DE3701909A1

DE3701909A1 - Pneumatischer guertelreifen fuer personenfahrzeuge

Info

Publication number: DE3701909A1
Application number: DE3701909A
Authority: DE
Inventors: Takashi Yamashita; Tetsuya Kuze; Tuneo Morikawa
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1986-01-29
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1987-07-30
Also published as: JPS62175204A; US4730654A

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des Blockmusters, das auf dem bodenberührenden Teil eines Reifens vorgesehen ist. Spezieller befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem pneumatischen Gürtelreifen für Passagierfahrzeuge, der bezüglich der Steuerstabilität auf trockenen Straßen, der Steuerstabilität auf feuchten Straßen und des Fahrkom forts verbessert ist.

In den jüngstvergangenen Jahren wurden mit der Entwicklung von Autobahnnetzen und der verbesserten Leistung von Passa gierfahrzeugen mehr und mehr strenge und verschiedene Lei stungserfordernisse für Reifen aufgestellt. Beispielsweise wurden Alljahreszeitenreifen vorgeschlagen, bei denen die Fahrleistung auf feuchten Straßen im Vergleich mit der Fahr leistung auf trockenen Straßen nicht sehr schlecht ist, und weiterhin wurden Reifen vorgeschlagen, bei denen ein speziel les Gürtelmaterial zur Verbesserung des Fahrkomforts ver wendet wird.

Mittlerweile ist es bekannt, daß, da die Fahrleistung auf trockenen Straßen (Trockensteuerstabilität), die Fahrlei stung auf feuchten Straßen (Naßsteuerstabilität) und der Fahrkomfort einander stören, die Verbesserung einer dieser Leistungseigenschaften eine Verminderung der anderen Lei stungseigenschaft verursacht. Bisher wurden Reifen, die al len obigen Erfordernissen genügen, nicht vorgeschlagen.

Demnach wurden als Grundlage der vorliegenden Erfindung verschiedene Untersuchungen gemacht, um gleichzeitig alle der obigen Leistungserfordernisse zu verbessern. Als Ergeb nis hiervon wurde gefunden, daß (1) die Steuerstabilität hauptsächlich während des Kurvenfahrens bewertet wird und (2) der Fahrkomfort hauptsächlich während des Fahrens auf gerader Strecke bewertet wird. Außerdem wurde bei der Unter suchung der Funktionen des Blockmusters des bodenberührenden Teils des Reifens streng geprüft, wie die Funktionen der Reifen unter solchen Bedingungen optimiert werden können, daß die Reifen an einem Fahrzeug befestigt sind, und nicht nach der herkömmlichen Methode, bei der Prüfungen vorgenom men wurden, bei denen die Reifen alleine verwendet wurden. Besonders bezüglich Flachreifen mit einem Flachheitsverhält nis von 0,7 oder weniger, die in den jüngstvergangenen Jahren verwendet wurden, wurde es möglich, die Funktionen des bodenberührenden Abschnitts des Reifens in betreffende für die Funktion verantwortliche Abschnitte aufzuteilen, da eine große Gürtelbreite (Bodenbreite) gewählt werden kann. Mit anderen Worten, es wurden Versuche zur Optimierung aller Situationen unternommen, indem die jeweils mit der Leistungs eigenschaft, die in einer bestimmten Situation am wichtig sten erscheint, verbundenen Funktionen maximiert wurden.

Demnach ist es ein Ziel der Erfindung, einen bezüglich der Steuerstabilität auf trockenen Straßen, der Steuerstabilität auf feuchten Straßen und des Fahrkomforts verbesserten Gür telreifen zu bekommen, indem das Blockmuster auf dem bo denberührenden Abschnitt eines Reifens reformiert wird.

Gemäß der Erfindung bekommt man einen pneumatischen Gürtel reifen für Personenfahrzeuge mit einem im rechten und lin ken Abschnitt asymmetrischen Blockmuster auf dem bodenbe rührenden Abschnitt des Reifens, welches durch drei oder mehr gerade, einen geschlossenen Ring bildende Nuten in der Umfangsrichtung des Reifens und mehrere sich von den geraden Nuten zur Radialrichtung des Reifens hin erstrecken de Unternuten gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß (1) das Flächenverhältnis der Nuten in der inneren Hälfte in der Radialrichtung des bodenberührenden Bereichs des Reifens, wenn dieser auf einem Fahrzeug befestigt ist, das 1,2- bis 1,4fache des Flächenverhältnisses der Nuten in der äußeren Hälfte in der Radialrichtung des bodenberühren den Abschnitts des Reifens ist, daß (2) der Winkel der Un ternuten in dem Mittelabschnitt in der Radialrichtung des bodenberührenden Abschnitts des Reifens gegenüber der Um fangsrichtung des Reifens 45° bis 75° ist und daß (3) der Winkel der Unternuten in beiden Endabschnitten in der Radial richtung des bodenberührenden Abschnittes des Reifens gegen über der Umfangsrichtung des Reifens 65° bis 90° ist und um wenigstens 5° größer als der Winkel der Unternuten im Mittel bereich des bodenberührenden Abschnittes des Reifens ist.

