DE69014876T2 - Laufstreifen für Luftreifen für LKW. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Reifenlaufflächen und genauer Laufflächen für Luftreifen, die zur Verwendung an Lenkachsen von großen Kraftfahrzeugen bestimmt sind.
• Reifen, die an großen Kraftfahrzeugen, wie Lastwagen, Omnibussen oder Überland-Sattelschleppzügen verwendet werden, stellen Anforderungen an einen Reifeningenieur in Hinsicht auf geringen und gleichmäßigen Abrieb, auf Traktion, Naßgriff, Handling, Geräuschemission und Kraftstoffersparnis. Wenn die Reifen an frei drehen den Achsen montiert werden, neigen sie dazu, ungleichmäßige Abriebbilder hervorzubringen, insbesondere, wenn die Reifenlauffläche ein klotzartiges Muster aufweist und das Fahrzeug hauptsächlich auf Autobahnen fährt. Wenn die Reifen auf angetriebenen Achsen montiert werden, sollten gute Traktionseigenschaften dominieren. Wenn die Reifen auf Lenkachsen montiert werden, sind präzises Steuerverhalten, hervorragendes Handling und Seitenstabilität gefordert.
• Eine Lauffläche für einen Reifen in einer Lenkposition eines großen Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 351 349 bekannt.
• Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Reifenlaufflächenstruktur zu schaffen, die hervorragende Eigenschaften in einer nichtangetriebenen Lenkposition hat und die recht gute Leistungen erbringen wird, wenn sie entweder in einer angetriebenen Position oder an einer Nachlaufachse eines großen Kraftfahrzeugs verwendet wird.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Luftreifen mit einer geringen Geräuschemission bereitzustellen.
• Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Luftreifen bereitzustellen, der sich in einer gleichmäßigen Weise, unabhängig von den Fahrbahnoberflächenbedingungen verhält.
• Diesen Aufgaben wird durch die Reifenlauffläche entsprochen, wie sie in den angefügten Ansprüchen beschrieben ist.
• Um Fachleute des mit der vorliegenden Erfindung engst verwandten Gebiets einzuführen, werden nun bestimmte bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsformen sind veranschaulichend und können auf zahlreiche Weisen im Rahmen der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, modifiziert werden.
• Figur 1 ist eine Vorderansicht eines Reifens, bei dem eine erfindungsgemäß hergestellte Lauffläche ausgeführt ist.
• Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht des in Figur 1 gezeigten Reifens.
• Figur 3 ist eine vergrößerte Teilvorderansicht eines Abschnitts der Lauffläche von Figur 1.
• Für den Zweck dieser Erfindung soll als Luftradialreifen ein Reifen angesehen werden, bei dem die Korde der Karkaßverstärkung, die sich von Wulst zu Wulst erstrecken, in Kordwinkeln zwischen 70º und 90º in Bezug auf die äquatoriale Ebene (EP) des Reifens gelegt sind. Wie hier und in den Ansprüchen gebraucht, bedeutet "äquatoriale Ebene" eine Ebene, die senkrecht zu einer Rotationsachse eines Reifens ist und durch die Mitte seiner Lauffläche-geht, auf halbem Weg zwischen den Seitenwänden des Reifens. Der Ausdruck "radial" wird so verstanden, daß er sich auf Richtungen, die senkrecht zu der Rotationsachse eines Reifens sind, bezieht, der Ausdruck "axial" wird hier so gebraucht, daß er sich auf Linien oder Richtungen, die parallel zu der Rotationsachse eines Reifens sind, bezieht, und der Ausdruck quer" wird so verstanden, daß er sich auf Richtungen, die von einer Seitenwand eines Reifens zu der anderen Seitenwand eines Reifens gehen, bezieht.
