DE2855700A1

DE2855700A1 - Reifen mit oberlfaechenreliefmustern auf den seitenwaenden

Info

Publication number: DE2855700A1
Application number: DE19782855700
Authority: DE
Inventors: Tom French; Edward Roger Payne
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1979-06-28
Also published as: NL7812399A; AU524605B2; JPS54107004A; IT7831233A0; IT1174445B; LU80687A1; SE7813223L; BE872921A; FI65035B; FI783966A; AU4278378A; FR2412426A1; FI65035C

Description

Die Erfindung betrifft Reifen, insbesondere solche, die Muster oder Markierungen auf den Seitenwänden besitzen, außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieser Muster.

Die Seitenwände und die Schulterbereiche von Reifen sind Durchbiegungen unterworfen, und die Materialien und die Detailausbildung, insbesondere im Stützbereich in der Nähe des Laufflächenrandes, müssen sorgfältig ausgewählt werden, um die notwendige Reifenleistung zu erreichen und um ein Reißen und einen daraus entstehenden Reifenschaden zu vermeiden. Ein Reißen kann durch jedes wesentliche, in der Oberfläche geformte Muster begünstigt werden, welches nicht aus genau festgelegten technischen Gründen benötigt wird, wie z.B. zur Entkopplung der Lauffläche und der Seitenwand. Grund für diese Neigung zum Reißen ist die Spannungskonzentration, die durch die Veränderung im Querschnitt verursacht wird, und dementsprechend sind die Reifenseitenwände im wesentlichen ohne Muster, abgesehen von unentbehrlichen Warenzeichen und Reifengrößenmarkierungen.

Versuche, Reifenseitenwände mit farbigen Markierungen unterscheidbar zu markieren, ohne ein Reliefmuster zu bedingen, mußten auf solche Formen, wie z.B. weiße Reifenseitenwände, beschränkt werden und sind für kompliziertere Muster ungeeignet, da eine hinreichend genaue Ausformung der farbigen Markierungen auf einem Reifen nicht möglich ist.

Seitenwand- und Schulterstützmaterialien wurden während vieler Jahre entwickelt und enthalten allgemein Ruß, um die notwendigen Eigenschaften zu erhalten, dies schließt die Verwendung von Farben aus, auch wenn es möglich würde, zwei Farben hinreichend genau zu formen, um ein reproduzierbares Muster zu bilden. Außerdem wurden in den letzten Jahren Reifen entwickelt, die ohne Luft oder praktisch unter Luftleerlaufbedingungen laufen können, und bei solchen Reifen ist es wiederum, um ein Reißen und den damit einhergehenden vorzeitigen Schaden zu vermeiden, umso mehr notwendig, die Querschnittsveränderungen und Oberflächen-

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unregelmäßigkeiten oder Muster zu vermindern, sogar im Schulterstützbereich. Solche Reifen sind deshalb auf der Seitenwand und den Stützbereichen sogar noch glatter als konventionelle Reifen, um die Kilometerleistung bei Luftleerfahrt möglichst groß zu machen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Reifen aufzuzeigen, der aus konventionellen einfarbigen Materialien hergestellt ist und ein unterscheidungskräftiges Muster oder eine solche Markierung besitzt, welche die obengenannten Schwierigkeiten ausräumt.

Entsprechend einer Form der Erfindung besitzt der Reifen einen den Boden berührenden Laufflächenteil, der an seinen Rändern mit den Schulterstützbereichen und den Reifenseitenwänden verbunden ist, wobei zumindest auf einem Teil des Flächenbereiches, der durch die Schulterstützbereiche und die Seitenwände gebildet wird, ein Reliefmuster in einem einfarbigen Elastomermaterial ausgebildet ist, wobei dieses Reliefmuster im Querschnitt weniger als 2 mm tief ist und Facetten besitzt, die so ausgebildet sind, daß sie gegenüber der Normalen auf der Reifenoberfläche im Bereich zwischen 10° bis 80° liegen, wobei der Kontrast zwischen den Facetten und den übrigen Teilen des Reifens ein Mittel für ein leicht erkennbares Muster bildet.

Das Reliefmuster wird vorzugsweise in einem einfarbigen Reifen ausgebildet, insbesondere in einem Reifen, der aus dem normalen schwarzen Elastomermaterial hergestellt ist.