Die obigen und anderen Ziele und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung offenbar.

In der Zeichnung bedeuten

die Fig. 1 und 2 jeweils eine Ausführungsform des Profilmusters eines Reifens nach der Erfindung,

die Fig. 3 bis 5 jeweils das Profilmuster eines herkömm lichen Reifens,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Kurvenfahrkräfte von Reifen und

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Kreisgeschwindigkeit von Reifen auf feuchter Straße.

Im allgemeinen ist in einem pneumatischen Gürtelreifen für Personenfahrzeuge eine Karkassenschicht, deren Kordwinkel zur Umfangsrichtung des Reifens 70° bis 90° ist, zwischen einem Paar rechter und linker Wulstabschnitte vorgesehen. In dem Profilabschnitt ist auf der Karkassenschicht eine Gürtelschicht angeordnet. Außerdem ist ein Profilmuster, d.h. ein Blockmuster, das in mehrere Blöcke durch Nuten unterteilt ist, auf dem bodenberührenden Abschnitt des Rei fens ausgebildet.

Eine organische Faser, wie Nylon oder Polyester, wird allge mein als ein Material für den Karkassenkord, der die Kar kassenschicht bildet, verwendet. Andererseits kann auch, obwohl ein Stahlkord hauptsächlich als Kord für die Gürtel schicht verwendet wird, ein Aramidkord (der ein aromati scher Polyamidfaserkord ist) usw. ebenfalls verwendet werden.

Außerdem gibt es heutzutage auch einen Reifen, bei dem eine Gürtelüberzugsschicht aus einem Nylonkord auf der Gürtel schicht zum Zwecke einer Verbesserung einer Hochgeschwindig keitsdauerhaftigkeit vorgesehen ist. Der Kordwinkel des Nylonkords gegenüber der Umfangsrichtung des Reifens ist im wesentlichen 0° (parallel).

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Block- oder Profil musters des pneumatischen Gürtelreifens für Personenfahr zeuge nach der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 sind vier geradlinige Nuten 1 in geschlossener Kreisform in der Um fangsrichtung EE′ des Reifens vorgesehen. Außerdem erstrec ken sich mehrere Unternuten 2 von diesen geradlinigen Nuten 1 aus zu der Radialrichtung des Reifens (d. h. der Querrich tung des Reifens) FF′. Die geradlinigen Nuten 1 arbeiten mit den Unternuten 2 unter Bildung von Blöcken m zusammen. 2 c bedeutet Unternuten, die im Mittelabschnitt der Radial richtung des bodenberührenden Abschnittes des Reifens vor gesehen sind, und 2 s bedeutet Nuten, die in den beiden End abschnitten in der Radialrichtung des bodenberührenden Ab schnittes des Reifens vorgesehen sind. T bedeutet die Bo denbreite des Reifens. Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungs form des Block- oder Profilmusters des Reifens nach der Erfindung.

Es ist bekannt, daß die Steuerbarkeit und Stabilität auf nassen Straßen hauptsächlich durch die Entwässerungsleistung des bodenberührenden Abschnittes eines Reifens bestimmt werden, und die geradlinigen Nuten in der Umfangsrichtung des Reifens haben eine ausgezeichnete Entwässerungwirkung. Bei der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, daß wenigstens drei geradlinige Nuten vorgesehen sind. In die sem Zusammenhang sei festgestellt, daß eine Erhöhung der Anzahl der geradlinigen Nuten nicht notwendigerweise zu besseren Ergebnissen führt. Eine bevorzugte Anzahl der ge radlinigen Nuten ist sieben oder weniger im Hinblick auf die Beziehung zu den Blöcken m. Speziell können gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Reifen mit einer Flachheit von 80%, 70%, 60% und 50% drei, vier, fünf bzw- sechs geradlinige Nuten haben.

