DE60030087T2

DE60030087T2 - Fahrzeugreifen mit profil

Info

Publication number: DE60030087T2
Application number: DE60030087T
Authority: DE
Inventors: Manfred Gerresheim; Klaus DÖRING; Christof MÜLHAUSE
Original assignee: Dunlop GmbH and Co KG
Current assignee: Goodyear Dunlop Tires Germany GmbH
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-07-20
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2020-07-21
Also published as: DE19937067A1; US20020166615A1; AU6696100A; US6889733B2; WO2001010657A1; EP1119460B1; JP2001055015A; JP4482205B2; DE60030087D1; EP1119460A1

Description

Technische Gebiete
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen mit einer profilierten Lauffläche, die zumindest in Teilbereichen ihres Umfangs Profilblöcke aufweist.
Stand der Technik
Insbesondere bei sogenannten Blockprofilen, aber auch bei Profilen mit einem vergleichsweise großen Anteil an Profilblöcken mit einem Oberflächenradius auf Basis des Reifendurchmessers oder des Formradius, ist es bekannt, dass häufig unregelmäßiger Abrieb in Form von Sägezahnbildung auftritt. Diese Sägezahnbildung kann besonders ausgeprägt bei an den Antriebsachsen von Lasstkraftwagen verwendeten Profilen auftreten. Während bekannte Profilblockgestaltungen mit entsprechend scharfen Profilkanten gute Traktionswerte erbringen, muß jedoch zusätzlich zu dem Nachteil unregelmäßigen Abriebs auch ein lautes Abrollgeräusch in Kauf genommen werden, und die sich an dem jeweiligen Profilblock ergebende kleine Stauchzone führt zu hoher Flächenpressung und zu Profilverformung in der einlaufenden Kante, was wiederum höhere Walkarbeit, eine Erhöhung der Temperatur, instabiles Abrollen und eine geringere Lebensdauer zur Folge haben kann.
Aus EP 0 895 876 A2 ist es bereits bekannt, diese Nachteile zu verringern, indem die Eckbereiche der Profilblöcke abgeschrägt ausgebildet werden und damit die Profilblockhöhe in den Eckbereichen verringert wird. Während diese Maßnahme gewisse Verbesserungen verschaffen kann, löst sie jedoch die oben aufgeführten Probleme nicht im erforderlichen Umfang.
JP-A-07186623 offenbart einen Fahrzeugreifen mit einer profilierten Lauffläche mit Profilblöcken, wobei Profilblockkanten, die in die Reifenaufstandsfläche einlaufen, über ihre gesamte Länge in Bezug zum Mittelplateau des Profilblocks abgesenkt sind. Es entspricht der Einleitung von Anspruch 1.
US-A-5358022, JP-A-03178809 und EP-A-0925957 zeigen gleichartige Fahrzeugreifen, wobei die Kontur der Profilblockbegrenzungsfläche von der Absenkung bis zur Basis beispielsweise in Form einer gestreckten S-Kurve verläuft.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Fahrzeugluftreifen mit einer profilierten Lauffläche, und Profilblöcken in zumindest einigen Bereichen ihres Umfangs, eine Profilblockgestaltung vorzusehen, welche unregelmäßigen Abrieb in Form von Sägezahnbildung vermeidet, zu einer wesentlichen Verringerung des Abrollgeräuschs führt, den Rollwiderstand verringert und die Lebensdauer und damit die Laufleistung des Reifens erhöht.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe im Wesentlichen dadurch gelöst, dass wenigstens einige der Profilblöcke so vorgesehen werden, dass wenigstens die in die Reifenaufstandsfläche einlaufenden und in einem Winkel zur Mittenebene des Reifens verlaufenden Profilblockkanten über ihre gesamte Länge bezüglich des Mittelplateaus des jeweiligen Profilblocks abgesenkt sind.
Die Kontur der Profilblockbegrenzungsfläche oder -flächen, die sich vom Beginn der Absenkung vorzugsweise bis zum Rillengrund erstreckt, verläuft vorzugsweise in Schnittebenen parallel zur Mittenebene des Reifens gemäß einer Exponentialfunktion.
