DE69022158T2

DE69022158T2 - Radialer Luftreifen.

Info

Publication number: DE69022158T2
Application number: DE69022158T
Authority: DE
Inventors: Misao Kawabata; Masayuki Tokutake; Toru Tsuda; Yutaka Yamaguchi
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1989-10-12
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2010-10-10
Also published as: US5293918A; EP0422902A3; EP0422902A2; EP0422902B1; DE69022158D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf radiale Hochleistungs- Luftreifen, insbesondere auf radiale Hochleistungs-Luftreifen, bei denen die Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung während des Laufs bei Einwirkung einer großen seitlichen Beschleunigung wesentlich verbessert ist, ohne die Wasserableitfähigkeit auf nassen Straßen zu vermindern.
Wie in der Figur 8 der beigefügten Zeichnungen in einer Querschnittansicht gezeigt ist, ist es bei einem herkömmlichen radialen Luftreifen, der mit einer Vielzahl von Umfangsrillen versehen ist, die sich zickzackförmig oder geradlinig in der Umfangsrichtung des Reifens erstrecken, allgemein üblich, daß einander gegenüberliegende Rillenwände 34 von jeder der Umfangsrillen 33 zu der Oberfläche 31 der Lauffläche hin einen solchen Abstand voneinander haben, daß die Winkel α, die zwischen Senkrechten 32 auf der Lauffläche 31 und Verlängerungen der einander gegenüberliegenden Rillenwände 34 definiert sind, gleich groß sind, und daß die Rillenwände 34 über eine Bodenwand 35, die von einer gekrümmten Oberfläche mit einem spezifischen Krümmungsradius R gebildet wird, miteinander verbunden sind.
Wenn jedoch bei dem herkömmlichen Reifen, bei dem die Umfangsrillen die obige Form haben, während des Laufs mit hoher Geschwindigkeit auf einer Teststrecke oder dergleichen eine große seitliche Beschleunigung auf die Umfangsrille einwirkt, wird der äußere Bereich des Reifens, der insbesondere auf der äußeren Seite der Kurve gelegen ist, infolge des Zusammenfallens der Umfangsrille 33 verformt, wie dies in der Figur 9 der beigefügten Zeichnungen in einer Schnittansicht gezeigt ist. Die Bereiche der Lauffläche, die infolge dieser Verformung in besonders festen Kontakt mit dem Boden kommen, das heißt, ein Schulterbereich A, der an die Kontaktfläche der Lauffläche angrenzt, und ein Stollenrandbereich B, der in der Breitenrichtung des Reifens an die innere Seite der äußersten Umfangsrille 33 angrenzt, nehmen daher große Reaktionskräfte von der Straßenoberfläche auf. Als Folge davon ergibt sich das Problem, daß beide Bereiche A und B in einem relativ frühen Stadium abnormal abgenutzt werden, wie dies in der Figur 10 der beigefügten Zeichnungen gezeigt ist.
Um unter diesen Umständen das obige Problem zu lösen, wurde versucht, zur Verbesserung des Abnutzungsprofils die Breite der Umfangsrillen so stark zu vermindern, daß die einander gegenüberliegenden Rillenwände sich berühren können, und folglich die Verformung des Reifens in dem Zustand, in dem die einander gegenüberliegenden Rillenwände sich berühren, in Schranken gehalten werden kann. Da bei dieser Technik das Volumen der Rillen des Reifens kleiner wird, wird jedoch die Wasserableitfähigkeit auf nassen Straßen unvermeidlich verschlechtert.
Andererseits wird in der ausgelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 60-193.704 ein Luftreifen beschrieben, bei dem die Wasserableitfähigkeit, die Kurvenfahrstabilität, und die Griffigkeit während des Kurvenfahrens verbessert sind, wobei bei diesem Reifen der Schnittwinkel der gesamten Rillenwand, die hinsichtlich der einander gegenüberliegenden Rillenwände von jeder der Umfangsrillen in der axialen Richtung des Reifens außerhalb gelegen ist, relativ zu einer Senkrechten auf der Oberfläche der Lauffläche größer gemacht wird als der Schnittwinkel der anderen Rillenwand, die in der axialen Richtung des Reifens innerhalb gelegen ist, und der Schnittwinkel zwischen jeder der axial äußeren Rillenwände und der Senkrechten in dem Bereich von 10-30º liegt. Da bei diesem Reifen die Steifigkeit der durch die äußeren Rillenwände definierten Stollenbereiche zunimmt, kann die obenerwähnte ungleichmäßige Abnutzung bis zu einem gewissen Grade unterdrückt werden. Da jedoch die äußere Wand der Umfangsrille von dem Boden der Rille zu der Oberfläche der Lauffläche hin nur geneigt ist, um die Breite der Rille allmählich zu vergrößern, wird die Umfangsrille auf im wesentlichen die gleiche Weise, wie dies in der Figur 9 gezeigt ist, verformt, wenn eine besonders große seitliche Beschleunigung auf den Reifen einwirkt. Folglich kann das Auftreten von anormaler Abnutzung, wie dies in der Figur 10 gezeigt ist, nicht in zufriedenstellendem Maße verhindert werden.
In der ausgelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 58-128.905 wird ein Reifen beschrieben, bei dem diejenigen Wände von wellenförmigen oder zickzackförmigen Umfangsrillen, die auf einer Seite gelegen sind, von der aus der Reifen aus einer Form herausgenommen wird, mit einer rillenvergrößernöen, geneigten Oberfläche versehen sind, die an die Kontaktfläche angrenzt, so daß die Freigabe des Reifens aus der Form bei einem Vollform-Produktionsprozeß erleichtert wird. Bei diesem Reifen ist der Zustand der ungleichmäßigen Abnutzung sogar ein wenig verbessert. Da bei diesem Reifen die nahe bei dem Rand der Lauffläche gelegene Umfangsrille bei einer radial inneren Stelle einen abgestuften Bereich auf der Rillenwand, die die obenerwähnte, rillenvergrößernde, geneigte Oberfläche hat, aufweist, wird die Rillenwand der Umfangsrille um den axial äußeren Rand des abgestuften Bereichs herum gebogen, wenn bei einer großen seitlichen Beschleunigung große Reaktionskräfte von der Straßenoberfläche auf den Reifen einwirken. Als Folge davon berührt der Reifen den Boden in einem ähnlichen Zustand wie in der Figur 9, und schließlich wird der Reifen in im wesentlichen dem gleichen Zustand wie in der Figur 10 abgenutzt.
