DE69608926T2

DE69608926T2 - Radiale Luftreifen

Info

Publication number: DE69608926T2
Application number: DE69608926T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kadowaki; Yasuo Ohsawa
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2016-04-27
Also published as: DE69608926D1; EP0739759A3; EP0739759B1; EP0739759A2; ES2149427T3; US5803998A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf radiale Luftreifen für relativ kleine Autos, wie Personenwagen, geschlossene Lieferwagen, offene Lieferwagen, Lastwagen, und dergleichen, und insbesondere auf einen radialen Luftreifen, der eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung eines Laufflächengummis in einem Laufflächenbereich hat.
Wenn ein Auto, insbesondere der obige Typ eines relativen kleinen Autos, relativ häufig auf einer Straßenoberfläche, die viele Kurven und abfallende/ansteigende Strecken hat, gefahren wird, tendieren die an dem Auto angebrachten Reifen zu einer ungleichmäßigen Abnutzung, wobei die Abnutzung des in den beiden Seitengebieten des Laufflächenbereichs (die Schultergebiete genannt werden) gelegenen Laufflächengummis stärker ist als die Abnutzung des in dem mittleren Gebiet des Laufflächenbereichs gelegenen Laufflächengummis.
Wenn die ungleichmäßige Abnutzung fortschreitet, wird der Reifen zu einem gebrauchten Reifen, wobei eine große Menge unverbrauchter Gummi in dem mittleren Gebiet des Laufflächenbereichs zurückbleibt, wodurch eine wirksame Nutzung des Reifens verhindert wird. Daher wird versucht, das Kronenprofil des Laufflächenbereichs im Querschnitt so weit wie möglich zu verrunden (d. h., das Kronenprofil wird durch Bögen definiert, die einen kleinen Krümmungsradius haben), was wirksam sein soll, und häufig als eine Gegenmaßnahme zur Verbesserung dieser Art von ungleichmäßiger Abnutzung gewählt wird.
Es wurde jedoch bestätigt, daß diese Gegenmaßnahme sicherlich wirksam ist für die Steuerung der ungleichmäßigen Abnutzung beim relativ häufigen Fahren auf einer kurvenreichen Straße, aber die ungleichmäßige Abnutzung des Schultergebietes bei Geradeausfahrt in unerwünschter Weise fördert. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß die Differenz der Bodenkontaktlänge zwischen dem mittleren Gebiet des Kronenprofils des Laufflächenbereichs und dem Schultergebiet während der Geradeausfahrt groß ist.
Ein Reifen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist z. B. aus EP-A-0402303 bekannt. Außerdem ergibt sich aus diesem Dokument, daß die axiale Breite des ersten Radius 40% bis 60% der Laufflächenbreite beträgt, und die ungefähren Radien angegeben sind als R&sub1; = 10 · W, R&sub2; = 2 · W, und R&sub3; = 0,45 · W.
Ein Ziel der Erfindung ist daher, radiale Luftreifen zu verwirklichen, die eine große Nutzungsdauer haben, und die durch Verhinderung einer vorzeitigen Abnutzung des Laufflächengummis in dem Schultergebiet zu der wirksamen Nutzung des Reifens beitragen können, so daß sich der Laufflächengummi längs des Kronenprofils in der Breitenrichtung gleichmäßig abnutzt, und zwar unabhängig davon, ob die Hauptfahrform Kurvenfahrt oder Geradeausfahrt ist, und unabhängig von dem Mischungsverhältnis der beiden Fahrformen.
Gemäß der Erfindung wird ein radialer Luftreifen verwirklicht, aufweisend zwei Wulstbereiche, zwei Seitenwandbereiche, und einen sich zwischen den Seitenwandbereichen toroidförmig erstreckenden Laufflächenbereich, wobei eine Krone des Laufflächenbereichs in einem Schnitt gemäß einer die Drehachse einer Reifen-Rad-Einheit umfassenden Schnittebene, wenn der Reifen auf einer Standardfelge angebracht ist und auf den Standard-Innendruck aufgeblasen ist, aus einem zusammengesetzten Bogen besteht, der mindestens drei Bögen, die verschiedene Krümmungsradien haben, glatt miteinander verbindet; und wobei, wenn die Krone von der Äquatorebene des Reifens zu einem Rand der Krone hin in ein Mittelgebiet, ein Zwischengebiet und ein Schultergebiet in dieser Reihenfolge unterteilt ist, und der Abstand von der Äquatorebene bis zu einem äußeren Rand von jedem dieser Gebiete L ist, und der Krümmungsradius eines Bogens in jedem dieser Gebiete R ist, und der Abstand L&sub1; und der Krümmungsradius R&sub1; des Mittelgebietes, der Abstand L&sub2; und der Krümmungsradius R&sub2; des Zwischengebietes, und der Abstand L&sub3; und der Krümmungsradius R&sub3; des Schultergebietes die folgenden Beziehungen bezüglich des Abstandes W, der in der Kontaktzone von dem äußersten Rand der Krone bis zu der Äquatorebene reicht, erfüllen, wenn die Einheit unter einer Standardlast auf eine ebene Platte gedrückt wird und danach die Last weggenommen wird, wobei die Verbesserung ist:
L&sub1; = (0,3 - 0,6) · W, R&sub1; = (8 - 20) · W,
L&sub2; = (0,6 - 0,9) · W, R&sub2; = (1,5 - 3,5) · W,
L&sub3; = (0,9 - 1,0) · W, R&sub3; = (0,5 - 1,0) · W.
