DE4222614A1

DE4222614A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE4222614A1
Application number: DE19924222614
Authority: DE
Inventors: Kohji Takeuchi; Izumi Kuramochi; Kohtaroh Iwabuchi
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1992-07-09
Publication date: 1993-03-04
Also published as: AU1852392A; JPH0558117A

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen. Insbesondere betrifft sie einen solchen Luftreifen, der auch auf weichem Untergrund, wie z. B. auf Sand, eine hohe Traktionskraft entwickelt.

Üblicherweise wird die Traktionskraft eines Luftreifens durch eine Verbesserung der Formen der Haupt- und Nebennuten verbessert, die ein Profil-Muster darstellen sowie durch die Zusammensetzung der Gummimischung. Diese Maßnahmen beziehen sich jedoch im wesentlichen auf befestigte Straßen und zeigen auf unbefestigten Straßen, wie z. B. auf Baustellen, nicht notwendigerweise ausreichende Wirkungen. Es besteht mithin das Problem, daß insbesondere auf weichem Sandgrund, wie z. B. in einer Wüste, der Reifen keine hohe Traktionskraft aufbringen kann, da kein genügender Bodeneingriff erzielbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftreifen anzugeben, der sowohl auf weichem Sandboden als auch auf weichen und verschneiten Baustellen eine hohe Traktionskraft ausüben kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Luftreifen gelöst, der eine große Anzahl von Stegen aufweist, die durch eine große Anzahl von Nuten auf dem Profil voneinander getrennt sind, wobei wenigstens auf den Außenflächen der Stege mehrere Vertiefungen angebracht sind, und wobei das Verhältnis der Gesamtfläche oder der offenen Abschnitte der Vertiefungen, die auf den Stegen angebracht sind, zur jeweiligen Berührungsfläche des Reifenprofils zwischen 10 und 30% liegt.

Die große Anzahl von Vertiefungen, die auf der Außenfläche der Stege des Reifenprofils angeordnet sind, drücken in sich den Sand oder den Schnee dann fest zusammen, wenn der Reifen auf weichem Sand oder auf einem verschneiten Untergrund abrollt, wobei eine Sand-Säule oder eine Schnee-Säule geformt wird, die eine hohe Steifigkeit hat. Da eine solche Sand- oder Schnee-Säule eine hohe Scherkraft erzeugt, kann der Reifen durch Benutzung dieser Scherkräfte eine hohe Traktionskraft erzeugen.

In der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "jeweiliger Berührungsbereich des Reifenprofils" den Bereich der Stege des Reifenprofils (einschl. der Vertiefungen), der mit einer harten Straßenoberfläche dann in Berührung kommt, wenn der Reifen auf einen Luftdruck gemäß der JATMA-Norm aufgepumpt ist und wenn 80% der Höchstlast der JATMA-Norm als Belastung aufgebracht ist; dieser Bereich gleicht der Bilanz, die dann erhalten wird, wenn der Nutenbereich vom gesamten Berührungsbereich des Reifenprofils mit der Straßenoberfläche abgezogen wird.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Luftreifens nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Profils zeigt, das auf dem Reifen gemäß Fig. 1 angeordnet ist;

Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung längs der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 bis 6 sind Draufsichten, die jeweils einen Teil eines Profilmusters nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung darstellen; und

Fig. 7 ist ein Längsschnitt eines Profilabschnittes; diese Darstellung ist zur Erläuterung der Wirkungsweise nützlich, wenn der Luftreifen nach der Erfindung über einen Sandboden läuft.

Der Luftreifen, wie er in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, die zur Verwendung auf weichen Sandböden, wie z. B. ein einer Wüste, konstruiert ist. Auf dem Profil 1 dieses Luftreifens sind drei Hauptnuten 2 angeordnet, die sich in Umfangsrichtung des Reifens erstrecken sowie eine große Anzahl von Nebennuten 3, die sich diagonal in der Breitenrichtung des Reifens erstrecken; zwischen diesen Hauptnuten 2 und Nebennuten 3 ist eine große Anzahl von Stegen gebildet, die durch diese Nuten bestimmt und von ihnen unterteilt werden. Die Hauptnut 2, die im Mittelbereich des Profils 1 angeordnet ist, ist gerade, während die beiden Hauptnuten 2 auf der rechten und linken Seite der im Mittelbereich liegenden Hauptnut angeordnet sind, zickzackförmig ausgebildet sind. Auf der Oberfläche von jedem der Stege 5 ist eine große Anzahl von Vertiefungen 6 ausgebildet. Jede Vertiefung 6 hat eine runde Flächenform und ihr Wandbereich ist halbkugelförmig ausgebildet, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform haben die Vertiefungen 6 verschiedene Größen. Mit anderen Worten haben die Vertiefungen 6, die in den Schulterbereichen des Profils 1 angeordnet sind, einen Öffnungsbereich, der größer ist als derjenige der Vertiefungen 6, die im Mittelbereich angeordnet sind.

