DE4003369C2

DE4003369C2 - Luftreifen mit gerichteter Lauffläche

Info

Publication number: DE4003369C2
Application number: DE4003369A
Authority: DE
Inventors: Hisao Ushikubo
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2010-02-06
Also published as: GB2231538B; US5044414A; DE4003369A1; JPH02299908A; GB9000065D0; GB2231538A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen mit einer ge richteten oder einseitig gerichteten Lauffläche. Bei einem Reifen mit ge richteter Lauffläche wird der Reifen auf die Felge montiert unter Berück sichtigung des auf der Krone der Reifenlauffläche gebildeten Richtungs musters.

In jüngster Zeit wurde mit einer gerichteten Lauffläche versehene Luftreifen vorgeschlagen, um die Drainageleistung insbesondere bei Hoch geschwindigkeitsfahrt zu verbessern.

Bei Luftreifen mit gerichteter Lauffläche nach dem Stand der Tech nik ist die Lauffläche in eine Anzahl von Blöcken aufgeteilt von einer Mehrzahl von Umfangsvertiefungen, die parallel in der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind, und von einer Mehrzahl von transversalen Vertiefungen mit einem U-förmigen Querschnit, die in regelmäßigen Ab ständen in einem Fischgrätenmuster auf dem Reifenumfang so angeordnet sind, daß sie sich von der Mitte der Lauffläche nach beiden Seiten der Lauffläche unter einem Neigungswinkel bezüglich der Laufflächenumfangs richtung erstrecken.

Aus der US-PS 4 732 194 ist ein Luftreifen mit einer gerichteten Lauffläche bekannt, die sich auf der Krone eines torusförmigen Mantels befindet und mit einer Mehrzahl von Blöcken gebildet ist, die von einer Mehrzahl von Umfangsvertiefungen und einer Mehrzahl von transversalen Vertiefungen mit im allgemeinen U-förmigem Querschnitt unterteilt sind, die nach einem Fischgrätenmuster in im wesentlichen regulären Abständen entlang einer Reifenumfangs richtung derart angeordnet sind, daß sie sich von der Nähe eines zentralen Bereichs der Lauffläche zu beiden Seitenbereichen unter einem Neigungswinkel bezüglich der Laufflächenumfangsrichtung er strecken, wobei die Drehrichtung des Reifens so bestimmt wird, daß ein zentraler Bereich der Lauffläche jeder der transversalen Vertiefungen zuerst mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird und danach beide Seitenbereiche mit dem Untergrund in Berührung gebracht werden.

Bei einem Reifen nach dem oben genannten Stand der Technik und wie auch in Fig. 2 (B) gezeigt, der Querschnitt der trans versalen Vertiefungen derart in einer U-Form ausgebildet, daß die Neigungswinkel R₁ und R₂ der beiden Vertiefungswände bezüg lich der radialen Reifenrichtung und die Radien R₁ und R₂ der Krümmung der unteren Ecken 2A und 2B der Vertiefung zueinander gleich symmetrisch auf der Vorder- und Rückseite entlang der Rollrichtung der Reifen ausgebildet sind. Mit anderen Worten wird im oben beschriebenen Stand der Technik die Drehrichtung des Reifens so bestimmt, daß die mittleren Bereiche der Lauffläche der transversalen Vertiefungen zuerst mit dem Untergrund in Be rührung gebracht werden und daß danach beide Seitenteile der Lauffläche mit dem Untergrund in Berührung gebracht werden, um die Drainageleistung in Abhängigkeit von dem gerichteten Fisch grätenmuster zu verbessern.

