DE2459167A1 - Pneumatischer reifen - Google Patents

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11. Dezember 1974

Betreff:

THE YOKOHAMA RUBBER CO., Ltd.,36-11 Shinbashi 5-chome, Minato-ku Tokyo /JAPAN

PNEUMATISCHER REIFEN

Diese Erfindung betrifft einen pneumatischen Reifen und insbesondere einen pneumatischen Reifen zum Unterdrücken oder Verhindern des Wachsens von Rissen, die sich in Laufflächenrillen entwickeln.

Im allgemeinen ist bei pneumatischen Reifen,die ein Laufflächen muster einer Rippenart oder einer Ansatzart aufweisen, erfahren worden , daß unvermeidlich eine Anzahl von sehr kleinen oder Haarrissen an den die Belastung konzentrierenden Punkten in den Rillen entwickelt wurden, infolge der Beschädigungen, die durch ·. das Auffahren auf einen Nagel oder einen, scharfkantigen Ste,ir.

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während des Dienstes eines Reifens verursacht werden, infolge der chemischen Verschlechterung oder Ermüdung des Laufflächengummis infolge der Wirkung von Ozon. Da insbesondere eine Spannung auf die Bodenteile der Reifenrillen ausgeübt werden, die ein Laufflächenmuster einer Rippenart aufweisen, in einer Richtung über die Breite eines Reifens, d.h. in der Richtung einer Drehachse eines Reifens, werden Belastungskonzentrationen an den Enden von Rissen hergestellt, was ein Unterstützen des Anwachsens von Rissen ergibt, die in den Rillen in deren Längsrichtung hergestellt werden. Auf diese Weise entstehen die Risse allmählich mit der Verwendung eines Reifens, was schließlich lebenswichtige Beschädigungen für einen Reifen ergibt, wie beispielsweise Laufflächentrennen, Rippenzerreissen, Platzen und dergleichen.

Es sind viele Versuche vorgeschlagen worden, welche die Zunahme von Rissen verhindern, die sich in den Laufflächenrillen entwickeln. Die als jene Versuche unternommenen Maßnahmen sind (1) Überlegungen für die Zusammensetzung des Laufflächenmaterials bestehend aus Gummizusammensetzung, um die der Rißzunahme widerstehende Eigenschaft zu gewähren (2), periodischer Wechsel in dem Pegel der Bodenteile der Rillen durch Vorsehen gewellter Bodenteile für die Rillen A, wie im Querschnitt in Fig. 1 dargestellt, oder vorstehende Teile B von Rippen, welche auf den Seitenwänden der Rillen A ausgebildet sind und stumpfe Ecken aufweisen, wie in Fig. 2 dargestellt, eher als die Verwendung von Rippen, die spitae Ecken aufweisen, um dadurch die Belastungskonzentrationen

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zu vermeiden und (3) Überlegungen der Ausbildung des Profils des gesamten Reifens, um die Belastungskonzentration in den Bodenteiien der Rillen etc. zu vermeiden. Es ist jedoch festgestellt worden, daß jene Versuche beim Verhindern von Rissen nur teilweisen Erfolg erfahren haben. "

Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Reifen vorzusehen, welcher lebenswichtige Beschädigungen oder Verletzungen infolge der Zunahme von Rissen verhindert, die in den Laufflächenrillen erzeugt werden.

Gemäss der Vorliegenden Erfindung ist ein pneumatischer Reifen vorgesehen, in welchem sich eine Anzahl von in Laufflächenrillen vorgesehenen Schlitzen in der Querrichtung der Rillen erstrecken, aber in einem geeigneten Abstand voneinander für den Zweck des Begrenzens des Wachstums von Rissen in den Rillen zwischen den Schlitzen, wodurch die Risse nicht auf ein Ausmaß zunehmen werden, das den Abstand zwischen den Schlitzen übersteigt, d*h. was als eine lebenswichtige Beschädigung für den Reifen angesehen wird. Diese Begrenzungen innerhalb eines gegebenen Bereiches der Verteilung der Belastungskonzentrationen, welche die Zunahme von Rissen unterstützen, die sich in den Bodenteilen eines Reifens entwickeln, um dadurch die Verbreitung der Belastungskonzentrationen über einen solchen Bereich hinaus zu verhindern, odei^zu begrenzen.