Diese Gestaltung von Laufflächen kann auf bestmögliche Weise für alle Zwecke verwendet werden, insbesondere durch Wahl optimierter Exponentialfunktionen, wobei es von besonderer Bedeutung ist, dass erfindungsgemäß und im Gegensatz zu bekannten Maßnahmen die Profilgestaltung direkt vom Rillengrund aus optimal ausgeführt wird, wobei die Parameter der Exponentialfunktion so gewählt werden können, dass sich sowohl eine Laufrichtungsgebundenheit des Profils als auch eine Nicht-Laufrichtungsgebundenheit des Profils ergibt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Besonders vorteilhafte Merkmale und Aspekte der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand von Ausführungen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, worin
1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Profilmodifikation gemäß der Erfindung in bezug auf ein Standardlaufflächenprofil zeigt;
2 eine Darstellung eines Spezialfalls von 1 zeigt;
3 eine detaillierte Darstellung einer Exponentialfunktion zur Profiloptimierung gemäß der Erfindung zeigt; und die
4, 5 und 6 schematische Darstellungen von verschiedenen Aspekten von Profilblockgestaltungen in der Außenschulter von Reifen zeigen.
Ausführungsweise der Erfindung
1 zeigt, in einem Koordinatensystem mit einer der Profiltiefe entsprechenden Y-Achse und einer der Profilblocklänge entsprechenden t-Achse, einen Profilblock 1, der ausgehend vom Profilgrund als Standardprofilblocks in Form einer Strichlinie, und in Form eines durchgezogenen Strichs als erfindungsgemäßer Profilblock dargestellt ist.
Der Standardprofilblock weist scharfkantige Profilblockkanten 2 auf, die im Betrieb zu einem hohen Abrollgeräusch führen. Aufgrund der kantigen bzw. scharfkantigen Gestaltung herkömmlicher Profilblöcke wird im Kantenbereich 2 eine kleine Stauchzone produziert, die zu großer Flächenpressung und Profilverformung in der einlaufenden Kante führt.
Aufgrund der dabei auftretenden hohen Walkarbeit und der damit einhergehenden Erhöhung der Temperatur ergeben sich Einbußen in Hinblick auf die Lebensdauer, und außerdem kann ungleiches Rollverhalten auftreten. Es wurde bereits betont, dass bei einer derartigen Profilblockgestaltung die gute Traktion auf Kosten der sogenannten Sägezahnbildung erkauft werden muss.
Der erfindungsgemäß gestaltete und mit durchgezogenen Linien dargestellte Profilblock 1 unterscheidet sich vom Standardprofilblock vor allem dadurch, dass die Profilblockkanten 2 über ihre gesamte Länge bezüglich des Mittelplateaus 3 abgesenkt sind und die Kontur der Profilblockbegrenzungsfläche 6, die sich vom Beginn 4 der Absenkung, vorzugsweise bis zum Rillengrund 5, in Schnittebenen parallel zur Mittenebene des Reifens erstreckt, in Übereinstimmung mit der Darstellung in 1 gemäß einer Exponentialfunktion verläuft, d.h. die Profilgestaltung ist schon ab dem Rillengrund auf optimale Weise ausgebildet.
1 zeigt den allgemeinen Fall der Profilblockgestaltung in Übereinstimmung mit der Erfindung, gemäß derer der Beginn der gemäß einer Exponentialfunktion verlaufenden Profilblockbegrenzungsfläche 6 auch in Bezug zur Profilbasis variiert werden kann, wie durch den Parameter b dargestellt ist.
Die diesen allgemeinen Fall betreffende Exponentialfunktion kann angegeben werden wie folgt Y = a(1 – e–t/τ) + b
Der Wert τ ist durch den Abstand des Schnittpunktes der Tangente an der Profilblockbegrenzungsfläche 6 bei t = 0 und der Y-Achse gegeben.
Die Darstellung in 2 entspricht im Wesentlichen der Darstellung von 1; sie betrifft jedoch den Spezialfall b = 0, d.h. die in Übereinstimmung mit der Erfindung in spezieller Form gestaltete Profilblockbegrenzungsfläche erstreckt sich bis zum Rillengrund 5.
Die einlaufenden und auslaufenden Begrenzungsflächen 6 der Profilblöcke können in Bezug auf ihre Formen und/oder Neigungen dieselben oder unterschiedliche Gestaltungen aufweisen. Die nachlaufenden Begrenzungsflächen sind vorzugsweise steiler.
Zusätzlich zu der vor allem angestrebten größtmöglichen Beseitung von Sägezahnbildung erzielt die erfindungsgemäße Gestaltung von Profilblöcken auch eine starke Verringerung des Abrollgeräuschs und eine Verringerung des Rollwiderstands. Aufgrund der Form der Profilblockbegrenzungsflächen 6 wird eine relativ große Stauchzone erzielt, die wiederum zu einer niedrigen Flächenpressung bei geringer Profilverformung in der einlaufenden Kante führt. Dies führt zu einer Verringerung der Walkarbeit und der Temperatur, sodass auch die Lebensdauer und die Laufleistung bei einem guten Abriebsbild erhöht wird. Ein weiterer zu erwähnender Vorteil ist, dass die Gestaltung sowohl das Erzielen einer Verringerung von Rillen-Rissbildung als auch einer Minimierung des Block/Profilaufschlagens gestattet.
