DE2609778A1

DE2609778A1 - Fahrzeugluftreifen mit karkasse und guertel

Info

Publication number: DE2609778A1
Application number: DE19762609778
Authority: DE
Inventors: Henri Jean Mirtain
Original assignee: Uniroyal SA
Current assignee: Uniroyal SA
Priority date: 1975-03-14
Filing date: 1976-03-09
Publication date: 1976-09-23
Also published as: BE838930R; FR2303675A2; GB1546593A; FR2303675B2; CA1046390A; GB1546594A

Description

PATENTANWÄLTE 5029

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

UNIROYAL, Clairoix 60, Frankreich

"Fahrzeugluftreifen mit Karkasse und Gürtel"

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasse, einer Lauffläche,entgegengesetzt weisenden Seitenwänden und einer Drehachse sowie einem Gürtel. Der Reifen nach der Erfindung ist anwendbar auf Fahrzeuge,wie Personenkraftfahrzeuge, Autobusse oder dergl.

Ein Fahrzeugluftreifen mit Radialkarkasse und einem Verstärkungsgürtel weist eine Lauffläche auf, die im Querschnitt im wesentlichen in Form eines gekrümmten Trapezoides ausgebildet ist.Bei einem solchen Reifen macht normalerweise die gesamte Lauffläche Kontakt mit dem Boden, und zwar im wesentlichen über die ganze Querschnittsbreite der Lauffläche. Ein solcher Reifen kann als üblicher standardisierter Reifen bezeichnet werden.

Wenn ein solcher üblicher Fahrzeugluftreifen auf einem Fahrzeugrad montiert wird, welches zwar Last aufnimmt, nicht aber steuerbar ist, z.B. auf dem rückwärtigen Rad eines Kraftfahrzeuges oder

L J

609839/0340

2 6 Π 9 7 7 8

Lastwagens, werden die Laufflächenschichten normalerweise in im wesentlichen gleichförmiger Weise über die ganze Laufflächenbreite abgenutzt. Das bedeutet, daß die Querschnittsform der Laufflächenschicht,wenn sie allmählich abgenutzt wird, im wesentlichen der Querschnittsform der Lauffläche im Anfangszustand entspricht.

Ein Standardreifen mit einer Lauffläche, die gleichförmig abgenutzt wird, und zwar bis auf den theoretisch maximal zulässigen Abnutzungswert, liefert normalerweise die optimale Kilometerzahl. Ein bekannter Standardreifen weist beispielsweise die optimale Kilometerzahl von 100 000 km auf, die der theoretisch maximal zulässigen Abnutzungstiefe des Laufflächenbereiches entspricht.

Wenn jedoch ein Standardreifen auf einem gesteuerten Rad montiert ist, z.B. auf dem Vorderrad eines Automobils oder Lastwagens, wird die Laufflächenschicht im allgemeinen ungleichförmig über die gesamte Querschnittsbreite abgenutzt, wobei die Abnutzung an den seitlichen Schultern wesentlich stärker als in dem dazwischenliegenden Bereich ist. Die Schulterabnutzung wird damit in bezug auf die Abnutzung des mittleren Bereiches der Lauffläche beschleunigt, wobei der mittlere Abschnitt dazu neigt, langsamer und wesentlich gleichförmiger abzunutzen. Dieses Abnutzungsmuster kann wenigstens teilweise dem Verhalten des Fahrzeugluftreifens in Krümmungen oder Kurvenfeugeordnet werden,

K09839/0340

_ *x .—

wenn die Winkelorientierung des gesteuerten Rades in bezug auf eine feste Achse, z.B. die Radachse, variiert. Die Fcüge ist, daß die maximal zulässige Abnutzungstiefe häufig in den Schulterbereichen erreicht wird, bevor eine solche Abnutzung im mittleren Bereich des Laufflächenabschnittes erhalten wird. Es wird dann notwendig, den Fahrzeugluftreifen zu ersetzen, während er noch erhebliche Restmengen an theoretisch verwendbarem Laufflächenmaterial aufweist. Diese Mengen können bis auf Werte von annähernd 40 % von unbenutztem Laufflächenmaterxal ansteigen. Die Kilometerzahl eines Fahrzeugluftreifens mit ungleichförmiger Abnutzung wird entsprechend herabgesetzt, und zwar um einen Betrag, der der Restmenge des theoretisch nutzbaren Laufflächenmaterials entspricht. So wird beispielsweise die Kilometerzahl des bekannten Standardreifens mit ^O % unbenutzer Restlaufflächenmenge reduziert auf etwa 60 000 km.

Ein anderes unerwünschtes Ergebnis einer ungleichförmigen Laufflächenabnutzung besteht darin, daß eine Runderneuerung für gewöhnlich das Abarbeiten der Restmenge der theoretisch nutzbaren Laufflächenmasse durch Schleifen oder dergl. Verfahren erfordert. Eine solche Arbeit ist zeitraubend und teuer. Das bedeutet, daß ein Reifen der nicht gleichförmig abgenutzt ist, nicht nur eine geringere Kilometerzahl erbringt als ein Reifen mit gleichförmiger Abnutzung, sondern auch wesentlich höhere Kosten bei der Runderneuerung erfordert.

