DE69028387T2

DE69028387T2 - Lauffläche für Luftreifen

Info

Publication number: DE69028387T2
Application number: DE69028387T
Authority: DE
Inventors: Bruno Pierre Maitre
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1990-12-18
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2010-12-19
Also published as: EP0450251A1; JPH04215506A; DK0450251T3; KR910021311A; EP0450251B1; ES2093021T3; KR0154898B1; ATE142150T1; CA2024231C; US5095963A; CA2024231A1; AU633693B2; JP2922318B2; GR3021877T3; AU7126791A; DE69028387D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Abschnitt von Reifen, welcher mit der Straße in Berührung tritt, wenn die Reifen normal aufgeblasen und unter Normallast sind, d.h. Reifenprofile. Sozusagen ist die Erfindung anwendbar sowohl auf neue als auch auf runderneuerte Reifen.
Der Profilabschnitt eines Luftreifens weist generell eine Vielzahl von Rillen darin auf, welche bodeneingreifende elastomere Elemente, wie z.B. Blöcke bzw. Klötze und Rippen definieren. Diese bodeneingreifenden Elemente sind üblicherweise bereitgestellt mit engen Einschnitten, wie z.B. Feinschnitten oder Schnitten. Ein Feinschnitt ist eine Rille mit einer Breite in dem Bereich von etwa 0,2% bis 0,8% der Profilbreite, d.h. der Bogenlänge der Profilfläche in der axialen Richtung, d.h. in einer Ebene, welche die Rotationsachse des Reifens enthält. Der Feinschnitt verschließt sich, wenn er in dem Reifenabdruck angeordnet ist, d.h. in dem Kontaktmuster des Reifenprofiles mit einer flachen Fläche bei null Geschwindigkeit und unter Normallast und -druck. Solch ein Feinschnitt ist typischerweise gebildet durch Stahlblätter bzw. Klingen, welche in einer Form bzw. Gußform oder Maschinenform oder einem Profilring zu diesem Zweck eingeführt sind. Ein Schnitt wird üblicherweise durch ein Schneidwerkzeug erzeugt und hat eine vernachlässigbare Breite.
Die Einschnitte können sich umfänglich oder lateralwärts bezüglich des Profils erstrecken, und zwar in einer geraden, einer gekrümmten oder einer zick-zack- Weise und können so tief sein wie die Rillen oder eine Tiefe aufweisen, welche sogar größer ist als die Rillentiefe. Die Einschnitte können durch die Seiten der Rippen und Klötze reichen oder können gebildet sein in deren inneren. Es ist bekannt, Einschnitte vorzusehen, welche in Ebenen liegen, welche nicht senkrecht zu Tangenten der Fläche des Profiles an ihrem Schnittpunkt verlaufen; die Neigung der Ebenen, welche benachbarte Einschnitte definieren, können identisch sein oder sich stufenweise entlang der Block- bzw. Klotzlänge unterscheiden. Es ist des weiteren bekannt, Einschnitte zu verwenden mit einer Tiefe, welche sich über die Länge der Einschnitte verändert, z.B. sogenannte Höckerklingen.
Einschnitte verbessern die Flexibilität bzw. Biegbarkeit bzw. Beugbarkeit der Klötze, ohne ihre Festigkeit zu zerstören. Das einfache, relative, longitudinale Gleiten zwischen den gegenüberliegenden Flächen eines Einschnittes erweicht bzw. schwächt den Widerstand des Klotzes bezüglich Beugung bzw. Biegung in dem Kontaktbereich zwischen Profil und Straße und verlangsamt somit den Wärmeaufbau bzw. die Wärmeerzeugung des Reifens. Die Einschnitte erhöhen ebenfalls den Reibungskoeffizienten der elastomeren Klötze bzw. Blöcke, und sie multiplizieren die Anzahl der bodeneingreifenden Kanten in dem Reifenabdruck, wodurch sie deutlich den Griff bzw. die Haftung des Reifens verbessern.
Wenn sich der Reifen abnutzt, verändert sich die Profiltiefe davon. Die Profilrillen werden generell enger, und die Einschnitte, welche lediglich ein paar Millimeter tief sind, verschwinden, wenn das Profilgummi sich abnutzt. Die reduzierte Tiefe der Rillen und der Einschnitte beeinträchtigt die wischende bzw. verdrängende und grabende bzw. eingreifende Wirkung der Profilfläche, wodurch die Traktions- und Bremsmerkmale des Reifens reduziert werden.
Abnutzung erhöht kontinuierlich die Steifigkeit bzw. Steife der Klötze und Rippen, welche gewählt wurden zum Optimieren der Kurvenmerkmale des neuen Reifens.
