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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Lastkraftwagenreifen für Lenkachsen.
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Die
Verwendung von Laufflächen,
die spezifisch für
die Lenkachse von Lastkraftwagenreifen entworfen sind, war auf verschiedene
Formen von Reifen vom Rippentyp gerichtet. Diese Nichtantriebsachse
weist sowohl Kurvenfahrt- und Wendelasten als auch geradlinig verlaufende
Lasten auf. Manche Fachleute glauben, dass die Profilrippen idealerweise
eine den umfangsgerichteten Rillen benachbarte scharfe Kante haben
sollten, um eine verbesserte Handhabung zu verschaffen.
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Diese
scharfen Kanten können
während
normalen Gebrauchs eine unregelmäßige Laufflächenabnutzung
aufweisen. Eine hohe Abnutzungserosion ist im Schulterbereich des
Reifens üblich.
Dieses Problem wurde in dem am 6. November 1984 an Giron erteilten
US-A- 4,480,671 angesprochen. Wie in 2 gezeigt,
offenbarte Giron die Verwendung einer lateral angeordneten, in Umfangsrichtung
durchlaufenden Rippe 4, die unter normalen Fahrbedingungen
in Kontakt mit der Fahrbahn ist. Dabei beträgt die bzw. der von der Rippe 4 auf
die Fahrbahn ausgeübte
Kraft bzw. Druck weniger als die Kraft bzw. der Druck der Schulterrippe 6.
Dieser Reifen 2 des Standes der Technik stützte sich
auf die lateral befindliche Rippe, um die scharfe Kante der Schulterrippe
zu schützen.
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Eine
alternative Gestaltungsherangehensweise war, eine nicht-vertiefte
umfangsgerichtete Rippe 3 benachbart zu einer schmalen,
in Umfangsrichtung durchlaufenden Rippe 7 und Schulterrippe 5 zu
haben. Ein solcher Reifen wurde kommerziell als der Goodyear G259-Lenkreifen
vertrieben, und dieser Reifen 1 weist eine statische Aufstandsfläche oder
Laufflächenkontaktstelle
auf, wie in 3 gezeigt.
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Noch
eine andere Gestaltungsherangehensweise wurde von dem R227-Lenkreifen
der Bridgestone Tire & Rubber
Company demonstriert, welcher eine schmale, in Umfangsrichtung durchlaufende
gebogene Rille in der Seite einer Schulterrippe aufweist. Die schmale
gebogene Rille erzeugt einen verringerten Schulterdruck und wirkt
als eine Entkopplungsrille, wie in US-A- 4,995,437 gelehrt.
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All
diese Gestaltungsherangehensweisen stützen sich auf ein Merkmal in
der Lauffläche.
Diese Merkmale werden die Schulterabnutzung effektiv reduzieren,
wenn die Lauffläche
neu ist. Dies hat den bemerkenswerten Nutzen, das Einsetzen unregelmäßiger Abnutzung
aufzuhalten. Die Laufflächenschulter
ist am meisten zum Beginn unregelmäßiger Abnutzung geneigt, wenn
die Lauffläche
neu ist und auf einer maximalen Profildicke ist.
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Beunruhigend
ist jedoch, dass die Entkopplungsrippen in der Lauffläche zu Einreißen und
Einschneiden neigen, während
die Entkopplungsrille zum Festhalten von Steinen neigen kann. Demzufolge
ist dieser Teil der Lauffläche
potentiell anfällig
für Beschädigung,
wenn der Reifen gegen einen Bordstein oder ein anderes hartes Hindernis
prallt.
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Ein
anderes, mit der Verwendung von Entkopplungsrillen in einer Lauffläche zusammenhängendes
Problem ist die Unfähigkeit,
eine gute Entkopplungsrille in einem runderneuerten Reifen zu rekonstruieren.
In der Vergangenheit war es die übliche Praxis,
keine runderneuerten Reifenmäntel
bei einer Lenkreifenanwendung zu verwenden. Dementsprechend werden
Lenkreifen, wenn sie abgenutzt sind, mit einem Profilmuster runderneuert,
das zur Verwendung in einer Lenkachsen- oder Anhängerachsenposition geeignet
ist. Diese Radpositionen erfahren keine Schulterabnutzungsprobleme,
wenigstens nicht in dem Umfang, der mit einer Lenkachse assoziiert
wird.