Die Erfindung wird nun weiterhin beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die Folgendes darstellen:
Die Fig. 1 ist eine schematische radiale Schnittansicht der rechten Hälfte einer Einheit aus einem erfindungsgemäßen radialen Luftreifen und einer Felge.
Die Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Verteilung der Bodenberührugslänge in einem Bodenkontaktgebiet bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wiedergibt.
Die Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Verteilung des Bodenkontaktdrucks in einem Bodenkontaktgebiet bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wiedergibt.
Die Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, die ein Abriebmuster eines herkömmlichen Reifens veranschaulicht.
Die Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Verteilung des Bodenkontaktdrucks bei dem herkömmlichen Reifen wiedergibt.
In der Fig. 1 ist ein radialer Schnitt der rechten Hälfte einer Reifen-Felge-Einheit, bei der ein radialer Luftreifen 1 auf einer Standardfelge 10 angebracht ist und bis auf einen Standard-Innendruck aufgeblasen ist, schematisch wiedergegeben. In diesem Fall ist der radiale Schnitt der linken Hälfte nicht unbedingt identisch mit dem radialen Schnitt der rechten Hälfte, d. h., die beiden Schnitte können ein wenig verschieden sein. Außerdem ist die Felge nur durch eine äußere Profillinie wiedergegeben. Die Kennziffer 10F bezeichnet einen Felgenflansch. Die Standardfelge und der Standard-Innendruck basieren auf einer zulässigen Felge und einer Ladekapazität-Luftdruck-Tabelle, die einer in dem JATMA YEAR BOOK 1992 (Standard der Japan Auto Tire Manufacturers Association) definierten Größe eines Radialreifens entspricht.
Der in der Fig. 1 wiedergegebene radiale Luftreifen 1 weist zwei Wulstbereiche 2, zwei Seitenwandbereiche 3, und einen sich zwischen den Seitenwandbereichen 3 toroidförmig erstreckenden Laufflächenbereich 4 auf. Außerdem ist der Reifen 1 versehen mit einer radialen Karkasse 5, die sich zwischen zwei Wulstkernen 2c erstreckt, die in die Wulstbereiche 2 eingebettet sind und die Wulstbereiche 2 verstärken, den Seitenwandbereichen 3 und dem Laufflächenbereich 4, einem Gürtel 6, der den Laufflächenbereich verstärkt, und einer sogenannten Schicht 7 aus Nyloncordfäden, die im wesentlichen längs des Umfangs des Laufflächenbereichs 4 angeordnet sind, um jedes Randgebiet des Gürtels 6 zu verstärken. Andererseits sind die in dem Laufflächengummi 4t gebildeten Rillen weggelassen.
Eine Krone 4c des Laufflächenbereichs 4 (Bezeichnung einer Lauffläche oder einer Laufflächenoberfläche bei einem Reifenschnitt) besteht aus einem zusammengesetzten Bogen, der mindestens drei Bögen, die verschiedene Krümmungsradien haben, glatt miteinander verbindet. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der zusammengesetzte Bogen aus drei Bögen, welche die Krümmungsradien R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; haben. Der hier verwendete Ausdruck "glatte Verbindung" bedeutet, daß die Bögen so verbunden sind, daß sie zu aneinandergrenzenden bogenförmigen Kurven werden, die Kontakt miteinander haben, oder bei einem gemeinsamen Punkt zwischen den zwei aneinandergrenzenden, bogenförmigen Kurven eine gemeinsame Tangente haben.
