DE3619149A1

DE3619149A1 - Fahrzeugreifen mit profilrillen in der laufflaeche

Info

Publication number: DE3619149A1
Application number: DE19863619149
Authority: DE
Inventors: Heiner Volk
Original assignee: Continental Gummi Werke AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 1986-06-06
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1987-12-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeugreifen, insbesondere Fahrzeugluftreifen, mit Profilrillen in der Lauffläche. Die Profilrillen dienen vor allem bei Nässe und Glätte dem hohen Kraftschluß zwischen Reifen und Fahrbahn. Die Profilrillen verkürzen die mögliche Nutzungsdauer eines Reifens nicht nur durch den gegenüber einem Slick verringerten Traganteil (Positivanteil) des Profils, sondern auch durch Spannungskonzentration im Grund der Profilrillen. Unter dem Grund einer Profilrille der Breite B und Tiefe T wird im Rahmen dieser Anmeldung der radial innere Bereich einer Profilrille verstanden, der sich - in der Tiefe - zwischen T-B/2 und T befindet. Profilrillen nach dem Stand der Technik weisen im Querschnitt einen halbkreisförmigen Grund auf.

Es stellt sich die Aufgabe, bei gegebener Profilrillentiefe T und -breite B den Rillengrund so auszubilden, daß die maximale Spannung kleiner ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rillengrund im Querschnitt in den beiden schräg stehenden Bereichen beiderseits der tiefsten Stelle (S) des Profils, die sich in einer Neigung von ϕ _u bis ϕ _o gegenüber der Lauffläche erstrecken - wobei ϕ _u ϕ _o und etwa ϕ _u<20° sowie etwa d _o<56° gilt -, eine Krümmung kleiner als 2/B aufweist. Dabei muß zwar eine Krümmung größer als 2/B beim Übergang des Profilgrundes in die Profilflanken und/oder in der Nähe der tiefsten Stelle des Scheitels des Profilgrundes in Kauf genommen werden, wodurch sich an diesen Stellen die Spannung gegenüber dem Stand der Technik erhöhen kann, aber sie bleibt kleiner als das Spannungsmaximum. Das Spannungsmaximum selbst wird durch die verringerte Krümmung in den höchstbelasteten Bereichen des Profilgrundes gesenkt, und zwar um bis zu 20%. Die verringerte Rißanfälligkeit erfindungsgemäßer Fahrzeugreifen mit neuartiger Profilgrund-Ausbildung führt zu einer erhöhten durchschnittlichen Nutzungsdauer.

Die erfindungsgemäß verringerte Wölbung des Rillengrundes in den Bereichen, die sich von 20° bis 56° Neigung gegenüber der Oberfläche erstrecken können, ermöglicht neben einer Spannungsreduktion auch eine Vergrößerung des Rillenquerschnittes, so daß eine Erhöhung der Nutzungsdauer bei gleichzeitiger Verbesserung des Aquaplaning-Verhaltens erreicht werden kann. Es werden also Fortschritte in zwei Kriterien ermöglicht, die miteinander konkurrieren.

Es gibt Einsatzfälle mit bevorzugter Krafteinleitungsrichtung. Beispielsweise werden quer verlaufende Profilrillenbereiche an einem Anhänger in der Laufrichtung nur durch Bremsungen und durch keinen Antrieb beansprucht. Zweckmäßigerweise liegt, sofern ein drehsinnabhängiger Einbau vorgeschrieben werden kann, der Profilrillenscheitel - entgegen der Drehrichtung verschoben - außermittig, und es sind, sofern nicht die Flanken stark geneigt sind, die Radien an der in Drehrichtung voreilenden Seite der Rille größer als an der nacheilenden. Analog gibt es für längsverlaufende Profilrillenbereiche eine bevorzugte Seitenführungskrafteinleitungsrichtung, so daß auch hier eine asymmetrische Ausbildung des Profilrillengrundes Vorteile verspricht, insbesondere an den axial äußeren Rillen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Figuren erläutert, die im Querschnitt je eine Profilrille bzw. einen Rillengrund zeigen, und zwar:

