DE3744833C2 - Drehrichtungsgebundener Luftreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen drehrichtungsgebundenen Luftrei­ fen.

Aus der US-4,299,264 ist ein drehrichtungsgebundener Luftreifen mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeter und schräg angeordneter Profilrillen bekannt, die sich je von einem Einlaufende zu einem am Laufflächenrand mündenden Auslaufende erstrecken, wobei das Einlaufende jeder Profilrille bezüglich der Drehrichtung des Luftreifens vor ihrem Auslaufende angeord­ net ist. Diese Profilrillen werden je mehrfach von sich in Um­ fangsrichtung des Reifens erstreckenden weiteren Profilrillen gekreuzt. Ein solcher Reifen hat eine gute Wasserabführlei­ stung, die jedoch mit einer verschlechterten Haftung des Rei­ fens bei Kurvenfahrt erkauft wird.

Aus der DE 24 55 130 A1 ist ein drehrichtungsgebundener Luft­ reifen mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeter, schräg angeordneter und kreuzungsfrei verlaufender Profilrillen bekannt, die sich je von einem Einlaufende zu einem am Laufflä­ chenrand mündenden Auslaufende erstrecken. Das Einlaufende je­ der Profilrille ist bezüglich der Drehrichtung des Luftreifens nach dem Auslaufende angeordnet, d. h. beim Abrollen des Luft­ reifens berührt das Auslaufende einer Profilrille den Boden vor ihrem Einlaufende. Die Profilrillen sind so gestaltet, daß ein zwischen Umfangslinien der Lauffläche und Tangenten an die be­ treffende Profilrille gemessener Schnittwinkel vom Einlaufende derselben zum Auslaufende größer wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen drehrichtungs­ gebundenen Luftreifen anzugeben, der eine im Vergleich zu her­ kömmlichen drehrichtungsgebundenen Luftreifen zumindest ebenso gute Wasserabführleistung aufweist, der darüber hinaus jedoch eine verbesserte Kurvenhaftung und Bremsfähigkeit sicherstellt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem drehrichtungsgebun­ denen Luftreifen gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.

Bei dieser Anordnung wird beim Abrollen des Luftreifens auf nasser Fahrbahn Wasser in einem Bereich der Aufstandsfläche durch die Vielzahl von Profilrillen abgeleitet, deren Schnitt­ winkel mit der Reifenmittelebene von ihren Einlauf- zu ihren Auslaufenden hin größer werden, so daß das Wasser auf einen großen Bereich verteilt und zum Teil seitwärts abgeleitet wird. Folglich wird das in die Lauffläche des Luftreifens eindringen­ de Wasser verteilt, um die Wassermenge vor der Lauffläche zu verkleinern. Das Wasser zwischen der Fahrbahn und der Laufflä­ che strömt durch die Profilrillen, die nicht unterbrochen sind und keine Schnittstellen oder Verzweigungen aufweisen, so daß das Wasser ruhig mit hoher Geschwindigkeit durch die Profilril­ len strömt. Die Wasserableitung ist dadurch wirkungsvoller. Es dringt folglich kaum Wasser zwischen die Lauffläche und die Fahrbahn ein, so daß die Aufstandsfläche des Luftreifens ver­ größert und dadurch das Verhalten des Luftreifens auf nasser Fahrbahn verbessert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfin­ dungsgemäßen Luftreifens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an­ hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Lauffläche eines Luftrei­ fens gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfin­ dung,

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen Schnittwinkeln A und Indizes für den Haftreibbei­ wert µ auf nasser Fahrbahn,

Fig. 3 den Schnitt V-V in Fig. 1,

Fig. 4 den Schnitt VI-VI in Fig. 1,

Fig. 5 den Schnitt VII-VII in Fig. 1,

Fig. 6 eine grafische Darstellung von sägezahnförmiger Ab­ nutzung in Abhängigkeit von der Umfangsteilung der Hauptrillen,

Fig. 7 eine grafische Darstellung von Abnutzungsgraden an Vorderrädern,

Fig. 8 eine Fig. 7 ähnliche grafische Darstellung für Hin­ terräder,

Fig. 9 eine Schrägansicht mit einem Schnitt in der Nähe eines dachförmigen Einschnitts mit einer Darstel­ lung einer Seitenwand desselben,

Fig. 10 den Schnitt XII-XII in Fig. 1,

Fig. 11 eine grafische Darstellung von Ergebnissen einer Versuchsfahrt auf nasser Fahrbahn,

Fig. 12 eine Ansicht von unten einer Lauffläche zur Erläu­ terung von an Einschnitten des erfindungsgemäßen Luftreifens wirkenden äußeren Kräften,

Fig. 13 einen Fig. 10 ähnlichen Schnitt zur Erläuterung von Bedingungen an einem Einschnitt unter Einwirkung einer äußeren Kraft,

Fig. 14 eine Draufsicht auf die Lauffläche eines Luftreifens gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 15 eine Draufsicht auf die Lauffläche eines Luftreifens gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 16 eine Draufsicht auf die Lauffläche eines Luftreifens gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 17 eine Draufsicht auf die Lauffläche eines Luftreifens mit herkömmlichem Rippenprofil.