Die Krone 4c ist von einer Äquatorebene E des Reifens zu einem Rand der Krone 4c hin in ein Mittelgebiet, ein Zwischengebiet und ein Schultergebiet in dieser Reihenfolge unterteilt. Hinsichtlich der Entfernungen der äußeren Ränder dieser Gebiete, gemessen von der Äquatorebene E, entspricht das Mittelgebiet einem Gebiet, das von einer Entfernung L&sub1; überdeckt wird, und das Zwischengebiet einem Gebiet, das zwischen der Entfernung L&sub1; und einer Entfernung L&sub2; definiert ist, und das Schultergebiet einem Gebiet, das zwischen der Entfernung L&sub2; und einer Entfernung L&sub3; definiert ist. Alle diese Gebiete erstrecken sich über den ganzen Umfang des Laufflächenbereichs.
Bei dem vollen Profil der Krone 4c hat das Mittelgebiet einen Krümmungsradius R&sub1;, das Zwischengebiet einen Krümmungsradius R&sub2;, und das Schultergebiet einen Krümmungsradius R&sub3;.
Die Entfernungen L&sub1;, L&sub2; und L&sub3; werden in Beziehung zu dem äußersten Rand P der Krone bestimmt, wie unten erwähnt wird. Das heißt, der hier verwendete Ausdruck äußerster Rand P bedeutet einen Kronenrand, der an einem äußersten Rand des Reifens 1 in einer Kontaktzone gelegen ist, wenn eine auf den Standard-Innendruck aufgeblasene Einheit aus dem Reifen 1 und der Felge 10 unter der Standardlast auf eine ebene Platte gedrückt wird, und diese Last danach weggenommen wird, wie in der Fig. 1 gezeigt ist. Hinsichtlich der Entfernung W, die von dem äußersten Rand P bis zu der Äquatorebene E reicht, liegt die Entfernung L&sub1; innerhalb eines Bereichs von 0,3 W - 0,6 W, und die Entfernung L&sub2; innerhalb eines Bereichs von 0,6 W - 0,9 W, und die Entfernung L&sub3; innerhalb eines Bereichs von 0,9 W - 1,0 W. In diesem Fall ist der äußerste Rand P ein äußerster Rand der Krone, der bezüglich der Äquatorebene E auf einer Seite gelegen ist, welche die Entfernungen L&sub1;, L&sub2;, L&sub3; definiert. Außerdem ist die obige Kontaktzone ein Kontaktgebiet der Lauffläche in einem Zustand, in dem die Rotationsachse der Einheit unter der Standardlast parallel zu einer Oberfläche der ebenen Platte ist.
Außerdem werden die Krümmungsradien R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;, wie die obigen Entfernungen, in Beziehung zu der Entfernung W zwischen dem äußersten Rand P der Krone 4c und der Äquatorebene E bestimmt. Das heißt, der Krümmungsradius R&sub1; liegt innerhalb des Bereichs 8 W - 20 W, der Krümmungsradius R&sub2; liegt innerhalb des Bereichs 1,5 W - 3,5 W, und der Krümmungsradius R&sub3; liegt innerhalb des Bereichs 0,5W - 1,0 W. Um durch glattes Verbinden dieser Bögen, welche die Krümmungsradien R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; haben, einen zusammengesetzten Bogen zu bilden, wird der Mittelpunkt des Krümmungsradius R&sub1; in die Äquatorebene E des Reifens gelegt, und der Mittelpunkt des Krümmungsradius R&sub2; auf eine Linie des Krümmungsradius R&sub1; gelegt, die durch einen Punkt der Krone 4c bei der Entfernung L&sub1; hindurchgeht, und der Mittelpunkt des Krümmungsradius R&sub3; auf eine Linie des Krümmungsradius R&sub2; gelegt, die durch einen Punkt der Krone 4c bei der Entfernung L&sub2; hindurchgeht.
Die Erfinder haben die volle ungleichmäßige Abnutzung des Laufflächengummis, die in dem Schultergebiet des herkömmlichen Reifens hervorgerufen wird, beobachtet, wenn die Häufigkeit des Kurvenfahrens bei einem Auto groß ist, und eine seitliche Kraft, die beim Kurvenfahren von der Straßenoberfläche auf die Laufflächenoberfläche des Laufflächenbereichs einwirkt, groß ist, oder die in dem Reifen erzeugte Seitenkraft oder Kurvenfahrkraft groß ist, und sie kamen zu der unten erwähnten ersten und zweiten Schlußfolgerung.
