DE69606618T2

DE69606618T2 - Luftreifen

Info

Publication number: DE69606618T2
Application number: DE69606618T
Authority: DE
Inventors: Motoo Hayashi
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2016-12-24
Also published as: JP2934405B2; EP0787599A1; JPH09207521A; DE69606618D1; EP0787599B1; US5851322A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen mit einem verbesserten Laufstreifenabschnitt, der mit parabelförmigen Rillen versehen ist, um das Nässeverhalten des Reifens zu verbessern.
Da in letzter Zeit das Lärmverhalten der mechanischen Bauteile von Kraftfahrzeugen merklich verbessert worden ist, ist die Forderung stärker geworden, daß Reifen weniger Geräusch erzeugen sollten.
Auf der anderen Seite werden bei Luftreifen in großem Maße Laufstreifenprofile verwendet, die zur Festlegung von Blöcken Umfangs- und Axialrillen umfassen, um eine gutes Nässeverhalten bereitzustellen. Bisher ist zur Verbesserung des Nässeverhaltens üblicherweise die Anzahl und/oder Breite der Umfangs- und Axialrillen erhöht und/oder das Land/See- Verhältnis des Laufstreifens verkleiner worden.
Diese Gegenmaßnahmen erhöhen jedoch leicht den sogenannten Luftpumpton und Luftresonanzton. Deshalb nimmt das Reifenfahrgeräusch leicht zu. Bisher ist es unvermeidbar gewesen, derart gegensätzliches Nässeverhalten und Reifengeräusch einzustellen, indem eines von diesen geopfert wurde.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen zu schaffen, bei dem die Strömung von Wasser verbessert ist und gleichzeitig die Strömung von Luft verbessert ist, um das Nässeverhalten zu verbessern ohne das Reifengeräusch zu erhöhen.
Ein Reifen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist beispielsweise aus der GB-A-1499365 bekannt.
Erfindungsgemäß umfaßt ein Luftreifen einen Laufstreifenabschnitt mit einer Laufstreifenoberfläche, die Laufstreifenkanten, zwei Umfangsrillen, die jeweils auf jeder Seite des Reifenäquators und in der Nähe des Reifenäquators angeordnet sind und sich durchgehend in der Umfangsrichtung des Reifens erstrecken, so daß ein zentraler Teil zwischen den Umfangsrillen und zwei axial äußere Teile axial außen in bezug auf die Umfangsrillen definiert sind, und Axialrillen aufweist, die in jedem der axial äußeren Teile in Teilungsabständen P in der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind, und wobei sich jede der Axialrillen von einer der Umfangsrillen zu einer der Laufstreifenkanten entlang einer Parabel erstreckt, und wobei sich die Parabelachse parallel zur Axialrichtung des Reifens erstreckt und der Parabelbrennpunkt axial außen in bezug auf den Parabelscheitel angeordnet ist, wobei die Parabel einen Scheitel aufweist, der auf der axial äußeren Kante der Umfangsrille angeordnet ist, und die Axialrille eine axial äußere Kante aufweist, die sich auf der Parabel von dem Parabelscheitel zur Laufstreifenkante erstreckt.
Dementsprechend ist die Strömung von Wasser entlang der Parabel von der Umfangsrille zu den Axialrillen oder von den Axialrillen zur Umfangsrille sehr gleichmäßig hergestellt worden, und somit ist die Wasserabfuhr wirksam verbessert, um das Nässeverhalten zu verbessern.
Ferner ist die Strömung von Luft ebenso gleichmäßig und das Reifengeräusch, insbesondere das Pumpgeräusch, ist wirksam herabgesetzt, und infolgedessen ist das Resonanzgeräusch ebenfalls herabgesetzt.
Da die Rillenkanten entlang einer Parabel gekrümmt sind, wird außerdem verhindert, daß die Kanten gleichzeitig den Boden berühren, und infolgedessen wird der sogenannte Anprallton verringert, was das Reifengeräusch ebenfalls verringert.
Nun werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 2 eine Abwicklung ist, die ein Beispiel seines Laufstreifenprofils zeigt,
