DE60222161T2

DE60222161T2 - Reifenlauffläche mit einschnitten und zur formung der einschnitte verwendetes messer

Info

Publication number: DE60222161T2
Application number: DE60222161T
Authority: DE
Inventors: Alain Lagnier
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2022-10-05
Also published as: CN1568266A; CN1313290C; WO2003033281A1; DE60222161D1; ATE371547T1; KR20050033526A; EP1444104B1; JP2005505456A; US20040187993A1; EP1444104A1; US7225844B2

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Reifenlaufflächenprofile für Reifen. Sie betrifft insbesondere die in die Reifenlaufflächen geformten Einschnitte sowie die Formelemente, die zum Abformen solcher Einschnitte verwendet werden.
Im Rahmen der Verbesserung der Leistungen ihrer Reifen hat die Anmelderin mehrere Patente angemeldet, in denen verschiedene Geometrien von Einschnitten beschrieben werden, die bei Bildung von zusätzlichen Stegen, die unabdingbar sind, um den die Fahrbahn bedeckenden Wasserfilm zu durchschneiden, es ermöglichen, den Verlust an Steifigkeit der Reifenlauffläche zu begrenzen, die durch das Vorhandensein dieser Einschnitte bedingt ist. Das Patent US4794965 beschreibt zum Beispiel eine besondere Anordnung von zickzackförmigen Einschnitten in der Dicke einer Reifenlauffläche; das Patent US5783002 beschreibt einen Einschnitt, dessen gegenüberliegende Wände mit Reliefmustern versehen sind, die dafür vorgesehen sind, sich im Verlauf beim Abdruck mit der Fahrbahn ineinander zu verschachteln. Diese verschiedenen Einschnitte gewährleisten ein mechanisches Zusammenwirken der kautschukartigen Wände, was sehr geschätzt wird, um die relativen Bewegungen zwischen den Wänden zu vermindern.
Die Entwicklung von Fahrzeugen, die an neue Fahrassistenzsysteme appellieren (Antiblockiersystem unter Bremsbedingung; Anti-Rutsch-System, Stabilitätskontrollsystem), führt dazu, dass die Anforderungen an Materialleistungen der Reifen sich weiterentwickelt haben.
Für diese Fahrzeuge ist der Bedarf nach Reifen mit einer Reifenlauffläche entstanden, die mit mehreren Einschnitten versehen ist, um mehrere mit der Fahrbahn in Kontakt zu tretenden Stege zu bilden, wobei diese Einschnitte eine neue Geometrie besitzen, welche bei Begrenzung der Verminderung globaler Steifigkeit dieser Reifenlauffläche unter starken Scherspannungen die Fähigkeit haben, die relativen Bewegungen zwischen den gegenüberliegenden Wänden so gut wie möglich zu reduzieren, sobald sie in wenigstens teilweisen Kontakt miteinander unter geringen Scherspannungen stehen (insbesondere bei Regen oder feuchter Fahrbahn).
Im bekannten Stand der Technik gibt es Dokumente, die das Interesse danach nachweisen, an den Wänden Einschnitte von Rauhigkeiten mit besonderen Abmessungen auszuführen. Zum Beispiel empfiehlt das japanische Dokument, das unter der Nummer JP-A-8175115 veröffentlicht ist, eine Rauhigkeit, die zwischen 20 und 300 Mikronen liegt.
Es ist indessen gezeigt worden, dass diese einzigen Rauhigkeiten unzureichend waren, um einen guten Kompromiss unter sämtlichen Einsatzbedingungen dieser Reifen zu erreichen.
Das Dokument EP-A-564435 beschreibt einen Reifen, der mit Einschnitten versehen ist, die Rippen umfassen, um ihren Verschluss zu verhindern.
Es ist indessen gezeigt worden, dass diese einzigen Rauhigkeiten unzureichend waren, um einen guten Kompromiss unter sämtlichen Einsatzbedingungen dieser Reifen zu erreichen.