Es ist bekannt, daß dann, wenn eine Kraft auf die Oberfläche des Laufflächengummis, welche Kontakt mit der Straßenoberfläche hat, einwirkt, und Rutschen zwischen der Laufflächengummioberfläche und der Straßenoberfläche hervorgerufen wird, ein Streifenmuster auf der Laufflächengummioberfläche in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu der Krafteinwirkungsrichtung ist, gebildet wird. Dieses Muster wird ein Abriebmuster genannt. Bei einer genauen Beobachtung des Abriebmusters bei dem ungleichmäßig abgenutzten Reifen wurde bestätigt, daß dieses Muster über die ganze Laufflächenoberfläche in ihrer Breitenrichtung erzeugt wird, so daß sich die Richtung des linearen Streifens im wesentlichen längs des Umfangs der Laufflächenoberfläche erstreckt, wie in der Fig. 4 gezeigt ist. Insbesondere ist es wichtig, daß das Intervall (die Teilung) zwischen den linearen Streifen in dem Mittelgebiet der Laufflächenoberfläche klein ist, während die Teilung in dem Schultergebiet wesentlich größer als in dem Mittelgebiet ist. Außerdem ist in der Fig. 4 ein Profil der Krone (Laufflächenoberfläche) zusammen mit durch Pfeile gekennzeichneten, schematischen Abriebmustern in Rahmen wiedergegeben, wobei diese Abriebmuster dem Mittelgebiet und dem Schultergebiet der Krone entsprechen.
Die Größe der Teilung bei dem Muster aus linearen Streifen ist proportional zu der Abnutzungsrate des Gummis. Das heißt, eine kleine Teilung bedeutet, daß die Abnutzungsrate kleiner ist, während eine große Teilung bedeutet, daß die Abnutzungsrate größer ist. Bei dem Abnutzungsmuster der Fig. 4 ist es daher selbstverständlich, daß der abgenutzte Betrag des Schultergebietes wesentlich größer als derjenige des Mittelgebietes ist. Dies ergibt daraus, daß die Beziehung (abgenutzter Betrag des Laufflächengummis) (Bodenkontaktdruck) · (Reibungskoeffizient) · (seitliche Kraft) in allen Gebieten der Laufflächenoberfläche in der Breitenrichtung des Laufflächenbereichs gilt. Schließlich soll dies die Differenz des Bodenkontaktdrucks zwischen den Gebieten sein, weil die auf die Laufflächenoberfläche des Laufflächenbereichs einwirkende, seitliche Kraft und der Reibungskoeffizient in dem Bodenkontaktgebiet über die ganze Breite der Krone gleich groß sind.
In der Tat wurde die Verteilung des Bodenkontaktdrucks bei demselben neuen Reifen wie dem für die Beobachtung der ungleichmäßigen Abnutzung verwendeten, herkömmlichen Reifen gemessen, wobei die in der Fig. 5 wiedergegebenen Ergebnisse erhalten wurden. In der Fig. 5 fällt die Ordinate (E') mit der Äquatorebene E des Reifens zusammen. Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist, weist der Bodenkontaktdruck in dem Schultergebiet eine große Spitze auf, und die Umgebung dieser Spitzenposition entspricht dem auf der linken Seite der Fig. 4 in dem Rahmen wiedergegebenen Abriebmuster. Das heißt, wenn eine seitliche Kraft mit einer großen Häufigkeit auf die Laufflächenoberfläche des Laufflächenbereichs einwirkt, wird die in dem Schulterbereich hervorgerufene, ungleichmäßige Abnutzung hauptsächlich von dem Bodenkontaktdruck beeinflußt. Daher ist eine erste Schlußfolgerung, daß es notwendig ist, die Verteilung des Bodenkontaktdrucks in der Breitenrichtung der Krone möglichst gleichmäßig zu machen, um das Auftreten dieser ungleichmäßigen Abnutzung zu verhindern.
Als eine wirksame Gegenmaßnahme, um eine ungleichmäßige Abnutzung des Laufftächengummis infolge häufigen Kurvenfahrens zu verhindern, wurde bisher die Kronenform verrundet. Wenn die ungleichmäßige Abnutzung infolge der vorzeitigen Abnutzung des Laufflächengummis in dem Schultergebiet des mit einer solchen verrundeten Krone versehenen Reifens während der Geradeausfahrt des Autos genau geprüft wird, wird bestätigt, daß ein Bereich, der bei der Laufflächenoberfläche des Laufflächenbereichs oder des Schulterbereichs eine kürzere Bodenberührungslänge hat, immer ein Bremsverhalten gegenüber der Straßenoberfläche während des Laufs des Reifens anzeigt. Das heißt, es wurde aufgrund der Beobachtung des Abriebmusters bestätigt, daß eine sogenannte Bremskraft, die auf dem obigen Verhalten basiert, als eine externe Kraft im wesentlichen längs der Laufrichtung (Rotationsrichtung) des Reifens auf das Schultergebiet einwirkt.
