DE60106927T2

DE60106927T2 - Oberflächenprofil von Profilelementen einer Luftreifenlauffläche

Info

Publication number: DE60106927T2
Application number: DE60106927T
Authority: DE
Inventors: Robert Radulescu
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2021-07-18
Also published as: JP4740522B2; US7367370B2; AU2001272546A1; US20030136487A1; WO2002007995A1; ATE281317T1; EP1305172B1; DE60106927D1; EP1305172A1; JP2004517772A

Description

Die Erfindung betrifft die Laufflächen von für Schwerlastwagen bestimmten Luftreifen, insbesondere die Oberflächengeometrie der Reliefelemente, die das Profil der Laufflächen bilden.
Um auf einer nassen Straße zufriedenstellende Haftleistungen zu erhalten, ist es bekannt, die Lauffläche eines Luftreifens mit einem Profil zu versehen, das von mehreren Rillen gebildet wird, die Reliefmuster begrenzen, welche die Form von Rippen oder auch die Form von Blöcken haben. Außerdem ist es ebenfalls möglich, mehre so geformte Reliefelemente mit mindestens eines Schlitz zu versehen, der in Form einer Rille von geringer Breite (Einschnitt genannt), oder sogar mit einer Breite gleich Null ("Sipe" – Lamelle) vorliegt, um eine große Anzahl von Kanten zu erzeugen, um die die nasse Strasse bedeckende Wasserschicht zu schneiden.
In Anbetracht des Vorhandenseins von Gleitbewegungen geringer Amplitude zwischen der Lauffläche eines Luftreifens und der Straße während des Fahrens eines mit Luftreifen ausgestatteten Fahrzeugs entsteht eine progressive und gleichmäßige Abnutzung. Man stellt fest, dass diese sogenannte "gleichmäßige" Abnutzung von einer sogenannten "ungleichmäßigen" Abnutzung überlagert werden kann, die in manchen Bereichen der das Profil dieser Lauffläche bildenden Reliefelemente stärker ausgeprägt sein kann.
Man beobachtet insbesondere im Fall von Luftreifen für Schwerlastwagen, die auf die Vorderachse montiert werden sollen (d.h., die für die vordere Lenkachse eines Schwerlastwagens bestimmt sind), dass sich in der Nähe der Längskanten einer Rippe, wobei die Kanten die Kontaktfläche der Rippe begrenzen, eine stärkere Abnutzung entwickelt als auf dem Rest der Kontaktfläche der Rippe. Um dieser ungleichmäßigen, sogenannten "schienenförmigen" Abnutzung entge genzuwirken, wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen, die insbesondere darin bestanden, die Kanten der Rippen mit mehreren Quereinschnitten zu versehen. Diese Lösung ist aber nicht ohne Nachteil, da sie einen teuren industriellen Einsatz erfordert, der aus der großen Anzahl von in die Form zum Formen des Luftreifens einzusetzenden Lamellen entsteht; außerdem verändert diese Lösung lokal die Steifheit der Rippen.
Bei Luftreifen, die zur Ausstattung einer Antriebsachse eines Schwerlastwagens bestimmt sind (Achse, auf die entweder ein Antriebsmoment oder ein Bremsmoment übertragen wird), ist es andererseits bekannt, die Laufflächen dieses Luftreifens mit Profilen zu versehen, die von mehreren Blöcken gebildet werden, die von Rillen begrenzt werden, die im wesentlichen in Quer- und in Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Jeder Block des Profils weist eine sogenannte Vorderfläche und eine Hinterfläche auf, wobei jede dieser Flächen die Kontaktfläche des Blocks schneidet, um eine Kante zu bilden (Vorderkante bzw. Hinterkante), wobei die Vorderkante vor der Hinterkante in den Kontaktbereich des Luftreifens mit der Straße eintritt. In Anbetracht der Rollmechanismen, kombiniert mit den Antriebs- und Bremskräften, die zeitweilig auf diese Luftreifen einwirken (jeweils entsprechend den Beschleunigungs- bzw. Bremsphasen des Fahrzeugs), stellt man fest, dass sich eine stärke Abnutzung der Blöcke in der Nähe der Hinterkanten und/oder Vorderkanten im Vergleich mit der Abnutzung entwickelt, die auf dem Rest der Oberfläche des Blocks beobachtet wird (sogenannte "Sägezahnabnutzung").
Unter den zur Behebung dieses Problems der unregelmäßigen Abnutzung vorgeschlagenen Lösungen wurde vorgeschlagen, die Kompressionssteifheiten der Blöcke in der Nähe der Vorderkante und/oder Hinterkante zu verändern, indem entweder Löcher oder Einschnitte hergestellt werden, die im wesentlichen in Richtung der Dicke der Lauffläche ausgerichtet sind. Diese Lösungen sind natürlich teuer und kompliziert einzustellen. Eine andere Lösung wurde vorgeschlagen, gemäß der zur Vermeidung des Auftretens und der Entwicklung einer stärkeren Abnutzung auf der Hinterkante eines Blocks der Neigungswinkel der Vorderkante zur Abrollfläche größer als 90° ist, wobei der Winkel innerhalb des Blocks ausgehend von seiner Oberfläche zur Vorderkante hin gemessen wird (ein Winkel von mehr als 90° entspricht definitionsgemäß einem positiven Freiwinkel). Diese Lösung hat sich bei der Abnutzung der Hinterkante als wirksam herausgestellt, aber tatsächlich wird die Abnutzungsgeschwindigkeit der Gesamtheit des Blocks beträchtlich erhöht, was sich in einer verringerten Abnutzungslebensdauer im Vergleich mit dem ursprünglichen Potential dieses Profils äußert.
Es ist ein Gegenstand der Erfindung, Laufflächen vorzuschlagen, die für Luftreifen für die Vorderachsen oder Hinterachsen von Schwerlastwagen bestimmt sind und es erlauben, zufriedenstellende Abnutzungsleistungen beim Rollen zu erhalten, ohne eine unregelmäßige Abnutzung zu verursachen und ohne große zusätzliche industrielle Kosten zu verursachen.
Eine erfindungsgemäße Lauffläche für einen Luftreifen, der zur Ausstattung eines Schwerlastwagens bestimmt ist, weist mindestens ein Reliefmuster oder Reliefelement (in Form einer Rippe oder eines Blocks) auf und besitzt die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 4.
Der in der vorliegenden Beschreibung verwendete Index "i" kann den Wert "1" oder den Wert "2" annehmen.
Wenn der Abstand Hi unter 0,1 mm liegt, ist die Einwirkung auf die Abnutzung nicht merkbar. Wenn Hi größer ist als 2, 5 mm, wird die Wirkung der Wölbungen auf die Kontaktdrücke zwischen der Laufflä che und der Straße zu vorrangig im Verhältnis zu dem, was sich im mittleren Bereich der Rippe abspielt (in der Nähe des Punkts C), und es entsteht eine stärkere Abnutzung in diesem mittleren Bereich.
Vorzugsweise wird das Profil P zwischen dem Punkt Bi und der nächstliegenden Kante Ai von einem konvexen geometrischen Profil geformt, d.h., das sich außerhalb einer Geraden befindet, die durch Ai und Bi verläuft, und das eine im wesentlichen gleichmäßige Krümmung aufweist; außerdem befindet sich zwischen Bi und C das Profil P unterhalb der durch Bi und C verlaufenden Geraden.
Bei einem für Schwerlastwagen bestimmten Luftreifen mit einer Lauffläche, die mit einem Profil versehen ist, das mindestens eine durchgehende Rippe im wesentlichen im Längsrichtung aufweist, ist es vorteilhaft, das Vorhandensein einer durchgehenden Wölbung in Längsrichtung der Rippe in der Nähe jeder der Kanten vorzusehen, die die Kontaktfläche der Rippe begrenzen. Die Kontaktfläche weist in einer Querschnittsebene (d.h. einer Ebene, die die Querrichtung der Lauffläche enthält und im wesentlichen senkrecht zur Kontaktfläche der Lauffläche liegt) einen Verlauf auf, der ein geometrisches Profil P hat, das sich zwischen Punkten A1 und A2 erstreckt, die sich je auf einer der Kanten der Rippe (entsprechend den Kontaktgrenzen der Rippe mit dem Boden unter den Nennbedingungen der Nutzung des Luftreifens) befinden, wobei das geometrische Profil dadurch gekennzeichnet ist, dass