Wenn auch beim oben erwähnten Stand der Technik keine Probleme bei geringen und mittleren Geschwindigkeiten bestehen, so be steht doch ein Problem, wenn der Reifen bei einer Geschwindig keit von 250 km/h und mehr gedreht wird, nämlich daß leicht Brüche an den unteren Ecken der transversalen Vertiefungen entste hen und daß daher die Blöcke leicht wegbrechen, wodurch die Le bensdauer des Reifens verringert wird. Dies geschieht, weil ein starker Stoß oder eine starke Belastung zuerst auf die untere Ecke 2A der Seite, die zuerst mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, entlang der Umfangsrichtung der Blöcke 3 wirkt, so daß eine Spannung in der unteren Ecke 2B der Seite, die an schließend mit dem Untergrund in Kontakt gebracht wird, entsteht, wenn man den Querschnitt der transversalen Vertiefung 2, wie in Fig. 2 (B) gezeigt, betrachtet, wodurch die Reifenlebensdauer verringert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Luftreifen mit gerichteter Lauffläche zu schaffen, dessen Beständigkeit bei hoher Geschwindigkeit verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zwar zeigt die DE-OS 36 19 149 einen Fahrzeugreifen mit Profil in der Lauffläche, bei dem intransversalen Vertiefungen mit dem allgemeinen U-förmigen Querschnitt unterschiedliche Krümmungsra dien im Bereich der Krümmung des U vorgesehen sind, dabei werden jedoch wenigstens drei unterschiedliche Krümmungsradien vorgese hen, und zusätzlich wenigstens zwei Bereiche in dem Krümmungsbe reich des U vorgesehen, die gerade ausgebildet sind. Dies führt zu einer besonders aufwendigen und komplizierten und darüber hinaus technisch sehr aufwendigen Herstellung des Reifens.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin dung zum Inhalt.

Das obenerwähnte Verhältnis R₂/R₁ der beiden Krümmungsradien in jeder transversalen Vertiefung mit U-förmigem Querschnitt liegt zwischen 2 und 5. Weiterhin wird der U-förmige Querschnitt der transversalen Vertiefun gen vorzugsweise derart ausgebildet, daß der Neigungswinkel R₁ bezüg lich der radialen Reifenrichtung der Seitenwand, die zuerst mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, kleiner ist als der Neigungswinkel R₂ der Seitenwand, die anschließend mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird.

Außerdem ist es nicht unbedingt nötig, daß alle transversalen Ver tiefungen mit dem in Anspruch 1 definierten U-förmigen Querschnitt aus gebildet sind und in spiegelsymmetrischer Beziehung hinsichtlich der Umfangsvertiefung angeordnet sind. Weiterhin sind die Umfangsvertiefun gen und/oder die transversalen Vertiefungen in geraden oder in zick- zack-förmigen Linien geformt.

Bei einem Reifen nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, da die Eckenformen zwischen den Vertiefungswänden und der Bodenfläche jeder transversalen Vertiefung derart geformt sind, daß der Krümmungs radius der Seite, die anschließend mit dem Untergrund in Berüh rung gebracht wird, größer ist, als der der Seite, die zuerst mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, die Spannungskonzentration an den unteren Bereichen der transversalen Vertiefungen während der Rei fendrehung zu verringern und daher wirkungsvoll der Erzeugung von Rissen bei hoher Geschwindigkeit vorzubeugen, ohne die Drainageleistung zu verschlechtern, und daher die Geschwindigkeitshaltbarkeit und das Standhalten bei stabilem Hochgeschwindigkeitsverfahren ohne Probleme mit abgebrochenen Blöcken zu verbessern.

Die Merkmale und Vorteile des Luftreifens nach der vorliegenden Erfindung werden näher in der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeich nungen erläutert. In diesen bezeichnen gleiche Bezugszeichen die glei chen oder dieselben Teile in allen Figuren.

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die ein Fischgrätenlaufflächenmuster des Reifens nach der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 2 (A) ist ein Querschnitt, der eine transversale Vertiefung des Reifens nach der vorliegenden Erfindung entlang der Linie A-A in Fig. 1 zeigt; und

Fig. 2 (B) ist ein ähnlicher Querschnitt, der eine transversale Ver tiefung nach dem Stand der Technik zeigt.

Ausführungsformen des Reifens nach der vorliegenden Erfindung werden hiernach unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen be schrieben.

