DE3707953A1

DE3707953A1 - Radialreifen fuer hochgeschwindigkeitsfahrzeuge

Info

Publication number: DE3707953A1
Application number: DE19873707953
Authority: DE
Inventors: Toshio Hayakawa; Toru Tsuda; Masahiro Takayama; Masato Hiruma
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1987-03-12
Publication date: 1987-10-15
Also published as: JPH0692201B2; JPS62214004A; DE3707953C2; US4726407A

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen für Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge und insbesondere Reifen mit einem geringen sogenannten Schnittverhältnis, d. h. das Verhältnis der Höhe des Reifenschnittes zur maximalen Reifenbreite ist nicht größer als 0,8.

Da die Lauffläche bei derartigen Reifen relativ breit ist, kommt es wesentlich darauf an, daß zur Vermeidung von durch auf der Fahrbahn befindlichem Wasser bedingten Gefahren, wie Hydroplaning, Aquaplaning oder Schwimmen, eine wirksame Entfernung des Wassers aus der Berührungsfläche des Reifens mit der Fahrbahn heraus gewährleistet ist. Die Gestaltung der Reifenprofile zur Erfüllung des Erfordernisses der guten Wasserabfuhr ist deshalb zur Zeit eine vordringliche Aufgabe, um die Lenkbarkeit des Fahrzeuges in den genannten Situationen sicherzustellen, wobei die Erreichung dieses Zieles durch die hohen Geschwindigkeiten der Fahrzeuge und die geringen Seitenverhältnisse der Reifen erschwert ist.

In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 57-194,106 (welche der US-Patentanmeldung Nr. 2 62 238 entspricht) wird ein Reifen für Rennwagen beschrieben, bei dem zwischen dem Erfordernis guter Wasserzufuhr und dem Erfordernis, Laufflächenschäden zu verhindern, dadurch eine Kompromißlösung erreicht ist, daß ein vernetztes Laufflächenprofil vorgesehen ist, bei dem in Umfangsrichtung verlaufende Rillen und Quer-Rillen sich über die gesamte Lauffläche kreuzen.

Bei Luftreifen mit geringem Seitenverhältnis für Personenkraftwagen ist es zusätzlich noch erforderlich, die beim Lauf des Reifens auf der Fahrbahn erzeugten Geräusche gering zu halten. Diese Geräusche, wie Profil-Geräusch, Straßengeräusch, etc., steigen mit zunehmender Laufgeschwindigkeit an, was den Fahrer stört und dessen Ermüdung fördert. Es ist bekannt, daß es sehr schwierig ist, gleichzeitig die Geräuschentwicklung zu dämmen und die Wasserabfuhr mittels einer Block-Anordnung in der Art des oben beschriebenen, vernetzten Profils zu fördern, da die Blöcke des vernetzten Profils mit hoher Frequenz auf den Boden schlagen, wobei in den Blöcken schlagartige Geräusche entstehen und die Rillen selbst im Kontakt mit der Fahrbahn Resonanz- Hohlräume bilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufflächenprofil für einen Hochgeschwindigkeitsreifen in Radialbauart zu schaffen, der insbesondere für Personenkraftwagen geeignet ist und bei dem die Wasserabfuhr bei gleichzeitiger Reduzierung der Geräuschentwicklung verbessert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Reifen eine ausgerichtete Laufflächenstruktur aufweist, die derart gebildet ist, daß eine oder zwei, relativ breite Umfangsrillen nur im Mittelabschnitt der Lauffläche, also etwa innerhalb von 15 bis 25% der gesamten Laufflächenbreite, angeordnet werden und eine Vielzahl von geneigten Rillen derart angeordnet werden, daß sie den Meridian des Reifens in spitzem Winkel schneiden und sich im wesentlichen parallel zueinander, in Richtung auf die Äquatorlinie des Reifens in beiden Seitenabschnitten der Lauffläche erstrecken, wobei das Verhältnis der maximalen Höhe des Reifenschnittes (gemessen von der Wulst-Basis) zur maximalen Reifenbreite nicht größer ist als 0,8 und wobei die geneigten Rillen fischgrätenartig in bezug auf die Äquatorlinie angeordnet sind, ohne mit der Umfangsrille in Verbindung zu stehen, und sich jede von einem Anfangspunkt, der von der benachbarten Umfangsrille beabstandet ist, zu einem Ende erstreckt, das sich an der Umfangskante der Lauffläche öffnet, wobei diese Rillen an einer Umfangslinie abknicken, die von der Äquatorlinie des Reifens einen Abstand von etwa dem 0,3 bis 0,45fachen der Laufflächenbreite hat und wobei der innere Rillenabschnitt mit der Meridianlinie des Reifens einen Winkel α im Bereich von 40 bis 85° bildet und der Neigungswinkel β des Rillenabschnittes außerhalb des Knickpunktes kleiner als der vorgenannte Winkel α ist und im Bereich von 0 bis 50° liegt (in bezug auf die Meridianlinie des Reifens).

