DE102011055916A1

DE102011055916A1 - Fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE102011055916A1
Application number: DE102011055916A
Authority: DE
Inventors: Matthias Seng; Franz Diensthuber
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-06-06
Also published as: PL2785536T3; EP2785536A1; WO2013079343A1; CN103958220B; CN103958220A; EP2785536B1

Abstract

Fahrzeugluftreifen, insbesondere ein Reifen für Personenkraftwagen mit einem Laufstreifen, welcher durch Rillen, Nuten (3, 4) und dergleichen in Profilpositive, beispielsweise Profilblöcke (2, 5, 7), gegliedert ist und welcher in seinem mittleren Bereich eine geringere Profiltiefe aufweist als in den seitlichen Bereichen. Bei einer Teilung jeder Laufstreifenhälfte – zwischen dem Reifenäquator (A-A) und dem die Bodenaufstandsflächenbreite (B) begrenzenden Laufstreifenrand (L) – in drei Umfangsabschnitte (S1, S2, S3), von welchen der dem Reifenäquator (A-A) benachbart verlaufende erste Umfangsabschnitt (S1) eine Breite von 15 % der Bodenaufstandsflächenbreite (B) und die beiden weiteren Umfangsabschnitte (S2, S3) jeweils eine Breite von 17,5 % der Bodenaufstandsflächenbreite (B) aufweisen, befindet sich im ersten und im zweiten Umfangsabschnitt (S1, S2) jeweils ein geringerer Anteil an der Positivfläche der Laufstreifenhälfte als im dritten Umfangsabschnitt (S3) und es ist im ersten und im zweiten Umfangsabschnitt (S1, S2) die Umfangssteifigkeit jeweils geringer als im dritten Umfangsabschnitt (S3).

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, insbesondere einen Reifen für Personenkraftwagen mit einem Laufstreifen, welcher durch Rillen, Nuten und dergleichen in Profilpositive, beispielsweise Profilblöcke, gegliedert ist und welcher in seinem mittleren Bereich eine geringere Profiltiefe aufweist als in den seitlichen.
Derartige Fahrzeugluftreifen sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Laufstreifenprofile, welche sich aus Profilblockreihen zusammensetzen und für Winterreifen vorgesehen sind, sind beispielsweise aus der US 2002/069949 A1 und der WO 2011/060900 A1 bekannt. In diesen Druckschriften steht es im Vordergrund, durch die Anordnung und Ausführung der Einschnitte die Umfangssteifigkeit der Profilblöcke gezielt zu beeinflussen.
Bei der Entwicklung von Fahrzeugluftreifen wird die Abriebsperformance üblicherweise in einem iterativen Verfahren in mehreren Schritten optimiert. Es ist bekannt, dass die Abriebsperformance eines Laufstreifens von der Umfangssteifigkeit bzw. deren Verteilung über die Laufstreifenbreite in Kombination mit der zum Abreiben zur Verfügung stehenden Gummimenge und deren Verteilung über die Reifenbreite beeinflusst wird. Jeder Entwicklungsschritt beinhaltet üblicherweise die Profilauslegung, den Reifenbau und sowohl indoor als auch outdoor stattfindende Abriebsversuche. Dies bedingt eine lange Entwicklungszeit und hohe Entwicklungskosten. Bezüglich der Abriebsperformance ist ein Reifen dann optimal ausgelegt, wenn der Laufstreifengummi derart abreibt, dass über die gesamte Laufstreifenbreite gleichzeitig die gesetzlich vorgeschriebene Mindestprofiltiefe erreicht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die erwünschte optimale Abriebsperformance erreicht werden kann.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass bei einer Teilung jeder Laufstreifenhälfte – zwischen dem Reifenäquator und dem die Bodenaufstandsflächenbreite begrenzenden Laufstreifenrand – in drei Umfangsabschnitte, von welchen der dem Reifenäquator benachbart verlaufende erste Umfangsabschnitt eine Breite von 15 % der Bodenaufstandsflächenbreite und die beiden weiteren Umfangsabschnitte jeweils eine Breite von 17,5 % der Bodenaufstandsflächenbreite aufweisen, sich im ersten und im zweiten Umfangsabschnitt jeweils ein geringerer Anteil an der Positivfläche der Laufstreifenhälfte befindet als im dritten Umfangsabschnitt und im ersten und im zweiten Umfangsabschnitt die Umfangssteifigkeit jeweils geringer ist als im dritten Umfangsabschnitt.