• "Rille" bedeutet einen länglichen leeren Bereich in einer Lauffläche, der sich in Umfangsrichtung oder quer in der Lauffläche in einer geraden, gekrümmten, sägezahnförmigen oder im Zickzack verlaufenden Weise erstrecken kann. Die Rillen werden untergliedert in "breit" oder "Lamelle". Eine "breite" Rille hat eine Breite größer als 3% der Laufflächenbreite, wohingegen eine "Lamelle" eine Rille mit einer Breite im Bereich von ungefähr 0,15% bis 1% der Laufflächenbreite ist. Lamellen können eine Tiefe haben, die gleich der radialen Tiefe der benachbarten Rillen oder kleiner oder größer als diese ist; ihre Tiefe kann sich auch ändern, entweder allmählich oder stufenweise. Lamellen werden typischerweise durch 0,2 bis 1 mm dicke Stahlblätter geformt, die in eine gegossene oder spanabhebend bearbeitete Form eingesetzt sind; da Lamellen so schmal sind, sind sie durch einzelne Linien veranschaulicht. "Teilstrecke" bedeutet einen Abschnitt der Rippenseitenwand. "Laufflächenbreite" (TW) ist definiert als die größte axiale Strecke über eine Lauffläche, gemessen aus einer Aufstandsfläche eines Reifens, wenn dieser auf der Musterfelge montiert, einer vorgeschriebenen Last unterworfen und mit einem vorgeschriebenen Fülldruck für diese Last gefüllt ist. Axiale Breiten und andere Breiten von anderen Laufflächenmerkmalen oder -bestandteilen werden unter der gleichen Bedingung wie die Laufflächenbreite gemessen. Die Rillenbreiten werden senkrecht zur Mittellinie der Rille gemessen. Für jeden gegebenen Reifen können Musterfelge, -füllung und -last aus dem YEARBOOK OF THE EUROPEAN TYRE AND RIM TECHNICAL ORGANIZATION oder dem YEARBOOK OF THE TIRE & RIM ASSOCIATION für das Jahr, in dem der Reifen hergestellt ist, bestimmt werden.
• Es versteht sich, daß sich die Erfindung auf neue Reifen, auf runderneuerte Reifen sowie auf Reifenlaufflächen in Ring- oder Streifenform richtet, die wenigstens teilweise vulkanisiert sind und ein Profil von Rillen und damit einstückigen erhabenen Elementen haben; die Länge der Reifenlauffläche ist nicht als ein beschränkender Faktor für die Ausführung aller Aspekte der Erfindung anzusehen. Das in der Lauffläche enthaltene elastomere Material kann Naturkautschuk, Synthesekautschuk, einen BIend der beiden oder jedes geeignete Material einschließen.
• Bezug nehmend auf Figuren 1 und 2 ist dort ein Luftreifen des Radialkarkaßtyps abgebildet, der eine Bodenkontakt herstellende Lauffläche 20 hat. Die Lauffläche ist von einem Paar von Schultern 21 flankiert, die wiederum mit einem Paar von Seitenwänden 22 verbunden sind, welche sich von der Lauffläche radial einwärts erstrecken und jeweils in einem Wulst 23 enden.
• Nun genauer auf Figur 3 Bezug nehmend, ist dort eine vergrößerte Teilansicht eines Abschnitts der Lauffläche von Figur 1 gezeigt. Vier axial beabstandete, sich in Umfangsrichtung erstreckende breite Rillen 1-4 teilen die Lauffläche in fünf durchgehende Rippen aus elastomeren Material auf: zwei Schulterrippen 10, 14, zwei Zwischenrippen 11, 13 und eine Mittelrippe 12. Mit "durchgehend" ist gemeint, daß die Rippen Lamellen einschließen können, daß sich diese Lamellen jedoch in der Aufstandsfläche des Reifens schließen müssen, so daß sich jede Rippe so verhält, als wäre sie wenigstens teilweise durch eine homogene Masse aus elastomeren Material gebildet. Weitere Einzelheiten über die Eigenschaften und das Verhalten einer solchen Rippe kann in dem gemeinsam gehaltenen UK-Patent Nr. 2 051 694 gefunden werden. Obwohl die in den Figuren dargestellte Lauffläche fünf Rippen umfaßt, kann die Erfindung gleichermaßen mit einer Lauffläche ausgeführt werden, die zum Beispiel vier oder sechs Rippen hat.
• Gemessen in einer Reifenaufstandsfläche, liegen die axialen Breiten TW1- TW5 der Mittel-, Zwischen- und Schulterrippen im Bereich von 15 bis 25% der Laufflächenbreite TW. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind die axialen Breiten TW1-TW5 im wesentlichen gleich. Die obigen axialen Breiten sind durch die axiale durchschnittliche Position der Mittellinie der berandenden, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rillen 1-4 begrenzt.