Gemäß Fig. 1 hat ein Luftreifen 11 für Lastkraftwagen, Auto­ busse u. dgl. eine Lauffläche 15, die durch die Reifenmittel­ ebene 12 in einen ersten und einen zweiten Laufflächenab­ schnitt 13 bzw. 14 auf entgegengesetzten Seiten der Reifen­ mittelebene 12 unterteilt ist. In der Oberfläche der Lauf­ flächenabschnitte 13 und 14 ist eine Vielzahl von Profilril­ len 16 bzw. 17 mit einer Umfangsteilung P ausgebildet. Die Profilrillen 16 und 17 sind in Umfangsrichtung gegeneinander mit einer Teilung von 1/2 P versetzt, aber liniensymmetrisch zur Reifenmittelebene 12 angeordnet. Die Profilrillen 16 und 17 erstrecken sich ungefähr in Umfangsrichtung und mit sol­ cher Schrägstellung, daß sie bei Annäherung an die Reifen­ mittelebene 12 in die Drehrichtung Q des Luftreifens 11 weisen. (Die Richtung Q ist diejenige, in welcher der Luftreifen die Fahrbahn zuerst berührt.) Mit anderen Worten, für den Luftreifen 11 wird die Drehrichtung im Zusammenhang mit der Richtung der Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges, das mit dem Luftreifen 11 ausgestattet ist, bestimmt. Folglich berühren die Profilrillen 16 und 17 die Fahrbahn zuerst mit ihren inneren oder Einlaufenden 16a bzw. 17a und zuletzt mit ihren äußeren oder Auslaufenden 16b bzw. 17b.

An die Profilrillen 16 und 17 gelegte Tangenten L bilden mit der Reifenmittelebene 12 Schnittwinkel A, die von den Ein­ laufenden 16a und 17a zu den Auslaufenden 16b und 17b hin allmählich größer werden. In der Richtung von den Einlauf­ enden 16a und 17a zu den Auslaufenden 16b und 17b entfernen sich folglich die Profilrillen 16 und 17 von der Reifenmit­ telebene 12. Die Profilrillen 16 und 17 sind an den Auslauf­ enden 16b und 17b, ihren axialen Enden, an beiden Laufflä­ chenrändern 18 und 19 offen.

Die Schnittwinkel A liegen für alle Punkte zwischen den Ein­ laufenden 16a bzw. 17a und den Auslaufenden 16b bzw. 17b der Profilrillen 16 und 17 in einem Bereich von 0° bis 60°. Der Grund hierfür ist der, daß bei einem Schnittwinkel A unter 0° im Zuge der Profilrillen 16 oder 17 ein L-förmig gebogener Abschnitt entsteht, der das Fließen des Wassers behindert. Schnittwinkel A von mehr als 0° bedeuten, daß die Profilril­ len 16 und 17 nicht zickzackförmig sind.

Wenn dagegen der Schnittwinkel A größer als 60° ist, wird das Verhalten auf nasser Fahrbahn schlechter, wie in Fig. 2 gezeigt, in welcher die maximalen Haftreibbeiwerte µ darge­ stellt sind, welche an einem mit dem Luftreifen 11 ausge­ statteten Zugfahrzeug, das mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h gezogen wurde, gemessen wurden. Durchschnittswerte für den maximalen Haftreibbeiwert µ sind als "Index µ naß" auf der Ordinate, die Schnittwinkel A (in Grad) für die Auslauf­ enden 16b und 17b der Profilrillen 16 und 17 an den Laufflä­ chenrändern 18 und 19 auf der Abszisse aufgetragen. Bei die­ sem Versuch wurden Reifen der Größe 275/70R22.5 benutzt. In diesem Falle wurde der Mittelwert des maximalen Haftreibbei­ wertes µ für den in Fig. 17 dargestellten Luftreifen mit Rip­ penprofil als Basis 100 des Index µ naß angenommen. Der Mit­ telwert des maximalen Haftreibbeiwertes µ betrug 0,46.

Ferner sind die Profilrillen 16 und 17 nicht unterbrochen, d. h. sie dürfen sich nicht gegenseitig schneiden oder ver­ zweigen. Hätten die Profilrillen 16 und 17 solche Schnitt­ stellen oder Zweigabschnitte, würden die Wasserströme an diesen Stellen aufeinandertreffen und sich gegenseitig stören und ihr Abfließen behindern. Jedoch können Einschnit­ te oder schmale Rillen die Profilrillen schneiden oder von ihnen abzweigen, weil beim Berühren einer Fahrbahn solche Einschnitte sofort geschlossen werden und die Wasserströmung nicht nachteilig beeinflussen.

Ferner nehmen beim gezeigten Beispiel die Breiten B der Profilrillen 16 und 17 von den Einlaufenden 16a und 17a zu den Auslaufenden 16b und 17b hin allmählich zu, entsprechend der dort hinfließenden größeren Wassermenge. Folglich ver­ größern sich auch die Querschnittsflächen der Profilrillen 16 und 17 allmählich. Diese Querschnittsflächen liegen in einer Schnittebene G, welche rechtwinklig zur Oberfläche der Lauf­ fläche 15 ist und die Erstreckungsrichtung F der Profilrillen 16 und 17 rechtwinklig schneidet. Das Verhältnis der Breite B (Querschnittsfläche) am Auslaufende 16b oder 17b zur Brei­ te B (Querschnittsfläche) am Einlaufende 16a oder 17a der Profilrille 16 bzw. 17 ist vorzugsweise 1,1 bis 2,5. Ist das Verhältnis kleiner als 1,1, besteht die Gefahr einer Ver­ schlechterung des Verhaltens auf nasser Fahrbahn, weil es schwierig ist, die zum Auslaufende 16b oder 17b hin allmäh­ lich größer werdende Wassermenge abzuleiten. Bei einem Ver­ hältnis größer als 2,5 ist der Abnutzungswiderstand des Luftreifens beträchtlich gemindert, und es tritt möglicher­ weise sägezahnförmige Abnutzung auf.