– dieses Profil P zwei Wölbungen aufweist, die bezüglich einer durch die Punkte A1 und A2 verlaufenden, virtuellen Geraden vorstehen, wobei die erste Wölbung sich in der Nähe der Kante befindet, die durch den Punkt A1 verläuft, während die zweite Wölbung sich in der Nähe der durch A2 verlaufenden Kante befindet;
– der Punkt B1 der ersten Wölbung, der bezüglich der Lauffläche am weitesten außen liegt, sich in einem Abstand H1 von der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden D und in einem Abstand D1 vom Punkt A1 befindet, wobei der Abstand D1 bezüglich einer Senkrechten zu der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden gemessen wird, die durch den Punkt A1 geht;
– der Punkt B2 der zweiten Wölbung, der bezüglich der Lauffläche am weitesten außen liegt, sich in einem Abstand H2 von der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden und in einem Abstand D2 vom Punkt A2 befindet, wobei der Abstand D2 bezüglich einer Senkrechten zu der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden gemessen wird, die durch den Punkt A2 geht;
– dieses Profil P zwischen den Punkten B1 und B2 durch einen Punkt C verläuft, der sich in einem Abstand Hc von der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden befindet;
– 0,1 ≤ D1/L ≤ 0,25; wobei L der Abstand zwischen den Punkten A1 und A2 ist;
– 0,1 ≤ D2/L ≤ 0,25;
– 0,1 mm ≤ H1 ≤ 2,5 mm;
– 0,1 mm ≤ H2 ≤ 2,5 mm;
– 0 mm ≤ Hc ≤ (H1+H2)/4.

Im Unterschied zur Lehre der Druckschrift FR 2317112, gemäß der eine Abflachung nahe jeder der Kanten einer Umfangsrippe hergestellt wird, erzeugt die vorliegende Erfindung durch das zwischen der Kante Ai und dem Punkt Bi angenommene Profil eine deutliche Verringerung der Verformungen aufgrund des Poisson-Effekts (Querverformungen, die aus einer Kompressionskraft entstehen) beim Übergang in den Kontakt mit dem Boden in dem Bereich nahe jeder Kante Ai; so wird es möglich, die Verschiebungen der Punkte der Rippe in der Nähe jeder Kante zu verringern und folglich die Abnutzung zu verringern.
Bei einem Luftreifen, der für die Montage auf eine Vorderachse eines Schwerlastwagens bestimmt ist und ein Profil aufweist, das im wesentlichen aus Umfangsrippen besteht, bestätigen vorzugsweise die Höhen H1 und H2:

– 0,1 mm ≤ H1 ≤ 0,4 mm;
– 0,1 mm ≤ H2 ≤ 0,4mm;