• Die Kanten der Rillen 1-4, die die verschiedenen Rippen voneinander trennen, sind zickzackförmig. Die sich wiederholende Mustereinheit von Zickzacklinien auf jeder Seite von jeder der Rillen 1-4 hat vier Teilstrecken 5-8; 35-38, wobei eine erste und dritte kurze Teilstrecke (5, 7; 35, 37) mit einer zweiten und vierten langen Teilstrecke (6, 8; 36, 38) abwechseln, wobei das Verhältnis der Längen von langer Teilstrecke zu kurzer Teilstrecke unter 15 und vorzugsweise unter 8 ist. Die erste, zweite, dritte und vierte Teilstrecke sind in Bezug auf die äquatoriale Ebene in einem Winkel schräg gestellt, der im Bereich zwischen 50º und 70º, bzw. 0º und -15º, bzw. -50º und -70º, bzw. 0º und 15º liegt, wobei Winkel von ungefähr 60º, bzw. -8º, bzw. -60º, bzw. 10º bevorzugt sind. Es versteht sich, daß die Längen und Schrägstellungen der verschiedenen Teilstrecken von der Schrittvariation abhängen, wie sie in der Industrie zur Reifengeräuschminderung angewandt wird.
• Obwohl die sich wiederholenden Mustereinheiten von Zickzacklinien an den einander zugewandten Seiten der Rillen im wesentlichen die gleiche Länge und das gleiche Längenverhältnis der langen zu den kurzen Teilstrecken haben und obwohl die verschiedenen Teilstrecken die gleichen Schrägstellungen in Bezug auf die äquatoriale Ebene haben, erstrecken sich die Mustereinheiten, die die beiden einander zugewandten Kanten derselben Rille bilden, in entgegengesetzte Umfangsrichtungen. Anders gesagt sind die einander zugewandten Kanten einer Rille symmetrisch in Bezug auf einen Punkt, der auf der Mittellinie dieser Rille liegt; in der dargestellten Ausführungsform ist dieser Punkt ungefähr auf halbem Weg zwischen der ersten Teilstrecke 5; 35 jeder Mustereinheit gelegen.
• Die Mittel- und Zwischenrippen sind mit zwei sich abwechselnden Folgen von tiefen Lamellen 40-42; 43-45 versehen, die eine Tiefe haben, die zwischen 60% und 100%, vorzugsweise in der Nähe von 75% der radialen Tiefe der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rillen liegt, und mit zwei sich abwechselnden Folgen von flachen Lamellen 50-52; 53-55, die eine Tiefe haben, die zwischen 15% und 70%, vorzugsweise in der Nähe von 20% der Tiefe der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rillen liegt.
• Die erste 40-42 und zweite 43-45 Folge von tiefen Lamellen haben jeweils drei sich quer erstreckende Abschnitte von ungefähr gleicher Länge; die ersten 42; 45 und dritten 40; 43 Abschnitte liegen in der Fortsetzung der axial nächsten ersten Teilstrecken 5; 35 bzw. dritten Teilstrecken 7; 37 der Mustereinheiten, die die Rippenseiten begrenzen. Die zweiten Abschnitte oder Zwischenabschnitte 41; 44 bilden mit der äquatorialen Ebene Winkel, die im Bereich zwischen 30º und 70º bzw. 50º und 90º liegen.
• Die dritte 50-52 und vierte 53-55 Folge von flachen Lamellen haben auch jeweils drei Abschnitte, wobei die zweiten Abschnitte oder Zwischenabschnitte 51; 54 mit der äquatorialen Ebene einen Winkel unter 20º bilden. Die ersten 50; 53 und dritten 52; 55 Abschnitte sind in der Fortsetzung des ersten 42; 43 bzw. dritten Abschnitts 45; 40 der tiefen Lamellen gelegen.
• Die Schulterrippen 10, 14 sind auch mit sich quer erstreckenden zickzackförmigen Lamellen 60, 61 versehen, die eine sich ändernde Tiefe haben. Der axial innerste Teil dieser Lamellen hat Tiefen von ungefähr 75% der Tiefe der Rillen, wohingegen der axial äußerste Teil, der eine axiale Breite hat, die im Bereich zwischen 30% und 70% der axialen Breite TW1, TW5 der Schulterrippen 10, 14 liegt, Tiefen von ungefähr 20% der Tiefe der Rillen hat. Der erste Abschnitt jeder dieser Lamellen liegt in der Fortsetzung der kurzen Teilstrecken 5, 7; 35, 37, die die sich in Umfangsrichtung erstrekkenden Rillen 1, 2 an der axial äußeren Seite begrenzen. Es wird angenommen, daß diese flachen Lamellen eine geringe technische Wirkung haben und daß ihr Vorhandensein nicht wesentlich zum Ausführen der Erfindung ist.