Für Versuche zum Nachweis dieser Angaben wurden an Ver­ gleichsreifen und Luftreifen gemäß der Erfindung nach dem­ selben, weiter oben beschriebenen Prüfverfahren die Werte für den maximalen Haftreibbeiwert µ gemessen. Die Ver­ gleichsreifen wiesen Profilrillen auf, deren Querschnitts­ fläche an allen Stellen zwischen Ein- und Auslaufende gleich war (Querschnittsflächenverhältnis 1,0). Die für diesen Ver­ such benutzten erfindungsgemäßen Luftreifen wiesen Profilril­ len 16 und 17 auf, bei denen die Querschnittsflächen zwi­ schen den Einlaufenden 16a bzw. 17a und den Auslaufenden 16b bzw. 17b mit konstanter Rate zunahmen und an den Auslaufen­ den 16b und 17b das 1,5fache derjenigen an den Einlaufenden 16a und 17b betrugen. Bei den Vergleichsreifen betrugen die Mittelwerte des maximalen Haftreibbeiwertes µ 0,51. Unter Annahme des Wertes 0,51 als Basis 100 für den Index µ naß, betrugen die Indizes µ naß für die Luftreifen gemäß der Er­ findung 106. Die Verbesserung des Verhaltens auf nasser Fahrbahn bei den Luftreifen gemäß der Erfindung spiegelt sich deutlich in den Indexwerten wider.

Da sich bei dem vorstehend beschriebenen Luftreifen 11 die Auslaufenden 16b bzw. 17b der Profilrillen 16 und 17 bis zu den Laufflächenrändern 18 und 19 erstrecken, ist die Stei­ figkeit in der Nähe der Laufflächenränder 18 und 19 geringer als bei den weiter oben angegebenen Rippenprofilreifen. Wenn die Luftreifen bei Kurvenfahrt axialen Kräften ausgesetzt sind und seitlich verformt werden, wird folglich die Auf­ standsfläche zwischen dem Luftreifen und einer Fahrbahn kleiner als bei diesen Rippenprofilreifen. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit sind wenigstens in der Nähe der Lauf­ flächenränder 18 und 19 Querschnitts-Mittelachsen oder -Mit­ tellinien C der Profilrillen 16 und 17 gegenüber zur Oberflä­ che der Lauffläche 15 rechtwinkligen Normallinien E so ge­ neigt, daß ihre radial äußeren Enden sich der Reifenmittel­ ebene 12 nähern (sh. Fig. 1, 3, 4, 5). Diese Schrägstellung der Mittellinien C ist dadurch begründet, daß bei Kurven­ fahrt die Aufstandsfläche des Luftreifens sich dreieckförmig verformt, derart, daß sie im Bereich nahe der Laufflächen­ ränder von Natur aus breiter ist als in der Laufflächenmit­ te; folglich wird die die Aufstandsfläche vergrößernde Wir­ kung, welche sich aus der Neigung der Mittellinien C ergibt, verstärkt, wobei angenommen wird, daß die Vergrößerung der Aufstandsfläche mit einer zumindest annähernd konstanten Rate erfolgt.

Beim gezeigten Beispiel ist die Querschnitts-Mittellinie C der Profilrille 16 oder 17 die Verbindungslinie von auf die Breite bezogenen Rillenmittelpunkten in der Schnittebene G.

Um das Kurvenverhalten des Luftreifens zuverlässig zu ver­ bessern, sind die Mittellinien C vorzugsweise zumindest in dem Bereich geneigt, der zwischen den Laufflächenrändern 18 und 19 und Stellen gelegen ist, die von den Laufflächenrän­ dern 18 und 19 einen Abstand von 30% der Laufflächenbreite W haben. Die Neigung kann über die gesamte Länge der Profilril­ len 16 und 17 vorgesehen sein. Von den Mittellinien C und den Normallinien E gebildete Schnittwinkel H werden mit der Entfernung von der Reifenmittelebene 12 vorzugsweise allmäh­ lich größer. Der Grund hierfür ist, daß bei großen Schnitt­ winkeln H in der Nähe der Reifenmittelebene 12 die Steifig­ keit des Luftreifens im Bereich der Reifenmittelebene 12 ab­ nimmt und in diesem Bereich unregelmäßige Abnutzung hervor­ ruft.