3 zeigt im Detail, in einem Koordinatensystem mit der auf der Y-Achse abgetragenen Profiltiefe und der in der t-Achse abgetragenen Profilblocklänge, die Form einer Exponentialfunktion zur Optimierung von Profilen, wobei die Profilblockabschrägung eines Standardprofilblocks als mit Rechtecken markiert gezeigt ist und wobei die Form einer Profilblockbegrenzungsfläche 6 in Übereinstimmung mit der Erfindung in Relation dazu eingetragen und mit Dreiecken markiert ist. Es wurde bereits hervorgehoben, dass jedes Profil mittels der Variablen t, a, b und τ in Hinblick auf die bereits erwähnten Vorteile optimiert werden kann, die in einem Einzelfall spezifisch angestrebt werden können. Dies kann sowohl in Umfangs- oder seitlicher Richtung oder in einer Kombination beider Richtungen geschehen. Unter Verwendung dieser Gestaltungsmöglichkeiten kann sich in Draufsicht zwischen dem Beginn der einlauf- und der auslaufseitigen Absenkungen ein rechteckiges oder auch ein trapezförmiges Profilblockplateau 3 ergeben.
Es kann von besonderem Vorteil sein, wenn die Tiefe der Rillen, die die Profilblöcke in Richtung des Reifenumfangs voneinander trennen, in einer vorbestimmbaren Wiederholungsabfolge unterschiedlich gewählt wird, insbesondere, wenn abwechselnde Rillen von voller Tiefe und halber Tiefe vorgesehen sind. Eine solche Gestaltung hat vor allem einen positiven Effekt bei speziellen Anwendungen der Reifen mit entsprechenden Profilen im Baubereich, in Steinbrüchen und beispielsweise auch bei Müllfahrzeugen.
4 zeigt einen ersten Aspekt einer Profilgestaltung in der Außenschulter eines Fahrzeugreifens, wobei der eingezeichnete Rillenwinkel an der einlaufenden Kante des Profils, d.h. wenn das Profil in die Reifenaufstandsfläche 11 einläuft, 17° bei den erfindungsgemäß modifizierten Profilblöcken 9 im Vergleich zum Standardprofilblock 9, und 11° an der auslaufenden Kante des Profils beträgt. Der Formradius ist dabei mit der Referenzziffer 10 angedeutet.
Bei dieser Profilgestaltung ist die Absenkung der Profilblockkanten im Vergleich zum Standardprofilblock wichtig, wobei diese Absenkung über die gesamte Breite des Profilblocks erfolgt.
Die Art der Absenkung bzw. die Gestaltung der Profilblockbegrenzungsflächen 6 wird dabei so bewirkt, dass die Profilblockbegrenzungsfläche 6 am Profileinlauf aus einer flachen geneigten Fläche und einer in Übereinstimmung mit einem vorbestimmbaren Radius gekrümmten Fläche, die dann in das Mittelplateau 3 übergeht, zusammengesetzt ist. In der Ausführung gemäß 4, am Profilauslauf, hat der Übergang zwischen der flachen Profilblockbegrenzungsfläche, die vom Rillengrund ausgeht, und der gemäß einem Radius verlaufenden und zum Mittelplateau führenden Fläche eine kantige Form.
Die Ausführung von 5 unterscheidet sich von der Ausführung von 4 im Wesentlichen durch unterschiedliche Rillenwinkel am Profileinlauf und dem Profilauslauf, wobei die Besonderheit in der Kombination eines vergleichsweise großen Profileinlaufwinkels mit einem Rillenwinkel von 0° am Profilauslauf zu sehen ist. In dieser Gestaltung sind jedoch die Profilkanten des erfindungsgemäß modifizierten Profilblocks ebenfalls gegenüber den Profilkanten des Standardprofilblocks abgesenkt.
6 zeigt eine weitere Ausführung in Bezug auf die Profilgestaltungen der 4 und 5, wobei eine Absenkung der Profilblöcke im Vergleich zu dem mit Strichlinie dargestellten Standardprofilblock nur an der Profileinlaufseite vorgesehen ist, und wobei die Profilblockbegrenzungsfläche 6 durch eine geneigte Fläche, die im Wesentlichen ab dem Rillengrund beginnt, und eine kürzere geneigte Fläche mit größerer Neigung, die durch Abkantung erhalten wird, gebildet ist.