Weiterhin wird in der ausgelegten japanischen Gebrauchsmustereintragungs-Anmeldung Nr. 63-72.024 ein Reifen beschrieben, bei dem eine in der Umfangsrichtung des Reifens verlaufende Schrägkante vorgesehen ist, die an eine der Rillenwände einer ringförmigen Umfangsnut und an die Laufflächen-Oberfläche angrenzt, wobei der innere Rand der Schrägkante, in der radialen Richtung des Reifens gesehen, in einem Bereich von 3-15% der ringförmigen Nut ab der Oberfläche der Lauffläche gelegen ist, so daß der Reifen aus einer Form leicht freigegeben werden kann. Obwohl bei diesem Reifen der abgenutzte Zustand geringförmig verbessert werden kann, können jedoch die Verformung, wie in der Figur 9 gezeigt, und die ungleichmäßige Abnutzung, wie in der Figur 10 gezeigt, nicht wirksam verhindert werden, weil die Breite bes Einschnitts zu klein ist.
Außerdem wird auf das Dokument US-A-4.550.756, das dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entspricht, und auf das Dokument JP-A-60.179.306 hingewiesen.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die obenerwähnten Probleme des Standes der Technik in vorteilhafter Weise zu lösen, und radiale Luftreifen zu verwirklichen, bei denen die ungleichmäßige Abnutzung wesentlich verbessert werden kann und zugleich die Kurvenfahrstabilität erhöht werden kann, ohne die Wasserableitfähigkeit zu verschlechtern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein radialer Hochleistungs- Luftreifen für einen Personenwagen verwirklicht, der aufweist: eine Lauffläche, die mit einer Vielzahl von im wesentlichen geradlinigen Umfangsrillen versehen ist, die sich in der Umfangsrichtung des Reifens erstrecken, eine Vielzahl von geneigten, seitlichen Rillen, die quer zu den Umfangsrillen verlaufen, und eine Vielzahl von Reihen von Stollenbereichen, die zwischen den Umfangsrillen, den seitlichen Rillen, und beiden Rändern der Lauffläche definiert sind, wobei mindestens die bei Anbringung des Reifens an einem Personenwagen am nächsten bei einem axial äußeren Rand der Lauffläche auf einer Kontaktfläche anzuordnende Umfangsrille eine axial innere Wand und eine axial äußere Wand hat, und die axial äußere Wand bezüglich einer Senkrechten auf der Laufflächen-Oberfläche stärker geneigt ist als die axial innere Wand, um die Breite der Rille bis zu der Oberfläche der Lauffläche allmählich zu vergrößern, und zwar ab einer Stelle, die von der Laufflächen-Oberfläche um einen Abstand von 10-70% der Tiefe der Umfangsrille von dem Boden der Umfangsrille radial nach außen, entfernt ist, und die Breite der Öffnung der Umfangsrille zu der Oberfläche der Lauffläche hin in dem Bereich von 3-18 mm liegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine der einander gegenüberliegenden Wände der Umfangsrille so geneigt, daß die Breite der Rille von dem Boden der Rille bis zu der Oberfläche der Lauffläche allmählich zunimmt, und die andere Wand der Umfangsrille stärker geneigt als die eine der einander gegenüberliegenden Wände der Umfangsrille, um die Breite der Rille von einer radial außerhalb des Bodens der Rille gelegenen Position bis zu der Oberfläche der Lauffläche allmählich zu vergrößern, während die andere Wand der Rille so geneigt ist, daß die Breite der Rille von der obigen Position bis zu dem Boden der Rille allmählich vergrößert wird.
Die Erfindung wird weiterhin nur mittels eines Beispiels beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die Folgendes darstellen:
Die Figuren 1 und 2 sind ein Grundriß eines Laufflächenmusters als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bzw. eine Schnittansicht des Laufflächenmusters gemäß der Schnittlinie II-II der Figur 1.
Die Figur 3 ist ein Grundriß eines Laufflächenmusters einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Figuren 4a und 4b sind Schnittansichten, die einen verformten Zustand einer Wand einer Rille eines erfindungsgemäßen Reifens veranschaulichen
Die Figuren 5a und 5b sind Schnittansichten, die einen verformten Zustand einer anderen Rillenwand veranschaulichen.
Die Figuren 6a und 6b sind ein Grundriß eines Laufflächenmusters eines herkömmlichen Reifens bzw. eine Schnittansicht dieses Laufflächenmusters gemäß der Schnittlinie VI(b)-VI(b).
Die Figur 7 ist eine Schnittansicht, die einen gemessenen abgestuften Bereich veranschaulicht.
Die Figur 8 ist eine Schnittansicht, die die Querschnittsform einer Rille eines herkömmlichen Reifens veranschaulicht.
Die Figuren 9 und 10 sind Schnittansichten des verformten Zustands bzw. des Zustands mit ungleichmäßiger Abnutzung bei dem herkömmlichen Reifen.
Die Figur 11 ist eine Abwicklung eines weiteren Laufflächenmusters des erfindungsgemäßen Reifens.
Die Figuren 12a, 12b und 12c sind Schnittansichten von Umfangsrillen, gemäß den Schnittlinien XII(a)-XII(a), XII(b)-XII(b) bzw. XII(c)-XII(c) der Figur 11.
