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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
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Fahrzeugreifen
der gattungsgemäßen Art bestehen allgemein aus
einem vulkanisierbaren Werkstoff und weisen eine Lauffläche
auf, in die mindestens eine ein Profil der Lauffläche bildende
Rille eingebracht ist. Die Rille verfügt über
einen Rillengrund, wobei zwischen dem Rillengrund und einem aus
einer oder mehreren Gürtellagen bestehenden Gürtel
des Fahrzeugreifens eine Unterprofilschicht vorhanden ist.
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Bei
der Herstellung von Fahrzeugreifen aus vulkanisierbarem Werkstoff,
bei dem es sich in der Regel um einen aus Naturkautschuk hergestellten Gummi
handelt, besteht ein Problem darin, dass im Einformungs- und Heizprozess
die Unterprofilschicht unterhalb der Rille eine größere
Materialstärke aufweist, als seitlich neben der Rille.
Durch eine derartig ausgebildete Unterprofilschicht können
sich während der Fertigung des Fahrzeugreifens Unebenheiten
im Bereich der Gürtellagen ausbilden, die unerwünschte Laufgeräusche
des Fahrzeugreifens erzeugen. Es kann davon ausgegangen werden,
dass insbesondere im Bereich der Hauptrille, die sich zumeist etwa mittig
der Lauffläche des Fahrzeugreifens in Umfangsrichtung verlaufend
befinden kann und meistens im Vergleich zu anderen Rillen des Fahrzeugreifens
die größte Tiefe aufweist, derartige Unebenheiten
der Gürtellagen entstehen.
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Ein
weiterer Nachteil bei der Herstellung von Fahrzeugreifen besteht
darin, dass für verschiedene Profile jeweils angepasste
und damit unterschiedliche Rohlinge verwendet werden müssen.
Die Verwendung standardisierter, also einheitlich ausgebildeter
Rohlinge für unterschiedliche Profilierungen der Lauffläche
wäre daher wünschenswert und von entscheidendem
Vorteil.
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Bei
handelsüblichen Fahrzeugreifen weisen die Rillen eine kreisrunde
oder viereckige Querschnittsgeometrie ihres Rillengrundes auf.
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Aus
der
PCT/US 96/12121
A1 ist eine Rillenausbildung mit einem rechteckbeziehungsweise
trapezförmigen Querschnitt des Rillengrundes bekannt. Diese
Lösung führt jedoch ebenso wie eine kreisrunde
Querschnittsgeometrie dazu, dass die Unterprofilschicht zu Unregelmäßigkeiten
neigt.
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Eine
weitere Variante für die Gestaltung des Rillengrundes einer
Rille in einem Fahrzeugreifen wird in der
DE 42 20 677 A1 offenbart.
Die beispielsweise in der
2 der Druckschrift
dargestellte Rille verfügt im Bereich des Rillengrundes über
mehrere entlang des Fahrzeugreifenumfanges verlaufende, im Querschnitt
wellenförmige Geometrien.
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Eine
weitere Ausführungsvariante des Rillengrundes der Rille
eines Fahrzeugreifen geht aus der
US 2002/0011294 A1 hervor.
Hier wurde etwa mittig der Rille eine entlang des Fahrzeugreifenumfanges
verlaufende Erhebung des Rillengrundes vorgesehen, die nach dem
Offenbarungsgehalt der Druckschrift zudem eine Armierung aufweisen
kann. Zur Armierung werden bevorzugt die Materialien verwendet,
aus denen auch die Gürtellagen des Fahrzeugreifens bestehen.
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Sämtlichen
bisher bekannten Lösungen ist gemein, dass sich unterhalb
der Rille unerwünschte Materialanhäufungen ergeben
können, die zu Verformungen der Unterprofilschicht und
damit des Gürtels führen. Die Folge sind Unrundheiten
des Fahrzeugreifens, die sich qualitätsmindernd auswirken
oder sogar die Lebensdauer des Fahrzeugreifens reduzieren.