Unter dem Begriff "Meridianlinie des Reifens" soll der Umriß eines Schnittes durch den Reifen verstanden werden, welcher die Drehachse des Reifens enthält, während der Begriff "Äquatorlinie des Reifens" eine Umfangslinie in der Mitte der Lauffläche meint.

Ist nur eine einzige Umfangsrille vorgesehen, so erstreckt diese sich auf dem Äquator mit einer relativ großen Breite, die etwa das 0,06 bis 0,1fache der Laufflächenbreite ausmacht, während bei Verwendung von zwei Umfangsrillen dieselben in einem Mittelabschnitt der Lauffläche angeordnet sind und eine Rillenbreite aufweisen, die dem 0,04 bis 0,08fachen der Laufflächenbreite entspricht, wobei die Äquatorlinie zwischen den beiden Rillen verläuft.

Die geneigten Rillen haben eine Breite von etwa dem 0,015 bis 0,065fachen der Laufflächenbreite, was immer wesentlich enger ist als die gesamten Rillenbreite der Umfangsrille bzw. der Umfangsrillen.

Daneben sind bevorzugt eine Vielzahl von Ausnehmungen vorgesehen, die die geneigten Rillen kreuzen und in jedem Seitenbereich der Lauffläche parallel zueinander ausgebildet sind, so daß sie zusammen mit den geneigten Rillen Blöcke bilden. Jede dieser Ausnehmungen hat eine Breite von nicht mehr als 1,5 mm, vorzugsweise nicht mehr als 0,8 mm und eine Tiefe, die etwas flacher ist als die der geneigten Rillen. Die gegenüberliegenden Wände der Ausnehmungen kommen deshalb nur im Bereich der Auflagefläche in Kontakt, während der Reifen unter Last läuft.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgestaltete Laufflächenstruktur;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine herkömmliche Laufflächenstruktur.

Fig. 1 zeigt eine Abwicklung eines Teils einer Lauffläche. T ist die Lauffläche, TW die Laufflächenbreite, e, e′ sind die Seitenkanten der Lauffläche T, O-O ist eine mittlere Umfangslinie der Lauffläche T, auch Äquatorlinie des Reifens genannt. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet eine breite Umfangsrille, die sich beim gezeigten Ausführungsbeispiel entlang der Äquatorlinie O-O erstreckt. Mit den Bezugszeichen 2, 2′ sind geneigte Rillen bezeichnet, die sich im wesentlichen parallel zueinander und in einem spitzen Winkel in bezug auf die Meridianlinie m des Reifens in beiden Seitenabschnitten S, S′ der Lauffläche T erstrecken. Die geneigten Rillen schließen zwischen sich sandwichartig einen Mittelabschnitt C der Lauffläche T einschließlich der Umfangsrille 1 ein. In Umfangsrichtung verlaufende Einschnitte 3, 3′ bilden die Seitenkanten der seitlichen Abschnitte S, S′ benachbart zum Mittelabschnitt C. Weiterhin sind geneigte Einschnitte 4, 4′ vorgesehen, die sich von den Umfangs-Einschnitten 3, 3′, wie in Fig. 1 dargestellt, zu den Laufflächen-Kanten e, e′ erstrecken und dabei die geneigten Rillen 2, 2′ kreuzen. Dabei werden Blöcke 5, 5′ ("Inseln") in den Seitenabschnitten S, S′ der Lauffläche T gebildet, die durch die geneigten Rillen 2, 2′, die Umfangs-Einschnitte 3, 3′ und die geneigten Einschnitte 4, 4′ definiert sind.