609839/0340

-H-

Es ist deshalb im höchsten Maße wünschenswert, eine ungleichmäßige Abnutzunga.es Laufflächenmaterials bei Fahrzeugluftreifen zu verkleinern oder ganz zu eliminieren.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aufgezeigten Schwierigkeiten und Nachteile zu vermeiden und einen Reifen der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß der Reifen weitgehend gleichförmige Abnutzung über die gesamte maximal zulässige Abnutzungstiefe und über die gesamte Breite der mit dem Boden in Berührung stehenden Kontaktfläche erhält, so daß der Reifen seine maximale Kilometerzahl erbringt und mit geringeren Kosten runderneuert werden kann und zugleich einen besseren Fahrkomfort neben besseren Fahr- und Steuereigenschaften bietet, und zwar unabhängig davon, ob der Reifen an einem ungesteuerten oder an einem gesteuerten Fahrzeugrad angebracht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lauffläche einen vorspringenden, mittleren Bereich zwischen den Seitenwänden mit einer Bodenkontaktfläche aufweist sowie seitliche, in entgegengesöbzte Richtungen weisende diskontinuierliche Abschnitte, die sich von dem mittleren Bereich zu den Seitenwänden hin erstrecken und wobei der Verstärkungsgürtel zwischen der Lauffläche und der Karkasse angeordnet ist und der mittlere Bereich einen Querschnitt von annähernd 60 % der Querschnittsbreite des Reifens zwischen seinen Seitenwänden in Höhe der seitlichen Abschnitte ausmacht.

609839/Γ) 340

2 6 (19 7 7 - 5 -

Bei dem neuen Reifen wird ein größerer Anteil des Laufflächenmaterials in den seitlichen Schulterbereichen eines Standardreifens, welche Bereiche erfahrungsgemäß einer beschleunigten Abnutzung unterliegen, eliminiert und ein vorspringender mittlerer Bereich geschaffen, der gleichförmig sowohlaif einem gesteuerten als auch auf einem ungesteuerten Rad abnutzt und der eine optimale Ausnutzung des Reifens bis zu der maximal zulässigen Abnutzungstiefe der Laufflächenschicht gestattet.

Die Laufflächenschicht hat also einen mittleren und mit dem Boden in Kontakt stehenden vorspringenden Bereich, der radial über die seitlichen Schulterbereiche stufenartig hinausspringt. Die Querschnittsbreite des mittleren vorspringenden Bereiches korrespondiert im wesentlichen mit der Querschnittsbreite der gleichmäßig abgenutzten Laufflächenabschnitte eines Standardreifens, der auf einem gesteuerten Rad montiert ist. Die in entgegengesetzte Richtungen weisenden seitlichen Schulterbereiche sind im wesentlichen symmetrisch zu einer Ä'quatorialebene des Reifens und berühren normalerweise nicht den Grund, während in der Hauptsach= das ganze für die Abnutzung zur Verfügung stehende Material in dem mittleren vorspringenden Laufflächenbereich angeordnet ist.

Die Form des mittleren Abschnittes ist im Querschnitt im wesentlichen die eines gekrümmten Rechtecks oder Trapezoides. Der Abschnitt springt über die Schulterabschnitte um einen Be-

609839/0340

trag hinaus, der gleich wenigstens einer vorbestimmten theoretischen maximal zulässigen Abnutzungstiefe eines Standardreifens ist.

Vorzugsweise besitzen die seitlichen Schulterabschnitte eine vorbestimmte, minimal zulässige Menge an Laufflächenmaterial, welches den Verstärkungsgürtel abdeckt. Diese Konstruktion gestattet eine gleichförmige Abnutzung und eine vollständige Abnutzung des gesamten zur Verfügung stehenden, also nützlichen Laufflächenmaterials, und zwar unabhängig davon, ob der Reifen auf einem gesteuerten oder einem ungesteuerten Rad montiert ist. Dies beruht darauf, daß die Anordnung eine im wesentlichen gleichförmige Abnutzung des vorspringenden mittleren Abschnittes der Lauffläche gestattet.

Die Menge an Material im mittleren Laufflächenbereich kann variieren von jedem vorgegebenen Wert.von ungleichförmig abgenutztem Laufflächenmaterial auf einem Standardreifen bis zu dem theoretisch maximal zulässigen Wert des Laufflächenmaterials auf dem Standardreifen. Für die Praxis würde eine Konzentration der gesamten theoretisch verwendeten Laufflächenmaterialmenge in dem mittleren Laufflächenbereich des Reifens nach der vorliegenden Erfindung die Lauffläche zu einer übermäßigen Aufwärmung durch die intermolekulare Reibung des Gummis führen und in einer beschleunigten Abnutzung enden. Vorzugsweise weist der vor-

609839/D340

springende mittlere Abschnitt eine Laufflachenmaterialdicke auf, die im wesentlichen die gleiche ist wie die eines Standardreifens sowie eine Querschnittsbreite annähernd von βθ % der Breite eines Standardreifens. %s bedeutet, daß das Volumen des vorspringenden mittleren Laufflächenabschnittes eines Reifens nach der Erfindung im allgemeinen geringer als das Volumen der theoretisch maximal abnutzbaren Menge an Laufflächenmaterial eines Standardreifens ist.

Da die Kilometerzahl eines Standardreifens von der ungleichförmigen Abnutzung abhängig ist und damit im wesentlichen mit einem beschränkten Volumen des tatsächlich abgen-utzen Laufflächenmaterials korrespondiert , wird durch den Reifen gemäß der Erfindung wenigstens eine gleiche Kilometerzahl erhalten, wenn der tatsächlich abgenutzte Laufflächenbereich eines Standardreifens volumenmäßig konzentriert ist in dem vorspringenden mittleren Laufflächenbereich des Reifens nach der Erfindung.

Die Kilometerzahl des Reifens nach der vorliegenden Erfindung wird in einem weiterenAusführungsbeispiel dadurch noch vergrößert, daß man die seitlichen Schulterbereiche in im wesentlichen axialer Richtung erweitert, so daß sie über die äußeren Seitenwandflächen hinausragen,und indem man die entgegengesetzten Seitenkanten des Verstärkungsgürtels in die beiden vorspringenden Schulterabschnitte hineinragen läßt. Die Querschnittsbreite des

609839/0340

260977

mittleren vorspringenden Abschnittes wird dabei ebenfalls vergrößert. Die sich ergebende Anordnung dient zur Versteifung der Lauffläche in seitlicher Richtung und damit zur "Verbesserung der Rutschfestigkeit beim Durchfahren vonKurven. Außerdem wird dadurch die gleichförmige Abnutzung des vorspringenden mittleren Bereiches bei Reifen, die auf einem gesteuerten Rad montiert sind, noch verbessert.