Die Teilungen P oder Umfangsabstände zwischen den Profilril­ len 16 und 17 an den Laufflächenrändern 18 und 19 betragen vorzugsweise zwischen dem 0,2- und dem 1,0fachen der Lauf­ flächenbreite W. Ist die Teilung P kleiner als 0,2W, nimmt gemäß Fig. 8 die sägezahnförmige Abnutzung an den Laufflä­ chenrändern 18 und 19 in außergewöhnlichem Maße zu. In Fig. 6 ist die sägezahnförmige Abnutzung an den Laufflächenrän­ dern 18 und 19 von Luftreifen nach einer Laufstrecke von 50 000 km in tatsächlichen Fahrzeugen dargestellt. Dabei sind auf der Ordinate die Werte für den um den Verschleiß auf der Rückseite verminderten Verschleiß auf der Vordersei­ te und auf der Abszisse die Werte in % für den Quotienten aus Umfangsteilung P und Laufflächenbreite W aufgetragen. Andererseits ist das Verhältnis Teilung P zu Laufflächen­ breite W größer als 1,0, und die Anzahl Profilrillen je Flächeneinheit ist zu klein, so daß sich eine schlechte Wasserableitung ergibt. Der am meisten bevorzugte Bereich für diesen Wert ist 0,4 bis 0,5.

Das negative Verhältnis eines Luftreifens 11, unter dem das Verhältnis in % der Gesamtfläche der Profilrillen 16 und 17 zur Gesamtfläche der Lauffläche 15 verstanden wird, ist vor­ zugsweise kleiner als 25%. Beträgt das negative Verhältnis mehr als 25%, nimmt der Abnutzungswiderstand des Luftreifens 11 gemäß Fig. 7 und 8 ab.

In Fig. 7 und 8 sind Ergebnisse der nachstehend beschriebe­ nen Abnutzungstests dargestellt. Für diese Tests wurden Ver­ gleichsreifen mit einem negativen Verhältnis von 27,9% und erfindungsgemäße Luftreifen mit einem negativen Verhältnis von 20,0% bereitgestellt. Für diese Tests wurden Reifen der Größe 275/70R22.5 benutzt und mit normalem Druck gefüllt. Die Luftreifen wurden normal belastet. Nachdem diese Reifen in tatsächlichen Fahrzeugen eine Laufstrecke von 50 000 km zurückgelegt hatten, wurde die Abnutzung gemessen. In Fig. 7 und 8 ist auf der Ordinate der Betrag der Abnutzung in mm und auf der Abszisse die Meßpunkte aufgetragen, wobei in Fig. 7 die Abnutzung an den Vorderrädern, in Fig. 8 jene an den Hinterrädern dargestellt ist.

Gemäß Fig. 1, 9 und 10 sind in der Oberfläche der ersten und der zweiten Laufflächenabschnitte 13 und 14 Einschnitte oder schmale Rillen 21 und 22 ausgebildet, die sich schlie­ ßen, wenn die Laufflächenabschnitte 13 und 14 eine Fahrbahn berühren. Die Einschnitte 21 und 22 erstrecken sich haupt­ sächlich in Achsenrichtung des Luftreifens 11 und sind je­ weils mit gleichen Umfangsabständen angeordnet. Beide Ein­ schnitte 21 und 22 sind so geneigt, daß ihre Öffnungen 24 in der Drehrichtung Q des Luftreifens 11 ihren Grundflä­ chen 23 voreilen oder in die Drehrichtung Q weisen. Die Neigungswinkel J der Einschnitte 21 und 22 als Schnittwinkel zwischen den Normallinien E und den Einschnitten 21 und 22 in zur Reifenmittelebene 12 parallelen Schnittebenen liegen vorzugsweise in einem Bereich von 15° bis 30°. Der Grund hierfür ist, daß bei Neigungswinkeln J kleiner als 15° oder größer als 30° eine Verbesserung des Bremsverhaltens nicht erwartet werden kann.

Bei einem Versuch zum Nachweis dieses Sachverhalts wurden Luftreifen ohne Einschnitte und solche mit Neigungswinkeln J von 0°, 10°, 15°, 25° und 35° bereitgestellt. Mit diesen Luftreifen ausgestattete Fahrzeuge wurden mit einer Ge­ schwindigkeit von 60 km/h gefahren und durch abruptes Brem­ sen zum Stillstand gebracht. Die gemessenen Strecken zwi­ schen Bremsenbetätigung und Stillstand ergaben für die Rei­ fen ohne Einschnitte den Wert 38,8 m. Der Kehrwert hiervon wurde als Index 100 für die Ermittlung der Bremskennwerte für die übrigen Luftreifen angenommen. Entsprechend den Ergebnissen betrugen für die Luftreifen mit den Neigungs­ winkeln J von 0°, 10°, 15°, 25° bzw. 35° die Bremskennwerte 101, 105, 108, 106 und 102. Aus diesen Ergebnissen wird geschlossen, daß bei Luftreifen mit Neigungswinkeln J au­ ßerhalb des weiter oben angegebenen Bereichs keine Verbes­ serung des Bremsverhaltens erwartet werden kann.

Ferner sind die Einschnitte 21 und 22 gemäß Fig. 1 zur Rei­ fenmittelebene 12 schräg angeordnet und bilden dachförmige Rillen, derart, daß die reifeninneren, der Reifenmittelebene 12 sich nähernden Enden der Einschnitte 21 und 22 in bezug auf die Reifendrehrichtung Q nacheilen. Rollt folglich der Luftreifen 11 in der normalen Drehrichtung Q ab, wird die Fahr­ bahn zuerst von den axial äußeren Enden 25 und 26 und zum Schluß von den axial inneren Enden 27 und 28 der Einschnitte 21 und 22 berührt. Beim gezeigten Beispiel sind die inneren Enden 27 und 28 in der Reifenmittelebene 12 miteinander ver­ bunden. Mit anderen Worten, die Einschnitte 21 und 22 werden als dachförmige Rillen erkannt, die in der Mitte einen Um­ kehrpunkt haben, und die Scheitel der Dachform weisen in die der Drehrichtung Q entgegengesetzte Richtung.