Jede der in bezug auf die Äquatoriallinie O-O geneigten Rillen 2, 2′ erstreckt sich von einem Anfang 10, 10′, der einen Abstand zur benachbarten Umfangsrille 1 aufweist, zu einem Ende, das sich in die Seitenkanten der Lauffläche öffnet. Die geneigten Rillen 2, 2′ kommunizieren nicht mit der Umfangsrille 1. Außerdem erstrecken sich die geneigten Rillen 2, 2′, wie in Fig. 1 dargestellt, geknickt. Die Knickpunkte sind mit P, P′ bezeichnet und liegen zwischen dem Anfang und dem Ende der geneigten Rillen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Anfang der geneigten Rille einen Abstand x ₁ von der Laufflächenmitte auf, der dem 0,10 bis 0,18fachen der Laufflächenbreite TW entspricht, wobei der Knickpunkt P, P′ einen Abstand x ₂ von der Laufflächenmitte aufweist, der das 0,3 bis 0,45fache der Laufflächenbreite TW ausmacht. Der Neigungswinkel α zwischen den geneigten Rillen 2, 2′ und der Meridianlinie m beträgt innenseitig der Knickpunkte P, P′ 40 bis 85° und der Neigungswinkel β außenseitig der Knickpunkte ist kleiner als der Neigungswinkel α und liegt im Bereich von 0 bis 50° in bezug auf die Meridianlinie m.

Die Umfangs-Einschnitte 3, 3′ (welche auch als Einkerbungen bezeichnet werden können) sind zumindest annähernd mittig zwischen der Kante der Umfangsrille 1 und dem Anfang 10 der geneigten Rillen 2, 2′ angeordnet. Der Neigungswinkel γ der geneigten Einschnitte 4, 4′ liegt bevorzugt innerhalb von ±45°, bevorzugt im Bereich von 0 bis 30° in bezug auf die Meridianlinie m.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, können zwei oder drei geneigte Einschnitte in zumindest annähernd gleichmäßigen Abständen zwischen zwei benachbarten geneigten Rillen 2 angeordnet sein, deren Abstand q beträgt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei geneigte Einschnitte geradlinig innerhalb des Abstandes q über die gesamten Seitenabschnitte S, S′ angeordnet. Es ist auch möglich, die geneigten Einschnitte stufenförmig, wellenförmig oder auch unterbrochen in einem Teil der Seitenabschnitte vorzusehen.

Die Einschnitte 3, 3′; 4, 4′ haben jeweils eine Breite von weniger als 1,5 mm, bevorzugt weniger als 0,8 mm und ihre Tiefe ist geringer als die der geneigten Rillen.