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Der
Erfindung liegt die technische Aufgabenstellung zugrunde, einen
Fahrzeugreifen bereitzustellen, der eine gleichmäßige
Unterprofilschicht unterhalb der Rillen der Lauffläche
aufweist, so dass dadurch eine unerwünschte Verformung
der Gürtellagen des Fahrzeugreifens vermieden werden kann.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen
des Patentanspruches 1. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Ein
Fahrzeugreifen aus vulkanisierbarem Werkstoff, in dessen Lauffläche
mindestens eine ein Profil der Lauffläche bildende Rille
eingebracht ist, die einen den tiefsten Bereich der Rille bildenden
Rillengrund aufweist, wobei zwischen dem Rillengrund und einem aus
einer oder mehreren Gürtellagen bestehenden Gürtel
des Fahrzeugreifens eine Unterprofilschicht vorhanden ist, wurde
erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass
der Rillengrund eine ellipsen- oder keilförmige Querschnittsgeometrie
aufweist.
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Die
Erfinder haben die Nachteile des Standes der Technik, wie sie eingangs
erwähnt wurden, erkannt und festgestellt, dass durch eine
ellipsen- oder keilförmige Querschnittsgeometrie des Rillengrundes
der Rille der Lauffläche eines Fahrzeugreifens beim Einformungs-
beziehungsweise Heizprozess eine gerichtete Verdrängung
des Materials der Unterprofilschicht erfolgt. Durch die ellipsen-
beziehungsweise keilförmige Querschnittsgeometrie wird die
Verdrängung des Materials der Unterprofilschicht zudem
gleichmäßig möglich, so dass es nicht
zu einer Verformung der unterhalb der Unterprofilschicht vorhandenen
Gürtellage kommt. Die mit den erfindungsgemäßen
Merkmalen erzeugten Fahrzeugreifen weisen eine hohe Fertigungsgenauigkeit
auf. Unrundheiten, die zu störenden Abrollgeräuschen
führen können und zudem die Lebensdauer herabsetzen,
sind mit einer erfindungsgemäßen Lösung
vermeidbar. Darüber hinaus konnte der Vorteil festgestellt
werden, dass Reifen gleicher Größe mit standardisierten
Rohlingen gefertigt werden können. Ein Laufstreifenwechsel
muss hierbei nicht mehr vorgenommen werden. Damit reduzieren sich
die Fertigungskosten derartig erzeugter, erfindungsgemäßer Fahrzeugreifen
in entscheidendem Maße.
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Eine
zusätzliche Verbesserung und weitere Optimierung der Gestaltung
der Rillen eines Fahrzeugreifens kann gemäß einer
ersten Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht werden, dass
die Übergänge zwischen den Seitenwänden
und dem Rillengrund der Rille harmonisch im Sinne eines Bogens oder
eines Radius ausgeführt sind. Durch derartige fließend
ineinander übergehende Geometrien der Rille sind in der
Rille keine Abschnitte mehr vorhanden, die infolge scharfkantiger Übergänge
zu einer Rissbildung des vulkanisierbaren Werkstoffes neigen. Darüber
hinaus führt diese Ausführung während
der Herstellung eines derartig ausgestatteten Fahrzeugreifens zu
einer sehr gleichmäßigen Verteilung des in der
Unterprofilschicht vorhandenen Werkstoffes.
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Bei
einer Ausführung der Rille mit einer keilförmigen
Querschnittsgeometrie des Rillengrundes ist es darüber
hinaus von Vorteil, wenn die den Rillengrund bildenden, aneinander
grenzenden Flächen ebenfalls einen harmonischen Übergang
im Sinne eines Bogens oder Radius aufweisen. Im Idealfall sind somit
innerhalb der Rille keinerlei spitze oder gar scharfkantige Übergänge
vorhanden, sondern die Rille weist insgesamt fließend ineinander übergehende
Geometrien auf, wobei es von Bedeutung ist, dass der Rillengrund über
die erfindungsgemäße, keilförmige oder
ellipsenförmige Geometrie verfügt.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung ist auch darin zu sehen, dass
der Übergangsbereich zwischen zwei den Rillengrund der
Rille bildenden Flächen aus einer Nut mit einem Nutradius
besteht. Mit einer Nut im Bereich des Überganges zwischen zwei
den Rillengrund der Rille bildenden Flächen konnte eine
besonders gleichmäßige Verteilung des in der Unterprofilschicht
vorhandenen vulkanisierbaren Werkstoffes festgestellt werden.
