DE4026486A1

DE4026486A1 - Verfahren zum bestimmen einer laufflaechenteilung eines fahrzeugluftreifens

Info

Publication number: DE4026486A1
Application number: DE4026486A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Kuhr
Original assignee: Uniroyal GmbH
Current assignee: Uniroyal GmbH
Priority date: 1990-08-22
Filing date: 1990-08-22
Publication date: 1992-02-27
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: ITMI912257A1; FR2666053A1; DE4026486C2; ITMI912257A0; JPH04230405A; IT1251224B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Umfangsteilung einer Lauffläche eines Fahrzeugluftreifens. Dessen profilierte Lauffläche besteht aus durch Schrägrillen mit abknickenden Enden gebildete diagonal verlaufende Profilelemente in gepfeilter Anordnung.

Ziel der Erfindung ist es, eine derartige Lauffläche in Umfangsrichtung zu unterteilen und bestimmte Reifeneigenschaften, wie z. B. Bodenhaftung bei Nässe, Drainage, allgemeines Lenkverhalten, Abrieb und Geräuschemission betreffende Maßnahmen mitzuberücksichtigen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß die Laufflächenunterteilung in bestimmte, jedoch wählbare Teilungsabschnitte mit unterschiedlicher Teilungslänge abhängig von profilcharakteristischen Merkmalen für beliebige Reifendimensionen bestimmt werden soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lauffläche in V-förmige Teilungsmodule TM unterteilt wird, die laufflächenmittige (P) und schulterseitige (P₁, P₂ . . .) Modulelemente aufweisen, von denen die Breite des schmalsten Modulelements in Umfangsrichtung ermittelt wird nach der Formel

wobei
R_RAD = Außendurchmesser des Reifens in mm,
P_i = Anzahl der Teilungselemente P₁, P₂ . . . gleicher Breite,
v_i = Teilungsbreitenverhältnis,
m = Anzahl verschiedener Teilungsbreiten,
und der Orientierungswinkel des laufflächenmittigen Modulelements P ermittelt wird nach der Formel

wobei
α = der Orientierungswinkel des Modulelements P bzw. der lauf flächenmittigen Rippe ist, gemessen zwischen der Modulkante und der Reifenmittenlinie x-x,
B_R = Breite einer Profilrippe im Laufflächenmittenbereich 13 mm,
n = Anzahl der Teilungen des schulterseitigen Teilungselements P₁,
P₂ . . ., k = Profilpositivanteil im Laufflächenmittenbereich.

Die V-förmigen Teilungsmodule TM, die entsprechend der Laufflächenunterteilung in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, bestehen jeweils aus einem linken und rechten laufflächenmittigen Teilungselement P und bevorzugt mehreren schulterseitigen Teilungselementen P₁, P₂ . . . Aus einem Teilungsmodul TM werden je eine Hauptschrägrille der rechten und der linken Reifenhälfte mit jeweils dazugehörender Profilrippe und mit nach Form und Anzahl mehreren, jeweils variablen Zusatzrillen und zugehörigen Zusatzrippen in den Schulterbereichen gebildet.

Verschiedene Varianten von Teilungsmodulen, z. B. unterschiedliche Anzahl von Zusatzrollen, ergeben auf dem Reifenumfang hintereinander gereiht beliebig bestimmbare Profilbilder. Entscheidend ist für die Vorlage von Teilungsmodulen, daß stets gleiche Schnittstellen zwischen den verschiedenen Teilungsmodulen vorliegen, die die Modulgrenzen zueinander bilden. Auf diese Weise wird nach dem Baukastensystem ein Profilbild durch diese Teilungsmodule bestimmt.

Um Winkeländerungen und Knicke in jeder Rille und jeder Rippe durch die Teilungsmaßnahmen zu vermeiden, ist die Begrenzung der Teilungsmodule entlang der Orientierungsrichtung des Diagonalprofils von Rille und Rippe vorgesehen.