Das Reliefmuster ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weniger als 1,5 mm tief. Die Winkel der Facetten können außerdem im Bereich zwischen 20° bis 70° oder sogar mehr liegen, vorzugsweise im Bereich zwischen 30 bis 60 . Außerdem hat sich herausgestellt, daß bei einer Tiefe des Reliefmusters von 1 mm ein Winkel von 45 besonders vorteilhaft ist.

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Die Facetten können jeweils ebene Flächen sein, eine oder mehrere der Facetten können auch im Querschnitt gewölbt sein. Im letzteren Falle muß zumindest ein Teil der Facette so geformt sein, daß es innerhalb des beanspruchten Winkelbereiches liegt. Der Krümmungsradius der Facette kann längs der Facettenbreite variieren, und die Facette kann gegenüber der Außenseite des Reifens konvex oder konkav sein. Vorzugsweise sind die Facetten so angeordnet, daß sie Rillen im Oberflächenbereich bilden, so daß jede Seite der Rille Licht unterschiedlich reflektiert und einen Kontrast im Erscheinungsbild erzeugt, wenn der Reifen angeschaut wird. Die Rillen können in engem Abstand über einem Reifenbereich angeordnet sein, welcher dafür vorgesehen ist, gegenüber den anderen Oberflächenbereichen einen Kontrast zu bilden.

Die Rillen können gerade oder kurvenförmig sein, und benachbarte Rillen können verschiedene Formen oder Kurven haben, in Abhängigkeit vom erforderlichen Muster und entsprechend allen technischen Verfahren. Außerdem können verschiedene Facetten in verschiedenen Winkeln liegen, und im Falle einer Rille kann eine Seite in einem anderen Winkel liegen als die andere Seite.

Die Facetten können die gleiche Oberflächenzurichtung wie benachbarte nicht facettierte Bereiche haben, alternativ kann die Oberflächenzurichtung in den facettierten Bereichen auch verschieden sein.

Die Oberflächenrauhheit der Facetten sollte vorzugsweise weniger als 0,8 Mikrometer R^ auf der Oberflächenrauhheitsskala entspre-

ei

chend British .Standard BS 1134:Part 1 : (1972) betragen, und vorzugsweise liegt die Oberflächenrauhheit bei weniger als 0,5 Mikrometer R . Eine derartige Oberfläche wird durch eine durchschnitta

liehe Schuffglattheit auf der Reifenform erzeugt. Eine derartige Zurichtung auf den Facetten ergibt ein Muster, welches aus einem Sehwinkelbereich deutlich beobachtet werden kann.

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Vorzugsweise ist außerdem die Oberflächenrauhheit des übrigen Oberflächenbereiches größer als 5 Mikrometer R .

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Entsprechend einer anderen Form der vorliegenden Erfindung wird bei einem Verfahren zur Ausformung eines Reifens mit einem Muster in zumindest, einem Teil des Oberflächenbereiches, der durch die Schulterstützbereiche und die Seitenwände gebildet wird, das Muster in einer Form ausgebildet, dieses Muster besitzt zumindest eine Facette im Bereich zwischen 10° bis 80° gegenüber der Normalen auf der Oberfläche der Form und in der Form eine maximale Musterhöhe von 2 mm, dabei wird eine nichtvulkanisierte Reifenanordnung in die Form eingebracht, dann erfolgt die Vulkanisierung des Reifens, um das Muster festzuhalten, danach wird der Reifen aus der Form entnommen.

Bei noch einer weiteren Form der Erfindung ist eine Form vorgesehen, um eine nichtvulkanisierte Reifenanordnung zu bombieren, wobei diese Form zumindest in einem Teil der Formoberfläche eine Ausformung aufweist, die dafür gedacht ist, die Schulterstützbereiche und Seitenwände auszuformen, um einen Reifen herzustellen, der zumindest eines der obengenannten Mustermerkmale- aufweist.

Weitere Formen der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden beispielhaften Beschreibung nur einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung hervor, diese Beschreibung erfolgt anhand der schematischen Zeichnung. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines entsprechend einer Form der vorliegenden Erfindung ausgeformten Reifens, dabei zeigt ein Reifensektor ein chevronartiges Muster auf der Schulterstütze, und ein anderer Teil des Reifens zeigt einen Namen im Mittelteil der Seitenwand.

ΐ '. Ill "

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-S-

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Abfall entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Die Fig. 3,4,5 und 6 zeigen alternative Querschnittsformen zur Querschnittsform der Fig. 2.