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Eine
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung
besteht darüber hinaus darin, dass die Rille aus zwei beabstandet
zueinander verlaufenden Seitenwänden und dem diese miteinander
verbindenden Rillengrund besteht, wobei in Richtung Rillengrund betrachtet
der Abstand zwischen den Seitenwänden eine Verjüngung
aufweist. Durch eine derartige Verjüngung des Verlaufs
der Rille wird insbesondere die Entformung des Fahrzeugreifens aus
der Werkzeugform erleichtert. Ein verjüngtes Profil hat
darüber hinaus aber auch Vorteile beim Einsatz des Fahrzeugreifens
in einem Kraftfahrzeug. So setzen sich Verunreinigungen in einem
derartig ausgestalteten Profil nicht so leicht fest wie bei anderen
Geometrien. Darüber hinaus ist eine optimierte Verdrängung
von Schnee oder Wasser erreichbar, was die Haftung des Fahrzeugreifens
insgesamt verbessert.
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Der
Verjüngungswinkel zwischen jeder Seitenwand und einer entlang
der Längsrichtung der Rille verlaufenden Mittenebene kann
zwischen 5° und 25° betragen. Eine besonders vorteilhafte
Ausführungsform besteht jedoch darin, dass der Verjüngungswinkel
zwischen jeder Seitenwand und einer entlang der Längsrichtung
der Rille verlaufenden Mittenebene 8 bis 10° beträgt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen,
dass der Keilwinkel der keilförmigen Querschnittsgeometrie
des Rillengrundes zwischen 120° und 170° beträgt.
Eine spezielle und weiter optimierte Ausführungsvariante sieht
darüber hinaus vor, dass dieser Keilwinkel der keilförmigen
Querschnittsgeometrie des Rillengrundes zwischen 140° und
160° beträgt. In diesem Bereich konnten optimale
Materialverdrängungen der Unterprofilschicht bei der Fertigung
des Fahrzeugreifens festgestellt werden, so dass eine minimale oder gar
keine Deformation der unterhalb der Unterprofilschicht vorhandenen
Gürtel nachzuweisen ist.
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Wesentlich
für die Gestaltung der Rillenkontur in einem erfindungsgemäßen
Fahrzeugreifen ist auch, dass sich der tiefste Bereich der Rille
seitlich versetzt zu einer entlang der Längsrichtung der
Rille verlaufenden Mittenebene befinden kann, was bedeutet, dass
im Querschnitt betrachtet, der tiefste Punkt der Rille einen Versatz
zur Mittenebene aufweist. Die Rille verfügt damit über
eine Asymmetrie. Mit einer derartigen Lösung kann das Material
der Unterprofilschicht bewusst und sehr gezielt in eine vordefinierte
Richtung verschoben werden.
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Der
Fahrzeugreifen kann eine Hauptrille, Nebenrillen und Querrillen
aufweisen, die zumindest abschnittsweise parallel zueinander oder
unter einem definierten Winkel miteinander verlaufend in der Lauffläche
angeordnet sind. Sämtliche oder einzelne der genannten
Rillen können die erfindungsgemäßen Merkmale
aufweisen.
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Der Öffnungsquerschnitt
der Rille kann dem entsprechend zwischen 5 und 20 mm betragen. Darüber
hinaus sind die Radien, welche die Übergänge innerhalb
der Rille bilden, beziehungsweise der Nutradius mit einer Größe
zwischen 0,5 mm und 5 mm ausführbar.
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Es
kann beispielsweise so sein, dass die Hauptrille etwa mittig der
Lauffläche entlang des gesamten Umfanges des Fahrzeugreifens
umlaufend ausgeführt ist und auch die größte
Breite aufweist, während die Nebenrillen und Querrillen über
geringere Breiten verfügen. Jedoch können sämtliche
der genannten Rillenarten eines Fahrzeugreifens die erfindungsgemäßen
Merkmale aufweisen. Ebenso ist es jedoch möglich, nur einzelne
Rillen mit den Erfindungsmerkmalen auszustatten.
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Ferner
besteht die Möglichkeit, in an sich bekannter Weise mehrere
Rillen miteinander zu verbinden, beziehungsweise Übergänge
zwischen den Rillen zu schaffen.
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Bevorzugt
handelt es sich bei den Fahrzeugreifen der hier in Rede stehenden
Art um Fahrzeugluftreifen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren
näher erläutert. Anhand dieser Figuren werden
Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.