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Rezente
Durchbrüche
bei der Runderneuerung von Reifen und bei der Fähigkeit, Reifenmäntel zu
inspizieren, machen deutlich, dass in der nicht allzu fernen Zukunft
die Runderneuerung kommerzieller Lastkraftwagenreifenmäntel für die Lenkachsenposition
eine akzeptable, wenn nicht die bevorzugte Praxis werden wird.
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Um
sicherzustellen, dass die Lauffläche
effektiv von der Seitenwand entkoppelt ist, das heißt, die
Laufflächenschulter
bleibt etwas unabhängig
von den von der Seitenwand ausgeübten
Kräften,
muss ein neuer und stark verbesserter Weg der Entkopplung verschafft
werden.
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Die
vorliegende Erfindung verschafft einen Weg zur effektiven Entkopplung
der Laufflächenschulter,
ohne irgendwelche Entkopplungsrippen oder -rillen in der Lauffläche anzubringen.
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Die
effektive Entkopplung der Laufflächenschulter
findet im oberen Schulterbereich des Mantels an einer Stelle radial
ausgerichtet oder vorzugsweise einwärts von der Gürtelstruktur
und somit unter einer Laufflächenabrauhlinie
statt, wenn der Reifenmantel zum Runderneuern vorbereitet wird.
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EP-A-0
319 860 offenbart einen Luftreifen gemäß der Einleitung von Anspruch
1.
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DE-A-
1480933 offenbart einen Reifen mit einer Vielzahl von Längsrillen
im Schulterbereich des Reifens.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Lastkraftwagen-Radialluftreifen zur Verwendung an den Lenkachsen
ist beschrieben. Der Reifen weist eine Lauffläche und einen Mantel auf. Der
Mantel weist zwei Seitenwände,
eine oder mehrere Radiallagen, die sich zu zwei ringförmigen Wülsten erstrecken,
und eine radial zwischen der Lauffläche und den Karkassenlagen
befindliche Gürtelverstärkungsstruktur
auf.
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Der
Reifen weist eine Lauffläche
und ein Paar Seitenwände
auf. Die Lauffläche
weist ein Paar Schulterprofilrippen auf. Jede Schulterrippe hat
eine axial äußere Laufflächenwand.
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Die
Seitenwände
sind ein Elastomermaterial, vorzugsweise Gummi, das die Außenseiten
des Mantels bedeckt. Eine Seitenwand erstreckt sich radial einwärts von
jeder Schulterrippe zu jedem radial inneren Wulst. Jede Seitenwand
weist wenigstens zwei, bevorzugt drei oder mehr, in Umfangsrichtung durchlaufende
Laufflächenentkopplungsrillen
auf, die radial an oder einwärts
von der Gürtelverstärkungsstruktur
angeordnet sind. In einer Ausführung
der Erfindung erstreckt sich wenigstens eine der Entkopplungsrillen
generell seitwärts
nach innen über
einen Abstand, der ausreicht, um axial einwärts von der axial äußeren Profilwand
der Lauffläche
zu liegen, gemessen an der radial äußeren Oberfläche der
Schulterrippe. Alternativ liegt in einer bevorzugten Ausführung jede
Entkopplungsrille axial auswärts
von der axial äußeren Profilwand.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
hat der Reifen, wenn er normal belastet und auf den Konstruktionsfülldruck
PN aufgepumpt ist, einen Laufflächenkontaktdruck,
wobei jede Schulterrippe einen Kontaktdruck kleiner oder gleich
dem Fülldruck
PN aufweist, gemessen ab einer axialen Mittellinie
C, die gleichbeabstandet zwischen der Vorderkante und der Hinterkante
der Profilaufstandsfläche
verläuft.
An der Äquator-
oder umfangsgerichteten Mittelebene der Lauffläche hat die Profilaufstandsfläche eine
durchschnittliche umfangsgerichtete Länge LC,
wobei LC größer oder gleich der umfangsgerichteten
Kontaktlänge
LS der Schulterrippe ist. Der Reifen der
bevorzugten Ausführungsform
weist eine Vielzahl von Mittelrippen benachbart zu umfangsgerichteten
Rillen auf jede Mittelrippe hat eine axiale Breite WC,
WC kann in jeder Rippe verschieden oder
dieselbe Breite sein, und wobei jede Schulterrippe eine axiale Breite WS hat, wobei WS wenigstens
110 % von WC ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht des Reifens 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
eine teilweise Querschnittsansicht eines in US-A-4,480,671 offenbarten
Reifens 2 des Standes der Technik.
