-
Die
Erfindung betrifft Laufstreifenprofile für Luftreifen und insbesondere
Laufstreifen von Luftreifen, die eine bevorzugte Laufrichtung aufweisen
und vor allem Lastkraftwagen ausstatten sollen.
-
Die
Erfahrung zeigt, dass für
Laufstreifen von für
Lastkraftwagen vorgesehene Luftreifen mit Radialkarkasse, die eine
Vielzahl von Blöcken
aufweisen, die durch Rillen in allgemeiner Orientierung in Umfangsrichtung
und in Querrichtung begrenzt sind, diese Blöcke einer sägezahnförmigen Abnutzung unterliegen
(eine so genannte unregelmäßige Abnutzung in
dem Sinne, dass sie sich vorzugsweise in der Nähe eines Rands dieser Blöcke bildet).
Diese Art der Abnutzung ist insbesondere bei Laufstreifen von Luftreifen
erheblich, die auf die Antriebsachsen von Fahrzeugen montiert sind,
unabhängig
davon, ob es sich um eine einfache Bereifung oder eine Zwillingsbereifung
handelt. Definitionsgemäß umfasst
ein Profilblock eine Oberseite, die dazu vorgesehen ist, während des
Rollens des Luftreifens mit der Straße in Kontakt zu kommen, sowie
seitliche Flächen,
die die Rillen begrenzen; jede Schnittlinie einer Seitenfläche mit
der Oberseite bildet eine Kante. Der Rand des Blocks, der zuerst
in die Kontaktzone eintritt, heißt vorderer Rand: Dieser Rand
kann aus einer oder mehreren Kanten bestehen, wobei die Seitenfläche(n),
die durch diese Kanten begrenzt ist/sind, so die vordere Wand bilden.
Der Rand des Blocks, der zuletzt die Kontaktzone verlässt, wird
hinterer Rand genannt und die Seitenfläche, auf der er liegt, wird
als hintere Wand des Blocks bezeichnet.
-
Die
unregelmäßige Abnutzung
(sägezahnförmig), die
hier hinterfragt wird, zeigt sich durch eine besonders erhebliche
Abnutzung an der Kontaktfläche
benachbart zum hinteren Rand.
-
Um
diese unregelmäßige sägezahnförmige Abnutzung
zu verringern, die an Luftreifen festzustellen ist, mit denen insbesondere
Antriebsachsen von Lastkraftwagen versehen werden, wurde in dem
europäischen
Patent
EP 0 485 778 ein
Laufstreifenprofil vorgeschlagen, das eine Vielzahl von Blöcken umfasst,
die jeweils durch Rillen in Umfangsrichtung und in Querrichtung
voneinander getrennt sind. Eine in dieser Patentschrift gezeigte
Ausführungsform
besteht darin, vorzusehen, dass die Flächen der Blöcke, die durch die quer laufenden
Rillen begrenzt sind, verschiedene Winkel mit einer Richtung senkrecht
zur Lauffläche
bilden (ein positiver Winkel für die
vordere Wand, ein negativer – mit
entgegengesetzter Steigung – für die hintere
Wand).
-
Die
Anmelderin hat festgestellt, dass sich ein positiver Steigungswinkel
an der vorderen Wand auf die unregelmäßige Abnutzung und hauptsächlich auf die
Ausbildung einer solchen Abnutzung vorteilhaft auswirkt, weil dann,
obwohl ab den ersten Kilometern eine etwas stärker ausgeprägte Abnutzung
am hinteren Rand auftritt, die Abnutzung auf dem gesamten Block
sehr regelmäßig ist,
wohingegen eine sehr unregelmäßige Abnutzung
an Profilen auftritt, die keine asymmetrische Steigung zwischen
vorderer Wand und hinterer Wand haben, d. h., dass sie ab den ersten
Kilometern stärker
auf der hinteren Wand als auf der vorderen Wand ausgeprägt ist und
dass sich dieser Unterschied in der Abnutzung im Laufe der Verwendung
des Luftreifens verstärkt
zeigt.