Die EP-A-378090, welche unter den Art. 54 (3) EPÜ fällt, offenbart ein Profilmuster, welches bereitgestellt ist mit Einschnitten, welche eine Gabel vorn im Querschnitt aufweisen. Zumindest zwei Einschnittsabschnitte erstrecken sich zu einem einzelnen Abschnitt, welcher die Profilfläche erreicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden und ein Reifenprofil zu schaffen, welches ein konstanteres Handhabungsansprechen aufweist, und zwar unabhängig von dem Abnutzungszustand des Profilmusters. Diese Aufgabe wird durch das Reifenprofil und die Form zum Vulkanisieren bzw. Aushärten von Reifen gelöst, wie in den beigefügten Ansprüchen beschrieben.
Die Vorteile liegen in einer insgesamt niedrigeren Geräuschentwicklung und einem höheren Komfort durch eine gleichförmige Klotz- bzw. Blocksteifigkeit während der Reifenlebensdauer. Der Abnutzungswiderstand des Profiles ist durch ein verringertes Gleiten der Klötze bzw. Blöcke auf der Straße verbessert. Da die Profilblöcke besser Unregelmäßigkeiten der Straße folgen, wird die Haftung bzw. der Griff des Reifens verbessert, insbesondere gegen Ende der Lebensdauer des Reifens. Des weiteren ist das Selbstausrichtungsdrehmoment verringert, selbst wenn der Reifen ein abgenutztes Profil aufweist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun beschrieben mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Profilklotzes gemäß der EP-A- 378090 während dem Vulkanisier- bzw. Aushärtschritt.
Fig. 2A, 2B und 2C sind bruchstückartige Ansichten desselben Profilmusterabschnittes, welcher im Unterschiedlichen Maß abgenutzt ist.
Fig. 3, 5, 7 und 9 sind Seitenansichten von Blättern bzw. Klingen, welche verwendet werden können zum Implementieren der Erfindung.
Fig. 4, 6, 8 und 10 sind Querschnitte der in den Fig. 3, 5, 7 bzw. 9 gezeigten Blätter bzw. Klingen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein einzelner elastomerer Klotz 1 eines Profilmusters während dem Vulkanisier- bzw. Aushärtschritt gezeigt mit einem Blatt 2, gemäß der Erfindung darin eingebettet. Die benachbarten Blöcke bzw. Klötze und Rippen des Profilmusters sind zum Zwecke der Einfachheit und der Klarheit nicht dargestellt; selbiges gilt für die Form bzw. Gußform, welche entweder von dem segmentierten oder von dem Zweistück bzw. Zweiteiletyp sein kann. Der radialwärts äußerste Abschnitt 5 des Blattes 2 hat eine rechteckige Form und ist teilweise eingeführt in und verklebt mit der Form bzw. Gußform (nicht dargestellt). Dieser rechteckige Abschnitt liegt in einer Ebene, welche einen Winkel bilden kann zwischen 0º und 30º bezüglich einer radialen Richtung, welche durch sie reicht. Radial wird verwendet, um Richtungen anzudeuten, radialwärts hinzu oder weg von der Rotationsachse des Reifens. Die radialwärts innersten zwei Lateralabschnitte 3, 4 des Blattes 2 divergieren von der Ebene, welche den rechteckigen Abschnitt 5 enthält und umschreiben in dieser Ausführungsform einen Teil eines Zylinders. Zum Sichern einer perfekten Füllung der Klotzform mit elastomerem Material ist es bevorzugt, daß die zwei Abschnitte 3, 4 des Blattes mehrere Fluß bzw. Durchflußöffnungen (nicht dargestellt) enthalten, welche ein freies Fliessen des elastomeren Materiales zu den radial äußersten Teilen der Klötze erlauben, und zwar beim Beginnen des Formgebens und während dem Vulkanisierschritt. Solche Flußöffnungen können einen kreisförmigen Schnitt und einen Durchmesser von einigen wenigen Millimetern aufweisen.
