DE3743877A1 - Fuer den hochgeschwindigkeitseinsatz geeigneter luftreifen in radialbauweise - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen in Radialbauweise und insbesondere auf die Dicke der Blöcke eines für den Hochgeschwindigkeitseinsatz geeigneten Luftreifens in Radialbauweise.

Bei herkömmlichen Luftreifen in Radialbauweise ist die Lauffläche stets mit einer Mehrzahl von in regelmäßigen Abständen angeordneten Umfangsrillen, einer Mehrzahl von die Umfangsrillen schneidenden und in regelmäßigen Abständen entlang der Umfangsrichtung des Reifens angeordneten Querrillen und mit Blöcken ausgebildet, die durch die vorgenannten Umfangsrillen und Querrillen voneinander getrennt sind. Ferner ist die sich von einer Umfangsrille im Zentrumsbereich bis zu einer Umfangsrille im Seitenwandbereich erstreckende Dicke der Blöcke stets gleichmäßig. Dies bedeutet, daß die obenerwähnte gleichmäßige Laufflächendicke ungeachtet der Größe, des Einsatzes oder des Höhen/Breiten-Verhältnisses des Reifens auf alle vorbekannten Reifen angewendet wird.

Bei den herkömmlichen Radialreifen tritt kein Problem auf, wenn der Reifen bei einer Fahrgeschwindigkeit unterhalb von 200 km/h verwendet wird. Wenn die Fahrgeschwindigkeit des Reifens jedoch 250 km/h überschreitet, werden die Reifenblöcke durch die Zentrifugalkraft infolge der Hochgeschwindigkeits-Reifendrehung in eine nach außen konvexe Form gedrückt oder zum Vorspringen gebracht (in jeder Blockmitte ist dieses Vorspringen am größten). Als Ergebnis weist der Reifen eine komplizierte Laufflächenkontur mit vielen Block-Außenflächen mit unterschiedlichen Krümmungsradien auf. Sobald die ursprünglich gleichmäßigen Konturen oder Außenflächen der Blöcke sich während der Fahrt verformen, steigt der Kontaktdruck zwischen dem Reifen und dem Boden in den Zentren der Blöcke (in denen das Vorspringen der Lauffläche sein Maximum erreicht) im Vergleich zum Kontaktdruck in den anderen Bereichen der Blöcke außerordentlich an. Die Tatsache, daß der Reifen-Kontaktdruck hoch ist, bedeutet große Druckverformung des Reifengummis. Ferner werden infolge des Zurückgehens der Druckverformung nach dem Durchgang des Reifenblocks durch einen Kontakt-Zeitpunkt mit dem Boden die obenerwähnte Druckverformung und ihr Rückgang mit jeder Reifendrehung oder jedesmal dann wiederholt, wenn die Lauffläche oder der Block durch den Kontakt-Zeitpunkt mit dem Boden hindurchläuft. Die vorerwähnte Druckverformung des Reifens und ihr Rückgang setzen den Reifen im Zentrum jeden Blocks im Fall von Personenkraftwagen sehr harten Bedingungen aus, da der Reifen sich bei 300 km/h mit 40 Umdrehungen pro Sekunde dreht. Die wiederholten Druckverformungen des Reifens bewirken, daß der Reifen insbesondere in den Zentren der Blöcke erhitzt wird (weil die Zentrifugalkraft auf die Masse des Blocks wirkt und weil ferner der Wärmeabstrahlungseffekt im Vergleich zu anderen Bereichen der Blöcke gering ist). Somit ergibt sich ein Problem dahingehend, daß der Reifengummi sich infolge der Erhitzung in seiner Qualität verändert (bis zu einem schwammartigen Zustand) und deshalb die Reifenblöcke leicht platzen.

Eingedenk dieser Probleme ist es Hauptziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen in Radialbauweise für Hochgeschwindigkeitseinsatz zu schaffen, welcher die obenerwähnten Nachteile (Platzen) überwindet.

Um das vorerwähnte Ziel zu erreichen, ist ein erfindungsgemäßer Luftreifen in Radialbauweise mit einer Lauffläche, die einen zylindrischen Kronenabschnitt und ein Paar sich von beiden Enden des Kronenabschnittes aus radial nach innen erstreckende Seitenwände umfaßt und mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Reifens am Kronenabschnitt verlaufenden Umfangsrillen, einer Anzahl von die Umfangsrillen schneidenden und mit im wesentlichen regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung angeordneten Querrillen und mit durch die Umfangsrillen und die Querrillen voneinander getrennten Blöcken ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummidicke im Mittelbereich jedes Blocks der Lauffläche beträchtlich geringer als in Endbereichen jedes Blocks der Lauffläche ist.

In einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine entlang der Umfangsrille verlaufende, relativ flache Rinne im Block an einer Stelle ausgebildet, an der die Breite des Blockes im wesentlichen halbiert ist.

In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ein normal zur Blockaußenfläche verlaufendes Loch mit einem Durchmesser von 3 bis 7 mm im wesentlichen in der Mitte des Blockes ausgebildet.

Die Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Luftreifens in Radialbauweise ergeben sich in besser verständlicher Weise aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in welcher gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente oder Teile bezeichnen. Es zeigt

Fig. 1 eine vergrößerte Draufsicht der Lauffläche eines ersten Ausführungbeispiels des erfindungsgemäßen Luftreifens in Radialbauweise, wobei lediglich deren linke Teilhälfte des Umfangsabschnittes gezeigt ist,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 1,

Fig. 3 eine ähnliche, vergrößerte Draufsicht der Lauffläche eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Luftreifens in Radialbauweise und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 3.

Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Luftreifens in Radialbauweise beschrieben.

Fig. 1 zeigt die linke Hälfte einer Lauffläche eines Radialreifens. Obwohl die rechte Hälfte der Lauffläche nicht gezeigt ist, ist die Lauffläche selbstverständlich bezüglich der Äquatorialebene O-O symmetrisch.

Obwohl nicht vollständig dargestellt, ist die Lauffläche ringförmig, wie üblich, von einer Seitenwand aus über einen Kronenabschnitt bis zur anderen Seitenwand ausgebildet. Ein metallischer Wulstkern ist an einem radial inneren Ende jeder der Seitenwände versenkt. Zwischen den zwei Wulstkernen ist der Reifen durch eine sogenannte radiale Karkasse und eine die Karkasse verstärkende, nicht-dehnbare Gürtellage konstruiert. Die Karkasse umfaßt wenigstens eine Lage, die durch Anordnen von Faserkorden, wie etwa Nylon, Polyester, Rayon etc., in einer zur Äquatorialebene des Reifens im wesentlichen senkrechten Richtung gebildet ist.

Die nichtdehnbare Gürtellage ist auf dem Kronenabschnitt der Karkasse entlang der Umfangsrichtung angeordnet und umfaßt eine Mehrlagen-Konstruktion, die gebildet ist durch Anordnen von hochelastischen Korden, wie etwa metallischen Fasern oder Fasern aus aromatischen Polyamid (bekannt unter dem Warenzeichen Kevlar) derart, daß sie die Äquatorialebene des Reifens unter einem kleinen Winkel kreuzen. Diese Korde sind so übereinander angeordnet, daß sie einander schneiden. Die größte Breite der Gürtellage ist im wesentlichen gleich der Breite des Gummilaufstreifens, der auf der Gürtellage angeordnet ist.

Weiterhin ist die äußere Umfangsfläche der Seitenwände von einer flexiblen Gummischicht überzogen. Zusätzlich ist die gesamte innere Umfangsfläche der Karkasse durch eine innere Abdeckschicht von hoher Luftundurchlässigkeit abgedeckt. Die vorgenannte Konstruktion von Luftreifen in Radialbauweise ist wohlbekannt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Lauffläche 1 mit einer Mehrzahl von Umfangsrillen ausgebildet, die bezüglich der Äquatorialebene O-O symmetrisch angeordnet sind (obwohl die recht Hälfte nicht gezeigt ist). In dem gezeigten ersten Ausführungsbeispiel bestehen die Umfangsrillen aus einer ersten breiten Hauptrille 1-1, die in einer geraden Linie in Umfangsrichtung des Reifens an einer Trennungslinie zwischen einem mittleren Bereich S-i und einem seitlichen Bereich S-o der Lauffläche verläuft, einer relativ schmalen mittleren Rille 2, die sich in der Äquatorialebene O-O in Umfangsrichtung erstreckt, und einer zweiten breiten Hauptrille 1-2, die in der gleichen Weise zwischen der ersten Rille 1-1 und der mittleren Rille 2 (etwas in Richtung zur Mitte tendierend) verläuft. Ferner ist die erste breite Hauptrille 1-1, welche den mittleren Bereich S-i und den seitlichen Bereich S-o voneinander trennt, vorzugsweise an einer Stelle angeordnet, die 50 bis 70% von D von der Äquatorialebene O-O entfernt ist. D bezeichnet den Axialabstand zwischen der Äquatorialebene O-O und dem Laufflächenende e. Zwischen den zwei Umfangsrillen ist eine Mehrzahl von Blöcken 4 angeordnet, die durch im wesentlichen mit regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung angeordneten Querrillen 3 zwischen den zwei Umfangsrillen voneinander getrennt sind. In diesem Ausführungsbeispiel verlaufen die Querrillen 3 von der mittleren Umfangsrille 2 bis zum Laufflächenende e, und zwar durch die Haupt-Umfangsrillen 1-2 und 1-1 in solch einer gewellten Bahn, daß sich spitze Schnittwinkel zwischen den Querrillen 3 und der Äquatorialebene O-O von der letzteren aus bis zur ersten Hauptrille 1-1 verringern, jedoch umgekehrt von der ersten Hauptrille 1-1 bis zum Laufflächenende e zunehmen. Als Ergebnis sind relativ breite Blöcke 5 durch die erste Hauptrille 1-1 und die Querrille 3 voneinander getrennt. Ferner sind die Querrillen spiegelsymmetrisch bezüglich der Äquatorialebene O-O angeordnet.