Diese und andere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus dem folgenden Teil der Beschreibung offensichtlich werden, im Zusammenhang mit den belügenden Zeichnungen, welche die Aus-

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fuhrungsformen der vorliegenden Erfindung angeben.

Fig. 1 und 2 sind teilweise Querschnittsansichten und Draufsichten des Laufflächenmusters des Standes der Technik, welches beabsichtigt ist, um die Belastungskonzentration in den Laufflächenrillen eines jeweiligen pneumatischen Reifens zu vermeiden;

Fig. 3 ist eine teilweise Perspektivansicht eines pneumatischen Reifens, der ein rippenartigös Laufflächenmuster aufweist und die vorliegende Erfindung verkörpert;

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht des pneumatischen Reifens längs der Linie 4.-4 der Fig. 3; .

Fig. 5 ist eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 von Fig. 4; Fig. 6 ist eine Schnittansicht längs der Linie 6-6 von Fig. 4; t Fig. 7 ist eine Schriittansicht längster Linie 7-7 von Fig. 4;

Fig. 8 ist eine teilweise Draufsicht einer Reifenlauffläche, die "■ verschiedene ForHien von Schlitzen darstellt, welche in den

Reifenrillen vorgesehen sind, um die Verbreitung von Belastung zu unterbrechen; und

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Fig. 9 ist eine teilweise Perspektivansicht eines pneumatischen Reifens, der ein ansatzartiges Laufflächenmuster aufweist und die vorliegende Erfindung verkörpert.

Ein in Fig. 3 dargestellter Reifen ist von einer allgemeinen Konstruktion des herkömmlichen Reifens dieser Art, welcher Wülste 12 enthält, wobei ein Unterbau 13 an den jeweiligen Wülsten 12 endet, Seitenwände 14,eine Lauffläche IS und eine Leinwandschicht 16 dienen als eine verstärkende Schicht zwischen dem Unterbau 13 und der Lauffläche 15. Der dargestellte Reifen ist mit einem rippenartigen Laufflachenmuster mit einer Anzahl von Rippen 17 versehen, die sich in der Drehrichtung des Reifens erstrecken, während Rillen 18 (1.8a bis 18&) zwischen den angrenzenden Rippen 17 definiert sind.

In Unterteilen 19 der entsprechenden Rillen ist eine Anzahl von die Beanspruchung unterbrechenden Schlitzen 2o vorgesehen, welche sich in der Querrichtung in einem rechten Winkel zur Längsrichtung der Rillen erstrecken, d.h. in der Längsrichtung der Rillen. In Fig. 3 sind Schlitze 2o dargstellt, die verschiedene Längen aufweisen und in den jeweiligen Rillen 18a bis I8d vorgesehen sind. Dies ist jedoch beabsichtigt, solche Variationen in einer einzigen Form zu geben, und somit sollte nicht aufgefasst werden, daß die Anordnung der Schlitze,die variierende Längen für die jeweiligen Rillen des Reifens aufweisen," notwendig sind, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Die Schlitze 2o sind im allgemeinen in den Unterteilen 19 der Rillen vorgesehen, da die Risse geneigt sind, in den Unterteilen der Laufflächenrillen vorzukommen. Jedoch die Längen (Fig. 5) der Schlitze 2o mögen gleich der Breite

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der Rille sein, wie in den Schlitzen 2o die in der in Fig. 3 dargestellten Rille 18a vorgesehen sind. Wie in den in den Rillen 18b und 18c vorgesehenen Schlitzen 2o dargestellt, können sich die Längen der Schlitze 2o auch von den Unterteilen der Rillen zu deren Wandteilen erstrecken, um mit den Rissen fertigzuwerden, die sich in den oben angeführten Wandteilen entwickeln und längs der Wandteile vorkommen. Da in den Schlitzen 2a,die in der Rille 18d vorgesehen sind, die Längen der Schlitze derart sind, wie jene, die in de» Mittelteil der Rillen angebracht sind und geringer als die Breiten der Rillen. Mit. anderen Worten, die Länge 1 der Schlitze 2oa ist von kürzerer Abmessung als die Breite a (E¹Ig. 5) der Rillen. Wie in Fig. 4,6 und 7 dargestellt, erstrecken sich die Längen der Schlitze 2ob bis zum Mittelpunkt der Wände der Rillen, während sich die Schlitze 2oc bis zu den oberen Kanten der Wände der Rillen erstrecken, d.h. der Oberfläche der Lauffläche, das ist die obere Fläche der Rippe 17. Jene Arten von Schlitzen mögen kombiniert werden zur Verwendung für eine einzige Rille 18b (Fig. 3) oder für einen einzigen Reifen. Es wird bevorzugt, daß die Längen der Schlitze abhängig von den Arten der erwarteten Risse gewählt werden, deren Arten durdh die Formen und Breiten der Rillen beherrscht werden, die durch die Arten und Größen der Reifen bestimmt sind.