-
Die
Umsetzung einer solchen Lösung
mit Steigungswinkeln von mindestens 10° führt zu einer spürbaren Reduktion
des Volumens in jeder Rille, das verfügbar ist, um Wasser abzuleiten,
falls bei Regenwetter oder auf einer schneebedeckten Straße gefahren
wird. Ferner führt
ein Steigungswinkel von größer oder
gleich 10° auf
der Lauffläche
des Laufstreifens im Verlauf seiner Abnutzung zu einer Reduktion
der Rillenbreite.
-
Die
vorliegende Erfindung hat einen Laufstreifen für einen Luftreifen mit Radialkarkasse,
der eine Antriebsachse eines Lastkraftwagens ausstatten soll, zum
Gegenstand, der den Unterschied der Abnutzung zwischen dem vorderen
Rand und dem hinteren Rand verringert, wobei ein Maximalvolumen der
Rille erhalten bleibt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch
auf einen Luftreifen mit einer radialen Karkassenverstärkung für Lastkraftwagen,
der einen erfindungsgemäßen Laufstreifen
aufweist.
-
Der
erfindungsgemäße Laufstreifen
weist eine Vielzahl von Profilelementen auf, wobei einige Profilelemente
Blöcke
bilden, die durch Einschnitte von allgemeiner Orientierung in Umfangsrichtung und
durch Einschnitte von allgemeiner Orientierung in Querrichtung begrenzt
sind, wobei jeder Block eine obere Kontaktfläche und Seitenflächen aufweist,
die Schnittlinie jeder Seitenfläche
mit der oberen Fläche eine
Kante bildet, wobei die Kante(n), die als erste in die Kontaktzone
eintreten, den vorderen Rand des Elements bilden, und die Kante(n),
die als letzte den Kontaktbereich verlassen, den hinteren Rand des Blocks
bilden. Die Seitenfläche(n),
die die obere Kontaktfläche
entlang des vorderen Rands schneiden, bilden die so genannte(n)
Vorderseite(n); die Seitenfläche(n),
die die obere Kontaktfläche
entlang des hinteren Rands schneiden, bilden die so genannte(n) Hinterseite.
Eine Vielzahl von Blöcken
haben eine Vorderseite, die einen Steigungswinkel von höchstens
5° aufweist,
wobei dieser Winkel dem Winkel entspricht, den die Vorderseite mit
einer senkrechten Linie zur Kontaktfläche im Neuzustand ausbildet,
wobei dieser positiv ist, wenn die zuinnerst in der Dicke des Laufstreifens
liegenden Punkte dieser Fläche,
in Umfangsrichtung, vor den Punkten der Fläche auf dem vorderen Rand im
Neuzustand liegen.
-
Jeder
Block, dessen Vorderseite einen Steigungswinkel von maximal 5° aufweist,
ist ferner mit einer Vielzahl von Vertiefungen ausgestattet, die
in die Kontaktfläche
dieses Blocks münden,
wobei die mittlere Ausrichtung jeder Vertiefung mit einer senkrechten
Linie zur Kontaktfläche
des Blocks einen Winkel βi von mindestens 10° bildet, und die Vertiefungen
einen mittleren Querschnitt von 0,2 bis 12 mm2 haben;
diese Vertiefungen werden auf mindestens einer quer verlaufenden
Linie angebracht, bezogen auf jeden Block.
-
Vorzugsweise
ist die Tiefe der Vertiefungen mindestens 50 % der Dicke der Blöcke, und
zwar damit der vorteilhafte Effekt auf die Abnutzung während eines
Großteils
der Verwendungsdauer des Laufstreifens erhalten bleibt.
-
Unter
Vertiefungen versteht man ein Loch mit einem kleinen Querschnitt,
das in die Kontaktfläche mündet und
sich über
mindestens einen Teil der Dicke jedes Blocks erstreckt, ja sogar über mindestens 50
% der Dicke jedes Blocks; diese Vertiefungen können insbesondere beim Formen
des Laufstreifens mithilfe von Formelementen gebildet werden, die
auf der Form dieses Laufstreifens angebracht sind.