Obwohl lediglich die Lauffläche oder das Laufflächenmuster ohne andere Elemente und Teile außer der Lauffläche in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Reifen nach der vorliegenden Erfindung in derselben Art aufgebaut wie bei der wohlbekannten Reifenkonstruktion bestehend aus einer radia len Karkasse, einem Gürtel usw.

Die Lauffläche T befindet sich auf der Krone eines torusförmigen Mantels und ist mit einer Mehrzahl parallel angeordneter Umfangsvertiefungen 1 und einer Mehrzahl transversaler Vertiefungen 2 mit einem U-förmigen Querschnitt, die nach einem Fischgrätenmuster durch Anordnung der transversalen Vertiefungen in ungefähr regulären Abständen entlang der Reifenumfangsrichtung derart angeordnet sind, daß sie sich von dem zentralen Bereich der Lauffläche zu beiden Seitenbereichen unter einem Neigungswinkel bezüglich der Laufflächenumfangsrichtung erstrecken, so daß eine Mehrzahl von Blöcken 3 durch diese Umfangsvertiefungen 1 und diese schrägen transversalen Vertiefungen 2 unterteilt werden. Daher ist die Drehrichtung des Reifens so festgelegt, daß der zentrale Bereich der Lauffläche zuerst in Berührung mit dem Untergrund und danach die Sei tenbereiche in Berührung mit dem Untergrund gebracht werden.

Obwohl hier die Lauffläche T aus einem relativ harten Gummi be steht, ist es auch möglich, teilweise einen weichen Gummi oder einen ge schäumten Gummi anstelle des harten Gummis zu verwenden. Außerdem können die Umfangsvertiefungen 1 in einem Zick-Zack-Muster anstelle der gezeigten geraden Umfangsvertiefungen geformt sein. Wenn andere Ver tiefungen (z. B. Lamellen) gebildet sind, können die Umfangsvertiefungen 1 mit maximaler Breite und Tiefe in dem Reifen entsprechend der vorliegen den Erfindung gebildet werden.

Die transversalen Vertiefungen 2 sind nach einem Fischgrätenmuster über die gesamte Lauffläche T gebildet und mit einem mittleren Neigungs winkel zwischen 50 und 70 Grad bezüglich der zentralen Umfangslinie des Reifens geneigt. Ebenso wie bei den Umfangsvertiefungen 1, können die transversalen Vertiefungen 2 in einem Zick-Zack-Muster gebildet sein. Die Breite und Tiefe der transversalen Vertiefungen 2 sind gleich groß oder kleiner als die der Umfangsvertiefungen 1.

Weiterhin befindet sich der Scheitelpunkt des Fischgrätenmusters der transversalen Vertiefungen 2 nicht notwendigerweise in der zentralen Umfangsvertiefung wie in Fig. 1 gezeigt, sondern kann in asymmetrischer Weise von der zentralen Linie des Reifens verschoben oder versetzt sein.

In dem Reifen nach der vorliegenden Erfindung, wie er in Fig. 2 (A) gezeigt ist, ist die Ecke zwischen der Seitenwand und der unteren Fläche jeder transversalen Vertiefung 2 so geformt, daß der Krümmungsradius R₁ der Trittseite 2A bzw. der Seite, die zuerst mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, kleiner ist als der Radius R₂ der Abstoßseite 2B bzw. der Seite, die anschließend mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, vorzugsweise so, daß das Verhältnis R₂/R₁ zwischen 2 und 5 liegt.

Weiterhin ist es ebenfalls wünschenswert, daß der Neigungswinkel R₁ der Trittseite bezüglich einer radialen Reifenrichtung kleiner ist als der Winkel R₂ der Abstoßseite, wie in Fig. 2 (A) gezeigt.