Schnittwinkel K zwischen der Reifenmittelebene 12 und den Einschnitten 21 und 22 liegen vorzugsweise im Bereich zwi­ schen 50° und 80°. Sind die Schnittwinkel K kleiner als 50°, besteht die Gefahr einer starken Verschlechterung des Brems­ verhaltens. Sind dagegen die Schnittwinkel K größer als 80°, kann eine Verbesserung des Kurvenfahrverhaltens nicht erwar­ tet werden. In bezug auf die Schnittwinkel K sind Kurven­ fahr- und Bremsverhalten einander widersprechende Eigen­ schaften. Es wird bevorzugt, die axial äußeren Enden 25 und 26 der Einschnitte 21 und 22 in Bereichen anzuordnen, die von der Reifenmittelebene 12 durch 40% der Laufflächenbreite W getrennt sind. Mit anderen Worten, die Einschnitte 21 und 22 werden vorzugsweise in einem Bereich angeordnet, der 80% der Laufflächenbreite W ausmacht und zur Reifenmittelebene 12 zentriert ist. Sind die äußeren Enden 25 und 26 außerhalb dieser Bereiche in der Nähe der Laufflächenränder 18 und 19 angeordnet, besteht die Gefahr einer großen Erhöhung der sägezahnförmigen Abnutzung.

In einem Test zum Nachweis dieses Sachverhalts wurden Luft­ reifen bereitgestellt, bei denen die Einschnitte in einem 100% der Laufflächenbreite ausmachenden Bereich, also bis zu den Laufflächenrändern 18 und 19 reichend, angeordnet waren, und andere mit Lamellen in solchen Bereichen, die von der Reifenmittelebene 12 aus 85% bzw. 75% der Laufflächenbreite einnehmen. In diesem Falle betrugen die Neigungswinkel J bei diesen Reifen 27° und die Schnittwinkel K 60°.

Nach einer Laufstrecke von 50 000 km wurden die Höhenunter­ schiede (in mm) an den axial äußeren Enden 25 und 26 gemes­ sen. Sie betrugen für die Reifen mit Einschnitten in den Be­ reichen über 100%, 85% und 75% 1,5 mm, 1,2 mm bzw. 0,3 mm. Es wird darauf hingewiesen, daß bei einer Anordnung der axial äußeren Enden 25 und 26 innerhalb der Bereiche von 80% der Laufflächenbreite W die sägezahnförmige Abnutzung zuver­ lässig verhindert werden kann.

Beim gezeigten Beispiel sind ferner kreisrunde Löcher 29 und 30 vorgesehen, die sich in Richtung der Laufflächendicke er­ strecken und mit den axial äußeren Enden 25 und 26 der Ein­ schnitte 21 und 22 in den ersten und zweiten Laufflächenab­ schnitten 13 und 14 verbunden sind. Die Löcher 29 und 30 dienen dazu, bei Berührung mit der Fahrbahn an den Ein­ schnittenden 25 und 26 auftretende Spannungen zu verteilen und dadurch Rißbildung an den Enden 25 und 26 zu verhindern. Ein bevorzugter Bereich von Radien r für die Löcher 29 und 30 läßt sich mit der folgenden Gleichung bestimmen:

worin α der Spannungskonzentrationsfaktor ist. Bei einem Faktor α kleiner als 2 kann es zur Rißbildung kommen. Die Löcher 29 und 30 werden jedoch nicht benötigt, wenn die axi­ al äußeren Enden 25 und 26 der Einschnitte 21 und 22 in den Profilrillen 16 und 17 enden.

Die Arbeitsweise des Luftreifens gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform ist folgende: Befährt ein Fahrzeug, z. B. ein Last­ kraftwagen oder Autobus, das mit solchen Luftreifen 11 aus­ gestattet ist, eine nasse Fahrbahn, wobei die Luftreifen in der Drehrichtung Q abrollen, fließt in einem Bereich der Auf­ standsfläche des Luftreifens 11 Wasser in den Profilrillen 16 und 17 von den Einlaufenden 16a und 17a zu den Auslaufenden 16b und 17b. Da die Profilrillen 16 und 17 nicht unterbrochen sind, fließen die Wasserströme ruhig, ohne sich gegenseitig zu stören. Da ferner die Profilrillen 16 und 17 im Winkel­ bereich 0°-60° liegen, ohne zickzackförmig zu sein, fließt das Wasser in den Profilrillen 16 und 17 ruhig mit hohen Ge­ schwindigkeiten ab. Das Wasser wird sehr rasch aus den an den Umfangsrändern der Aufstandsfläche des Luftreifens 11 angeordneten Öffnungen der Profilrillen 16 und 17 hinausge­ preßt. Da die Schnittwinkel A der Profilrillen 16 und 17 mit der Reifenmittelebene 12 zu den Auslaufenden 16b und 17b hin allmählich zunehmen, gehen die Ausstrahlrichtungen des Was­ sers nach außen auseinander, so daß ein Teil des Wassers seitlich zum Luftreifen 11 abgeleitet wird.