Inzwischen sollten die Tiefen der Schlitze größer sein als jene dar RLuuo, solche normalerweise aus den oben erwähnten Gründen verursacht würden. Dies ist insbesondere wichtig, um die Unterbrechung oder das Anhalten der Verbreitung von Rissen über die Schlitze hinaus sicherausteilen. Die Tiefen der Schlitze sollten

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jedoch nicht wie jene sein, die die verstärkenden Schichten,wie beispielsweise die Leinwandschicht 16 oder den Unterbau 13 erreichen. Dies beschädigt die Leinwandschicht oder den Unterbau mit dem begleitenden Ausbleiben,die Sicherheit eines Reifens selbst zu schützen. Demgemäss ist es erwünscht, daß die geringste Tiefe etwas größer als ein Millimeter von der Risstiefe ist, welche normalerweise in den Unterteilen der Rillen erwartet würde. Andererseits ist es bevorzugt, daß die maximale Tiefe des Schlitzes weniger als 4/5 D sein sollte.Diesbezüglich ist mit "D" (Fig. 5) hierin ein Abstand gemeint, der von dem Bodenteil der Rille bisjzur oberen Grenzfläche der Leinwandschicht 16 reicht. Die obige Begrenzung von 4/5D ist bestimmt aus den den Ergebnissen von Experimenten zum Verhindern von Beschädigungen in der Leinwandschicht infolge konzentrierter Beanspruchungen eines Betrages, der den Musterbetrag übersteigt, welche Beanspruchungen verursacht werden infolge der Störung zwischen der Belastung, die normalerweise in der Nachbarschaft des Unterteils einer Rille hergestellt wird und der Belastung, die normalerweise neben einer Leinwandschicht hergestellt wird. Aus den oben angeführten Gründen sollte die Tiefe d des Schlitzes 2o in den Bereich von 1 mm kleiner = d kleiner = 4/5D fallen. Der Betrag der Tiefe eines Senlitzas, welcher vom Standpunkt der praktischen Anwendung als am tragbarsten angesehen wird, liegt bei etwa 1/2D.

Die Breite w (Fig. 4) des Schlitzes 2o sollte nicht mehr als 2 mm sein, vorzugsweise etwa 1 mm, um die Breitenvergrößerung des

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Schlitzes zu vermeiden, der in dem Unterteil einer Rille vorgesehen ist infolge der Spannung, die in der Umfangsrichtung eines Reifens wirkt. In dem Fall, daß die Breite w 2 mm übersteigt, tritt eine Neigung für Risse auf, die neben dem Schlitz 2o entstehen.

Die Teilung ρ (Fig. 4) des Schlitzes 2o hängt von der Abmessung von Rissen ab, die für einen spezifischen Reifen vom STandpunkt der Leistung desselben erlaubbar sind. Risse einer Länge von weniger als 5 mm werden für die Leistung eines Reifens nicht als schädlich angesehen. Wenn andererseits die Teilung der Schlitze kleiner als 5 mm ist, wird der Unterteil der Rillen möglicherweise beschädigt, wenn ein formgepresster Reifen aus einer Vulkanisierungs-Formmaschine genommen wird. Aus diesem Grund sollte der geringste Betrag der Teilung ρ des Schlitzes 5 mm betragen. Andererseits sind Risse einer Länge, die 2o mm übersteigen, ein entscheidender Mangel für die Leistung eines Reifens, so daß der maximale Betrag der Länge von Rissen 2o mm sein sollte. Somit sollte die Teilung ρ innerhalb des Bereiches von 5 mm bis 2o mm begrenzt werden.