Vorzugsweise sind die seitlichen Schulterabschnitte mit dem vorspringenden mittleren Abschnitt der Lauffläche durch in Umfangsrichtung geschlossene Nuten verbunden, welche flexible Gelenkstellen zwischen den Schulterabschnitten und dem mittleren Abschnitt der Lauffläche bilden. Diese Nuten sind im Querschnitt breiter als jede Nut in dem mittleren vorspringenden Bereich und weisen wenigstens die gleiche radiale Tiefe wie die Nuten im mittleren Bereich auf.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematiser Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 im Ausschnitt einen Querschnitt eines bekannten üblichen Pahrzeugluftreifens,

Fig. 2 den Fahrzeugluftreifen nach Fig. 1 mit seitlichen Schulterabschnitten der Lauffläche,-die Ausnehmungen aufweisen, um einen relativ schmalen vorspringenden,

609839/0340

mittleren Bereich zu begrenzen,

Fig. 3 einen Reifen ähnlich dem nach Fig. 2 mit einem ■verbreiterten mittleren Bereich, vorspringenden Schultern, vergrößertem Gürtel und strichpunktiert eingezeichnetem Umriß des Reifens nach Fig. 1 und

Fig. 4 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der Konstruktion von Lauffläche und Gürtel.

In den Zeichnungen sind korrespondierende Bezugsziffern für entsprechende Teile verwendet worden.

Aus Fig. 1 ist ein üblicher pneumatischer Reifen 101 ersichtlich, der eine Radialkarkasse 102 und einen Verstärkungsgürtel

103 aufweist. Der Verstärkungsgürtel weist eine Querschnittsbreite c und mehrere einzelne Schichten auf, die zwischen dem Kronenbereich der Karkasse 102 und einer Lauffläche 104 mit einer Querschnittsbreite b angeordnet ist. In der Lauffläche

104 sind Einschnitte oder Vertiefungen ausgebildet, wie sie durch die zwei Nuten 105 repräsentiert sind. Die Vertiefungen oder Einschnitte sind in bezug auf die mittlere Äquatorialebene des Standardreifens 101 im wesentlichen symmetrisch angeordnet.

Die maximal zulässige Abnutzungstiefe des Laufflächenbereiches 104 ist bei 107 angedeutet. Wenn ein solcher Standardreifen 101 auf einem nicht gesteuerten Rad eines Lastkraftwagens

B09839/0 340

montiert wird, z.B. auf einem rückwärtigen Rad des Reifens nützt sich die Lauffläche 104 im allgemeinen im wesentlichen gleichförmig ab. Eine gleichmäßige Abnutzung der Lauffläche 104 kann beispielsweise von einer peripheren und einen Rollkontakt gewährleistenden Oberfläche 108 bis zu der maximalen zulässigen Abnutzungstiefe 107 auftreten. Diese Zone von gleichmäßiger Abnutzung weist im allgemeinen eine trapezoide Kurvenform auf, wie sie durch die Bezugsziffer 109 und die Buchstaben AEP eingezeichnet und wiedergegeben ist. Die Zone AEP gleichmäßiger Abnutzung repräsentiert die theoretisch maximal ausnutzbare Fläche des Laufflächenbereiches 104 und entspricht einer Laufdauerlänge von beispielsweise 100 000 km.

Wenn der Standardreifen 101 auf einem gesteuerten Rad montiert wird, z.B. auf dem Vorderrad eines Laftkraftwagens , nutzt sich die Lauffläche 104 für gewöhnlich in einer im wesentlichen ungleichförmigen Weise ab. Eine typische ungleichförmige Abnutzung ist durch die weit schraffierte Querschnittsfläche bestimmt, die durch die Buchstaben ABCDPE beschrieben werden kann. Diese Fläche repräsentiert Material, das in ungleichförmiger Weise abgetragen wird, während der dicht schraffierte Bereich 111, der durch die Buchstaben ABCD und die Linie 107 beschrieben wird, einen Bereich von noch unbenutztem, übrigbleibendem Material bestimmt. Als Ergebnis der ungleichförmigen Laufflächenabnutzung werden die Seitenwände bei A und D bis zur maximal zulässigen Tiefe 107 abgenutzt, während noch eine

609839/0340

- li -

wesentlich= Restmenge von nicht benutztem Material 111 in den übrigen Bereichen übrigbleibt. Damit wird die Laufflächenabnutzung an den Seitenwänden in bezug auf die anderen Bereiche der Lauffläche 104beschleunigt.

Durchschnittlich muß ein ungleichmäßig abgenutzter Reifen nach ungefähr/feiner Zeit ersetzt werden, in der etwa nur 60 % der zur Verfügung stehenden Laufflächenmenge abgenutzt worden ist. Die Kilometerstandfestigkeit eines Reifens 101 mit einer solchen ungleichförmigen Laufflächenabnutzung beträgt beispielsweise annähernd 60 000 km bis zur Abnutzung des Bereiches ABCDPE. Das bedeutet einen Verlust von annähernd 40 000 km (das entspricht dem Verlust des Laufflächenquerschnittes in der Zone ABCD, die durch die Linie 107 begrenzt wird). Dieser Verlust steht im Verhältnis zu der Kilometerstandfestigkeit eines Reifens 101 bei gleichförmiger Abnutzung.