Es liegt dadurch eine Laufflächenunterteilung vor, bei der im Schulterbereich mit radial orientierten Kanten eine hohe Teilungsanzahl für die Geräuschreduzierung vorgesehen werden kann und bei der die Orientierungsrichtung im Laufflächenmittenbereich möglichst spitzwinklig vorgesehen ist, um gute Bodenhaftung bei Nässe und um eine hohe Geräuschreduzierung zu erzielen.

Das Diagonalrillenprofil weist im Laufflächenmittenbereich spitzwinklig verlaufende Rillen und Rippen auf, die im Schulterbereich zur Radialen hin abknicken. Eine Profilrippe, die aus Steifigkeitsgründen mindestens 13 mm breit ausgebildet sein soll, würde an der Abknickstelle überpro portional breit und massiv im Schulterbereich vorliegen. Daher wird der Schulterbereich aufgefächert aufgegliedert ausgebildet. Einer geringen Anzahl von Profilrippen im Laufflächenmittenbereich steht daher eine größere Anzahl von Profilrippen im Schulterbereich gegenüber.

Durch die Auffächerung wird der Schulterbereich der einzelnen Teilungsmodule in einzelne Teilungselemente P₁, P₂ . . . zerlegt. Jedes Teilungs element umfaßt einen Rippenanteil und eine Zusatzrille oder einen Anteil an der Hauptrille. Varianten der Teilungsmodule entstehen so auch durch die Kombination von verschiedenen breiten Teilungselementen. Die Anzahl der möglichen Teilungsmodulvarianten beträgt bei ausschließlicher Änderung der Teilungsbreite A=mⁿ, wobei m=Anzahl der verschiedenen Teilungsbreiten und n=Anzahl der Schulterteilungen je Teilungsmodul ist. Diese entspricht der Anzahl der Zusatzrillen+1.

Für den Schulterbereich ist das Auffächern der verhältnismäßig breiten Rippenanordnung in Zusatzrillen eine vorteilhafte Maßnahme. Einer geringen Anzahl von Rippen im Laufflächenmittenbereich steht so eine vielfache Anzahl von Kurzrippen im Schulterbereich gegenüber. Die Zusatzrillen können blind im Schulterbereich enden oder sind mit einer Haupt rille verbunden. Die Zusatzrillenbreite kann von der Hauptrillenbreite abweichen. Um eine ausreichende Rippensteifigkeit zu erhalten, ist es für die Bodenhaftung bei Nässe, dem allgemeinen Lenkverhalten und dem Abrieb gegenüber notwendig, die Rippenbreite im Schulterbereich mindestens 14 mm breit auszubilden.

Besteht der Schulterbereich eines Teilungsmoduls TM aus mehreren Rillen und Rippen, so laufen diese im Hauptprofilbereich in eine Rippe mit angrenzender Hauprille zusammen. Die Teilungselemente P₁, P₂ . . . des Schulterbereichs gehen in ein Teilungselement P des Laufflächenmittenbereichs über. Der Teilungsmodul TM hat im letztgenannten Bereich ein Breitenverhältnis, das aus den Breitenverhältnissen der Teilungselemente P₁, P₂, P₃ . . . gemittelt worden ist.

Durch das Aneinanderreihen verschiedener Varianten der Teilungsmodule TM im Schulterbereich jede beliebige Teilungsfolge zu bestimmen. Aus Geräuschemissionsgründen ist jedoch eine geräuschoptimierte Teilungsfolge notwendig. Liegt ein Laufflächenprofil mit einer konstanten Teilung vor, d. i., wenn die verschiedenen breiten Teilungselemente P₁, P₂ . . . genau eingeteilt sind, dann kann im Schulterbereich mit dem schmalsten Teilungsmodul TM, wenn alle Teilungselemente ein Breitenverhältnis=1 aufweisen, die Breite der Zusatzrillen gleich der Breite der Hauprille sein.

