DE3912358A1 - Laufflaechenprofil fuer einen fahrzeugluftreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufflächenprofil für Fahr­ zeugluftreifen mit mindestens drei in Umfangsrichtung verlaufenden Umfangsnuten, die entlang von sinusförmigen bzw. im wesentlichen sinusförmigen Kurven verlaufen, deren Wegfrequenzen und deren Amplituden sich über den Umfang der Lauffläche ändern.

Ein derartiges Laufflächenprofil ist aus der EP-A 00 89 308 bekannt. Das in dieser Druckschrift darge­ stellte und beschriebene Laufflächenprofil weist im Zentralbereich der Lauffläche zwei sinusförmige und parallel zueinander verlaufende Zentralrillen auf, wo­ bei axial außerhalb jeder Zentralrille je eine weitere etwa sinusförmig verlaufende Umfangsrille vorgesehen ist. Die An­ ordnung ist hierbei so getroffen, daß axial nach innen weisende Spitzen der laufflächenaußenseitig verlaufenden Umfangsrillen mit axial nach außen weisenden Spitzen der Zentralrillen zusammentreffen. Gleichzeitig sind die Wegfrequenzen der laufflächenaußenseitig verlaufenden Umfangsrillen nur etwa halb so groß wie die Wegfrequenzen der Zentralrillen, so daß nur jede zweite Spitze der äußeren Umfangsrillen mit den aufeinanderfolgenden Spitzen der Zentralrillen zusammentrifft. Die Zentral­ rillen haben eine Amplitude im Bereich von 5 bis 15% der Breite der Lauffläche und eine sich in Längsrichtung wiederholende Häufigkeit bzw. Wegfrequenz im Bereich von 40 bis 60% der Breite der Lauffläche. Die lauf­ flächenaußenseitig verlaufenden Umfangsrillen weisen eine Amplitude im Bereich von 10 bis 15% der Breite der Lauffläche auf. Durch diese Laufflächengestaltung soll ein guter Kompromiß hinsichtlich der Anforderungen an Naßgriffverhalten, Griff auf trockener Straße, Schnee­ griff und Geräuschniveau erzielt werden.

Es ist nun bekannt, daß es zur Optimierung der Naß­ griffeigenschaften eines Reifenprofiles, insbesondere beim Fahrbetrieb mit höheren Geschwindigkeiten, günstig ist, neben einer guten Querentwässerung durch ent­ sprechende Gestaltung von Querrillen, möglichst breite, gerade durchlaufende Umfangsnuten vorzusehen. Diese Umfangsnuten unterstützen bei Geradeausfahrt in einem hohen Ausmaß die Wasserabfuhr in der Bodenaufstands­ fläche. Sie beeinflussen jedoch nachteilig die Geräusch­ entwicklung im Fahrbetrieb, da sogenannte Air-Pumping- Effekte auftreten, die dadurch entstehen, daß der Reifen beim Einfedern in der Aufstandsfläche nicht nur Bewegungen in Äquatorrichtung sondern auch in Meridianrichtung durchführt. Die dabei in der Aufstandsfläche in den Umfangsnuten sich bildenden lokalen Lufteinschlüsse schwingen und erzeugen dadurch ein zusätzliches Geräusch.

Das Reifengeräusch, das durch Quernuten erzeugt wird, wird üblicherweise dadurch verbessert, daß die Abstände der Quernuten über den Reifenumfang möglichst statistisch verteilt werden. Man wählt also bewußt solche Abstände, die in einem breiten Frequenzbereich das Reifengeräusch anregen, um einzelne Spitzen im Frequenzspektrum zu vermeiden.

Das aus der EP-A 00 89 308 bekannte Laufflächenprofil läßt nun hinsichtlich der Geräuschentwicklung relativ gute Werte erwarten, hinsichtlich der Wasserabfuhr in der Bodenaufstandsfläche bei Geradeausfahrt wird das bekannte Laufflächenprofil jedoch nicht voll zufrieden­ stellen können.