Bei einer Lauffläche, die mindestens eine Rippe mit Umfangsausrichtung hat, die erfindungsgemäß mit zwei Wölbungen einer Höhe H1 und H2 versehen ist, ist es vorteilhaft, einen mit einer solchen Lauffläche versehenen Luftreifen so auf einen Schwerlastwagen zu montieren, dass die Wölbung größter Amplitude (H1 oder H2) axial zur Außenseite des Fahrzeugs positioniert wird, um die Drücke im Kontaktbereich so gut wie möglich auszugleichen.
Eine bevorzugte Variante besteht darin, den Punkt C des Profils P zwischen den Punkten B1 und B2 auf der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden anzuordnen (d.h. Hc = 0). In einer andern bevorzugten Variante ist der Punkt C des Profils P, der sich in einem minimalen Abstand von der durch die Punkte A1 und A2 verlaufenden Geraden befindet, im wesentlichen in gleichem Abstand zu den Punkten A1 und A2.
Es ist vorteilhaft, dass diese Bedingungen tatsächlich erfüllt werden, wenn der mit der erfindungsgemäßen Lauffläche versehene Luftreifen auf seine Montagefelge montiert und auf seinen Nenn-Aufpumpdruck aufgepumpt wird.
Das Vorhandensein von erfindungsgemäßen Wölbungen, die sich in Richtung jeder Rippe erstrecken, ermöglicht unter Veränderung der Verteilung der Kontaktdrücke zwischen der Rippe und der Straße die Vermeidung des Auftretens von Gleitphänomenen zwischen der Stra ße und der Rippe, und folglich die Vermeidung der Entwicklung einer lokalisierten Abnutzung in der Nähe der einen oder anderen Kante, zumindest solange die Lauffläche neu ist.
Nun wird der Fall eines Schwerlastwagen-Luftreifens betrachtet, der eine Lauffläche besitzt, die mit einem Profil versehen ist, das mehrere Blöcke aufweist, wobei jeder Block von Rillen und/oder Einschnitten begrenzt wird, die im allgemeinen in Umfangsrichtung und quer ausgerichtet sind. Diese Blöcke haben eine Oberfläche, die einen Teil der Abrollfläche des Luftreifens bildet und dazu bestimmt ist, während des Rollens mit der Straße in Kontakt zu kommen, zwei Seitenflächen, die in Querrichtung (entsprechend der axialen Richtung des Luftreifens) einen Abstand aufweisen, und eine Vorder- und eine Hinterfläche. Die Vorderfläche schneidet die Oberfläche gemäß einer ersten, sogenannten Vorderkante (entsprechend der Kante des Blocks, die als erste beim Rollen mit der Straße in Kontakt kommt), während die Hinterfläche die Oberfläche gemäß einer zweiten, sogenannten Hinterkante schneidet.
Es wird auch vorgeschlagen, die in der Einleitung betonten Nachteile auszuräumen und insbesondere das Auftreten einer unregelmäßigen Abnutzung auf einem Laufflächenprofil zu verhindern, das mehrere Gummiblöcke aufweist, wobei jeder Block von Rillen mit einer Ausrichtung im wesentlichen in Längsrichtung und von Rillen mit einer Ausrichtung im wesentlichen in Querrichtung begrenzt wird, wobei jeder Block eine Oberfläche, die dazu bestimmt ist, während des Rollens mit der Straße in Kontakt zu kommen, und Seitenflächen aufweist, wobei die Schnittstelle zwischen der Oberfläche und jeder der Seitenflächen eine Kante bildet.
Das erfindungsgemäße Profil ist derart, dass im Neuzustand mindestens ein Block der Lauffläche dadurch gekennzeichnet ist, dass, ge sehen in jeder Längsschnittebene (d.h. in jeder Ebene, die die Längsrichtung der Lauffläche enthält und im wesentlichen senkrecht zur Kontaktfläche des Blocks liegt), der Verlauf seiner Kontaktfläche in dieser Ebene von einem geometrischen Profil definiert wird, das sich zwischen zwei Punkten A1 und A2 erstreckt, wobei A1 der Schnittpunkt der Vorderkante mit der Schnittebene und A2 der Schnittpunkt der Hinterkante mit dieser gleichen Schnittebene ist, wobei dieses geometrische Profil P dadurch gekennzeichnet ist, dass

– dieses Profil P mindestens eine erste durchgehende Wölbung aufweist, die bezüglich einer durch die Punkte A1 und A2 verlaufenden virtuellen Geraden vorsteht, wobei diese erste Wölbung sich in der Nähe einer der Vorder- oder Hinterkanten befindet, der Punkt Bi des Profils P, der sich bezüglich der Lauffläche am weitesten außen befindet, sich in einem Abstand Hi von der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden und in einem Abstand Di vom nächstliegenden Punkt A1 oder A2 befindet, wobei der Abstand Di bezüglich einer Senkrechten zur durch A1 und A2 verlaufenden Geraden gemessen wird, die durch den nächstliegenden Punkt A1 oder A2 verläuft;
– dieses Profil P durch einen Punkt C verläuft, der sich in einem Abstand Hc von der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden und im wesentlichen in halbem Abstand zwischen den Punkten A1 und A2 befindet,
– 0,1 ≤ Di/L ≤ 0,25; wobei L der Abstand zwischen den Punkten A1 und A2 ist;
– 0,1 mm ≤ Hi ≤ 2,5 mm;
– 0,1 mm ≤ Hc ≤ Hi/2.

Bei einem Luftreifen, der zum Beispiel vorgesehen ist, um auf eine Antriebsachse montiert zu werden, und unter Berücksichtigung des Anlegens eines Antriebs- oder eines Bremsmoments, ist es vorteilhaft, das Vorhandensein einer ersten durchgehenden Wölbung in der Nähe der Vorderkante und eine zweite durchgehende Wölbung in der Nähe der Hinterkante vorzusehen, wobei die beiden Wölbungen nicht unbedingt die gleichen Formen aufweisen. Gesehen in jeder Längsschnittebene, wird der Verlauf der Kontaktfläche in dieser Ebene von einem geometrischen Profil P definiert, das sich zwischen zwei Punkten A1 und A2 erstreckt, wobei A1 der Schnittpunkt der Vorderkante mit der Schnittebene und A2 der Schnittpunkt der Hinterkante mit dieser gleichen Schnittebene ist, wobei dieses geometrische Profil P dadurch gekennzeichnet, dass:

– dieses Profil P eine erste und eine zweite durchgehende Wölbung aufweist, die bezüglich einer durch die Punkte A1 und A2 verlaufenden virtuellen Geraden vorstehen, wobei die erste und die zweite Wölbung sich in der Nähe der Vorderkante bzw. der Hinterkante befinden, wobei der Punkt B1 der ersten Wölbung, der bezüglich der Lauffläche am weitesten außen liegt, sich in einem Abstand H1 von der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden und in einer Abstand D1 vom Punkt A1 befindet, wobei der Abstand D1 bezüglich einer Senkrechten zur durch A1 und A2 verlaufenden Geraden gemessen wird, die durch den Punkt A1 verläuft, wobei der Punkt B2 der zweiten Wölbung, der bezüglich der Lauffläche am weitesten außen liegt, sich in einem Abstand H2 von der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden und in einem Abstand D2 vom Punkt A2 befindet, wobei der Abstand D2 bezüglich einer Senkrechten zur durch A1 und A2 verlaufenden Geraden gemessen wird, die durch den Punkt A2 verläuft;
– dieses Profil P durch einen Punkt C verläuft, der sich in einem Abstand Hc von der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden und im wesentlichen in halbem Abstand zwischen den Punkten A1 und A2 befindet;
– 0,1 ≤ D1/L ≤ 0,25 und 0,1 ≤ D2/L ≤ 0,25, wobei L der Abstand zwischen den Punkten A1 und A2 ist;
– 0,1 mm ≤ H1 ≤ 2,5 mm; und 0,1 mm ≤ H2 ≤ 2,5 mm;
– 0 mm ≤ Hc ≤ (H1+H2)/4.

Um die Unsymmetrie der aus angelegten Antriebs- oder Bremsmomenten entstehenden Beanspruchungen zu berücksichtigen, ist es vorteilhaft vorzusehen, dass das Profil der Kontaktfläche, gesehen in einer Längsschnittebene, unsymmetrisch ist, wobei der Abstand D2 des Punkts B2 zu der Geraden, die senkrecht zur Geraden A1A2 liegt und durch A2 verläuft, größer ist als der Abstand D1 des Punkts B1 zu der Geraden, die durch A1 verläuft und zur durch A1 und A2 verlaufenden Geraden senkrecht liegt (vorzugsweise 0,1 < D1/D2 < 1,0).
Das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Laufflächen enthält auch die Laufflächen, deren Blöcke Vorderflächen haben, die positive Freiwinkel aufweisen, wie dies weiter oben in Erinnerung gerufen wurde, um die Abnutzung nahe der Hinterkante zu verringern. In diesem besonderen Fall ist es für eine Lauffläche mit mehreren Blöcken, von denen zumindest einige eine Vorderfläche aufweisen, deren mittlerer Winkel mit der Kontaktfläche der Blöcke größer ist als 90° (wobei dieser Winkel innerhalb des Blocks gemessen wird), vorteilhaft, diese Anordnung gemäß dem Stand der Technik mit dem Vorhandensein einer durchgehenden Wölbung auf der Kontaktfläche in der Nähe der Vorderkante oder in der Nähe der Hinterkante zu kombinieren. Diese durchgehende Wölbung ist so, dass der Verlauf der Kontaktfläche der Blöcke in einer Längsschnittebene durch ein geometrisches Profil P definiert wird, das sich zwischen zwei Punkten A1 und A2 erstreckt, wobei A1 der Schnittpunkt der Vorderkante mit der Schnittebene und A2 der Schnittpunkt der Hinterkante mit dieser gleichen Schnittebene ist, wobei dieses geometrische Profil P dadurch gekennzeichnet ist, dass:

– dieses Profil P eine Wölbung aufweist, die bezüglich einer virtuellen Geraden vorsteht, die durch die Punkte A1 und A2 verläuft, wobei diese Wölbung sich in der Nähe der Vorderkante oder der Hinterkante befindet, wobei der Punkt Bi des Profils, der bezüglich der Lauffläche am weitesten außen liegt, sich in einem Abstand Hi von der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden und in einem Abstand Di vom nächstliegenden Punkt A1 oder A2 befindet, wobei der Abstand Di bezüglich einer Geraden gemessen wird, die senkrecht zur durch A1 und A2 verlaufenden Geraden und durch den Punkt A1 oder A2 verläuft;
– dieses Profil P durch einen Punkt C verläuft, der sich in einem Abstand Hc von der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden und im wesentlichen in halbem Abstand zwischen den Punkten A1 und A2 befindet;
– 0,1 ≤ Di/L ≤ 0,25, wobei L der Abstand zwischen den Punkten A1 und A2 ist;
– 0,1 mm ≤ Hi/L ≤ 0,25 mm;
– 0 mm ≤ Hc ≤ Hi/2.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor, die als nicht einschränkend zu verstehende Beispiele Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung zeigen.
1 zeigt eine allgemeine Teilansicht eines Profils eines Luftreifens, der vier Rippen gemäß der Erfindung aufweist und zur Ausstattung der Vorderachse eines Schwerlastwagens bestimmtist;
2 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Linie II-II in 1;
3 zeigt eine Vorderansicht eines Schwerlastwagen-Luftreifenprofils, das für eine Antriebsachse bestimmt ist;
4 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Linie IV-IV eines Blocks des mittleren Teils des in 3 dargestellten Profils;
5 zeigt eine Ansicht im Umfangsschnitt gemäß der Linie V-V eines Blocks des Schulterbereichs des Profils der 2.
In 1 ist die Außenoberfläche einer Lauffläche 1 eines Luftreifens in der Ebene dargestellt, der zur Montage auf eine Vorderachse eines Schwerlastwagens bestimmt ist. Diese Lauffläche 1 mit einer Breite W ist mit einem Profil versehen, das drei in Umfangsrichtung verlaufende Rillen 2 aufweist, die vier Umfangsrippen 3 mit im wesentlichen der gleichen Breite L begrenzen. Zwei der Rippen 3 bilden, was man die Ränder der Lauffläche nennt, und rahmen zwei Zwischenrippen ein. Jede Rippe 3 weist auf:

– eine radial äußere Kontaktfläche 4, die dazu bestimmt ist, während des Rollens eines mit dieser Lauffläche versehenen Luftreifens mit der Straße in Kontakt zu kommen und
– zwei Seitenflächen 5, 6, die sich im wesentlichen radial in der Dicke der Lauffläche erstrecken.