Die Rippenbreite soll mit dem Mindestwert von 14 mm vorliegen. Die Teilung, der Orientierungswinkel für den Diagonalverlauf der Teilungselemente P₁, P₂ . . . und die Breite der Rippe im Schulterelement sind zu bestimmen nach der Formel

B_Rsch = B_KPU · cos βk_s14 mm,

wobei
B_Rsch = Breite der Rippe im Schulterbereich,
β = Schrägorientierungswinkel der Modulelemente P₁, P₂ . . . bzw. der Schulterrippen, gemessen zur Achsparallelen,
B_KPU = Breite des kleinsten Teilungselements P₁, P₂ in Umfangsrichtung,
k_s = Profilpositivanteil im Schulterbereich.

Aufgrund der vorangegebenen Formeln ist eine Laufflächenunterteilung durch Teilungsmodule erreichbar, bei der der Schulterbereich mit radial oder unter einem Schrägorientierungswinkel orientierten Profilelementkanten eine verhältnismäßig hohe Teilungszahl aufweisen kann, um eine günstige Geräuschemission zu erhalten. Die Rippen und Rillen sind geradlinig auszubilden und verlaufen im Laufflächenbereich verhältnismäßig spitzwinklig und von der Schulterknickstelle an im Schulterbereich unter einem günstigen Schrägorientierungswinkel, der zur Radialen hin tendiert.

Dadurch sind verhältnismäßig gute Naßlauf- und Geräuschwerte zu erhalten. Die Profilpositiv/Negativverteilung liegt wegen des Geräuschs und des Abriebs über Laufflächenbreite gesehen symmetrisch und über den Umfang gesehen gleichmäßig vor.

Ein Laufflächenprofil, das aus diagonalen Rippen und Rillen besteht, ist in bezug auf die Geräuschemission weiter verbesserungsfähig, wenn die Kanten der Rillen des rechten und linken Schulterbreichs nicht gleichzeitig in die Aufstandsfläche ein- bzw. auslaufen. Hier ist nach einem weiteren Merkmal durch einen Versatz in Umfangsrichtung zwischen den Schulterbereichen des jeweiligen V-förmigen Teilungselements TM und damit durch die den Teilungselementen zugeordneten Rippen und Rillen eine verbessernde Maßnahme gegeben. Die Schulterbereiche der einzelnen Teilungsmodule werden in Umfangsrichtung so gegeneinander verschoben, daß ein mittlerer Teilungsversatz V vorliegt.

Dieser Teilungsversatz ist zu bestimmen nach der Formel

V =B_KPU (v₁ + v_m)/4

wobei
v₁ = Teilungsbreitenverhältnis Minimalwert,
v_m =Teilungsbreitenverhältnis Maximalwert.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Fahrzeugluftreifen mit dessen Lauffläche unterteilenden Teilungsmodulen,

Fig. 2 die Einzelheit eines Teilungsmoduls.

Nach Fig. 1 ist die Lauffläche L in eine Mehrzahl von Teilungsmodule TM, die in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, aufgeteilt. Dabei werden Maßnahmen mitberücksichtigt, die gewisse Reifeneigenschaften, wie die Bodenhaftung bei Nässe, die Drainage, das allgemeine Lenkverhalten, den Abrieb und die Geräuschemission, betreffen. Ein Teilungsmodul TM umfaßt ein linkes und ein rechtes Teilungselement P, das sich im laufflächenmittigen Bereich befindet und jeweils mehrere Teilungselemente P₁, P₂, P₃ im Schulterbereich. Jedes Teilungsmodul hat V-Form und weist einen Modulversatz V der Laufflächenbereiche auf, auf die im Rahmen der Beschreibung der Fig. 2 näher eingegangen wird.