Die vorliegende Erfindung wird nun zunächst unter Bezugnahme auf die Figur 1 erklärt. Vier geradlinige Umfangsrillen 2 bis 5 sind in einer Kontaktfläche 1 einer Lauffläche vorgesehen, und Reihen von Stollenbereichen 6 bis 10 sind zwischen den benachbarten Umfangsrillen und zwischen den Rändern der Lauffläche und den Umfangsrillen 2 und 5 gebildet. Wie aus der Figur 2, die eine Querschnittansicht gemäß der Schnittlinie II- II der Figur 1 wiedergibt, ersichtlich ist, haben zwei Umfangsrillen 2 und 3, die bei dem an einem Fahrzeug angebrachten Reifen nahe bei dem axial äußeren Rand der Lauffläche gelegen sind. Rillenwände 2a bzw. 3a, die auf der Seite des axial äußeren Randes der Lauffläche gelegen sind und Oberflächen 2b bzw. 3b haben, die so geneigt sind, daß die Breite der Rillen von einer Stelle, die radial außerhalb des Bodens der Umfangsrillen 2 bzw. 3, bei diesem Beispiel 3 mm radial außerhalb des Rillenbodens der Umfangsrillen 2 bzw. 3 liegt, der eine Tiefe von 8 mm hat, bis zu der Oberfläche der Lauffläche 11 allmählich zunimmt. Die Breite der Öffnungen der Umfangsrillen 2 und 3 bei der Oberfläche 11 der Lauffläche beträgt 8 mm bzw. 10 mm.
Wenn die Umfangsrille, die am nächsten bei dem axial äußeren Rand der Lauffläche gelegen ist, eine schmale Rille ist, die eine Breite von weniger als 3 mm hat, wie dies in der Figur 3 gezeigt ist, berühren sich die Rillenwände der schmalen Rille bei Einwirkung einer großen seitlichen Beschleunigung. Folglich wird eine anormale Abnutzung des Schulterbereichs der Lauffläche und eines an die axial innere Seite der schmalen Rille angrenzenden Randbereichs eines Stollenbereichs unterdrückt. Die Umfangsrille, die am nächsten bei dem Rand der Lauffläche gelegen ist, bedeutet hier also eine axial innerhalb der schmalen Rille gelegene Umfangsrille, die eine Rillenbreite von nicht weniger als 3 mm hat.
Wie in der Figur 9 gezeigt ist, erfolgt die anormale Abnutzung des herkömmlichen Reifens infolge des Phänomens, das darin besteht, daß bei Einwirkung von Reaktionskräften der Straße auf den Reifen die Wand der Umfangsrille 33 auf der Seite des axial äußeren Randes der Lauffläche zu der radial inneren Seite des Kontaktflächenbereichs der Lauffläche hin zusammenfällt, wie wenn der Rillenboden 35 als Drehpunkt wirken würde, so daß die Umfangsrille 33 zusammenfällt, wodurch der Stollenbereich C, der an die äußere Seite der Rillenwand angrenzt, von der Straße abhebt. Andererseits nehmen die Umfangsrillen 2 und 3 des erfindungsgemäßen Reifens selbst in einem normalen Bodenberührungszustand zusammengefallene Formen an, wie dies in der Querschnittansicht der Figur 4a für die Rille 2, eine der in der Figur 1 wiedergegebenen Rillen, als Beispiel gezeigt ist. Da die Position des radial inneren Endes der geneigten Oberfläche 2b in geeigneter Weise ausgewählt wird, wird selbst bei Einwirkung der Reaktionskräfte der Straße auf den Reifen, wie dies in der Figur 4b gezeigt ist, die Rillenwand 2a der Umfangsrille 2 auf der Seite des axial äußeren Randes der Lauffläche nur so verformt, daß sie sich beinahe parallel zu der gegenüberliegenden Rillenwand hin bewegt. Da die Rillenwand 2a wirksam daran gehindert wird, nach unten zu fallen, hält folglich der Randbereich des Stollenbereichs, der axial außerhalb an die Rillenwand 2a angrenzt, noch den Bodenberührungszustand aufrecht, so daß durch diesen Stollenbereich ein Bodenkontaktdruck von gewisser Höhe erhalten wird, der zum Auftreten von Greifkräften beiträgt.
Bei dem erfindungsgemäßen Reifen können daher die gesamten Stollenbereiche, die an die Umfangsrillen 2 und 3 angrenzen und auf der Seite des axial äußeren Randes der Lauffläche gelegen sind, wirksam funktionieren, so daß das Auftreten anormaler Abnutzung in den Randbereichen dieser Stollenbereiche, sowie in den über die Umfangsrillen 2 und 3 gegenüberliegenden Randbereichen der Stollenbereiche wirksam verhindert werden kann. Da die Umfangsrillen 2, 3 nicht zusammenfallen, und das Rillenvolumen von jeder der Umfangsrillen 2 und 3 größer als bei dem herkömmlichen Reifen ist, kann außerdem immer eine ausgezeichnete Wasserableitfähigkeit sichergestellt werden.
Da die gesamten Stollenbereiche, die an die Umfangsrillen 2 und 3 angrenzen und auf der Seite des axial äußeren Randes der Lauffläche gelegen sind, wirksam funktionieren, kann außerdem auch die Kurvenfahrstabilität vorteilhaft verbessert werden.
Die Breite der Öffnungen der Umfangsrillen 2 und 3 zu der Laufflächen-Oberfläche 11 hin liegt in dem Bereich von 3-18 mm, weil bei einer Bewegung der geneigten Oberflächen 2b und 3b der Umfangsrillen in diesem Bereich sowohl die Wasserableitfähigkeit, als auch die Widerstandsfähigkeit gegen anormale Abnutzung tatsächlich erreicht werden können.
Das heißt, wenn die Breite der Öffnungen kleiner als 3 mm ist, ist es praktisch unmöglich, die gewünschten geneigten Oberflächen 2b und 3b im Verhältnis zu der Rillentiefe sicherzustellen. Wenn andererseits die Breite größer als 18 mm ist, erzeugen die geneigten Oberflächen 2a und 3a die Reaktionskräfte bei der Verformung, aber die Rillenbreite ist zu groß. Mit anderen Worten, da die Breite der Blöcke zu klein wird, ist es schwierig, ungleichmäßige Abnutzung durch vollständiges Unterdrücken der Bewegung der Blöcke zu verhindern. Daher werden die Umfangsrillen wie bei dem herkömmlichen Reifen verformt.