Wenn bei einem niedrigeren Bodenkontaktdruck die Bremskraft die Wirkung der Steuerung der Abnutzung übersteigt, ist der durch die obige proportionale Beziehung wiedergegebene, abgenutzte Betrag des Laufflächengummis in dem Schultergebiet wesentlich größer als in dem Mittelgebiet, was das Auftreten von ungleichmäßiger Abnutzung bei dem mit der verrundeten Krone versehenen Reifen während des Geradeauslaufs des Reifens zur Folge hat. Diese Art der ungleichmäßigen Abnutzung ist eine Abnutzungsform, die selbsterregte Abnutzung genannt wird, im Vergleich zu der gewaltsamen Abnutzung, die mit dem Kurvenfahren verbunden ist. Daher ist die zweite Schlußfolgerung, daß es notwendig ist, die Bodenberührungslänge längs der Rotationsrichtung des Bodenkontaktsgebietes des Laufflächenbereichs über die ganze Breite der Krone möglichst gleich groß zu machen, oder die Verteilung der Bodenberührungslänge möglichst gleich zu machen, um die ungleichmäßige Abnutzung, die während des Geradeauslaufs des Reifens hervorgerufen wird, zu verhindern.
Aus der obigen ersten und zweiten Schlußfolgerung ergab sich, daß es notwendig ist, die Bodenkontaktdruckverteilung und die Bodenberührungslängenverteilung gleichzeitig möglichst gleichmäßig zu machen, oder beide Verteilungszustände möglichst gleich zu machen, um die ungleichmäßige Abnutzung, die während der Kurvenfahrt und der Geradeausfahrt hervorgerufen wird, zu verhindern. Um diese Verteilungen gleichmäßig zu machen, ist es nützlich, ein gewisses spezifiziertes Element in einem Bodenberührungszustand der Laufflächenoberfläche in dem Laufflächenbereich 4 zu standardisieren. Gemäß der Erfindung wird die Entfernung W von dem äußersten Rand P der Krone 4c nach der völligen Wegnahme der Last bis zu der Äquatorebene E des Reifens als das obige spezifizierte Element gewählt anstatt einer maximalen Bodenkontakt-Halbbreite unter der Standardbelastung, weil bestätigt wurde, daß sich nach der Wegnahme der Last eine Differenz zwischen der maximalen Bodenkontakt- Halbbreite und der Entfernung W ergibt. Das heißt, es ist tatsächlich wirksam, die Position des äußersten Randes P bei der Einheit aus dem Reifen 1 und der Felge 10 zu wählen.
Außerdem ist es vernünftig, die Reifenform zu wählen, die möglichst nahe bei dem tatsächlichen - Laufzustand liegt, um die erste und die zweite Schlußfolgerung zu verwirklichen. Gemäß der Erfindung besteht dabei die Krone 4c des Laufflächenbereichs 4 bei der bis auf den Standard-Innendruck aufgeblasenen Einheit aus dem Reifen 1 und der Standardfelge 10 aus einem zusammengesetzten Bogen, der dadurch gebildet wird, daß mindestens drei Bögen (drei Bögen bei der Ausführungsform der Fig. 1), die verschiedene Krümmungsradien (R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; bei der Ausführungsform der Fig. 1) haben, miteinander verbunden werden, wodurch der Bodenkontaktdruck und die Bodenberührungslänge entsprechend dem tatsächlichen Zustand leicht gleichmäßig gemacht werden können.
Wenn die Krone 4c, welche die Krümmungsradien R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; hat, in das Mittelgebiet, das Zwischengebiet und das Schultergebiet (nur in der einseitigen Zone von der Äquatorebene E) unterteilt wird, um die Entfernung L von der Äquatorebene E bis zu einem äußeren Rand von jedem dieser Gebiete zu messen, werden die Bodenkontaktdruckverteilung und die Bodenberührungslängenverteilung gleichzeitig gleichmäßig gemacht, oder können beide Verteilungen nahe bei dem gleichen Zustand angeordnet werden, wenn die Entfernung L&sub1; und der Krümmungsradius R&sub1; des Mittelgebietes, die Entfernung L&sub2; und der Krümmungsradius R&sub2; des Zwischengebietes, und die Entfernung L&sub3; und der Krümmungsradius R&sub3; des Schultergebietes die folgenden Beziehungen bezüglich der Entfernung W erfüllen, die von dem äußersten Rand P der Krone 4c bis zu der Äquatorebene E reicht:
L&sub1; = (0,3 - 0,6) · W, R&sub1; = (8 - 20) · W,
L&sub2; = (0,6 - 0,9) · W, R&sub2; = (1,5 - 3,5) · W,
L&sub3; = (0,9 - 1,0) · W, R&sub3; = (0,5 - 1,0) · W.