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, ein Laufflächenprofil für einen Fahrzeugluftreifen der ein­ gangs genannten Art derart zu verbessern, daß es hin­ sichtlich des erzielbaren Naßgriffes bei Geradeausfahrt und Profilgeräusch besonders hohen Anforderungen genügt.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß da­ durch, daß in jeder sinus­ förmigen Umfangsnut der größten auftretenden Wegfrequenz die größte auftretende Amplitude und der kleinsten auf­ tretenden Wegfrequenz die kleinste auftretende Amplitude entspricht, wobei die maximale Amplitude 10% der Laufflächenbreite ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eine optimale Abstimmung der hinsichtlich Naßgriff bei Geradeausfahrt und subjektiv unauffällige Geräuschentwicklung gestellten Anforderungen erzielbar. Die Zuordnung der größten Weg­ frequenz zur größten Amplitude bzw. der kleinsten Weg­ frequenz zur kleinsten Amplitude gestattet eine Aus­ richtung der Umfangsnuten in Umfangsrichtung, die eine Wasserabfuhr in der Bodenaufstandsfläche bei Gerade­ ausfahrt besonders günstig beeinflußt. Dabei kann gleich­ zeitig die Entstehung von Lufteinschlüssen durch den beschriebenen Air-Pumping-Effekt, die ja das emittierte Geräusch des am Boden abrollenden Reifens negativ be­ einflussen, weitgehend verhindert werden. Darüber hinaus ist eine Möglichkeit geschaffen worden, durch die Ge­ staltung der Umfangsnuten eine Verlagerung innerhalb des emittierten Geräuschspektrums zu niedrigen und an­ genehm empfundenen Frequenzen durchzuführen.

Für die Optimierung des von der gesamten Profilausge­ staltung abhängigen Reifengeräusches ist es von Vorteil, wenn, wie an sich bekannt, die Lauffläche in eine Anzahl von Umfangssegmenten geteilt ist, die bevorzugt unter­ schiedliche Längen aufweisen. Hiebei wird die Anordnung so getroffen, daß jede Umfangsnut mindestens drei unter­ schiedliche Wegfrequenzen aufweist, wobei pro Umfangs­ segment mindestens zwei unterschiedliche Wegfrequenzen vorgesehen sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Umfangsnuten parallel zueinander angeordnet. Eine weitere Ausführungsvariante sieht vor, daß die Um­ fangsnuten über die Laufflächenbreite betrachtet, phasen­ verschoben angeordnet sind.

Der die Phasenverschiebung kennzeichnende Winkel α wird im Bereich zwischen 5 und 45° gewählt und beträgt vor­ zugsweise ca. 25°.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ändern sich innerhalb eines Umfangssegmentes die Wegfrequenzen und damit auch die Amplituden kontinuierlich bzw. im wesentlichen kontinuierlich. Hiebei kann bevorzugt zu­ mindest ein Umfangssegment vorgesehen werden, in welchem über die gesamte Länge eine Änderung von großer Weg­ frequenz zu kleiner Wegfrequenz erfolgt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung sind die den sinusförmigen Verlauf der Umfangsnuten bestimmenden Wegfrequenzen in jeder Umfangs­ nut zufällig angeordnet.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt die minimale Wegfrequenz mindestens 10% der Laufflächen­ breite, die maximale Wegfrequenz wird durch die Beziehung F max bestimmt. Die minimale Amplitude beträgt mindestens 3% der Laufflächenbreite.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die einige Ausführungs­ beispiele des erfindungsgemäßen Laufflächenprofiles darstellt, näher beschrieben. Hiebei ist in den Zeich­ nungsfiguren 1 bis 3 jeweils eine Teildraufsicht auf eine Abwicklung der Lauffläche schematisch dargestellt. Fig. 1a zeigt den prinzipiellen Verlauf einer Umfangsnut gemäß Fig. 1.

Da die vorliegende Erfindung primär die Ausgestaltung der Umfangsnuten betrifft, wird in der nun folgenden Beschreibung auf die der Vollständigkeit halber einge­ zeichnete sonstige Gestaltung mit Querrillen oder dgl. gesondert nicht Bezug genommen.