Das Charakteristikum der vorliegenden Erfindung ist die Reduzierung der Dicke (Dicke des Laufflächengummis) der mittleren Bereiche von durch die Umfangsrillen und die Querrillen abgetrennten Blöcke im Vergleich zur Dicke der Block-Endbereiche nahe den Umfangsrillen.

Um die Dicke der Blöcke in deren mittleren Bereichen zu verringern, ist in diesem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel eine flache Rinne 6 entlang einer Linie J-J in den Blöcken 4-1, die zwischen den Haupt- Umfangsrillen 1-1 und 1-2 durch die Querrillen 3 abgetrennt sind, ausgebildet, um die relative Dicke oder das Gewicht der Blöcke 4 zu reduzieren. Der Querschnitt der schmalen Rinne 4 ist in Fig. 2 V-förmig. Der Querschnitt ist jedoch nicht darauf beschränkt; er kann auch U-förmig oder kreisbogenförmig ausgebildet sein. In jedem Fall ist die tiefste Stelle der flachen Rinne 6 im wesentlichen in der Mitte des Blocks in Axialrichtung des Reifens angeordnet. Die Tiefe h der flachen Rinne 6 ist entsprechend der Reifengröße ungefähr 0,5 bis 2 mm; ihre Breite ist so festgelegt, daß sie größer als die Tiefe h ist. Es ist ferner möglich, die Breite der schmalen Rinne 6 so festzulegen, daß sie entsprechend den Bedingungen gleich der axialen Breite des Blockes 4 ist. Außerdem ist, wie in Fig. 1 gezeigt, die flache Rinne 6 parallel zur Äquatorialebene angeordnet. Ohne darauf begrenzt zu sein, ist es auch möglich, die flache Rinne 6 so auszubilden, daß sie bezüglich der Linie J-J unter einem Winkel schräg oder zickzackförmig oder wellenförmig in Längsrichtung verläuft. Weiterhin ist, wie in Fig. 1 dargestellt, die flache Rinne 6 lediglich in den Blöcken 4-1 ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, eine ähnliche flache Rinne 6 in den relativ schmalen Blöcken 4-2 oder den Blöcken 5 im seitlichen Bereich S-o auszubilden. Andererseits ist es nicht erwünscht, die flache Rinne 6 nur in den Blöcken 5 im seitlichen Bereich S-o auszubilden.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Loch 7 in der Mitte (einem Schnittpunkt) von zwei diagonalen Linien k-k und l-l des Blocks 4-1 ausgebildet, um die Blockdicke der Blöcke 4-1 zu reduzieren. Die Tiefe h _a des Loches 7 ist ungefähr gleich oder geringer als die Tiefe H der Hauptrille 1 und beträgt vorzugsweise 35 bis 75% der Tiefe H, wenn der Durchmesser des Loches 7 3 bis 7 mm ist. Andererseits ist es erforderlich, den Durchmesser des Loches 7 merklich zu erhöhen, wenn die Tiefe h _a des Loches 7 sehr klein wie die in Fig. 2 gezeigte flache Rinne 6 ist. Ferner kann die Form des Lochgrundes flach oder konkav und die Form des Loches 7 kreisrund, oval, polygonal etc. sein. Überdies bezeichnet das Bezugszeichen 8 einen abgeschrägten Teil.