Der Schlitz 2o weist einen "U"-förmigen Querschnitt über seine Länge auf und wie in Fig. 8 dargestellt, erstreckt sich der Schlitz 2o linear in der Querrichtung zur Rille 18 oder in einem gewellten Muster (Fig. 8b) als Draufsicht. Andererseits mag die Tiefe des Schlitzes 2o einen Sägezahn- oder gewellten Muster in seiner Draufsicht folgen, sofern die Tiefe des Schlitzes in dem oben angeführten numerischen Bereich ist.

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Die Schltae, die die oben angeführte Länge, Tief·, Teilung und Form aufweisen, werden In einem Reifen zum Zeltpunkt der Vulkanisierungsformgebung des Reifens ausgebildet, durch Verwenden einer Form, in welcher solche Auszackungen vorher vorgesehen werden. Solche Schlitze können auch nach einem geeigneten Verfahren nach dem Vulkanisieren eines Reifens vorgesehen werden.

Bei einem Reifen einer Rippenart neigen Risse dazu, in den Rillen in der Umfangsrichtung eines Reifens vorzukommen, während die Entstehung von Rissen in Stellungen unterstütztwird, in welchen eine große Belastungskonzentration stattfindet. Wie jedoch vorher beschrieben, sind Schlitze 2o in den Rillen in der Richtung quer zu den Rillen vorgesehen, d.h. in der Richtung im rechten Winkel zur Richtung der Risse, so daß der oben angeführte Einfluss der Belastung zu einem großen Ausmass neutralisiert wird. Dies ist insbesondere in dem Fall wirksam, wo sich das Ende eines Risses dem Schlitz 2o infolge seines Wachstums nähert und als Ergebnis des\Wachstums des Risses unterdrückt wird, wenn ferner das

Ende eines Risses einen Schlitz erreicht, wird das Wachstum des Risses am Schlitz angehalten. Ein anderer Vorteil der Schlitze welGhe in einer erwünschten Teilung so eng wie 5 bis 2o mm angebracht sind, besteht darin, daß dort eine zufriedenstellende Verteilung von Belastungen erreicht wird, so daß nicht nur das Wachstum von Rissen angehalten wird, sondern auch die Entwicklung von Rissen selbst in einem großen Ausmass unterdrückt wird.

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Tabelle 1 vergleicht das Ergebnis von Versuchen, ausgeführt an Reifen, die Schlitze in den Laufflächenrillen aufweisen, mit jenen von Reifen, die frei von solchen Schlitzen sind. Öle Abmessungen der in den oben erwähnten Versuchen verwendeten Reifen sind wie folgt:

GRUSSE lO.OO bis Tiefe der Rille 18 mm

Abstand D von der Unterseite der Rille bis zur oberen Grenzfläche der Leinwandschicht 8 mm

Art des Laufflächenmusters .... Rippenart Die Abmessungen der Schlitze sind wie folgt angegeben:

Länge (1) Io mm

Breite (w) 1 mm

Tiefe (d) O mm (Probe 1)

0,5 mm (Probe 2} l,om (Probe 3)

3,ο mm (Probe 4) Teilung 9 mm

Die oben angeführten Schlitze erstrecken sich in der Richtung im rechten Winkel zur Längsrichtung der Rillen.

Die Länge des anfänglichen Risses betrug 6 mm und der Riss wurde künstlich in der Richtung parallel mit der Länge vorgesehen.

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Der Reifen wurde auf eine Rotationstrommel montiert und bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 16 km/h unter den Bedingungen einer

2 Reifenlast von 2.7oo kg und einem Reifenluftdruck von 8 kg/cm rotiert.

TABELLE 1 ·

(Länge der{Risse bei verschiedenem Lauf abstand)

τ χ= i~ χ. λ /ι \ Probe 1 Probe 2 Probe 3 Probe 4 Lauf abstand (km) _{d=s0 m} ,. _d« o,5 «■ d=l.o mm d= 3,ο mm

O	6,ο	6,ο	6, ο '"--	6,ο
2. ooo	8,5	8,-2	8,ο	7,2
5. ooo	9,9	9,ο	8,8	7,7
Io.ooo	11,2	9,8	9,o	8,9
15.ooo	14,3	12,5	9,2	9,o
2o.öoo	18,ο	16,ο	lo,5	9,ο