1: Profilblock
2: Profilblockkanten
3: Mittelplateau
4: Beginn Absenkung
5: Rillengrund
6: Profilblockbegrenzungsfläche
7: Rille
8: Standardprofilblock
9: modifizierter Profilblock
10: Oberflächenradius
11: Reifenaufstandsfläche.

Claims

Fahrzeugreifen mit einer profilierten Lauffläche, die Profilblöcke (1) in zumindest einigen Bereichen ihres Umfangs aufweist, wobei für wenigstens einige der Profilblöcke (1) wenigstens die in die Reifenaufstandsfläche (11) einlaufenden und sich in einem Winkel zur Mittelebene des Reifens erstreckenden Profilblockkanten (2) über ihre gesamte Länge in Bezug zum Mittelplateau (3) des jeweiligen Profilblocks (1) abgesenkt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die sich vom Beginn (4) der Absenkung bis vorzugsweise zum Rillengrund (5) erstreckende Kontur der Profilblockbegrenzungsfläche (6) in Schnittebenen parallel zur Mittenebene des Reifens gemäß einer Exponentialfunktion verläuft.
Fahrzeugreifen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Exponentialfunktion definiert ist durch die Formel Y = a(1 – e–t/τ) + b,wobei die Parameter a, b, τ frei wählbar und durch die zugehörigen Figuren definiert sind.
Fahrzeugreifen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Reifenaufstandsfläche auslaufenden Profilblockkanten analog zu den Einlaufkanten ausgebildet sind.
Fahrzeugreifen gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile der Einlauf- und Auslauf-Begrenzungsflächen (6) der Profilblöcke, die jedes zumindest im Wesentlichen der Form einer Exponentialfunktion folgen, in Bezug auf ihre Form und/oder Neigung unterschiedlich gestaltet sind.
Fahrzeugreifen gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslauf-Begrenzungsflächen (6) steiler verlaufen als die Einlauf-Begrenzungsflächen.
Fahrzeugreifen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absenkung des zwischen der Einlauf- und Auslaufseite gelegenen Profilblockplateaus etwa 20% bis 80% und vorzugsweise etwa 30% bis 50% der Blocklänge beträgt.
Fahrzeugreifen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilblockplateau (3) zwischen dem Beginn der einlaufseitigen und auslaufseitigen Absenkung in Draufsicht rechteckig oder trapezförmig ist.
Fahrzeugreifen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steilheit der einlauf- und/oder auslaufseitigen Profilblockbegrenzungsfläche (6) über ihre Breite unterschiedlich ist.
Fahrzeugreifen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Rillen (7), die die Profilblöcke (1) in der Umfangsrichtung des Reifens voneinander trennen, sich in einer vorbestimmbaren Wiederholungabfolge unterscheidet.
Fahrzeugreifen gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rille (7) vorbestimmbarer Tiefe jeweils von einer Rille (7) geringerer Tiefe gefolgt wird, wobei vorzugsweise ein Wechsel zwischen einer Rille (7) von voller Tiefe und einer Rille von halber Tiefe vorgesehen ist.
Fahrzeugreifen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rillenwinkel im Profileinlauf im Bereich zwischen 15' und 25' gelegen ist und der Profilauslaufwinkel im Bereich von 0' bis 13' gelegen ist.
Ein Fahrzeugreifen gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die einlaufseitige Profilblockbegrenzungsfläche (6) im Wesentlichen als eine vom Rillengrund ausgehende, im Wesentlichen flache, geneigte Fläche ausgebildet ist, die im oberen Viertel der Profilblockhöhe mittels eines vorbestimmbaren Radius oder einer gebrochenen Einlaufkante in das Profilblockplateau (3) übergeht.