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3 ist
eine beispielhafte statische Aufstandsfläche eines kommerziell als der
Goodyear G259 vertriebenen Reifens 1 des Standes der Technik.
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4 ist
eine Illustration einer beispielhaften Aufstandsfläche eines
G259-Reifens des Standes der Technik, der nach 100.000 Meilen Gebrauch
eine wellenförmige
Schulterrippenabnutzung aufweist.
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5 ist
eine beispielhafte Reifenaufstandsfläche der vorliegenden Erfindung,
welche die Druckverteilung des Reifens, wie geformt, abbildet.
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6 ist
ein Querschnitt einer Hälfte
des Reifens des erfindungsgemäßen bevorzugten
Reifens.
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7 ist
ein Querschnitt eines Reifens einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Definitionen
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"Kernprofil" bedeutet einen radial über dem Wulstkern
und zwischen den Lagen und Umschlaglagen befindlichen Elastomerkernreiter.
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"Wulst" bezieht sich auf
den Teil des Reifens, der ein ringförmiges Zugelement umfasst,
das von Lagenkorden umhüllt
oder anderweitig verankert und geformt ist, mit oder ohne andere
Verstärkungselemente,
wie etwa Kernfahnen, Wulstverstärker,
Kernprofile, Zehen-Gummistreifen
und Wulstschutzstreifen, um auf die Entwurfsfelge zu passen.
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"Gürtelstruktur" bedeutet zumindest
zwei ringförmige
Schichten oder Lagen paralleler Korde, gewebt oder nicht gewebt,
die unter der Lauffläche liegen,
nicht am Wulst verankert, und sowohl linke als auch rechte Kordwinkel
im Bereich von 15° bis
68° in Bezug
auf die umfangsgerichtete Mittellinie des Reifens aufweisen.
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"Mantel" bedeutet die Karkasse,
Gürtelstruktur,
Wülste,
Seitenwände
und alle anderen Komponenten des Reifens, mit Ausnahme der Lauffläche und
Unterlauffläche.
Der Mantel kann neuer, unvulkanisierter Kautschuk oder zuvor vulkanisierter
Kautschuk sein, der mit einer neuen Lauffläche ausgestattet werden muss.
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"Wulstschutzstreifen" bezieht sich auf
um die Außenseite
des Wulsts plazierte schmale Materialstreifen, um Kordlagen vor
der Felge zu schützen,
die Durchbiegung über
die Felge zu verteilen und den Reifen abzudichten. "Umfangsgerichtet" oder "in Umfangsrichtung" bezieht sich auf
Linien oder Richtungen, die sich entlang dem Außenumfang der Oberfläche der
ringförmigen
Lauffläche
lotrecht zur axialen Richtung erstrecken.
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"Kord" bezieht sich auf
eine der Verstärkungslitzen,
womit die Gürtel
und Karkassenlagen in dem Reifen verstärkt sind.
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"Lateral" bedeutet eine axiale
Richtung.
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"Lage" oder "Karkassenlage" bedeutet eine durchlaufende
Lage kautschukbeschichteter paralleler Elastomerkorde. "Radial" bedeutet Richtungen
radial zur oder weg von der Rotationsachse des Reifens.
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"Radialreifen" bedeutet einen mit
Gürtel
versehenen oder in Umfangsrichtung eingeschränkten Luftreifen, worin die
sich von Wulst zu Wulst erstreckenden Lagenkorde in Kordwinkeln
zwischen 65° und
90° in Bezug
zur Äquatorebene
des Reifens verlegt sind.
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"Schulter" bedeutet den oberen
Teil der Seitenwand gerade unterhalb der Laufflächenkante; Laufflächenschulter
oder Schulterrippe bedeutet den Teil der Lauffläche nächst der Schulter.
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"Seitenwand" bedeutet denjenigen
Teil eines Reifens zwischen der Lauffläche und dem Wulst.
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"Lauffläche" bedeutet eine Kautschuk-
oder Elastomerkomponente einschließlich des Teils des Reifens,
der unter normaler Befüllung
und Last mit der Fahrbahn in Kontakt kommt.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführung
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Querschnitt eines
Radial-Luftreifens 10 zur Verwendung an Lenkachsen illustriert.
