DE3605339A1

DE3605339A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE3605339A1
Application number: DE19863605339
Authority: DE
Inventors: Fumio Kodeira Tokio/Tokyo Takahashi; Nobuya Tokorazawa Saitama Yoshimura
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1985-02-20
Filing date: 1986-02-19
Publication date: 1986-08-21
Also published as: JPS61191402A; GB8603593D0; GB2171654A; GB2171654B; DE3605339C2; US4763708A

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen in Radialbauart und bezieht sich insbesondere auf eine Verbesserung des Außenlinienprofils eines Laufflächenabschnitts bei einem asymmetrischen Radialreifen.

Es ist bekannt, daß abhängig von verschiedenen Bedingungen, wie z.B. Radausrichtung, Querneigung von Fahrbahnen, Verwendung verschiedener Reifen (mit bzw. ohne Unterprotektor) auf linker und rechter Fahrzeugseite u.a., ungleichmäßige Abnutzung in einem Seitenrandabschnitt einer Lauffläche häufiger ist als im anderen Seitenrandabschnitt, Wenn beispielsweise die Radausrichtung auf Vorspur eingestellt ist, ist die äussere Seite, bei Nachspur die innere Seite der Lauffläche stärkerer Abnutzung unterworfen. Bei Querneigung einer Fahrbahn zum Bankett hin besteht die Wahrscheinlichkeit, daß der Laufflächenabschnitt auf der dem Bankett entsprechenden Seite örtlich begrenzte Abnutzung erfährt. Es ist erkannt worden, daß sich ungleichmäßige Abnutzung des Laufflächen-Seitenabschnitts wirkungsvoll begrenzen läßt, wenn auf der Seite, auf der die Wahrscheinlichkeit lokaler Abnutzung größer ist, der Bodenaufstandsdruck des Laufflächen-Randabschnitts erhöht und der Schlupf in diesem Bereich verringert wird.

Im Gegensatz zu normalen Luftreifen, bei denen das Außenli-

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nienprofil der Lauffläche in bezug auf den Reifenabschnitt von größtem Außendurchmesser, also in bezug auf die Mittelebene symmetrisch ist, sind Luftreifen vorgeschlagen und praktisch benutzt worden, bei denen ausgehend von der angegebenen Erkenntnis das Außenlinienprofil der Lauffläche asymmetrisch ist. Derartige herkömmliche asymmetrische Luftreifen sind so ausgebildet, daß ihre Mittelebene mit der Mittelebene eines Rades zusammenfällt, und der Krümmungsradius der Lauffläche ist beiderseits der Mittelebene verschieden, wogegen die Krümmungsmittelpunkte in der Mittelebene des Rades angeordnet sind.

Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß die Asymmetrie-Maßnahme beim Laufflächen-Außenlinienprofil dazu bestimmt ist, ungleichmäßige Abnutzung durch zweckdienliches Beeinflussen verschiedener Merkmale, wie z.B. des BodenaufStandsdruckes, der Scherkraft etc., in der Bodenaufstandsebene des Reifens zu verringern. Wenn also als besonders repräsentatives Merkmal die Ungleichmäßigkeit des BodenaufStandsdruckes in den in Reifenquerrichtung entgegengesetzten Randabschnitten der Reifen-Bodenaufstandsebene, also an den Schulterabschnitten vergrößert wird, muß bei den herkömmlichen asymmetrischen Reifen der Unterschied zwischen den Krümmungsradien der in bezug auf die Mittelebene entgegengesetzten Randabschnitte vergrößert werden. Andererseits muß vom Standpunkt der Abnutzungsfestigkeit des Reifens eine bestimmte Mindestdicke des Kautschuks in der Lauffläche gewährleistet sein. Polglich wird das Laufflächenvolumen vergrößert, was sich ungünstig auf die Kosten auswirkt. Bei Prüfung derjenigen Faktoren, welche die Verteilung des BodenaufStandsdruckes beeinflussen, ist festzustellen, daß bei der herkömmlichen asymmetrischen Gestalt der Reifenabschnitt von größtem Aussendurchmesser in der Reifenmittelebene angeordnet ist. Daher ist der Bodenaufstandsdruck an der Reifenmittellinie am größten. Wenn bei Kurvenfahrt des Fahrzeuges eine seitliche Kraft auf den Reifen einwirkt, wird der durch hohen Boden-

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aufStandsdruck ausgezeichnete Abschnitt der Bodenaufstandsfläche durch diese Kraft um einen großen Betrag von der Reifenmittelebene zum Laufflächenrand hin verlagert. Aufgrund der Kurvenfahrt des Fahrzeuges nimmt der Bodenaufstandsdruck am Laufflächenrand zu und bewirkt, daß auf den Laufflächenrand ein übermäßiger Anteil der Seitenkraft lastet. Es ist somit schwierig, die Abnutzung der Schulterabschnitte wirkungsvoll einzudämmen.