Folglich wird Wasser, das unmittelbar vor die Lauffläche 15 des Luftreifens 11 gelangt, so verteilt, daß die Wassermenge vor der Lauffläche 15 verkleinert wird. Es dringt daher kaum Wasser zwischen die Lauffläche 15 des Luftreifens 11 und die Fahrbahn ein, so daß sich die Aufstandsfläche des Luftrei­ fens 11 vergrößert und das Verhalten des Luftreifens auf nasser Fahrbahn verbessert.

In Fig. 11 sind die Ergebnisse eines Fahrversuches auf nas­ ser Fahrbahn dargestellt. Für diesen Versuch wurden Luftrei­ fen gemäß der Erfindung und herkömmliche Rippenprofilreifen der Größe 275/70R22.5 und mit einem Laufflächenradius von 680 mm bereitgestellt. Die negativen Verhältnisse waren 20,0% für den Luftreifen gemäß der Erfindung und 27,9% für die herkömmlichen Luftreifen. Gemäß Fig. 11 zeigen die Er­ gebnisse, daß das Verhalten auf nasser Fahrbahn der erfin­ dungsgemäßen Luftreifen bei allen Fahrgeschwindigkeiten deutlich besser ist als bei den herkömmlichen Luftreifen.

Werden die Ergebnisse gemäß Fig. 11 durch den Index µ naß angegeben, so lauten die Werte für die erfindungsgemäßen Luftreifen 100 bei 40 km/h, 103 bei 60 km/h und 104 bei 70 km/h, wogegen die Werte für die herkömmlichen Luftreifen 97 bei 40 km/h, 94 bei 60 km/h und 91 bei 70 km/h sind. Je höher die Fahrgeschwindigkeit ist, umso deutlicher unter­ scheiden sich die erfindungsgemäßen von den herkömmlichen Luftreifen beim Verhalten auf nasser Fahrbahn.

Wenn der vorstehend beschriebene Lastkraftwagen während der Fahrt in eine Kurve gelenkt wird, z. B. entsprechend einem Pfeil U in Fig. 1 nach rechts, wirkt auf die auf das Fahr­ zeug montierten Luftreifen 11 eine große Zentrifugalkraft, welche diejenigen Abschnitte, mit denen die Luftreifen 11 die Fahrbahn berühren, seitlich verformt. Folglich werden die Profilrillen 17 auf der kurvenäußeren Seite oder auf der Seite des Laufflächenrandes 19 so verformt, daß ihre Quer­ schnitts-Mittellinien C stärker gegen die Reifenmittelebene 12 geneigt werden.

Beim gezeigten Beispiel sind die Profilrillen 17 in bezug auf die Reifenmittelebene 12 so schräg angeordnet, daß sie sich mit Annäherung an die Reifenmittelebene 12 nach vorn in die Drehrichtung Q ausrichten, und die Querschnitts-Mittellinien C der Profilrillen 17 sind zumindest in der Nähe des Laufflä­ chenrandes 19 in bezug auf die zur Oberfläche der Lauffläche 15 rechtwinkligen Normallinien E axial nach innen geneigt. Daher sind in den schrägen Profilrillen 17 Schnittwinkel R zwischen der Oberfläche der Lauffläche 15 und in der Nähe der Reifenmittelebene 12 gelegenen Seitenwänden 17c stumpfe Winkel von mehr als 90°, so daß, wie in Fig. 5 mit strich­ punktierten Linien dargestellt, die Seitenwände 17c der Profilrillen 17 etwas vorfallen und Abschnitte von ihnen in der Nähe der Öffnung mit der Fahrbahn in Berührung gebracht werden. Auf diese Weise wird eine Verkleinerung der Auf­ standsfläche verhindert, ungeachtet der Tendenz zu einer Verkleinerung der Aufstandsfläche infolge der weiter oben beschriebenen geringeren Steifigkeit des Luftreifens 11 in der Nähe des Laufflächenrandes 19, wenn beim Kurvenfahren erzeugte axiale Kräfte auf den Luftreifen wirken. Ferner ist durch die Vergrößerung der Aufstandsfläche auch das Kurven­ fahrverhalten verbessert.

In diesem Falle nimmt die Aufstandsfläche oder der Latsch des Luftreifens eine ungefähr dreieckförmige Gestalt an, von der, wie vorstehend beschrieben, die eine Seite der Laufflä­ chenrand 19 ist. Andererseits wird die Vergrößerung der Auf­ standsfläche zumindest in der Nähe des Laufflächenrandes 19 auf der kurvenäußeren Seite, auf der die Aufstandsfläche von Natur aus breit ist, erreicht. Die Vergrößerung der Auf­ standsfläche wird daher in wirkungsvoller Weise erreicht.

Wird der Lastkraftwagen in eine Linkskurve gelenkt, werden die Profilrillen 16 auf der Seite des Laufflächenrandes 18 verformt und ihre Querschnitts-Mittellinien C axial nach in­ nen geneigt. Folglich werden in der Nähe der Öffnungen der Profilrillen 16 Abschnitte ihrer Seitenwände 16c mit der Fahrbahn in Berührung gebracht, so daß durch Vergrößern der Aufstandsfläche das Kurvenfahrverhalten verbessert wird.