Die Erfindung vermittelt daher die Lehre, bei einer Teilung des Laufstreifens in die erwähnten Umfangsabschnitte in den beiden laufstreifenaußenseitig gelegenen Umfangsabschnitten die größte Umfangssteifigkeit und den größten Anteil an der Positivfläche vorzusehen. Das Laufstreifenprofil wird daher gemäß dieser Lehre mit einer entsprechenden Verteilung und Anordnung der Profilpositive und -negative ausführt. Mit der Erfindung lässt sich in einem Laufstreifen mit einer geringeren Profiltiefe im mittleren Bereich eine Abriebperformance erzielen, die über die Laufstreifenbreite und die gesamte Lebensdauer des Reifens gleichmäßig ist, insbesondere kann die gesetzlich vorgeschriebene Mindestprofiltiefe gleichzeitig im gesamten Laufstreifen erreicht werden. Darüber hinaus kann ein erfindungsgemäß ausgeführter Laufstreifen eine deutlich höhere Kilometerleistung als herkömmlich ausgeführte Reifen aufweisen.
Das Laufstreifenprofil gemäß der Erfindung wird insbesondere derart ausgelegt, dass in den ersten und den zweiten Umfangsabschnitten jeweils zwischen 28 % und 32 %, vorzugsweise in der Größenordnung von 30 %, der Positivfläche vorhanden sind. In den dritten Umfangsabschnitten sollten zwischen 35 % und 45 %, insbesondere in der Größenordnung von 40 %, der Positivfläche vorhanden sein. Es handelt sich um optimale Bereiche, die es gestatten, die erwünschte gleichmäßige Abriebsperformance über die Laufstreifenbreite zu erzielen.
Wie bereits erwähnt spielt auch die Umfangssteifigkeit in den einzelnen Umfangsabschnitten eine wichtige Rolle bei der Vergleichmäßigung der Abriebsperformance über die Laufstreifenbreite. Dabei sollte die Umfangssteifigkeit des ersten Umfangsabschnittes geringer sein als jene des zweiten Umfangsabschnittes. Die Umfangssteifigkeit der Umfangsabschnitte nimmt daher in der Laufstreifenmitte zum Laufstreifenrand schrittweise zu. Auch bezüglich der Umfangssteifigkeiten können optimale Bereiche definiert werden. In den beiden ersten Umfangsabschnitten sollten in Summe 18 % bis 22 % der Umfangssteifigkeit des gesamten Laufstreifens, insbesondere in der Größenordnung von 20 % generiert werden. In den beiden zweiten Umfangsabschnitten sollten in Summe 28 % bis 32 %, insbesondere in der Größenordnung von 30 %, der Umfangssteifigkeit generiert werden und in den beiden dritten Umfangsabschnitten in Summe 45 % bis 55 %, insbesondere in der Größenordnung von 50 %, der Umfangssteifigkeit des gesamten Laufstreifens.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt die einzige Figur, 1, eine Draufsicht auf eine Teilabwicklung eines Laufstreifenprofils eines Fahrzeugluftreifens mit einer Ausführungsform der Erfindung.
Der in 1 dargestellte Laufstreifen ist für einen Fahrzeugluftreifen für Personenkraftwagen in Radialbauart, insbesondere für den Einsatz unter winterlichen Fahrbedingungen, vorgesehen und weist vorzugsweise eine Außenkontur mit einem Laufflächenradius von 300 mm bis 400 mm auf. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Winterreifen eingeschränkt, sie ist gleichermaßen auf Sommerreifen anwendbar. Der beispielhaft dargestellte Laufstreifen weist ferner ein laufrichtungsgebunden ausgeführtes Profil auf. Die Erfindung ist nicht auf solche Laufstreifenprofile eingeschränkt, sie ist vielmehr auf alle Arten von Laufstreifenprofilen anwendbar.