Ziel der Erfindung ist es, die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten zu beeitigen.

ίΛ Der Erfindung liegt insbesondere die[Aufgäbe zugrunde, einen asymmetrischen Luftreifen zu schaffen, bei dem sich die Abriebfestigkeit an den Schulterabschnitten durch wirkungsvolles Eindämmen der Zunahme des BodenaufStandsdruckes am Laufflächenrand bei Kurvenfahrt des Fahrzeuges verbessern und dabei der Bodenaufstandsdruck am Laufflächenrand erhöhen läßt, ohne das Laufflächenvolumen zu vergrößern.

Die Aufgabe ist bei einem Luftreifen in Radialbauart, bei dem in einer durch seine Drehachse gehenden Querschnittsebene in bezug auf die Mittelebene eines Rades eine Karkasse und eine verstärkende Gürtelschicht je ein symmetrisches Außenlinienprofil und eine Lauffläche ein asymmetrisches Außenlinienprofil aufweisen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Außenlinienprofil der Lauffläche in der Querschnittsebene die nachstehenden Beziehungen erfüllt:

- Die dem größten Außendurchmesser entsprechende Stelle ist mit seitlichem Abstand von der Radmittelebene angeordnet, und der Abstand zwischen der dem größten Außendurchmesser entsprechenden Stelle und der Radmittelebene ist nicht kleiner als 1/10 der größten Reifenbreite;

- wenn die Außenlinien von beiderseits der dem größten Aussendurchmesser entsprechende Stelle gelegenen Laufflächenabschnitten angenähert durch je einen entsprechen-

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. 5*

den Bogen dargestellt sind, ist der Krümmungsradius R„ des schmaleren Abschnitts größer als der Krümmungsradius R₃ des breiteren Abschnitts, und beide Bogen haben an der dem größten Außendurchmesser entsprechenden Stelle eine gemeinsame Tangente; und

- zwischen den Krümmungsradien R„ und R^ und dem größten Rexfenaußendurchmesser D besteht die Beziehung

0 = R₂ - R₃ = D/5.

Ί\ Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 und 2 je einen Querschnitt durch Ausführungsformen

von asymmetrischen Luftreifen gemäß der Erfindung , und

Fig. 3a und 3b Diagramme der Verteilung des Bodenaufstandsdruckes bei einem erfindungsgemäßen und einem herkömmlichen Luftreifen.

Zur Lösung der vorstehend angegebenen Aufgabe hat die Anmelderin beim Verwirklichen der Rechts-Links-Asymmetrie einer Lauffläche zuerst bestätigt, daß eine eine ungleichmäßige Abnutzung eindämmende Wirkung, die gleich oder besser ist wie bei herkömmlichen asymmetrischen Reifen, erzielt werden kann, wenn die höchste Stelle der Laufflachenaußenlinie, die dem Abschnitt von größtem Außendurchmesser des Reifens entspricht, mit seitlichem Abstand von der Mittelebene eines Rades angeordnet ist, und der Abstand e zwischen dieser Stelle und der Radmittelebene nicht weniger als 1/10 der größten Reifenbreite B beträgt. Wenn dagegen der Abstand zwischen der höchsten Stelle der Laufflächenaußenlnie und der Radmittelebene kleiner als 1/10 der größten Reifenbreite ist, kann der Bodenaufstandsdruck nicht wirkungsvoll ungleichmäßig gemacht werden.

