DE3743878C2

DE3743878C2 - Für den Hochgeschwindigkeitseinsatz geeigneter Luftreifen in Radialbauweise

Info

Publication number: DE3743878C2
Application number: DE19873743878
Authority: DE
Inventors: Misao Kawabata
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1986-12-26
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2007-12-24
Also published as: JPS63162307A; DE3743878A1; JPH0578442B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen in Radialbauweise und insbesondere die Außenflächen der Blöcken der Lauffläche.

In herkömmlichen Luftreifen in Radialbauweise, darge stellt in Fig. 3, ist die Lauffläche 1 stets mit in regelmäßigen Abständen in der Axialrichtung des Reifens angeordneten Umfangsrillen 2-1, 2-2 und 2-3, mit die Umfangsrillen 2 schneidenden und mit regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung des Reifens angeord neten Querrillen sowie mit Blöcken 4-1, 4-2 und 4-3 ausgebildet, die jeweils durch die vorgenannten Um fangsrillen und Querrillen voneinander getrennt sind. Weiterhin ist die Außenkontur der Lauffläche von konvexer Form, d. h. von Kreisbogenform mit Krümmungs radien r und R-3, deren Mittelpunkte bei Betrachtung des Reifenquerschnitts in Positionen radial innerhalb der Reifenlauffläche angeordnet sind. Deshalb ist die Außen kontur der Blöcke ebenfalls als Teil des vorgenannten Kreisbogens der Lauffläche ausgebildet. Obwohl der Krümmungsradius der Außenkontur der Lauffläche oder der Blöcke sich entsprechend der Größe, dem Einsatzes, des Aspektverhältnisses (Verhältnis der Querschnittshöhe zur maximalen Breite des Reifens) etc. verändert, ist der Mittelpunkt des Krümmungsradius stets radial innerhalb der Reifenlauffläche angeordnet.

Bei den herkömmlichen Radialreifen tritt kein Problem auf, wenn der Reifen bei einer Fahrgeschwindigkeit unterhalb von 200 km/h verwendet wird. Wenn die Fahr geschwindigkeit des Reifens jedoch 250 km/h überschrei tet, werden die Reifenblöcke durch die Zentrifugalkraft infolge der Hochgeschwindigkeits-Reifendrehung in eine nach außen konvexe Ford gedrückt oder zum Vorspringen gebracht (in jeder Blockmitte ist dieses Vorspringen am größten). Als Ergebnis weist der Reifen eine komplizier te Laufflächenkontur mit vielen Block-Außenflächen mit unterschiedlichen Krümmungsradien auf. Sobald die ur sprünglich gleichmäßigen Konturen oder Außenflächen der Blöcke sich während der Fahrt verformen, steigt der Kon taktdruck zwischen dem Reifen und dem Boden in den Zentren der Blöcke (in denen das Vorspringen der Lauffläche sein Maximum erreicht) im Vergleich zum Kon taktdruck in den anderen Bereichen der Blöcke außer ordentlich an. Die Tatsache, daß der Reifen-Kontakt druck 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 oben erwähnte 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 Druckver formung des Reifens und ihr Rückgang setzen den Reifen im Zentrum jeden Blockes im Falle von Personenkraft wagen sehr harten Bedingungen aus, da der Reifen sich bei 300 km/h mit 40 Umdrehungen pro Sekunde dreht. Die wiederholten Druckverformungen des Reifen bewirken, daß der Reifen insbesondere in den Zentren der Blöcke er hitzt wird (weil die Zentrifugalkraft auf die Masse des Blocks wirkt und weil ferner der Wärmeabstrahlungs effekt 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.

