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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 (siehe hierzu beispielsweise die
JP 2001191736 A , die
JP 2001063324 A oder die
US 5,363,895 A beziehungsweise die
DE 2818071 A1 ).
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Die
JP 2005028999 A offenbart eine ellipsenförmige Querschnittsgeometrie des Rillengrundes in der Lauffläche eines Fahrzeugreifens, der zudem über mehrere Gürtellagen und einen daraus gebildeten Gürtel verfügt.
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Die
US 5,363,895 A beschreibt insbesondere im Zusammenhang mit den Darstellungen in den
12 und
13 keilförmig ausgebildete Querschnittsgeometrien der Rillen in der Lauffläche eines Fahrzeugreifens. Aus den für die Winkel α
1 (10°) und α
2 (zwischen 30 und 60°) angegebenen Größen ergeben sich für die technische Lösung eines derartigen Fahrzeugreifens relativ spitze Keilwinkel des Rillengrundes. Derartige Ausführungen des Keilwinkels führen jedoch zu unerwünschten Materialanhäufungen unterhalb der Rille und damit zu Unrundheiten des Fahrzeugreifens, die sich qualitätsmindernd auswirken oder sogar die Lebensdauer des Fahrzeugreifens reduzieren.
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Aus der
PCT/US96/12121 A1 (
WO 98/03357 A1 ) ist eine Rillenausbildung mit einem rechteck- beziehungsweise 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 Fahrzeugreifens 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 keilförmige Querschnittsgeometrie aufweist und der Keilwinkel der keilförmigen Querschnittsgeometrie des Rillengrundes zwischen 140° und 160° beträgt.
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Die Erfinder haben die Nachteile des Standes der Technik, wie sie eingangs erwähnt wurden, erkannt und festgestellt, dass durch eine keilförmige Querschnittsgeometrie des Rillengrundes der Rille der Lauffläche eines Fahrzeugreifens beim Einformungs- beziehungsweise Heizprozess eine gerichtete Verdrängung des Materials der Unterprofilschicht erfolgt. Durch die 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, was sich insbesondere bei einem Keilwinkel der keilförmigen Querschnittsgeometrie des Rillengrundes zwischen 140° und 160° zeigt. Diese spezielle und optimierte Ausführungsvariante führt zu optimalen Materialverdrängungen der Unterprofilschicht bei der Fertigung des Fahrzeugreifens, so dass eine minimale oder gar keine Deformation der unterhalb der Unterprofilschicht vorhandenen Gürtel nachzuweisen ist.
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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 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 Profit 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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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. 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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Bezugszeichenliste
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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
- Verjüngungswinkel
- β
- Keilwinkel
- R
- Radien
- Rn
- Nutradius
- t
- Profiltiefe