Wie Fig. 1 zeigt, ist das Laufflächenprofil über seine Breite B, die der maximalen Breite der Lauffläche in der Bodenaufstandsfläche unter Nenndruck und Nenn­ last entspricht, mit fünf Umfangsnuten 1 versehen. Eine der Umfangsnuten 1 verläuft entlang der Mittellinie M-M, je zwei verlaufen in jeder Laufflächenhälfte.

Die Umfangsnuten 1 weisen einen sinusförmigen bzw. im wesentlichen sinusförmigen Verlauf auf. Hiebei ist der gesamte Umfang der Lauffläche in Umfangssegmente geteilt, die bevorzugt jeweils unterschiedliche Längen aufweisen. Die Gesamtzahl der Umfangssegmente beträgt mindestens 2, insbesondere bis zu 14 Segmente. Der in Fig. 1 dargestellte Laufflächenabschnitt kann nun einem derartigen Umfangs­ segment oder einem Teil desselben entsprechen. Pro Umfangssegment bzw. auch über den Gesamtumfang be­ trachtet sind die einzelnen Umfangsnuten 1 parallel zueinander angeordnet. Innerhalb eines beliebigen Um­ fangssegmentes ändert sich nun sowohl die Wegfrequenz F als auch die Amplitude A der Umfangsnuten 1 konti­ nuierlich. Die Wegfrequenz F jeder Umfangsnut 1 ändert sich von einem Minimalwert Fmin bis zu einem Maximal­ wert Fmax. Gleichzeitig ändert sich auch die Amplitude A kontinuierlich und zwar derart, daß der kleinsten Weg­ frequenz Fmin die kleinste Amplitude Amin und der größten Wegfrequenz Fmax die größte Amplitude Amax ent­ spricht. Über den Gesamtumfang der Lauffläche betrachtet, liegt die bevorzugt gewählte Gesamtzahl der Wegfrequenzen F im Bereich zwischen 40 und 90. Hiebei werden mindestens drei unterschiedliche Wegfrequenzen F vorgesehen. Inner­ halb eines Umfangssegmentes sind mindestens zwei dieser unterschiedlichen Wegfrequenzen enthalten. Die minimale Wegfrequenz Fmin weist einen Wert 10% der Laufflächen­ breite B auf, die maximale Wegfrequenz Fmax wird durch die Beziehung k (U = Gesamtumfang der Lauffläche) bestimmt.

Die maximale Amplitude Amax ist B und liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 5 und 10% der Lauf­ flächenbreite B. Die minimale Amplitude Amin ist 3% der Laufflächenbreite B.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ändern sich bei jeder einzelnen Umfangsnut 1′ ebenfalls sowohl die Wegfrequenzen F als auch die Amplituden A kontinuierlich. Die einzelnen Umfangsnuten 1′ sind gleichartig ge­ staltet, jedoch nicht parallel zueinander angeordnet, sondern zueinander phasenverschoben. Diese Phasenver­ schiebung ist in Fig. 2 durch den Winkel α gekenn­ zeichnet. Der Winkel α wird bevorzugt in einem Bereich zwischen 5 und 45° gewählt werden, im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel beträgt α ca. 30°. Bei diesem Ausführungs­ beispiel verläuft demnach die Grenze zwischen zwei be­ nachbarten Umfangssegmenten entlang einer durch den je­ weiligen Wert des Winkels α bestimmten schräg gestellten Linie.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 kann die Ausgestaltung der Umfangsnuten 1, 1′ auch so getroffen werden, daß etwa in einem der Umfangssegmente eine kontinuierliche Änderung der Wegfrequenzen und zugehörigen Amplituden (wie beschrieben) von einer niedrigen Weg­ frequenz ausgehend über höhere Wegfrequenzen wieder zu einer niedrigen Wegfrequenz erfolgt. Innerhalb eines Umfangssegmentes kann jedoch auch eine kontinuierliche Änderung von der kleinsten bis zur größten Wegfrequenz erfolgen. Hier stehen also dem Konstrukteur eine Viel­ zahl von Möglichkeiten offen, die für den jeweiligen Reifentyp bzw. Laufflächenprofiltyp jeweils optimale Anordnung bzw. Ausgestaltung der Umfangsnuten zu treffen, um die Wasserableitung und das im Fahrbetrieb erzeugte Ge­ räusch zu beeinflussen.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Laufflächen­ profiles mit ebenfalls fünf Umfangsnuten 1′′, wobei in jeder Umfangsnut 1′′ die gewählten Wegfrequenzen und zu­ gehörigen Amplituden zufällig angeordnet sind. Inner­ halb eines Umfangssegmentes ist jedoch die Ausgestaltung der einzelnen Umfangsnuten 1′′ bevorzugt so getroffen, daß jede der Umfangsnuten 1′′ die gleiche Wegspektralverteilung auf­ weist.