• Sich entsprechende Teilstrecken von Mustereinheiten, die benachbarte Rillen und Rippen begrenzen, sind in Umfangsrichtung versetzt. In der dargestellten Ausführungsform ist die Versetzung der Rippen so gewählt, daß das von den Rippen beim Einlaufen in die Aufstandsfläche des Reifens emittierte Gesamtgeräusch minimiert wird; die gestaffelte Anordnung der Rippen führt auch zu einem niedrigen Verschleiß sowie zu einem verringerten Sägezahnabrieb. Außerdem verleihen die Zacken, die von jeder dritten 7; 37 und vierten 8; 38 Teilstrecke gebildet werden und abwechselnd von jeder Seite der Rippen in die Rillen vorspringen, dem Reifen einen hervorragenden Griff auf schnee- und eisbedeckten Straßen. Die Versetzung der Rippen optimiert auch das Wasserabführungsvermögen der Rillen; da die Rillen einen sich ändernden Querschnitt haben, führt jede andere Versetzung der Rippen zu einem kleineren Querschnitt an einem Ort der Rillen.
• In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die langen Teilstrecken 6, 8; 36, 38 der sich wiederholenden Mustereinheiten, die alle Rillen 1-4 beranden, jeweils mit einem weiten Einschnitt 49 versehen, der sich im wesentlichen senkrecht von den Kanten der Rillen in die elastomere Masse der Rippen 10-15 erstreckt und Tiefen von ungefähr 90% der Tiefe der Rillen hat. Den langen Teilstrecken 6, 8; 36, 38 der sich wiederholenden Mustereinheiten, die die axial äußersten Rillen 1 und 4 beranden, wurde auch wenigstens ein schmaler Einschnitt 48 gegeben. Die schmalen Einschnitte 48 können auch eine Tiefe von ungefähr 90% der Tiefe der benachbarten Rille haben. Die weiten und die schmalen Einschnitte verringern den sogenannten Streifenabrieb des Laufflächenprofils.
• Die Rillen sind so auf der Lauffläche angeordnet, daß die Gesamffläche von Rillen zu der Gesamtfläche von dazwischenliegenden Rippen auf jeder Seite der äquatorialen Ebene im wesentlichen gleich ist und das Netto-Brutto- Verhältnis, d.h. die Fläche der Rippenbereiche zur Gesamtfläche der Lauffläche, im Bereich zwischen 65% und 80% liegt. In dieser besonderen Ausführungsform ist das Netto-Brutto-Verhältnis ungefähr gleich 75%.
• Beispiel: Ein Stahlgürtel-Radialkarkaßreifen der Größe 315 / 80 R 22,5 hat eine Laufflächenbreite von ungefähr 240 mm und die fünf Rippen haben axiale Breiten TW1 - TW5 von ungefähr 48 mm. Die Schrittverhältnisse sind 19, 21 und 24 und die Lauffläche umfaßt 56 in Umfangsrichtung beabstandete Schritte.
• Die Rillen haben radiale Tiefen von ungefähr 15 mm und Breiten, die im Bereich zwischen 11 und 16 mm liegen, in Abhängigkeit von der Umfangsposition des betrachteten Rillenabschnitts.
• Die Lamellen sind wie in Figur 3 gezeigt angeordnet und ausgerichtet. Die radiale Tiefe der tiefen Lamellen in den Mittel- und Zwischenrippen ist im wesentlichen gleich 75% und die radiale Tiefe der flachen Lamellen ist im wesentlichen gleich 20% der radialen Tiefe der Rillen. Der axial innerste Teil der Lamellen in den Schulterrippen hat Tiefen von ungefähr 75% der Tiefe der Rillen und der axial äußerste Teil, der eine axiale Breite von ungefähr 60% der axialen Breite der Schulterrippen hat, hat Tiefen von ungefähr 20% der Tiefe der Rillen. Die radiale Tiefe der weiten und schmalen Einschnitte ist im wesentlichen gleich 90% der radialen Tiefe der Rillen.
• Die beiden radial ausgerichteten Karkaßlagen umfassen Stahlverstärkungskorde. Die Gürtelstruktur umfaßt vier einzelne Schnittlagen, wobei die radial innerste Lage eine Spaltlage ist. Die aufeinandergelegten Lagen sind durch Stahlkorde verstärkt, die, ausgehend von der innersten Lage, Winkel von ungefähr 67º, 21º, -19º und 21º in Bezug auf die äquatoriale Ebene bilden, wobei die Winkel der Korde der drei radial äußersten Lagen einander entgegengesetzt sind.
• Die Lauffläche umfaßt eine elastomere Mischung mit einem Elastizitätsmodul, der im Bereich zwischen 12 und 17 MPa liegt, einer Shore-A-Härte, die im Bereich zwischen 55 und 70 Iiegt, einer Dehnung von ungefähr 400% und einer Zugfestigkeit, die im Bereich zwischen 18 und 28 MPa liegt.
• Während bestimmte repräsentative Ausführungsformen zum Zweck einer Veranschaulichung der Erfindung beschrieben wurden, wird es für Fachleute klar sein, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims (9)