Wenn der Reifen ausgehärtet ist und die Form geöffnet ist, werden die Formteile und Blätter zurückgezogen von und aus dem Profilmuster. Die radialwärts innersten Abschnitte 3 und 4 von jedem Blatt schneiden das elastomere Material, welches in den Flußöffnungen angeordnet ist und verlassen das Reifenprofil durch den Feinschnitt, welcher in dem Block 1 durch den radialwärts äußersten Abschnitt 5 des Blattes gebildet ist; indem so verfahren wird, bewegen sich die Blatt- bzw. Klingenabschnitte 3 und 4 zueinander hin, und der Block bzw. Klotz verformt sich und öffnet sich leicht radialwärts nach außen an beiden Seiten des Feinschnittes. Es wird erwähnt, daß die Darstellung von Fig. 1 nicht maßstabsgetreu ist und daß die Beabstandung und die Abmessungen der Blatt- bzw. Klingenabschnitte übertrieben dargestellt sind mit explanatorischem Zweck: die Gesamthöhe eines Blattes 2 - gemessen in einer radialen Richtung - ist generell enthalten zwischen 3 und 10 mm und die maximale Beabstandung zwischen den zwei radialwärts innersten Abschnitten 3, 4 beträgt etwa 8 mm, so daß das Blatt die elastomere Verbindung verlassen kann, ohne den Klotz zu beschädigen. Eine bevorzugte elastomere Verbindung hat eine Shore-A-Härte in dem vulkanisierten Zustand von 63 und ein Modul von 7 MPa.
Unter Bezugnahme nun auf die Fig. 2A, 2B und 2C ist dieselbe Aufteilungslänge eines Reifenprofils gezeigt, hergestellt gemäß der Erfindung, und zwar in unterschiedlichen Abnutzungszuständen. Durch Aufteilungslänge ist die Auslegungszykluslänge von sich wiederholenden Profilmusterelementen um den Reifen gemeint. Wie es in Fig. 2A dargestellt ist, ist das Profilelement 20, welches fast neu ist, aufgeteilt in zwei Teile 21 und 22 durch den Feinschnitt 23, welcher erzeugt ist durch den radial äußersten Abschnitt 5 des Blattes 2. Derselbe Profilabschnitt, welcher in Fig. 2B gezeigt ist, ist um etwa 30% seiner ursprünglichen radialen Höhe abgenutzt, und das Profilelement 20 weist zwei Feinschnitte 24 und 25 darin auf, welche erzeugt sind durch die radialwärts innersten zwei Abschnitte 3, 4 des Blattes 2. Die zwei Feinschnitte kompensieren teilweise den Haftungs- bzw. Griffverlust des Reifens, welcher bedingt ist durch die verringerte Höhe des umgebenden Profilelementes. Derselbe Profilabschnitt, welcher in Fig. 2C gezeigt ist, ist um etwa 70% seiner ursprünglichen radialen Höhe abgenutzt. Der Anstieg des Abstandes zwischen den Feinschnitten (Bezugszeichen 24 und 25) reduziert maßgeblich die Steifigkeit des Profilelementes 20.
In Fig. 3 und in Fig. 4, welche jeweils eine Seitenansicht bzw. einen Schnitt entlang der Ebene VI-VI durch das Blatt von Fig. 3 darstellen, ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wobei die Flußöffnungen 50 in dem Blatt so groß wie möglich gewählt wurden. Längliche Streifen 52 und 53 verbinden eine Platte 54 von rechteckiger Form mit zwei Schneidkanten 51, welche so weit wie möglich senkrecht zu der Fläche des unvulkanisierten Reifens verlaufen, wenn sie den Reifen während dem Verschließen der Form 55 erreichen. Wenn die Form bzw. die Gußform geöffnet wird nach dem Vulkanisierschritt, werden die länglichen Streifen 52, 53 die Schneidkanten 51 mit einer scharfen bzw. geschärften oberen Seite durch das elastomere Material ziehen, wodurch sie Schnitte in dem Reifenprofil hinterlassen.
In Fig. 5 und in Fig. 6, welche einen Schnitt entlang der Ebene VIII-VIII durch die Ausführungsform der Erfindung, welche in Fig. 5 gezeigt ist, darstellen, ist ein Blatt dargestellt mit einer radial äußersten Platte 70, welche in der Form bzw. Gußform 77 befestigt ist. Mehrere längliche bzw. verlängerte Streifen 71 verbinden zwei Schneidkanten 72, welche sowohl ihre radialwärts innersten als auch äußersten Seiten geschärft haben, mit der Platte 70. Wenn die Form offen ist, sind die Schneidkanten gegeneinander angeordnet, wie es durch die Bezugszeichen 74 und 75 angedeutet ist. Durch Schließen der Form schneiden die Schneidkanten in den unvulkanisierten Reifen hinein und trennen sich kontinuierlich als Funktion der Neigung der Schneidkanten bezüglich einer radialen Richtung, welche sie schneiden. Schließlich nehmen sie eine beabstandete Position an, wie es durch die Bezugszeichen 73 und 76 angedeutet ist. Wenn die Form geöffnet wird nach dem Vulkanisierschritt, ziehen die länglichen Streifen 71 die Schneidkanten 72 aus dem elastomeren Material, wodurch Einschnitte in dem Reifenprofil geschnitten werden. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, können die Schneidkanten 72 eine größere Länge aufweisen als die Platte 70. In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Streifen 71 eine Länge von etwa 6 mm und sind aus Federstahl hergestellt.