Es ist ersichtlich, daß die ungleichmäßige Abnutzung des Bereiches 110 einen mittleren Bereich BCKJ umfaßt, der im wesentlichen einen gekrümmten rechteckförmigen oder trapezoiden Umriß aufweist, welcher Bereich im wesentlichen gleichmäßige Abnutzung über den Querschnittsbereich aufweist, der mit a in der Breite in Fig. 1 angedeutet ist. Der nächstbenutzte restliche Bereich 111 umfaßt einen mittleren Bereich BCGH, der ebenfalls im wesentlichen von gekrümmter,rechteckiger oder trapezoider Form ist und eine Querschnittsbreite a identisch mit der

ß09839/0340

Querschnittsbreite des Bereiches BCKJ aufweist, der im Laufflächenbereich 110 liegt. Der Restabschnitt 111 umfaßt weiterhin gekrümmte dreieckförmige Bereiche ABH sowie DCG, welche allgemein spitze Winkelabschnitte bei A und D besitzen.

Aus Fig. 2 ist ein Reifen 101a ersichtlich, der einen mittleren Bereich 112 der Lauffläche 104' aufweist, welcher Bereich in Bodenkontakt mit der Fläche 108' steht, die über zwei sich gegenüberliegende Ausnehmungen in den seitlichen Bereichen 113 und 114 vorspringt. Der vorspringende mittlere Bereich 112 ist durch die Buchstaben GHJ' K¹ bestimmt und weist eine im wesentlichen gekrümmte trapezoide oder gekrümmte rechteckförmige Querschnittsgestalt auf. Die Querschnittsbreite a ist identisch mit den gekrümmten,rechteckförmigen, zentralen Bereichen B.CKJ und BCGH der Figur 1. Vorzugsweise ist der vorspringende mittlere Abschnitt 112 im wesentlichen von identischer Dicke wie der Standardlaufflächenbereich 104 und bietet eine Anhäufung von imwesentlichen dem ganzen Material der ungleichmäßig abgenutzten Zone 110 (ABCDFE) des Standardreifens 101, was einer Kilometerstandfestigkeit von 60 000 km entspricht, wenn der Reifen 101 ungleichförmig abgenutzt wird.

Die ausgenommenen seitlichen Bereiche 113 und 114, die mit der Linie 107 zusammenfallen und nicht in Bodenkontakt stehen, werden durch die Buchstaben AH und DG bestimmt und bilden stumpfe Winkel mit dem Abschnitt HJ' und GK' des vorspringenden mittie-

ß09839/0 340

ren Bereiches 112.

Da die Querschnittsbreite a des mittleren Bereiches 112 (GHJ¹K') identisch mit der Querschnittsbreite a des gleichförmig abgenutzten Bereiches BCKJ des Standardreifens ist, der auf einem ungesteuerten Rad montiert ist, nutzt sich der mittlere Bereich 112 im wesentlichen gleichförmig und im wesentlichen vollständig bis auf die maximal zulässige Abnutzungslinie 107 ab, und zwar unabhängig davon, ob der Reifen 101a auf einem gesteuerten oder auf einem ungesteuerten Rad montiert ist. Eine vollständige Ausnutzung des vorspringenden mittleren Bereiches 112 bis auf die Linie 107 entspricht beispielsweise einer Kilometerstandfestigkeit von annähernd 60 000 km. Falls gewünscht, kann die Konzentration des Gummis in dem vorspringenden Bereich 112 auch über den des Abschnittes GHJK der Pig. I hinaus vergrößert werden, indem eine Nut 105' gemäß Fig. 2 vorgesehen wird, welche schmaler als die Nuten 105 in Fig. 1 ist, jedoch die gleiche Tiefe aufweist.

Der volle Schulterbereich eines Standardreifens, wie er bei 104 in Fig. 1 gezeigt ist, weist eine radiale Dicke entsprechend dem vorspringenden Abschnitt 112 und eine Breite b im Querschnitt auf, wie sie in gestichelter Umrißlinie auf jeder Seite der vorspringenden Abschnittes 112 in Fig. 2 eingezeichnet ist. Die Querschnittsbreite a des vorspringenden mittleren Bereiches 112 nimmt etwa 60 % der Querschnittsbreite b

6 0 9 8 3 9/0340

eines Standardlaufflächenabschnittes 104 ein, während die Querschnittsbreite c des Verstärkungsgürtels 103 annähernd 90 % der Breite b einnimmt. Die Breite a des zentralen Bereiches ist somit annähernd 2/3 der Breite c des Verstärkungsgürtels 103. Diese Beziehung wird wie folgt dargelegt:

a = 60 % X b
c = 90 % X b
a = 2/3 Xc

Es ist ersichtlich, daß in einem Standardfahrzeugluftreifen der Figur 1 die Bodenberührungsfläche 108 sich über die Enden des Verstärkungsfürtels 103 hinaus erstreckt. Die Belastungen, die auf die Lauffläche während der Bewegung des Reifens ausgeübt werden, unterwerfen die Kante des Gürtels 103 einer fortgesetzten Bewegung und damit Aufwärmung. Dies führt insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten ggfs. zu einer Trennung von der Reifenkarkasse 102.

In dem Reifen 101a der Fig. 2 nimmt jedoch der mittlere vorspringende Bereich 112 im allgemeinen den größten Betrag der Belastungen aufgrund der Rollberührung zwischen der Lauffläche 10*i' und dem Boden auG Die äußersten Enden des Verstärkungsgürtels 103, die im Abstand jenseits der seitlichen Grenzen HJ¹ und GK¹ des mittleren vorspringenden Bereiches 112 angeordnet sind, sind daher in einem wesentlich geringerem Ausmaße durch die

609839/0340

Rollkontaktspannungen beeinflußt und berührt als der vorspringende Bereich 112.

