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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen mit einer
breiten mittleren Rille, im Spezielleren auf ein Laufflächenprofil
mit einer spezifischen Landverhältnisanordnung,
das die Nassleistung und Spurhaltigkeit verbessern kann.
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In
den offen gelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. JP-A-6-143
932, JP-A-6-143 937 und JP-A-6-191 227 sind Luftreifen mit einer
breiten mittleren Rille offenbart, wobei die breite mittlere Rille
eine Breite in dem Bereich von 35 bis 45 mm aufweist und sich auf
dem Reifenäquator
kontinuierlich in der Umfangsrichtung des Reifens erstreckt.
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In
solch einem Reifen besteht die Tendenz, dass sich die Spurhaltigkeit
verschlechtert, wenn zusätzliche
Rillen vorgesehen sind, da die Laufflächensteifigkeit bereits durch
die breite mittlere Rille beträchtlich
verringert ist. Aus diesem Gesichtspunkt ist es vorzuziehen, die
zusätzlichen
Rillen zu verringern. Wenn solche Rillen jedoch verringert sind,
nimmt die Nassleistung, im Speziellen die Anti-Aquaplaningleistung,
erheblich ab.
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Daher
haben die Erfinder das Laufflächenprofil
studiert, um eine maximale Wirkung aus minimalen zusätzlichen
Rillen zu erhalten, und festgestellt, dass die Spurhaltigkeit und
Nassleistung miteinander vereinbar wurden, indem die Verteilung
des Landverhältnisses
spezifisch eingeschränkt
wurde.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen
mit einer breiten mittleren Rille bereitzustellen, in dem sowohl
die Spurhaltigkeit als auch die Nassleistung verbessert sind.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Luftreifen eine sich in Umfangsrichtung kontinuierlich erstreckende
breite Rille mit einer Breite von 35 bis 45 mm, die in einer Laufflächenmitte
angeordnet ist, einen Laufflächenteil
auf jeder Seite der breiten Rille, der derart definiert ist, dass
er sich zumindest 10 mm axial nach außen von der Rillenkante erstreckt
und als ein im Wesentlichen kontinuierlicher Rippenteil ausgebildet
ist, einen Laufflächenteil
zwischen dem Rippenteil und einer Laufflächenkante, der mit in Umfangsrichtung
diskontinuierlichen Rillen derart versehen ist, dass: ein axial
innerer Teil ein Landverhältnis
La von nicht weniger als 90% aufweist; ein mittlerer Teil ein Landverhältnis Lb
in einem Bereich von 80 bis 90% aufweist; und ein axial äußerer Teil
ein Landverhältnis
Lc in einem Bereich von 85 bis 95% aufweist, wobei der axial innere
Teil, der mittlere Teil und der axial äußere Teil drei gleich breite
Teile zwischen der breiten Rille und der Laufflächenkante sind.
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Nun
wird im Detail eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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2 eine
abgewickelte Draufsicht desselben ist, die ein Beispiel für das Laufflächenprofil
zeigt;
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3 eine
Aufstandsfläche
desselben ist; und
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4 eine
schematische Darstellung zur Erklärung der schrägen Rille
ist.
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In
den Zeichnungen umfasst ein Luftreifen 1 gemäß der Erfindung
einen Laufflächenabschnitt 2,
ein Paar Seitenwandabschnitte 3, ein Paar Wulstabschnitte 4,
jeweils mit einem Wulstkern 5 darin, eine Karkasse 6,
die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 erstreckt, und
einen Gürtel 7,
der radial außerhalb
der Karkasse 6 in dem Laufflächenabschnitt 2 angeordnet
ist. In dieser Ausführungsform
ist der Reifen 1 ein Radialreifen für Personenwagen.
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Die
Karkasse 6 umfasst zumindest eine Kordlage, die radial
unter einem Winkel von 75 bis 90 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C
angeordnet ist. Für
die Karkasskorde werden im Fall von Personenwagenreifen Korde aus
organischen Fasern wie z. B. Nylon, Rayon, Polyester und dergleichen
verwendet. Es ist aber auch möglich,
gemäß den Anforderungen
und/oder dem Typ und der Verwendung des Reifens Stahlkorde zu verwenden.
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In
jedem der Wulstabschnitte 4 ist zwischen dem Hauptabschnitt 6a und
dem Umschlagabschnitt 6b der Karkasse 6 ein Wulstkernreiter 8 angeordnet.
Der Wulstkernreiter 8 ist aus Hartgummi hergestellt und
erstreckt sich von dem Wulstkern 5 radial nach außen.