Der Grund, weshalb die eine oder zwei Umfangsrille bzw. -rillen nur im Mittelabschnitt der Lauffläche angeordnet sind und die Anfänge der geneigten Rillen in bezug auf die Umfangsrille beabstandet sind, also mit dieser keine Verbindung haben, liegt darin, daß die Festigkeit auf der Innenseite der von den geneigten Rillen definierten Blöcke nicht gemindert werden soll, wodurch eine ungleichmäßige Abnutzung oder Schläge bedingt sein könnten, da der Neigungswinkel α größer ist als der Neigungswinkel β . Ist der Neigungswinkel a geringer als 40°, so erfolgt nur eine unzureichende Wasserabfuhr und auch die Reduzierung der Geräuschentwicklung ist nur gering. Übertrifft der Winkel 85°, so ist die erforderliche Zugkraft kaum zu erreichen. Andererseits sollte der Neigungswinkel β im Bereich von 0 bis 50° liegen, um eine hinreichende Wasserabfuhr zu ermöglichen und die erforderliche Festigkeit in der Lauffläche zu erreichen.

Ist der Abstand x ₂ der Knickpunkte P, P′ geringer als das 0,3fache der Laufflächenbreite, so ist sowohl die Wasserzufuhr als auch die Geräuschentwicklung unzureichend. Übertrifft der Abstand das 0,45fache der Laufflächenbreite, so wird die Festigkeit der Lauffläche erheblich reduziert.

Die Drehrichtung des Reifens und die Relation der Rillen und Einschnitte hierzu ist wichtig und ergibt sich aus Fig. 1.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele von Reifen erläutert.

Beispiel

Ein Testreifen der Größe 205/60 R15 wurde mit einer Laufflächenstruktur gemäß Fig. 1 hergestellt. Der Reifen entspricht bis auf die bereits beschriebene Laufflächenstruktur einem herkömmlichen Reifen, weshalb nur die Unterscheidungsmerkmale beschrieben werden.

Beim in Fig. 1 gezeigten Laufflächenprofil beträgt die Laufflächenbreite T 170 mm, die Rillenbreite w der Umfangsrille 1 15,3 mm (das 0,09fache von TW). Die geneigten Rillen 2, 2′ sind fischgrätenartig derart angeordnet, daß der Neigungswinkel α 70° beträgt. Der Abstand x ₁ beträgt 23 mm (das 0,135fache von TW), der Knickpunkt P, P′ ist von der Äquatorlinie 65 mm beabstandet (Abstand x ₂), was das 0,38fache von TW ausmacht. Der Neigungswinkel β der geneigten Rillen seitwärts des Knickpunktes P beträgt 40° und die Rillenbreite 6 mm (das 0,035fache von TW).

Alle Rillen 1, 2, 2′ sind V-förmig im Schnitt und weisen eine Rillentiefe von 8,0 mm auf.

Die Umfangs-Einschnitte (Einkerbungen) 3, 3′ und die geneigten Einschnitte (Einkerbungen) 4, 4′ wurden gemäß Fig. 1 vorgesehen. Jeder der Einschnitte hat eine Tiefe von 5 mm und eine Breite von 0,8 mm. Der Neigungswinkel γ der geneigten Einschnitte 4, 4′ beträgt 15°.

Für den Test wurde ein Vergleichsreifen mit der Laufflächenstruktur gemäß Fig. 2 gewählt (der in Fig. 2 gezeigte Reifen soll also den Stand der Technik repräsentieren).

Beim Reifen gemäß Fig. 1 ist die vorgesehene Laufrichtung oben rechts durch einen Pfeil angezeigt.

Für den Vergleichstest wurden bei nasser Fahrbahn die Bremsleistungen und das Kurvenverhalten sowie auf trockener Fahrbahn die Geräuschentwicklung für den erfindungsgemäßen Reifen und den Vergleichsreifen gemessen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

Die Messung der Wasser-Abfuhrleistung wurde derart ausgeführt, daß der Reifen auf einer feuchten Fahrbahn mit einer Wassertiefe von 5 mm bei Geschwindigkeiten von 60, 80 und 100 km/h laufengelassen wurde. Sodann wurde der Reifen gebremst und es wurde die Reduzierung der tatsächlichen Boden-Kontaktfläche in bezug auf eine Boden-Kontaktfläche bei Stillstand gemessen, woraus sich dann ergibt, inwieweit der Reifen das Aquaplaning (oder das Hydroplaning) vermeidet.