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, wuchs der Riss auf eine Länge von 9,9 mm bei einem Laufabstand von 5.ooo km in dem Fall der Probe 1, welche frei von Schlitzen war. Im Gegensatz dazu wurde in dem Fall der Probe 2,die Schlitze einer Tiefe von o,5 mm aufweist die Länge des Risses mit 9,ο mm bei einem Laufabstand von 5.ooo km festgestellt. Diesbezüglich sollte bemerkt werden, daß die oben erwähnte Länge (9. mm) des Risses gleich ,der Teilung (9. mm) der Schlitze ist, was somit beweist, daß das Wachstum des Risses

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an der Stelle des Schlitzes angehalten worden ist.

Es war bei einem Laufabstand von lo.ooo km, als die Länge eines Risses in Probe 2 auf eine Länge von 9,8 mm dicht an der Länge 9,9 mm zunahm, welches die Länge des Risses war, die in Probe 1 bei einem Laufabstand von 5.ooo km vorkam. In dem Fall der Probe 3, die einen anfänglichen Riss einer Tiefe von 1_fo mm aufweist, war die Länge des Risses mit 9,ο mm, bei einem Laufτ abstand von lo.ooo km festgestellt, während in dem Fall von Probe 4, die einen anfänglichen Riss einer Tiefe von 3,ο mm aufweist, die Länge des Risses mit 9,ο mm selbst bei einem Laufabstand von 2o.ooo km festgestellt wurde, was somit angibt, daß das Anhalten der Zunahme eines Risses innerhalb der Teilung der Schlitze liegt. Dies beweist offensichtlich , daß die Zunahme eines Risses durch das Vorsehen von Schlitzen wirksam angehalten wird.

Obwohl die Merkmale der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf pneumatische Reifen beschrieben worden Bind, die ein Laufflächenmuster einer Rippenart aufweisen, kann die vorliegende Erfindung auch auf pneumatische Reifen verwendet werden, die ein Laufflächenmuster einer Ansatzart aufweisen. Bei dem ansatzartigen Reifen entwickeln sich Risse in der Richtung der Breite des Reifens, während die Kraft zum unterstützen des Wachstumes von Rissen in der ümfangsrichtung des Reifens wirkt, nicht wie in dem Fall des rippenartigen Reifens. Aus diesem Grund erstrecken sich die Schlitze 2o, die in den Unterteilen der Rillen 18 in der Querrichtung der Rillen vorgesehen

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sind., wie in Fig. 9 dargestellt, in der Umfangsrichtung des KEifens lo. Die Länge, Tiefe, Breite, Formen iia Querschnitt und Draufsicht von Schlitzen sind dieselben wie jene, die in Fig. 1 bis 8 dargestellt sind-

Patentansprüohe

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   ( 1Λ Pneumatischer Reifen, der mit einer Lauffläche versehen ist,

   Rillen darin aufweist und eine unter der Lauffläche angebrachte, verstärkende Schicht, dadurch gekennzeichnet , daß die Rillen (18) in ihren Unterteilen mit einer Anzahl von Schlitzen (2o) versehen sind, die Schlitze sich in der Richtung im rechten Winkel zur Längsrichtung der Rillen erstrecken, zum Unterbrechen der Verbreitung von Belastungen, die Tiefe der Schlitze nicht mehr als 4/5 des Abstandes beträgt, der von der unteren Fläche der Rille zu der oberen Grenzfläche der verstärkenden Schicht (16) reicht, aber nicht weniger als 1 mm,die Breite der Schlitze (2o) nicht mehr als 2 mm beträgt,und die Teilung der Schlitze nicht mehr als 2o mm aber nicht weniger als 5 mm beträgt.
2. 2. Pneumatischer Reifen nach Anspruch 1, dadurch g e ken. nzeichnet , daß die Schlitze (2o) sich in den unteren Teilen der Rillen (18) in deren Querrichtung dann in den Wänden der Rillen vertikal daentlang erstrecken.
3. 3. Pneumatischer Reifen nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Schlitze (2o) einen U-förmigen Querschnitt aufweisen.
4. 4. Pneumatischer Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlitze (2o) sich

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   - 15 linear in ihrer Draufsicht erstrecken.
5. 5. Pneumatischer Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlitze (2o) sich einem gewellten Muster in ihrer Draufsicht erstrecken.

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