Fig. 3 ein Schaubild zur Erläuterung der Parabel und der Axialrillen ist,
Fig. 4 eine Strömung von Wasser in dem oben erwähnten Laufstreifenprofil zeigt,
Fig. 5 eine Abwicklung ist, die ein weiteres Beispiel des Laufstreifenprofils zeigt, und
Fig. 6 eine Abwicklung ist, die ein Laufstreifenprofil zeigt, das bei Vergleichsversuchen in einem Referenzreifen verwendet wird.
Fig. 1 zeigt einen Luftreifen 1 gemäß der Erfindung, der ein Radialreifen mit niedrigem Aspektverhältnis für Personenkraftwagen ist, und es ist ein Beispiel des Reifeninnenaufbaus gezeigt.
Der Reifen 1 umfaßt einen Laufstreifenabschnitt 2, zwei Seitenwandabschnitte 3, zwei axial beabstandete Wulstabschnitte 4, in denen jeweils ein Wulstkern 5 vorgesehen ist, eine radiale Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch den Laufstreifenabschnitt 2 und die Seitenwandabschnitte 3 erstreckt und um die Wulstkerne 5 herum umgeschlagen ist, so daß sie an diesen befestigt ist, und einen steifen Gürtel 7, der als ein Ring radial außerhalb der Karkasse 6 und innerhalb des Laufstreifenabschnitts 2 angeordnet ist.
In dem Laufstreifenabschnitt 2 sind zwei Umfangsrillen 9L und 9R (gattungsgemäß 9) und Axialrillen 10L und 10R (gattungsgemäß 10) angeordnet, so daß neuartige Laufstreifenprofile gebildet sind, wie sie in den Fig. 2-5 gezeigt sind.
Die Umfangsrillen 9L und 9R sind jeweils auf jeder Seite (linke Seite und rechte Seite) des Reifenäquators C und in der Nähe des Reifenäquators C angeordnet. Sie erstrecken sich durchgehend in der Umfangsrichtung des Reifens, so daß sie einen zentralen Teil des Laufstreifens zwischen den Umfangsrillen 9L und 9R und zwei axial äußere Teile 2L und 2R des Laufstreifens definieren, die sich jeweils von der axial äußeren Kante 9e von einer der Umfangsrillen 9L, 9R zu einer der Laufstreifenkanten Te erstrecken.
Die Axialrillen 10L und 10R sind in Umfangsrichtung in regelmäßigen oder unregelmäßigen Teilungsabständen angeordnet und mit den Umfangsrillen 9L bzw. 9R verbunden. Jede Axialrille 10 erstreckt sich als eine Parabel 12 von einer der Umfangsrillen 9 über eine der Laufstreifenkanten Te hinaus, so daß das axial innere Ende zur Umfangsrille 9 geöffnet ist und das axial äußere Ende in einen Endwandabschnitt 15 geöffnet ist.
Hier sind die Laufstreifenkanten Te jeweils als die axial äußerste Kante des Bodenkontaktbereiches des Laufstreifenabschnitts 2 unter der Bedingung definiert, wenn der Reifen auf seine Standardfelge aufgezogen, auf seinen Normaldruck aufgepumpt und dann mit 80% der maximalen Last belastet ist. Die Standardfelge ist eine Felge, die offiziell für den Reifen von beispielsweise der JATMA (Japan), der TRA (USA), der ETRTO (Europa) und dergleichen zugelassen ist, und der Normaldruck und die maximale Last sind offiziell von den gleichen Vereinigungen spezifiziert.
Die Laufstreifenbreite TW ist zwischen den Laufstreifenkanten Te definiert.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Parabel 12 gemäß der Gleichung
Y = A X²
beschrieben,
wobei A ein konstanter Wert im Bereich zwischen 0,030 und 0,060 ist.
Diese Gleichung ist auf der Grundlage von X-Y-Koordinaten ausgedrückt, bei denen sich die X-Achse parallel zur Umfangsrichtung des Reifens erstreckt, die Y-Achse sich parallel zur Axialrichtung des Reifens erstreckt, der Ursprung O in einem kleinen axialen Abstand H 1 vom Reifenäquator C angeordnet ist, die Längeneinheit H2 in der Y-Achse gleich einem Zehn tel des axialen Abstandes zwischen dem Ursprung O und der Laufstreifenkante Te ist, und die Längeneinheit H3 in der X-Achse gleich einem Zehntel eines Teilungsabstandes P ist.