Zum Bestimmen der Neigung der Schneidkanten muß berücksichtigt werden, wie sich die unterschiedlichen Musterelemente in der Form beim Verschließen um den unvulkanisierten Reifen verhalten. Die lateralen Teile der Segmente einer Segmentform bewegen sich z.B. schräg hin zu dem unvulkanisierten Reifen.
Die Schnitte, welche erzeugt werden durch die Schneidkanten 73 und 76, haben eine geringere Breite als die Feinschnitte, welche in dem elastomeren Material durch die Platte 70, die länglichen Streifen 71 und die Schneidkanten selbst geformt bzw. gebildet sind. Dieser Breitenunterschied beeinflußt den Wärmeaufbau bzw. die Wärmeerzeugung in dem Profil; hat jedoch keinen größeren Einfluß auf die Traktionseigenschaften, da es der hohe lokale Druck an der Kante des Einschnittes ist, welcher die wischende bzw. verdrängende und grabende bzw. eingreifende Wirkung des Profils verbessert.
Bisher wurde die Erfindung offenbart mit einem Blatt, welches einen äußeren Abschnitt aufweist, welcher sich aufteilt hin zu zwei inneren Abschnitten. In einer alternativen Ausführungsform, welche in Fig. 7 bis 10 gezeigt ist, teilt sich der äußere Abschnitt auf in drei innere Abschnitte mit möglicherweise unterschiedlichen Längen und Tiefen.
Fig. 7 und 8 repräsentieren jeweils eine Seitenansicht eines Blattes und dessen Schnitt entlang der Ebene X-X. Das Blatt hat einen radialwärts äußersten Abschnitt 90, welcher sich aufteilt in einen mittleren Abschnitt 93 und zwei Lateralabschnitte 91 und 92. Der mittlere Abschnitt 93 ist im wesentlichen kontinuierlich zu dem radial äußersten Abschnitt 90 angeordnet. Beide Lateralabschnitte sind von dem mittleren Abschnitt getrennt und erstrecken sich hin zu im wesentlichen der gleichen Gesamttiefe wie der Mittelabschnitt. Sowohl die beiden Lateralabschnitte als auch der mittlere Abschnitt sind bereitgestellt mit einer Vielzahl von Flußöffnungen 98, welche ein freies Fließen von elastomerem Material erlauben. Ein Profilelement, welches um etwa 40% von seiner ursprünglichen radialen Höhe abgenutzt ist, wird drei Feinschnitte vom Boden aufweisen. Um das Zurückziehen der Blätter aus dem Profilmuster zu erleichtern, haben die Lateralblattabschnitte 91 und 92 eine geringere Länge als der Mittelabschnitt 93; des weiteren hat der radialwärts äußerste Blatt- bzw. Klingenabschnitt 90 in einer bevorzugten Ausführungsform eine größere Breite als die anderen Blattabschnitte. Diese Breite kann in einem Bereich liegen zwischen etwa 1% und 3% der Profilbreite.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, welche als eine Seitenansicht in Fig. 9 und als ein Schnitt entlang der Ebene XII-XII in Fig. 10 gezeigt ist, teilt sich der radialwärts äußerste Abschnitt 110 auf in einen mittleren Abschnitt 115 und einen Lateralabschnitt 113 bei etwa 35% der Blatt- bzw. Klingenhöhe. Der mittlere Abschnitt 115 wiederum teilt sich auf in einen weiteren mittleren Abschnitt 116 und einen Lateralabschnitt 112 bei etwa 70% der Blatthöhe. Solch eine Blattauslegung erlaubt ein präziseres Feineinstellen der Profilhaftung bzw. des Profilgriffes als eine Funktion seines Abnutzungszustandes. Die mittleren Blattabschnitte 110, 115, 116 nehmen hier eine Trapezoidform an, um das Zurückziehen bzw. Herausziehen des Blattes aus dem vulkanisierten Reifenprofil zu erleichtern. Die Blattabschnitte sind bereitgestellt mit einer Vielzahl von Flußöffnungen 114.
Während einige repräsentative Ausführungsformen und Details gezeigt wurden zum Zwecke der Darstellung der Erfindung, wird es dem Durchschnittsfachmann offensichtlich sein, daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen durchgeführt werden können innerhalb des Umfanges der Ansprüche.

