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Laufflächenprofil für einen PKW-Luftreifen
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mit hoher Rutschfestigkeit auf nasser Fahrbahn Die Erfindung betrifft
das Gebiet der Luftreifen für Personenkraftwagen und bezieht sich insbesondere auf
ein Laufflächenprofil mit hoher Rutschfestigkeit auf nasser Fahrbahn, das so verbessert
ist, daß die Schwierigkeiten hinsichtlich der Naßrutschfestigkeit mit Vorteil überwunden
werden, welche durch die mögliche Verschlechterung des Wasserabführungsvermögens
im zentralen Abschnitt der Bodenaufstandsfläche entstehen, wenn die Bodenaufstandsfläche
bei Reifen hauptsächlich für Personenkraftwagen, darunter bei Reifen mit kleinem
Höhen-Breiten-Verhältnis, oder bei einem Reifen von großen Abmessungen, breiter
ist.
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Seit der Entwicklung der Reifen mit radialem Karkassenaufbau besteht
ein Trend zur allmählichen Verkleinerung des Höhen-Breiten-Verhältnisses. Als Folge
davon ist die Breite der Bodenaufstandsfläche der Lauffläche deutlich größer geworden.
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Wenngleich die Niederquerschnittsreifen im allgemeinen vorteilhaft
sind, insbesondere hinsichtlich der Fahrleistung im Hochgeschwindigkeitsbereich,
ist andererseits die Verbreiterung der Bodenaufstandsfläche nachteilig für die Vermeidung
einer
Verschlechterung der Bodenhaftung bei hoher Fahrgeschwindigkeit aufgrund von durch
Regenfall auf der Fahrbahn fließendem oder stehendem Wasser. Dies liegt daran, daß
bei Niederquerschnittreifen der Wasserabführungskanal zum Ableiten des Wassers zu
den Seitenabschnitten im zentralen Reifenabschnitt länger ist. Im schlimmsten Fall
besteht die Gefahr, daß sich zwischen der Fahrbahnoberfläche und der Lauffläche
ein Wasserfilm von solcher Dicke bildet, daß bei einer hohen Drehzahl des Reifens
die Wirkung einer sogenannten Flüssigkeitsschmierung entsteht, und daß durch das
Aquaplaning die Lenkfähigkeit des Kraftfahrzeuges verlorengeht.
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Zur Verbesserung der Wasserabführung in der Bodenaufstandsfläche der
Lauffläche beim Befahren einer regennassen Fahrbahn mit hoher Geschwindigkeit geht
in jüngerer Zeit der Trend eher dahin, bei Rennen auf das notwendige Auswechseln
der Rennreifen in Abhängigkeit von den raschen Wechseln der Wetterbedingungen zu
verzichten. Obwohl sich diese Technik auf einen in dieser Hinsicht den Rennreifen
eigenen Entwicklungsgegenstand bezieht, ist festzustellen, daß mehrere in Umfangsrichtung
entlang der Reifenmittelebene ausgebildete Rillen so ausgelegt sind, daß mit zunehmender
Entfernung von der Reifenmittelebene ihre Breite kleiner und ihre Tiefe geringer
wird, und daß Querrillen mit der Reifenmittelebene einen Winkel nicht größer als
etwa 750 in der Lauffläche und einen Winkel nicht größer als etwa 400 im zentralen
Abschnitt der Lauffläche bilden, um das Wasser in eine möglichst ungezwungene Fließrichtung
zu lenken.
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Wenngleich eine solche Konstruktion in dem vorstehend erwähnten speziellen
Anwendungsfall der Reifen akzeptabel sein kann, können die Reifen dieses Typs unter
den Einsatzbedingungen für die normalen Reifen praktisch nicht verwendet werden,
weil beispielsweise der sogenannte Blockbruch oder die örtlich begrenzte anomale
Abnutzung aufgrund des Sachverhalts
befürchtet wird, daß die Rillentiefe
an der spitzwinkligen Ecke der rautenförmigen Blöcke und, wie weiter oben erwähnt,
bei unter großem Schrägungswinkel angeordneten Querrillen im zentralen Abschnitt
der Lauffläche am größten ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Luftreifen für
Personenkraftwagen ein Laufflächenprofil zu schaffen, bei dem das Wasserabführungsvermögen
insbesondere im zentralen Laufflächenbereich wirkungsvoll verbessert ist, um eine
breite Bodenaufstandsfläche ohne die eingangs angegebenen Nachteile zu erzielen.