1. Reifenlauffläche (20), umfassend einen elastomeren Stoff, welche sich in Umfangsrichtung um die Rotationsachse des Reifens erstreckt, mit:

einem Paar von Schultern (21), die die seitlichen Kanten einer Bodenkontakt herstellenden Fläche flankieren;

wenigstens drei sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rillen (1-4), die die Lauffläche in durchgehende Rippen (10-14) aus elastomeren Material aufteilen, wobei die Kanten der Rillen, die die verschiedenen Rippen von einander trennen, durch zickzackförmige, sich wiederholende Mustereinheiten (5-8; 35-38) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet,

daß die sich wiederholenden Mustereinheiten (5-8; 35-38) sich auf jeder Seite der Rillen (1-4) in in Umfangsrichtung entgegengesetzte Richtungen erstrecken und jeweils vier Teilstrecken haben, eine erste (5; 35) und dritte (7; 37) kurze Teilstrecke abwechselnd mit einer zweiten (6; 36) und vierten (8; 38) langen Teilstrecke, wobei das Verhältnis der Länge von langer Teilstrecke zu kurzer Teilstrecke unter 1 5 ist; und

daß eine erste und zweite abwechselnde Folge von tiefen (40-42; 43- 45) Lamellen in allen den Rjppen (11-13) mit Ausnahme der Schulterrippen (10;14) vorgesehen sind, wobei die Folgen jeweils drei Abschnitte haben, wobei die ersten (42) und dritten (40) Abschnitte der ersten Folge in der Fortsetzung der axial nächsten ersten Teilstrecken (5; 35) sind, die ersten (43) und dritten (45) Abschnitte der zweiten Folge in der Fortsetzung der axial nächsten dritten Teilstücke (7; 37) der die Rippenseiten begrenzenden Mustereinheiten sind und die zweiten Abschnitte oder Zwischenabschnitte (41; 44) mit der äquatorialen Ebene des Reifens Winkel bilden, die im Bereich zwischen -30º und -70º bzw. 50º und 90º liegen.

