DE3612886C2

DE3612886C2 - Radialluftreifenpaar

Info

Publication number: DE3612886C2
Application number: DE3612886A
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Saneto; Mitsutoshi Saeki
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1986-04-17
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1995-01-05
Anticipated expiration: 2006-04-18
Also published as: US4732194A; DE3612886A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radialluftreifenpaar, wobei ein Reifen auf einer Felge der linken Seite einer Achse und der andere Reifen auf einer Felge auf der rechten Seite derselben Achse eines Fahrzeuges befestigt ist.

Derartige Radialluftreifen weisen in bekannter Weise einen Gürtel mit einer äußeren Gürtelschicht auf, deren Korde bezüglich der Reifenlaufrichtung eine vorgegebene Neigungsrichtung haben. Sie weisen ferner ein Laufflächenprofil mit Reifenumfangsnuten und Quernuten auf, die so angeordnet sind, daß sich ein vorgegebenes Profil ergibt.

Radialluftreifen dieser Art sind durch die DE 30 13 958 A1, DE-OS 14 80 962 und das DE-GM 85 24 632 bekannt geworden.

Im bekannten Fall ist die Kordneigungsrichtung und das vorgegebene Profil für alle Reifen der Fahrzeugachsen gleich, d. h. es erfolgt keine Differenzierung hinsichtlich der Reifen auf der linken und denjenigen auf der rechten Fahrzeugseite.

Bei derartigen Reifen ist die Leistung auf nasser Straße begrenzt.

Wenn ein Fahrzeug auf einer nassen Straße fährt, fällt bekanntlich der Reibungskoeffizient zwischen den Reifen und der nassen Straßenoberfläche stark ab. Besonders wenn die Wassertiefe der Straßenoberfläche groß ist oder wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges hoch ist, bildet sich zwischen den Reifen und der Straßenoberfläche eine Wasserschicht, und der Reibungskoeffizient fällt drastisch ab. Ein solcher Zustand wird allgemein als "Aquaplaning" bezeichnet.

Wenn Aquaplaning auftritt, kann das Fahrzeug praktisch nicht mehr gelenkt werden, und es tritt eine gefährliche, weil unfallträchtige Situation ein.

Daher wurden bis heute bereits verschiedene Versuche am Reifen unternommen, durch geeignete Ausbildungen im Laufflächenprofil sein Aufschwimmen bei nasser Fahrbahn zu verhindern, doch keiner derselben war bis jetzt vollständig zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radialluftreifenpaar zu schaffen, das ausgezeichnete Lenkeigenschaften auch dann gewährleistet, wenn das Fahrzeug auf einer nassen Straße fährt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein Radialluftreifenpaar, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.

Durch diese erfindungsgemäße Zuordnung des Profils und der Kordneigungsrichtung zum linken bzw. rechten Reifen tritt eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich des Aquaplaning-Verhaltens auf.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Radialluftreifenpaares sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines Radialluftreifens unter Darstellung nur einer Reifenhälfte,

Fig. 2 eine schematische Projektions-Darstellung der Korde eines rechten Reifens des erfindungsgemäßen Reifenpaares bezüglich der Reifenlaufrichtung,

Fig. 3 eine schematische Projektions-Darstellung der Korde eines linken Reifens des erfindungsgemäßen Reifenpaares bezüglich der Reifenlaufrichtung,

Fig. 4(A) eine schematische Darstellung, die ein Laufflächenprofil des rechten Reifens in der Reifenlaufrichtung zeigt,

Fig. 4(B) eine schematische Darstellung, die ein Laufflächenprofil des linken Reifens in der Reifenlaufrichtung zeigt,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Abstandes eines gekrümmten Abschnittes einer Quernut von der Mitte einer auseinandergezogenen Profilbreite,

Fig. 6 ein Diagramm, das die Relation zwischen der Umlaufzeit und A=a/(Profil auseinandergezogen mit T/2) zeigt,

Fig. 7(A) eine schematische Darstellung, die einen rechten Reifen mit einer asymmetrischen Laufflächen-Profilstruktur in der Reifenlaufrichtung zeigt,

Fig. 7(B) eine schematische Darstellung, die einen linken Reifen mit einer asymmetrischen Laufflächen-Profilstruktur in der Reifenlaufrichtung zeigt,

Fig. 8(A) und

Fig. 8(B) und

Fig. 9(A) und

Fig. 9(B) und

Fig. 10(A) und

Fig. 10(B) schematische Darstellungen, die verschiedene Laufflächenprofile zeigen,

Fig. 11(A) und

Fig. 11(B) Diagramme, die die Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit (km/h) und einer Umdrehungszahl (N U/min) eines Reifens und zwischen der Geschwindigkeit und der betreffenden Kraft (CF: kg) zeigen,

Fig. 12(A) und

Fig. 12(B) und

Fig. 12(C) schematische Darstellungen von an einem Fahrzeug befestigten Reifen und

Fig. 13 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Laufgeschwindigkeit und der Beschleunigung in Querrichtung eines Testfahrzeuges zeigt.