-
Die
mittlere Linie einer Vertiefung ist eine gerade Linie, die durch
den Schwerpunkt des Querschnitts dieser Vertiefung auf der Lauffläche im Neuzustand
des Laufstreifens und durch den Schwerpunkt des Querschnitts derselben
Vertiefung auf der Lauffläche
nach Abnutzung des Laufstreifens bis zu einer Tiefe von 90 % der
Tiefe der Vertiefungen hindurchgeht.
-
Vorteilhafterweise
und gemäß bevorzugten Anordnungen:
- – Jede
Vertiefung hat einen kreisrunden Querschnitt von 1,5 bis 2,5 mm
(oder einen äquivalenten
nicht runden Querschnitt), um jede Gefahr des Ausreißens des
Materials während
des Fahrens zu vermeiden;
- – der
minimale Unterschied zwischen der Orientierung der Vertiefungen
und der Vorderseite der Blöcke
ist mindestens 10°;
- – die
Blöcke
weisen auf ihrer Vorderseite Steigungswinkel von Null auf (die Vorderseite
steht senkrecht zur Kontaktfläche
des Blocks);
- – die
Vertiefungen zeigen eine Linienführung
im Zickzack oder eine gewellte Linienführung um ihre mittlere Linie;
- – die
Vertiefungen eines Blocks sind in der Breite des Blocks auf mehreren,
in etwa zueinander parallelen Linien verteilt, wobei die Vertiefungen
von einer Linie zur anderen versetzt angebracht sind;
- – der
Winkel, den die mittlere Linie der Vertiefungen bildet, ist umso
größer, je
näher die
Vertiefung an der Vorderseite gelegen ist;
- – das
Gesamtvolumen der Vertiefungen liegt im Bereich von 0,1 bis 5 %
des Gesamtvolumens des Blocks ohne diese Vertiefungen (die Grenzwerte sind
eingeschlossen);
- – das
Volumen der Vertiefungen, das zwischen einer Ebene, die durch den
Schwerpunkt der Kontaktfläche
geht, wobei diese Ebene senkrecht zur Kontaktfläche steht, und der Vorderseite
enthalten ist, ist größer als
das Volumen der Vertiefungen zwischen derselben Ebene und der Hinterseite.
-
Vorteilhafterweise
können
zumindest bestimmte Blöcke
des erfindungsgemäßen Laufstreifens
zusätzlich
zu einer ersten Gruppe von Vertiefungen, wie sie beschrieben wurden,
eine zweite Gruppe von Vertiefungen aufweisen, deren mittlere Ausrichtung
einen Winkel γi von mindestens 10° mit einer senkrechten Linie
zur Kontaktfläche
der Blöcke
bildet, wobei die Vertiefungen einen mittleren Querschnitt von 0,2
bis 12 mm2 haben. Die Richtung, die für jeden
der Einschnitte der zweiten Gruppe ausgewählt ist, führt dazu, dass diese Vertiefungen
in der Dicke des Blocks von einer mittleren Ebene des Blocks abweichen
können,
die durch den Schwerpunkt der Kontaktfläche des Blocks geht.
-
Jede
Vertiefung der zweiten Gruppe von Vertiefungen ist vorzugsweise
so realisiert, dass sie in einem Bereich der Kontaktfläche mündet, der
zwischen einer Ebene senkrecht zur Kontaktfläche, die durch den Schwerpunkt
der Kontaktfläche
geht, und der Hinterseite enthalten ist. Diese zweite Vielzahl von
Vertiefungen bringt einen vorteilhaften Effekt mit sich, zwar nicht
auf die unregelmäßige Abnutzung, aber
auf die durchschnittliche Geschwindigkeit der Abnutzung des Blocks,
die als das Verhältnis
der abgenutzten Gummimenge zu den gefahrenen Kilometern ermittelt
wird.
-
Vorteilhafterweise
wird die zweite Gruppe der Vertiefungen in der Weise realisiert,
dass sie symmetrisch zur ersten Gruppe der Vertiefungen des erfindungsgemäßen Profils
ist.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Abbildungen, die Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstands zeigen, die nicht als einschränkende Beispiele
verstanden werden sollen.