Jede Seitenfläche 5, 6 schneidet die Kontaktfläche 4, um eine Kante 7, 8 zu bilden.
Um das Auftreten einer stärkeren Abnutzung auf diesen Kanten 7, 8 im Vergleich mit der mittleren Abnutzung des Bereichs der Kontaktfläche 4, der sich zwischen den Kanten befindet, zu verhindern, wird auf der Kontaktfläche jeder Rippe und in der Nähe jeder Kante ein durchgehendes Relief in Umfangsrichtung erzeugt (in 2 sichtbar). Die Kontaktfläche 4 weist im Querschnitt gemäß der Linie II-II in 2 gesehen einen Verlauf P auf, der zwei Wölbungen 9, 10 radial außerhalb einer virtuellen Geraden D besitzt, die gestrichelt dargestellt ist und durch die Punkte A1 und A2 (d.h. je die Schnittstellen der Kanten 7, 8 mit der Querschnittsebene) verläuft. Unter einer Querschnittsebene wird eine Schnittebene verstanden, die die axiale Richtung der Lauffläche enthält und senkrecht zur Umfangsrichtung der Lauffläche liegt, wenn diese auf einem Luftreifen angeordnet ist.
Eine erste Wölbung 9 erstreckt sich zwischen dem Punkt A1 und einem Punkt B1, der radial am weitesten von der Geraden D entfernt ist. Dieser Punkt B1 befindet sich in einem Abstand H1 von der Geraden D und einem Abstand D1 vom Punkt A1, wobei der Abstand parallel zur Geraden D gemessen wird.
Eine zweite Wölbung 10 erstreckt sich zwischen dem Punkt A2 und einem Punkt B2, der radial am weitesten von der Geraden D entfernt ist. Dieser Punkt B2 befindet sich in einem Abstand H2 von der Geraden D und in einem Abstand D2 vom Punkt A2, wobei der Abstand parallel zur Geraden D gemessen wird.
Die beiden Wölbungen 9, 10 haben unterschiedliche Höhen, wobei die Wölbung 9 mit der größeren Höhe H1 sich vorzugsweise auf der Kontaktfläche der Rippe in der Nähe der Kante 7 befindet, die auf der Lauffläche axial am weitesten außen liegt.
Im übrigen geht der Verlauf P der Kontaktfläche in der Schnittebene durch einen Punkt C, der sich im vorliegenden Fall in einem Abstand Hc kleiner als die Hälfte der Höhe H2 oberhalb der Geraden D befindet.
Vorzugsweise wird das geometrische Profil des Verlaufs der Kontaktfläche jeder Rippe, wie in 2 gezeigt, wie folgt gebildet:

– von einem konvexen Abschnitt A1B1, der sich vollständig außerhalb einer durch A1 und B1 verlaufenden Geraden δ1 befindet, wobei dieser Abschnitt in B1 eine Gerade parallel zur durch A1 und A2 verlaufenden Gerade tangiert;
– von einem Abschnitt B1C, der sich vollständig innerhalb einer Geraden δ2 befindet, die durch B1 und C verläuft und eine Tangente in C aufweist, die parallel zur durch A1 und A2 verlaufenden Geraden D ist;
– von einem Abschnitt CB2, der sich ebenfalls vollständig innerhalb einer Geraden δ3 befindet, die durch B2 und C verläuft und sich in C tangierend an den Abschnitt B1C anschließt;
– von einem konvexen Abschnitt B2A2, der vollständig außerhalb einer durch A2 und B2 verlaufenden Geraden δ4 liegt, wobei dieser Abschnitt in B2 eine Gerade tangiert, die parallel zur durch A1 und A2 verlaufenden Geraden D ist.

Was hier für in der Ebene der Figur gesehen geradlinige Rippen beschrieben wird, gilt ebenfalls für Rippen, die eine lokale, nicht unbedingt in Umfangsrichtung verlaufende Ausrichtung haben (zum Beispiel wellen- oder zickzackförmig).
Es wurden an einem Luftreifen mit der Abmessung 315/80 R 22.5, der ein aus Rippen bestehendes Profil aufweist, die je zwei durchgehende Wölbungen mit den folgenden Werten besitzen, Simulationen durchgeführt:

L = 38 mm, W = 250 mm
D1 = D2 = 4,5 mm und H1 = H2 = 0,3 mm.