Der in Fig. 1 dargestellte Reifen besitzt in einem Sektor ein chevronartiges bzw. zickzackförmiges Muster, welches durch eine Serie paralleler Rillen gebildet wird, die jeweils nur 1 mm tief sind. Die Rillen werden jeweils durch zwei Facetten 1 und 2 gebildet, die im Querschnitt gerade sind und unter einem Winkel von 45° zur Normalen auf der Oberfläche der Reifenseitenwand liegen. (Vgl. den vergrößerten Schnitt in Fig. 2). Die Facetten 1 und 2 wurden an einer feinen Reifenform mit geschliffener Oberfläche ausgeformt.

In einem anderen in Fig. 1 dargestellten Sektor wird das Wort "Dunlop" dazu benutzt, die Verwendung der Erfindung bei der Markierung von Reifen mit einem Namen zu zeigen. Die Buchstaben des Wortes sind gegenüber der Oberfläche der Seitenwand des Reifens um 1 mm erhöht, und eine Serie paralleler Rillen 3 ist über jedem Buchstaben ausgeformt. Jede Rille 3 wird durch ein Paar von Facetten 4 und 5 gebildet, die, wie im vorigen Beispiel, unter einem Winkel von 45° gegenüber der Normalen auf der Reifenoberfläche liegen und an einer Reifenform mit feiner geschliffener Oberfläche ausgeformt wurden und 1 mm tief sind.

Es hat sich herausgestellt, daß die Facetten bei 45 reflektieren, wenn sie von einer breiten oder diffusen Lichtquelle beleuchtet werden, wie sie z.B. Reifen beleuchtet, wenn diese am Fahrzeug befestigt werden. Außerdem erzeugt die abwechselnde Abschrägung der Facetten zu beiden Seiten der Normalen einen großen Kontrast zwischen benachbarten Facetten, und überraschenderweise ist dieser Kontrasteffekt sichtbar, ohne daß der Reifen unter einem bestimmten Winkel betrachtet werden muß. Damit kann ein mit diesem Verfahren ausgeformtes Muster deutlich von den meisten Stellen auf der Seite des Reifens gesehen werden. Der starke Kontrast, der zwischen den

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Facetten erhalten wird, gibt dem Muster den Anschein, als sei es tief eingeschnitten. Jedoch ist das Rillenmuster in Wirklichkeit nur 1 mm tief, und solche Tiefen bilden keine zerstörerischen Spannungskonzentrationspunkte in der Reifenseitenwand, und damit vermeidet das Muster die Gefahr von Rißbildungen in der Reifenseitenwand, wenn der Reifen benutzt wird.

In beiden oben beschriebenen Beispielen der Erfindung bildet jedes Paar benachbarter Facetten eine Rille. Es ist als Vorzug anzusehen, daß die Rillen gerade oder kurvenförmig sein können, abhängig von dem visuellen Eindruck, der durch das Muster erreicht werden soll. Es hat sich beispielsweise herausgestellt, daß eine Serie konzentrischer Kreise einen besonderen Eindruck ergibt. Es ist als Vorzug anzusehen, daß im Falle von Buchstaben oder Ziffern diese auf der Seitenwand erhöht sein können, wie beschrieben, oder in die Seitenwand eingelassen sein können.

Von 45 abweichende Facettenwinkel erlauben, unterschiedliche Kontrasteffekte zu erreichen, und Rillen, deren eine Seite eine¹- "^Tlnkel besitzt und deren andere Seite einen davon verschieder-λ Winkel aufweist, liegen ebenfalls innerhalb des Bereiches der Erfindung, wenn die Winkel innerhalb der bevorzugten Bereiche liegen.

Auch die Reflexion von Facetten mit einer kurvenförmigen Oberfläche, im Querschnitt gesehen, wurde untersucht, und die Fig. 3,4 und 5 zeigen ein 1 mm tiefes Konkavmuster mit einem Krümmungsradius von 1 mm bzw. ein 1 mm tiefes Konvexmuster mit einem Krümmungsradius von 1 mm bzw. ein Konkavmuster mit einem Radius von 1 mm, wobei ein 2 mm breiter flacher Teil zwischen benachbarten konkaven Rillen liegt.

Schließlich zeigt das in Fig. 6 dargestellte Beispiel ein 1 mm tiefes gerades, facettiertes Muster, welches durch geradseitige Rillen gebildet wird, wobei beide Seiten unter einem Winkel von

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30 stehen, und wobei 1 mm breite flache Teile zwischen benachbarten Rillen liegen. Viele andere Ausführungsformen sind möglich, und auch Kombinationen der Ausführungsformen sind mit eingeschlossen.