Der in Fig. 3 gezeigte Reifen 101b umfaßt einen vergrößerten vorspringenden mittleren Bereich 117» der den Abschnitt 112 (GHJ¹K') sowie seitliche Verbreiterungen 115 und 116 aufweist, die durch LMJ¹H bzw. durch PNK¹G gekennzeichnet sind. Der vergrößerte vorspringende mittlere Bereich 117, der durch die Buchstaben PLMN begrenzt ist, weist eine gesamte Querschnittsbreite a' auf, die annähernd 79 % der Breite b der Standardlauffläche 104 einnimmt. Außerdem ist der vorspringende mittlere Bereich 117 annähernd um 25 % im Querschnitt größer als der Abschnitt 112 und gibt dem Reifen 101b einen 25 %igen Anstieg in der Streckenstandfestigkeit gegenüber dem Reifen 101a mit dem Ergebnis, daß die Lebensdauer des Reifens 101b annähernd 75 000 km beträgt, bis nämlich der Abschnitt 117 vollständig bis zur Linie 107 der zulässigen maximalenAbnutzungstiefe abgerieben worden ist.

Der Reifen 101b umfaßt weiterhin seitlich vorspringende Schultern 118, 119, welche Vergrößerungen oder Verbreiterungen der ausgenommenen seitliehen Bereiche 113 und 114 der Fig. 2 bilden, und zwar entlang der Linie 107. Die Verbreiterungen sind durch die Buchstaben AA' und BB¹ angedeutet. Die seitlichen Abschnitte 113 und 114 sind unter einem Winkel OC im Bereich zwischen 0° und 20° gegenüber der Drehachse des Reifens 101b im aufge-

.609839/0340

blasenen und unbelasteten Zustand geneigt. Die vorspringenden Schultern 118 und 119 geben dem Reifen 101b eine Gesamtbreite b' in Höhe der Linie 107 der maximal zulässigen Abnutzungstiefe, was annähernd einen 27 %igen Anstieg in der Breite gegenüber der Breite b der Standardreifenlauffläche 104 nach Fig. 1 darstellt. Die Breite b' ist annähernd 88 % der maximalen Gesamtbreite des Reifens. In Übereinstimmung mit den voranstehenden Beziehungen ergibt sich,-daß die Breite a annähernd 62 % der Breite b' und die Breite a annähernd 47 % der Breite b' ausmacht.

Ein Verstärkungsgurtel 103' in dem Reifen 101b weist sich gegenüberliegende Kanten auf, die in die vorspringenden Schultern und 119 hineinragen. Die Querschnittsbreite c¹ des Gürtels 103' ist beispielsweise 27 % größer als die Breite c des Gürtels 103 in Fig. 1 sowie 46 % breiter als die Querschnittsbreite a^f des vorspringenden zentralen Bereiches 117 sowie annähernd 1 % kürzer als die Breite b' der Lauffläche 104'.

Die seitlich vorspringendenSchultern 118 und 119 sowie die Breitenvergrößerung des Verstärkungsgürtels 103 erhöhen die Kilometerlaufstandzeit des Reifens annähernd um 5 % bis auf eine Lebensdauer von annähernd 80 000 km.

Die radiale Dicke des vorspringenden mittleren Bereiches 117» die durch e^ angegeben ist, wird zwischen der Bodehkontaktflache 108' und der Linie 107 der maximal zulässigen Abnutzung gemessen. Ob-

6 0983 9/0340

wohl die Dicke des Reifens 101b in der Äquatorialebene 106 im wesentlichen gleich der Dicke des Standardreifens 101 in der genannten Ebene ist, ist es möglich, den Reifen 101b mit annähernd 4 % größerer Dicke im Bereich der Ebene 106 zu versehen. Eine vorbestimmte, minimal zulässige Materialdicke ep bedeckt die äußeren Enden des Gürtels 103' in dem Schulterbereich, so daß die gesamte Materialdicke e^.+ e„ in dem mittleren Bereich des Reifens 101b über dem Gürtel 103 durch den Buchstaben h wiedergegeben ist.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf Fig. 4. In dieser ist ein Reifen 101c gezeigt, der Umfangsnuten 120 und 121 aufweist, die an den vorspringenden zentralen Bereich 117 angrenzen und den übergang zu den ausgenommenen seitlichen Abschnitten 113 und bilden, um eine künstliche flexible Verbindungszone zwischen den beiden Abschnitten zu bilden.

Die radiale Dicke e. des vorspringenden zentralen Abschnittes 117, die mit der maximal zulässigen Abnutzungstiefe übereinstimmt, wird zwischen der Grundkontaktfläche 108' und einer maximal zulässigen Abnutzungslinie 107' gemessen, die bestimmt wird entlang einer gekrümmten Linie tangential zu dem Boden der Gelenknuten 120, 121 (vgl. Fig. 4). Die minimal zulässige Materialdicke e_? überdeckt die äußeren Enden des Gürtels 103' in den Schulterbereichen 113 und 114, während eine Materialdicke e, im mittleren Bereich desReifens zwischen dem Gürtel 103 und dem

B 0983 9/0340

vorspringende Abschnitt 117 vorliegt und somit eine Gesamtdicke h^ = e. + e im mittleren Bereich des Reifens 101c über dem Gürtel 103 liefert. Es ist ersichtlich, daß der Wert h. ein geringerer ist als der Wert inPig. 3> da die Größe e., kleiner ist als e_p.

Die Geschwindigkeit, mit der die Lauffläche sich abnutzt, ist häufig eine Funktion des Abstandes zwischen der Lauffläche und dem Gürtel. Im allgemeinen nimmt die Rutschfestigkeit eines Reifens zu, wenn der Abstand zwischen Gürtel und der Lauffläche auf einen minimal zulässigen Abstand abnimmt. Außerdem führt eine verminderte Menge an Gummi zwischen dem Gürtel und der Lauffläche zufeinem kühler laufenden Reifen, da weniger Wärme durch intermolekulare Reibung während der Bewegung des Reifens erzeugt wird. Die Laufflächenabnutzung wird somit reduziert, da der Rutschwiderstand zunimmt und da weiterhin weniger Wärme innerhalb des Reifens erzeugt wird.