Radialluftreifen sind allgemein aufgebaut, wie in Fig. 1 der beigefügten Zeichnung gezeigt ist. In Fig. 1 bedeutet das Bezugszeichen 1 eine Laufflächen-Profilschicht und das Bezugszeichen 2 eine Karkassenschicht, die zwischen einem Paar von rechten und linken Wulstdrähten angeordnet ist. Eine obere Gürtelschicht 3u und eine untere Gürtelschicht 3d sind an der Profilschicht 1 derart angeordnet, daß sie die äußere Peripherie der Karkassenschicht 2 umgreifen. Das Bezugszeichen 5 bedeutet ein Paar rechter und linker Seitenwände, die sich jeweils an die rechten bzw. linken Wulstdrähte 4, 4 anschließen. Das Bezugszeichen 6 bedeutet eine Lauffläche, die von der Profilschicht 1 gebildet wird, und das Bezugszeichen 7 bedeutet eine Gürteldeckschicht.

In Reifen, die für Fahren mit hoher Geschwindigkeit ausgelegt sind, wird eine Gürteldeckschicht, die aus einem Nylonmaterial oder dergleichen mit weit niedrigerer Steifheit als die oben beschriebene Gürtelschicht besteht, auf der Gürtelschicht in Reifenumfangsrichtung angeordnet, um die Dauerhaftigkeit bei hoher Geschwindigkeit zu verbessern. Doch da diese Gürteldeckschicht die Leistung, mit der sich die vorliegende Erfindung befaßt, nicht direkt beeinflußt, wird hier die Beschreibung der Gürteldeckschicht weggelassen.

(1) In dem Radialluftreifen des oben beschriebenen Typs ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Kordneigungswinkel der äußersten Gürtelschicht (obere Gürtelschicht 3u) sowie in den Fig. 2 und 3 für den rechten und linken Reifen eines Fahrzeuges in der Laufrichtung gezeigt ist, angeordnet.

Fig. 2 ist eine schematische Projektion der Korde des rechten Reifens des am Fahrzeug befestigten Reifenpaares in der Laufrichtung. Fig. 3 ist eine schematische Projektion der Korde des linken Reifens des oben beschriebenen Reifenpaares in der Laufrichtung. In diesen Figuren bedeutet der Pfeil E die Laufrichtung der Reifen.

Bei dem rechten Reifen in der Laufrichtung ist gemäß Fig. 2 die Neigungsrichtung der Kordfäden 8 der äußersten Gürtelschicht 8u so angeordnet, daß sie nach links abwärts bezüglich der Drehrichtung E (nachfolgend als "L-Struktur" bezeichnet) geneigt ist. Andererseits ist gemäß Fig. 3 die Neigungsrichtung der Kordfäden 8 der äußersten Gürtelschicht 3u in dem linken Reifen in der Laufrichtung so angeordnet, daß sie nach rechts abwärts bezüglich der Drehrichtung E geneigt ist (nachfolgend als "R-Struktur" bezeichnet).

Wenn die Kordneigungsrichtungen der Gürtelschichten wie oben beschrieben festgelegt sind, ist es möglich, ein Fahrzeug mit gut ausgeglichener Fahrleistung bei einem kleinen Lenkwinkel zu bekommen.

(2) Bei der vorliegenden Erfindung werden weiterhin Laufflächenprofile, wie sie den Fig. 4(A) und Fig. 4(B) gezeigt sind, auf den Laufflächen der Reifen ausgebildet.

Fig. 4(A) zeigt das Profil des rechten Reifens in der Laufrichtung, während Fig. 4(B) das Profil des linken Reifens in der Laufrichtung zeigt.