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Die Aufgabe ist bei einem Luftreifen für Personenkraftwagen mit einer
für eine Bodenaufstandsfläche von großer Breite ausgelegten Lauffläche mit einem
naßrutschfesten Laufflächenprofil erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lauffläche
- ein Paar zentraler vertikaler Rillen, die sich beiderseits der Reifenmittelebene
und dieser entlang geradlinig erstrecken, und - ein Paar zweiter vertikaler Rillen,
von denen jede die Zone zwischen einer zentralen vertikalen Rille und dem zugehörigen
Seitenrand der Lauffläche in zwei Abschnitte unterteilt und sich entlang der Reifenmittelebene
geradlinig erstreckt, als Laufflächen-Hauptrillen hat, - mehrere Querrillen, welche
die Hauptrillen über der gesamten Breite der Lauffläche nach einem Fischgrätmuster
schräg schneiden, - und mehrere durch die Kombination der Rillen gebildete selbständige
Blöcke aufweist, wobei - jede Querrille die Lauffläche zwischen der Reifenmittelebene
und der zugehörigen zentralen vertikalen Rille sowie zwischen der zugehörigen zweiten
vertikalen Rille und dem zugehörigen Seitenrand der Lauffläche unter einem mittleren
Schnittwinkel von 60°-90° in bezug auf die Reifenmittelebene
und
zwischen den zwei zugehörigen vertikalen Rillen unter einem mittleren Schnittwinkel
von 30°-60° in bezug auf die Reifenmittelebene schneidet, - und das Verhältnis der
Gesamtaußenfläche der Blöcke in der dreigeteilten Zone zwischen der Reifenmittelebene
und einem Seitenrand der Lauffläche zur Fläche der Zone in der der Mittelumfangslinie
am nächsten gelegenen Zone am kleinsten ist.
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Da die getrennt voneinander ausgebildeten Blöcke in der zentralen
Laufflächenzone und in den beiden Seitenzonen einem Rechteck ähnlicher sind als
die Blöcke in der Zwischenzone, welche die Gestalt eines einer Raute nahekommenden
Parallelogramms haben, wenn die Vielzahl der nach einem Fischgrätmuster angeordneten
Querrillen in den zugehörigen dreigeteilten Zonen mit der Reifenmittelebene die
angegebenen Schnittwinkel bilden, sind der Blockbruch und das Entstehen örtlich
begrenzter Abnutzung nicht zu befürchten. Da ferner das Blockflächenverhältnis in
der der Reifenmittelebene am nächsten gelegenen Zone von den drei Zonen zwischen
der Reifenmittelebene und dem Seitenrand der Lauffläche am kleinsten ist, kann das
größte Wasserabführungsvermögen im zentralen Laufflächenabschnitt sichergestellt
werden. Dadurch kann die Naßrutschfestigkeit wirkungsvoll erhöht werden.
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Zwischen der Reifenmittelebene und der zentralen vertikalen Rille
sowie zwischen dem Seitenrand der Lauf fläche und der zweiten vertikalen Rille muß
der Schnittwinkel der Querrillen 60°-90° betragen. Ist der Schnittwinkel kleiner
als 600, treten als Nachteile Bruch des Blockes an den spitzwinkligen Ecken und
örtlich begrenzte Abnutzung im Block auf. Übersteigt andererseits der Schnittwinkel
900, wird das Wasserabführungsvermögen beeinträchtigt. Dagegen ist der Schnittwinkel
von 300-600 zwischen den zwei zugehörigen vertikalen Rillen für das Ziel der Erfindung
geeignet. Beträgt der Schnittwinkel
weniger als 300, sind die Ecken
der Blöcke zwischen den beiden vertikalen Rillen so spitzwinklig, daß die Blöcke
durch Bruch oder örtlich begrenzte Abnutzung gefährdet sind. Ist der Schnittwinkel
größer als 60°, ist das Wasserabführungsvermögen geringer.
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Die Erfindung schatft somit einen Reifen für Personenkraftwagen mit
größerer Breite der Bodenaufstandsfläche, bei dem die Naßrutschfestigkeit in vorteilhaftem
Maße verbessert ist, ohne daß Bruch oder örtlich begrenzte Abnutzung der Blöcke
befürchtet werden muß.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und 2 je eine Abwicklung
eines Laufflächenabschnitts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Laufflächenabschnitte haben als
sich gegenüberliegende Laufflächen-Hauptrillen zentrale vertikale Rillen 1, die
sich beiderseits und entlang der Reifenmittelebene 0-0 geradlinig erstrecken, und
zweite vertikale Rillen 2, die einen Bereich zwischen der zentralen vertikalen Rille
1 und einem Seitenrand L-L der Lauffläche gleichmäßig unterteilen und sich entlang
der Reifenmittelebene 0-0 geradlinig erstrecken. Die Hauptrillen 1 und 2 werden
über der gesamten Breite der Lauffläche von mehreren nach einem Fischgrätmuster
angeordneten Querrillen 3 schräg geschnitten.
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Die Lauffläche ist somit gebildet von den Hauptrillen 1 und 2, den
Querrillen 3 und von voneinander getrennt bzw. selbständig ausgebildeten Blöcken
4.