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Der
Reifen 10 hat eine Lauffläche 20 und einen Mantel 12.
Der Mantel 12 hat zwei Seitenwände 14, 16,
eine oder mehrere Radiallagen 18, die sich von zwei ringförmigen Wülsten 13 erstrecken
und vorzugsweise um diese herumgeschlagen oder anderweitig daran
befestigt sind, und eine radial zwischen der Lauffläche 20 und
den Lagen 18 befindliche Gürtelverstärkungsstruktur 15.
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Die
Lagen 18 und die Gürtelverstärkungsstruktur 14 sind
kordverstärktes
Elastomermaterial, wobei die Korde vorzugsweise Stahldrahtfilamente sind
und das Elastomer vorzugsweise ein vulkanisiertes Kautschukmaterial
ist. Gleichermaßen
haben die ringförmigen
Wülste 13 zu
einem Bündel
eingeschlagene Stahldrähte,
bekannt als der Wulstkern.
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Eine
Innenisolierungskomponente 19 aus bevorzugt Halobutylkautschuk
bildet eine etwas luftundurchlässige
Kammer, um den Luftdruck zu enthalten, wenn der Reifen 10 aufgepumpt
ist.
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Der
Mantel 12 der bevorzugten Ausführung der Erfindung, wie in 1 illustriert,
setzte einen Wulst 13 mit einem 8×10×9-sechseckigen Wulstkern ein,
mit einem Elastomerkernprofil 61 radial über dem Wulst 13.
Der Lagenumschlag 18A im Wulstbereich war mit einer Kernfahne 67,
einem Wulstverstärker 62,
Gum- und Gewebe-Wulstschutzstreifen 64, 65, Gumstreifen 66 und
Elastomerkeilen 63 verstärkt.
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Zusätzlich umfasste
die Gürtelverstärkungsstruktur 15 einen
Gumstrip aus Kautschukmaterial 75 und eine Vielzahl von
Elastomerstreifen oder -keilen 72 in den seitlichen Enden
der Gürtel 15 in
Nähe der Entkopplungsrillen 24.
Obwohl für
die Praxis des erfinderischen Konzepts nicht erforderlich, sind
diese Merkmale als in der bevorzugten Ausführung eingesetzte Merkmale
offenbart.
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Die
Lauffläche 20 hat
eine Vielzahl von in Umfangsrichtung durchlaufenden Rillen 22 und
eine Vielzahl von Profilrippen 25, einschließlich eines Paars
von Schulterrippen 25A, wobei eine Schulterrippe 25A jeder
Seitenkante 21 der Lauffläche 20 benachbart
ist.
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Der
Abstand auf halbem Weg zwischen den Seitenkanten 21 der
Lauffläche
definiert die umfangsgerichtete Mittellinie CL der Lauffläche 20.
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Die
radial äußeren, mit
der Fahrbahn in Kontakt kommenden Oberflächen 26 der Vielzahl
von Profilrippen 25, 25A definieren eine radial äußere Profiloberfläche 30.
Die äußere Profiloberfläche 30 ist
dem Paar von Seitenkanten 21 benachbart und erstreckt sich
zwischen diesen. Eine Vielzahl von Lamellen oder Einschnitten 54 und 56 ist
vorzugsweise an der Lauffläche 20 eingesetzt,
wie in 5 gezeigt.
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Wie
in 1 gezeigt, befinden sich zwei oder mehr umfangsgerichtete
Entkopplungsrillen 24 radial einwärts von jeder Schulterrippe 25A.
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Wie
in 5 gezeigt, weist die Lauffläche 20, wenn sie neu
ist, eine statische Aufstandsflächen-Druckverteilung auf,
wenn der Reifen normal belastet ist, sodass der Druck, ausgeübt entlang
der axialen Mittellinie C der Aufstandsfläche auf die Schulterrippe 25A benachbart
der Seitenkante 21 P3 ist, auf die Schulterrippe 25A benachbart
der umfangsgerichteten Rille 22 P1 ist, auf die Rippe 25 seitlich
benachbart zur Schulterrippe 25A an der Rille 22 P2
ist. Das Verhältnis
der Druckverteilung in P1 ist etwa gleich P2 und etwa gleich P3.