-
1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Profil des
Laufstreifens in der Draufsicht;
-
2 zeigt
einen Querschnitt durch die Dicke eines Blocks aus 1 gemäß der Linie
II-II;
-
3 zeigt
einen Querschnitt durch die Dicke eines zweiten Blocks aus 1 gemäß der Linie III-III;
-
4 zeigt
einen Querschnitt durch die Dicke eines dritten Blocks der 1 gemäß der Linie IV-IV;
-
5 zeigt
einen Querschnitt eines Blocks gemäß dem Stand der Technik;
-
6 zeigt
eine andere erfindungsgemäße Variante
eines Blocks, der eine erste und eine zweite Gruppe von Vertiefungen
aufweist;
-
7 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII des Blocks der 6.
-
Der
Einfachheit halber wurden in den 1 bis 7 die
gleichen Bezugszeichen verwendet, um identische Elemente oder Elemente
gleicher Art zu bezeichnen.
-
Der
Laufstreifen 1, der in 1 zu sehen
ist, weist zwei Rillen in Umfangsrichtung 2 auf, die an den
Rändern
des Laufstreifens angebracht sind, sowie sechs Reihen von Blöcken, die
durch Rillen in allgemeiner Orientierung in Umfangsrichtung 4 und
in Querrichtung 5 begrenzt werden. Die Blöcke 3 der zwei
mittleren Reihen 20 haben Kontaktflächen 6 von polygonaler
Form mit sechs Seiten, wohingegen die Blöcke 3 der anderen
Reihen 21, 22 rechteckig ausgebildet sind. Die
in 1 vorliegende Ansicht ist mehr eine künstliche
Ansicht dessen, was die Erfindung gewährleistet, als die Ansicht
einer einzigen bevorzugten Variante, d.h., dass eine besondere Anordnung
einzeln oder in Kombination mit mindestens einer anderen beschriebenen
Anordnung verwendet werden kann; unter einer Anordnung versteht
man jede Variante, die anhand der 2, 3 und 4 beschrieben
ist, die den Querschnitten in der Dicke der Blöcke der verschiedenen Reihen
entsprechen.
-
Der
Pfeil R zeigt die bevorzugte Laufrichtung an.
-
Jeder
Block 3 wird durch Rillen 4 in Längsrichtung
(d. h. in Umfangsrichtung auf dem Luftreifen verlaufend, der mit
einem solchen Laufstreifen ausgestattet ist) von allgemein geradliniger
Form und von quer laufenden Rillen 5, die in die Längsrillen 4 münden, begrenzt.
Die obere Kontaktfläche 6 jedes Blocks 3,
die in 1 zu sehen und dazu bestimmt ist, während des
Fahrens in Kontakt mit der Fahrbahn zu kommen, wird durch die Kanten 7 begrenzt. Die
Kante, die während
des Rollens als erste in Kontakt mit der Straße kommt, bildet den vorderen
Rand 9 des Blocks, da sie die erste der Kanten des Blocks ist,
die in Kontakt kommt; die dieser Vorderkante in Längsrichtung
gegenüberliegende
Kante entspricht dem letzten Abschnitt der Kontaktfläche 6 beim
Verlassen der Kontaktzone und bildet den hinteren Rand 8 des
Bocks 3. Die Seitenfläche
des Blocks 3, die die Kontaktfläche 6 entlang des
vorderen Rands 9 schneidet, bildet die so genannte vordere
Fläche,
wohingegen die Seitenfläche
des Blocks 3, die die Kontaktfläche 6 entlang des
hinteren Rands 8 schneidet, die hintere Fläche bildet.
-
Im
besonderen Fall der zentral liegenden Blöcke umfasst der vordere Rand
die zwei Kanten, die eine Spitze vorne an jedem dieser Blöcke bilden.