Dementsprechend liegt der Scheitel der Parabel am Ursprung O, und die Parabelachse erstreckt sich parallel zur Axialrichtung des Reifens. Die Richtung der Parabel ist derart, daß der Brennpunkt axial außerhalb des Ursprungs O liegt.
Wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, sind mehrere Parabeln 12 auf jeder Seite des Reifenäquators C beschrieben, wobei deren Ursprünge O auf einer Umfangslinie 14 in Teilungsabständen P angeordnet sind.
Es ist möglich, für die Teilungsabstand P regelmäßige Teilungsabstände oder variable Teilungsabstände zu verwenden. Im Fall von variablen Teilungsabständen kann sich die oben erwähnte Längeneinheit H3 auf der einen Seite der Parabelachse von der der anderen Seite unterscheiden. Dementsprechend schneidet die Parabel 12 immer die in Umfangsrichtung benachbarten Parabeln 12 an den Punkten K, welche (+5, 25A) und (-5, 25A) sind.
In dieser Beschreibung sind die Teilungsabstände der Axialrillen 10 durch die Teilungsabstände P definiert. Die Anzahl der Teilungsabstände P pro Umfang liegt im Fall von Personenwagenreifen vorzugsweise im Bereich zwischen 40 und 80.
Ein Teil des Laufstreifens, der sich axial von der oben erwähnten geraden Umfangslinie 14 eine axiale Entfernung W1 nach innen erstreckt, ist als die Umfangsrille 9 eingepreßt.
Ferner ist ein im allgemeinen dreieckiger Teil (O-K-O), der von der geraden Umfangslinie 14 und zwei benachbarten Parabeln 12 umgeben ist, als ein sich erweiternder Verbindungsteil 17 zwischen der Umfangsrille 9 und der Axialrille 10 eingepreßt. Es ist durch den sich erweiternden Verbindungsteil 17 kein stufenartiger Unterschied bei der Tiefe des Kanals von der Umfangsrillen 9 zur Axialrille 10 gebildet, sondern es kann ein allmählicher Übergang möglich sein.
Deshalb sind mehrere sich erweiternde Verbindungsteile 17 wiederholt in der Umfangsrichtung des Reifens entlang der axialen Außenseite der Umfangsrillen 9 ausgebildet. Somit ist die Umfangsrille 9 derart anzusehen, daß sie eine axial äußere Kante mit einer welligen Ausgestaltung aufweist. Anderseits weist die axial innere Kante der Umfangsrillen 9 vorzugsweise eine im allgemeinen gerade Ausgestaltung auf.
Bei diesem Beispiel ist deshalb der zentrale Teil des Laufstreifens als eine sich in Umfangsrichtung durchgehend erstreckende, gerade Rippe ausgebildet. Um weiter einen Kanteneffekt bereitzustellen, ist es möglich, Lamellierungen, Einschnitte und dergleichen mit geringer Größe in dieser Rippe anzuordnen, die sich beispielsweise von den Kanten der Rippe in Richtung des Reifenäquators erstrecken jedoch vor dem Äquator enden, wie es in den Figuren gezeigt ist.
Der axiale Abstand H1 vom Reifenäquator C zur Linie 14 ist im Bereich zwischen dem 0,05 und 0,20fachen der Laufstreifenbreite TW festgelegt.
Der axiale Abstand W1 ist im Bereich zwischen dem 0,03 und 0,10 fachen der Laufstreifenbreite TW festgelegt.
In bezug auf jede der Parabeln 12 ist eine Axialrille 10 auf der einen Seite der Parabelachse ausgebildet, und auf der anderen Seite der Parabelachse ist eine Lamellierung 16 entlang der Parabel ausgebildet.
Ferner sind auf jeder Seite des Reifenäquators C die Axialrillen 10 auf der gleichen Seite der Parabelachsen ausgebildet.
Hier ist eine Lamellierung ein Einschnitt oder eine schmale Rille mit einer Breite zwischen 0 und 2 mm.
Infolgedessen erhöhen die zwischen den Axialrillen 10 definierten Blöcke 18 die Profilsteifigkeit in der Axialrichtung des Reifens, so daß die Seitenführungskraft und somit das Seitenführungsverhalten unter trockenen Bedingungen verbessert sein kann.
Andererseits können die Lamellierungen 16 ihren Kanteneffekt zur Verbesserung des Nässeverhaltens, insbesondere der Griffigkeit auf nasser Straße, zeigen, ohne die Profilsteifigkeit zu verringern.