Durch die Darstellungen ist keine Einschränkung auf die
gezeigten Varianten gegeben, sondern die Figuren dienen lediglich
der Erläuterung des Prinzips der Erfindung. Gleiche oder
gleichartige Einzelheiten oder Bauteile sind stets mit denselben Bezugsziffern
bezeichnet worden. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise
veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark
vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die
Erfindung nicht wesentlichen Teile verzichtet wurde. Dies bedeutet
jedoch nicht, dass derartige Bestandteile bei einer erfindungsgemäßen
Lösung nicht vorhanden sind.
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Es
zeigt:
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1:
einen Schnitt durch einen Teil der Lauffläche, quer zur
Umfangsrichtung eines Fahrzeugreifens,
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2:
einen Querschnitt der Lauffläche eines Fahrzeugreifens
mit einer im Vergleich zu 1 abweichenden
Querschnittsgeometrie der Rillen,
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3:
den vergrößerten Ausschnitt III aus 2,
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4:
einen Schnitt durch einen Teil der Lauffläche eines Fahrzeugreifens
mit einer weiteren, speziellen Ausgestaltung der Rillengeometrie
und
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5: einen Schnitt durch die Lauffläche
eines Fahrzeugreifens mit einer zu den vorherigen Ausführungen
abweichenden Querschnittsgeometrie der Rillen.
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Die
Lauffläche 1 des in der 1 gezeigten Schnittes
quer zur Laufrichtung eines Fahrzeugreifens, verfügt über
insgesamt drei Rillen 2, 3 und 4, die
in ihrer Erstreckung in Umfangsrichtung des Fahrzeugreifens in die
Lauffläche 1 eingeformt sind. In den Darstellungen
weisen die in der Lauffläche 1 des Fahrzeugreifens
vorhandenen Rillen 2, 3, 4 unterschiedliche Öffnungsquerschnitte
auf. Damit soll dokumentiert werden, dass die vorhandenen Rillen 2, 3, 4 gleicher
Geometrie über unterschiedliche Breiten verfügen
können.
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Jede
der Rillen 2, 3 und 4 verfügt über
einen Rillengrund 5, der den Bodenbereich der Rille definiert.
Die Rillen 2, 3 und 4 in der Darstellung
der 1 verfügen über einen elliptisch
gestalteten Rillengrund 5. Zwischen der Oberfläche
der Lauffläche 1 und dem Rillengrund 5 einer
jeden Rille 2 bis 4 weisen die Rillen 2, 3 und 4 ferner
Seitenwände 8 und 9 auf, die einander
gegenüberliegend angeordnet sind. Der harmonische Übergang
zwischen dem Rillengrund 5 und der jeweiligen Seitenwand 8 beziehungsweise 9 der
Rillen 2, 3 und 4 wurde durch einen Bogen
gestaltet, so dass der Übergang zwischen Rillengrund 5 und
Seitenwand 8, 9 fließend ausgeführt ist.
Unterhalb der Rillen 2, 3 und 4 weist
die Lauffläche 1 des Fahrzeugreifens eine Unterprofilschicht 7 auf.
Diese Unterprofilschicht 7 besteht aus dem gleichen Werkstoff
wie die Lauffläche 1, bei dem es sich in der Regel
um einen vulkanisierbaren Werkstoff wie Gummi handelt. An die Unterprofilschicht 7 schließt sich
bei dem Beispiel in 1 ein aus mehreren Gürtellagen
zusammengesetzter Gürtel 6 an. Bei den Gürtellagen
handelt es sich in an sich bekannter Weise um Aramid- oder Stahlcorde.
Seitlich der Lauffläche 1 geht die Lauffläche 1 in
eine Seitenwand 14 über, deren weiterer Verlauf
hier nicht gezeigt wird.
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Der
im Wesentlichen zu der Ausführungsvariante in 1 baugleiche
Fahrzeugreifen in der 2 verfügt ebenfalls über
eine Lauffläche 1, die seitlich in eine Seitenwand 14 übergeht.