Die Bremsleistung bei Feuchtigkeit wurde derart ermittelt, daß die Gleitstrecke im Anschluß an eine plötzliche Bremsung bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h gemessen wurde.

Das Kurvenverhalten (die Lenkstabilität) bei Feuchtigkeit wurde derart ermittelt, daß die Zeit gemessen wurde, die benötigt wurde, um auf einer feuchten Fahrbahn mit einer Wassertiefe von 5 mm fünf Hindernisse zick-zack-förmig über eine Strecke von 90 m zu durchfahren.

Die Geräuschentwicklung wurde gemäß der Norm JASO C606 gemessen.

Aus den in der Tabelle wiedergegebenen Meßwerten ergibt sich, daß der Luftreifen in Radialbauart bestens für Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge geeignet ist, wobei eine vorzügliche Wasserabfuhr bei Feuchtigkeit und hohen Geschwindigkeiten erreicht ist und gleichzeitig auch die Geräuschentwicklung stark vermindert ist.

Claims

1. Luftreifen in Radialbauart für Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge mit einer in Fahrtrichtung ausgerichteten Laufflächenstruktur, die einen oder zwei verhältnismäßig breite Umfangsrillen (1) nur im Mittelabschnitt (C) der Lauffläche (T) und eine Vielzahl geneigter Rillen (2, 2′) aufweist, welche die Meridianlinie (m) des Reifens spitzwinklig schneiden und sich zumindest annähernd parallel zueinander derart erstrecken, daß sie auf die Äquatorlinie (O-O) des Reifens in jedem der Seitenbereiche (S, S′) der Lauffläche (T) zulaufen, wobei das Verhältnis der maximalen Höhe des Reifenschnittes, gemessen von der Wulstbasis, zur maximalen Reifenbreite nicht größer ist als 0,8, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Rillen (2, 2′) fischgrätenartig in bezug auf die Äquatorlinie (O-O) angeordnet sind, ohne mit der Umfangsrille (1) in Verbindung zu stehen, daß die geneigten Rillen sich jeweils von einem Anfang (10), der von der benachbarten Umfangsrille (1) beabstandet ist, zu einem Ende erstrecken, das sich in die zugehörige Seitenkante (e, e′) der Lauffläche (T) öffnet, wobei die geneigten Rillen jeweils an Knickpunkten (P, P′) abknicken, die einen Abstand zur Äquatorlinie des Reifens haben, der dem 0,3 bis 0,45fachen der Laufflächenbreite (TW) entspricht, daß der Neigungswinkel α der geneigten Rillen in bezug auf die Meridianlinie (m) innenseitig des Knickpunktes (P, P′) im Bereich von 40° bis 85° liegt, und daß der Neigungswinkel β der geneigten Rillen außenseitig des Knickpunktes (P, P′) kleiner ist als der Neigungswinkel α innenseitig und im Bereich von 0° bis 50° liegt.

2. Reifen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsrille eine Breite aufweist, die dem 0,06 bis 0,1fachen der Laufflächenbreite (TW) entspricht.

3. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Umfangsrillen vorgesehen sind, die jeweils eine Breite aufweisen, die dem 0,04 bis 0,08fachen der Laufflächenbreite (TW) entspricht.

4. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Rillen eine Breite aufweisen, die dem 0,015 bis 0,065fachen der Laufflächenbreite (TW) entspricht.

5. Reifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Seitenabschnitte (S, S′) der Lauffläche (T), in welchen die geneigten Rillen (2, 2′) angeordnet sind, mit einer Vielzahl von Einschnitten versehen ist, welche die geneigten Rillen unter einem Neigungswinkel γ kreuzen, der kleiner ist als die genannten Neigungswinkel α und β , wobei die Einschnitte parallel zueinander verlaufen.