Die Erfindung ist auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen nicht eingeschränkt. So ist es ins­ besondere möglich, die Anzahl der Umfangsnuten zu vari­ ieren, wobei jedoch mindestens drei Umfangsnuten vorzu­ sehen sind. Hier sei auch erwähnt, daß es die praktische Umsetzung der erfindungsgemäßen Lehre in einzelnen Fäl­ len erforderlich machen kann, in zumindest einem Umfangssegment eine abweichende Ausgestaltung der Um­ fangsnuten zu treffen. Im Sinne der nach der Erfindung erzielbaren Geräuschoptimierung wird jedoch der Großteil des Laufflächenumfanges gemäß der Erfindung gestaltet werden.

Claims (10)

1. Laufflächenprofil für Fahrzeugluftreifen mit mindestens drei in Umfangsrichtung verlaufenden Umfangsnuten, die entlang von sinusförmigen bzw. im wesentlichen sinusförmigen Kurven verlaufen, deren Wegfrequenzen und deren Amplituden sich über den Umfang der Lauf­ fläche ändern, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder sinusförmigen Umfangsnut (1, 1′, 1′′) der größten auf­ tretenden Wegfrequenz (Fmax) die größte auftretende Amplitude (Amax) und der kleinsten auftretenden Weg­ frequenz (Fmin) die kleinste auftretende Amplitude (Amin) entspricht, wobei die maximale Amplitude (Amax) 10% der Laufflächenbreite (B) ist.

2. Laufflächenprofil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lauffläche in eine Anzahl von Um­ fangssegmenten geteilt ist, die bevorzugt unterschied­ liche Längen aufweisen.

3. Laufflächenprofil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Umfangsnut (1, 1′, 1′′) mindestens drei unterschiedliche Wegfrequenzen aufweist, wobei pro Umfangssegment mindestens zwei unterschiedliche Wegfrequenzen vorgesehen sind.

4. Laufflächenprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnuten (1) parallel zueinander angeordnet sind.

5. Laufflächenprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnuten (1′) gleichartig gestaltet sind, wobei die Umfangsnuten (1′) über die Laufflächenbreite (B) betrachtet, phasen­ verschoben sind.

6. Laufflächenprofil nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der die Phasenverschiebung kenn­ zeichnende Winkel α 5 bis 45°, vorzugsweise ca. 25°, beträgt.

7. Laufflächenprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb eines Um­ fangssegmentes die Wegfrequenzen (F) und damit auch die Amplituden (A) kontinuierlich bzw. im wesentlichen kontinuierlich ändern.

8. Laufflächenprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den sinusförmigen Ver­ lauf der Umfangsnuten (1′′) bestimmenden Wegfrequenzen (F) in jeder Umfangsnut (1′′) zufällig angeordnet sind.

9. Laufflächenprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Wegfrequenz (Fmin) mindestens 10% der Laufflächenbreite (B) be­ trägt, wobei die maximale Wegfrequenz (Fmax) durch die Beziehung k bestimmt ist, wobei U der Gesamtumfang der Lauffläche und B die Laufflächen­ breite in der Bodenaufstandsfläche ist.

10. Laufflächenprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Amplitude (Amin) mindestens 3% der Laufflächenbreite (B) beträgt.