2. Reifenlauffläche nach Anspruch 1, bei der eine dritte (50-52) und vierte (53-55) Folge von flachen Lamellen in allen den Rippen (11-13) mit Ausnahme der Schulterrippen (10; 14) mit jeweils drei Abschnitten vorhanden sind, wobei die zweiten Abschnitte oder Zwischenabschnitte (51; 54) mit der äquatorialen Ebene einen Winkel unter 20º bilden und die ersten (50; 53) und dritten (52; 55) Abschnitte in der Fortsetzung des ersten (42; 43) bzw. dritten (45; 40) Abschnitts der tiefen Lamellen gelegen sind.

3. Reifenlauffläche nach Anspruch 1, bei der die Schulterrippen (10, 14) mit sich quer erstreckenden Lamellen (60, 61) in einer Zickzackform versehen sind, wobei der axial mittigste Abschnitt von ieder dieser Lamellen in der Fortsetzung der kurzen Teilstrecken (5, 7; 35, 37), die die Rillen (1, 2) begrenzen, ist.

4. Reifenlauffläche nach Anspruch 1, bei der die langen Teilstrecken (6, 8; 36, 38) der sich wiederholenden Mustereinheiten, die alle Rillen (1-4) beranden, jeweils mit einem weiten Einschnitt (49) versehen sind, der sich im wesentlichen senkrecht von der Rillenkante in die elastomere Masse der Rippen erstreckt und eine Tiefe über 70% der Tiefe der Rillen hat.

5. Reifenlauffläche nach Anspruch 1, bei der den langen Teilstrecken (6, 8; 36 ,38) der sich wiederholenden Mustereinheiten, die die axial äußersten Rillen (1, 4) beranden, wenigstens ein schmaler Einschnitt (48) gegeben ist, der eine Tiefe über 70% der Tiefe der Rillen hat.

6. Reifenlauffläche nach Anspruch 1, bei der die erste, zweite, dritte und vierte Teilstrecke der sich wiederholenden Mustereinheiten (5-8; 35-38) in Bezug auf die äquatoriale Ebene in Winkeln schräggestellt sind, die im Bereich zwischen 50º und 70º, bzw. 0º und -15º, bzw. -50º und -70º, bzw. 0º und 15º liegen.

7. Reifenlauffläche nach Anspruch 1, bei der vier sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rillen (1-4), die die Lauffläche in fünf durchgehende Rippen (10-14) aus elastomerem Material aufteilen, vorhanden sind, wobei die axialen Breiten (TW1-TW5) der Mittel- (12), Zwischen- (11; 13) und Schulterrippen (10; 14) im Bereich von 15 bis 25% der Laufflächenbreite (TW) liegen.

8. Reifenlauffläche nach Anspruch 7, bei der die erste, zweite, dritte und vierte Teilstrecke der sich wiederholenden Mustereinheiten (5-8; 35-38) in Bezug auf die äquatoriale Ebene in Winkeln von ungefähr 60º, bzw. -8º, bzw. 60º, bzw. 10º schräggestellt sind, wobei das Verhältnis der Länge von langer Teilstrecke zu kurzer Teilstrecke unter 10 ist.

9. Reifenlauffläche nach Anspruch 7, bei der die Gesamtfläche von Rillen (1-4) zur Gesamtfläche von dazwischenliegenden Rippen (10-14) auf jeder Seite der äquatorialen Ebene im wesentlichen gleich ist und bei der das Netto-Brutto-Verhältnis im Bereich zwischen 65% und 80% liegt.