Dies wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erklärt, welche die bei dem Bereich der oberen Hälfte gemessenen Ergebnisse der Bodenkontaktform und der Bodenkontaktdruckverteilung von der Mitte (Äquatorebene E) bis zu der Schulter wiedergeben bei einem erfindungsgemäßen Beispiel (mit einer ausgezogenen Linie wiedergegeben), bei einem herkömmlichen Beispiel 1a, bei dem ungleichmäßige Abnutzung infolge der Wirkung der seitlichen Kraft bei einer großen Häufigkeit hervorgerufen wird (mit einer gestrichelten Linie wiedergegeben), und bei einem herkömmlichen Beispiel 2a, bei dem ungleichmäßige Abnutzung während des Geradeauslaufs hervorgerufen wird (mit einer strichpunktierten Linie wiedergegeben). Der zu messende Reifen ist ein radialer Luftreifen für Personenwagen, der die Reifengröße 175/80R14 hat. Außerdem fällt die Ordinate (E') in den Fig. 2 und 3 mit der Äquatorebene E des Reifens zusammen, während in der Fig. 2 nur ein äußeres Profil der Krone in dem Bodenkontaktzustand wiedergegeben ist, um die Bodenberührungslänge zu messen.
Was die Bodenberührungslänge in dem in der Fig. 2 wiedergegebenen Bodenberührungszustand betrifft, so weist das herkömmliche Beispiel 1a eine gleichmäßige Verteilung über den ganzen Bereich von der Mitte bis zu der Schulter auf, während das herkömmliche Beispiel 2a eine Verteilung aufweist, bei der die Bodenberührungslänge in der Äquatorebene E maximal ist, und bis zu einem Gebiet von ungefähr 0,6 W allmählich abnimmt, und danach zu dem Schulterrand hin rasch abnimmt. Dagegen weist das erfindungsgemäße Beispiel eine Verteilung auf, bei der die Bodenberührungslänge in dem Mittelgebiet konstant ist, und in dem Zwischengebiet geringfügig zunimmt, und in dem Schultergebiet rasch abnimmt. Außerdem ist das Bodenkontaktgebiet bei allen diesen Reifen im wesentlichen gleich.
Die Bodenkontaktdruckverteilung, die dem Bodenkontaktzustand der Fig. 2 entspricht, ist in der Fig. 3 wiedergegeben, wobei der Bodenkontaktdruck in dem Schultergebiet unten beschrieben wird.
Wie aus der Fig. 3, welche die bei vielen Versuchen gemessenen Ergebnisse für die Bodenkontaktdruckverteilung wiedergibt, ersichtlich ist, ist der radiale Luftreifen für Personenwagen gezwungen, eine Tendenz zu haben, bei welcher der Bodenkontaktdruck der Laufflächenoberfläche des Laufflächenbereichs 4 in dem Schultergebiet der Krone 4c größer wird. Das Gebiet, das einen solchen hohen Bodenkontaktdruck hat, wird im Vergleich zu den anderen Gebieten stark abgenutzt infolge der Wirkung der großen seitlichen Kraft, wodurch ungleichmäßige Abnutzung hervorgerufen wird. Insbesondere wurde bestätigt, daß bei dem herkömmlichen Beispiel 1a der Bodenkontaktdruck rasch ansteigt, wenn die ab der Äquatorebene E gemessene Entfernung L zwischen 0,6 W und 0,9 W liegt, und das Gebiet, das den hohen Bodenkontaktdruck hat, von dieser Entfernung bis zu ungefähr 1 W reicht.