Die Figur 11 gibt einen hauptsächlichen Bereich einer weiteren Ausführungsform einer Lauffläche des erfindungsgemäßen radialen Luftreifens wieder. Die Lauffläche ist durch drei Umfangsrillen 41a bis 41c und eine gewisse Anzahl von seitlichen Rillen 42 in zwei aus seitlichen Blöcken bestehende, vertikale Reihen 43, die auf entgegengesetzten Seiten der Lauffläche gelegen sind, und in zwei Reihen aus Rippen 44 in dem mittleren Bereich der Lauffläche unterteilt. Die Umfangsrillen erstrecken sich längs des Umfangs der Lauffläche im wesentlichen parallel zueinander, wobei sie einen gewissen Abstand voneinander haben. Die seitlichen Rillen 42 verbinden die Umfangsrillen 41a und 41c mit dem Rand der Lauffläche. Jede der vertikalen Blockreihen 43 ist mit einer Hilfsumfangsrille 45 versehen, die sich zickzackförmig längs des Umfangs der Lauffläche erstreckt und eine Breite hat, die kleiner als die Breite der Umfangsrillen ist.
Die veranschaulichte Ausführungsform hat ein orientiertes Muster, bei dem die seitlichen Rillen 42 auf den entgegengesetzten Seiten spitze Winkel mit den Umfangsrillen 41a und 41c bilden und sich in einer solchen Richtung erstrecken, daß sie zu der Äquatorebene X-X des Reifens hin zusammenlaufen würden, wobei sie in den Rippen 44 enden. In der Figur 11 geben die Pfeile D und S eine Drehrichtung bzw. bei einem an einem Fahrzeug angebrachten Reifen eine axial äußere Richtung an.
Obwohl bei dieser Ausführungsform drei Umfangsrillen vorgesehen sind, sollten vorzugsweise drei bis sechs Umfangsrillen vorgesehen werden. Die Breite und die Tiefe der seitlichen Rillen 42 werden gleich groß bzw. kleiner als bei den Umfangsrillen gemacht.
Die Figuren 12a bis 12c geben Schnittansichten der Umfangsrille 41a, der Umfangsrillen 41b und 41c, bzw. der Hilfsumfangsrille 45 wieder.
Die Umfangsrillen 41b und 41c, aber nicht die Umfangsrille 41a, die bei an dem Fahrzeug angebrachtem Reifen auf der axial äußeren Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, haben eine ähnliche Form wie bei dem herkömmlichen Reifen, wie in der Figur 12b gezeigt ist. Das heißt, die Winkel 6, die zwischen den einander gegenüberliegenden Rillenwänden 46a und 46b der Umfangsrille und den Senkrechten l an den Rändern der Öffnung der Umfangsrille definiert sind, sind gleich groß und die Winkel δ liegen in dem Bereich von 5-40º.
Bei der Umfangsrille 41a, die bei dem an dem Fahrzeug angebrachten Reifen auf der axial äußeren Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, ist dagegen, wie in der Figur 12a gezeigt ist, die Rillenwand 47b, eine von den einander gegenüberliegenden Rillenwänden 47a und 47b, von dem Rillenboden bis zu der Oberfläche der Lauffläche so geneigt, daß die Breite der Rille allmählich zunimmt, und die andere Rillenwand 47a von einer Stelle P, die radial außerhalb des Rillenbodens gelegen ist, bis zu der Oberfläche der Lauffläche so geneigt daß die Breite der Rille allmählich zunimmt. Die Rillenwand 47a ist stärker geneigt als die Rillenwand 47b. Weiterhin ist die Rillenwand 47a von der Stelle P bis zu dem Rillenboden so geneigt, daß die Breite der Rille allmählich zunimmt. Die Winkel α, β, γ und δ, die zwischen den Rillenwänden 47a und 47b und den Senkrechten l definiert sind, betragen vorzugsweise: α = 10-500, β = 0-25º mit α > β (die Differenz zwischen α und β beträgt vorzugsweise 25-45º), und γ = 10-40º, und für die Tiefe H der Rille, und den Abstand h von der Oberfläche der Lauffläche bis zu der Stelle P gilt vorzugsweise H = 6-9 mm und (h/H) x 100 = 10-70%. Die Umfangsrille 41c kann bezüglich der Äquatorebene X-X symmetrisch zu der Umfangsrille 41a gebildet sein, so daß sie die in Verbindung mit der Figur 12a beschriebene Bauweise aufweist.
Wie in der Figur 12c gezeigt ist, wird die Hilfsumfangsrille 45 so schmal gemacht, daß die einander gegenüberliegenden Rillenwände sich während des Laufs des Reifens berühren können.
Die Breite W&sub1; der Öffnung der Umfangsrille 41a, die Breite W&sub2; der Öffnung der Umfangsrillen 41b und 41c, und die Breite W&sub3; der Öffnung der Hilfsumfangsrille 45 sollten vorzugsweise die folgenden Bedingungen erfüllen: W&sub2; = 0,6 x W&sub1; - 1,4 x W&sub1; und W&sub3; = 0,05 x W&sub2; - 0,2 x W&sub2;.
Im übrigen kann der erfindungsgemäße Reifen auf die gleiche Weise wie der herkömmliche Reifen gebaut sein.
Das heißt, die Karkasse weist mindestens eine Umstülplage auf, die von der axial inneren nach der axial äußeren Seite des Reifens um jeden der Wulstkerne herumgelegt ist (maximal drei Umstülplagen). Als Karkasse wird eine Lage verwendet, bei der aus Reyon, Nylon und Polyester ausgewählte Cordfäden im wesentlichen senkrecht zu der Äquatorebene des Reifens (in der radialen Richtung) angeordnet sind. Der Gürtel besteht aus Hauptgürtelschichten und mindestens einer Hilfsgürtelschicht, die sich über die gesamte Breite der Hauptgürtelschichten erstreckt. Die Hauptgürtelschichten bestehen aus mindestens zwei Gürtellagen, bei denen nicht-dehnbare Cordfäden, wie beispielsweise Stahlcordfäden oder Cordfäden aus einer aromatischen Polyamidfaser unter einem Winkel von 5-35º bezüglich der Äquatorebene des Reifens angeordnet sind, wobei die Cordfäden aneinandergrenzender Lagen sich überkreuzen. Mindestens eine Hilfsgürtelschicht hat durch Nylon-Cordfäden repräsentierte, einer thermischen Schrumpfung unterwerfbare Cordfäden, die im wesentlichen parallel zu der Äquatorebene des Reifens angeordnet sind. Zur Bildung der Hilfsgürtelschicht wird ein Band, das mehrere parallele Cordfäden enthält, spiralförmig um die Hauptgürtelschichten herumgewickelt. Danach wird die obenerwähnte Lauffläche auf die Hilfsgürtelschicht aufgebracht.