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Wie
in 4 gezeigt, kann ein Reifen 1 des Standes
der Technik, der G259, nach 100.000 Meilen Abnutzung eine beträchtliche
wellenförmige
Abnutzung im Schulterrippenbereich 2 aufweisen. Die Entkopplungs- oder vertiefte laterale
Rippe 6 ist in diesem Abnutzungszustand wahrnehmbar durch
Fahrbahnkontakt abgenutzt. Der Reifen 10 gemäß der bevorzugten
Ausführung
der Erfindung, wie in 1 illustriert, hat in denselben
Schulterbereichen der Lauffläche 20 eine
viel gleichmäßigere Abnutzung. Sowohl
der Reifen 1 des Standes der Technik als auch die Testreifen 10 waren
von gleichartiger Größe, 295/75R22.5
und 11R22.5, und während
der Auswertungen gleichartig belastet und aufgepumpt.
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Wie
in den 6 und 7 gezeigt, wird die von dem
Reifen 10 aufgewiesene oben beschriebene Druckverteilung
durch effektiv progressives Erhöhen der
Breite WS der Profilschulterrippe 25A ab
dem Punkt 40 der Krümmungsänderung
zu der Seitenkante 21 erzielt. Dieses zugefügte Kautschukgebiet verschafft
effektiv mehr Material in einem Gebiet, das zu starker Abnutzung
neigt, und vermindert den Druck in dem Gebiet durch Verteilen der
Last über eine
breitere Rippe. Das Gebiet direkt über oder benachbart zu den
Entkopplungsrillen 24 verbessert die Aufrechterhaltung
der scharfen Kante 27 der Schulterrippe 25A.
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Interessanterweise
muss eine Obergrenze in der Druckänderungsmenge eingehalten werden,
wobei P3 P1 nicht um 20 % überschreiten
sollte, vorzugsweise 10 % oder weniger. Wenn zu viel Kautschuk zu
der Schulterrippe 25A über
den Entkopplungsrillen 24 hinzugefügt wird, so kann das Gebiet benachbart
zu der umfangsgerichteten Rille 22 zu gering belastet werden.
Wenn dieser Zustand auftritt, so kann ein als Erosionsabnutzung
oder ungleichmäßige Abnutzung
bekanntes Phänomen
benachbart zur Rille 22 auftreten. Um das Auftreten dieses
Problems zu verhindern, muss ein Gleichgewicht aufrechterhalten
werden. Idealerweise nutzen beide Kanten sich über die Schulterrippen 24A mit
derselben gleichförmigen
Rate ab. Dieser Zustand erzielt eine günstigste geplante Kilometerleistung
der Lauffläche.
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Zur
Erleichterung des Verständnisses
des Dickenveränderungsverlaufs
ist der Bereich der durch den Krümmungsradius
Ri definierten radial äußeren Profilfläche 30,
wie durch die Strichlinie 30A in den 6 und 7 gezeigt,
ausgedehnt worden. Der Unterschied zwischen der durch Ri definierten Krümmung und
der eigentlichen äußeren Profilfläche 30,
definiert durch die Krümmung
Re im Schulterbereich, ist somit einfach zu würdigen, wie in den 6 und 7 gezeigt.
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In
dem Reifen von 1 war der Laufflächenradius
mit der Krümmung
Ri ausgewählt
als etwa 29 Zoll (74 cm) betragend. Ein Einzelradius Ri verschafft
eine einfache Form des Formwerkzeugs. Alternativ können mehrere
Krümmungsradien
Ri verwendet werden. In diesen Fällen
kann der Radius Ri am dichtesten an der Mittelebene CL etwa 25 Zoll
(64 cm) betragen und Radien nächst
der Schulter sind vorzugsweise wesentlich größer, außer an der Seitenkante der
Schultern, wobei der Radius Ri sehr rund (d.h. klein) sein kann.
All diese Profilformen sind durchführbar, teilweise aufgrund der
akkordeonartigen Entkopplungsrillen 24 in der oberen Seitenwand, die
es dem Reifenkonstrukteur ermöglichen,
die für die
jeweilige Anwendung höchstbevorzugte
Profilform zu wählen.
Externe Krümmungsradien
Re in der Laufflächenschulter liegen ebenfalls
deutlich innerhalb der möglichen
Formwerkzeugformen.
