Hintergrund der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft eine Verbesserung in der Luftreifenprofilauslegung.
Insbesondere betrifft die Verbesserung eine verbesserte umfängliche Rille,
welche für Reifenprofile ausgelegt ist. Die Erfindung findet Anwendung in neuen
Reifen und Ersatzprofilen, welche solche umfänglichen Rillen verwenden. Die
Auslegung ist insbesondere gut geeignet für Rippenlastwagenreifen mit
umfänglichen Rillen. Die Rillenverbesserung stellt begrenzten Schutz für die Basis
solcher Rillen gegen Eindringen von Steinen bereit und reduziert desweiteren das
Auftreten von Steinaufnahme und Rückhalt.
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Die Gummiprofile von Luftreifen sind in herkömmlicher Weise mit einer oder
mehreren transversal beabstandeten umfänglichen kontinuierlichen
Antrutschrillen versehen, um die Traktionseigenschaften des Reifens zu erhöhen. Diese
Rillen sind im wesentlichen gerade oder zick-zack-geformt.
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Die beabstandeten Rillen definieren massive Rippen, Rippenstollen oder
Rippenklötze der straßenberührenden Fläche des Reifens. Die Rillen erstrecken sich
radial nach innen von der bodenberührenden Fläche zu einer Basis, wobei sich
die Basis der Rille zwischen den Wänden bzw. Wandungen von benachbarten
Rippen oder Klötzen erstreckt.
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Die Rillen solcher Reifen erlauben es fremden Gegenständen, wie z.B. Steine,
aufgenommen zu werden und zurückgehalten zu werden. Gelegentlich kann ein
Stein oder ein anderer scharfer Gegenstand durch die Seitenwände der Rippen
gehalten oder gefangen werden. Solche Steine können in Kontakt mit der Basis
der Rille gedrängt werden, wobei sie die Basis der Rille potentiell schneiden oder
in sie eindringen können. Wenn das Eintreten bzw. Eindringen tief genug ist,
können die Verstärkungen in dem Brecher oder der Gürtelstruktur des Reifens
freigelegt werden. Solche Freilegung kann zu Oxydation oder Rost der
metallischen Kabel führen, wodurch die Struktur geschwächt wird.
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Ein zweites übliches Problem unterscheidet Schnitte in der Basis einer Rille von
Flächenbrüchen, die sich auf Ozondegration bzw. Verschlechterung beziehen.
Dies ist wichtig, da ein Schnitt in der dünnen Gummibasis einer Rille die
Verstärkungskabel einer Oxydation aussetzen kann. Die Oxydation schwächt das
Kabel bzw. den Draht und kann zu frühzeitigem Versagen bedingt durch
Kabelbruch führen. Ozonflächenbrüche erzeugen Flächenmakel, welche Schnitten
ähnlich sehen, jedoch nicht tief genug sind, um die Kabelverstärkung freizulegen.
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Lösungen gegen Felseindringen in eine Basis von Rillen wurden im vergangenen
versucht.
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Ein Luftreifen mit transversalen Querstollen oder Vorsprüngen ist in dem US-
Patent 3,706,334 beschrieben, welches am 19.12.1972 erteilt wurde.
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Ein Luftreifen mit einer Rippe, welche den Großteil der Basis einer Rille besetzt,
ist in dem französischen Patent 1 163 341 beschrieben.
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Vorangegangene Versuche zum Schützen der Basis der umfänglichen Rille gegen
Felseindringen beruhten auf eher großen Vorsprüngen, welche einen hohen
Anteil der rillenfreien Fläche besetzten. Solche Auslegungen reduzierten die
Menge von Wasser, welche die Rille aufnehmen konnte, was zu einer
Reduzierung der Feuchttraktionscharakteristik führte.
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Die hierin beschriebene Erfindung stellt eine effektive Steineindringbarriere
bereit, während der Betrag an Platz, welcher verwendet wird zum Bereitstellen
solch eines Schutzes minimiert ist. Des weiteren ist die Barriere einzigartig
ausgelegt um visuelle Andeutung des Vorhandenseins von
Felseindringungsbeschädigung in dem Bereich der Basis der Rille zu gewährleisten. Die
Barrierenauslegung ermöglicht es einem des weiteren, Flächenozonbruch von einem
tieferen Bruch, welcher durch Felseindringen verursacht ist, zu unterscheiden.
Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft ein verbessertes Reifenprofil mit einem Netto-zu-Brutto-
Verhältnis, welches größer als 50% ist, und einer Vielzahl von Rillen. Wenn das
Profil an einer Reifenkarkasse befestigt ist, weist es zumindest eine umfängliche
kontinuierliche Rille auf, welche sich zwischen straßenberührenden Rippen
erstreckt. Das verbesserte Profil ist durch einen umfänglichen kontinuierlichen
Vorsprung in der Basis der Rille gekennzeichnet. Der Vorsprung hat eine Höhe,
gemessen von der Basis der Rille radial nach außen, von weniger als 1/6 der
Tiefe der Rille. Die Dicke des Vorsprunges ist größer als die Hälfte der Höhe. Der
Vorsprung ist axial von benachbarten straßenberührenden Rippen beabstandet
und ist mit den Rippen durch eine Vielzahl von Streben verbunden. Die Streben
haben im wesentlichen dieselbe Höhe wie der Vorsprung und sind umfänglich
von den benachbarten Streben beabstandet.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Fig. 1 zeigt eine Aufsicht eines Reifens mit dem verbesserten Profil.
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Fig. 2 zeigt eine Aufsicht eines Abschnittes des Profils mit einer umfänglichen
Rille mit Vorsprung und Verstrebung.
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Fig. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Rille entlang der Linien 33
von Fig. 2.
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Fig. 4 ist eine Ansicht eines Abschnittes eines Profils gemäß dem Stand der
Technik.
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Fig. 4a ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes des Profils der Fig. 1 bis
3, wobei die Profilrille eine Beschädigung durch Felsen aufweist, welche
unterschiedlich bzw unterscheidbar von Ozonbrüchen ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Die Erfindung kann ebenfalls besser verstanden werden in dem Zusammenhang
der folgenden Definitionen, welche sowohl auf die Beschreibung als auch auf die
beigefügten Ansprüche anwendbar sind.
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"Ansichtsverhältnis" des Reifens bedeutet das Verhältnis von Schnitthöhe zu
Schnittbreite.
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"Axial" oder "axialwärts" wird hierin verwendet als Bezug auf Linien oder
Richtungen, welche parallel zu der Rotationsachse des Reifens sind.
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"Wegschlagen" wie es hierin verwendet wird, bedeutet einen Verlust von
kleinen Teilen des Reifens bedingt durch rauhen Boden; z.B. "Offroad".
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"Kompensierte Profilbreite" bedeutet die Profilbreite multipliziert mit dem
Ansichtsverhältnis.
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"Umfänglich", wie es hierin verwendet wird, bedeutet eine Ebene parallel zu der
Äquatorialebene.
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"Äquatorialebene (EP)" bedeutet die Ebene, welche senkrecht zu der
Rotationsachse des Reifens ist und durch die Mitte seines Profils reicht.
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"Abdruck" bedeutet das Kontakt- oder Berührungsmuster oder Bereich des
Kontaktes des Reifenprofils mit einer ebenen Fläche bei Null-Geschwindigkeit
unter Normallast und -druck.
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"Rille" bedeutet einen länglichen ausgelassenen Bereich in einem Profil, welcher
sich umfänglich oder lateral um das Profil in einer geraden, gekrümmten oder
Zick-Zack-Art erstrecken kann.
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Sich umfänglich und lateral erstreckende Rillen weisen manchmal gemeinsame
Abschnitte auf und können unterklassifiziert werden als "breit", "eng" oder
"Schlitz". Der "Schlitz" ist typischerweise in einem Profil mittels Stahlblättern
bzw. -klingen gebildet, welche in eine Form oder eine bearbeitete Form
eingeführt sind.
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Ein "Schlitz" ist eine Rille mit einer Breite in dem Bereich von etwa 0,2% bis
0,8% der kompensierten Profilbreite, während eine "enge Rille" eine Breite in
dem Bereich von etwa 0,8% bis 3% der kompensierten Profilbreite hat und eine
"breite Rille" eine Breite aufweist, welche größer als 3% davon ist.
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Die "Rillenbreite" ist gleich dem Profilflächenbereich, welcher durch eine Rille
oder einen Rillenabschnitt eingenommen wird, dessen Breite ihre mittlere Breite
über ihre Länge ist. Rillen, als auch andere Auslassungen reduzieren die
Steifigkeit der Profilbereiche, in welchen sie angeordnet sind. Schlitze werden häufig
zu diesem Zweck verwendet, als auch sich lateral erstreckende enge oder breite
Rillen. Rillen können verschiedene Tiefen in einem Reifen aufweisen. Die Tiefe
einer Rille kann sich um den Umfang des Profils verändern, oder die Tiefe einer
Rille kann konstant sein, jedoch unterschiedlich sein von der Tiefe einer anderen
Rille in dem Reifen. Wenn solche engen oder breiten Rillen im wesentlichen von
reduzierter Tiefe sind im Vergleich zu breiten, umfänglichen Rillen, welche sie
schneiden, werden sie angesehen als "Querstollen" bildend, und neigen zum
Erhalten eines rippenähnlichen Charakters in dem betroffenen Profilbereich.