Die obige Ausführungsform ist symmetrisch bezüglich des Äquators des Reifens aber natürlich eignet sich die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise auch für Reifen, die axial asymmetrische Laufflächenmuster haben.
Bei der obigen Bauweise wird ein Volumen der Rillen sichergestellt, das groß genug für eine zufriedenstellende Wasserableitung ist, ohne die Wärmeabgabefähigkeit oder den Fahrkomfort zu verschlechtern. Dazu wird die Neigung der Rillenwand von einer gewissen Stelle radial außerhalb des Rillenbodens bis zu der Oberfläche der Lauffläche größer gemacht, und die Rillenwand von dieser Stelle bis zu dem Rillenboden so geneigt, daß die Breite der Rille allmählich zunimmt. Da der Knickpunkt bei der radial außerhalb des Bodens der Rille gelegenen Stelle vorgesehen ist, berührt die als Knickpunkt fungierende Rillenwand den Rillenboden, wenn große seitliche Kräfte auf den Reifen einwirken. Folglich kann eine Reduzierung der Steifigkeit des an diese Rillenwand angrenzenden Stollenbereichs vermieden werden.
Wie oben erwähnt wurde, wird vorzugsweise ein Profil der Umfangsrille verwendet, bei dem α = 10-50º, β = 0-25º, mit α > β, und γ = 10-40º ist, und gilt vorzugsweise für die Rillentiefe H und den Abstand h der Position P von der Oberfläche der Lauffläche H = 6-9 mm und (h/H)x100 = 10-70%.
Wenn andererseits der Winkel α größer als 500 ist, ist das Volumen der Rille, im Schnitt gesehen, so klein, daß die Wasserableitfähigkeit verschlechtert ist, wenn auch die Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung während des Kurvenfahrens gut ist.
Wenn der Winkel β kleiner als 0º ist, ist die Steifigkeit des Blocks in dem Stollenbereich 44 so klein, daß sowohl während des Kurvenfahrens, als auch während des normalen Fahrens ungleichmäßige Abnutzung auftritt. Weiterhin ist, wenn der Winkel β größer als 25º ist, die Wasserableitfähigkeit deutlich verschlechtert, wie in dem Fall, in dem der Winkel α größer als 50º ist.
Wenn der Winkel α kleiner als 100 ist, können die Blöcke 43 bei der Schulter den Kräften während des Kurvenfahrens nicht widerstehen, so daß sie in die Hauptrille 41a (oder 41c) hineinfallen und ungleichmäßige Abnutzung hervorrufen.
Spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.
Die Figur 1 gibt ein Laufflächenmuster als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wieder. Die Darstellung der inneren Struktur des Reifens wurde hier weggelassen, weil die innere Struktur die gleiche wie bei normalen radialen Reifen ist.
Diese Ausführungsform ist ein Reifen der Reifengröße 205/55 R16, bei dem die Breite der Kontaktfläche 1 der Lauffläche 166 mm beträgt. Die Kontaktfläche 1 der Lauffläche ist mit vier Umfangsrillen 2 bis 5 versehen, so daß die Reihen 6 bis 10 der Stollenbereiche zwischen den benachbarten Umfangsrillen und zwischen den radial äußersten Umfangsrillen und den Rändern der Lauffläche gebildet werden. Unter diesen Reihen 6 bis 10 der Stollenbereiche werden die Reihen 6, 8, 9 und 10 der Stollenbereiche von einer Vielzahl van Blockreihen gebildet, die aus Blöcken 6a, 8a, 9a bzw. 10a bestehen, die durch seitliche Rillen 12 und seitliche Rillen 13 definiert sind. Die seitlichen Rillen 12 erstrecken sich bei dem an einem Fahrzeug angebrachten Reifen von dem axial äußeren Rand der Lauffläche bis zu einer Verbindungsstelle mit der Umfangsrille 3. Die seitlichen Rillen 13 erstrecken sich von dem axial inneren Rand der Lauffläche bis zu einer Verbindungsstelle mit der Umfangsrille 4.
Die Rillenwand 2a von mindestens der Umfangsrille 2, die in der Figur 1 am nächsten bei dem axial äußeren Rand der Lauffläche auf der axial äußeren Seite des Reifens bezüglich der Äquatorebene X-X des Reifens gelegen ist, oder die Rillenwände 2a und 3a von sowohl der Umfangsrille 2, als auch der benachbarten Umfangsrille 3, die auf der Seite der axial äußeren Seite der Lauffläche gelegen sind, bestehen aus den obenerwähnten geneigten Oberflächen 2b bzw. 3b und den radial innerhalb der geneigten Oberflächen 2b bzw. 3b gelegenen Rillenwandbereichen. Weiterhin liegt die Breite der Öffnungen der Umfangsrillen 2 und 3 zu der Oberfläche 11 der Lauffläche hin in dem obenerwähnten Bereich.
Wenn bei diesem Reifen eine große seitliche Beschleunigung auf die Umfangsrillen einwirkt, können, wie oben erwähnt wurde, die Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung und die Lenkstabilität ebenfalls wesentlich dadurch verbessert werden, daß das Auftreten von anormaler Abnutzung wirksam verhindert wird, während die Wasserableitfähigkeit hinreichend sichergestellt wird. Außerdem können, wie oben erwähnt wurde, die Wasserableitfähigkeit auf nasser Straße und die Widerstandsfähigkeit gegen anormale Abnutzung hinreichend sichergestellt werden, wenn der Bereich der Breite der Öffnungen der Umfangsrillen 2 und 3 zu der Oberfläche 11 der Lauffläche hin spezifiziert wird.
Die Position der radial inneren Enden der geneigten Oberflächen 2b und 3b liegt bei 10-70%, vorzugsweise 20-50%, der Rillentiefe von dem Rillenboden der Umfangsrillen 2 bzw. 3. Die Schnittwinkel zwischen den geneigten Oberflächen 2b und 3b und den Senkrechten auf der Oberfläche 11 der Lauffläche legen in dem Bereich von 25-60º, vorzugsweise 35-50º. Bei der veranschaulichten Ausführungsform liegt die Position von jedem der radial inneren Enden der geneigten Oberflächen 2b und 3b bei 37,5% der Rillentiefe, uni beträgt der Schnittwinkel zwischen den geneigten Oberflächen 2b und 3b und den Senkrechten auf der Oberfläche der Lauffläche jeweils 45º.
