DE2816626A1

DE2816626A1 - Hochleistungs-luftreifen in radial- bauweise

Info

Publication number: DE2816626A1
Application number: DE19782816626
Authority: DE
Inventors: Hiroyoshi Takigawa; Mitsuhisa Yahagi
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1977-04-18
Filing date: 1978-04-17
Publication date: 1978-10-19
Also published as: DK153749C; JPS5638402B2; CA1081595A; JPS53128807A; DK153749B; DK169078A; GB1593468A; US4200134A

Description

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17.April 19 78

Patentanmeldung

Anmelderin:

BRIDGESTONE TIRE COMPANY LIMITED No,10-1, 1-Chome, Kyobashi, Chuo-Ku Tokio, Japan

Titel:

Hochleistxings-Luftreifen in Radialbauweise

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DR. ING. F.WXrESTHOKF I)R,K. v. PKCIIMANN I)R. INC;. I). HKIIRKNS DIPI,. IN«. R. CiOKTZ PATENTANWÄLTE

8OOO MÜNCHEN 9O SCH WEIGEItSTRASSE 2 telefon (089) 60 20 51 TELEX 5 24:070

IMtOTECTPATENT MÜNCHEN

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Beschreibung

Hochleistungs-Luftreifen in Radialbauweise

Verglichen mit herkömmlichen Luftreifen in !Diagonalbauweise weisen Hochleistungs-Luftreifen in Radialbauweise mit Metallcordeinlagen als glirtelförmiger Verstärkung ausgezeichneten Abnutzungswiderstand, ausgezeichneten Schutz gegen Einstichverletzung u.dgl. auf, da bei ihnen zwischen dem Lauffläohenkautschuk und der Karkasseneinlage ein in hohem UaBe steifer Gürtel angeordnet ist. Andererseits bieten die Luftreifen in Radialbauweise wegen der sich aus einem solchen Gürtel ergebenden Versteifungs- und Verstärkungswirkung etwas weniger Fahrkomfort. Dementsprechend wurden diese Radialluftreifen, abgesehen von der Benutzung auf Straßen schlechter Beschaffenheit, zur Benutzung auf guten Straßen entwickelt. Als Folge der merklich verbesserten Straßenbeschaffenheit, z.B. durch die Schaffung von Schnellstraßennetzen u.dgl., hat in jüngerer Zeit die Nachfrage nach solchen Luftreifen beträchtlich zugenommen.

Unter Berücksichtigung der Leistungen hinsichtlich der Zugkraftübertragung, kurzer Bremswege, des allgemeinen Abnutzungswiderstande s, geringer Erwärmung u.dgl. sind für solche Anwendungsfälle in der Lauffläche des Luftreifens in Umfangsrichtung des Luftreifens verlaufende, zickzackfö'rmige Rippen ausgebildet. Im allgemeinen wird ein

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Luftreifen mit einem solchen Laufflächenprofil als Luftreifen mit Rippenprofil bezeichnet.

Beim Luftreifen mit Rippenprofil sind die Rippen in der Umfangsrichtung des Luftreifens gewöhnlich durchgehend, können aber, wenn in der Richtung der Luftreifenbreite angeordnete Querrillen vorhanden sind, in der Umfangsrichtung des Luftreifens unterbrochen sein. Wenn ein mit solchen Luftreifen ausgestattetes Fahrzeug eine lange Fahrstrecke mit hoher Geschwindigkeit bei ständiger Geradeausfahrt zurücklegt, wird in jedem Falle außergewöhnlich unregelmäßige bzw. ungleichmäßige, nachstehend exzentrisch genannte Abnutzung hervorgerufen, die bei den herkömmlichen Luftreifen nie festgestellt worden ist.

Die exzentrische Abnutzung wird gemäß Fig. 1 in einem örtlich begrenzten, schraffierten Bereich A nahe des oberen Teile eines Abschnittes 3 einer in der Lauffläche eines Luftreifens T in umfangsrichtung ausgebildeten Rippe 2 hervorgerufen und weitet sich dann allmählich auf den Bereich A aus, der in Schnittansicht (Fig. 2) eine Stufenhöhe h und eine Breite w aufweist. Der Abschnitt 3 ragt in Richtung der Breite des Luftreifens T zu einer Hauptrille 1 hin heraus, die sich zickzackförmig in einer Umfangsrichtung der Lauffläche erstreckt. Der Bereich A der exzentrischen Abnutzung vergrößert sich allmählich mit der Zunahme der Fahrstrecke und geht schließlich in benachbarte Bereiche A über. Folglich sind diese Bereiche A in der Umfangsrichtung des Luftreifens lückenlos miteinander verbunden. Außerdem vergrößern sieh die Stufenhöhe h und die Breite w allmählich mit der Zunahme der Fahrstrecke.