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"Netto-zu-Brutto-Verhältnis" bedeutet das Verhältnis der Fläche bzw. des
Bereiches des Reifenprofils, welche normalerweise mit einer gepflasterten
Straßenfläche in dem Abdruck in Kontakt tritt, devidiert durch die Fläche des Profils in
dem Abdruck, welche die nichtberührenden Abschnitte, wie z.B. die innere
Profilfläche, umfaßt.
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"Radial" und "radialwärts" werden verwendet, um Richtungen zu bedeuten,
radial hin oder weg von der Rotationsachse des Reifens.
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"Rippe" bedeutet einen sich umfänglich erstreckenden Streifen von Gummi auf
dem Profil, welcher durch zumindest eine umfängliche "breite Rille" und
entweder eine zweite solche Rille oder eine laterale Kante des Profils definiert ist,
wobei der Streifen aus Gummi lateral ungeteilt ist durch gefaltete Tiefe, enge
oder breite Rillen. Wie hierin verwendet, kann eine Rippe definiert sein,
umfassend Massivrippen des Rippenstollentypes oder Rippenklotztypes.
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"Schnitthöhe" bedeutet die radiale Entfernung von dem nominellen
Felgendurchmesser zu dem maximalen äußeren Durchmesser des Reifens an der
straßenberührenden Fläche, und zwar am nächsten an seiner Äquatorialebene.
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"Schnittbreite" bedeutet den maximalen linearen Abstand parallel zu der Achse
des Reifens und zwischen dem Äußeren seiner Seitenwände, wenn und
nachdem er auf Normaldruck für 24 Stunden aufgeblasen wurde, jedoch unbelastet,
ausschließlich der Erhebungen bzw. Vorsprünge der Seitenwand, welche durch
Beschriftung, Verzierung oder Schutzstreifen gebildet sind.
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"Profil" bedeutet den Abschnitt eines Reifens, welcher mit der Straße in Kontakt
tritt, wenn der Reifen normal aufgeblasen ist und auf normaler Straße eingesetzt
wird.
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"Profilbreite" bedeutet die Bogenlänge der Profilfläche in der axialen Richtung,
d.h. in einer Ebene, welche durch die Rotationsachse des Reifens reicht.
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Mit Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein generell bei 10 gezeigter Reifen mit einem
Profil versehen, welches generell bei 20 gezeigt ist. Das Profil hat eine
umfänglich kontinuierliche Rille 30 beabstandet zwischen bodenberührenden Rippen
40 und 40' und eine Vielzahl von engen Rillen 50 und Rillensegmenten 52,
welche zwischen bodenberührenden Profilklötzen 60 beabstandet sind. Das
dargestellte Profilmuster ist von der Rippenklotztypkonfiguration.
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Fig. 2 ist eine vergrößerte Aufsicht eines Abschnittes des Profils 20 und zeigt
die umfänglich kontinuierliche Rille 30 in der Mitte des Profils angeordnet. Die
Rille hat einen umfänglich kontinuierlichen Vorsprung 12, welcher in der Basis
der Rille gezeigt ist. Der Vorsprung 12 ist in etwa axial mittig in der Basis 22 der
Rille 30 und äquidistant von den Wänden 42, 42' der benachbarten Rippen
beabstandet. Eine Vielzahl sich axial erstreckenden Streben 14 sind gezeigt. Die
Streben durchqueren den Vorsprung 12 und erstrecken sich davon verbindend
mit den Wänden 42, 42' der benachbarten Rippen 40, 40'.
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In Fig. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Rille 30 mit einem
Vorsprung 12 und einer Basis 22 dargestellt. Der Vorsprung 12 ist axial mittig in der
Basis der Rille 30 und erstreckt sich axial nach außen von der Basis der Rille zu
einer Entfernung von weniger als 1/6 der Gesamttiefe D der Rille 30. Die Strebe
14 hat, wie dargestellt, eine radiale Höhe gleich zu dem Vorsprung.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist die Dicke des Vorsprunges 12 etwa 2/3
der Vorsprungshöhe in der Mitte der Rille 30. Es ist empfohlen, daß die Dicke in
einem Bereich von 0,2% bis 0,8% der kompensierten Profilbreite ist. Die Strebe
14 hat eine Dicke, welche in etwa gleich der Dicke des Vorsprunges 12 ist. Die
bevorzugte Dicke ist etwa 0,67% von der kompensierten Profilbreite des
Reifens.