-
In 2 ist
ein Schnitt entlang der Linie II-II aus 1 zu sehen,
d.h. ein Block 3 der nahe an den Rillen 2 gelegenen
Reihen 22, der durch die quer laufenden Rillen 5 begrenzt
wird; dieser Block 3 hat eine vordere Fläche 10,
die senkrecht zur Kontaktfläche 6 des
Blocks steht. Der Block 3 umfasst eine Vielzahl von Vertiefungen 11 von
etwa zylindrischer Form mit einem Durchmesser von 2,5 mm (deren
Achse sich zwischen den Bezugspunkten 12 und 13 erstreckt, wobei
der Bezugspunkt 12 auf der Kontaktfläche 6 und der Bezugspunkt 13 im
Inneren des Blocks liegt) und einer Tiefe Pi von 24 mm (etwa gleich
der Tiefe E der quer verlaufenden Rillen, die zwei Blöcke 3 der Reihen 22 trennen),
wobei diese Vertiefungen 11 so angebracht sind, dass sie
in einer Ebene liegen, die zu einer Ebene senkrecht zur Kontaktfläche in einem positiven
Winkel βi geneigt ist (d. h. in einer Ebene, die
so geneigt ist, dass die Punkte dieser Ebene auf der Kontaktfläche des
Blocks von der vorderen Fläche
weiter entfernt sind als die Punkte im Inneren des Blocks). Der
Boden der Vertiefungen endet in einer erweiterten Zone 15.
In 2 entspricht der Punkt A dem Schnittpunkt des
vorderen Rands mit der Ebene der Figur und der Punkt F entspricht
dem Schnittpunkt des hinteren Rands mit derselben Ebene.
-
Auf
den Blöcken 3 der
dazwischenliegenden Reihen 21, wie sie im Schnitt in 3 zu
sehen sind, hat man Geraden parallel zum vorderen Rand 9 folgend
eine Vielzahl von Vertiefungen 11 angebracht, die eine
in etwa elliptische Kontur haben. Diese Vertiefungen 11 werden
in einer Linie angebracht, die zur benachbarten Linie versetzt ist,
um die Verringerung der Steifigkeit in Längsrichtung zu begrenzen, die durch
die Anwesenheit derselben Zahl von Vertiefungen auftritt, wenn diese
auf einer einzigen quer verlaufenden Linie verteilt sind, wie das
in der Variante der Fall ist, die den Blöcken der nahe der Rille 2 gelegenen
Reihe 22 entspricht, und so die Gefahr des Aufreißens im
Gummi, der den Block bildet, zu verringern.
-
Vorteilhafterweise
sind die Vertiefungen 11 in drei Ebenen P1, P2, P3 angeordnet,
die in der Querrichtung des Blocks 3 ausgerichtet sind,
wobei diese Ebenen die Winkel β1, β2 und β3 mit einer Ebene senkrecht zur Kontaktfläche des
Blocks bilden und diese Winkel die folgende Relation erfüllen: β1 > β2 > β3.
-
Die
Ebene P1 liegt zwischen der Ebene P2 und der vorderen Fläche; die
Ebene P3 liegt zwischen der Ebene P2 und der hinteren Fläche.
-
Andererseits
genügen
die jeweiligen Tiefen H1, H2 und H3 der Vertiefungen, die in den
Ebenen P1, P2 bzw. P3 liegen, der folgenden Beziehung: H1 < H2 < H3und H3 = Eworin E die Tiefe der quer verlaufenden
Rillen bezeichnet, die den Block begrenzen.
-
In 4,
die einen Querschnitt des Blocks 3 der mittleren Reihen 20 zeigt,
der der Linie IV-IV folgt, ist eine Vertiefung 11 zu erkennen,
deren mittlere Linie einen Winkel βi mit
einer senkrechten Linie zur Kontaktfläche bildet. Die vordere Fläche 10 weist
einen Steigungswinkel α von
hier 3° auf.
Der Verlauf jeder Vertiefung 11 hat Zickzack-Form um die
mittlere Linie herum, die durch die Bezugspunkte 12 und 13 geht,
wobei der Punkt 12 dem Schwerpunkt des querliegenden Abschnitts
der Vertiefung auf der Kontaktfläche 6 im
Neuzustand und der Punkt 13 dem Punkt der Vertiefung entspricht,
der an dem Block 3 am Weitesten innen liegt.