Mit der 3 wird eine Profilvariante eines Luftreifens beschrieben, die mehrere Blöcke 11, 11' aufweist, die im vorliegenden Fall von Rillen mit Umfangsausrichtung 12 und Querausrichtung 13 begrenzt werden, wobei diese Art Profil insbesondere zur Ausstattung einer Antriebsachse bestimmt ist. Was hier für ein Profil mit von Rillen begrenzten Blöcken beschrieben wird, betrifft auch ein Profil, dessen Blöcke von Umfangsrillen und Einschnitten mit im wesentlichen ei ner Querausrichtung begrenzt werden. In diesem Beispiel weist dieses Profil zwei Reihen von Blöcken 11' mit Rändern auf, die axial die Lauffläche begrenzen, wobei diese beiden Reihen eine Zwischenreihe von Blöcken 11 begrenzen. Jeder Profilblock 11, 11' weist eine Kontaktfläche 14, 14', zwei Seitenflächen 15, 16, 15', 16', die Umfangsrillen 12 begrenzen, und zwei Vorder- und Rückflächen 17, 18, 17', 18' (sogenannte Vorderfläche bzw. Hinterfläche) bezüglich der Rollrichtung auf, die in 3 durch einen Pfeil R gekennzeichnet ist. Die Vorderfläche und die Hinterfläche schneiden die Kontaktfläche gemäß einer Vorderkante 19, 19' bzw. Hinterkante 20, 20'.
Um das verstärkte Auftreten von Abnutzungen in der Nähe der Vorderkante 19, 19' und der Hinterkante 20, 20' jedes Blocks 11, 11' zu vermeiden, wird vorgeschlagen, auf jedem der Blöcke 11 der mittleren Reihe und in der Nähe der Vorderkante 19 und der Hinterkante 20 der Blöcke ein Reliefmuster herzustellen, das sich entlang jeder der Kanten erstreckt. Genauer gesagt, und wie dies klarer in 4 zu sehen ist, die einen Block 11 der mittleren Reihe gesehen in einer Schnittebene (IV-IV) senkrecht sowohl zur Kontaktfläche 14 als auch zur Querrichtung des Blocks zeigt, weist der Verlauf P der Kontaktfläche 14 eine erste und eine zweite Wölbung 21, 22 auf, die sich entlang der Vorderkante 19 und der Hinterkante 20 erstrecken. Die erste Wölbung 21, die in der Nähe der Vorderkante 19 vorgesehen ist, weist einen Verlauf auf, der sich zwischen dem Punkt A1 – Schnittstelle der Vorderkante 19 mit der Schnittebene – und einem Punkt B1 erstreckt, der sich in einem Abstand D1 von der durch A1 verlaufenden und zur durch A1 und A2 verlaufenden Geraden senkrechten Geraden und in einem Abstand H1 von der Geraden D befindet, die durch A1 und A2 verläuft. Die zweite Wölbung 22 in der Nähe der Hinterkante 20 weist einen Verlauf auf, der sich zwischen dem Punkt A2 – Schnittstelle der Hinterkante mit der Schnittebene – und einem Punkt B2 erstreckt, der sich in einem Abstand D2 von der durch A2 verlaufenden und zur durch A1 und A2 verlaufenden Geraden D senkrechten Geraden und in einem Abstand H2 von der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden befindet.
Der Verlauf der Kontaktfläche der Blöcke 11 weist zwischen den beiden Wölbungen 21, 22 einen im wesentlichen mit der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden D zusammenfallenden Bereich auf, wobei dieser Bereich einer Breite S sich zwischen Punkten E1 und E2 erstreckt, wobei die Breite S im als nicht einschränkend zu verstehenden dargestellten Beispiel im wesentlichen gleich dem Abstand ist, der die Punkte A1 und E1 trennt (oder der die Punkte A2 und E2 trennt).
Der Punkt C, durch den das die Punkte B1 und B2 verbindende Profil verläuft, befindet sich auf der durch A1 und A2 verlaufenden Geraden D (Hc = 0) und im wesentlichen in halbem Abstand zu den Punkten A1 und A2.
Im vorliegenden Fall ist die Höhe H1 der Wölbung, die sich nahe der Vorderkante 19 befindet, geringer als die Höhe H2 der Wölbung, die sich nahe der Hinterkante 20 befindet.
Außerdem weisen die Blöcke 11' der Randreihen des Profils die Besonderheit auf, dass ihre Vorderfläche 19' einen Freiwinkel α von mehr als 90° mit der Kontaktfläche 14' bildet (wobei die Messung innerhalb des Blocks ausgehend von der Kontaktfläche erfolgt). Für diese Blöcke 11' ist es vorteilhaft, das. Vorhandensein eines Reliefmusters entlang der Vorderkante 19' vorzusehen. Im Schnitt gemäß V-V (5) gesehen, ist der Verlauf P' der Kontaktfläche 14', der sich zwischen den Punkten A1 und A2 auf der Vorderkante und der Hinterkante erstreckt, mit einer einzigen Wölbung 21' versehen, die durch einen Punkt B1' verläuft, der sich in einem Abstand H1' von der durch A1' und A2' verlaufenden Linie und in einem Abstand D1' von der Geraden befindet, die durch den Punkt A1' und senkrecht zur durch A1' und A2' verlaufenden Linie verläuft. Außerdem verläuft dieser Verlauf P' durch einen Punkt C', der sich im wesentlichen in halbem Abstand von A1' und A2' und auf einer Höhe Hc' bezüglich der durch die Punkte A1' und A2' verlaufenden Geraden befindet, die größer als Null und geringer als die Hälfte der Höhe H1' ist. Dieser Verlauf P' verlängert sich anschließend gleichmäßig und monoton bis zum Punkt A2' auf der Hinterkante 20'. Vorteilhafterweise ist ein Reliefmuster entlang der Vorderkante 19' mit einem Freiwinkel α zwischen 95° und 110° kombiniert. Die mit Unterstützung der 5 beschriebene Anordnung ist besonders vorteilhaft für Luftreifen von Schwerlastwagen, die Antriebsmomenten ausgesetzt sind.
Eine andere Variante dieser letzteren Ausführungsform besteht darin, die Oberfläche der Blöcke der Randreihen mit einer einzigen Wölbung zu versehen, die sich in der Nähe der Hinterkante befindet, wobei die Vorderkante gleichzeitig einen Freiwinkel von mehr als 90° bildet (diese Anordnung ist besonders günstig im Fall der auf Schwerlastwagenachsen montierten Luftreifen, die mit einer Verlangsamungsvorrichtung versehen sind). In diesem Fall liegt der Freiwinkel vorzugsweise zwischen 95° und 110°.
Was mit Hilfe der 3 bis 5 beschrieben wurde, ist natürlich nur ein Beispiel, und andere Kombinationen liegen selbstverständlich im Rahmen des Gegenstands der Erfindung: Zum Beispiel können alle Blöcke so ausgebildet sein, wie es entweder in 4 oder in 5 gezeigt ist.
Vorzugsweise folgt der Verlauf der Außenoberfläche jeder Rippe in einer Querschnittsebene zwischen dem Punkt A1 und dem Punkt B1 und zwischen B2 und A2 einem konvexen Profil, d.h. einem Profil, das keine Vorzeichenänderung seiner Krümmung aufweist und das sich für das Profil zwischen A1 und B1 bezüglich der durch A1 und B1 verlaufenden virtuellen Geraden, und für das Profil zwischen B2 und A2 bezüglich der durch A2 und B2 verlaufenden virtuellen Geraden vollständig auf einer Seite befindet. Dies Anordnung ermöglicht es, eine bessere Wirksamkeit jeder so auf der Abrollfläche jeder Rippe gebildeten "Wölbung" zu erhalten.
Ein Vergleichsversuch des Abnutzens beim Rollen wurde mit der Abmessung 315/80 R 22.5 durchgeführt. Alle Profilblöcke des erfindungsgemäßen Luftreifens wiesen auf ihrer Vorderfläche einen Freiwinkel von 102° auf. Außerdem besaß jeder Block im Neuzustand, gesehen im Schnitt gemäß einer Ebene senkrecht zur Drehachse:

– eine nahe der Hinterkante ausgebildete, durchgehende Wölbung mit einer maximalen Höhe gleich 1 mm, wobei diese Höhe bezüglich der Linie gemessen wird, die über die Vorderkante und die Hinterkante verläuft,
– wobei der Punkt dieser Wölbung, der am weitesten von der über die Vorderkante und die Hinterkante verlaufenden Linie entfernt ist, einen Abstand von 10 mm von der Geraden hat, die durch den Punkt auf der Vorderkante und senkrecht zu der Linie verläuft, die über die Vorderkante und die Hinterkante verläuft.

Der Versuch bestand darin, auf dem Fahrzeug und einer Versuchsstrecke solche erfindungsgemäßen Luftreifen im Vergleich mit Bezugsluftreifen mit gleichem Profil rollen zu lassen, die aber kein erfindungsgemäßes Oberflächenprofil aufweisen. Die Anmelderin hat festgestellt, dass mit einem erfindungsgemäßen Profil die Abnutzung im Vergleich mit derjenigen, die mit dem Vergleichsluftreifen erhalten wurde, sowohl gleichmäßiger als auch verringert ist.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Bei spiele beschränkt, und es können verschiedene Abänderungen durchgeführt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Es ist möglich, eine andere Kombination in Betracht zu ziehen, gemäß der ein Profil in seinem mittleren Bereich von mehreren Blöcken und an seinen Rändern von Rippen gebildet wird. Die Rippen sind mit mindestens einer durchgehenden Wölbung in Umfangsrichtung auf mindestens einer der Kanten der Rippen versehen, und die Blöcke sind auf ihrer Kontaktfläche mit mindestens einer sich in Querrichtung erstreckenden Wölbung versehen.
Es ist für den Fachmann ebenfalls offensichtlich, im Fall eines mehrere Blöcke aufweisenden Profils sowohl das Vorhandensein von durchgehenden Wölbungen auf den Hinterkanten und Vorderkanten als auch das Vorhandensein mindestens einer durchgehenden Wölbung auf den anderen Kanten zu kombinieren, die von im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen begrenzt werden.
Eine Variante der Erfindung besteht darin, ein Profil herzustellen, das mehrere Blöcke aufweist, die in Mittel-, Zwischen- und Randreihen angeordnet sind; wobei die Blöcke der Mittelreihen keine Wölbungen aufweisen, während die Blöcke der Zwischenreihen und der Randreihen je mit einer Wölbung nahe ihrer Hinterkante versehen sind. Die Blöcke der Zwischenreihen haben eine Wölbung mit einer maximalen Höhe gleich der Hälfte der Höhe der Wölbung der Randreihen.
Im Fall eines Blocks in Form einer Raute, deren Diagonalen im wesentlichen mit den Quer- und Umfangsrichtungen fluchten, ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Konzept anzuwenden. In einem solchen Fall weist jeder vier Kanten aufweisende Block zwei aneinandergrenzende Kanten, die gleichzeitig mit der Straße in Kontakt ge langen, und zwei andere Kanten auf, die diesen Kontakt gleichzeitig verlassen. Um jede unregelmäßige Abnutzung zu vermeiden, wird vorgeschlagen, ein Reliefmuster auf den beiden Kanten anzubringen, die den Kontakt gleichzeitig verlassen.
Die erfindungsgemäßen Laufflächen können getrennt, zum Beispiel in Form eines geschlossenen Rings, hergestellt werden.