Die vorstehend genannte exzentrische Abnutzung wird im allgemeinen als schienenförmige Abnutzung bezeichnet, welche nicht nur die Vertiefung an der Hauptrille 1 erzeugt, wodurch der Luftreifen T unansehnlich wird, sondern auch eine nachteilige Beeinflussung der Luftreifenleistungen ausübt, insbesondere hinsichtlich der Zugkraftübertragung und kurzer

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Bremswege, die von der Punktion einer Kantenlinie der durch die Hauptrille 1 untergliederten Rippe 2 abhängig sind, und außerdem in beträchtlichem Maße die Lebensdauer des Luftreifens verkürzt.

Die exzentrische Abnutzung beginnt nur in der Nähe des oberen Teils des herausragenden Abschnitts 3 der in Umfangsriehtung verlaufenden zickzackförmigen Rippe 2 und entsteht nicht an einem Abschnitt 4 der Rippe 2, der in der Richtung der Breite des Luftreifens T entgegengesetzt zum herausragenden Abschnitt 3 zurückgesetzt ist. Mit der Ausbildung der exzentrischen Abnutzung unterliegt jedoch auch der zurückgesetzte Abschnitt 4 zu gegebener Zeit einer schienenförmigen Abnutzung.

Die Erfindung beruht auf der neuen Erkenntnis, daß die schienenförmige Abnutzung von Natur aus auftritt, wenn der Rippenprofil-Luftreifen, der mit in hohem Maße steifen Cordeinlagen aus Metallfaden als giirtelförmig«'Verstärkung versehen ist, ständig mit hoher Geschwindigkeit gefahren wird, und kaum auftritt, wenn ein solcher Luftreifen auf allgemeinen Straßen diskontinuierlich mit geringer Geschwindigkeit oder auf schlechten Straßen u.dgl. gefahren wird. Ausgehend von der Tatsache, daß der Bereich um den oberen Teil des in Richtung der Breite des Luftreifens T zur Hauptrille 1 hin herausragenden Abschnitts 3 der in Umfangsriehtung verlaufenden Rippe 2 bei ständiger Geradeausfahrt mit hoher Geschwindigkeit wegen des Auftretens von schienenförmiger Abnutzung einer Querbeanspruehungskonzentration unterliegt, hat die Anmelderin verschiedene Gegenmaßnahmen ergriffen.

Es hat sich als Ergebnis herausgestellt, daß sich die Beanspruchung im Bereich des oberen Teils des herausragenden Abschnitts 3 der Rippe 2 durch Anordnen eines Schutzelementes in Gestalt einer beanspruchungsmildernden Rippe in der Kähe dieses oberen Teils verringern läßt, wodurch die Ausbildung von schienenförmiger Abnutzung schon in den Anfängen ebenso wie ihre Ausbreitung in Umfangarichtung und in radialer Richtung verhindert werden kann.

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Bei einem Hochleistungs-Luftreifen in Radialbauweise mit einem laufflächenprofil, das in Richtung der Breite des Luftreifens durch wenigstens zwei verhältnismäßig breite und im wesentlichen zickzackförmige Hauptrillen, die sich in Umfangsrichtung der Lauffläche erstrecken, in eine Mehrzahl von durchgehenden oder unterbrochenen, in Umfangsrichtung verlaufenden zickzackförmigen Rippen unterteilt ist, hat erfindungsgemäß jede der Hauptrillen eine beanspruchungsmildernde Rippe, die zumindest nahe am oberen Teil eines in Richtung der Breite des Luftreifens zur Hauptrille hin herausragenden Abschnitts der in Umfangsrichtung verlaufenden Rippe angeordnet ist, von der in Umfangsrichtung verlaufenden Rippe durch eine Trennrille im wesentlichen getrennt ist und zu einer Kantenlinie des herausragenden Abschnitts der in Umfangsrichtung verlaufenden Rippe im wesentlichen parallel ist.