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Wie
in 6 gezeigt, wurde die Dicke der Schulterrippe 25A von
einer radialen Dicke (t) von 0,58 Zoll (15 mm) auf eine radiale
Dicke (t max) von 0,65 Zoll (16,5 mm) erhöht, was einen Anstieg von etwa
0,07 Zoll (2 mm) ergab. Der externe Krümmungsradius Re wurde auf 35
Zoll (89 cm) eingestellt. In dieser Konfiguration wurde verbesserte Schulterabnutzung
an der Kante 27 bestätigt,
jedoch wurde ein merkliches Erosionsabnutzungsproblem benachbart
zur Rille 22 beobachtet.
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Wie
in 7 illustriert, wurde durch Verändern des Re-Radius auf 999
Zoll (25,3 m) der Anstieg in (t max) relativ zu (t) auf 0,04 Zoll
(1 mm) reduziert. Diese kleine Anpassung gestattet es der Lauffläche 20,
sich an beiden Kanten der Schulterrippe 25A höchst gleichförmig abzunutzen.
Wie aus dem Vorangehenden ersichtlich ist, kann eine kleine Veränderung
in der Form der Laufflächenkrümmung, wie mit
dem Formwerkzeug geformt, zu größeren Vorteilen
in verbesserten Abnutzungsraten führen.
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Idealerweise
sind die Entkopplungsrippen 24 auf einer radialen Höhe an oder
unter den Kanten der Gürtelstruktur
positioniert, wie illustriert ist. Unter normaler Last drücken die
Rillen 24 sich etwas zusammen, wodurch sie veranlassen,
dass die Lauffläche einen
niedrigeren Kontaktdruck an den Profilrippen 25A aufweist
und ein Verwinden der Schulterrippe reduziert wird. Während es
möglich
sein kann, eine große
Entkopplungsrille 24 an diesen Stellen ausreichend zusammenzudrücken, wird
es für
weit überlegener
gehalten, zwei, vorzugsweise drei oder mehr solcher Rillen 24 zu
verwenden. Diese kleinen Rillen 24 haben vorzugsweise ein
Ende, das von einem vollen Radius RG gebildet
wird, wobei der volle Radius RG sich in
einem festen oder vorbestimmten Abstand (d) einwärts hin zu den darunterliegenden
Lagen 18 erstreckt. Vorzugsweise befindet sich die Entkopplungsrille
24 am dichtesten an der Lauffläche
im Bereich von 0,0 Zoll (0 cm) bis 1,5 Zoll (3,7 cm) radial einwärts von
der radial äußersten
Gürtelkante,
bevorzugter etwa 1,0 Zoll (2,54 cm).
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Wenn
der Reifen unter Last rotiert, drücken die Entkopplungsrillen 24 sich
in einem "Akkordeon"-ähnlichen
Vorgang zusammen. Diese Fähigkeit, sich
in einer Reihe von Rillen zusammenzudrücken, erleichtert die Fähigkeit
des Reifens sehr, seine Form bei Wende- und Kurvenfahrtmanövern aufrechtzuerhalten.
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Die
Lauffläche 20 an
dem axial äußeren Teil der
Laufflächenschulterrippe 25A hat
eine Laufflächenwand 29.
Die Laufflächenwand 29,
wie gezeigt, kann eine radial äußere abgefaste
Oberfläche 28 beinhalten,
die sich zu der Kante 27 erstreckt. Wie gezeigt, liegt
dieser Teil der Laufflächenschulterrippe 25A radial
auswärts
von den Seitenwandentkopplungsrillen 24.
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Wenn
die Lauffläche 20 sich
abnutzt, bewegt die Kante 27 sich axial auswärts entlang
der Fase 28. Dieses Merkmal ermöglicht es der Lauffläche, die
Abnutzung dadurch zu kompensieren, dass Laufflächenelemente bei deren Abnutzung
im allgemeinen steifer werden. Wenn die Kante 27 sich abnutzt,
bewegt sie sich auswärts.
Die Kante 27 bewegt sich über mehr Seitenwand-Entkopplungsrillen.
Das bedeutet, der Steifigkeitsanstieg aufgrund von Abnutzung wird
in einem großen
Ausmaß gedämpft oder minimiert.