Bei jedem der bisher beschriebenen Beispiele wurde eine feine Reifenform mit geschliffener Oberfläche benutzt. Jedoch ist es ein wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, daß andere Zurichtungen benutzt werden können, um den Kontrast weiter zu vergrößern, der beim Betrachten verschiedener Facetten erhalten wird. Ein feines, geschliffenes Finish auf einer Reifenform besitzt typischerweise größenordnungsmäßig 0,5 Mikrometer R auf der Oberflächenrauhheitsskala entsprechend British Standard BS 1134:(1950). Eine andere Glattheit kann auch benutzt werden, und eine nützliche Glattheit für einen Kontrast mit der Ldctheit von 0,5 Mikrometer R ist eine Glattheit von 5 Mikro-

meter R .
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Ein wichtiger Vorteil der Erfindung zusätzlich zur Möglichkeit, unterscheidbare Muster in der Seitenwand zu erzeugen, die den Anschein einer großen Tiefe haben und nicht die Gefahr der Rißbildung mit sich bringen, liegt darin, daß sehr kleine Rillen einen nicht unwesentlichen Beitrag bei der Kühlung des Reifens bilden, da der Oberflächenbereich vergrößert wird. Die Querschnittsausbildung nach Fig. 2, wo ein Winkel von 45° für beide Facetten benutzt wird, ergibt eine Oberflächenvergrößerung von

41.4 %. Die in den Fig. 3, 4, 5 und 6 dargestellten Muster ergeben Vergrößerungen der Oberflächenbereiche von 57,1 %, 57,1 %,

28.5 % bzw. 50 %.

Während unter statischen Bedingungen die natürliche Konvektion wichtig ist, herrschen im Betriebszustand eines rollenden Reifens die Bedingungen einer erzwungenen Konvektion. Berechnungen umfassen auch den vertikalen Konvektionskoeffizienten, der durch den

-4 -1 -2 -1

folgenden Ausdruck gegeben ist: 0,424 χ 10 (Dt)1/4 cal sec cm Grad

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Wenn die Geschwindigkeit des Luftstromes stetig erhöht wird, ist der Wärmeverlust nahezu proportional zur Quadratwurzel der Geschwindigkeit, bis Turbulenzen beginnen, von da an wächst der Wärmeverlust sehr schnell.

Eine Vergrößerung der Oberflächenrauhheit eines Reifens vermindert stark die Geschwindigkeit, bei der Turbulenzen beginnen.

Der allgemeine Ausdruck für erzwungene Konvektion ist

hl Iv/) c ,-> — = P₁ (—Γ— > F ( >

₁ Γ ₂ ( — ΚΘ ' 7 kl

Dabei ist
Iv Ü

die Reynoldsche Zahl (diese bestimmt in einem System ' die gegebene Gleitfähigkeit).

—— die Prandtsche Zahl

kl
hl
ΚΘ

die Nusseltsche Zahl.

F₁ und F~ sind unbekannte Funktionen.

Außerdem ist

h = Geschwindigkeit des Wärmeverlustes pro Flächeneinheit

1 = lineare Abmessung des Kühlkörpers

K = Wärmeleitfähigkeit

θ = Temperaturerhöhung

ν = Geschwindigkeit der Luftströmung

p = Dichte des Kühlmittels

vj = Viskosität des Kühlmittels

c = Wärmekapazität pro Volumenelement des Kühlmittels.

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Wärmeverluste treten auch aufgrund von Strahlung auf, und in diesem Falle bildet eine Reifenoberfläche nahezu einen schwarzen Körper mit einem Emissionsgrad in der Nähe von 1,0.

Das gesamte Emissionsvermögen eines schwarzen Körpers ist durch die folgende Formel gegeben:

2T⁵ k⁴
E = T 4

15h c

k = Boltzmannsche Konstante

T = absolute Temperatur
h = 6,62 χ 1O~ erg sec
c = Lichtgeschwindigkeit.

—27
h = 6,62 χ 10 erg sec (Plancksche Konstante)

Es ist möglich, die Wärmeverluste aufgrund der Strahlung von der Oberfläche für Materialien mit einem Emissionsgrad von Eins in

Ausdrücken von Watt/m wiederzugeben. Es wurde mit einer Thermographeinheit gezeigt, daß es sich um die infrarote Strahlung handelt, die innerhalb der Wellenlängen zwischen 2 und 5,6 Mikrometern abgestrahlt wird, die beobachtet wird.