Versuch

Um die Leistung der erfindungsgemäßen Reifen zu bestätigen, sind Hochgeschwindigkeits-Dauerprüfungen auf der Basis von auf Prüftrommeln aufgesteckten Reifen 255/40 VR17 durchgeführt worden.

Reifenkonstruktion

Karkasse:2 Lagen aus Rayonkorden, die senkrecht zur Äquatorialebene desReifens (Radialrichtung) angeordnet sind. Gürtel:2 Lagen aus Stahlkorden, die bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens mit 20° angeordnet und derart übereinandergelegt sind, daß sie einander im Kronenabschnitt der Karkasse schneiden, und eine weitere Lage aus Nylonkord, die über den Stahlkorden parallel zur Reifen-Äquatorialebene in Spiralform angeordnet ist. Lauffläche:Erfindungsreifen 1 wurden gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 hergestellt. Erfindungsreifen 2 wurden gemäß der Darlegung in den Fig. 3 und 4 hergestellt. Vergleichsreifen (bekannter Stand der Technik) ohne flache Rinne 6 oder ohne Loch 7 wurden hergestellt. Die Spezifikationen dieser Reifen sind nachstehend aufgeführt.

Prüfverfahren

Die obigen Reifen wurden auf einer Felge 9×17 montiert, bis zu einem Innendruck von 3,3 kg/cm² (32,4 N/cm²) mit Luft aufgeblasen und dann auf einer Stahltrommel mit einem Durchmesser von 2 m und einer glatten Oberfläche aufgesteckt, um Dauerlaufprüfungen durchzuführen. Die Reifenbelastung betrug 500 kg (4905 N) und die Temperatur 22°C.

Trommel-Fahrprüfungen wurden ausgehend von einer Anfangsgeschwindigkeit von 200 km/h gestartet. Nach störungsfreien Drehungen für einen Zeitraum von 10 min wurde die Geschwindigkeit aufeinanderfolgend um 10 km/h usw. erhöht. Die obige Geschwindigkeits-Zeit-Prüfung wurde bis zum Ausfall des Reifens fortgesetzt.

Erfindungsreifen 1:
Die Reifen wurden ohne Störungen bis zu 360 km/h kontinuierlich gedreht. Die Reifen fielen jedoch nach 5 min bei 370 km/h am Block 4-1 aus.

Erfindungsreifen 2:
Die Reifen wurden ohne Störungen bis zu 360 km/h kontinuierlich gedreht. Die Reifen fielen jedoch nach 2 min bei 370 km/h am Block 4-1 aus.

Reifen gemäß dem Stand der Technik:
Die Reifen wurden ohne Störungen bis zu 340 km/h kontinuierlich gedreht. Die Reifen fielen jedoch nach 5 min bei 350 km/h an den Blöcken 4-1 und 4-2 aus.

Claims (4)

1. Luftreifen in Radialbauweise mit einer Lauffläche, die einen zylindrischen Kronenabschnitt und ein Paar sich von beiden Enden des Kronenabschnittes aus radial nach innen erstreckende Seitenwände umfaßt und mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Reifens am Kronenabschnitt verlaufenden Umfangsrillen, einer Anzahl von die Umfangsrillen schneidenden und mit im wesentlichen regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung angeordneten Querrillen und mit durch die Umfangsrillen und die Querrillen voneinander getrennten Blöcken ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummidicke im Mittelbereich jedes Blocks (4-1) der Lauffläche (1) beträchtlich geringer als in Endbereichen jedes Blocks der Lauffläche (1) ist.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine entlang der Umfangsrille (1-1, 1-2) verlaufende, relativ flache Rinne (6) in dem Block (4-1) an einer Stelle ausgebildet ist, an der die Breite des Blocks (4-1) im wesentlichen halbiert ist, um die Gummidicke des Blocks (4-1) am Grund der flachen Rinne (6) zu reduzieren.

3. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein normal zur Blockaußenfläche verlaufendes Loch (7) mit einem Durchmesser von 3 bis 7 mm im wesentlichen in der Mitte des Blocks (4-1) ausgebildet ist, um die Gummidicke des Blocks (4-1) am Grund des Loches (7) zu reduzieren.

4. Luftreifen nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Umfangsrillen (1-1) an einer Stelle angeordnet ist, die 50 bis 70% von D von der Äquatorialebene (O-O ) in Richtung zum Ende (e) der Lauffläche (1) entfernt ist, wobei D den Axialabstand zwischen der Äquatorialebene (O-O ) und dem Laufflächenende (e) bezeichnet.