Claims

Lauffläche für einen für Schwerlastwagen bestimmten Luftreifen, die im wesentlichen im Längsrichtung ausgerichtete Rippen (3) aufweist, wobei jede Rippe (3) eine Kontaktfläche (4, 14, 14'), die dazu bestimmt ist, beim Fahren mit der Straße in Kontakt zu kommen, und mindestens zwei Seitenflächen (5, 6, 15, 16, 15', 16') aufweist, wobei die Schnittstelle der Kontaktfläche mit jeder der beiden Seitenflächen eine Kante (7, 8, 19, 20, 19', 20') bildet, wobei die Kontaktfläche (4) dieser Rippen in einer Querschnittsebene (d.h. einer Ebene, die die Querrichtung der Lauffläche enthält und im wesentlichen senkrecht zur Kontaktfläche der Lauffläche liegt) einen Verlauf aufweist, der ein geometrisches Profil P hat, das sich zwischen Punkten A1 und A2 erstreckt, die sich je auf einer der Kanten der Rippe befinden, wobei das geometrische Profil P zwei Wölbungen (9, 10) aufweist, die bezüglich einer durch die Punkte A1 und A2 verlaufenden virtuellen Geraden D vorstehen, wobei die erste Wölbung (9) sich in der Nähe der durch A1 verlaufenden Kante (7) befindet, während die zweite Wölbung (10) sich in der Nähe der durch A2 verlaufenden Kante (8) befindet, wobei der Punkt B1 der ersten Wölbung (9), der bezüglich der Lauffläche am weitesten außen liegt, sich in einem Abstand H1 von der Geraden D und einem Abstand D1 vom Punkt A1 befindet, wobei der Abstand D1 bezüglich einer Senkrechten zur Geraden D gemessen wird, die durch den Punkt A1 verläuft; wobei der Punkt B2 der zweiten Wölbung (10), der bezüglich der Lauffläche am weitesten außen liegt, sich in einem Abstand H2 von der Geraden D und einem Abstand D2 vom Punkt A2 befindet, wobei der Abstand D2 bezüglich einer Senkrechten zur Geraden D gemessen wird, die durch den Punkt A2 verläuft; dieses Profil P verläuft zwischen den Punkten B1 und B2 durch einen Punkt C, der sich in einem Abstand Hc von der Geraden D befindet; wobei dieses Profil P dadurch gekennzeichnet ist, dass: – für mindestens eine Rippe (3) die Wölbungen (9, 10) unterschiedliche Höhen (H1 oder H2) haben, wobei die Wölbung mit der größten Höhe so angeordnet ist, dass sie bezüglich der anderen Wölbung axial außen liegt, und dass: – 0,1 ≤ D1/L ≤ 0,25; wobei L der Abstand zwischen den Punkten A1 und A2 ist; – 0,1 ≤ D2/L≤ 0,25; – 0,1 mm ≤ H1 ≤ 2,5 mm; – 0,1 mm ≤ H2≤ 2,5 mm; – 0 mm ≤ Hc≤ (H1+H2)/4.
Lauffläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: – 0,1 mm ≤ H1 ≤ 0, 4 mm; – 0 mm ≤ H2 ≤ 0,4 mm.
Lauffläche nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Punkt C sich auf der Geraden D befindet, die durch A1 und A2 verläuft (Hc = 0).
Lauffläche für einen Schwerlastwagen-Luftreifen, wobei diese Lauffläche ein Profil aufweist, das von mehreren Rillen und/oder Einschnitten gebildet wird, die allgemein in Umfangsrichtung (12) bzw. Querrichtung (13) ausgerichtet sind, wobei die Rillen und/oder Einschnitte mehrere Gummiblöcke (11, 11') begrenzen, wobei diese Blöcke eine Oberfläche (14, 14'), die einen Teil der Abrollfläche des Luftreifens bildet, der dazu bestimmt ist, während des Fahrens mit der Straße in Kontakt zu kommen, zwei Seitenflächen (15, 16, 15', 16'), die in Querrichtung (entspre chend der axialen Richtung des Luftreifens) einen Abstand haben, und eine Vorder- und eine Hinterfläche (17, 18, 17', 18') aufweisen, wobei die Vorderfläche die Oberfläche entlang einer ersten Kante, Vorderkante (19, 19') genannt, schneidet, während die Hinterfläche die Oberfläche entlang einer zweiten Kante, Hinterkante (20, 20') genannt, schneidet, wobei das Profil derart ist, dass im Neuzustand der Verlauf der Kontaktfläche mindestens eines Blocks der Lauffläche, gesehen in jeder Längsschnittebene (d.h. jeder Ebene, die die Längsrichtung der Lauffläche enthält und im wesentlichen senkrecht zur Kontaktfläche des Blocks liegt), in dieser Ebene von einem geometrischen Profil P definiert wird, das sich zwischen zwei Punkten A1 und A2 erstreckt, wobei A1 der Schnittpunkt zwischen der Vorderkante und der Schnittebene und A2 der Schnittpunkt zwischen der Hinterkante und dieser gleichen Schnittebene ist, wobei der Block (11) auf seiner Kontaktfläche mit einer Wölbung (21), die sich in der Nähe der Vorderkante (19) befindet, und mit einer Wölbung (22) versehen ist, die sich in der Nähe der Hinterkante (20) befindet, wobei die Wölbungen (21, 22, 21') bezüglich einer virtuellen Geraden D vorstehen, die durch die Punkte A1 und A2 verläuft, wobei der Punkt B1 der ersten Wölbung (9), der bezüglich der Lauffläche am weitesten außen liegt, sich in einem Abstand H1 von der Geraden D und einem Abstand D1 vom Punkt A1 befindet, wobei der Abstand D1 bezüglich einer durch den Punkt A1 verlaufenden Senkrechten zur Gerade D gemessen wird, wobei der Punkt B2 der zweiten Wölbung (10), der bezüglich der Lauffläche am weitesten außen liegt, sich in einem Abstand H2 von der Geraden D und einem Abstand D2 vom Punkt A2 befindet, wobei der Abstand D2 bezüglich einer durch den Punkt A2 verlaufenden Senkrechten zur Geraden D gemessen wird, wobei dieses Profil P zwischen den Punkten B1 und B2 durch einen Punkt C verläuft, der sich in einem Abstand Hc von der Geraden D und im wesent lichen in halbem Abstand zwischen den Punkten A1 und A2 befindet, wobei dieses Profil P dadurch gekennzeichnet ist, dass: – die Höhen H1, H2 der Wölbungen (21, 22) eines gleichen Blocks (11) unterschiedlich sind, und – 0,1 ≤ D1/L ≤ 0,25; wobei L der Abstand zwischen den Punkten A1 und A2 ist; – 0,1 ≤ D2/L ≤ 0,25; – 0,1 mm ≤ H1 ≤ 2,5 mm; – 0,1 mm ≤ H2 ≤ 2,5 mm; – 0 mm ≤ Hc ≤ (H1+H2)/4.
Lauffläche nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderfläche zumindest mancher der Profilblöcke einen Freiwinkel von mehr als 90° aufweist.
Lauffläche nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil P der Kontaktfläche, gesehen in einer Längsschnittebene, unsymmetrisch ist, wobei der Abstand D2 des Punkts B2 zu der Geraden, die senkrecht zur Geraden D und durch A2 verläuft, größer ist als der Abstand D1 des Punkts B1 zur durch A1 verlaufenden und zur Geraden D senkrechten Geraden ist.
Luftreifen, der eine Lauffläche aufweist, wie sie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert wird.