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Gemäß Fig. 1 ist es möglich, an der Reifenmittelebene 0-0 eine Laufflächen-Nebenrille
5 oder wenigstens zwischen der zweiten vertikalen Rille 2 und der zentralen vertikalen
Rille 1 oder zwischen der zweiten vertikalen Rille 2 und dem
Seitenrand
L-L der Lauffläche eine nicht dargestellte Laufflächen-Nebenrille zusätzlich anzuordnen,
die sich vorzugsweise geradlinig entlang der Reifenmittelebene 0-0 erstreckt.
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Beim gezeigten Beispiel sind die Querrillen 3 auf der rechten und
linken Seite, bezogen auf die Reifenmittelebene 0-0, symmetrisch angeordnet. Es
ist aber eine andere Anordnung möglich, bei der die Querrillen 3 auf der rechten
Seite gegenüber den auf der linken Seite um nahezu eine halbe Teilung in bezug auf
die Äquatorlinie 0-0 versetzt sind. In jedem Falle ist es notwendig, daß die Querrillen
3 so ausgerichtet sind, daß sie die Lauffläche zwischen der Reifenmittelebene 0-0
und der zentralen vertikalen Rille 1 sowie zwischen der zweiten vertikalen Rille
2 und dem Seitenrand L-L der Lauffläche unter einem mittleren Schnittwinkel von
60°-90° und zwischen den vertikalen Rillen 1 und 2 unter einem mittleren Schnittwinkel
von 30°-60° kreuzen. Außer mit dem gleichmäßig verlaufenden Profil bei den gezeigten
Beispielen kann die Querrille mit der Gestalt einer polygonalen Linie ausgeführt
sein, die entsprechend den vorstehend angegebenen Schnittwinkeln gebrochen ist.
Die Querrillen 3 haben dieselbe Rillentiefe wie die vertikalen Rillen 1 und 2, die
bis zur Grundstärke der Lauffläche hinunterreicht.
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Die durch die vertikalen Rillen 1 und 2 und die Querrillen 3 getrennt
voneinander gebildeten Blöcke 4 sind so ausgebildet, daß das Verhältnis ihrer Gesamtaußenfläche
in zugehörigen, durch die Reifenmittelebene 0-0, den Seitenrand L-L der Lauffläche
und vertikale Umfangs linien J-J und K-K dreigeteilten Zonen I, II und III zu den
Flächen derselben Zonen I, II und III in der der Reifenmittelebene 0-0 am nächsten
gelegenen Zone am kleinsten ist, und die gewählten Orte und die Breiten der zentralen
vertikalen Rillen 1 und der zweiten vertikalen Rillen 2 sowie die zusätzliche Anordnung
der Nebenrille 5 können als veränderliche Faktoren benutzt werden.
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Die Flächenverhältnisse betragen vorzugsweise: Zone I : 40% - 60%
Z.one II : 45% - 65% Zone III : 659 - 90% Das Laufflächenprofil gemäß der Erfindung
ist insbesondere auf Re+er; für PisonenkraftwagE'n mit einen Höhen-Breiten-Verhältnis
zwischen 0,75 und 0,4 anwendbar.
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Ein Laufflächenprofil entsprechend Fig. 1 mit den nachstehend angegebenen
Abmessungen wurde beispielsweise auf einen Reifen der Größe 205/60 R 15 angewendet,
der auf eine Felge der Größe 6JJ-15 montiert, mit einem normalen Druck von 2,0 kg/cm2
gefüllt und dem nachstehend beschriebenen Versuch unterworfen wurde.
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Profilabmessungen
| Rillen- Rillen- Gestalt; Ril- |
| breite tiefe lengrunddurch- |
| (mm) (mm) messer (mm) |
| zentrale ver- |
| tikale Rille 1 9 8 V; 1,5 |
| Haupt- zweite vertika- |
| rillen le Rille 2 8,5 8 V; 1,5 |
| Querrille 3 5 6,4 V; 1,5 |
| Nebenrille 5 3 6,4 V; 1,0 |
Querrillen-Schnittwinkel (bezogen auf die Reifenmittelebene 0-0): zwischen Reifenmittelebene
0-0 und der zentralen vertikalen Rille 1 790 zwischen der zentralen vertikalen Rille
1 und der zweiten vertikalen Rille 2 460
zwischen der zweiten vertikalen
Rille 2 und dem Seitenrand L-L der Lauffläche 74° Blockflächenverhältis: r T r -
1 Es wurde festgestellt, daß gegenüber einem Vergleichsreifen mit einem zumindest
annähernd gleichmäßigen Blockflächenverhältnis in den Zonen I, II und III der Beginn
des Aquaplaning bei einer um 10 km/h höheren Geschwindigkeit einsetzte.
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Der auf einen Personenkraftwagen montierte Reifen wurde eine Laufprüfung
über eine Laufstrecke von 50 000 km unterzogen; dabei wurde weder ein Blockbruch
noch eine örtlich begrenzte Abnutzung festgestellt.
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