Der Gegenstand der Erfindung wird durch eine Reifenlauffläche gemäß dem Anspruch 1 erreicht.
Vorteilhafterweise schließen die Linien der ersten Serie mit den Linien der zweiten Serie einen spitzen Winkel von wenigstens gleich 45° ein.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Reifenlauffläche zu erzielen, deren globale Steifigkeit ausreichend wenig durch das Vorhandensein von Einschnitten gemäß der Erfindung gestört wird, und die eine große Anzahl von Stegen umfasst. Der Einschnitt gemäß der Erfindung ermöglicht es, mit einem gleichen kautschukartigen Material den effektiven Reibungskoeffizienten der den Einschnitt begrenzenden kautschukartigen Mischabschnitte deutlich zu erhöhen. Diese Erhöhung des Reibungskoeffizienten ist insbesondere wirkungsvoll, um die kleinen relativen Verlagerungen einer Wand in Bezug auf die gegenüberliegende Wand und insbesondere nahe der Kontaktfläche mit der Fahrbahn zu reduzieren. Das kombinierte Vorhandensein von Relieflinien (vergleichbar mit einer Makrorauhigkeit) und einer Flächenrauhigkeit (vergleichbar mit einer Mikrorauhigkeit) erhöht in unerwarteter Weise den Blockierungseffekt einer Wand an einer hauptsächlich gegenüberliegenden Wand im Bereich der geringen oder mittleren Belastungen.
Ein weiterer erzielter Vorteil ist es, dass der mit Einschnitten gemäß der Erfindung versehene Reifen weniger empfindlich auf das Vorhandensein von Wasser auf der Fahrbahn ist, dessen ausschlaggebender Einfluss auf den Reibungskoeffizienten zwischen zweier glatter Wände einer gleichen Kautschukmischung bekannt ist (wobei die Verringerung des Koeffizienten bis zu 50%, ja sogar mehr, betragen kann).
Die Erfindung findet Anwendungen in der Verwendung in Reifenlaufflächen von Personenfahrzeugen oder Schwerlastfahrzeugen; in jedem jeweiligen Fall können die Werte der Makrorauhigkeiten und Mikrorauhigkeiten leicht angepasst werden in Abhängigkeit der mittleren Breiten der Einschnitte, die bis zu 3 mm betragen können.
Vorzugsweise sind die erhabenen Musterlinien jeder Serie von wenigstens einer Wand im Wesentlichen um einen Winkel β zu einer zur Reifenlauffläche senkrecht verlaufenden Richtung geneigt, der zwischen 10° und 80° liegen kann.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Lamelle gemäß dem Anspruch 7.
Durch vertiefte Musterlinien kann eine kontinuierliche Linie oder eine von unterbrochenen Mustern gebildete Linie erzielt werden. Vorzugsweise ist wenigstens eine Hauptfläche der Lamelle gemäß der Erfindung mit einer ersten Serie und einer zweiten Serie von vertieften Musterlinien versehen, wobei sich die Linien jeder Serie in eine gleiche Richtung erstrecken und die Linien der ersten Serie die Linien der zweiten Serie kreuzen, um einen mittleren spitzen Winkel von wenigsten gleich 45° einzuschließen.
Verschiedene weitere Merkmale gehen aus der unten in Bezug auf die beigefügten Abbildungen gemachten Beschreibung hervor, die als nicht begrenzende Beispiele Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung zeigen.
In diesen Abbildungen:
1 zeigt eine metallische Lamelle, die eingesetzt wird, um einen Einschnitt gemäß der Erfindung zu formen;
2 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Linie II-II der in 1 dargestellten Lamelle;
3 zeigt eine Gummiwand eines Einschnittes gemäß der Erfindung, der in einer Reifenlauffläche ausgeführt ist.