Es ist deshalb wünschenswert, die geringste zulässige Dicke zwischen der Lauffläche und dem Gürtel 103' vorzusehen. Somit ist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 vorzuziehen, da der Wert von e^ kleiner als der Wert von e₂ und der Wert von h₁ kleiner als der Wert von h ist.

Die Neigung der seitlichen Abschnitte 113 und 114 unter einem Winkel (jC hilft; dazu, die Verformung des vorspringenden zentralen Bereiches 117 und der vorspringenden Schultern 118 und 119

609839/0340

26Π9778

zu verringern.

Obwohl die Verstärkungsgürtel 103 und 103' als dreischichtige Lagen gezeigt sind, kann jede praktisch verwendbare Anzahl von Schichten verwendet werden. Beispielsweise kann eine vierte Lage von annähernd 44 % der Breite von C die radial äußerste Schicht des Gürtels bilden. Die Lage der seitlichen Kanten der vierten Schicht beeinflußt die Flexibilität des Reifens an den Gelenknuten 120 und 121. Deshalb sollten diese Kanten eine geringere axiale Ausdehnung als die Gelenknuten 120 und 121 aufweisen, um die Möglichkeit von Rissen im Bereich der Gelenknuten zu vermeiden. Vorzugsweise sollte die vierte Schicht axial niclt über die Gelenknuten hinausragen, um die Flexibilität dieser Nuten aufrechtzuerhalten.

Während des Aufbaus eines Reifens mit einem Verstärkungsgürtel können eine oder mehrere der Gürtellagen geringfügig in begrenzten Bereichen in bezug auf die Äquatorialebene des Reifens verschoben sein. Die Größe der seitlichen Verschiebung kann an verschiedenen Stellen um den Umfang des Reifens variieren. Eine Gürtellage, die vor der Aufbringung ungleichförmig geschnitten worden ist, kann ebenfalls als gegenüber der Mittellinie verschoben angesehen werden.

In einem Standardfahrzeugluftreifen, in dem der Gürtel allgemein

- 609839/0340

eine geringere Breite als die mit dem Boden in Berührung stehende Lauffläche aufweist, können die Mittenabweichungen die Rundheit des Reifens beeinflussen und eine übermäßige Variation in den seitlichen und senkrechten Kräften erzeugen, die auf den Reifen während seiner Bewegung auf den Boden einwirken. Diese Kräftevariation führt zu einer mäanderförmigen Bewegung und dergl., was zu Vibrationen, Abweichungen, Abbiegungen und Rutschwirkung des Reifens führt.

Bei dem Reifen nach der vorliegenden Erfindung werden die Wirkungen der Mittenabweichungen, die dem Verstärkungsgürtel zugeordnet werden können, nunmehr lokalisiert in den seitlichen Schulterbereichen, wo keine in Bodenberührung stehende Lauffläche mehr vorliegt. Damit hat jede Mittenabweichung nur eine wesentlich geringere nachteilige Wirkung auf die Straßenhaftfähigkeit des Reifens selbst bei hohen Geschwindigkeiten. Außer de- m ist die mäanderförmige Bewegung wesentlich geringer ebenso wie Vibrationen oder dergl. Damit werden Veränderungen der Reaktionskräfte herabgesetzt, insbesondere bezüglich der seitlichen Kräfte. Die Folge ist eine Verminderung des Rollwiderstandes des Reifens. Ein mit solchen Reifen ausgestattetes Fahrzeug weist damit auch einen geringeren Kraftstoffverbrauch auf.

Es wurde beispielsweise bei einem Standardreifen festgestellt, daß die Seitenkräfte annähernd um 30- 35 kg um den

609839/0340

mittleren Wert variieren. Bei den vertikalen Kräften liegt der Wert bei 90 bis 130 kg Schwankung um den mittleren Wert. Bei dem Reifen nach der vorliegenden Erfindung betragen die korrespondierenden Variationen etwa 11-20 kg in bezug auf die Seitenkräfte und annähernd 60 - 180 kg im Fall der senkrechten Kräfte. Damit wird die Manöverierbarkeit eines Fahrzeuges mit Reifen nach der Erfindung wesentlich erleichtert.

Die nachfolgenden Temperaturmessungen zeigen die relativen Aufwärmcharakteristiken eines Standardreifens und eines Reifens nach der vorliegenden Erfindung.

Temp erat ur t e s t

Meßzone am Reifen	Standardreifen	neuer Reifen
Krone im Äquatorial bereich	93° C	90° C
Schulterbereich	110° C	101° C
Gürtelränder	110° C	80° C

Die Testergebnisse zeigen an, daß um annähernd 8 % niedrigere Temperaturen an den seitlichen Schulterbereichen und annähernd 27 % niedrigere Temperaturen an den Rändern der Verstärkungsgürtel im Reifen nach der vorliegenden Erfindung vorliegen.