Das axial äußere Ende jeder Lamellierung 16 endet vorzugsweise in dem Block 18, so daß die Profilsteifigkeit auf einem hohen Niveau erhalten bleibt.
Jede der Axialrillen 10 ist auf der anderen Seite der Parabel 12 als die gleiche Seite wie der Brennpunkt ausgebildet, wobei eine axial äußere Rillenwand 13A auf die Parabel 12 gesetzt ist und eine axial innere Rillenwand 13B sich im wesentlichen parallel dazu auf der Außenseite der Parabel erstreckt. Dementsprechend ist eine konvex gekrümmte Rillenkante oder Rillenwand ausgebildet, die sich von einem Parabelscheitel zur Laufstreifenkante erstreckt.
Die Rillenbreite W2 der Axialrillen 10 ist derart festgelegt, daß sie nicht größer als der axiale Abstand W1, jedoch größer als die Breite der Lamellierung ist.
In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel sind die Axialrillen 10R auf der rechten Seite des Reifenäquators C an der unteren Seite Re der Parabelachsen ausgebildet, jedoch sind die Axialrillen 10L auf der linken Seite auf der oberen Seite Fr ausgebildet, so daß ein Laufstreifenprofil gebildet ist, welches im wesentlichen Punktsymmetrie aufweist.
Außerdem ist der Laufstreifenabschnitt 2 bei diesem Beispiel mit zwei Umfangsrillen 11L und 11R, die jeweils in der Mitte von jedem der axial äußeren Teile 2L und 2R angeordnet sind und sich durchgehend in der Umfangsrichtung des Reifens erstrecken, zusätzlich zu den oben erwähnten beiden Umfangsrillen 9L und 9R versehen.
Dementsprechend wird, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, aufgrund der Anwesenheit der sich erweiternden Teile 17 die Strömung von Wasser entlang der Parabel 12 aus der Umfangsrille 9R zu den Axialrillen lOR und eben falls aus den Axialrillen 10L zur Umfangsrille 9L sehr gleichmäßig, und daher ist die Wasserabfuhr wirksam verbessert.
Da die Axialrille 10 entlang einer Parabel 12 liegt, gibt es ferner keinen Biegungspunkt, und der Widerstand gegenüber Wasserströmung und Luftströmung ist sehr klein.
In dem Fall des in Fig. 2 gezeigten punktsymmetrischen Laufstreifenprofils tritt ein Austrag von Wasser hauptsächlich in Richtung einer Seite des Reifens auf, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Deshalb werden die Reifen, die ein derartiges Profil aufweisen, auf ein Kraftfahrzeug derart aufgezogen, daß die Richtung des Wasseraustrags zur Außenseite des Fahrzeugs erfolgt. Infolgedessen ist das Wasser, das von den vorderen Reifen in Richtung der Innenseite des Wagens ausgetragen wird, vermindert, und die Last der Wasserbeseitigung auf den hinteren Reifen ist herabgesetzt, und das Nässeverhalten der Reifen ist insgesamt verbessert.
Fig. 5 zeigt eine Modifikation des oben erwähnten Laufstreifenprofils, bei der die Axialrillen 10R auf der einen (rechten) Seite des Reifenäquators C auf der oberen Seite Fr der Parabelachsen ausgebildet sind, und die Axialrillen 10L auf der anderen (linken) Seite ebenfalls auf derselben oberen Seite Fr ausgebildet sind, wodurch ein Laufstreifenprofil gebildet ist, das im wesentlichen um den Reifenäquator C herum achsensymmetrisch ist, jedoch das Profil sonst das Gleiche wie bei dem vorhergehenden Beispiel ist.
Wenn die oben erwähnte Konstante A in der Gleichung kleiner als 0,030 ist, nimmt die Erweiterung der sich erweiternden Teile 17 ab, und die Wirkung der sich erweiternden Teile auf das Herausleiten von Wasser aus den Umfangsrillen 9 zu den Axialrillen 10 wird unzureichend. Ferner werden die Ecken, die zwischen den Axialrillen und den Umfangsrillen ausgebildet sind, leicht abgerissen.
Wenn anderseits die Konstante A größer als 0,060 ist, wird der Schnittwinkel der Axialrille mit der Umfangsrille zu groß, und es kann keine gleichmäßige Strömung von Wasser aus der Axialrille zur Umfangsrille erhalten werden.