Es ist also notwendig, den Krümmungsradius R&sub3; in dem Schultergebiet der Krone so klein wie möglich zu machen, um den Bodenkontaktdruck zu verringern. Wenn der Krümmungsradius R&sub3; zu klein ist, liegt die Verteilung der Bodenberührungslänge nahe bei derjenigen des in der Fig. 2 wiedergegebenen, herkömmlichen Beispiels 2a. Um eine solche Bodenberührungslängenverteilung zu vermeiden, ist der minimale Wert des Krümmungsradius R&sub3; auf 0,5 W beschränkt, wodurch die Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung während des Geradeauslaufs in vorteilhafter Weise aufrechterhalten wird. Andererseits wird der starke Anstieg des Bodenkontaktdrucks dadurch unterdrückt, daß der maximale Wert des Krümmungsradius R&sub3; auf 1 W beschränkt wird. Außerdem wird die Entfernung L&sub3; des Schulterbereichs auf einen Bereich von 0,9 W - 1 W beschränkt, weil es erforderlich sein kann, die Abnutzungsfestigkeit entsprechend der kommerziellen Nachfrage zu ändern.
Was das Zwischengebiet betrifft, so beginnt der Bodenkontaktdruck bei einer Position anzusteigen, deren Entfernung von der Äquatorebene E ungefähr 0,6 W ist, wie in der Fig. 3 gezeigt ist, wodurch bestätigt wird, daß das Zwischengebiet ein Gebiet ist, das eine Verteilung mit einem hohen Bodenkontaktdruck nahe bei dem Schultergebiet aufweist. Daher wird die Entfernung L&sub2; auf einen Bereich von 0,6 W - 0,9 W festgelegt, wobei das Zwischengebiet zwischen der Entfernung L&sub1; und der Entfernung L&sub2; definiert ist. In diesem Fall ist es wünschenswert, den Bodenkontaktdruck des Schultergebietes dadurch zu verringern, daß der Krümmungsradius R&sub2; in dem Zwischengebiet so weit wie möglich auf einen großen Wert festgelegt wird. Wenn der Krümmungsradius R2 zu groß ist, kann jedoch, selbst wenn der Krümmungsradius R&sub3; in dem Schultergebiet so klein wie möglich gemacht wird, der höchste Bodenkontaktdruck in dem Schultergebiet im Vergleich zu dem herkömmlichen Beispiel 1a nicht gesteuert werden, und daher wird durch die Einwirkung einer großen seitlichen Kraft ungleichmäßige Abnutzung hervorgerufen. Um dieses Problem zu vermeiden, wird er maximale Wert des Krümmungsradius R&sub2; auf 3,5 W beschränkt.
Als Ergebnis wird ein höherer Bodenkontaktdruck als bei dem herkömmlichen Beispiel 1a in einer Zone A erhalten, die bei der Kurve des Beispiels in der Fig. 3 von einer gestrichelten Linie umgeben ist, so daß der Bodenkontaktdruck des Schultergebietes wesentlich niedriger als bei dem herkömmlichen Beispiel 1a ist. Wenn andererseits der Krümmungsradius R&sub2; kleiner als 1,5W ist, ist die Bodenberührungslänge des Schultergebietes zu klein, und die Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung ist verschlechtert.
In dem Mittelgebiet ist wünschenswert, daß der Wert des Krümmungsradius R&sub1; so groß wie möglich gemacht wird, um den Bodenkontaktdruck des Schultergebietes zu verringern. Wenn jedoch der Krümmungsradius R&sub1; zu groß ist, wird ein sogenanntes Schmetterlings-Bodenkontaktprofil gebildet, bei dem ein Bereich, der eine kleine Bodenberührungslänge hat, in dem Mittelgebiet gebildet wird, und die Bodenberührungslänge des Schultergebietes größer wird, wodurch die Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung beim Geradeauslauf verschlechtert wird. Um einen solchen Nachteil zu vermeiden, wird daher die obere Grenze des Krümmungsradius R&sub1; auf 20 W beschränkt. Wenn andererseits der Krümmungsradius R&sub1; kleiner als 8 W ist, sind die Bodenberührungslängen des Zwischengebietes und des Schultergebietes, selbst wenn die Krümmungsradien R&sub2;, R&sub3; die obenerwähnten oberen Grenzen haben, wesentlich kleiner als die Bodenkontaktlänge des Mittelgebietes, und daher ist die Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung bei dem Geradeauslauf verschlechtert.
Wie oben erwähnt wurde, kann die ungleichmäßige Abnutzung, die in dem Schultergebiet hervorgerufen wird, gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise verbessert werden.
Das obenerwähnte Kronenprofil ist ausgelegt für die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung beim Lauf unter Betriebsbedingungen mit einem geeigneten Mischungsverhältnis zwischen Kurvenfahrt und Geradeausfahrt. Es gibt jedoch vorbelastete Betriebsbedingungen, die hauptsächlich aus Kurvenfahrt bei Kurven mit einer relativ großen Krümmung bestehen, und vorbelastete Betriebsbedingungen, die hauptsächlich aus Geradeausfahrt bestehen, entsprechend den Straßenbedingungen. Bei den obigen vorbelasteten Betriebsbedingungen kann die Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung wirksam weiter verbessert werden, wenn ein Kronenprofil gewählt wird, bei dem die Beziehungen der Entfernungen L&sub1;-L&sub3; bzw. der Krümmungsradien R&sub1;-R&sub3; bezüglich der Entfernung W, wie unten erwähnt, erfüllt sind.