B098 3 9/Ü3A0

26Π9778

Die folgenden Maßnahmen wurden verwendet, um die relative Laststandfestigkeit eines Verstärkungsgürtels in einem Standardreifen und des Verstärkungsgürtels nach der vorliegenden Erfindung festzustellen. Auf einer Radfelge mit einem Durchmesser von 1,6 m wurden drei Stangen mit einer Dicke von 19 mm in Winkelabständen von annähernd 120° angeordnet. Eine der Stangen wurde parallel zur Achse des Rades orientiert, während die anderen beiden Stangen jeweils mit dieser Achse einen Winkel von 45 bilden. Das Rad wurde mit einer umfänglichen Lineargeschwindigkeit von 60 km pro Stunde rotiert. Die Versuche wurden ausgeführt auf zwei Radialreifen der Größe 10.00 R 20, die aufgeblasen waren auf einen Druck von 6 bar und die auf einer Felge von 20 χ 7«33 V montiert waren. Einer der Reifen war ein Standardreifenj der als Kontrolle diente, während der andere Reifen nach der vorliegenden Erfindung aufgebaut worden war. Jeder Reifen wurde einer Belastung von 1 500 kg unterworfen, wobei diese Last periodisch alle 2k Stunden um 200 kg erhöht wurde. Am Standardreifen wurde eine Trennung der Gürtelränder zwischen 168 und 192 Teststunden festgestellt, was einer Belastung von annähernd 2.700 kg entspricht. In dem Reifen nach der vorliegenden Erfindung trat eine Gürteltrennung auf nach einer Testperiode von 260 Stunden, was einer Belastung von annähernd 3.500 kg entsprach.

Einige Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der voranstehenden Beschreibung deutlich. Hierzu gehört die Tatsache,

6 09839/ f) 340

daß die Abnutzung der Lauffläche des neuen Reifens im wesentlichen begrenzt ist auf den mittleren Abschnitt, und daß diese Abnutzung zufallen Zeiten gleichförmig erfolgt, um eine vollständige Abnutzung des zur Verfügung stehenden Laufflächenmaterials zu gestatten. Dadurch erhält man eine entsprechend große Kilometerstanddauer bis zur vollständigen Abnutzung. Da die Schulterbereiche für gewöhnlich den Boden nicht berühren, unterliegen sie auch keiner nennenswerten Abnutzung. Außerdem . unterliegen sie einer gerxngerenMoglichkeit der Aufwärmung während der Bewegung des Reifens, da sie eine relativ verminderte Gummimasse enthalten. Sie sind auch nicht den Spannungen unterworfen, die auftreten, während die Lauffläche denGrund berührt. Außerdem erfolgt eine bessere Luftkühlung durch die Luftströme, die sich an den seitlichen ausgenommenen Bereichen entwickeln. Aufgrund der verminderten Aufwärmung und Abnutzung in den seitlichen Schulterbereichen erhält man eine entsprechende Steigerung in bezug auf die Kraftstoffersparnis für ein Fahrzeug, das Reifen nach der vorliegenden Erfindung aufweist.

Der Fahrkomfort ist verbessert, da die seitlich vorspringenden Schultern elastisch ausbiegen können, ohne den Grund zu berühren, so daß man eine elastische Aufhängungswirkung erhält. Das Fahren eines Fahrzeuges mit Reifen nach der Erfindung wird wesentlich leichter, da die Reaktion der Steuerung gleichmäßiger und weicher ist mit der Folge, daß das Steuerrad oder Lenkrad

.iSO 983 9/C) 3 40

leichter gehandhabt werden kann. Auch das Fahren mit hoher Geschwindigkeit kann mit größerer Sicherheit erfolgen, und zwar aufgrund des verbesserten Schutzes gegen eine Trennung der Gürtelränder.

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß die Aufgabe der Erfindung im vollen Umfange erfüllt ist und mit den neuen Reifen erhebliche Vorteile erhalten werden.

B09839/0 340

Claims

Patentansprüche

\) Fahrzeugluftreifen, der eine Karkasse und einen Laufflächenabschnitt sowie zwei sich gegenüberliegende Seitenwände und eine vorbestimmte Drehachse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufflächenbereich (104') einen vorspringenden mittleren Bereich (112) zwischen den Seitenwänden (102) mit einer Bodenkontaktfläche (108¹) aufweist, während die an den entgegengesetzter/seitlichen Bereichen von der Bodenberührungsfläche anschließenden Flächen (113, 114) eine Diskontinuität zu der Lauffläche bilden und sich von dem mittleren Bereich (112) bis zu den Seitenwänden erstrecken, und daß ein Verstärkungsgürtel (103) zwischen der Lauffläche und der Karkasse angeordnet ist, wobei der mittlere Bereich (112) eine Querschnittsbreite von annähernd 60 % der Querschnittsbreite des Reifens zwischen seinen Seitenwänden im Bereich der seitlichen Abschnitte aufweist.
2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß zwei seitliche,axial gerichtete, vorspringende Abschnitte (118 und 119) im Bereich der Seitenwände des Reifens vorgesehen sind, die sich von den seitlichen Bereichen aus bis zu annähernd 88 % der maximalen Querschnittsbreite des Reifens erstrecken, wobei der mittlere Abschnitt (117) eine Querschnittsbreite von

609839/ Ω 340

annähernd 47 % bis 62 ^ der Querschnittsbreite des Reifens zwischen den axial gerichteten Vorsprüngen aufweist.
3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorspringende mittlere Bereich (112 bzw. 117) im Querschnitt im wesentlichen die Gestalt eines gekrümmten Rechteckes oder eines gekrümmten Trapezoides aufweist.
4. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsgürtel in entgegengesetzte Richtungen weisende Kanten aufweist und sich um annähernd 99 % über die Querschnittsbreite der Lauffläche bis in die axial gerichteten Vorsprünge (118-119) erstreckt.
5. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorspringende mittlere Bereich (112, 117) der Lauffläche mit den seitlichen ausgenommenen Bereichen (113, 114) durch Nuten (120, 121) verbunden ist, welche ein Gelenk zwischen dem mittleren Bereich und den jeweiligen seitlichen ausgenommenen Bereichen bilden derart, daß die seitlichen ausgenommenen Bereiche normalerweise den Boden nicht berühren, wenn der Reifen unter Last steht und die Bodenkontaktfläche (108^!) Bodenkontakt hat.