Zusätzlich
nimmt, wenn die Kante 27 sich auswärts bewegt, auch das Oberflächengebiet 26 der
Rippe 25A an Breite zu. Das bedeutet, der Kontaktdruck
kann sich, wenn die Lauffläche 20 sich
abnutzt, tatsächlich
geringfügig
verringern.
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Wie
in 5 gezeigt, weist, wenn die Lauffläche neu
ist, die Aufstandsfläche
oder Kontaktstelle des Reifens einen Kontaktdruck auf, gemessen
entlang einer Linie C, die gleich beabstandet zwischen einer Vorderkante
und einer Hinterkante der Reifen in normal belastetem und normal
aufgepumptem statischem Zustand ist. Der normal aufgepumpte Zustand,
wie hierin verwendet, bedeutet den Entwurfsfülldruck PN.
An der Kante 27 der Rippe 25A, welche die Linie
C schneidet, ist ein Kontaktdruck P3 dargestellt.
An der entgegengesetzten Seite der Rippe 25A benachbart
der die Rille 22 schneidenden Linie C ist ein Kontaktdruck
P1 dargestellt. An der gegenüberliegenden
Rillenwand der benachbarten Rippe 25 entlang der Linie
C ist ein Kontaktdruck P2 dargestellt. Diese
Kontaktdrücke
können
durch Anheben der Kante 27 relativ zu der Kontur des Mittelteils
der Lauffläche 20,
wie durch den Radius Ri definiert, angepasst werden, wie vorangehend
erörtert.
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Ein
wichtiges Merkmal des Reifens der bevorzugten Ausführung ist,
dass die axialen Breiten WC der Profilrippen 25 tatsächlich von
geringerer Breite sind als die axiale Breite WS der
Schulterrippen 25A. Diese sind Durchschnittsbreiten, gemessen
auf halbem Weg quer über
jede jeweilige Profilrippe 25 und Rippen 25A.
Bevorzugt sind die WS der Schulterrippen 25A in
der Breite wenigstens 10 % größer als die
Breite WC der Mittelrippen 25.
Dieses Merkmal hilft, sicherzustellen, dass die Schulterrippen 25A eine
insgesamt niedrigere Druckverteilung haben können als der Mittelrippenbereich
der Lauffläche. Idealerweise
haben die Schulterrippen 25A einen Kontaktdruck gleich
oder kleiner als die Mittelrippen 25. Der Kontaktdruck
der Schulterrippen sollte weniger betragen als der Fülldruck
PN, während
der Mittelrippen-Kontaktdruck gleich oder größer als der Druck PN ist. All diese Druckverteilungsbeziehungen
werden durch eine Kombination von Profilbogenkrümmungen, Rippenbreitenvariationen
und die einzigartigen Seitenwand-Entkopplungsrillen 24 erzielt.
Die Seitenwand-Entkopplungsrippen 24 ermöglichen
es dem Reifenkonstrukteur, die Laufflächenkante 27 steifer
oder weicher zu machen, indem er einfach die Anzahl von Rillen 24,
deren radialen Standort oder deren axiales Ausmaß anpasst. Diese Merkmale können individuell
oder kollektiv abgestimmt werden, um Reifenleistung und Laufflächenabnutzung
zu verbessern. Dies ist auf mehrere Weisen sehr günstig, wovon
nicht die geringste das Erzielen einer dauerhafteren Lauffläche ist,
die sich gleichförmig
abnutzt, ohne eine Laufflächenentkopplungsrippe
zu erfordern, welche als der zuverlässigste Weg zur Konstruktion
einer Lauffläche
für einen
Lenkreifen erachtet worden war.
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Wie
dargestellt, kann der radiale Standort der Rillen 24 am
Standort der Gürtel 15,
wie in den 1 oder 6, oder
radial unter den Gürteln 15 sein,
wie in 7.
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Ein
zweites und noch wichtigeres Merkmal ist, dass die Entkopplungsrillen 24 sich
unter der Laufflächenaufrauhlinie 90 befinden,
wie in den 1, 6 und 7 dargestellt.
Dies erleichtert die Runderneuerung. Derzeit werden in den meisten kommerziellen
Lastkraftwagenreifenanwendungen runderneuerte Reifen nicht in der
vorderen Lenkradposition verwendet. Dies ist so, weil die Einzelradposition
jeder Lenkachse bedeutet, dass eine Laufflächenablösung oder plötzlicher
Druckverlust, verglichen mit einer Zwillingsradpositionsachse, wie
etwa den Antriebsachsen oder den Anhängerachsen, problematischer
sein kann.