Aus der DE 35 39 219 A1 ist ein Luftreifen für Personenkraftwa gen bekannt, der, wenn er auf eine Felge aufgezogen und mit einem Innendruck gefüllt ist, die nachstehenden Verhältnisbezie hungen erfüllt:

0,55 ≦ hw/h ≦ 0,70
0,75 ≦ tw/w ≦ 0,95
0,17 ≦ m/l ≦ 0,26,

worin hw die Höhe eines der größten Breite einer Karkassenlinie entsprechenden Punktes ist, h die von der Wulstsohle des Luft reifens ausgemessene größte Höhe einer Lauffläche, tw die Lauf flächenbreite, gemessen zwischen Schnittpunkten je einer Verlän gerungslinie einer zentralen Zenitkrümmung der Lauffläche und einer Verlängerungslinie der Außenkonturlinie einer Schulter an einem eine Meridianlinie des Reifens einschließenden Abschnitt, w die auf den Punkt bezogene größte Breite der Karkasse, l die Länge einer Geraden, die einen Schnittpunkt einer vom Schnitt punkt aus auf die Wulstsohle gefällten Senkrechten und der Kar kassenlinie mit dem der größten Breite entsprechenden Punkt ver bindet, und m der größte Abstand zwischen der Karkassenlinie und der Geraden, und die Außenkonturlinie der Schulter nach innen konkav oder geradlinig ist. Der für einen Personenkraftwagen vorgesehene Luftreifen gemäß DE 35 39 219 A1 weist weiterhin eine glatte Oberfläche auf, so daß sich hierbei die vorhergehend genannten Nachteile des Abplatzens von Reifenblöcken nicht erge ben, sondern gänzlich andere Verhältnisse vorliegen. Die spe zielle Ausbildung mit Längs- und Querrillen und sich dabei erge bender Blöcke, verlangen noch eine besondere Ausgestaltung des Luftreifens.

Aus der DE 30 13 958 ist eine Lauffläche für die Reifen eines Landfahrzeugs bekannt, die ein Muster aufweist, das ein Rippen/Rillenverhältnis 65% zu 35% und 75% zu 25% aufweist. Die in Radialweise ausgebildete Lauffläche ist mit einer ringförmigen Radialkarkasse, nicht-dehnbaren Gürtellagen, die übereinander auf einer parallel äußeren Fläche der Karkasse an geordnet sind und einer Lauffläche ausgebildet sind, die mit einer Mehrzahl von Umfangsrillen, einer von die Umfangsrillen schneidenden Querrillen und Blöcken ausgebildet ist, die durch die Umfangsrillen und die Querrillen voneinander getrennt sind.

Auch bei diesem herkömmlichen Radialreifen treten die vorgenann ten Nachteile auf.

Aus der US-PS 4,262,721 ist ein Luftreifen bekannt, bei dem an der äußeren Schulter bzw. an den Reifenaußenrändern die auftre tende Erhitzung des Reifens dadurch verringert werden soll, daß in einem Flächenbereich die Reifendicke verringert wird. Dies kann gemäß dortiger Fig. 2d auch durch eine V-förmige Kerbe erfolgen. Hierbei wird ersichtlich, daß die, wie deutlich aus Fig. 2a in Verbindung mit 2d zu entnehmen ist, der Mittelpunkt des Kreisbogens des Schulterbereichs R₃ immer radial innerhalb der Radialkarkasse liegt. Darüberhinaus weist die Lauffläche keine Blöcke auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Luftreifen in Radialbauweise für Hochgeschwindigkeitsein satz zu schaffen, bei dem ein Platzen der Reifenblöcke vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung dieses erfindungsgemäßen Luftreifens ergibt sich aus Unteranspruch 2.

Somit ist es, da die Außenflächen der Blöcke des Reifens vorhergehend mit einer konkaven Form ausgebildet sind, sogar dann, wenn der Reifen bei Hochgeschwindigkeit eingesetzt wird, möglich, den Kontaktdruck mit dem Boden und damit die Wärmeentwicklung wirksam zu reduzieren und auf diese Weise zu verhindern, daß der Reifen bei Hochgeschwindig keit platzt.

Die Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Luft reifens in Radialbauweise ergeben sich in besser ver ständlicher Weise aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in wel cher gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente oder Teile bezeichnen. Es zeigen:

Fig. 1 eine vergrößerte Draufsicht eines Aus führungsbeispiels eines erfindungsge mäßen Luftreifens in Radialbauweise, wobei lediglich eine linke Teilhälfte des Umfangsabschnittes desselben ge zeigt ist; und

Fig. 2 einen der Fig. 3 ähnlichen Schnitt ent lang der Linie A-A nach Fig. 3;

Fig. 3 einen Querschnitt der Lauffläche von aus dem Stand der Technik bekannten Luft reifen in Radialbauweise.

Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Luftreifens in Radialbauweise beschrieben.

Fig. 1 zeigt die linke Hälfte einer Lauffläche eines Radialreifens. 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 nicht-dehnbare Gürtellage konstruiert. Die Karkasse umfaßt wenigstens eine Lage, die durch Anordnen von Textilkorden, 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 aromatischem Poly amid (bekannt unter dem Warenzeichen Kevlar) derart, daß sie die Äquatorialebene des Reifens unter einem kleinen Winkel kreuzen. Diese Korde sind so übereinander ange ordnet, 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 Luftundurchlässig keit abgedeckt. Die vorgenannte Konstruktion von Luft reifen in Radialbauweise ist wohlbekannt.

Fig. 1 zeigt die linke Hälfte eines Reifens, wobei O die Äquatorialebene des Reifens bezeichnet. Eine Lauffläche 1 des Reifens ist mit einer Mehrzahl von Umfangsrillen 2 ausgebildet, die parallel und symmetrisch zur Äquatori alebene O verlaufen. Detaillierter ausgedrückt, gemäß Fig. 1 sind drei Umfangsrillen 2-1, 2-2 und 2-3 zwischen der Äquatorialebene O und dem Laufflächenende e angeord net. Die Breite der und die Abstände zwischen diesen Rillen nehmen in diesem Ausführungsbeispiel in Richtung des Laufflächenendes zu. Obwohl in Fig. 1 die Umfangs rillen 2 als gerade Linie gezeigt sind, können diese geraden Linien 2 durch andere Rillen ersetzt werden, die zickzackförmig oder bogenförmig verlaufen. Ferner kann die Anzahl der Rillen 2 uneingeschränkt vergrößert oder verringert werden; ebenfalls können die Abstände zwi schen den Rillen 2 gleichmäßig oder ungleichmäßig derart festgelegt sein, daß die Breite der und die Abstände zwischen den Rillen entsprechend der Größe und dem Einsatz des Reifens in Richtung zum Laufflächenende umgekehrt abnehmen. Ferner beträgt das Höhen/Breiten- Verhältnis des erfindungsgemäßen Radialreifens unge fähr 0,3 bis 0,6.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Anzahl von relativ schmalen Querrillen 3 angeordnet, die die Umfangsrillen 2-2 und 2-3 unter spitzen Winkeln mit Bezug zur Äquato rialebene O schneiden und sich von der Laufflächenmitte (die Rille 2-1) bis zum Laufflächenende e erstrecken. Die Abstände zwischen zwei benachbarten Querrillen 3 sind in Umfangsrichtung einander ungefähr gleich. Mehrere Blöcke 4-1, 4-2 und 4-3 sind durch diese Um fangsrillen 2, die Querrillen 3 und das Laufflächen ende e voneinander getrennt.

Im vorgenannten Reifen besteht das Charakteristikum der vorliegenden Erfindung darin, einige Blöcke mit konka ver Form auszubilden. Mit anderen Worten, die Mittel punkte der Krümmungsradien R-1 und R-2 von radial nach außen gerichteten äußeren Kontaktflächen der durch die Umfangsrillen 2 und die Querrille 3 getrennten Block reihen 4-1 und 4-2 sind unter der Bedingung, daß der Reifen keiner Spannung ausgesetzt ist, d. h. daß der Reifen noch nicht auf eine Reifenfelge montiert ist, radial außerhalb des Reifens angeordnet. Wenn der Reifen auf eine Felge montiert und mit Luft bis zu einem inneren Betriebsdruck gefüllt ist, weist der Reifen die Tendenz auf, die Radien R-1 und R-2 zu vergrößern. Je doch sind die Mittelpunkte der Radien vorzugsweise immer noch radial außerhalb des Reifens in der gleichen Weise angeordnet, als wenn der Reifen nicht mit Luft gefüllt ist. Vorzugsweise liegen die Radien R-1 und R-2 der ge nannten Krümmungen innerhalb eines Bereichs zwischen 50 mm und 300 mm vor der Füllung mit Luft. Ferner liegt unter Bezugnahme auf Fig. 2 ein größter Abstand f zwischen einer zwei Blockenden an den Umfangsrillen verbindenden gedachten (gestrichelten) geraden Linie und der Blockoberfläche 5 entsprechend der Breite des Blockes vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 1,0 mm.