Nachstehend wird ein Test beschrieben, der zum Nachweis des vorstehend angegebenen Sachverhalts durchgeführt wurde. Es wurden dazu drei Arten von Luftreifen bereitgestellt: Bei der ersten Art waren die Querschnitts-Mittellinien C der Profilrillen 16 und 17 gemäß der Erfindung geneigt, wogegen die zweite und dritte Art Vergleichsreifen waren, bei denen die Mittellinien C der Profilrillen 16 und 17 zu den Normal­ linien E parallel oder die Schnittwinkel H null waren, bzw. herkömmliche Rippenprofilreifen (mit zu den Normallinien E parallelen Querschnitts-Mittellinien C) waren. Alle diese Reifen hatten die Größe 275/70R22.5. Die Schnittwinkel H an den Stellen X, Y und Z in den Profilrillen 16 und 17 (sh. Fig. 1) betrugen bei den vorstehend angegebenen drei Reifen­ arten 7,63°, 15,12° bzw. 15,12°.

Diese Luftreifen wurden an einen unbeladenen Lastkraftwagen montiert und mit normalem Druck gefüllt. Sodann wurde der Lastkraftwagen auf nasser Fahrbahn bei maximalen Geschwin­ digkeiten in Kurven mit konstanten Radien gelenkt. Die maxi­ malen Geschwindigkeiten wurden mit sich selbst multipliziert und durch die Kurvenradien dividiert, um die Zentrifugalbe­ schleunigungen G zu erhalten. Bei den Vergleichsreifen waren die Verhältnisse Zentrifugalbeschleunigungen G zu Schwerebe­ schleunigung 0,307. Mit der Zentrifugalbeschleunigung G der Vergleichsreifen als Basis 100 betrug der Index der Zentri­ fugalbeschleunigung 112 bei den Luftreifen gemäß der Erfin­ dung und 109 bei den herkömmlichen Luftreifen. Daraus wird deutlich, daß die Luftreifen gemäß der Erfindung den Ver­ gleichsreifen und den herkömmlichen Luftreifen bei der Zen­ trifugalbeschleunigung überlegen sind und auch ein besseres Kurvenfahrverhalten besitzen.

Wenn auf die Luftreifen 11 des fahrenden, vorstehend be­ schriebenen Lastkraftwagens eine Bremskraft ausgeübt wird, wirkt gemäß Fig. 12 und 13 die Fahrbahnoberfläche 31 mit einer Reibungsbremskraft N in der Drehrichtung Q auf eine Aufstandsfläche des Luftreifens 11 und verformt oder biegt den Gummi der Lauffläche 15 zwischen den Einschnitten 21 und 22 in die Drehrichtung Q. Da sich die Einschnitte 21 und 22 hauptsächlich in Achsenrichtung erstrecken und so geneigt sind, daß sie von den tiefstgelegenen Abschnitten oder Grundflächen 23 zu den Abschnitten an den Einschnitt­ öffnungen 24 hin nach vorn in die Drehrichtung Q weisen, bilden Ränder 32 an der in bezug auf die Drehrichtung Q vorderen Seite der Öffnungen 24 der Einschnitte 21 und 22 stumpfe Winkel. Folglich, wenn der Gummi zwischen den Ein­ schnitten 21 und 22 gebogen und verformt wird, werden Sei­ tenwände 33 in der Nähe und auf der in bezug auf die Dreh­ richtung Q vorderen Seite der Öffnungen 24 der Einschnitte 21 und 22 mit der Fahrbahn 31 in Berührung gebracht. Die Aufstandsfläche wird vergrößert und verbessert auf diese Weise das Bremsverhalten des Luftreifens zuverlässig.

Wenn der fahrende Lastkraftwagen in eine Linkskurve gelenkt wird, wird entsprechend einem Pfeil in Fig. 12 eine Rei­ bungskraft als axial einwirkende Kraft S von der Fahrbahn auf die Aufstandsfläche des Luftreifens 11 ausgeübt. Folg­ lich wird der Gummi zwischen den Einschnitten 21 in der Lauffläche 15 in derselben Weise wie weiter oben beschrieben in der Richtung der axial einwirkenden Kraft S gebogen und verformt. Da die Einschnitte 21 mit solcher Schrägstellung ausgebildet sind, daß ihre der Reifenmittelebene 12 nahen Abschnitte in die der Drehrichtung Q entgegengesetzte Richtung weisen, werden sie in diesem Falle so geneigt, daß sie, von den Grundflächen 23 zu den Öffnungen 24 hin, in die Richtung der axial einwirkenden Kraft S weisen. Folglich werden die in bezug auf die Kraft S vorderen Seitenwände der Lamellen 21 durch ihre von der Kraft S hervorgerufenen Ver­ formung mit der Fahrbahn 31 in Berührung gebracht, um durch Vergrößern der Aufstandsfläche das Kurvenfahrverhalten des Luftreifens zuverlässig zu verbessern.