Fig. 1 eine symmetrische Profilrille mit parallelen geraden Flanken und einem erfindungsgemäßen Rillengrund, dessen beide (Symmetrie-) Hälften jeweils aus drei Kreisbögen mit einer dazwischenliegenden Geraden knickfrei zusammengesetzt sind,

Fig. 2 eine Profilrille ähnlich Fig. 1, jedoch mit sich nach radial außen hin erweiternden Flanken,

Fig. 3 die rechte Hälfte eines symmetrischen Profilrillengrundes mit stetigem Krümmungsverlauf und vergrößerter Querschnittsfläche,

Fig. 4 eine Profilrille ähnlich Fig. 1, jedoch mit asymmetrischem Profilrillengrund.

Die Vorteile der Erfindung, insbesondere die Spannungsreduktion, können am besten mit einem stetig gekrümmten Profilrillengrund erreicht werden. Eine entsprechende Kurve im Formenbau zu verwirklichen und ihre Maßhaltigkeit zu prüfen, bereitet allerdings Schwierigkeiten. Deshalb ist der Rillengrund in allen Ausführungsbeispielen außer dem dritten aus einer kleinen Anzahl von Kreisbögen und geraden Strecken zusammengesetzt, womit fast die gleiche Spannungsreduktion möglich ist.

Der Profilrillengrund des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles ist, gezählt vom Rillenscheitel S aus, zusammengesetzt aus einem Kreis vom Radius R₁, der bis zu der im Winkel ϕ₁ gegenüber der Radialen geneigten Sektorgrenze reicht, einer geraden Strecke der Länge L₂, die bis zu der im Winkel ϕ₂ geneigten Sektorgrenze reicht - wobei freilich ϕ₂=ϕ₁ -, einem Kreis vom Radius R₃, der bis zu der im Winkel ϕ₃ geneigten Sektorgrenze reicht und einem Kreis vom Radius R₄, der bis zu der im Winkel ϕ₄ geneigten Sektorgrenze reicht. An ihn schließen sich die geraden Flanken an. In diesem Ausführungsbeispiel ist ϕ₄=90° gewählt. Dieses Ausführungsbeispiel weist, entsprechend den Unteransprüchen 2 und 3, eine gegenüber dem Halbkreis erhöhte Krümmung sowohl im Rillenscheitel wie auch am Übergang in die Flanken auf. Dadurch kann in einem mittleren Bereich die Krümmung kleiner als beim Halbkreis sein; speziell in diesem Ausführungsbeispiel ist dieser Bereich als gerade Strecke, also mit der Krümmung 0 ausgebildet. Die größten Spannungen liegen im Bereich der kleinsten Krümmung und sind kleiner als bei einem - zum Vergleich strichpunktiert eingezeichneten - halbkreisförmigen Rillengrund.

Die Bezeichnungsweise des Ausführungsbeispieles 2 entspricht der des Beispieles 1. Der Rillengrund, insbesondere die Sektorgrenzwinkel ϕ₃ und ϕ₄ sind der Schrägstellung der Profilrillenflanken angepaßt. Bekanntlich werden die Rillenflanken in solchen Anwendungsfällen V-förmig geneigt, wo eine besonders gute Selbstreinigungswirkung des Profils erforderlich ist. Auch hier ist die maximale Spannung kleiner als bei dem entsprechenden, durch einen Kreisausschnitt gebildeten Rillengrund, der strichpunktiert mit eingezeichnet ist.