Insbesondere sind die Laufenflachenaußenlinien beiderseits des Reifenabschnitts von größtem Außendurchmesser ungefähr

durch je einen Bogen dargestellt, und die Tangenten an den dem größten Außendurchmesser entsprechenden Punkt dieser Bogen fallen vorzugsweise zusammen. Mit anderen Worten, wenn die Tangenten an die Bogen nicht zusammenfallen, bildet der Abschnitt von größtem Außendurchmesser einen Grat, so daß eine dadurch hervorgerufene Abdrängung des Reifens befürchtet wird. Wenn die Tangenten an beide Bogen zusammenfallen, sind die Krümmungsmittelpunkte auf derselben Geraden angeordnet, die zur Radmittelebene parallel ist und durch die dem größten Außendurchmesser entsprechende Stelle im weiter oben angegebenen Abstand (= B/10) von der Radmittelebene geht.

Es sei angenommen, daß R« und R^ hinsichtlich der Krümmungsradien der Bogen mit zwei Krümmungsmittelpunkten dem schmaleren bzw. dem breiteren Laufflächenabschnitt entsprechen. Weil derjenige Laufflächenabschnitt mit einem näher an dem Abschnitt von größtem Außendurchmesser gelegenen Laufflächenrand der Abschnitt mit dem Krümmungsradius R„ ist, ist es zum Eindämmen der Abnutzung in den Randabschnitten wirkungsvoll, wenn der Krümmungsradius R- größer gewählt wird als R-,. Wenn jedoch die Differenz zwischen den Krümmungsradien zu groß ist/ wirkt die Reifenlast bei Geradeausfahrt auf den schmaleren Laufflächenabschnitt, wodurch die Bodenberührung und die Lenkeigenschaften verschlechtert werden. Nach Untersuchung des günstigsten Bereiches für die Differenz R₃-R- der Krümmungsradien in bezug auf die größte Reifenbreite B, das Verhältnis B/e zwischen größter Reifenbreite B und Abstand e zwischen der höchsten Laufflächenstelle und der Radmittelebene, und hinsichtlich des größten Außendurchmessers D des Reifens als Parametern, wurde empirisch bestätigt, daß der nachstehend angebene Bereich vorzuziehen ist:

R₂-R₃ = (D/50) χ (B/e).

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Aus Vorstehendem ergibt sich, daß, weil R₂~^R3 ⁼ ® ^unc* 10, diese Formel sich folgendermaßen schreiben läßt:

0 = R₂~^R3 " ^D/5*

Mit anderen Worten, es wurde deutlich, daß die Differenz der Krümmungsradien R„ und R., innerhalb 1/5 des größten Reifenaußendurchmessers gewählt wird.

Die Erfindung geht von dem vorstehend beschriebenen Konzept aus und betrifft einen asymmetrischen Luftreifen in Radialbauart, bei dem das Außenlinienprofil des Laufflächenabschnitts in der durch die Drehachse des Reifens gehenden Querschnittsebene die nachstehenden Bedingungen erfüllt:

- wenn die beiderseits der dem größten Außendurchmesser entsprechenden Stelle gelegenen Laufflächenabschnitte angenähert durch zwei Bogen dargestellt sind, ist der Krümmungsradius R₂ des schmaleren Abschnitts größer als der Krümmungsradius R₃ des breiteren Abschnitts, und beide Bogen haben an der dem größten Außendurchmesser entsprechenden Stelle eine gemeinsame Tangente; und

- zwischen den Krümmungsradien R„ und R₃ und dem größten Reifenaußendurchmesser besteht die Beziehung

0 = R₉ - R = D/5.

In Fig. 1 und 2 sind Ausführungsformen für asymmetrische Luftreifen in Radialbauart für LKW bzw. PKW dargestellt. Bei beiden Ausführungsformen haben eine Karkase 1 und eine verstärkende Schicht, insbesondere Gürtelschicht 2 zur Mittelebene Cw-Cw eines Rades, die in einer durch die Drehachse des Reifens gehenden Querschnittsebene liegt, eine symmetri-