In 1 ist mit A-A der Reifenäquator bezeichnet, durch welchen der Laufstreifen des Fahrzeugluftreifens in zwei Hälften geteilt ist. Der Laufstreifen weist zwei Schulterblockreihen 1 auf, deren Profilblöcke 2 durch Quernuten 3, die im Wesentlichen in Laufstreifenquerrichtung bzw. unter einem kleinen spitzen Winkel in der Größenordnung von 5° bis 7° zur Laufstreifenquerrichtung geneigt verlaufen, voneinander getrennt sind. Die Quernuten 3 setzen sich in Richtung Laufstreifenmitte als Schrägrillen 4 fort, welche gegenüber der Umfangsrichtung bzw. dem Reifenäquator A-A und einem Winkel α von 30° bis 50° verlaufen, wobei der Winkel α in Richtung Reifenäquator A-A etwas kleiner wird. Durch den V-förmigen Verlauf der in den beiden Laufstreifenhälften angeordneten Schrägrillen 4 erhält das Laufstreifenprofil seine Laufrichtungsgebundenheit. Der Reifen ist derart am Fahrzeug zu montieren, dass die innenseitigen Enden der Schrägrillen 4 beim Abrollen des Reifens in Fahrtrichtung zuerst in den Untergrund eintreten. In jeder Laufstreifenhälfte begrenzen die Schrägrillen 4 Profilblöcke 5 und 7, die zu zwei weiteren Blockreihen 6 und 8 gehören. Die der Umfangsrichtung des Laufstreifens zugeordneten Kanten der Profilblöcke 5 und die laufstreifenaußenseitig verlaufenden Kanten der Profilblöcke 8 sind jeweils unter einem Winkel β, β´ zur Umfangsrichtung geneigt, wobei β´ um bis zu 5° größer ist als β und der Winkel β in der Größenordnung von 3° bis 15° gewählt wird. Kurze Umfangsnuten 9 trennen daher die paarweise zusammengehörenden Profilblöcke 5 und 7 und die Profilblöcke 5 von den Profilblöcken 2. Entlang des Reifenäquators A-A bilden die Profilblöcke 7 aus den beiden Blockreihen 8 einander überlappende und in Draufsicht etwa dreieckige Blockabschnitte 7a, welche von den Schrägrillen 4 und von kurzen Endabschnitten 4a der Schrägrillen 4 begrenzt sind. Die Endabschnitte 4a verlaufen unter einem Winkel γ zum Reifenäquator A-A, der in der Größenordnung von 90° bis 120° beträgt. Die dargestellte und beschriebene Ausführung und Ausgestaltung der Profilblöcke 2, 5, 7 und der diese begrenzenden Rillen 4 und Nuten 3, 9 ist lediglich beispielhaft, die Profilblöcke können auch anders ausgestaltet sein, insbesondere können sie derart ausgeführt sein, dass in Umfangsrichtung gerade umlaufende Umfangsnuten gebildet sind.
Sämtliche Profilblöcke 2, 5 und 7 weisen jeweils eine Anzahl von Einschnitten 10, 11a und 11b auf, deren Breite zwischen 0,4 mm und 0,8 mm beträgt. In den schulterseitigen Profilblöcken 2 sind jeweils zwei oder drei Einschnitte 10 vorgesehen, die in Draufsicht hauptsächlich zick-zack- bzw. wellenförmig verlaufen. Die Einschnitte 10 erstrecken sich zueinander und zu den von den Quernuten 3 begrenzten Blockkanten parallel, wobei zwischen den Einschnitten 10 eine schmale, etwa 1 mm breite Rille 12 gerade und parallel zu den Einschnitten 10 verläuft. In den Profilblöcken 5 und 7 sind bei der dargestellten Ausführungsform jeweils sechs oder sieben parallel zueinander verlaufende Einschnitte 11a, 11b angeordnet, die ebenfalls in Draufsicht großteils einen wellen- bzw. zick-zack-förmigen Verlauf aufweisen und bezogen auf die Umfangsrichtung zu den Schrägrillen 4 gegensinnig geneigt sind. Der Neigungswinkel δ beträgt in der Größenordnung von 95° bis 120°.