Wenn nämlich die Position des bezüglich des Reifens radial inneren Endes von jeder der geneigten Oberflächen 2b und 3b bei weniger als 10% der Rillentiefe liegt, ist der Reifen den herkömmlichen Reifen zu ähnlich, was zur Folge hat, daß die gewünschten Effekte nicht erhalten werden können. Wenn dagegen die Position bei mehr als 70% der Rillentiefe liegt, sind die geneigten Oberflächen so schmal, daß die notwendigen und hinreichenden geneigten Oberflächen 2b und 3b nicht sichergestellt werden können, und die erwünschten Effekte nicht erwartet werden können. Wenn andererseits der Schnittwinkel zwischen jeder der geneigten Oberflächen 2b und 3b und den Senkrechten kleiner als 25º ist, ist der Reifen einem herkömmlichen Reifen so ähnlich, daß die erwünschten Effekte nicht erwartet werden können, während dann, wenn der Schnittwinkel größer als 60º ist, große Wahrscheinlichkeit besteht, daß die geneigten Oberflächen 2b und 3b bei vertikaler Einwirkung einer Last den Boden voll berühren.
Es kann sein, daß wie in der Figur 2 gezeigt, die Rillenwände, die den Rillenwänden 2a und 3a mit den geneigten Oberflächen 2b bzw. 3b gegenüberliegen, vollständig zu der Oberfläche der Lauffläche hin geneigt sind, so daß sie die Breite der Rille geringfügig vergrößern, oder die Rillenwände in einer zu der Oberfläche 11 der Laufflächen senkrechten Richtung verlaufen.
Die ebene Form von jedem der Blöcke 6a, 8a, 9a und 10a der Reihen 6, 8, 9 und 10 der Stollenbereiche ist vorzugsweise nahezu rhombisch, und insbesondere die jenseits der Äquatorebene X-X des Reifens auf der axial äußeren Seite des Reifens gelegenen, spitzwinkligen Bereiche der Blöcke 6a und 9a, die an die Umfangsrillen 2, 3 angrenzen, sind abgeschrägt, wobei sich die geneigten Oberflächen 6b und 9b von den Oberflächen der Blöcke bis zu den Rillenböden erstrecken. Die Position des radial inneren Endes der geneigten Oberflächen 6b und 9b kann beispielsweise bei 6,5 mm Tiefe liegen, wo der Rillenboden der seitlichen Rille 12 liegt, oder sie kann bei dem Knickpunkt der Rillenwände 2a und 3a der Umfangsrillen 2 bzw. 3 liegen. Mit anderen Worten, die Position des radial inneren Endes der geneigten Oberflächen 6b und 9b kann bei dieser Ausführungsform in 5 mm Tiefe von der Oberfläche der Blöcke liegen.
Wenn die Schnittwinkel zwischen den so gebildeten, geneigten Oberflächen 6b und 9b und den Senkrechten auf der Oberfläche 11 der Lauffläche in dem Bereich von 30-60º, insbesondere 40-50º liegen, können die geneigten Oberflächen bei diesen spitzwinkligen Eckbereichen der Blöcke, die eine relativ niedrigere Steifigkeit haben, die gleichen Effekte hervorrufen wie die geneigten Oberflächen 2b und 3b der Umfangsrillen. Folglich werden keine ganzen Oberflächen der Blöcke infolge der Verformung durch äußere Kräfte von der Straße abgehoben, so daß der Bodenkontaktflächen-Druck konstant gehalten werden kann. Die Widerstandsfähigkeit gegen anormale Abnutzung und die Kurvenfahrstabilität können also verbessert werden, wenn solche geneigten Oberflächen 6b und 9b in Kombination mit den geneigten Oberflächen 2b und 3b verwendet werden.
Ein Schnittwinkel von weniger als 30º ist zu klein, um die Steifigkeit des Eckbereichs des Blocks zu erhöhen. Der Effekt infolge der obigen kombinierten Verwendung kann also nicht erwartet werden.
Wenn andererseits der Schnittwinkel größer als beispielsweise 60º ist, ist der Winkel des abgeschrägten Bereichs auf dieser Seite der seitlichen Rille von der aus der Reifen beginnt, den Boden zu berühren, größer als 60º, so daß der Block beim Berühren des Bodens leichter rutscht. Folglich kann die Zugwirkung, usw. beeinträchtigt werden, und es kann kein Effekt infolge der kombinierten Verwendung erwartet werden.
Außerdem ist es besser, bei der seitlichen Rille 12, die die Blöcke 6a und 9a von rhombischer, ebener Form definiert, den Schnittwinkel zwischen dem Rillenwandbereich von jedem der Blöcke 6a und 9a, die den spitzwinkligen Eckbereich bilden, und der Senkrechten auf dem Reifen größer zu machen als den Schnittwinkel zwischen dem Rillenwandbereich, der die stumpfwinklige Eckzone bildet, und der Senkrechten auf dem Reifen, weil so die Steifigkeit des Blocks in der Umfangsrichtung gleichmäßig gemacht werden kann, wenn es auch eine Begrenzung bezüglich des Schnittwinkels mit der Senkrechten gibt. Außerdem wird die durch Kontaktkräfte und Abhebekräfte in der Umfangsrichtung hervorgerufene Verformung des Blocks in Schranken gehalten, so daß der Bodenkontaktdruck gleichmäßig gemacht wird. Die anormale Abnutzung infolge der obenerwähnten äußeren Kräfte wird also in Schranken gehalten.
Die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 erklärt. Die Rillenwände 2a und 3a der Umfangsrillen 2 und 3 können jedoch zum Beispiel , wie in der Figur 5a gezeigt, durch glatte Weiterführung des radial inneren Endes der geneigten Oberflächen 2b und 3b über gekrümmte Oberflächen 2c bzw. 3c bis zu den radial innen gelegenen Rillenbereichen gebildet werden. Wahlweise können die Rillenwände 2a und 3a, wie in der Figur 5b gezeigt, durch konkave, gekrümmte Oberflächen 2d bzw. 3d anstelle der geneigten Oberflächen 2b bzw. 3b gebildet werden.