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Der
Gürtel 7 umfasst
einen Breaker und optional ein Band (in diesem Beispiel nicht gezeigt).
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Der
Breaker 7 umfasst zumindest zwei gekreuzte Lagen 7A und 7B aus
unter einem spitzen Winkel von 10 bis 45 Grad in Bezug auf den Reifenäquator gelegten
Stahlkorden.
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Das
Band ist radial außerhalb
der Gürtelschicht 7 angeordnet
und aus parallelen Korden oder spiralförmigen Wicklungen aus zumindest
einem Kord hergestellt, wobei die Korde oder Wicklungen unter einem kleinen Winkel
oder im Wesentlichen parallel zu der Umfangsrichtung des Reifens
gelegt sind. Für
die Bandkorde können
Korde aus organischen Fasern wie z. B. Nylon, Aramid und dergleichen
verwendet werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine breite Rille 9 mit einer Breite GW im
Bereich von 35 bis 45 mm in der Mitte des Laufflächenabschnittes 2 angeordnet.
Die breite Rille 9 erstreckt sich kontinuierlich in der Reifenumfangsrichtung.
Vorzugsweise ist ihre Tiefe im Bereich des 0,1- bis 0,3-fachen der Breite
GW festgelegt. Die breite Rille 9 in diesem Beispiel ist
mittig auf dem Reifenäquator
C, es ist aber auch möglich,
sie etwas von dem Reifenäquator
C zu versetzen. Die breite Rille 9 ist die einzige Rille,
die sich kontinuierlich in der Umfangsrichtung des Reifens erstreckt.
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Wenn
die Breite GW weniger als 35 mm beträgt, besteht die Tendenz, dass
Luftröhrenresonanz
in der breiten Rille in dem Bodenkontaktbereich auftritt und das
Fahrgeräusch
(Luftröhrenresonanzgeräusch) zunimmt.
Wenn die Breite GW 45 mm übersteigt,
ist es schwierig, auch nur eine minimale Spurhaltigkeit zu bewahren.
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In
dieser Ausführungsform
sind beide Kanten 9b der breiten Rille 9 gerade.
Es ist aber auch möglich, die
Kanten 9b zickzackförmig
oder gewellt auszubilden, solange ihre Amplitude nicht so groß ist, z.
B. die Amplitude die unten erwähnte
Breite W nicht übersteigt.
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Hier
wird die Rillenbreite zwischen den Rillenkanten in einem normal
aufgepumpten, unbelasteten Zustand, in dem der Reifen auf seine
Standardfelge aufgezogen und auf einen Standarddruck aufgepumpt,
aber nicht mit einer Reifenlast belastet ist, gemessen. Üblicherweise
ist die Rillenkante eine Schnittstelle der Rillenwand und Laufflächenoberfläche. Wenn
aber die Ecke dazwischen abgerundet ist, kann sie als eine Schnittstelle
von Verlängerungen
der Rillenwand und der Laufflächenoberfläche definiert
sein. Die Standardfelge ist die „Standardfelge" gemäß JATMA,
die „Messfelge" gemäß ETRTO,
die „Designfelge" gemäß TRA oder
dergleichen. Der Standarddruck ist der „maximale Luftdruck" gemäß JATMA,
der „Aufpumpdruck" nach ETRTO, der
maximale in der Tabelle „Tyre
Load Limits at Various Cold Inflation Pressures" (Reifenbelastungsgrenzen bei verschiedenen
kalten Aufpumpdrücken)
gemäß TRA angegebene
Druck oder dergleichen. Die Standardbelastung ist die „maximale
Tragfähigkeit" gemäß JATMA,
die „Tragfähigkeit" gemäß ETRTO,
der maximale in der oben erwähnten
Tabelle angegebene Wert gemäß TRA oder
dergleichen. Ferner sind die unten erwähnten Laufflächenkanten
E definiert als die axial äußersten
Kanten E des Bodenkontaktbereiches unter solch einem Zustand, dass
der Reifen auf die Standardfelge aufgezogen und auf den Standarddruck
aufgepumpt und dann mit der Standardbelastung belastet wird. In
dem Fall von Personenwagenreifen jedoch wird als der Standarddruck
200 kPa verwendet und die wie oben bestimmte Standardbelastung wird
auf 88% reduziert.
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Ein
Teil 10 auf jeder Seite der breiten Rille 9 ist
nicht mit einer Rille, die eine positive Breite aufweist, versehen.