Wenn der Krümmungsradius der Ecke zwischen den Wänden und dem Boden der transversalen Vertiefung 2 wie oben beschrieben festge legt ist, ist es möglich, die Spannungskonzentration zu verringern, die erzeugt wird, wenn der Reifen bei hoher Geschwindigkeit unter Last dreht, so daß an der Bodenseite der transversalen Vertiefung erzeugte Risse vermieden werden können und daher Abbrüche gesamter Reifen blöcke aufgrund von Rissen im Vertiefungsboden wirkungsvoll verhindert werden können.

Im Gegensatz zu dem oben erwähnten Merkmal der Beziehung (R₁<R₂) entsteht, wenn der Krümmungsradius der Abstoßseite (R₂) kleiner ist als der Radius der Trittseite (R₁), ein Problem, indem starke Spannungen sich in den durch den kleineren Radius R₂ gebildeten Ecken konzentrie ren und Blöcke 3 sich leicht in problematischer Weise bei hoher Ge schwindigkeit erwärmen.

Obwohl es natürlich bevorzugt wird, alle transversalen Vertiefungen 2 mit der oben erwähnten Beziehung R₁<R₂ in dem Verhältnis der Krümmung der Bodenseitenecken zu bilden, ist es außerdem auch möglich, den gleichen Effekt wie oben beschrieben zu erwarten, in dem man teil weise die transversalen Vertiefungen 2 nach der oben erwähnten Bezie hung R₁<R₂ nur in den Blöcken formt, in denen Risse leicht oder oft entstehen.

Die Konstruktion und die Auswirkungen der Reifen nach der vorlie genden Erfindung werden hiernach auf der Basis von Testergebnissen beschrieben.

Die in den Fig. 1 und 2 (A) gezeigten Blockmuster wurden auf der Lauffläche T von Testreifen entsprechend der vorliegenden Erfindung unter folgenden Bedingungen geformt: die Reifengröße war 255/40 ZR 17; die benutzten Felgen waren 9J × 17. Die übrigen Konstruktions- und Her stellungsbedingungen für die Radialkarkasse, die Gürtellagen usw. waren im wesentlichen dieselben wie bei herkömmlichen Reifen, und daher ist ihre ausführliche Beschreibung unterlassen.

Die Abmessungen der Blockmuster der Reifen in einem Beispiel nach der Erfindung, wie in Fig. 1 und 2 (A) gezeigt, waren wie folgt: die Breite der Lauffläche T betrug 200 mm; die Breite der Umfangsvertiefungen 1 betrug 10 mm; ihre Tiefe betrug 8 mm; die Breite der transversalen Ver tiefungen 2 betrug 5 mm; ihre Tiefe betrug 8 mm; die Neigungswinkel R₁ und R₂ der Wände jeder der transversalen Vertiefungen 2 betrugen beide 5 Grad; der Trittseitenradius R₁ betrug 1 mm; der Abstoßseitenradius R₂ betrug 3 mm.

Auf der anderen Seite wurden Vergleichsreifen unter den gleichen Bedingungen hergestellt, außer daß R₁=R₂=1 mm zum Vergleich mit den Reifen nach der Erfindung eingestellt wurde.

Die Hochgeschwindigkeitsleistung (die Hochgeschwindigkeitsfestigkeit) der oben erwähnten beiden Arten von Testreifen wurde unter folgenden Bedingungen ausgewertet:

Die Testreifen wurden auf Trommeln unter einer Last von 500 kg, einem Innendruck von 3,0 kg/cm² bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h und auf einer Strecke von 500 km gedreht, um das Auftreten von Rissen an den Bodenflächen der Abstoßseiten 2B der transversalen Vertiefungen 2 auszuwerten. Der erhaltene Auswertungsindex war 60 verglichen mit dem von 100 von herkömmlichen Reifen, wie in der Tabelle unten aufgeli stet. Je kleiner dieser Index ist, desto besser ist die Haltbarkeit. Die Auswertung der Drainageleistung, der Abnutzungsfestigkeit und der Steuerungsstabilität wurde unterlassen, da keine wesentlichen Unter schiede in diesen Eigenschaften zwischen der Erfindung und den Ver gleichsreifen bestehen.