Ein Erfindungsreifen der Reifengröße 205/55 R16, mit dem Laufflächenmuster und den verschiedenen Abmessungen gemäß den Figuren 1 und 2, und ein herkömmlicher Reifen derselben Reifengröße, mit einem Laufflächenmuster und Abmessungen gemäß den Figuren 6a und 6b wurden an einem Fahrzeug angebracht, und auf einer trockenen Straße bei einem konstanten Radius (Radius: 75 m) bei einer Geschwindigkeit von 90 km/h gefahren. Nach ungefähr 5 km Fahrt wurde ein abgestufter Betrag "S", wie in der Figur 7 gezeigt gemessen, das heißt es wurden die abgenutzten Beträge der Randbereiche der Stollenbereiche axial innerhalb der Umfangsrillen 2 und 3 ab der Oberfläche 11 der Lauffläche bei dem Reifen des beim Kurvenfahren axial äußeren Vorderrades das die größte Last trägt, gemessen. Dabei ergab sich, daß die abgenutzten Beträge bei einem B-B- Schnitt und einem C-C-Schnitt des in der Figur 6a wiedergegebenen, herkömmlichen Reifens 3,5 mm bzw. 4,0 mm betrugen, während die abgenutzten Beträge bei einem B'-B'-Schnitt und einem C'-C'-Schnitt des in der Figur 1 wiedergegebenen Erfindungsreifens 0,8 mm bzw. 1,0 mm betrugen. Ähnliche Ergebnisse wurden bei den Reifen der anderen Räder erhalten.
Gleichzeitg wurde die Handhabung auf trockener Straße und auf nasser Straße aufgrund des Gefühls beurteilt, wobei sich ergab, daß der Erfindungsreifen eine größere Straßengriffigkeit hatte und eine schärfere Lenkreaktion bewirkte. Außerdem wurde bestätigt daß die Greifkräfte verbessert waren, wenn auch nur geringfügig.
Zum Vergleich, wenn bei dem in der ausgelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 60-193.704 beschriebenen Reifen der Schnittwinkel zwischen der axial außen gelegenen Rillenwand der Umfangsrille und der Senkrechten auf der Oberfläche der Lauffläche 30º war, und der Schnittwinkel zwischen der axial innen gelegenen Rillenwand und der Senkrechten auf der Oberfläche der Lauffläche 10º war, betrugen die obenerwähnten, abgestuften Beträge bei einem B-B-Schnitt und einem C-C- Schnitt 2,3 mm bzw. 2,8 mm.
Wie oben erwähnt wurde, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ungleichmäßige Abnutzung des Reifens infolge der seitlichen Beschleunigung bemerkenswert wirksam verhindert werden, ohne die Wasserableitfähigkeit auf nassen Straßen zu vermindern.
Außerdem wurde ein Luftreifen der Reifengröße 255/40 ZR17 hergestellt, der ein Laufflächenmuster gemäß der Figur 11, und eine Rillenstruktur gemäß den Figuren 12a bis 12c hatte. Alle Umfangsrillen dieses Reifens hatten eine Breite von 14 mm und eine Tiefe von 8 mm, während alle Hilfsumfangsrillen eine Breite von 4 mm und eine Tiefe von 7 mm hatten. Alle seitlichen Rillen hatten eine Breite von 4 mm und eine Tiefe von 7 mm, und liefen unter 5º zu dem Äquator des Reifens hin zusammen, während der Winkel zwischen der Umfangsrille und der seitlichen Rille 15º betrug.
Bei den Umfangsrillen und den Hilfsumfangsrillen betrugen die in den Figuren 12a bis 12c wiedergegebenen Winkel α, β, γ und δ 40º, 10º, 30º bzw. 15º, während der Abstand h 5 mm betrug.
Außerdem wurde ein Reifen der gleichen Reifengröße mit einem Laufflächenmuster gemäß der Figur 11 hergestellt, wobei die Umfangsrillen 41a die in der Figur 12b wiedergegebene Querschnittsform hatten.
Diese Testreifen wurden aufgrund des Tests bezüglich ungleichmäßiger Abnutzung, des Antivibrations-Fahrkomfort-Tests, des Laufflächen- Wärmeerzeugungs-Tests, und des Wasserableitfähigkeits-Tests beurteilt, wobei die Ergebnisse in der folgenden Tabelle wiedergegeben sind. TABELLE Testreifen Vergleichsreifen Ungleichmäßige Abnutzung Antivibrations-Fahrkomfort Laufflächen-Wärmeerzeugung Wasserableitfähigkeit
Zur Ausführung der Tests wurde ein Personenwagen von normaler Größe mit einem Fahrer verwendet, wobei der Innendruck des Reifens 2,6 kp/cm² betrug. Die Beurteilungsergebnisse wurden durch eine Indexziffer ausgedrückt, wobei für die Testergebnisse des Vergleichsreifens die Indexziffer 100 zugrunde gelegt wurde. Je kleiner die Indexziffer ist, desto besser ist das Ergebnis.
Bei dem Test bezüglich der ungleichmäßigen Abnutzung wurde der Reifen aufgrund einer abgenutzten Stufe beurteilt, nachdem er eine Strecke von 30 km bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 100 km/h auf einer runden Teststrecke mit 0,7 km pro Runde gelaufen war. Bei dem Antivibrations- Fahrkomfort-Test wurden die vertikale Beschleunigung und der Geräuschpegel in dem Fahrzeug bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 40-120 km/h gemessen, während das Fahrzeug auf Straßen mit unterschiedlicher Oberflächenrauhigkeit, einschließlich Asphaltstraßen, Betonstraßen, usw. gefahren wurde.
Bei dem Laufflächen-Wärmeerzeugungs-Test wurde der Reifen auf einem Labor-Trommeltester unter einer Last von 570 kg bei einem Radsturzwinkel von 3º laufengelassen. Die Geschwindigkeit wurde, beginnend bei 15 km/h, in Stufen von 10 km/h erhöht, bis der Reifen beschädigt wurde. Die Wärmeerzeugung wurde aufgrund der Geschwindigkeit und der Zeit beim Auftreten der Beschädigung beurteilt.
Bei dem Wasserableitfähigkeits-Test wurde die Leistungsfähigkeit aufgrund der seitlichen Beschleunigung beurteilt, die erzeugt wurde, wenn der Reifen auf der Teststrecke in einen Wasserfilm von 10 mm Tiefe eindrang, während das Fahrzeug mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 100 km/h fuhr.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die ungleichmäßige Abnutzung des Reifens, die sich infolge der seitlichen Beschleunigung, insbesondere während des Kurvenfahrens bei hoher Geschwindigkeit, ergibt, in vorteilhafter Weise verhindert werden, ohne die Wasserableitfähigkeit, den Fahrkomfort oder die Laufflächen-Wärmeabgabefähigkeit zu opfern.