In 1 wird eine Lamelle 1 von insgesamt ebener Geometrie unterschieden, die zwei Hauptflächen 2, 2' umfasst, die zur Abformung von gegenüberliegenden Wänden vorgesehen ist, die einen Einschnitt gemäß der Erfindung in einer Reifenlauffläche abgrenzen. Die zwischen den beiden Hauptflächen gemessene Dicke der Lamelle ist in dem beschriebenen Fall gleich 0,6 mm. Die mittlere Fläche dieser Lamelle ist hier eine ebene Fläche, welche die Lamelle in zwei Abschnitte gleichen Volumens teilt und in halber Dicke verläuft. Über die Gesamtheit jeder Hauptfläche 2 und 2' ist eine Oberflächenbehandlung durch Stahlsandblasen realisiert worden, um auf den mit der Lamelle abgeformten Wänden aus kautschukartigem Material eine gleichförmige Mikrorauhigkeit zu erzielen, die zwischen 1/10 und 1/100 der Dicke der Lamelle liegt. Diese Oberflächenbehandlung erzeugt eine Vielzahl von gleichmäßig über die Hauptflächen der Lamelle verteilte Vertiefungen, wobei die Vertiefungen 3 und 3' im vorliegenden Fall eine maximale Tiefe aufweisen, die zwischen 40 und 50 μm liegt. Diese Vertiefungen 3 und 3' sind insbesondere in 2 ersichtlich, die eine Schnittansicht gemäß der Linie II-II der Lamelle 1 zeigt.
Außerdem sind auf jeder Hauptfläche 2 und 2' der Lamelle 1 zwei Serien 3, 4 von im Wesentlichen geradlinigen Rillen 31, 41 gebildet. Die Rillen 31 der ersten Serie 3 besitzen einen Querschnitt von dreieckiger Form und eine maximale Tiefe von 0,1 mm und eine maximale Breite von 0,5 mm; diese Rillen 31 sind in dem vorliegenden Fall geradlinig und parallel zueinander und voneinander in einer mittleren Teilung von 1 mm beabstandet. Die mittlere Teilung der Rillen beträgt vorzugsweise wenigstens 5% der mittleren Länge L₁ des Einschnittes und höchstens 20% dieser selben Länge L₁ (diese Länge L₁ ist im vorliegenden Fall gleich 20 mm, wobei parallel zu einer parallel zur Fläche der Reifenlauffläche verlaufenden Richtung einer in einer mit der Lamelle versehenen Form abgeformten Reifenlauffläche gemessen wurde).
In dem beschriebenen Fall schließen die Rillen 31 der Wand 2 einen Winkel β von 25° mit einer senkrecht zur Reifenlauffläche verlaufenden Richtung ein (diese Richtung verläuft senkrecht zur Richtung gemäß welcher die Länge L₁ gemessen ist).
Die Rillen 41 der zweiten Serie 4 auf derselben Hauptfläche 2 weisen dieselben Merkmale wie die der ersten Serie auf und kreuzen diese, indem sie einen mittleren spitzen Winkel α von 45° einschließen.
Die Serien von Rillen, die auf der anderen Hauptfläche 2' der Lamelle ausgeführt sind, weisen zu den soeben Beschriebenen analoge Merkmale auf. Es ist selbstverständlich möglich, auf der zweiten Hauptfläche Rillen auszuführen, die Orientierungen aufweisen, die zu den auf der ersten Hauptfläche Ausgeführten verschieden sind, um die Interaktion zwischen den gegenüberliegenden Flächen des mit der Lamelle abgeformten Einschnittes noch zu verbessern.
Die auf den Hauptflächen der Lamelle gebildeten Rillen führen zur Abformung von (erhabenen) Rippen auf den Wänden, welche den geformten Einschnitt mit der Lamelle abgrenzen; es wird hier berücksichtigt, dass diese Serien von Rippen eine Makrorauhigkeit bilden.
Es ist beobachtet worden, dass die Kombination einer Mikrorauhigkeit mit einer Makrorauhigkeit (wie es in der vorliegenden Offenbarung definiert wurde) es ermöglicht, ein besseres Gleichgewicht beim Rollen zu erreichen, das im Bereich von kleinen oder mittleren Belastungen vorliegt.