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Da
die Zuverlässigkeit
bei der Runderneuerung kommerzieller Lastwagenreifen sich verbessert und
mit neuen Fortschritten bei Felgen und Reifen und zugehörigen Wulstrückhaltevorrichtungen
wird diese akzeptierte Praxis sich verändern, wobei runderneuerte
Lenkreifen nicht nur akzeptiert werden, sondern wahrscheinlich bevorzugt
werden, da der Mantel eine bewiesene Leistungsfähigkeit hat. Eingebaute Sensoren
werden dem Runderneuerer sagen, ob der Reifen jemals übermäßiger Wärme aufgrund
von Überladung
oder unterbefülltem
Betrieb ausgesetzt war. Das Vorhandensein dieser neuen Fähigkeiten
bedeutet, dass idealerweise die Entkopplung der Lauffläche von
der Seitenwand unter dem Laufflächenbereich
stattfinden sollte. Die "akkordeonartigen" Entkopplungsrillen
der vorliegenden Erfindungen gestatten, dass dieses Merkmal Teil
des Mantels ist. Anders als jedes andere bis dato verwendete Konzept
wird dieses Merkmal nach dem Runderneuern perfekt positioniert sein,
da es ursprünglich in
den Mantel eingeformt wurde und nach dem Runderneuern niemals verändert wird.
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Ein
dritter wichtiger Punkt der vorliegenden Erfindung ist, dass diese
Form von Entkopplung sehr günstig
für die
Verwendung an der Antriebsachsen- und Anhängerachsenposition ist, wenn
der Reifen runderneuert ist. Mit anderen Worten, selbst wenn die
Radachsenposition verändert
wird, scheinen keine negativen Konsequenzen vorzuliegen. Dies ist wahr,
da, anders als bei den meisten Laufflächenentkopplungskonzepten vom
Rippentyp, keine kleinen Anhängsel
aus Kautschuk vorhanden sind, die eingeschnitten oder eingerissen
werden könnten.
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Im
Wesentlichen beruht das durch die Verwendung von Seitenwand-Entkopplungsrillen 24 erzielte
gesamte Erfindungsprinzip auf der Unempfindlichmachung des Schulterdrucks
gegenüber
sich verändernden
Lasten. Die Lasten eines Lenkachsenreifens variieren aufgrund der
vertikalen und lateralen Bewegungen des Reifens. Die Reifen des
Standes der Technik weisen im Vergleich zu dem Reifen der vorliegenden
Erfindung eine höhere
Empfindlichkeit von Schulterdruck gegenüber Lastveränderung auf.
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Ein
295/75R22.5-Reifen, der auf 120 psi (827 kPa) aufgepumpt worden
war, wurde mit einer breiten Seitenwand-Entkopplungsrille 24 getestet, und
ein Kontrollreifen ohne eine Entkopplungsrille wurde auf Kontaktdruckveränderung
als eine Funktion von Lastvariationen zwischen 5400 lbs. und 6600 lbs.
(2450 bis 2993 kg) getestet. Die Druckvariation für den Kontrollreifen
betrug 118 bis 162 psi (814 bis 1117 kPa) und bei dem Testreifen
betrug der Kontaktdruck an der Schulterkante 58 bis 82 psi (400
bis 565 kPa). Die Veränderungsrate
betrug 0,040 zu 0,022 psi/lb (606 zu 335 Pa/kg), was bedeutet, dass
der unempfindlich gemachte Reifen der Erfindung etwa die halbe Empfindlichkeit
des Kontrollreifens hatte.
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Natürlich kann
auch der an der Kante erzielte niedrigere Kontaktdruck in manchen
Fällen
vorteilhaft sein, jedoch kann es in anderen Fällen nützlich sein, den Kontaktdruck
am Standort P3 zu erhöhen. Die
Entkopplungsrillen 24 gestatten es dem Konstrukteur, auch
diese Nutzen zu erzielen, wie vorangehend festgehalten wurde.
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Während das
erfinderische Konzept in einer einzigen breiten Rille in der Seitenwand
demonstriert werden kann, hält
man es für
am zweckmäßigsten bei
einem Reifen mit 2, 3, 4 oder mehr Rillen 24.