Jedes dieser Profile besteht aus mehreren Reifenumfangsnuten 10, die ringartig in Reifenumfangsrichtung ausgebildet sind, und Quernuten 11, die die Reifenumfangsnuten 10 miteinander verbinden. Winkelabschnitte 12 sind in den Quernuten 11 derart angeordnet, daß sie in der Reifenlaufrichtung pfeilförmig vorspringen. Sie sind außerhalb der Mitte der Profilbreite T in der Laufrichtung angeordnet.

Der Abstand eines jeden Winkelabschnittes 12 von der Mitte der Breite T des Profils ist in Fig. 5 durch das Symbol a angegeben, wobei das Symbol M die Mittellinie der Breite T des Profils bedeutet.

Bezüglich dieses Abstandes a wurde die Beziehung zwischen A=a/ T/2 und einer Umdrehungszeit eines Kreises bei Feuchtigkeit mit dem in Fig. 6 gezeigten Ergebnis empirisch geprüft. In Fig. 6 bedeutet ein Pluswert, daß der Winkelpunkt, von der Achse gesehen, hinter der Mitte angeordnet ist, während ein Minuswert bedeutet, daß der Winkelpunkt vor der Mitte angeordnet ist. Die Ordinate bedeutet die Umlaufzeit, während die Abszisse den A-Wert zeigt (0 auf der Abszisse bedeutet die mittlere Position der Profilbreite T). In Fig. 6 bedeutet der schwarze Punkt Abschnitte, die nicht den Winkelabschnitt haben. Es ist aus diesem Diagramm verständlich, daß der A-Wert vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 0,8 liegt.

(3) Der Radialluftreifen der vorliegenden Erfindung, der die oben beschriebenen wesentlichen Erfordernisse (1) und (2) besitzt, kann nicht nur eine symmetrische Profilstruktur haben, in welcher der Profilradius des Reifens rechts und links bezüglich der Äquatorebene des Reifens der gleiche ist, sondern kann auch eine asymmetrische Profilstruktur aufweisen, in welcher der Profilradius des Reifens rechts und links bezüglich der Äquatorebene des Reifens unterschiedlich ist, wie in den Fig. 7(A) bzw. Fig. 7(B) gezeigt ist.

Fig. 7(A) zeigt den Reifen mit asymmetrischer Profilstruktur auf der rechten Seite in der Laufrichtung, und Fig. 7(B) zeigt den Reifen mit der asymmetrischen Profilstruktur auf der linken Seite in der Laufrichtung. In diesen Figuren ist der Profilradius TR₁ größer als TR₂, und der Reifen ist so befestigt, daß sein Abschnitt auf der TR₁-Seite vom Fahrzeug aus nach außen gerichtet ist.

Nunmehr werden die Gründe, warum die Forderungen (1) und (2) bei der vorliegenden Erfindung aufgestellt werden, im einzelnen für den Fall der Radialluftreifen der L-Struktur und R-Struktur, von denen jede die symmetrische Profilstruktur hat, erklärt.

Die Fig. 8, 9 und 10 zeigen verschiedene Profilbilder. Fig. 8(A) und Fig. 8(B) zeigen die Fälle, in denen die Winkelabschnitte 12 der Quernuten 11 rechts von der Mitte der Profilbreite T in der Reifenlaufrichtung (in der durch den Pfeil gezeigten Richtung) angeordnet sind, und die Fig. 9(A) und Fig. 9(B) zeigen die Fälle, in denen die Winkelabschnitte 12 der Quernuten 11 in der Mitte der Profilbreite T liegen. Die Fig. 10(A) und Fig. 10(B) zeigen die Fälle, in denen die Winkelabschnitte 12 der Quernuten 11 links von der Mitte der Profilbreite in der Reifenlaufrichtung (in der durch den Pfeil angezeigten Richtung) liegen.

Die Seitenführungskraft und die Umdrehungszahl (N; U/min) der Reifen mit den Profilbildern dieser drei Abbildungsarten wurden auf einer nassen Straßenoberfläche (Wassertiefe 4 mm) und einer trockenen Straßenoberfläche (Trommeloberfläche) in einer Halle mit dem in den Fig. 11(A) und 11(B) gezeigten Ergebnis gemessen.

Die Reifen A und D hatten die in den Fig. 8(A) bzw. 8(B) gezeigten Profilbilder.

Die Reifen B und E hatten die in den Fig. 9(A) bzw. 9(B) gezeigten Profilbilder.

Die Reifen C und F hatten die in den Fig. 10(A) bzw. 10(B) gezeigten Profilbilder.