Claims

1. Radialer Hochleistungs-Luftreifen für einen Personenwagen, der aufweist: eine Lauffläche, die mit einer Vielzahl von im wesentlichen geraden Umfangsrillen (2-5) versehen ist, die sich in der Umfangsrichtung des Reifens erstrecken, eine Vielzahl von geneigten, seitlichen Rillen, die quer zu den Umfangsrillen verlaufen, und eine Vielzahl von Reihen von Stollenbereichen (6-10), die zwischen den Umfangsrillen, den seitlichen Rillen, und beiden Rändern der Lauffläche definiert sind, wobei mindestens die bei Anbringung des Reifens an einem Personenwagen am nächsten bei einem axial äußeren Rand der Lauffläche auf einer Kontaktfläche anzuordnende Umfangsrille (2) eine axial innere Wand und eine axial äußere Wand (2a) hat, dadurch gekennzeichnet, daß die axial äußere Wand bezüglich einer Senkrechten auf der Laufflächen-Oberfläche stärker geneigt ist als die axial innere Wand, um die Breite der Rille bis zu der Oberfläche der Lauffläche allmählich zu vergrößern, und zwar ab einer Stelle (P) die von der Laufflächen-Oberfläche um einen Abstand (h) entsprechend 10-70% der Tiefe (H) der Umfangsrille von dem Boden der Umfangsrille radial nach außen, entfernt ist, und die Breite der Öffnung der Umfangsrille zu der Oberfläche der Lauffläche hin in dem Bereich von 3-18 mm liegt.

2. Reifen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle um 20-50% der Tiefe der Umfangsrille von dem Boden der Rille radial nach außen entfernt ist.

3. Reifen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen einer Verlängerung des geneigten Bereichs der axial äußeren Rillenwand und der Senkrechten auf der Oberfläche der Lauffläche 25-60º beträgt.

4. Reifen gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 35-50º beträgt.

5. Reifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe der Stollenbereiche aus Blöcken (6a, 8a, 9a, 10a), die eine im wesentlichen rhombische Form haben, gebildet ist.

6. Reifen gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein spitzer Eckenbereich von jedem der Blöcke in der Reihe der axial außerhalb der Umfangsrille der Lauffläche anzuordnenden Stollenbereiche abgeschrägt ist, wobei sich die geneigte Oberfläche von der Oberfläche des ßlocks radial nach innen erstreckt.

7. Reifen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Anbringung des Reifens an einen Personenwagen axial innere Rillenwand (47b) der axial außerhalb der Äquatorebene des Reifens anzuordnenden Umfangsrille (41a) so geneigt ist, daß die Breite der Rille von dem Boden der Rille bis zu der Oberfläche der Lauffläche allmählich zunimmt, und die axial äußere Rillenwand (47a) einen ersten Bereich hat, der stärker geneigt ist als der Bereich der axial inneren Rillenwand (47b) der Umfangsrille, so daß die Breite der Rille von einer Stelle (P), die in der radialen Richtung von dem Boden der Rille einen gewissen Abstand hat, bis zu der Oberfläche der Lauffläche allmählich zunimmt, und ein zweiter Bereich der axial äußeren Rillenwand (47a) so geneigt ist, daß die Breite der Rille von der Stelle (P) bis zu dem Boden der Rille allmählich zunimmt.

8. Reifen gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß α = 10-50º, β = 0-25º, und α > β, und γ = 10-40º ist, und die Tiefe H der Rille ab dem Boden = 6-9 mm ist, wobei α, β und γ sind:

α: ein Winkel zwischen einer Verlängerung des ersten Bereichs der axial äußeren Rillenwand (47a) und einer Senkrechten (l) auf der Oberfläche der Lauffläche;

β: ein Winkel zwischen einer Verlängerung der axial inneren Rillenwand (47b) und einer Senkrechten (l) auf der Oberfläche der Lauffläche; und

γ: ein Winkel zwischen einer Verlängerung des zweiten Bereichs der axial äußeren Rillenwand (47a), der so geneigt ist, daß die Breite der Rille von der gewissen Stelle (P) bis zu dem Boden der Rille vergrößert wird, und einer Senkrechten (l) auf der Oberfläche der Lauffläche.

9. Reifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche mit einer gewissen Anzahl von parallelen, seitlichen Rillen versehen ist, die quer zu den Umfangsrillen verlaufen.