Die Lauffläche 1 ist mit Rillen 2, 3 und 4 ausgestattet,
die sich auch bei der Darstellung in 2 in ihrem Öffnungsquerschnitt
unterscheiden. Sämtliche der genannten Rillen 2, 3 und 4 verfügen über
einen Rillengrund 5, der auch hier den Boden der Rille
bildet. Dieser Rillengrund ist hier im Unterschied zur Ausführung
in 1 keilförmig gestaltet. Folglich weist
der Rillengrund 5 zwei aneinander grenzende Flächen 10 und 11 auf,
die somit einen dachförmigen Boden beziehungsweise Rillengrund 5 bilden
und seitlich in die Seitenwände 8 und 9 der
Rillen 2, 3 oder 4 übergehen.
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Etwas
detaillierter wird in der 3 in vergrößerter
Ansicht der Ausschnitt III aus 2 gezeigt.
Aus dieser Darstellung geht hervor, dass jede der Rillen 2, 3 und 4 eine
Profiltiefe t aufweist. Als Profiltiefe wird dabei der Abstand zwischen
der Oberfläche der Lauffläche 1 und dem
tiefsten Punkt des Rillengrundes 5 bezeichnet. Die Seitenwände 8 und 9 der
in 3 gezeigten Rille 2 verlaufen unter einem Verjüngungswinkel α.
Dieser Verjüngungswinkel α beschreibt den Winkel,
der zwischen der Seitenwand 8 beziehungsweise 9 und
einer entlang der Längsrichtung der Rille 2, 3, 4 verlaufenden
Mittenebene 13 aufgespannt ist. Die den Rillenboden 5 bildenden, keilförmig
angeordneten Flächen 10 und 11 schließen
miteinander einen Keilwinkel β ein. Dieser beträgt
in der gezeigten Ausführungsform 160°, während
der Verjüngungswinkel α etwa 8° beträgt.
An den Übergängen zwischen den Seitenwänden 8 und 9 zu
den Flächen 10 und 11 sind bei der Ausführungsvariante
in 3 jeweils Radien R ausgebildet, so dass die Übergänge
harmonisch und fließend gestaltet sind.
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Eine
besondere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Rille 2, 3, 4 ist in der Darstellung der 4 gezeigt.
Diese grundsätzlich zu den zuvor beschriebenen Varianten
der 2 und 3 gleiche Ausführung
weist als Besonderheit auf, dass die Flächen 10 und 11,
die den keilförmig ausgebildeten Rillengrund 5 bilden,
und die Seitenflächen 8 und 9 einer jeden
Rille 2, 3 beziehungsweise 4 jeweils
die Hälfte der gesamten Profiltiefe t einnehmen. Dies bedeutet,
dass die Tiefe der Seitenflächen 8 und 9 einer halben
Profiltiefe t entspricht und die Tiefe der Flächen 10 und 11 des
Profilgrundes 5 ebenfalls eine halbe Profiltiefe t beträgt.
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Eine
weitere Rillengestaltung für einen erfindungsgemäßen
Fahrzeugreifen ist aus dem Querschnitt durch die Lauffläche 1 des
Fahrzeugreifens in der 5 dargestellt.
Hierbei gehen die Flächen 10 und 11,
die den Rillengrund 5 der Rillen 2, 3 und 4 bilden,
nicht unmittelbar ineinander über oder weisen in ihrem Übergangsbereich
einen Radius auf. Vielmehr besteht die Besonderheit darin, das im Übergangsbereich
zwischen den aneinander grenzenden Flächen 10 und 11 des
Rillengrundes 5 eine Nut 12 vorhanden ist. Dabei
ist anzumerken, dass im Übergang zwischen der Nut 12 und
den Flächen 10 und 11 ebenfalls jeweils
wieder Radien R vorhanden sind, so dass auch diese Übergänge
harmonisch im Sinne der Erfindung verlaufen.
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- 1
- Lauffläche
- 2
- Rille
- 3
- Rille
- 4
- Rille
- 5
- Rillengrund
- 6
- Gürtel
- 7
- Unterprofilschicht
- 8
- Seitenwand
- 9
- Seitenwand
- 10
- Fläche
- 11
- Fläche
- 12
- Nut
- 13
- Mittenebene
- 14
- Seitenwand
- α
- Veijüngungswinkel
- β
- Keilwinkel
- R
- Radien
- Rn
- Nutradius
- t
- Profiltiefe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 96/12121
A1 [0006]
- - DE 4220677 A1 [0007]
- - US 2002/0011294 A1 [0008]