* tische Gestalt auf. Abweichend vom herkömmlichen asymmetrischen Radialreifen, bei dem die Reifenmittelebene, also die dem größten Außendurchmesser entsprechende Stelle des Laufflächen-Außenlinienprofils, mit der Radmittelebene zusammenfällt, ist beim Reifen gemäß der Erfindung die dem größten Außendurchmesser entsprechende Stelle 4 einer Lauffläche 3 mit seitlichem Abstand von der Radmittelebene Cw-Cw angeordnet. Der Abstand e zwischen der Stelle 4 und der Radmittelebene Cw-Cw ist nicht kleiner als 1/10 der größten Reifenbreite B gewählt. Linke und rechte Laufflächenabschnitte 5 und 6 beiderseits der Stelle 4 sind so ausgebildet, daß ihre Außenlinienprofile durch Bogen mit dem zugehörigen Krümmungsradius R_ bzw. R₃ dargestellt sind. Die Krümmungsmittelpunkte dieser Bogen sind auf einer gemeinsamen Geraden x-x angeordnet, die zur Radmittelebene Cw-Cw parallel ist und durch die Stelle 4 geht, die von der Radmittelebene Cw-Cw den angegebenen Abstand e hat, derart, daß die Bogen an der Stelle 4 eine gemeinsame, zur Reifendrehachse parallele Tangente haben. Der Krümmungsradius R_? des von den Laufflächenabschnitten 5 und 6 beiderseits der Stelle 4 schmaleren und der Stelle 4 näher gelegenen Abschnitts 5 ist größer als der Krümmungsradius R₃ des breiteren Laufflächenabschnitts 6. Die Differenz R₂~^R3 ^der Krümmungsradien ist nicht größer als 1/5 des größten Reifenaußendurchmessers D gewählt.

Der konkrete Aufbau der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen ist in der nachstehenden Tabelle dargestellt.

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. 9.

Beispiel 1 Beispiel 2 (Fig. 1) (Fig. 2)

Größe (auf Felge)	TB11R24.5 (8.25-24.5)	PS165SR13 (5J χ 13)
Krümmungsradius R„	680 mm	350 mm
Krümmungsradius R-	480 mm	250 mm
Größter Außendurchmesser D	1102 mm	596 mm
Größte Breite B	280 mm	163. mm
Abstand e	28 mm	16,5 mm

Der asymmetrische Radialreifen gemäß der Erfindung hat die nachstehend angegebenen Vorteile, verglichen mit den asymmetrischen Radialreifen herkömmlichen Aufbaus, welche dieselben Krümmungsradien, den gleichen größten Außendurchmesser und dieselbe größte Breite aufweisen, mit der Ausnahme, daß die Reifenmittelebene mit der Radmittelebene zusammenfällt.

Weil bei dem Reifen gemäß der Erfindung die Dickendifferenz zwischen den entgegengesetzten Randabschnitten der Lauffläche gegenüber der herkömmlichen Konstruktion vergrößert werden kann, kann in der Anfangsphase der Bodenaufstandsdruck auf der dem größeren Krümmungsradius entsprechenden Seite erhöht werden. Weil ferner das Laufflächenvolumen relativ verkleinert werden kann, ist eine Kostensenkung möglich.

Weil außerdem beim erfindungsgemäßen Reifen der sich durch hohen Bodenaufstandsdruck auszeichnende Abschnitt bei Geradeausfahrt im Abstand von der Radmittelebene zum Laufflächenrand hin angeordnet ist, verschiebt er sich bei Einwirken einer Seitenkraft von außen nach innen auf den Reifen bei Kurvenfahrt des Fahrzeuges um einen so kleinen Betrag zum Laufflächenrand hin, daß die Zunahme des BodenaufStandsdruckes am Laufflächenrand, hervorgerufen durch das Kurvenfahren des Fahrzeuges, in Grenzen gehalten werden kann.

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Folglich kann die vom Laufflächenrand zu haltende Seitenkraft verringert werden, um die Abriebfestigkeit des Laufflächenrandes zu verbessern.

Die Ergebnisse von Messungen der Bodenaufstandsdruckverteilung beim erfindungsgemäßen und herkömmlichen asymmetrischen Radialreifen sind für Geradeaus- und Kurvenfahrt in Fig. 3a bzw. 3b dargestellt. Für LKW und Busse war die Reifengröße in beiden Fällen 11R 24.5. Der Bodenaufstandsdruck ist für den erfindungsgemäßen Reifen mit einer durchgezogenen, für den herkömmlichen Reifen mit einer strichpunktierten Linie dargestellt.

Aus den in Fig. 3a dargestellten Meßergebnissen für die Geradeausfahrt wird deutlich, daß, obwohl der Bodenaufstandsdruck beim erfindungsgemäßen Reifen in beiden Fällen zu dem einen Laufflächenseitenrand hin abweicht, die den Bodenaufstandsdruck an einem Laufflächenseitenrand erhöhende Wirkung größer ist und die eine ungleichmäßige Abnutzung einschränkende Wirkung besser ist.