Die Reifen A, B und C hatten die L-Struktur, während die Reifen D, E und F die R-Struktur hatten.

In den Fig. 11(A) und 11(B) bedeutet die Ordinate die Geschwindigkeit (km/h) und die Abszisse die Umdrehungszahl (n U/min) des Reifens und die Seitenführungskraft (CF: kg). Fig. 11(A) gilt für die Reifen der L-Struktur und Fig. 11(B) für die Reifen der R-Struktur.

Wie klar aus Fig. 11(A) ersichtlich ist, war im Falle der Reifen mit der L-Struktur und mit einem minus-Rutschwinkel (Linksdrehung) der Abfall der Seitenführungskraft auf der feuchten Straßenoberfläche gering, der Abfall der Umdrehungszahl des Reifens war auch gering, und die Reibung zwischen der Straßenoberfläche und der Reifenlauffläche war groß im Falle des Reifens (Reifens A), in welchem die Winkelabschnitte 12 der Quernuten 11 auf der rechten Seite (auf der Serienseite) in der Reifenlaufrichtung lagen. Die Seitenführungskraft auf der trockenen Straßenoberfläche war in diesem Fall auch groß. Im Falle der Reifen mit der R-Struktur und einem plus-Rutschwinkel (Rechtsdrehung) war der Abfall der Seitenführungskraft auf der feuchten Straßenoberfläche gering, der Abfall der Umdrehungszahl des Reifens war auch gering, und die Reibung zwischen der Straßenoberfläche und der Reifenlauffläche war groß im Falle des Reifens (Reifen F), in dem die Winkelabschnitte 12 der Quernuten 11 auf der linken Seite in der Reifenlaufrichtung sich befanden, wie in Fig. 11(B) gezeigt ist. Die Seitenführungskraft auf der trockenen Straßenoberfläche war in diesem Fall auch groß.

Der Ausdruck "plus" in Fig. 11(A) bedeutet, daß die Reifenserienseite auf der rechten Seite ist und der Rutschwinkel des Reifens sich auf der rechten Seite entwickelt, und in Fig. 11(B) bedeutet er, daß die Reifenserienseite sich auf der linken Seite befindet und der Reifenrutschwinkel sich auf der rechten Seite entwickelt.

Wenn ein Fahrzeug auslenkt, bewegt sich eine Last allgemein zu dem äußeren Reifen auf derselben Achse des Fahrzeugkörpers, von der Mitte der Auslenkradius des Fahrzeuges aus gesehen, und die Belastung auf dem äußeren Reifen wird größer, als wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, während die Belastung auf dem inneren Reifen kleiner wird. Aus diesem Grund kann eine höhere Seitenführungskraft (Reibungskraft) selbst beim Fahren auf der feuchten Straßenoberfläche erhalten werden, indem der Reifen A auf der rechten Seite und der Reifen F auf der linken Seite befestigt wird. Dies deswegen, da CF des plus-Rutschwinkels des Reifens links zur Zeit der Rechtsdrehung stark beiträgt und CF des minus-Rutschwinkels des Reifens links stark bei der Linksdrehung beiträgt.

Es ist so verständlich, daß, wenn der Reifen mit der L-Struktur als der rechte Reifen und der Reifen mit der R-Struktur als der linke Reifen verwendet wird, die Quernuten, die in der Reifenlaufrichtung vorspringen, in solcher Weise ausgebildet sein können, daß ihre Winkelabschnitte nach außen angeordnet sind.

Experimentelles Beispiel

Ein Lauftest eines Fahrzeuges wurde unter Verwendung mehrerer in Fig. 12 gezeigter und auch nachfolgend aufgeführter Reifenanordnungen unter realen Bedingungen durchgeführt.