Die Fig. 2 zeigt ein Teilungsmodul TM in Einzelheit. Die Reifenlauf flächenmittenachse ist mit x-x bezeichnet. Der Laufflächenmittenbereich, d. i. Hauptprofilbereich, ist mit H_P und die beiden Schulterbereiche sind mit S_h bezeichnet. Die Grenzen des Teilungsmoduls TM sind strichpunktiert dargestellt. Die Diagonalrichtung, d. i. Schrägorientierungsrichtung im Hauptprofilbereich, ist durch den Schrägorientierungswinkel α und die weitere Diagonalrichtung, d. i. die Schrägorientierungsrichtung im Schulterbereich, ist durch den weiteren Schrägorientierungswinkel β gekennzeichnet.

Das Teilungsmodul TM umfaßt ein linkes und ein rechtes laufflächenmittiges Teilungselement P und jeweils drei schulterseitige Teil ungselemente P₁, P₂ und P₃. Der Modulversatz zwischen den Schulter bereichen ist mit V bezeichnet.

Die Breite des schmalsten Teilungselements P₁, P₂ oder P₃ in Um fangsrichtung ist B_KPU und wird ermittelt nach der Formel

mit
R_AD = Reifenaußendurchmesser in mm,
p_i = Anzahl der Teilungselemente P₁, P₂, P₃ gleicher Breite,
v_i = Teilungsbreitenverhältnis und
k = Profilpositivanteil des Hauptprofilbereichs.

Der Schulterbereich wird in einzelne Teilungselemente, hier in P₁, P₂, P₃ aufgeteit. Jedes dieser Teilungselemente umfaßt einen Rippenanteil R und eine Rille K, wobei K eine blind endende Zusatzrille oder ein Teil der Hauptrille sein kann. Die Anzahl der möglichen Teilungsvarianten ist zu ermitteln nach der Formel A=mⁿ, wobei m=Anzahl der verschiedenen Teilungsbreiten, n=Anzahl der Schulterteilungen (Teilungselemente) je Teilungsmodul und entspricht der Anzahl von Zusatzrillen+1. Wird eine Teilung mit zwei unterschiedlichen Teilungsbreiten, z. B. 1 : 1,4, und eine Schulterteilung mit drei Teilungselementen vorgesehen, so ergeben sich acht Varianten. Bei einer Teilung 1 und einer weiteren Teilung 1,4 ergibt sich die Zweierteilung 1/1,4 : m=2. Bei einer Schulterteilung wie vor angegeben sind zwei Zusatzrillen vorhanden.

Der Teilungsmodul TM weist im Hauptprofilbereich ein Breitenverhältnis auf, das aus den Breitenverhältnissen der Teilungselemente P₁, P₂, P₃ des Schulterbereichs gemittelt wird; z. B.

P₁, P₂, P₃ = 1 ergibt P = 1;
P₁, P₂ = 1, P₃ = 1,4 ergibt P = 1,13;
P₁, P₂, P₃ = 1,4 ergibt P = 1,4.

Aus den Gründen, eine ausreichende Steifigkeit und Kippstabilität zu erhalten, soll die Rippe D im Hauptprofil HP13 mm und die Rippe R im Schulterbereich S_h14 mm ausgebildet sein.

Diagonalprofile für beliebige Dimensionen, bei denen die Anzahl und die Form der Zusatzrillen konstant ist, werden nach der vorangebenen Formel für B_KPU=Breite des schmalsten Teilungselements in Umfangsrichtung und nach der Formel für den Schrägorientierungswinkel

ermittelt.

Wird ein Diagonalprofil mit drei Rippen R im Schulterbereich angenommen: Teilungsverhältnis 1/1,4, mit 60 Teilungen, davon 30 schmale und 30 breite Teilungen, bei denen P₁=P₂=30, v₁=1 und v₂=1,4 sind. Bei einer Dimension eines Fahrzeugluftreifens von 205/50 VR 15 beträgt der Reifenaußendurchmesser 590,6 mm. Das Positiv/Negativverhältnis soll 61%, betragen. Das Positiv/Negativverhältnis k im Hauptbereich H_p soll 58% betragen; d. i. k=0,58.