Die Fig. 3 zeigt die rechte Hälfte eines symmetrischen Profilrillengrundes mit stetigem Krümmungsverlauf. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Rillenscheitel S schwächer gekrümmt als in den beiden vorherigen Beispielen, und zwar genauso wie der wiederum zum Vergleich herangezogene Halbkreis. Entsprechend dem Hauptanspruch schließt sich weiter außen ein Bereich kleinerer Krümmung an, der von 20° bis 56° Neigung gegenüber der Oberfläche reichen kann. Die kleinste Krümmung wird hier bei der Stelle A erreicht, wo der Kurvenzug um etwa 32° gegenüber der Oberfläche geneigt ist. Als Besonderheit weist diese Profilrille in ihrem Grund eine größere Querschnittsfläche auf als die bisherigen Rillen mit halbkreisförmigem Grund, bietet also bei Regen dem in der Aufstandsfläche verdrängten Wasser bessere Abflußmöglichkeiten. Der erreichte Flächenzuwachs ist in der Figur durch eine gepunktete Schraffur hervorgehoben. Obwohl die zugehörigen Profilblöcke über weniger Material verfügen, liegt infolge der erfindungsgemäßen Krümmung des Profilgrundes die maximale Spannung um einige Prozent niedriger als bei der bisherigen Ausführung.

Die in der Fig. 4 gezeigte Profilrille ist ähnlich der Fig. 1 zusammengesetzt, jedoch zur bevorzugten Tangentialkraftaufnahme an der Reifenoberfläche in der mit bezeichneten Richtung ausgebildet. Insbesondere sind hier die Radien R _n′ auf der linken Seite größer als die entsprechenden Radien R _n″ auf der rechten Seite und der Rillenscheitel S liegt außermittig, entgegen der Richtung der einwirkenden Tangentialkraft verschoben. Die Winkel ϕ _n′ sind etwa gleich ϕ _n″. Natürlich kann die Profilrille an die hier vorausgesetzte bevorzugte Tangentialkrafteinleitungsrichtung noch weiter durch eine Neigung der Rillenflanken entgegen der Einleitungsrichtung angepaßt werden, was aber - wie auch der analoge Vergleich zwischen den Fig. 1 und 2 zeigt - zu keinen großen Änderungen des Profilgrundes führt.

Entscheidend ist, daß der Profilrillengrund im Querschnitt auf beiden Seiten je einen Bereich von - gegenüber der bisherigen halbkreisförmigen Ausbildung - verringerter Krümmung aufweist, wobei dieser Bereich sich in einer Neigung gegenüber der Reifenoberfläche von 20° bis 56° erstrecken kann. Sein Krümmungsminimum liegt zweckmäßigerweise, je nach Belastung und zusätzlicher Forderungen, zwischen 25° und 35°.

Claims

1. Fahrzeugreifen, insbesondere Fahrzeugluftreifen, der in der Lauffläche mindestens eine in ihrem Rillengrunde gekrümmte Profilrille aufweist, deren Breite nachstehend B genannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rillengrund im Querschnitt in den beiden schräg stehenden Bereichen beiderseits der tiefsten Stelle (S) des Profils, die sich in einer Neigung von d _u bis ϕ _o gegenüber der Lauffläche erstrecken - wobei ϕ _u ϕ _o und etwa ϕ _u<20° sowie etwa ϕ _o<56° gilt -, eine Krümmung kleiner als 2/B aufweist.

2. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rillengrund im Querschnitt in der Nähe des Überganges in die Profilflanken stärker als 2/B gekrümmt ist.

3. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rillengrund im Querschnitt in der Nähe der tiefsten Stelle (S) stärker als 2/B gekrümmt ist.

4. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rillengrund im Querschnitt an mindestens einem Punkt die Krümmung 0 aufweist.

5. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rillengrund im Querschnitt nirgends eine Krümmung kleiner als 0 aufweist.

6. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rillengrund im Querschnitt einen stetigen Krümmungsverlauf zeigt, daß beiderseits der tiefsten Stelle (S) der Profilrille die Krümmung je ein relatives Minimum (A) annimmt und daß der Rillengrund in den beiden Krümmungsminima zwischen 25° und 35° gegenüber der Lauffläche geneigt ist.

7. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rillengrund im Querschnitt asymmetrisch ist.