Dieser Teil 10 ist derart definiert, dass er sich von der
Kante 9b der breiten Rille 9 axial nach außen erstreckt
und eine axiale Breite W im Bereich von zumindest 10 mm, vorzugsweise
10 bis 25 mm, noch bevorzugter 15 bis 25 mm aufweist. Die „positive
Breite" ist solch
eine Breite, bei der die Rillenwände
einander in dem Bodenkontaktbereich nicht berühren. Im Fall eines Einschnittes
oder Schnittes mit einer Breite von weniger als 1 mm berühren die
Rillenwände
einander in dem Bodenkontaktbereich. Daher können Einschnitte in diesem
Teil angeordnet sein. Dieser Teil bildet demgemäß einen Rippenteil 10,
der im Wesentlichen kontinuierlich in der Umfangsrichtung des Reifens
ist.
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Im
Allgemeinen ist eine sehr breite Rille für die Spurhaltigkeit nicht
vorzuziehen. In der vorliegenden Erfindung können jedoch eine Spurhaltigkeit
wie z. B. eine Handlingreaktion beim Kurvenfahren, Stabilität beim Geradeauslauf
und dergleichen durch den Rippenteil 10 auf jeder Seite
der breiten Rille 9 verbessert werden. Wenn die Breite
W des Rippenteils 10 weniger als 10 mm beträgt, kann
die Spurhaltigkeit nicht verbessert werden. Wenn die Breite W 25
mm übersteigt,
besteht die Tendenz, dass die Wärmeabstrahlung
zunimmt, was für
die Schnelllaufhaltbarkeit nicht vorzuziehen ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, wie in 2 gezeigt, ein Teil zwischen
der breiten Rille 9 und jeder der Laufflächenkanten
E mit Rillen, die eine positive Breite aufweisen, versehen, so dass
ein axial innerer Teil A1, mittlerer Teil A2 und axial äußerer Teil
A3 spezifische Landverhältnisse
La, Lb bzw. Lc aufweisen.
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Hier
sind der innere Teil A1, mittlere Teil A2 und äußere Teil A3 als drei gleich
breite Teile zwischen der Kante 9b der breiten Rille 9 und
der Laufflächenkante
E definiert. In dem Fall einer zickzackförmigen oder gewellten Kante
wird eine gerade, entlang der Mitte der Amplitude gezogene Linie
anstelle der tatsächlichen
Rillenkante zum Definieren dieser Teile A1–A3 verwendet. Das Landverhältnis La,
Lb, Lc von jedem Teil A1, A2, A3 ist definiert als prozentueller
Anteil der Landfläche
zu der Gesamtfläche
des Teils. Die Landfläche
ist der gesamte Bodenkontaktbereich des Teils um den Reifen herum.
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Das
Landverhältnis
La des inneren Teils A1 ist im Bereich von nicht weniger als 90%,
vorzugsweise nicht weniger als 92%, noch bevorzugter nicht weniger
als 95% festgelegt.
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Das
Landverhältnis
Lb des mittleren Teils A2 ist im Bereich von 80 bis 90% festgelegt.
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Das
Landverhältnis
Lc des äußeren Teils
A3 ist im Bereich von 85 bis 95% festgelegt.
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Die
Landverhältnisse
La und Lc sind derart festgelegt, dass sie größer als das Landverhältnis Lb
sind. Somit gilt (La = Lc > Lb)
oder (La > Lc > Lb) oder (Lc > La > Lb).
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Durch
diese Einschränkungen
weisen die axial inneren und äußeren Teile
A1 und A3 eine relativ höhere
Steifigkeit auf als der mittlere Teil A2, um dadurch eine relativ
große
Querkraft zu erzeugen. Somit ist diese Einschränkung wichtig für die Spurhaltigkeit
beim Kurvenfahren. Ferner sind diese wirksam bei der Wärmeabstrahlung.
Es besteht die Tendenz, dass der mittlere Teil A2 beim Fahren eine
relativ große
Menge an Wärme
erzeugt. Da aber der mittlere Teil A2 einen relativ großen gerillten
Bereich aufweist, wird die Wärmeabstrahlung
gefördert
und die Schnelllaufhaltbarkeit kann verbessert werden.
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Indem
die Landverhältnisse
La, Lb und Lc derart festgelegt sind, dass sie die folgende Beziehung:
La > Lc > Lb erfüllen, wird
der Mangel an Steifigkeit in dem Laufflächenmittenbereich infolge der
breiten Rille 9 korrigiert.