In 2, die eine Schnittansicht der Lamelle 1 gemäß der Linie II-II darstellt, sind die Profile der Rillen 31 und 31' im Schnitt zu sehen: Diese besitzen eine im Wesentlichen dreieckige Form. Andererseits ist die durch die Anzahl von Vertiefungen 3 und 3' gebildete Mikrorauhigkeit auf den Hauptflächen 2 und 2' einschließlich in den Rillen zu sehen.
Außerdem kann vorgesehen werden, dass die Einschnitte mittlere Flächen besitzen, deren geometrische Formen dafür geeignet sind, ein mechanisches Zusammenwirken durch Verschachtelung der die Einschnitte begrenzenden gegenüberliegenden Wände zu ermöglichen. Dieses mechanische Zusammenwirken bietet den Vorteil, die Staffel der mit der Mikro- und Makrorauhigkeit erzielten Blockierungen zu übernehmen, sobald die Belastungen deutlich steigen.
3 zeigt eine Wand 20 eines Einschnittes gemäß der Erfindung, wobei dieser Einschnitt in einem Profilblock 10 einer Reifenlauffläche aus Kautschuk abgeformt wird. Diese Wand 20 der Breite L umfasst Wellenlinien 11 um eine Richtung X senkrecht zu der Breite L (diese Richtung X erstreckt sich in der Dicke des Profilblocks 10), wobei sich die Wellenlinien über die gesamte Länge L erstrecken. Diese Wellenlinien sind an den den Einschnitt begrenzenden gegenüberliegenden Wänden gebildet und ermöglichen einen mechanischen Eingriff einer Wand in die andere beim Verlauf beim Kontakt mit der Fahrbahn. Außerdem umfasst die Wand 20 eine Kombination von Mikrorauhigkeiten und Makrorauhigkeiten (wobei diese Letzteren die Form von Rippen aufweisen, die in schematischer Art und Weise durch die Linien 310 und 410 dargestellt sind).
In dem mit 3 beschriebenen Fall sind die Mikrorauhigkeiten mit den durch Abformen mit der mit Hilfe der 1 beschriebenen Lamelle erzielten identisch.
Die Kombination des mechanischen Eingreifens durch das Vorhandensein von Wellenlinien, von Mikrorauhigkeiten und Makrorauhigkeiten, wie sie hier definiert sind, verleiht dem Reifen, der mit einer Reifenlauffläche gemäß der Erfindung versehen ist, weiter verbesserte Leistungen und insbesondere beim Einsatz von Antiblockier- oder Antirutschsystem der Räder.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele, und verschiedene Modifikationen können daran erbracht werden, ohne über ihren Umfang hinauszugehen. Zum Beispiel können die auf die einen Einschnitt begrenzenden Wände abgeformten Reliefserien nicht geradlinige Linien aufweisen, insbesondere konzentrisch oder nicht konzentrisch kreisförmig, zickzackförmig oder wellenförmig, wenn in der Projektion auf eine ebene Fläche tangential zu einer der Wände abgebildet.
In äquivalenter Weise können die Relieflinien von Linien-Teilstücken gebildet sein, die Arten von diskontinuierlichen Linien bilden, wobei der Raum, der jedes Teilstück trennt, kleiner ist als die mittlere Länge der Teilstücke.