Damit wird erreicht, daß schienenförmige Abnutzung verringert wird, die bei solchen Luftreifen bei ständiger Sehnellfahrt über eine lange Fahrstrecke auftreten kann.

Die Erfindung schafft ein neuartiges Laufflächenprofil, das beim Rippenprofil-Luftreifen die Beanspruchung am der Hauptrille gegenüber angeordneten herausragenden Abschnitt der ziokzackförmigen, in Umfangsrichtung verlaufenden Rippe wirksam zu verringern und das Portschreiten der sehienenförmigen Abnutzung bei ständiger, langdauernder Schnellfahrt wirksam zu unterbinden vermag.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Teilansicht, in der die beim herkömmlichen Hochleistungs-Luftreifen in Radialbauweise hervorgerufene exzentrische Abnutzung zu erkennen ist,

Fig. 2 den Querschnitt II-II in Fig. 1,

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Fig. 3 eine Teilansicht einer Ausführungsform des Laufflächenprofils nach der Erfindung,

Fig. 3a eine Einzelheit aus Fig. 31

Fig. 3b den Querschnitt III-III in Fig. 3a und

Fig. 4 und 5 je eine Teilansicht je einer anderen Ausführungsform des Laufflächenprofils nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 3 ist in einer verhältnismäßig breiten Hauptrille 1 nahe einem oberen Teil eines in der Richtung der Breite der Lauffläche zur Hauptrille 1 hin herausragenden Abschnitts 3 einer in Umfangsrichtung verlaufenden Rippe 2 dem Abschnitt 3 gegenüber eine beanspruchungsmildernde Rippe 5 angeordnet.

Der hier benutzte Ausdruck "in Umfangsrichtung verlaufende Rippe" bezeichnet eine Rippe mit einer Rippenbreite RW, die wenigstens 10$ einer Laufflächenbreite TW, gemessen rechtwinklig zur Umfangsrichtung des Luftreifens, entspricht. Beträgt die Rippenbreite RW weniger als 10#, wird die Steifigkeit in der Umfangsrichtung der Lauffläche klein und die exzentrische Abnutzung tritt kaum auf, so daß in Umfangsrichtung verlaufende Rippen mit so kleiner Rippenbreite erfindungsgemäß ausgeschlossen sind. Selbstverständlich fallen in Umfangsrichtung unterbrochene Rippen ebenso wie die in Umfangsrichtung verlaufende Rippe 2 in den Rahmen der Erfindung. In diesem Falle muß die Rippenbreite RW die oben genannte Bedingung in einer Zone erfüllen, die in der Richtung der Breite der Lauffläche zwischen den zwei Hauptrillen 1 eingeschlossen ist.

Die beanspruchungsmildernde Rippe 5 wird nun mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Eine beträchtliche Verringerung der im Bereich des herausragenden Abschnitts 3 wirksamen Beanspruchung wird dadurch erreicht, daß die beanspruchungsmildernde Rippe 5 nahe des herausragenden Abschnitts 3 der

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in Umfangsriehtung verlaufenden Rippe 2 im Abstand von derselben lind parallel zu einer Kantenlinie des Abschnitts 3 als Stützelement angeordnet ist. Bessere Ergebnisse werden insbesondere dann erzielt, wenn die beanspruchungsmildernde Rippe 5 die folgenden Bedingungen erfüllt: Eine in üinfangsriohtung der Lauffläche gemessene Länge 1 der Rippe 5 beträgt zwischen 0,60 und 0,95 einer Teilung P der Zickzacklinie der Hauptrille 1, und eine Breite B der Rippe 5 liegt im Bereich zwischen 0,10 und 0,20 einer Breite VIL der Hauptrille 1. Außerdem ist eine Trennrille 6 ausgebildet, um die beanspruchungsmildernde Rippe 5 von der in Umfangsrichtung verlaufenden Rippe 2 zu trennen. Eine Breite W„ der Trennrille 6 beträgt zwischen 0,02 und 0,05 der Breite W₁ der Hauptrille 1, und eine Tiefe h.. der Trennrille 6 beträgt wenigstens 30$ einer Tiefe H der Hauptrille 1.

