DE4026486C2

DE4026486C2 - Lauffläche eines Fahrzeugluftreifens

Info

Publication number: DE4026486C2
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: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: ITMI912257A1; ITMI912257A0; FR2666053A1; IT1251224B; JPH04230405A; DE4026486A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lauffläche eines Fahrzeugluft reifens, dessen profilierte Lauffläche aus durch Schrägrillen mit abknickenden Enden gebildete diagonal verlaufende Profilelemente in gepfeilter Anordnung besteht.

Derartige Laufflächen sind beispielsweise aus der DE 38 34 383 A1, aus der DE 89 14 853 U1 oder aus der DE 90 00 203 U1 bekannt.

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

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

Die V-förmigen Teilungsmodule TM, die entsprechend der Laufflächenunter teilung in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, bestehen je weils 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 zugehörenden Zusatzrippen in den Schulterbereichen gebildet.

Verschiedene Varianten von Teilungsmodulen, z. B. unterschiedliche Anzahl von Zusatzrillen, ergeben auf dem Reifenumfang hintereinander gereiht beliebig bestimmbare Profilbilder. Entscheidend ist für die Vorlage von Teilungsmodulen, daß stets gleiche Schnittstellen zwischen den ver schiedenen 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 Schulter bereich mit radial orientierten Kanten eine hohe Teilungsanzahl für die Geräuschreduzierung vorgesehen werden kann und bei der die Orientierungs richtung 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 Teilungs module in einzelne Teilungselemente P₁, P₂ . . . zerlegt. Jedes Teilungs element umfaßt einen Rippenanteil und eine Zusatzrille oder einen An teil an der Hauptrille. Varianten der Teilungsmodule entstehen so auch durch die Kombination von verschieden 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. Dies entspricht der Anzahl der Zusatzrillen + 1.

Für den Schulterbereich ist das Auffächern der verhältnismäßig breiten Rippenanordnung in Zusatzrillen eine vorteilhafte Maßnahme. Einer ge ringen Anzahl von Rippen im Laufflächenmittenbereich steht so eine viel fache Anzahl von Kurzrippen im Schulterbereich gegenüber. Die Zusatz rillen 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 an grenzender Hauptrille zusammen. Die Teilungselemente P₁, P₂ . . . des Schulterbereichs gehen in ein Teilungselement P des Laufflächenmitten bereichs 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 ist im Schulterbereich jede beliebige Teilungsfolge zu bestimmen. Aus Geräuschemissionsgründen ist jedoch eine geräuschoptimierte Teilungs folge notwendig. Liegt ein Laufflächenprofil mit einer konstanten Tei lung vor, d.i., wenn die verschieden 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 Hauptrille sein.

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

B_Rsch = B_KPU · cos β · k_S 14 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 Umfangs richtung,
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 Profilelement kanten eine verhältnismäßig hohe Teilungszahl aufweisen kann, um eine günstige Geräuschemission zu erhalten. Die Rippen und Rillen sind geradlinig auszubilden und verlaufen im Laufflächenmittenbereich ver hältnismäßig spitzwinklig und von der Schulterknickstelle an im Schulter bereich 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 Schulterbereichs nicht gleich zeitig 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 Tei lungsmodule werden in Umfangsrichtung so gegeneinander verschoben, daß ein mittlerer Teilungsversatz V vorliegt.

Dieser Teilungsversatz ist zu bestimmen nach der Formel

wobei

v₁ = Teilungsbreitenverhältnis Minimalwert,
v_m = Teilungsbreitenverhältnis Maximalwert.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles 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 Reifeneigen schaften, 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 strich punktiert dargestellt. Die Diagonalrichtung, d.i. Schrägorientier ungsrichtung im Hauptprofilbereich, ist durch den Schrägorientierungs winkel α und die weitere Diagonalrichtung, d.i. die Schrägorientier ungsrichtung im Schulterbereich, ist durch den weiteren Schrägorien tierungswinkel β gekennzeichnet.

Das Teilungsmodul TM umfaßt ein linkes und ein rechtes laufflächen mittiges 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 Hauptprofil bereichs.

Der Schulterbereich wird in einzelne Teilungselemente, hier in P₁, P₂, P₃, aufgeteilt. 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 Teilungsvari anten 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, 50 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 vor handen.

Der Teilungsmodul TM weist im Hauptprofilbereich ein Breitenverhältnis hauf, 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 Hauptprofilbereich HP 13 mm und die Rippe R im Schulterbereich S_h 14 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 errechnet 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 · k_s 14 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 Ver teilung.

Die Hauptprofilrille ist mit L und deren diagonale Länge mit l 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 Lauf flächenmitte vorliegenden Schulterbereichen S_h ist ein mittlerer Tei lungsversatz. 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. Lauffläche eines Fahrzeugluftreifens mit einem Profil, das durch Schrägrillen mit abknickenden Enden gebildete, diagonal verlaufende Profilelemente in Pfeilanordnung aufweist, gekennzeichnet durch V-förmig in Umfangsrichtung vorliegende Teilungsmodule TM, die laufflächenmittige (P) und schulterseitige (P₁, P₂₁ . . .) Teilungselemente aufweisen, wobei die Breite B_KPU des schmalsten schulter seitigen Teilungselementes und der Schrägorientierungs winkel α für die laufflächenmittigen Teilungselemente nach folgenden Formeln ermittelt werden: mit
R_AD = Außendurchmesser des Reifens in mm
P_i = Anzahl der Teilungselemente gleicher Breite
V_i = Verhältnis der Teilungsbreiten
m = Anzahl der verschiedenen Teilungsbreiten
B_R = Breite einer Profilrippe im Laufflächenmitten bereich
n = Anzahl der Teilungen des schulterseitigen Teilungselementes
k = Profilpositivanteil im Laufflächenmittenbereich, wobei B_R 13 mm ist.

2. Lauffläche eines Fahrzeugluftreifens nach Anspruch 1, bei der die Breite der Rippe im Schulterbereich ermittelt wird nach der Formel B_Rsch = B_KPU · cos β · k_s 14 mm,wobei
B_Rsch = Breite der Rippe im Schulterbereich,
β = Schrägorientierungswinkel für das Modul element P₁, P₂₁ P₃ bzw. dessen Schulter rippe, gemessen zur Achsparallelen,
k_s = Profilpositivanteil im Schulterbereich sind.

3. Lauffläche eines Fahrzeugluftreifens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilungsmodul TM im Haupt profilbereich ein Breitenverhältnis aufweist, das aus den Breitenverhältnissen der Teilungselemente (P₁, P₂ . . .) des Schulterbereichs gemittelt wird.

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