Beim Befahren einer Linkskurve nimmt die Aufstandsfläche oder der Latsch des Luftreifens 11 wegen seiner seitlichen Bewegung aufgrund der Zentrifugalkraft eine ungefähr drei­ eckförmige Gestalt an, von der eine Seite der Laufflächen­ rand 18 ist. Andererseits ist der Bereich, um den die Auf­ standsfläche vergrößert wird, auf der dem Laufflächenrand 18 entsprechenden, kurvenäußeren Seite, auf welcher die Auf­ standsfläche von Natur aus breit ist. Die Vergrößerung der Aufstandsfläche wird daher in wirkungsvoller Weise erreicht.

Wenn der Lastkraftwagen in eine Rechtskurve gelenkt wird, wird entsprechend einem Pfeil in Fig. 12 eine axial einwir­ kende Kraft T von der Fahrbahnoberfläche 31 auf die Auf­ standsfläche des Luftreifens ausgeübt. Da die Einschnitte 22 mit solcher Schrägstellung ausgebildet sind, daß ihre der Reifenmittelebene 12 nahen Abschnitte in die der Drehrich­ tung Q entgegengesetzte Richtung weisen, werden ihre in be­ zug auf die axial einwirkende Kraft T vorderen Seitenwände durch ihre von der Kraft T hervorgerufene Verformung mit der Fahrbahn 31 in Berührung gebracht. Folglich wird die Auf­ standsfläche des Luftreifens vergrößert.

Wenn auf den Luftreifen eine Kraft, wie z. B. die axiale Kraft S oder T, ausgeübt wird, wird die Vergrößerung seiner Aufstandsfläche in großem Maße beeinflußt durch Schnittwin­ kel V zwischen den Einschnitten 21 und 22 und den Normal­ linien E in durch die Achse des Luftreifens 11 gehenden Schnittebenen der Einschnitte 21 und 22.

Bei der in Fig. 14 dargestellten zweiten Ausführungsform hat ein Luftreifen 11 in seiner Lauffläche 15 Profilrillen 16 und 17, die gerade sind, aber zwischen Einlaufenden 16a bzw. 17a und Auslaufenden 16b bzw. 17b gebogene Abschnitte aufweisen, um eine stufenweise Vergrößerung der Schnittwinkel A zu er­ halten, sowie Profilrillen 41 und 42, die sich beiderseits nahe der Reifenmittelebene 12 in Umfangsrichtung erstrecken, ohne die Profilrillen 16 und 17 zu schneiden.

Wenngleich die Profilrillen 16 und 17 ungefähr bogenförmig gekrümmt sind, deren Schnittwinkel A sich wie bei den vor­ stehend beschriebenen Beispielen stetig ändern, können sich die Schnittwinkel A wie bei der zweiten Ausführungsform dis­ kontinuierlich ändern, oder die Profilrillen 16 und 17 können aus mehreren geraden Rillen zusammengesetzt sein, die gemäß der Erfindung unter Bildung von stumpfen Winkeln miteinander verbunden sind und sich schneiden.

Gemäß einer dritten und einer vierten Ausführungsform ent­ sprechend Fig. 15 bzw. 16 können nur Profilrillen 17 vorgese­ en sein, die nur in einer Richtung schräg verlaufen (Fig. 15), oder es können Profilrillen 16 und 17 so angeordnet sein, daß eine Symmetrieachse zu dem einen oder dem anderen Laufflächenrand 18 bzw. 19 hin verschoben ist (Fig. 16).

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß bei dem Luftreifen ge­ mäß der Erfindung kaum Wasser zwischen die Reifenlauffläche und die Fahrbahn eindringt, so daß durch eine vergrößerte Aufstandsfläche das Verhalten des Luftreifens auf nasser Fahrbahn verbessert ist.

Claims (5)

1. Drehrichtungsgebundener Luftreifen mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeter, schräg angeordneter und kreu­ zungsfrei verlaufender Profilrillen (16, 17), die sich je von einem Einlaufende (16a, 17a) zu einem am Laufflächenrand (18, 19) mündenden Auslaufende (16b, 17b) erstrecken,

• - wobei das Einlaufende (16a, 17a) jeder Profilrille (16, 17) bezüglich der Drehrichtung (Q) des Luftreifens vor ihrem Auslaufende (16b, 17b) angeordnet ist
• - wobei der zwischen Umfangslinien der Lauffläche und Tan­ genten an die betreffende Profilrille (16, 17) gemessene Schnittwinkel (A) vom Einlaufende (16a, 17a) zum Auslaufende (16b, 17b) größer wird und
• - wobei die Querschnitts-Mittelachse (C) jeder Profilrille (16, 17) zumindest in der Nähe des Laufflächenrandes (18, 19) gegenüber einer zur Lauffläche (15) normalen Linie (E) so ge­ neigt ist, daß ihr radial äußeres Ende sich der Reifenmittel­ ebene (12) nähert.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schnittwinkel (A) im Bereich von 0° bis 30° vorhanden sind.

3. Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilrillen (16, 17) beidseits der Reifenmittelebene (12) angeordnet sind.

4. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsteilung (P) der Profil­ rillen (16, 17) an den Laufflächenrändern (18, 19) des Luftreifens (11) zwischen dem 0,2- bis 1,0-fachen der Laufflä­ chenbreite (W) des Luftreifens (11) beträgt.

5. Luftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche jeder Pro­ filrille (16, 17) vom Einlaufende (16a, 17a) zum Auslaufende (16b, 17b) hin allmählich größer wird.