Es braucht nicht besonders betont zu werden, daß alle Vertiefungen 6 auch dieselbe Größe haben können, wie dies in der Ausführungsform gemäß Fig. 4 dargestellt ist. Die Flächenform jeder Vertiefung braucht nicht unbedingt rund zu sein, sondern sie kann auch rechteckig sein, wie dies bei der Ausführungsform nach Fig. 5 dargestellt ist oder sie kann vieleckig sein. Die Vertiefungen sind immer auf der Oberfläche der Stege 5 angeordnet; zusätzlich können sie aber auch am Nutengrund der Hauptnuten 2 und der Nebennuten 3 angeordnet sein, wie dies bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 dargestellt ist.

Wenn ein Reifen, der den oben beschriebenen Aufbau hat, mit einem weichen Sandboden in Berührung kommt, dann wird der Sand, der in die Vertiefungen 6 eintritt, stark zusammengepreßt und bildet eine Sandsäule, die eine hohe Steifigkeit hat, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Wenn der Reifen mithin umläuft, dann erzeugt er aufgrund der Reaktion auf die hohe Scherkraft, die in der Sandsäule entsteht, eine große Traktionskraft. Die Vertiefungen, die eine solche Funktion hervorbringen, sind so angeordnet, daß das Verhältnis der Summe der Bereiche der offnen Abschnitte der Vertiefungen, die auf den Stegen angebracht sind, zur jeweiligen Berührungsfläche des Profils zwischen 10 und 30% liegt. Wenn das Verhältnis des gesamten Bereiches der Vertiefungen weniger als 10% ist, dann kann eine bemerkenswerte Verbesserung der Traktionskraft im Vergleich mit Reifen, die keine solchen Vertiefungen haben, nicht beobachtet werden. Wenn das Verhältnis größer als 30% ist, dann wird andererseits die Traktionswirkung aufgrund eines Abfalles der Steifigkeit der Stege ebenfalls abfallen und die Abriebfestigkeit des Profils wird unerwünschterweise verschlechtert.

Um es dem Reifen zu ermöglichen, eine hohe Traktionskraft zu erzeugen, wie dies oben beschrieben worden ist, ist erfindungsgemäß die Wandfläche jeder Vertiefung zu einer solchen Form ausgebildet, daß der Sand stark zusammengepreßt wird, um auf diese Weise leicht eine Sandsäule mit hoher Steifigkeit bilden zu können. Die Wandoberfläche der Vertiefungen hat daher vorzugsweise eine solche Form, daß ihr Querschnittsbereich in Richtung ihrer Tiefe mit zunehmender Tiefe fortlaufend kleiner wird. Vorzugsweise hat die Wandfläche der Vertiefung 6 eine vertiefte Kugelform, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Der Bereich des offenen Abschnittes in jeder Vertiefung liegt zwischen 60 und 320 mm² und die größte Tiefe d, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, liegt zwischen 20 und 70% der Tiefe D der Hauptnut 2. Wenn der Bereich des offenen Abschnittes geringer als 60 mm² ist und die maximale Tiefe d geringer als 20% der Tiefe D der Hauptnute ist, dann kann eine Sandsäule, die eine hohe Steifigkeit hat, kaum gebildet werden und die erwartete Verbesserung in der Traktionskraft kann ebenfalls nicht erreicht werden.

Wenn der offene Bereich jedoch 320 mm² übersteigt und wenn die größte Tiefe d 70% der Tiefe D der Hauptnute übersteigt, dann fällt andererseits die Traktionskraft ab, weil die Steifigkeit der Stege abfällt und ebenso deren Abriebfestigkeit.

Bei der vorliegenden Erfindung liegt der Berührungsbereich des Reifenprofils selbst, der mit solchen Vertiefungen ausgerüstet ist, vorzugsweise bei 40 bis 80% des gesamten Berührungsbereichs. Die Nutentiefe der Haupt- und Nebennuten liegt vorzugsweise zwischen 8 und 15 mm.

Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform einen Reifen erläutert, der für einen Betrieb auf Sandboden bestimmt ist, kann die vorliegende Erfindung in ähnlicher Weise auf Reifen angewendet werden, die auf weichem, beschneitem Boden abrollen.