Bei der vorliegenden Erfindung wurden die folgenden drei Faktoren (1) bis (3) bezüglich des im rechten und linken Abschnitt asymmetrischen Block- oder Profilmusters, wie es in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, aufgestellt.

(1) Das Flächenverhältnis der Nuten in der inneren Hälfte a in der Radialrichtung des bodenberührenden Abschnittes des Reifens, der auf einem Fahrzeug befestigt ist, sollte das 1,2- bis 1,4fache desjenigen der Nuten in der äußeren Hälfte b in der Radialrichtung des bodenberührenden Abschnittes des Reifens sein.

Die obige Regel der Nutenfläche wurde aufgrund der folgen den Erkenntnis aufgebaut. Als Ergebnis detaillierter Studien des Verhaltens von Reifen während des Kurvenfahrens eines Fahrzeuges wurden folgende Punkte gefunden. Der Wechsel der Belastung wird durch Zentrifugalkraft während des Kurvenfah rens verursacht. Der äußere Abschnitt des auf einem Fahrzeug befestigten Reifens ist wichtig für den äußeren im Kreis fahrenden Reifen, während der innere Abschnitt des auf einem Fahrzeug befestigten Reifens wichtig für den inneren auf einem Kreis fahrenden Reifen ist. In diesem Zusammenhang kann eine ausgezeichnete Steuerstabilität nur dann erhal ten werden, wenn die Nutenfläche des inneren Abschnitts das 1,2- bis 1,4fache derjenigen des äußeren Abschnittes ist.

Da das Nutenflächenverhältnis bzw. die Nutenfläche der inne ren Hälfte groß ist, zeigt der Reifen eine ausgezeichnete Schlagabsorption, während er die Störung, wie Fugen oder Spalte, überwindet, was zu einem ausgezeichneten Fahrkom fort beiträgt. Wenn das Verhältnis kleiner als das 1,2fa che ist, kann man eine ausreichende Wirkung nicht erhalten. Wenn andererseits das Verhältnis 1,4 übersteigt, wird der Einfluß der Steifheit des Blockes m in der äußeren Hälfte b erhöht, was einen ungenügenden Verbesserungsgrad verur sacht.

(2) Der Winkel R c der Unternuten 2 c im Mittelabschnitt in der Radialrichtung des bodenberührenden Abschnittes des Reifens in bezug oder gegenüber der Umfangsrichtung EE′ des Reifens sollte 45° bis 75° sein.

Auf einer Straße, die einen geringen Reibungskoeffizienten µ hat, wie auf einer feuchten Straße, ist die Straßengrif figkeit unter einer leichten Belastung zum Zeitpunkt einer Veränderung der auf den Reifen ausgeübten Belastung von Wich tigkeit, da die durch das Bremsen und Anfahren verursachte Massenkraft oder Trägheitskraft auf den Reifen einwirkt. Besonders der Winkel der Unternuten auf dem Reifen in des sen Mittelabschnitt, der der bodenberührende Abschnitt ist, unter einer geringen Belastung ist von Wichtigkeit. Wenn der Winkel größer als 75° in bezug auf die Umfangsrichtung EE′ des Reifens, besonders nahe 90°, ist, kann kein zufrie denstellender Entwässerungseffekt erhalten werden, was zu einer ungenügenden Griffigkeit führt. Daher sollte der Win kel 8 c 45° bis 75° sein.

(3) Der Winkel R s der Unternuten 2 s in den beiden Endab schnitten in der Radialrichtung des bodenberührenden Ab schnittes des Reifens in bezug auf die Umfangsrichtung EE′ des Reifens sollte 65° bis 90° sein und sollte um wenigstens 5° größer als der Winkel 8 c der Unternuten 2 c im Mittelab schnitt des bodenberührenden Abschnittes des Reifens sein.