Reifenanordnung S₁

[Vergleichsbeispiel, in Fig. 12(A) gezeigt]
Reifenstruktur: symmetrisches Profil
Quernut-Winkelabschnitt: in der Mitte der Profilbreite
Rechter Reifen: L-Struktur
Linker Reifen: R-Struktur

Reifenanordnung S₂

[Beispiel nach der Erfindung, in Fig. 12(B) gezeigt]
Reifenstruktur: symmetrisches Profil
Quernut-Winkelabschnitt: außen Rechter Reifen: L-Struktur
Linker Reifen: R-Struktur

Reifenanordnung S₃

[Beispiel nach der Erfindung, in Fig. 12(C) gezeigt]
Reifenstruktur: asymmetrisches Profil
Quernut-Winkelabschnitt: außen Rechter Reifen: L-Struktur
Linker Reifen: R-Struktur

Das für den Test verwendete Fahrzeug war ein "Alpina B 7S Turbo", und die Reifengröße war 225/50 VR 16. Der tatsächliche Fahrzeuglauftest wurde durchgeführt, indem die Laufgeschwindigkeit und die Beschleunigung in der Querrichtung gemessen wurden, während das Testfahrzeug um einen vorbestimmten Kreisumfang (der teilweise eine feuchte Straßenoberfläche von 4 mm Tiefe hatte) wendete. Das Ergebnis ist in Fig. 13 gezeigt. In diesem Diagramm bedeutet in den Kurven der Kreis ○ die Reifenanordnung S₁, X bedeutet die Reifenanordnung S₂, und das ∆ bedeutet die Reifenanordnung S₃. Die Ordinate zeigt die Beschleunigung (G) in der Querrichtung, und die Abszisse zeigt die Laufgeschwindigkeit (km/h).

Aus Fig. 13 ist verständlich, daß der Abfall der Beschleunigung in der Querrichtung bis zu einer hohen Geschwindigkeit kleiner und die Grenzgeschwindigkeit für das Auftreten von Aquaplaning im Falle der Reifenanordnung S₂, bei der der Quernut-Winkelabschnitt am äußeren Abschnitt des Reifens ist, größer als in der Reifenanordnung S₁, bei der der Reifennut-Winkelabschnitt in der Mitte des Reifens bei der Gestaltung des Profilbildes sich befindet, ist. Es ist auch verständlich, daß der Abfall der Beschleunigung in der Querrichtung bei der Reifenanordnung S₃ mit dem asymmetrischen Profil kleiner als bei der Reifenanordnung S₂ ist. Daher zeigte die Reifenanordnung S₃ die höchste Grenzgeschwindigkeit für das Auftreten von Aquaplaning, und der Wagen kann in diesem Fall selbst bei hoher Geschwindigkeit sicher gelenkt werden.

Wie oben beschrieben, verwendet die vorliegende Erfindung die L-Struktur und die R-Struktur für die Gürtelschichten des Reifens und ordnet die pfeilförmig vorspringenden Winkelabschnitte der Quernuten in dem Profil auf der Reifenlauffläche in den äußeren Abschnitten von der Mitte der Profilbreite aus gesehen bezüglich der Reifenlaufrichtung an. Daher kann die vorliegende Erfindung die Laufleistung auf einer feuchten Straßenoberfläche wesentlich verbessern.

Claims

1. Radialluftreifenpaar,

- wobei ein Reifen auf einer Felge auf der linken Seite einer Achse und der andere Reifen auf einer Felge auf der rechten Seite derselben Achse eines Fahrzeuges befestigt ist,
- wobei jeder Reifen einen Gürtel mit einer äußeren Gürtelschicht aufweist, deren Korde beim rechten Reifen bezüglich der Reifenlaufrichtung derart angeordnet sind, daß sie nach links abwärts bezüglich der Reifenlaufrichtung in der Projektion gesehen, und beim linken Reifen bezüglich der Reifenlaufrichtung derart angeordnet sind, daß sie nach rechts abwärts bezüglich der Reifenlaufrichtung in der Projektion gesehen, angeordnet sind und
- wobei jeder Reifen ein Laufflächenprofil ausweist, das aus mehreren Reifenumfangsnuten und mehreren Quernuten besteht, so daß sich in Reifenlaufrichtung ein durch die Quernuten gebildetes, pfeilförmiges Profil ergibt, dessen Pfeilspitzen beim linken Reifen links außerhalb der Mitte der Profilbreite in Reifenlaufrichtung und beim rechten Reifen rechts außerhalb der Mitte der Profilbreite in Reifenlaufrichtung angeordnet sind.

2. Radialluftreifenpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifen eine symmetrische Profilstruktur haben, in welcher der Profilradius des Reifens auf der rechten Seite und auf der linken Seite bezüglich der Reifenäquatorebene der gleiche ist.

3. Radialluftreifenpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifen eine asymmetrische Profilstruktur haben, in welcher der Profilradius des Reifens auf der rechten Seite zu dem der linken Seite bezüglich der Reifenäquatorebene unterschiedlich ist.