Claims

Reifenlauffläche aus elastomerem Material für Reifen, wobei diese Reifenlauffläche mit mehreren Einschnitten versehen ist, wobei jeder Einschnitt von mittlerer Breite e und mittlerer Fläche Sm von gegenüberliegenden Wänden (20) begrenzt ist, wobei wenigstens eine der jeden Einschnitt begrenzenden Wände an ihrer gesamten Fläche eine mittlere Rauhigkeit aufweist, die zwischen 1/100 und 1/10 der Breite e des Einschnitts liegt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der jeden Einschnitt begrenzenden Wände (20) wenigstens eine erste Serie und eine zweite Serie von in Bezug auf die Wand erhabenen Musterlinien (310, 410) aufweist, die eine senkrecht zur Wand gemessenen maximale Höhe von wenigstens gleich 1/10 der Breite e besitzt, wobei jede Serie der Linien mehrere Linien umfasst, die sich in einer selben Richtung erstreckt, wobei jede Linie von jeder Serie die Fläche von einem Rand zum anderen Rand dieser Fläche durchläuft, wobei die Linien der ersten Serie die Linien der zweiten Serie kreuzen.
Reifenlauffläche gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linien (310) der ersten Serie mit den Linien (410) der zweiten Serie einen mittleren spitzen Winkel von wenigstens gleich 45° einschließen.
Reifenlauffläche nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Fläche Sm von wenigstens einem Einschnitt eine nicht ebene Geometrie besitzt, die zweckmäßig ist, dass die den Einschnitt begrenzenden Wände geeignet sind, auf mechanische Weise im Verlauf beim Kontakt mit der Fahrbahn miteinander zusammenzuwirken, um die relativen Bewegungen einer Wand in Bezug auf die andere zu reduzieren.
Reifenlauffläche nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Fläche Sm wenigstens eine Wellenlinie (11) in der senkrecht zu dieser mittleren Fläche verlaufenden Richtung umfasst.
Reifenlauffläche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Relieflinien (310, 410) von wenigstens einer Wand (20) um einen Winkel β zu einer senkrecht zur Fläche der Reifenlauffläche verlaufenden Richtung geneigt sind, der zwischen 10° und 80° liegt.
Reifenlauffläche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Teilung zwischen den Linien (310, 410) von jeder Serie von Relieflinien wenigstens gleich 5% der Länge L des Einschnittes und höchstens gleich 20% dieser gleichen Länge L ist.
Lamelle (1), die dafür vorgesehen ist, eine Form für Reifenlauffläche aus elastomerem Material auszurüsten, wobei diese Lamelle Hauptflächen (2, 2') umfasst, um in eine Reifenlauffläche einen Einschnitt von mittlerer Dicke e begrenzende, gegenüberliegende Wände abzuformen, wobei wenigstens eine der Hauptflächen der Lamelle über ihre gesamte Fläche eine mittlere effektive Rauhigkeit aufweist, die zwischen 1/100 und 1/10 der Breite e des Einschnittes liegt, dadurch gekennzeichnet, dass jede Hauptfläche (2, 2') der Lamelle mit einer ersten (3) und einer zweiten (4) Anzahl von vertieften Musterlinien versehen ist, die gleichmäßig über die Wand verteilt sind, wobei die vertieften Muster (31, 41, 31', 41') eine senkrecht zu der Wand gemessenen maximale Tiefe von wenigstens gleich 1/10 der Breite e besitzt, wobei jede Linienserie (3, 4) eine Anzahl von im Wesentlichen untereinander paralleler Linien umfasst, wobei jede Linie von jeder Serie die Fläche von einem Rand zum anderen Rand dieser Fläche durchläuft, wobei die Muster-Linien (31, 31') der ersten Serie die Linien (41, 41') der zweiten Serie schneiden, indem sie einen spitzen Winkel von wenigstens gleich 45° einschließen.
Lamelle (1), die dafür vorgesehen ist, eine Form für Reifenlauffläche auszurüsten, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem die Reliefmuster (11) auf jeder Hauptfläche der Lamelle gebildet sind, wobei die Reliefmuster (11) einer Wand komplementär zu den Reliefmustern der anderen Wand sind, um ein mechanisches Zusammenwirken der den mit dieser Lamelle geformten Einschnitt begrenzenden Wände zu ermöglichen, wobei dieses mechanische Zusammenwirken die relativen Bewegungen der gegenüberliegenden Wände begrenzt.