Aus den Meßergebnissen für die Kurvenfahrt gemäß Fig. 3b geht hervor, daß die Größe der Verformung der Lauffläche bei Geradeausfahrt bei der erfindungsgemäßen asymmetrischen Gestalt kleiner ist als bei der herkömmlichen asymmetrischen Gestalt, derart, daß an den Laufflächenrändern ein besserer Abnutzungswiderstand erreicht werden kann. Ferner wurden vergleichende Versuche hinsichtlich ungleichmäßiger Abnutzung durchgeführt, indem den in Fig. 1 und 2 dargestellten Reifen entsprechende Reifen herkömmlichen Aufbaus in ein normales Fahrzeug eingebaut wurden.

Zur Durchführung des Versuches wurde ein LKW- und Busreifen der Größe TIR 24.5 auf ein Vorderrad eines LKW montiert, wobei die Vorspur auf 3 mm eingestellt und der Abschnitt von größtem Durchmesser außen angeordnet war. Nach einer Lauf-

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strecke von 40 000 km auf einer Fahrbahn mit Querneigung betrug die Breite der ungleichmäßigen Abnutzung beim herkömmlichen Reifen 15 mm und beim erfindungsgemäßen Reifen 8 mm. Des weiteren wurde ein Versuch mit einem PKW-Reifen der Größe 165 SR 13 durchgeführt, der in einen PKW mit einer Nachspur von 2 mm so eingebaut wurde, daß der Abschnitt von größtem Außendurchmesser nach innen wies. Nach einer Laufstrecke von 20 000 km betrug die Breite der ungleichmäßigen Abnutzung am inneren Laufflächenabschnitt beim herkömmlichen Reifen 6,0 mm und beim erfindungsgemäßen Reifen 4,6 mm. Bei beiden vorstehend angegebenen Tests wurde festgestellt, daß sich bei dem erfindungsgemäßen Reifen eine bessere Wirkung zur Begrenzung von ungleichmäßiger Abnutzung erreichen läßt.

Claims

PATENTANWÄLTE dk.-ing. franz vuesthoff

WUESTHOFF-v. PECHMANN-BEHRENS-GOET^ ^-.h.l.freda ^esthoff («917-191«) Λ-

DIPL.-ING. GERHARD PULS (l9J2-lQ7l)

EUROPEAN PATENTATTORNEYS .„«h.«».»«,hi„ von pechmann

3605339 ^DR-^ING·^{DIETER BEHRENS}

DIPL.-ING. DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ DIPL.-PIJYS. DR. AXEL VON HELLFELD

D-8000 MÜNCHEN

lA-60 132 SCHWEIGERSTRASSE 2

BRIDGESTONE CORPORATION

telefon: (089) 66 20 ji telegramm: protectpatent telex: 524070 telefax: (089) 663936 (in)

Patentanspruch :

Luftreifen in Radialbauart, bei dem in einer durch seine Drehachse gehenden Querschnittsebene in bezug auf die Mittelebene eines Rades eine Karkasse und eine verstärkende Gürtelschicht je ein symmetrisches Außenlinienprofil und eine Lauffläche ein asymmetrisches Außenlinienprofil aufweisen , ν dadurch gekennzeichnet , daß λ das Außenlinienprofil der Lauffläche (3) in der Quer- * schnittsebene die nachstehenden Beziehungen erfüllt:

- Die dem größten Außendurchmesser entsprechende Stelle (4) ist mit seitlichem Abstand von der Radmittelebene (Cw-Cw) angeordnet, und der Abstand (e) zwischen der Stelle (4) und der Radmittelebene (Cw-Cw) ist nicht kleiner als 1/10 der größten Reifenbreite (B);

- wenn die Außenlinien von beiderseits der Stelle (4) gelegenen Laufflächenabschnitten (5,6) angenähert durch je einen entsprechenden Bogen dargestellt sind, ist der Krümmungsradius (R-) des schmaleren Abschnitts (5) größer als der Krümmungsradius (R₃) des breiteren Abschnitts (6), und beide Bogen haben an der Stelle (4) eine gemeinsame Tangente ; und

- zwischen den Krümmungsradien (R_?, R-J und dem größten Reifenaußendurchmesser (D) besteht die Beziehung

0 = R₂ - R₃ = D/5.