Ausführungsbeispiele:

Es wurden vier Arten von Reifen hergestellt, wobei alle Reifen die folgenden, gleichen Reifenabmessungen hatten, und zwar die Reifen mit den Nummern 1, 2 und 3 nach der vorliegenden Erfindung und ein Vergleichsreifen. Diese Reifen unterschieden sich voneinander dadurch, daß das Verhältnis des Gesamtbereichs der Vertiefungen zur jeweiligen Berührungsfläche verändert wurde, wie dies in Tabelle 1 dargestellt ist.

Reifenaufbau:

Reifengröße: 31×10,50 R15 LT
Reifenprofil: Fig. 2
Verhältnis des jeweiligen Berührungsbereichs des Profils zum gesamten Berührungsbereich: 60%
Tiefe der Haupt- und Nebennuten: 12,6 mm

offener Bereich jeder Vertiefung:
größte Vertiefung: 201 mm²
kleinste Vertiefung: 79 mm²
größte Vertiefungs-Tiefe:
größte Vertiefung: 8 mm
kleinste Vertiefung: 5 mm

Schließlich wurde ein üblicher Reifen derselben Reifengröße und desselben Reifenprofils wie die oben beschriebenen Reifen erzeugt, wobei dieser übliche Reifen jedoch keine Vertiefungen hatte.

Tabelle 1

Diese fünf Reifenarten wurden auf Felgen montiert, die jeweils die Größe 15×7 JJ hatten und nachdem sie auf einen Druck von 2,0 kgf/cm² aufgepumpt worden waren, wurden die Reifen an Autos mit einem Hubraum von 3 l montiert. Die Vortriebsleistung jedes dieser Reifen wurde durch fünf Testfahrer auf einer Strecke von 3 km auf Sandboden nach Gefühl getestet, wobei die Testfahrer ein 10-Punkte-Verfahren anwendeten.

Das Testergebnis wurde mit Hilfe eines Mittelwertes der Aufzeichnungen der fünf Testfahrer ausgewertet und durch einen Index dargestellt, der auf der Grundlage des Verhaltens eines üblichen Reifens mit 100 angenommen wurde, wie dies in Tabelle 1 dargestellt ist. Aus dem Testergebnis geht hervor, daß dann, wenn der gesamte Vertiefungsbereich zwischen 10 und 30% der jeweiligen Berührungsfläche des Reifenprofils ist, eine bemerkenswerte Verbesserung der Traktionswirkung erreicht werden kann, und zwar im Verhältnis mit dem Vergleichs-Luftreifen.

Wie dies oben beschrieben ist, ist der Reifen nach der Erfindung mit einer großen Anzahl von Vertiefungen in wenigstens denjenigen Stegen versehen, die auf der Profilfläche ausgebildet sind und der Reifen kann aus diesem Grunde eine hohe Traktionskraft übermitteln, wenn er auf weichem Sandboden oder auf einem schneebedeckten Boden abrollt.

Claims

1. Luftreifen mit einem Profil aus mehreren Stegen (5), die durch eine Vielzahl von Nuten (2, 3) unterteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens auf den äußeren Oberflächen der Stege (5) mehrere Vertiefungen (6) angeordnet sind und daß das Verhältnis des Gesamtbereichs der offenen Abschnitte der Vertiefungen (6) zum jeweiligen Berührungsbereich des Profiles (1) zwischen 10 und 30% liegt.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (6) auch auf dem Nutengrund der Nuten (2, 3) angeordnet sind.

3. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandfläche jeder Vertiefung (6) eine solche Form hat, daß der Querschnitts-Bereich jeder Vertiefung in Richtung auf seine Tiefe mit zunehmender Tiefe fortlaufend kleiner wird.

4. Luftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandfläche der Vertiefung als vertiefte Kurvenfläche ausgebildet ist.

5. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des offenen Abschnittes in jeder Vertiefung zwischen 60 und 320 mm² liegt und daß die maximale Tiefe zwischen 20 und 70% der Tiefe der Nut (2, 3) liegt.

6. Luftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenmäßige Form jeder Vertiefung (6) rund ist und daß ihre Innenwandfläche eine vertiefte Kugelfläche ist.

7. Luftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenmäßige Form jeder Vertiefung (6) vieleckig ist und daß die Innenwandfläche eine vertiefte Kurvenfläche ist.

8. Luftreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenmäßige Form jeder Vertiefung (6) rechteckig ist.

9. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des jeweiligen Berührungsbereichs des Profils (1) zum gesamten Berührungsbereich zwischen 40 und 80% liegt.

10. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Nut (2, 3) zwischen 8 und 15 mm beträgt.