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Um
die oben erwähnten
Landverhältnisse
La, Lb und Lc zu realisieren, ist der Laufflächenabschnitt 2 in
dieser Ausführungsform
mit einer Vielzahl von Rillensätzen 12 versehen,
wobei jeder Satz 12 eine weniger geneigte schräge Rille 12A,
die unter einem Winkel von nicht mehr als 30 Grad in Bezug auf die
Umfangsrichtung des Reifens geneigt ist, und stärker ge neigte schräge Rillen 12B,
die unter einem Winkel von mehr als 30 Grad in Bezug die Umfangsrichtung
geneigt sind, umfasst.
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Jede
schräge
Rille 12A, 12B weist eine relativ schmale Breite
von 2 bis 5 mm auf.
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Die
weniger geneigten schrägen
Rillen 12A sind hauptsächlich
in den mittleren Teilen A2 angeordnet. Da die weniger geneigte schräge Rille 12A geneigt
ist, weist sie ein axial inneres Ende 12Ai und ein axial äußeres Ende 12Ao auf.
Das innere Ende 12Ai ist von der Kante 9b der
breiten Rille 9 um einen bestimmten axialen Abstand, der
zumindest die oben erwähnte
Breite W ist, beabstandet. Das äußere Ende 12Ao ist
axial innerhalb der Laufflächenkante
E, in diesem Beispiel an der Grenze zwischen dem mittleren Teil
A2 und äußeren Teil
A3 angeordnet.
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In
dieser Ausführungsform
sind beide Endabschnitte 14 der weniger geneigten schrägen Rille 12A im Wesentlichen
gerade und parallel zu der Umfangsrichtung. Der Neigungswinkel θ2 des Endabschnittes 14 ist in
dem Bereich von weniger als 10 Grad in Bezug auf die Umfangsrichtung
festgelegt. Der mittlere Abschnitt 13 zwischen den Endabschnitten 14 ist
unter einem Winkel θ1
von 10 bis 30 Grad in Bezug auf die Umfangsrichtung geneigt. Die
Umfangslänge
des mittleren Abschnittes 13 ist größer als jene des Endabschnittes 14. Einer
der Endabschnitte 14 ist in dem axial inneren Teil A1 angeordnet
und der andere Endabschnitt 14 ist neben dem axial äußeren Teil
A3, wie in 2 gezeigt, oder innerhalb des
axial äußeren Teils
A3, wie in 4 gezeigt, angeordnet.
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Um
Wasser von der Lauffläche
zu entfernen, ist es wirkungsvoll, die weniger geneigten Rillen
in dem mittleren Teil A2 wie oben zu konzentrieren. Somit kann das
Auftreten des Aquaplaningphänomens
selbst bei einem hohen Geschwindigkeitsbereich gesteuert werden
und die Nassleistung kann verbessert werden.
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In
jedem Rillensatz 12 beträgt die Anzahl der stärker geneigten
schrägen
Rillen 12B zumindest drei und es ist vorzuziehen, dass
alle stärker
geneigten schrägen
Rillen 12B mit den weniger geneigten schrägen Rillen 12A verbunden
sind.
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Jede
der stärker
geneigten schrägen
Rillen 12B besitzt ein axial inneres Ende 12Bi,
das von der Kante 9b der breiten Rille 9 um einen
bestimmten axialen Abstand, der zumindest die oben erwähnte Breite
W ist, beabstandet ist. Auch erstreckt sich die Rille 12B über die
Laufflächenkante
E hinaus. Vorzugsweise sind die stärker geneigten schrägen Rillen 12B unter
einem Winkel von mehr als 40 Grad geneigt.
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In 2 beträgt die Anzahl
der stärker
geneigten schrägen
Rillen 12B vier, wobei die erste bis zu der dritten (gezählt von
dem axial inneren Ende 12Ai zu dem axial äußeren Ende 12Ao)
von der weniger geneigten schrägen
Rille 12A beginnen und sich über die Laufflächenkante
E hinaus erstrecken. Die vierte Rille beginnt aber von einer Position,
die axial dieselbe ist wie das axial innere Ende 12Ai,
und erstreckt sich über
die Laufflächenkante
E hinaus, wobei sie die weniger geneigt schräge Rille 12A schneidet.