Der Grund, warum der Winkel R s der Unternuten 2 s 65° bis 90° sein sollte, ist der, daß in diesem Winkelbereich der Zug des äußeren auf einem Kreis fahrenden Reifens des Fahr zeugs größer als der des inneren Reifens ist. Wenn speziell der Winkel kleiner als 65° ist, ist die Steifheit der Blöcke in beiden Endabschnitten zu klein, was es unmöglich macht, einen wirksamen Unterschied in der Steifheit der Blöcke zu erhalten. Wenn der Winkel 90° übersteigt, wird in ungünsti ger Weise eine Durchbiegung zwischen den Unternuten im Mit telabschnitt des bodenberührenden Abschnittes des Reifens und den Unternuten in den beiden Endabschnitten in der Ra dialrichtung des Reifens verursacht, was zur Verminderung der Entwässerungseffizienz der Unternuten führt. Wenn ande rerseits der Winkel R s 65° bis 90° ist, erteilen die Reifen selbst dem Fahrzeug während des Lenkens einen Vorspureffekt, was zu einer ausgezeichneten Steuerstabilität führt. In die sem Zusammenhang ist es bevorzugt, daß der Winkel R s der Un ternuten 2 s in dem äußeren Endabschnitt in der Radialrich tung des bodenberührenden Abschnittes des Reifens 75° bis 90° ist, während der Winkel R s der Unternuten 2 s in dem inneren Endabschnitt in der Radialrichtung des bodenberüh renden Abschnittes des Reifens 65° bis 75° ist.

Der Grund, warum R s um wenigstens 5° größer als R c sein sollte, ist folgender. Der Wechsel der Belastung infolge der Zentrifugalkraft während des Kurvenfahrens erhöht die Wichtigkeit der Steifheit der äußeren kreisfahrenden Blöcke. Da der Winkel der Nuten der beiden Endabschnitte größer als jener der Nuten der Mittelabschnitte ist (d. h. nahe 90° bezüglich der Nuten der Radialrichtung), wird die Steifheit der Blöcke in der Radialrichtung größer als jene der Blöcke in dem Mittelabschnitt, was zu einer ausgezeichneten Kurven fahrleistung, d. h. zu ausgezeichneter Steuerstabilität führt.

Das folgende Beispiel erläutert speziell die Wirkung der vorliegenden Erfindung.

Beispiel

Die Leistungsbewertung erfolgte mit dem folgenden Reifen nach der Erfindung und mit Vergleichsreifen. Die Ergebnisse sind nachfolgend gezeigt.

(a) Reifen nach der Erfindung

Ein asymmetrisches Profilmuster, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wurde auf einem profillosen Reifen mit einer Größe 185/70 R13 eingeprägt. Das Verhältnis der Fläche der Nuten der inneren Hälfte a war das 1,3fache derjenigen der Nuten der äußeren Hälfte b. Der Winkel R c der Unternuten im mitt leren Abschnitt war 50°. Der Winkel R s der Unternuten in dem äußeren Endabschnitt war 80°. Der Winkel R s der Unter nuten in dem inneren Endabschnit war 70°. Der Prozentsatz der Gesamtnutenfläche war 40%.

(b) Vergleichsreifen

Ein symmetrisches Profilmuster, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wurde auf einem profillosen Reifen mit einer Größe 185/70 R13 eingeprägt. Der rechte und linke Abschnitt, d. h. die Innenseite und Außenseite des Profilmusters des auf dem Fahrzeug befestigten Reifens waren im wesentlichen gleich (d. h. punktsymmetrisch). Alle Winkel der Unternuten waren 50°. Der Prozentsatz der Gesamtnutenfläche war 40%.

(c) Vergleichsreifen 2

Ein symmetrisches Profilmuster, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, wurde auf einem profillosen Reifen mit einer Größe 185/70 R13 eingeprägt. Der rechte und linke Abschnitt, d. h. die Innenseite und Außenseite des Profilmusters des auf dem Fahrzeug befestigten Reifens waren im wesentlichen gleich (d. h. punktsymmetrisch). Der Winkel der Unternuten im Mit telabschnitt war 90°. Der Winkel der Unternuten in beiden Endabschnitten war 40°. Der Prozentsatz der Gesamtnutenflä che war 40%.

(d) Vergleichsreifen 3

Ein asymmetrisches Profilmuster, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, wurde auf einem profillosen Reifen der Größe 185/70 R13 eingeprägt. Das Verhältnis der Fläche der Nuten der inneren Hälfte a war das 1,5fache derjenigen der Nuten der äußeren Hälfte b. Der Winkel der Unternuten in dem mittleren Bereich war 30°. Der Winkel der Unternuten in dem äußeren Endab schnitt war 80°. Der Winkel der Unternuten in dem inneren Endabschnitt war 70°. Der Prozentsatz der Gesamtnutenfläche war 40%.

Steuerstabilität

Kurvenfahrtests in einem Raum wurden durchgeführt, um die Charakteristiken zu bestimmen, die als ein Ersatz für Steu erstabilität dienen können. Die Ergebnisse sind in Fig. 6 gezeigt.