In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Außenfläche 6 der am Laufflächenende angeordneten Blöcke 4-3 mit konvexer Form ausgebildet; d. h. ein Mittelpunkt des Krümmungsradius R-3 ist an einer Stelle radial innerhalb der Lauffläche angeordnet. Dies deshalb, weil der Mittelpunkt der Blöcke 4-3 im Einsatz nicht so weit vorspringt (da die Dicke des Laufflächengummis gering ist) wie derjenige der anderen Blöcke 4-1 und 4-2. Jedoch ist es selbstverständlich auch möglich, die Blöcke 4-3 wie die anderen Blöcke 4-1 und 4-2 konkav auszubilden (der Mittelpunkt des Krümmungsradius der Blockoberfläche ist radial außerhalb der Lauffläche angeordnet).

Versuch

Um die Leistung der erfindungsgemäßen Reifen zu bestäti gen, 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 des Reifens (Radial richtung) angeordnet sind
Gürtel:
2 Lagen aus Stahlkorden, die bezüglich der Äquatorialebene des Reifens mit 20° angeordnet und derart übereinandergelegt sind, daß sie einander im Kronenab schnitt der Karkasse schneiden, und eine weitere Lage aus Nylonkord, die über den Stahlkorden parallel zur Reifen-Äquato rialebene in Spiralform angeordnet ist
Lauffläche:
Erfindungsreifen wurden gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 her gestellt. Vergleichsreifen (bekannter Stand der Technik) wurden hergestellt. Die Spezifikationen dieser Reifen sind nachstehend aufgeführt.

Zu beachten ist, daß bei den erfindungsgemäßen Reifen die Enden 7 und 8 der Blöcke 4-1 und 4-2 im wesentlichen auf einem Kreisbogen mit einem Radius von 3000 mm an geordnet waren; dies ist gleich dem Radius r der Block außenflächen der Reifen gemäß dem Stand der Technik.

(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 An fangsgeschwindigkeit von 200 km/h gestartet. Nach stö rungsfreien Drehungen für einen Zeitraum von 10 min wurde die Geschwindigkeit aufeinanderfolgend und 10 km/h usw. erhöht. Die obige Geschwindigkeits-Zeit-Prüfung wurde bis zum Ausfall des Reifens fortgesetzt.

Reifen gemäß der Erfindung:
Die Reifen wurden ohne Störun gen bis zu 360 km/h kontinuier lich gedreht. Die Reifen fielen jedoch nach 6 min bei 370 km/h am Block 4-2 aus.
Reifen gemäß dem Stand der Technik:
Die Reifen wurden ohne Störun gen bis zu 340 km/h kontinuier lich gedreht. Die Reifen fielen jedoch nach 5 min bei 350 km/h an den Blöcken 4-1 und 4-2 aus.

Claims

1. Luftreifen in Radialbauweise mit

- einem Verhältnis der Querschnittshöhe zur größten Breite des Reifens von kleiner als 0,6,
- nicht-dehnbaren Gürtellagen, die übereinander auf der äußeren Fläche der Karkasse angeordnet sind,
- einer Lauffläche (1) mit Blöcken (4-1, 4-2, 4-3), die durch eine Mehrzahl von Umfangsrillen (2-1, 2-2, 2-3), eine Anzahl von die Umfangsrillen schneidenden Querrillen (3) voneinander getrennt sind, wobei die Außenflächen (5) der mit dem Boden in Kontakt bringbaren Blöcke (4) wenigstens einer Umfangsblockreihe konkav ausgebildet sind und der Krümmungsradius (R-1, R-2) dieses konka ven Kreisbogens im Bereich von 30 mm bis 500 mm liegt.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein größter Abstand (f) zwischen einer zwei Blockenden (7, 8) an den Umfangsrillen (2-2, 2-3) verbindenden gedachten geraden Linie und der Blockaußenfläche (5) innerhalb eines Bereichs von 0,2 bis 1 mm liegt.