Hieraus erreichnet sich für B_KPU ein Wert von 25,77 mm und für den Winkel α ein Wert von 16,853°.

Die Breite der Rippe R im Schulterbereich errechnet sich nach der Formel B_RSCH=B_KPU · cos β · ks14 mm.

Für das vorgenannte Beispiel ergibt dies im Schulterbereich einen Schrägorientierungswinkel β von 20°, wobei der Profilpositivanteil k_s im Schulterbereich 61,2% beträgt und die Breite der Schulterrippen einen Wert von 14,8 mm ergibt. Zugrundegelegt ist dabei ein Positiv/Negativ verteilungsverhältnis von insgesamt 61% bei einer symmetrischen Verteilung.

Die Hauptprofilrille ist mit L und deren diagonalen Länge mit 1 bezeichnet. Die Rille L und die Rippe D sind zu den Begrenzungskanten des Teilungs moduls TM parallel ausgeführt.

Der Versatz V in Umfangsrichtung zwischen den links und rechts der Laufflächenmitte vorliegenden Schulterbereichen S_h ist ein mittlerer Teilungsversatz. Er wird gemittelt aus dem hypothetischen Versatz des kleinsten Teilungsbreitenverhältnis v₁=1 und des größten Teilungs breitenverhältnis v_m; z. B. v_m=1,4.

Dieser Teilungsversatz errechnet sich nach der Formel

Für das vorangegebene Ausführungsbeispiel ergibt sich daraus ein V=0,6 · B_KPU=15,462 mm.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen einer Umfangsteilung einer Lauffläche eines Fahrzeugluftreifens für ein Profil aus durch Schrägrillen mit ab knickenden Enden gebildeten, diagonal verlaufenden Profilelementen in Pfeilanordnung, gekennzeichnet durch V-förmig in Umfangsrichtung vorliegende Teilungsmodule TM, die laufflächenmittige (P) und schulterseitige (P₁, P₂, . . .) Teilungselemente aufweisen, von denen die Breite B_KPU des schmalsten Teilungselementes ermittelt wird nach der Formel und
der Schrägorientierungswinkel α für den Laufflächenbereich ermittelt wird nach der Formel wobei
B_KPU = Breite des schmalsten Teilungselementes,
R_AD = Außendurchmesser des Reifens in mm,
p_i = Anzahl der Teilungselemente gleicher Breite,
v_i = Verhältnis der Teilungsbreiten,
m = Anzahl der verschiedenen Teilungsbreiten,
α = Orientierungswinkel des laufflächenmittigen Modulelements P bzw. seiner Rippe, gemessen zur Mittenlinie x-x,
B_R = Breite einer Profilrippe im Laufflächenmittenbereich 13 mm,
n = Anzahl der Teilungen des schulterseitigen Teilungselements P₁, P₂, P₃, . . .,
k = Profilpositivanteil im Laufflächenbereich.

2. Verfahren zum Bestimmen einer Umfangsteilung nach Anspruch 1, bei der die Breite der Rippe im Schulterbreich ermittelt wird nach der Formel B_Rsch = B_KPU · cos β · k_s14 mm,wobei
B_Rsch = Breite der Rippe im Schulterbereich,
β = Schrägorientierungswinkel für das Modulelement P₁, P₂, P₃ bzw. dessen Schulterrippe, gemessen zur Achs parallelen,
k_s = Profilpositivanteil im Schulterbereich sind.

3. Verfahren zum Bestimmen einer Umfangsteilung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilungsmodul TM im Hauptprofilbereich ein Breitenverhältnis aufweist, das aus den Breitenverhältnissen der Teilungselemente (P₁, P₂ . . .) des Schulterbereichs gemittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulterbereiche S_h eines Teilungsmoduls mit einem Teilungsversatz V vorliegen, der ermittelt wird nach der Formel

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Teilungsmodulvarianten aus der Kombination verschieden breit vorliegender Teilungselemente ermittelt werden.