In Fig. 6 wurde die maximale Kurvenfahrkraft, bestimmt un ter einem Innendruck von 1,9 kg/cm², einer Belastung von 450 kg/Reifen, einer Felge 5Jx13, einer Geschwindigkeit von 20 km/h und einem Trommeldurchmesser von 2500, als das Verhältnis ausgedrückt, das die maximale Kurvenfahrkraft des Vergleichsreifens 1 als 100 nimmt. Je größer der Wert, desto besser ist die Leistung. Der Wert in dem asymmetri schen Profilmuster war jener der äußeren kreisfahrenden Sei te.

Aus Fig. 6 ist klar ersichtlich, daß der Reifen nach der Erfindung ausgezeichnet hinsichtlich der Kurvenfahrleistung ist.

Bewegungsleistung auf nasser Straße

Die Fahrzeuge, auf denen die Reifen befestigt wurden, ließ man auf einer nassen Straße im Kreis mit einem Radius von 30 m fahren, um die Charakteristiken zu bestimmen, die als ein Ersatz für die Bewegungsleistung auf nasser Straße die nen können. Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt, in wel cher die maximale Geschwindigkeit als das Verhältnis ausge drückt ist, das die maximale Geschwindigkeit des Vergleichs reifens 1 als 100 nimmt. Je größer der Wert ist, desto be ser ist die obere Grenze. Die Bestimmung wurde mit einem Innendruck von 1,9 kg/cm² unter Verwendung einer Felge 5Jx13 durchgeführt.

Aus Fig. 7 ist klar ersichtlich, daß der Reifen nach der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete Leistung hat.

Fahrkomfort

Der Fahrkomfort wurde von vier Berufsfahrern auf dem Fahr zeug bewertet. Bezüglich des Reifens nach der Erfindung wurde ein ausgezeichneter Fahrkomfort erhalten. Andererseits wurde bezüglich der Reifen 2, 3 und 4 gegenüber dem Ver gleichsreifen 1 keine Verbesserung erhalten.

Anschließend wurde ein Reifen mit einem asymmetrischen Pro filmuster, wie in Fig. 2 gezeigt, unter Verwendung einer Form hergestellt und den gleichen Bewertungstests, wie oben erwähnt, unterzogen. Als Ergebnis wurde bestätigt, daß der Reifen bezüglich aller Charakteristiken ausgezeichnet war. Der Reifen hatte eine Größe 185/70 R13, 40% Gesamtnutenflä che, ein Verhältnis der Nutenfläche der inneren Hälfte a zu derjenigen der äußeren Hälfte b von 1,5, einen Winkel der Unternuten im mittleren Bereich von 50° und 60°, einen Winkel der Unternuten im äußeren Endabschnitt von 80° und einen Winkel der Unternuten im inneren Endabschnitt von 70°.

Wie aus dem Obigen ersichtlich ist, ermöglichen die Fakto ren (1) bis (3) nach der Erfindung gleichzeitig eine Ver besserung der Steuerstabilität auf trocknen Straßen, der Steuerstabilität auf nassen Straßen und des Fahrkomforts.

Claims

Pneumatischer Gürtelreifen für Personenfahrzeuge mit einem im rechten und linken Abschnitt asymmetrischen Profilmuster auf dem bodenberührenden Abschnitt des Reifens, das von drei oder mehr einen geschlossenen Kreis bildenden geradlinigen Nuten in der Umfangsrichtung des Reifens und mehreren sich von den geradlinigen Nuten aus zu der Radialrichtung des Reifens er streckenden Unternuten gebildet ist, dadurch ge kennzeichnet, daß (1) die Fläche der Nuten in der inneren Hälfte in der Radialrichtung des bodenberühren den Abschnittes des auf einem Fahrzeug befestigten Reifens das 1,2- bis 1,4fache derjenigen der Nuten in der äußeren Hälfte in der Radialrichtung des bodenberührenden Abschnit tes des Reifens ist, (2) der Winkel der Unternuten in dem mittleren Abschnitt in der Radialrichtung des bodenberühren den Abschnittes des Reifens in bezug auf die Umfangsrichtung des Reifens 45° bis 75° ist und (3) der Winkel der Unternu ten in beiden Endabschnitten in der Radialrichtung des bo denberührenden Abschnittes des Reifens in bezug auf die Um fangsrichtung des Reifens 65° bis 90° ist und um wenigstens 5° größer als jener der Unternuten im mittleren Abschnitt des bodenberührenden Abschnittes des Reifens ist.