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Ein Lastwagenreifen gemäß der vorliegenden Erfindung wurde in einer 285/75
R 245-Reifengröße hergestellt. Die Basis der Rille war eine Voll-3,86mm (0,152
Inch)-Radiuskontur, welche sich zu den Wänden von benachbarten Rippen
erstreckt. Die Wände waren jeweils mit einer Neigung von 10º nach außen von
der Rillenbasis geneigt. Die Rillentiefe D war 10,72 mm (0,422 Inch). Die Rille
umfaßte einen Vorsprung mit einer Höhe von 1,52 mm (0,060 Inch) und einer
Dicke von 1 mm (0,040 Inch) und Streben derselben Höhe und Dicke wie der
Vorsprung. Die Streben waren etwa gleich beabstandet bei einer Entfernung von
weniger als 6,35 mm (0,250 Inch). Der Reifen hatte eine Profilbreite von etwa
203,2 mm (8,0 Inch) und ein Ansichtsverhältnis von 75% und eine
kompensierte Profilbreite von 152,4 mm (6,0 Inch). Die Dicke des Vorsprunges und der
Streben war 0,5% der aktuellen Profilbreite oder 0,67% der kompensierten
Profilbreite.
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Fig. 4 zeigt eine typische Rille eines Profils, wobei die Basis der Rille eine
Vielzahl von Brüchen oder Rissen aufweist. Herkömmliche Lastwagenreifen können
solchen Flächenbruch in der Basis der Profilrille als ein Ergebnis von
Umgebungsaussetzung mit Ozon oder als ein Ergebnis von scharfen Gegenständen, welche
in die Fläche eindringen, aufweisen. Ozonflächenbruch wird, obwohl
ungewünscht, im wesentlichen nicht die Reifenverstärkungsstruktur beeinträchtigen.
Eindringen bzw. Eintreten von scharfen Gegenständen kann jedoch andererseits
die Kabel- bzw. Drahtverstärkung freilegen. Solche Freilegung kann zu Oxydation
der Metallfläche führen und letztendlich zu Kabelversagen.
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Lastwagenreifen werden routinemäßig auf Beschädigung untersucht. Es ist sehr
schwierig in vielen Fällen einen harmlosen Ozonflächenmakel von einem
schlimmeren scharfen Gegenstandseindringungsbruch zu unterscheiden.
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In Fig. 4a ist ein vergrößerter Abschnitt einer Rille 30 gezeigt mit einem
Vorsprung 12 und Streben 14, welche in der Basis 22 der Rille 30 angeordnet sind.
Die Figur zeigt, daß wenn Ozonbruch 15 auftritt, seine Migration bzw.
Wanderung in der Basis der Rille begrenzt ist auf Abstände bzw. Räume zwischen den
Stegen 14. Die Stege 14 neigen dazu eine Unregelmäßigkeit in der Fläche
bereitzustellen, was die Fläche verstärkt, wodurch das Wachsen bzw.
Anwachsen von Rissen gehemmt wird. Alternativ, wenn ein scharfer Gegenstand, wie
z.B. ein Stein in die Basis 22 der Rille 30 eindringt, werden der Vorsprung 12
und die Verstrebung 14 im wesentlichen zuerst den Stoß aufnehmen bzw.
absorbieren und werden in den meisten Fällen die Basis 22 der Rille 30
schützen. In diesen Fällen, in denen das Eindringen tief in den Vorsprung 12 und die
Verstrebung 14 ist, kann lokales Wegschlagen, wie es bei 16 gezeigt ist, eine
visuelle Andeutung des eindringenden Gegenstandes darstellen.
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Die Auslegung des Vorsprunges ist beabsichtigt eine minimale Verstopfung in
dem ausgelassenen Bereich der Rille zu sein. Die Auslegung stellt begrenzten
Schutz gegen scharfe Gegenstände für den inneren Profilbereich direkt radial
innerhalb der Basis der Rille bereit. Der Vorsprung 12 und die Verstrebung 14
sind von einer geometrischen Form und Größe beabsichtigt zum lokalen
Wegschlagen beim Auftreten eines tiefen Fels- oder Steineindringens. Dieses
lokalisierte Wegschlagen führt zu besser sichtbaren beobachtbaren Mitteln zum
Erfassen einer schwerwiegenden Fels- oder Steineindringung hinein in die Basis
der Rille.
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Alternative Ausführungsformen der oben beschriebenen Erfindung können
umfassen, daß die Verstrebungen senkrecht zu der Rille, senkrecht zu dem
Vorsprung oder jegliche Kombination davon ist oder jegliche winkelmäßige
Ausrichtung der Verstrebung. Die Verstrebung kann beabstandet sein unter einer
Entfernung von weniger als einem Inch. In der bevorzugten Ausführungsform
war die Beabstandung weniger als 6,35 mm (0,25 Inch). Die Höhe des Vor-
sprunges sollte bevorzugt innerhalb eines Bereiches von 1 bis 2,45 mm (0,04
bis 0,1 Inch) sein. Die Dicke des Vorsprunges ist bevorzugt weniger als 3/4 der
radialen Höhe des Vorsprunges. In der bevorzugten Ausführungsform ist die
Dicke 2/3 der Höhe des Vorsprunges. Die Höhe und Dicke kann gemäß der
Auslegung der Profilkonfiguration verändert werden.