«0983a/0 340
6. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 5₃ dadurch gekennzeichnet, daß der vorspringende mittlere Bereich eine Bodenkontaktfläche (108) aufweist und das Laufflächenmaterial in radialer Richtung von der Kontaktfläche aus in Richtung auf die Drehachse abnutzbar ist, und daß der Reifen eine maximale zulässige Abnutzungstiefe aufweist, die durch den radial am weitesten innenliegenden Teil der Nuten bestimmt wird (vgl. Linie 107')♦
7. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der radial am weitesten inneT-iegende Bereich der Nuten (120, 121) eine gemeinsame Tangente an gekrümmte Abschnitte (P) aufweist, wobei diese Tangente (107' ) die maximal zulässige Abnutzungstiefe bestimmt .
8. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsgürtel durchgehend ist und in entgegengesetzte Richtungen weisende Randabschnitte aufweist, die sich in die axial gerichteten Vorsprünge (118, 119) erstrecken, daß die seitlich ausgenommenen Bereiche (113 und 114) eine freie Oberfläche aufweisen, die im Abstand von den Kantenbereichen des Verstärkungsgürtels liegen, und zwar um eine minimal zulässige Reifenmaterialdicke (βρ)₉ und daß die Nuten einen Bogen aufweisen, der unter der freilegenden Oberfläche der Ausnehmungen (113₅11*0 liegt und die tiefste

• B 0 9 8 3 a / α 3 4 0

260977«

maximal zulässige Abnutzung bestimmt .
9· Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Tangente (107¹) die Nuten (12O₃ 121) am radial tiefsten Abschnitt der Nuten berührt, und daß der Verstärkungsgürtel in einer vorbestimmten Tiefe (e, .) unterhalb dieser Bögen liegt, und daß die vorbestimmte minimal zulässige Dicke (E₂) des Reifenmaterials größer als die vorbestimmte Tiefe ist.
10. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1-9 _s dadurch gekennzeichnet, daß die seitlich ausgenommenen Bereiche (113, H^) jeweils freie Oberflächen aufweisen, die in bezug auf die Drehachse zur Seitenwand hin annähernd einen Winkel zwischen 0° und 20° bilden.
11. Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasse, einem Laufflächenabschnitt sowie Seitenwänden und einer Drehachse, gekennzeichnet durch einen vorspringenden mittleren Bereich zwischen den Seitenwänden, der eine Bodenkontaktfläche aufweist sowie seitliche Abschnitte, die gegenüber der Bodenkontaktfläche eine Diskontinuität bilden und sich von dem mittleren Abschnitt zu den Seitenwänden erstrecken sowie mit einem Verstärkungsgürtel, der zwischen der Lauffläche und der Karkasse angeordnet ist.und weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß zwei axial vorragende

B09839/03A0

26Π9778

Vorsprünge an den Seitenwänden des Reifens vorgesehen sind, die sich von den seitlichen Abschnitten aus axial erstrecken, daß der Verstärkungsgürtel in entgegengesetzte Richtungen weisende Kanten aufweist, die sich bis in die axial gerichteten Vorsprünge erstrecken, daß die seitlichen Abschnitte gegenüber der Bodenkontaktfläche stufenförmig ausgenommen sind, und daß die ausgenommeneη Abschnitte jeweils eine freie Oberfläche im Abstand von den Längsrändern des Verstärkungsgürtels aufweisen, wobei der Abstand eine vorbestimmte, minimal zulässige Reifenmaterialdicke bestimmt, und daß der vorspringende mittlere Abschnitt der Lauffläche mit den seitlich ausgenommenen Abschnitten durch Nuten verbunden ist, welche ein Gelenk zwischen dem mittleren Abschnitt und den seitlich ausgenommenen Abschnitten bilden, wobei die Nuten eine gemeinsame gekrümmte Tangente aufweisen, welche Nuten in das Reifenmaterial tiefer eingreifen als die freiliegenden Flächen der Ausnehmungen, wobei diese gemeinsame Tangente eine maximal zulässige Abnutzungstiefe des vorspringenden mittleren Bereiches des Reifens bestimm
12. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Bereich eine Querschnittsbreite von annähernd 47 % bis 62 % der Querschnittsbreite des Reifens zwischen den axial gerichteten Vorsprüngen aufweist.

609839/(.1340

260977h
13. Standardfahrzeugluftreifen mit einer Karkasse einer LaufflädB mit Bodenkontaktfläche, sich gegenüberliegenden Seitenwänden und einer Drehachse, bei dem die Bodenkontaktfläche sichvon einer Seitenwand zur anderen erstreckt und ein Verstärkungsgürtel zwischen der Lauffläche und der Karkasse angeordnet ist und die Lauffläche einen mittleren, im wesentlichen gleichförmig abnutzbaren Abschnitt von annähernd 60 % Querschnittsbreite der Lauffläche aufweist sowie in entgegengesetzten Richtungenweisende seitliche ungleichförmig abnutzbare Abschnitte im Fall, daß der Reifen als gesteuertes Rad eines Fahrzeuges den Boden berührt, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufflächenbereich einen vorspringenden mittleren Abschnitt zwischen denSeitenwänden aufweist sowie entgegengesetzt weisende, seitliche ausgenommene Abschnitte, die sich von dem mittleren Bereich zu den Seitenwänden hin

vor/ erstrecken sowie erste und zweite axial ragende Vorsprünge an den Seifenwänden des Reifens, die von den seitlich ausgenommenen Abschnitten axial vorspringen und eine Querschnittsbreite zwischen denVorsprüngen von annähernd 88 % der maximalen Querschnittsbreite des Reifens bestimmen, wobei der Gürtel in entgegengesetzte Richtungen weisende Kanten aufweist, die sich in die axial gerichteten Vorsprünge erstrecken, und daß schließlich der mittlere Abschnitt eine Querschnittsbreite von annähernd 47 % bis 62 % der Querschnittsbreite des Reifens zwischen den axial gerichteten Vorsprüngen aufweist.

809839/Q340

Leerseite