Gemäß der Erfindung variieren die Positiv- und Negativflächen in bestimmten Umfangsabschnitten des Laufstreifens auf besondere Weise. Jede Laufstreifenhälfte wird zwischen dem Reifenäquator A-A und dem Laufstreifenrand L in drei Umfangsabschnitte S₁, S₂ und S₃ geteilt. Die beiden Laufstreifenränder L begrenzen die Bodenaufstandsflächenbreite B, die jene Breite ist, die der Laufstreifen des Reifens im Footprint gemäß E. T. R. T. O. -Standards (Last bei 70 % der Tragfähigkeit bei 2,5 bar Innendruck, Innenluftdruck 85 % von 2,5 bar) einnimmt. Der beim Reifenäquator A-A befindliche erste Umfangsabschnitt S₁ weist eine Breite von 15 % der Bodenaufstandsflächenbreite B, der an diesen anschließende zweite Umfangsabschnitt S₂ eine Breite von 17,5 % der Bodenaufstandsflächenbreite B auf und der dritte Umfangsabschnitt S₃ erstreckt sich zwischen dem Abschnitt S₂ und dem Laufstreifenrand L. Im Umfangsabschnitt. In den Umfangsabschnitten S₁ ist die Profiltiefe – beispielsweise die größte Tiefe der Schrägrillen 4 – größer, insbesondere zwischen 8 mm und 9 mm, als in den Umfangsabschnitten S₃, in welchen die Profiltiefe vorzugsweise zwischen 7 mm und 7,5 mm beträgt. In den Umfangsabschnitten S₂ kann die Profiltiefe jener in den Umfangsabschnitten S₃ oder jener in den Umfangsabschnitten S₃ entsprechen. In den beiden Laufstreifenhälften stimmen in Folge der symmetrischen Auslegung des Profils die Positivflächen überein. Die Positivfläche ist jener Teil der Gesamtfläche jeder Laufstreifenhälfte, der (bei neuem Reifen) von Gummimaterial eingenommen wird. Demnach ist die Negativfläche jener Teil der Gesamtfläche, der (bei neuem Reifen) von den Nuten, Rillen und Einschnitten eingenommen wird. Bei neuem Reifen beträgt die Positivfläche zwischen 60 % und 75 % der Gesamtfläche, je nachdem ob es sich um einen Winter- oder um einen Sommerreifen handelt.. Das Laufstreifenprofil wird gemäß der Erfindung derart ausgelegt, dass in den Umfangsabschnitten S₁ und S₂ jeweils zwischen 28 % und 32 % der Positivfläche, insbesondere etwa 30 %, und im Umfangsabschnitt S₃ zwischen 38 % und 42 %, insbesondere etwa 40 %, der Positivfläche vorhanden sind.
Für eine möglichst gleichmäßige Abriebsperformance bis zum Erreichen der gesetzlich vorgeschriebenen Mindestprofiltiefe, welche bei Sommerreifen 1,6 mm und bei Winterreifen 4 mm beträgt, ist eine weitere Maßnahme vorteilhaft, nämlich unterschiedliche Umfangssteifigkeiten in den einzelnen Umfangsabschnitten S₁, S₂ und S₃. Die Umfangssteifigkeiten des gesamten Laufstreifenprofils und der Umfangsabschnitte wird rechnerisch ermittelt, wobei eine der gängigen und bekannten Methoden zur Berechnung der Schub- und der Biegesteifigkeit von Profilelementen herangezogen werden kann, da es im Rahmen der Erfindung auf Umfangssteifigkeitsverhältnisse ankommt. Wird nun die Umfangssteifigkeit des Laufstreifens, die Umfangssteifigkeit innerhalb der Bodenaufstandsflächenbreite B, zugrunde gelegt, so soll die „Umfangssteifigkeitsverteilung“ in den einzelnen Umfangsabschnitten S₁, S₂ und S₃ derart sein, dass in den Umfangsabschnitten S₁ in Summe zwischen 18 % und 22 %, insbesondere etwa 20 %, der Gesamtsteifigkeit generiert wird, in den beiden Umfangsabschnitten S₂ zwischen 28 % bis 32 %, insbesondere 30 %, und in den beiden Umfangsabschnitten S₃ zwischen 45 % bis 55 %, insbesondere etwa 50 %.