Vergleichsversuche

Es wurden Versuchsreifen mit einer Größe von 195/65R15 mit dem in Fig. 1 gezeigten Innenaufbau hergestellt und auf Nässeverhalten und Geräusch getestet. Der Beispielreifen wies das in Fig. 2 gezeigte Laufstreifenprofil auf, der Referenzreifen wies jedoch das in Fig. 6 gezeigte Laufstreifenprofil auf.

Geräuschversuch:

Unter Verwendung eines Personenkraftwagens mit 2000 cm³, der an allen Rädern (15 · 6JJ normale Felge) mit den Versuchsreifen (Druck: vorne 2,0 kgf/cm², hinten 1,9 kgf/cm²) versehen war, wurde das Fahrgeräusch über das Gefühl des Fahrers mit zehn Rängen bewertet, dabei sind 10 bis 7 ausgezeichnet, 6 durchschnittlich, 5 an der zulässigen Grenze und 1 bis 4 unzulässig.

Nässeverhaltensversuch:

Unter Verwendung eines Personenkraftwagens mit 2000 cm³, der an allen Rädern (15 · 6JJ normale Felge) mit den Versuchsreifen (Druck: vorne 2,0 kgf/cm², hinten 2,0 kgf/cm²) versehen war, wurde die Quer- oder Seitenbeschleunigung (lateral-G) auf einer Naßstrecke gemessen, um das Nässeverhalten zu messen. Das Versuchsfahrzeug wurde auf einer Rundstrecke mit 100 m Radius auf einem gepflasterten Straßenbelag gefahren, der mit einem 5 mm tiefen, 20 m langen Wasserbecken versehen war, und es wurde die Querbeschleunigung im Geschwindigkeitsbereich zwischen 70 und 90 km/h gemessen, um die durchschnittliche Querbeschleunigung in diesem Geschwindigkeitsbereich zu messen. Ferner wurde die maximale Querbeschleunigung gemessen.
Je größer der Wert ist, desto besser ist das Nässeverhalten.
Die Ergebnisse dieser Versuche sind wie folgt.
Aus den Versuchen wurde bestätigt, daß der Beispielreifen in bezug auf das Nässeverhalten den Referenzreifen überlegen war, obwohl das Geräusch verbessert war oder auf dem gleichen Niveau wie bei dem Referenzreifen erhalten blieb.

Claims

1. Luftreifen (1), der einen Laufstreifenabschnitt (2) mit einer Laufstreifenoberfläche umfaßt, die Laufstreifenkanten (Te), zwei Umfangsrillen (9), die jeweils auf jeder Seite des Reifenäquators (C) und in der Nähe des Reifenäquators (C) angeordnet sind und sich durchgehend in der Umfangsrichtung des Reifens (1) erstrecken, so daß ein zentraler Teil zwischen den Umfangsrillen und zwei axial äußere Teile (2L und 2R) axial außen in bezug auf die Umfangsrillen definiert sind, und Axialrillen (10) aufweist, die in jedem der axial äußeren Teile (2L und 2R) in Teilungsabständen P in der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind, wobei sich jede der Axialrillen (10) von einer der Umfangsrillen (9L, 9R) zu einer der Laufstreifenkanten (Te) entlang einer Parabel (12) erstreckt, und wobei sich die Parabelachse (Y) parallel zur Axialrichtung des Reifens erstreckt und der Parabelbrennpunkt axial außen in bezug auf den Parabelscheitel (O) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Parabel (12) einen Scheitel (O) aufweist, der auf der axial äußeren Kante (9e) der Umfangsrille angeordnet ist, und daß die Axialrille (10) eine axial äußere Kante (13A) aufweist, die sich auf der Parabel (12) von dem Parabelscheitel (O) zur Laufstreifenkante erstreckt.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Parabel (12) gemäß einer Gleichung

Y = AX²

beschrieben ist,

wobei A ein konstanter Wert im Bereich zwischen 0,030 und 0,060 ist, und die Gleichung auf der Grundlage von X-Y-Koordinaten ausgedrückt ist, bei denen die X-Achse sich parallel zur Umfangsrichtung des Reifens erstreckt, die Y-Achse sich parallel zur Axialrichtung des Reifens erstreckt, der Ursprung auf dem Parabelscheitel (O) in einem kleinen axialen Abstand H 1 vom Reifenäquator angeordnet ist, eine Längeneinheit H2 in der Y-Achse gleich einem Zehntel des axialen Abstandes zwischen dem Ursprung und der Laufstreifenkante ist, und eine Längeneinheit H3 in der X-Achse gleich einem Zehntel eines Teilungsabstandes P von dem Ursprung zu einem in Umfangsrichtung benachbarten Ursprung ist.

3. Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das ein im allgemeinen dreieckiger Teil (O-K-O), der von den in Umfangsrichtung benachbarten Parabeln (12) und einer zwischen deren Parabelscheiteln gezogenen, geraden Umfangslinie (14) umgeben ist, derart eingepreßt ist, daß ein sich erweitender Verbindungsteil (17) zwischen der Umfangsrille (9) und der Axialrille (10) gebildet ist.

4. Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in bezug auf jede Parabel (12) eine Axialrille (10) auf der einen Seite der Parabelachse (Y) ausgebildet ist.

5. Luftreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen Seite der Parabelachse (Y) eine Lamellierung (16) derart angeordnet ist, daß sie sich entlang der Parabel erstreckt.

6. Luftreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Seite des Reifenäquators (C) die Axialrillen (10) auf derselben einen Seite der Parabelachsen (Y) ausgebildet sind, jedoch auf der anderen Seite des Reifenäquators die Axialrillen (10) auf derselben anderen Seite der Parabelachsen (Y) ausgebildet sind.