Claims

1. Reifenprofil, umfassend elastomeres Material, mit einer Vielzahl von Rillen darin, welche bodeneingreifende elastomere Elemente (1) definieren, wobei die Elemente bereitgestellt sind mit Einschnitten, wobei die Einschnitte Feinschnitte sind mit einer Breite, einer Länge und einer Tiefe und Schnitte mit einer Länge und einer Tiefe haben, wobei zumindest eine der Elemente (1) einen ersten Einschnitt (23) darin aufweist, welcher sich von der Profilfläche hin zu dem Inneren des elastomeren Materials erstreckt, wo sich der Einschnitt aufteilt in zumindest zwei Einschnittsabschnitte (24, 25), welche sich weg von der Profilfläche erstrecken, wobei die Einschnittsabschnitte über zumindest einen Teil ihrer Tiefe voneinander weg divergieren, wobei ein Teil von zumindest einem der Einschnittsabschnitte (24, 25) im wesentlichen keine Breite aufweist.

2. Reifenprofil nach Anspruch 1, bei welchem der erste Einschnitt (23) eine größere Länge aufweist als zumindest einer der Einschnittsabschnitte (24, 25).

3. Reifenprofil nach Anspruch 1, bei welchem der erste Einschnitt (23) eine größere Breite aufweist als zumindest einer der Einschnittsabschnitte (24, 25).

4. Reifenprofil nach Anspruch 1, bei welchem der erste Einschnitt in einer Ebene liegt, welche einen Winkel zwischen 0º und 30º bezüglich einer radialen Richtung bildet, welche durch ihn reicht.

5. Reifenprofil nach Anspruch 1, bei welchem der erste Einschnitt (23) zuzüglich einem der Einschnittsabschnitte (24, 25) eine kombinierte radiale Tiefe aufweist, welche im wesentlichen gleich zu der Rillentiefe ist.

6. Reifenprofil nach Anspruch 1, bei welchem zumindest einer der Einschnittsabschnitte (24, 25) sich aufteilt in zwei weitere Einschnittsabschnitte, welche voneinander divergieren und sich weg von der Profilfläche erstrecken.

7. Form zum Vulkanisieren von Reifen&sub1; umfassend Blätter (2), welche teilweise in die Form eingeführt sind, wobei die Blätter eine Breite, eine Länge und eine Höhe aufweisen, wobei zumindest eines der Blätter einen ersten Abschnitt (5) aufweist, welcher sich von der Formfläche hin zu dem Inneren der Form erstreckt, wo sich das Blatt aufteilt in zumindest zwei Blattabschnitte (3, 4), welche sich weg von der Formfläche erstrekken, wobei die Blattabschnitte über zumindest einen Teil ihrer Höhe voneinander divergieren, wobei die zwei Abschnitte (3, 4) des Blattes mehrere Flußöffnungen enthalten, welche ein freies Fliessen von elastomerem Material zum Beginn der Formgebung und während dem Vulkanisierschritt erlauben.

8. Form nach Anspruch 7, bei welcher der Durchmesser einer kreisförmigen Flußöffnung umfaßt ist zwischen 1 und 1,5 mm.

9. Form nach Anspruch 7, bei welcher ein Blatt eine Platte (54) von recheckiger Form enthält, welche in der Form befestigt ist, wobei längliche Streifen (52, 53) die Platte (54) mit zwei Schneidkanten (51) mit einer geschärften oberen Seite verbinden.

10. Form nach Anspruch 7, bei welcher ein Blatt aufweist eine Platte (70), welche in der Form (77) befestigt ist und mehrere längliche Streifen (71), welche zwei Schneidkanten (72) mit sowohl ihrer radial innersten als auch äußersten Seite geschärft mit der Platte (70) verbinden.

11. Form nach Anspruch 7, bei welcher ein Blatt einen radialwärts äußersten Abschnitt (90) aufweist, welcher sich aufteilt in einen mittleren Abschnitt (93) und zwei Lateralabschnitte (91, 92).

12. Reifen, hergestellt in einer Form gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11.