Diese „Verteilung“ der Profilumfangssteifigkeiten hat in Kombination mit der erfindungsgemäßen Positivflächenverteilung nicht nur die erwünschte Verbesserung des Abriebsbildes – einen gleichmäßigen Abrieb über die Laufstreifenbreite – zur Folge sondern auch eine Erhöhung der Laufleistung.
Bezugszeichenliste

1: Blockreihe
2: Profilblock
3: Quernut
4: Schrägrille
4a: Endabschnitt
5: Profilblock
6: Blockreihe
7: Profilblock
7a: Blockabschnitt
8: Blockreihe
9: Umfangsnut
10: Einschnitt
11a: Einschnitt
11b: Einschnitt
12: Rille
A-A: Reifenäquator
B: Bodenaufstandsflächenbreite
S₁: Umfangsabschnitt
S₂: Umfangsabschnitt
S₃: Umfangsabschnitt
L: Laufstreifenrand
α: Winkel
β: Winkel
β´: Winkel
γ: Winkel
δ: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2002/069949 A1 [0002]
WO 2011/060900 A1 [0002]

Claims

Fahrzeugluftreifen, insbesondere ein Reifen für Personenkraftwagen mit einem Laufstreifen, welcher durch Rillen, Nuten (3, 4) und dergleichen in Profilpositive, beispielsweise Profilblöcke (2, 5, 7), gegliedert ist und welcher in seinem mittleren Bereich eine geringere Profiltiefe aufweist als in den seitlichen Bereichen, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Teilung jeder Laufstreifenhälfte – zwischen dem Reifenäquator (A-A) und dem die Bodenaufstandsflächenbreite (B) begrenzenden Laufstreifenrand (L) – in drei Umfangsabschnitte (S₁, S₂, S₃), von welchen der dem Reifenäquator (A-A) benachbart verlaufende erste Umfangsabschnitt (S₁) eine Breite von 15 % der Bodenaufstandsflächenbreite (B) und die beiden weiteren Umfangsabschnitte (S₂, S₃) jeweils eine Breite von 17,5 % der Bodenaufstandsflächenbreite (B) aufweisen, sich im ersten und im zweiten Umfangsabschnitt (S₁, S₂) jeweils ein geringerer Anteil an der Positivfläche der Laufstreifenhälfte befindet als im dritten Umfangsabschnitt (S₃) und im ersten und im zweiten Umfangsabschnitt (S₁, S₂) die Umfangssteifigkeit jeweils geringer ist als im dritten Umfangsabschnitt (S₃).
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten und den zweiten Umfangsabschnitten (S₁, S₂) jeweils zwischen 28 % und 32 % der Positivfläche vorhanden ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten und den zweiten Umfangsabschnitten (S₁, S₂) jeweils in der Größenordnung von 30 % der Positivfläche vorhanden ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den dritten Umfangsabschnitten (S₃) zwischen 35 % und 45 % der Positivfläche vorhanden ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den dritten Umfangsabschnitten (S₃) in der Größenordnung von 40 % der Positivfläche vorhanden ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangssteifigkeit des ersten Umfangsabschnittes (S₁) geringer ist als die des zweiten Umfangsabschnittes (S₂).
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten Umfangsabschnitten (S₁) in Summe 18 % bis 22 % der Umfangssteifigkeit des Laufstreifens generiert wird.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten Umfangsabschnitten (S₁) in der Größenordnung von 20 % der Umfangssteifigkeit des Laufstreifens generiert wird.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den zweiten Umfangsabschnitten (S₂) in Summe 28 % bis 32 % der Umfangssteifigkeit des Laufstreifens generiert wird.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den zweiten Umfangsabschnitten (S₂) in der Größenordnung von 30 % der Umfangssteifigkeit des Laufstreifens generiert wird.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den dritten Umfangsabschnitten (S₃) in Summe 45 % bis 55 % der Umfangssteifigkeit des Laufstreifens generiert wird.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den dritten Umfangsabschnitten (S₃) in der Größenordnung von 50 % der Umfangssteifigkeit des Laufstreifens generiert wird.