Jede Form der Wärmeverluste ist proportional zur Oberfläche, die, wie gezeigt wurde, durch die Oberflächenreliefmuster wesentlich vergrößert wurde.

Die verbesserte Kühlung ist ein nützlicher Vorteil, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsreifen und in luftleeren Reifen, wo aufgrund der Durchbiegung große Wärmemengen in den Seitenwänden erzeugt werden.

Erfindungsgemäße Oberflächenmuster sind insbesondere vorteilhaft auf normalen schwarzen Reifenseitenwänden, jedoch tritt der Effekt auch bei farbigen Materialien auf. Jedoch hat sich herausgestellt, daß andere Farben keinen gleich großen Kontrast zwischen den Facet-

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ten erbringen, wie er im Falle von schwarzen Elastomermaterialien erhalten wird. Es ist als Vorteil zu betrachten, daß Muster, bei. denen die obige Erfindung benutzt wird, überall auf einem Reifen benutzt werden können, und das visuelle Erscheinungsbild kann in das eigentliche Laufflächenmuster übertragen werden, wenn ein derartiges visuelles Erscheinungsbild erforderlich ist. Alternativ können die Seitenwähde so ausgebildet sein, daß sie ein Muster besitzen, welches mit der Reifenlauffläche kontrastiert.

Kurzfassung:

Beschrieben wurde ein Reifen, bei dem zumindest auf einem Teil des Oberflächenbereiches, der durch die SchulterStützbereiche und die Seitenwände gebildet wird, ein Reliefmuster in einem einfarbigen Elastomermaterial ausgebildet ist, wobei dieses Muster im Querschnitt weniger als 2 mm tief ist und Facetten besitzt, die so ausgebildet sind, daß sie im Bereich von 10 bis 80 gegenüber der Normalen auf der Reifenoberfläche liegen-Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieses Reifens.

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Claims

Patentansprüche:

Reifen mit einem den Boden berührenden Laufflächenteil, der an seinen Rändern mit Schulterstützbereichen und Reifenseitenwänden verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest auf einem Teil des Oberflächenbereiches, der durch die Schulterstützbereiche und die Seitenwände gebildet wird, ein Reliefmuster in einem einfarbigen Elastomermaterial ausgebildet ist, wobei dieses Muster im Querschnitt weniger als 2 mm tief ist und Facetten besitzt, die so geformt sind, daß sie gegenüber der Normalen auf der Reifenoberfläche im Winkelbereich von 10° bis 80° liegen, wobei der Kontrast zwischen den Facetten und dem übrigen Reifen ein Mittel für ein leicht erkennbares Muster bildet.

ORIGINAL INSPECTED

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2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich η e t ,
daß das Reliefmuster weniger als 1,5 mm tief ist.
3. Reifen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Facetten gegenüber der Normalen im
Winkelbereich von 20° bis 70° liegen.
4. Reifen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Facetten im Winkelbereich von 30

bis 60° liegen.
5„ Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Facetten im Querschnitt jeweils
gerade Linien bilden.
6. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest eine der Facetten im Querschnitt kurvenförmig ist und so geformt ist, daß zumindest ein Teil der Facettenfläche im beanspruchten Winkelbereich liegt.
7. Reifen nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Facette gegenüber der Außenseite des Reifens konvex ist.
8. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Facetten so angeordnet sind, daß sie Rillen im Oberflächenbereich bilden.
9. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberflächenrauhheit einer Facette
von der Oberflächenrauhheit einer anderen Facette" verschieden
ist.

10. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberflächenglattheit zumindest einer Facette verschieden ist von zumindest einem Teil der übrigen
Oberflächenbereiche.

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ORIGINAL INSPECTED

*> P ηλ* 7 O O

11. Reifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberflächenrauhheit dieses Teiles der übrigen Oberflächenbereiche größer ist als 5 Mikrometer R auf der Ober-

flächenrauhheitsskala entsprechend British Standard BS 1134: Part 1 : (1972) .

12. Reifen nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberflächenrauhheit der einen Facette oder der Facetten kleiner ist als 0,8 Mikrometer R auf der Oberflächenrauhheitsskala entsprechend British Standard BS 1134: Part 1 : (1972) .

13. Reifen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberflächenrauhheit der einen Facette oder der Facetten kleiner ist als 0,5 Mikrometer R auf der Oberflächenrauhheits-

skala entsprechend British Standard BS 1134: Part 1:(1972).

ORIGINAL INSPECTED

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