Durch das erfindungsgemäße Anordnen der schmalen beanspruchungsmildernden Rippe 5 getrennt von der in Umfangsrichtung verlaufenden Rippe 2 und deren herausragendem Abschnitt 3 gegenüber entsprechend der vorstehenden Beschreibung wird am oberen Teil des herausragenden Abschnitts 3 das Entstehen von schienenförmiger Abnutzung schon in den Anfängen ausgeschaltet oder zum Teil vorhandene Anfänge solcher Abnutzung an der weiteren Ausbildung wirksam gehindert.

Verschiedene Untersuchungen haben bestätigt, daß keine beanspruchungsmildernde Wirkung zustande kommt, wenn die Länge 1 der Rippe 5 weniger als 60$ der Zickzack-Teilung P der Hauptrille 1 beträgt. Wenn dagegen die Länge 1 95$ übersteigt, ist einerseits der Unterschied in der beanspruchungsmindernden Wirkung nicht groß und es kommt andererseits während der Benutzung zu einem nachteiligen Aussehen des Abnutzungsbildes. Es ist daher vorteilhafter, wenn die Länge 1 der beanspruchungsmildernden Rippe 5 ein Betrag der Zickzack-Teilung P der Hauptrille 1 innerhalb des oben angegebenen Bereiches ist.

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Außerdem ist eine beanspruchungsmildernde Rippe 5» deren Breite B kleiner ist als 10$ der Breite W₁ der Hauptrille 1, sehr schwierig herzustellen, und es besteht bei ihr gleichzeitig die Gefahr, daß sie während der Benutzung des Luftreifens einreißt. Wenn dagegen die Breite B 20$ übersteigt, wird zwar die beanspruchungsmindernde Wirkung erreicht, es entstehen jedoch verschiedene Nachteile, z.B. eine Behinderung der Drainagefunktion in der Hauptrille 1 u.dgl. Außerdem, wenn die Breite B zu groß ist, macht sich an der beanspruchungsmildernden Rippe 5 selbst Abnutzung bemerkbar, und das Aussehen der Rippe 5 wird nachteilig.

Wenn die Tiefe h₁ der Trennrille 6 kleiner ist als 30$ der Tiefe H der Hauptrille 1, kann die Rippe 5 ihre beanspruchungsmildernde Wirkung nicht entwickeln. Andererseits kann die Tiefe h₁ der Trennrille 6 im wesentlichen gleich der Tiefe H der Hauptrille 1 sein.

Verschiedene Untersuchungen haben bestätigt, daß die Breite W₂ der Trennrille 6 vorteilhaft zwischen 2 und 5$ der Breite W₁ der Hauptrille 1 beträgt. Ist die Breite Wp kleiner als 2$, kommt es zu Schwierigkeiten bei der Ausbildung der Trennrille 6, während bei einer Breite Wp von mehr als 5$ der Abstand zwischen der in Umfangsrichtung verlaufenden Rippe 2 und der beanspruchungsmildernden Rippe 5 zu groß ist und die Rippe 5 folglieh ihre beanspruchungsmildernde Wirkung nicht entwickelt.

Die Breiten W₁, W₂ und B der Hauptrille 1, der Trennrille 6 bzw. der beanspruchungsmildernden Rippe 5 werden erfindungsgemäß rechtwinklig zur Kantenlinie der in Umfangsrichtung verlaufenden Rippe 2 in der Lauffläche des Luftreifens gemessen.

Fig. 4 und 5 zeigen je eine Teilansicht je einer anderen Ausführungsform der beanspruchungsmildernden Rippe 5 nach der Erfindung. Bei der Ausführungsfora gemäß Pig. 4 ist ein

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Teil der beanspruehungsmildernden Rippe 5 mit dem entsprechenden Abschnitt der Kantenlinie des herausragenden Abschnitts 3 in der in Umfangsrichtung verlaufenden Rippe 2 verbunden. Bei der Ausftihrungsfona gemäß Fig. 5 ist die beanspruchungsmildernde Rippe 5 in der Umfangsrichtung der Lauffläche nicht unterbrochen. In jedem Falle ist die beanspruchungsmindernde Wirkung die gleiche wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3. Bei diesen Ausführungsformen kann die Breite W₁ der Hauptrille 1 als ein Abstand zwischen den einander benachbarten in Umfangsrichtung verlaufenden Rippen 2 betrachtet werden, ungeachtet des Vorhandenseins der beanspruehungsmildernden Rippe 5.

