausgehärtete Mischungen zeigen in Tests Eigenschaften wie in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 1
Tabelle 2

Claims

Luftreifen, insbesondere Radial-Luftreifen, mit einer Lauffläche mit einer Profiltiefe (D), zumindest zwei Längsrillen, welche das Profil in zumindest eine erste Schulterlängsrippe, eine dazwischenliegende Längsrippe und eine zweite Schulterlängsrippe unterteilen, wobei der Reifen dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Schulterrippe eine Breite, die breiter als die der zweiten Schulterrippe ist, und eine im Wesentlichen abgerundete Oberfläche über einem äußeren Kantenbereich hat; dass die zweite Schulterrippe eine im Wesentlichen flache Oberfläche über einem äußeren Kantenbereich hat; und dass das Profil einen ersten, innerhalb zumindest einer Längsrille angeordneten Abnutzungsindikator und einen zweiten, innerhalb einer Rippe angeordneten Abnutzungsindikator aufweist.
Ein Luftreifen, insbesondere Radial-Luftreifen, mit einer Lauffläche mit einer Profiltiefe (D), zumindest zwei Längsrillen, welche die Lauffläche in zumindest eine erste Schulter-Längsrippe, eine dazwischenliegende Längsrippe und eine zweite Schulterlängsrippe unterteilen, wobei der Reifen dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lauffläche einen ausgehend von der Profiltiefe (D) angeordneten Unterteilbereich und einen Oberteilbereich über dem Unterteilbereich aufweist, wobei der Oberteilbereich eine Oberteil-Kautschukzusammensetzung umfasst, die Eigenschaften, gemessen bei 23°C, aufweist von: Dehnung von 400–500 %, nominale Zugfestigkeit von 77,0–83,0 MPa, 300 Modul von 9,0–11,0 MPa, Zugfestigkeit von 14,0–15,0 MPa, Shore A-Härte von 63–68 und Rückprall von 20–25 %; und wobei der Unterteilbereich eine Unterteil-Kautschukzusammensetzung umfasst, die Eigenschaften, gemessen bei 23°C, aufweist von: Dehnung von 470–520 %, nominale Zugfestigkeit von 135–150 MPa, 300 Modul von 13,0–15,5 MPa, Zugfestigkeit von 22,0–25,0 MPa, Shore A-Härte von 63–67 und Rückprall von 50–55 %.
Der Reifen gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer Rille ein Abnutzungsindikator auf einer vorgewählten Tiefe vorgesehen ist.
Der Reifen gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenze zwischen dem Unterteilbereich und dem Oberteilbereich sich im Wesentlichen an der vorgewählten Abnutzungsindikator-tiefe innerhalb der Rille befindet.
Der Reifen gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Laufflächenbereich zumindest eine Vertiefung vorgesehen ist, die sich zu der vorgewählten Abnutzungsindikatortiefe erstreckt.
Der Reifen gemäß zumindest einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine radial zur Lauffläche befindliche Gürtelverstärkungs-struktur, wobei die Gürtelverstärkungsstruktur drei Gürtel umfasst.
Der Reifen gemäß Anspruch 6, wobei der nominale Abstand zwischen der Lauffläche und einem obersten Gürtel sich auf 2 bis 5 mm beläuft.
Der Reifen gemäß zumindest einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vielzahl langgestreckter Vertiefungen, die so geformt sind, dass sie sich in die erste Laufflächenschulterrippe, die zweite Schulterrippe und die dazwischenliegende Rippe in jeweils umlaufenden Mustern erstrecken.
Der Reifen gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufenden Muster der ersten Schulterrippe, der zweiten Schulterrippe und der dazwischenliegenden Rippe wechselseitig verschieden voneinander sind.
Der Reifen gemäß zumindest einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Vertiefungen in der zweiten Schulterrippe sich in einem schrägen Winkel relativ zur Äquatorebene des Reifens erstrecken.
Der Reifen gemäß zumindest einem der Ansprüche 8–10, wobei die Vertiefungen in der ersten Schulterrippe sich im Wesentlichen senkrecht zur Äquatorebene des Reifens erstrecken.
Der Reifen gemäß zumindest einem der Ansprüche 8–11, wobei eine Vielzahl von Vertiefungen sich bis zur Grenzprofiltiefe (D) der Lauffläche erstreckt.
Der Reifen gemäß zumindest einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abnutzungsindikator einen aus relativ härterem Material konstruierten, auf der Profiltiefe (D) angeordneten Laufstreifenunterteilbereich und einen aus relativ weicherem Material konstruierten Oberteilbereich über dem Unterteilbereich umfasst, wobei der Unterteilbereich und der Oberteilbereich entlang einer Grenze aneinanderstoßen.
Der Reifen gemäß Anspruch 13, wobei sich der erste Abnutzungsindikator innerhalb der zumindest einen Rille auf der Tiefe der Grenze zwischen dem Unterteilbereich und dem Oberteilbereich befindet.
Der Reifen gemäß zumindest einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abnutzungsindikator zumindest eine Vertiefung umfasst, die so geformt ist, dass sie sich in zumindest eine Rippe erstreckt, bis auf eine Tiefe, die im Wesentlichen der Tiefe des ersten Abnutzungsindikators entspricht.
Der Reifen gemäß zumindest einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schulterrippe eine im Wesentlichen abgerundete Oberfläche über einem äußeren Kantenbereich aufweist und die zweite Schulterrippe eine im Wesentlichen flache Oberfläche über einem äußeren Kantenbereich aufweist.
Der Reifen gemäß zumindest einem der vorgenannten Ansprüche, weiter dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Vertiefung in jedem umlaufenden Muster sich bis zu einer Tiefe erstreckt, die mit der Tiefe des ersten Abnutzungsindikators innerhalb der zumindest einen Längsrille übereinstimmt.
Der Reifen gemäß zumindest einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schulterrippe eine Breite, die breiter als die der zweiten Schulterrippe ist, und eine im Wesentlichen abgerundete Oberfläche über einem äußeren Kantenbereich aufweist; und dass die zweite Schulterrippe eine im Wesentlichen flache Oberfläche über einem äußeren Kantenbereich aufweist.
Der Reifen gemäß zumindest einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Reifen ein asymmetrischer Lastwagenreifen ist.
Der Reifen gemäß zumindest einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Reifen ein Lastwagenrennreifen ist.