DE3605339C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen in Radialbauart mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs.

Ein solcher Luftreifen ist aus der DE 16 80 394 A1 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Reifen kommt es zu sehr unterschiedlichen Auflagedrucken im Grenzbereich zwischen verschiedenen Laufflächenabschnitten. Hierdurch wird in diesem Bereich eine ungleichmäßige Abnutzung des Reifens bewirkt.

Aus der US 34 35 874 C1 ist ein Luftreifen bekannt, bei dem die durch die Mittelebene des Reifens getrennten Laufflächenabschnitte symmetrisch ausgebildet sind.

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., gleichmäßige 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 Außenlinienprofil 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 wobei 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. Folglich 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 Bodenaufstandsdruck 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 dem Laufflächenrand ein übermäßiger Anteil der Seitenkraft lastet. Es ist somit schwierig, die Abnutzung der Schulterabschnitte wirkungsvoll einzudämmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftreifen der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Abriebfestigkeit in den Schulterabschnitten des Reifens verbessert ist.

Bei Rechts-Links-Asymmetrie einer Lauffläche kann eine ungleichmäßige Abnutzung eindämmende Wirkung erzielt werden, wenn die höchste Stelle der Laufflächenaußenlinie, 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 Laufflächenaußenlinie und der Radmittelebene kleiner als ¹/₁₀ der größten Reifenbreite ist, kann der Bodenaufstandsdruck nicht wirkungsvoll ungleichmäßig gemacht werden.

Insbesondere sind die Laufflächenaußenlinien 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 beiden 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 angebenen Abstand (≧ B/10) von der Radmittelebene geht.

Es sei angenommen, daß R₂ und R₃ 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 R₂ ist, ist es zum Eindämmen der Abnutzung in den Randabschnitten wirkungsvoll, wenn der Krümmungsradius R₂ größer gewählt wird als R₃. 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 R₂-R₃ 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) × (B/e).

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß, weil R₂-R₃ ≧ 0 und B/e ≦ 10, diese Formel sich folgendermaßen schreiben läßt:

0≦ R₂-R₃ ≦ D/5.

Mit anderen Worten, es wurde deutlich, daß die Differenz der Krümmungsradien R₂ und R₃ 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:

• - 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 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 R₂ und R₃ und dem größten Reifenaußendurchmessers besteht die Beziehung 0 ≦ R₂-R₃ ≦ D/5.

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.

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

Diese Aufgabe wird gemäß der Lehre des Patentanspruchs gelöst.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 und 2 je einen Querschnitt durch Ausführungsformen eines asymmetrischen Luftreifens, und

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

In Fig. 1 und 2 sind Ausführungsformen für asymmetrische Luftreifen in Radialbauart für LKW dargestellt. Bei beiden Ausführungsformen haben eine Karkasse 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 symmetrische 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 Fig. 1 und 2 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 R₂ und 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 R₂ 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.

Die Ergebnisse von Messungen der Bodenaufstandsdruckverteilung beim erfindungsgemäßen und herkömmlichen asymmetrische 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, 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 11R 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 Laufstrecke 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 angebenen Tests wurde festgestellt, daß sich bei dem erfindungsgemäßen Reifen eine bessere Wirkung zur Begrenzung von ungleichmäßiger Abnutzung erreichen läßt.

Claims (2)

1. Luftreifen in Radialbauart mit

   • - einer Karkasse (1) und einer verstärkenden Gürtelschicht (2), die im Axialschnitt in bezug auf die Mittelebene (Cw) des Reifens symmetrisch ausgebildet sind und
   • - einer Lauffläche (3), die im Axialschnitt in bezug auf die Mittelebene (Cw) asymmetrisch ausgebildet ist und zwei Abschnitte (5, 6) unterschiedlicher Breite aufweist,
2. dadurch gekennzeichnet, daß

   • - der Punkt (4) der Lauffläche (3) mit größtem Außendurchmesser auf der Trennebene (x) zwischen den zwei Laufflächen-Abschnitten (5, 6) liegt,
   • - die Trennebene (x) in bezug auf die Mittelebene (Cw) des Reifens in axialer Richtung um eine Distanz (e) versetzt ist, die nicht geringer ist als ¹/₁₀ der größten Breite (W) des Reifens,
   • - die Außenlinien der beiderseits des Punktes (4) gelegenen Laufflächen-Abschnitte (5, 6) im Axialschnitt bogenförmig verlaufen, wobei der Krümmungsradius (R₂) des schmaleren Laufflächen-Abschnittes (5) größer als der Krümmungsradius (R₃) des breiteren Laufflächen-Abschnittes (6) ist und beide Abschnitte im Punkt (4) größten Außendurchmessers eine gemeinsame Tangente haben und daß
   • - die Krümmungsradien folgender Beziehung genügen: 0 = ≦ R₂-R₃ ≦ D/5wobei D der größte Außendurchmesser des Reifens ist.