Luftreifen in herkömmlicher Ausführung und Luftreifen nach der Erfindung wurden in praktischen Versuchen auf schienenförmige Abnutzung geprüft. Die Ergebnisse waren folgende:

1. Luftreifen nach dem Stand der Technik: Größe 10.0OR20, H PR, Rippenprofil, mit 4 Hauptrillen.

2. Luftreifen nach der Erfindung:

Die Größe, der Aufbau des Gürtels und der Karkasse(neinlage), die Gestalt und Anzahl der Hauptrillen 1 in der Lauffläche u.dgl. waren dieselben wie beim Luftreifen nach dem Stand der Technik, mit Ausnahme daß gemäß Fig. 3 nahe und gegenüber dem oberen Teil des herausragenden Abschnitts 3 jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Rippe 2 die beanspruchungsmildernde Rippe 5 angeordnet war. Die Abmessungen der Rippe 5 waren folgende: l/P = 0,90 (P = 10 mm, 1 = 9 mm)

= 0,17 (W₁ = 12 mm, B = 2 mm) ₁ = 0,04 (W₂ a 0,5 mm)
h.,ZH = 0,41 (h., = 6 mm, H = 14,6 mm).

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Versuchsbedingungen:

Fahrzeug : großer IKW

Beladung : maximal

Innendruck : 7,25 kp/cm

befahrene

Straßen : 70$ Schnellstraße, 30$ allgemeine

Straßen
Geschwindigkeit : 80 km/h auf Sehnellstraßen,

40 km/h auf allgemeinen Straßen Laufstrecke : 35 000 km
Einbaustelle der
Luftreifen : Vorderachse (die Luftreifen wurden

alle 5000 km rechts-links vertauscht).

Versuchsergebnisse:

Der Grad der schienenförmigen Abnutzung wurde gemessen, um ein durch h und w (sh. Fig. 2) ausgedrücktes Ergebnis gemäß der nachstehenden Tabelle zu erhalten.

h (Stufenhöhe) w (Breite)

Luftreifen	1	,7	mm	5,	0	mm
nach dem Stand der Technik
Luftreifen	O	,3	mm	O,	I «	mm
nach der Erfindung

Aus den vorstehenden Angaben ergibt sich, daß die Erfindung die schienenförmige Abnutzung gegenüber dem Stand der Technik beträchtlich verringern kann.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1./ Hochleistungs-Luftreifen in Radialbauweise mit einem laufflächenprofil, das in Richtung der Breite des Luftreifens durch wenigstens zwei verhältnismäßig breite und im wesentlichen zickzackförmige Hauptrillen, die sich in ümfangsrichtung der Lauffläche erstrecken, in eine Mehrzahl von durchgehenden oder unterbrochenen, in Ümfangsrichtung verlaufenden zickzackformigen Rippen unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Breite (RW) der in Ümfangsrichtung verlaufenden Rippe (2) wenigstens 10$ einer rechtwinklig zu einer Ümfangsrichtung des Luftreifens (T) gemessenen Breite (TW) der Lauffläche beträgt, und daß zumindest nahe am oberen Teil jedes in Richtung der Breite des Luftreifens (T) zur Hauptrille (1) hin herausragenden Abschnitts (3) der in Ümfangsrichtung verlaufenden Rippe (2) eine beanspruchungsmildernde Rippe (5) im wesentlichen parallel zu einer Kantenlinie des herausragenden Abschnitts (3) und durch eine Trennrille (6) getrennt im Abstand von der in ümfangsriehtung verlaufenden Rippe (2) angeordnet ist.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beanspruchungsmildernde Rippe (5) folgende Bedingungen erfüllt:
l/P = 0,60 bis 0,95
B/W., =0,10 bis 0,20
W₂ZW₁ = 0,02 bis 0,05,

worin P eine Zickzack-Teilung der Hauptrille (1) ist, 1 eine Länge der Trennrille (6) in der Ümfangsrichtung der Lauffläche, W^ eine Breite der Hauptrille (1), gemessen reohtwinklig zur Kantenlinie der in Ümfangsrichtung verlaufenden Rippe (2), W₂ eine Breite der Trennrille (6) und B eine Breite der beanspruchungsmildernden Rippe (5).

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Luftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Tiefe Ch₁) der Trennrille (6) nicht weniger als 30$ einer Tiefe (H) der Hauptrille (1) beträgt.

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