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Was
die Verzweigungen der schrägen
Rillen 12B und der schräge
Rille 12A betrifft: die Verzweigung der ersten schrägen Rille 12B ist
an dem axial inneren Ende 12Ai in dem axial inneren Teil
A1 angeordnet; die Verzweigung der zweiten schrägen Rille 12B ist
in dem mittleren Teil A2 unmittelbar axial außerhalb der Grenze zwischen
dem mittleren Teil A2 und inneren Teil A1 angeordnet; die Verzweigung
der dritten schrägen
Rille 12B ist ebenfalls in dem mittleren Teil A2 angeordnet;
und der Schnittpunkt zwischen der vierten schrägen Rille 12B und
der schrägen
Rille 12A ist neben dem axial äußeren Ende 12Ao angeordnet.
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Die
oben erwähnten
schrägen
Rillen 12A und 12B bilden ein unidirektionales
Laufflächenprofil.
Dessen geplante Drehrichtung ist in 2 durch
einen Pfeil R angegeben. Beim Drehen in dieser Richtung treten die
schrägen
Rillen 12A und 12B mit dem Boden zuerst an dem
axial inneren Ende in Kontakt. Mit anderen Worten, die schrägen Rillen 12A und 12B sind
so zu einer Umfangsrichtung hin geneigt.
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Neben
den oben stehend erklärten
schrägen
Rillen können
verschiedene Konfigurationen verwendet werden.
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Vergleichstest
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Testreifen
der Größe 225/50R16
mit derselben inneren Struktur wie in 1 gezeigt
und dem in 2 gezeigten Laufflächenprofil
oder einem ähnlichen
Profil wurden hergestellt und auf Vorbeifahrgeräusch, Nickgeräusch, Spurhaltigkeit,
Nassleistung, Verschleißfestigkeit
und Schnelllaufhaltbarkeit getestet. Die Spezifikationen der Testreifen
und Testergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
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Vorbeifahrgeräuschtest:
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Gemäß JASO C-606
wurde ein an allen vier Rädern
mit Testreifen versehener Testwagen (3000-cm3-FR-Personenwagen)
auf einer glatten Asphaltstraße
bei einer Geschwindigkeit von 53 km/h über eine Strecke von 50 Metern
ohne Gas gefahren und in der Mitte der Strecke wurde der maximale
Pegel in dB(A) des Vorbeifahrgeräusches
mit einem 7,5 Meter seitlich von der Mittellinie der Fahrstrecke
und in 1,2 Meter Höhe
von dem Straßenbelag
aufgestellten Mikrofon gemessen. Die Reifen wurden auf eine Standardfelge der
Größe 8JJX16
aufgezogen und auf einen Innendruck von 200 kPa aufgepumpt.
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Nickgeräuschtest:
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Der
oben erwähnte
Testwagen wurde mit einer Geschwindigkeit von 120 km/h ohne Gas
gefahren, und das Nickgeräusch
wurde nach dem Gefühl
des Testfahrers in einer fünfstufigen
Skala bewertet.
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Spurhaltigkeitstest:
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Während einer
Fahrt des Testwagens auf einer trockenen Asphaltstraße und nassen
Asphaltstraße auf
einer Reifenteststrecke wurde die Spurhaltigkeit nach dem Gefühl des Testfahrers
in einer fünfstufigen Skala
bewertet.
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Nassleistungstest:
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Der
Testwagen wurde auf einer mit einer 5 mm tiefen und 20 m langen
Wasserlache versehenen Asphaltstrecke mit 100 m Radius gefahren,
und unter Ändern
der Auftreffgeschwindigkeit wurde die seitliche Beschleunigung (seitliches
G) an den Vorderrädern
gemessen, um das durchschnittliche seitliche G von 50 bis 80 km/h
zu erhalten. Die Ergebnisse sind in fünf Stufen bewertet.
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Verschleißfestigkeitstest:
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Der
Testwagen wurde über
8000 km gefahren und danach wurde der Laufflächenabschnitt auf unregelmäßigen Verschleiß überprüft, der
in fünf
Stufen bewertet wurde.
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Schnelllaufhaltbarkeitstest:
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Der
Test wurde gemäß dem Belastungs-/Geschwindigkeitsleistungstest
ECE30, Bedingung W durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in fünf
Stufen bewertet.
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Die
Ergebnisse der oben erwähnten
Tests sind in Tabelle 1 gezeigt. In der Skala ist die Leistung umso besser,
je höher
die Stufe ist.
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Die
Testergebnisse haben bestätigt,
dass in den Beispielreifen gemäß der vorliegenden
Erfindung die Spurhaltigkeit und Nassleistung verbessert wurden,
ohne dass dies auf Kosten des Reifengeräuschs, der Verschleißfestigkeit
und der Schnelllaufhaltbarkeit geschieht.