Tabelle

Die obigen Testergebnisse weisen darauf hin, daß die Reifen nach der vorliegenden Erfindung die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit deutlich verbessern können.

Wie oben beschrieben ist es bei einem Reifen nach der vorliegenden Erfindung möglich, da die Ecken zwischen den Vertiefungswänden und der Bodenfläche jeder transversalen Vertiefung derart geformt sind, daß der Krümmungsradius R₂ der Seite, die anschließend mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, größer ist, als der Radius R₁ der Seite, die zuerst mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, die Spannungs konzentration an den unteren Bereichen der transversalen Vertiefungen während der Reifendrehung bei hoher Geschwindigkeit unter Last zu ver ringern und daher wirkungsvoll der Erzeugung von Rissen bei hoher Ge schwindigkeit vorzubeugen.

Daher ergibt der Reifen nach der vorliegenden Erfindung eine her vorragende Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit zusätzlich zu einer hervor ragenden Drainageleistung und unterstützt Hochgeschwindigkeitsfahren ohne Probleme mit abgebrochenen Blöcken.

Claims

1. Luftreifen mit einer gerichteten Lauffläche (T) aus Blöcken (3), die durch Umfangsvertiefungen (1) und transversale Vertie fungen (2) mit U-förmigem Querschnitt getrennt sind, wobei die Vertiefungen (1, 2) nach einem Fischgrätenmuster in regulären Ab ständen entlang der Reifenumfangsrichtung derart angeordnet sind, daß sie sich vom zentralen Bereich der Lauffläche (T) zu beiden Seitenbereichen unter einem Neigungswinkel bezüglich der Reifenum fangsrichtung erstrecken, wobei zuerst der zentrale Bereich und danach beide Seitenbereiche der transversalen Vertiefungen (2) mit dem Untergrund in Berührung gebracht werden und wobei der U-förmige Querschnitt der transversalen Vertiefungen (2) derart gebildet ist, daß der Krümmungsradius (R₁) zwischen der Seiten wand eines Blockes (3), der zuerst in Richtung der Reifendreh richtung mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, und der Bodenfläche, kleiner ist, als der Krümmungsradius (R₂) zwischen der Seitenwand eines Blockes (3), der danach mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis R₂/R₁ der beiden Krümmungsradien in jeder U-förmigen transversalen Vertie fung (2) zwischen 2 und 5 liegt.

3. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei der U-förmige Querschnitt von einigen der transversalen Vertiefungen (2) derart gebildet ist, daß der Neigungswinkel (R₁) bezüglich der radialen Reifen richtung der Seitenwand, die zuerst mit dem Untergrund in Berüh rung gebracht wird, vorzugsweise kleiner ist als der Neigungswin kel (R₂) der Seitenwand, die anschließend mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird.

4. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei einige oder alle transversa len Vertiefungen (2) nach dem asymmetrischen U-förmigen Quer schnitt gebildet sind.

5. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Spitzen der transversalen Vertiefungen (2) sich alle in der Mitte der Reifenkrone in Spiegelsymmetrie bezüglich der zentralen Umfangs vertiefung (1) auf der Reifenkrone befinden.

6. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Spitzen der transversalen Vertiefungen (2) von der Mitte der Reifenkrone asymmetrisch bezüglich der zentralen Umfangsvertiefung (1) auf der Reifenkrone versetzt sind.

7. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die trans versalen Vertiefungen (2) in geraden Linien unter einem Neigungs winkel von 50° bis 70° bezüglich der Reifenumfangsrichtung gebil det sind.

8. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die trans versalen Vertiefungen (2) in Zick-Zack-Linien unter einem zentra len Neigungswinkel von 50° bis 70° bezüglich der Reifenumfangs richtung gebildet sind.

9. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Um fangsvertiefungen (1) in geraden Linien gebildet sind.

10. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Um fangsvertiefungen (1) in Zick-Zack-Linien gebildet sind.