-
In
den drei Beispielen, die in den 2, 3 und 4 beschrieben
sind, ist das Volumen der quer laufenden Rillen weitaus größer als
das Volumen, das mit einer Lösung
des Standes der Technik, wie er in 5 dargestellt
ist, erhalten wird, bei der zwei Profilblöcke mit einer vorderen Fläche 10, die
einen Steigungswinkel αA von 15° hat,
sowie mit einer hinteren Fläche 14,
die einen Steigungswinkel αF von 5° hat,
eine Rille 5 einer Tiefe E begrenzen, deren Breite mit
der Tiefe sehr stark abnimmt (diese Breite entspricht L an der Kontaktfläche im Neuzustand
und L' am Boden
der Rille).
-
In
allen vorliegenden Fällen
enden die Vertiefungen 11 in den verbreiterten Abschnitten 15,
damit jegliche Probleme hinsichtlich des Aufreißens am Boden der Vertiefungen
vermieden werden.
-
In 6 (die
die Kontaktfläche
des Blocks zeigt) und in 7 (die einen Querschnitt entlang
der Linie VII-VII durch die Dicke des gleichen Blocks zeigt), ist
eine erfindungsgemäße Variation
eines Blocks 3 zu sehen, der eine erste und eine zweite Gruppe
von Vertiefungen aufweist. Die erste Gruppe von Vertiefungen umfasst
Vertiefungen 111, die alle in dem gleichen Winkel β von 22° bezogen
auf eine Ebene senkrecht zur Kontaktfläche ausgerichtet sind, wobei
alle Vertiefungen 111 in die Kontaktfläche 6 zwischen der
vorderen Fläche 10 des
Blocks 3 und der Ebene Pv senkrecht zur Kontaktfläche 6 münden, die
durch den Schwerpunkt dieser Fläche
hindurchgeht. Diese erste Gruppe von Vertiefungen hat einen vorteilhaften
Effekt auf die Abnutzung des Blocks, da sie die unregelmäßige Abnutzung
verringern, die am hinteren Rand auftreten kann, indem sie die Gefahr ihres
Auftretens und/oder dessen Fortschreiten verringert, wenn es trotzdem
auftreten sollte.
-
Die
zweite Gruppe von Vertiefungen umfasst die Vertiefungen 112,
die symmetrisch zur ersten Gruppe von Vertiefungen angebracht ist,
wobei jede dieser Vertiefungen 112 in einem Winkel γ ausgerichtet
ist, der in der beschriebenen Variante dem Winkel β entgegengesetzt
ist. Diese zweite Gruppe von Vertiefungen hat die Funktion, die
Anwesenheit der ersten Gruppe von Vertiefungen im Neuzustand zu
kompensieren, um die durchschnittliche Geschwindigkeit der regulären Abnutzung
des Blocks zu verringern; unter der durchschnittlichen Geschwindigkeit
der regulären Abnutzung
versteht man den Materialverlust durch Abnutzung an jedem Block,
bezogen auf die Zahl der gefahrenen Kilometer.
-
Die
Querschnitte der Vertiefungen 111 und 112 der
ersten und zweiten Reihe von Vertiefungen sind ausreichend klein
(und vorzugsweise unter 6 mm2), um so gut
wie möglich
das Eindringen von verschiedenen Gegenständen, insbesondere von Kieselsteinen,
zu vermeiden, die den Boden solcher Vertiefungen erreichen und in
der Folge die innere Struktur des Luftreifens angreifen könnten, wie
es zum Beispiel der Fall sein kann, wenn jeder Block mit Einschnitten
versehen ist (d. h. Einschnitten einer Größe von etwa 0,6 mm, die sich über mindestens
50 % der Breite in Querrichtung des Blocks erstrecken).
-
Ein
weiterer Vorteil der zuletzt genannten Variante besteht darin, dass
es nicht erforderlich ist, eine bestimmte Laufrichtung des Luftreifens
vorzusehen, der mit einem solchen Streifen ausgestattet ist, der
zwei Gruppen von Vertiefungen aufweist.
-
Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele
beschränkt
und der Fachmann kann verschiedene Veränderungen vornehmen, ohne den
Rahmen der nachfolgenden Ansprüche
zu verlassen; ebenso kann die Erfindung leicht an jedem Typ von
Luftreifen angewandt werden und insbesondere an jedem Luftreifen,
der bei der Fahrt unregelmäßige Abnutzungen aufweist.