Das heißt, vorzugsweise sollten die folgenden Beziehungen der Entfernungen L&sub1;-L&sub3; und der Krümmungsradien R&sub1;-R&sub3; bezüglich der Entfernung W bei den vorbelasteten Betriebsbedingungen, die hauptsächlich aus Kurvenfahrt bestehen, erfüllt sein:
L&sub1; = (0,5 - 0,6) · W, R&sub1; = (8 - 12) · W,
L&sub2; = (0,8 - 0,9) · W, R&sub2; = (1,5 - 2,5) · W,
L&sub3; = (0,9 - 1,0) · W, R&sub3; = (0,5 - 0,75) · W.
Andererseits sollten vorzugsweise die folgenden Beziehungen der Entfernungen L&sub1; - L&sub3; und der Krümmungsradien R&sub1; - R&sub3; bezüglich der Entfernung W bei den vorbelasteten Betriebsbedingungen, die hauptsächlich aus Geradeausfahrt bestehen; erfüllt sein:
L&sub1; = (0,3 - 0,5) · W, R&sub1; = (12 - 20) · W,
L&sub2; = (0,6 - 0,8) · W, R&sub2; = (2,5 - 3,5) · W,
L&sub3; = (0,9 - 1,0) · W, R&sub3; = (0,75 - 1,0) · W.
Außerdem ist die Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung wesentlich verbessert, wenn die folgenden Beziehungen der Entfernungen L&sub1; - L&sub3; und der Krümmungsradien R&sub1; - R&sub3; bezüglich der Entfernung W bei den Betriebsbedingungen, die ein geeignetes Mischungsverhältnis zwischen Kurvenfahrt und Geradeausfahrt haben, erfüllt sind:
L&sub1; = (0,4 - 0,6) · W, R&sub1; = (8 - 15) · W,
L&sub2; = (0,75 - 0,85) · W, R&sub2; = (2,0 - 3,0) · W,
L&sub3; = (0,9 - 1,0) · W, R&sub3; = (0,5 - 0,8) · W.
Die folgenden Beispiele sind zur Veranschaulichung der Erfindung wiedergegeben und stellen keine Begrenzung der Erfindung dar.
Ein zu testender radialer Luftreifen für Personenwagen, der die Reifengröße 175/80R14 hat, ist der Reifen 1, der die in der Fig. 1 wiedergegebene Struktur hat, bei der die radiale Karkasse 5 eine einzige, gummigetränkte Lage ist, die Polyestercordfäden enthält, und der Gürtel, 6 aus zwei sich überkreuzenden Stahlcordfädenschichten besteht, und die Schicht 7 eine gummigetränkte Schicht ist, die Nyloncordfäden mit 1260 d/2 enthält. Der Reifen 1 wird auf einer Standardfelge 10 der Größe 5J · 14 montiert und bis auf einen Standard-Innendruck von 190 kPa aufgeblasen, um eine Reifen-Felge-Einheit zu bilden. Wenn eine Last von 495 kg auf diese Einheit aufgebracht wird und dann weggenommen wird, ist die Entfernung W zwischen der Äquatorialebene E und dem äußersten Rand P auf der Laufflächenoberfläche des Laufflächenbereichs 4 gleich 60 mm. Es werden 21 Testreifen vorgesehen, von denen 13 Reifen erfindungsgemäße Beispiele sind, und 2 Reifen herkömmliche Beispiele sind, und 6 Reifen Vergleichsbeispiele sind. Die Entfernungen L&sub1;, L&sub2;, L&sub3; von der Äquatorebene E und die Krümmungsradien R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; der Krone 4c bei diesen Reifen bezüglich der Entfernung W sind in der Tabelle 1 wiedergegeben. In diesem Fall bedeutet zum Beispiel der numerische Wert 0,5 den Wert 0,5 W, und so weiter.
Dann wird jeder dieser Testreifen an einem Auto angebracht und unter den folgenden zwei Fahrbedingungen tatsächlich gefahren, um Tests bezüglich ungleichmäßiger Abnutzung durchzuführen.
Fahrbedingung (1): Das Auto wird hauptsächlich auf Landstraßen und abfallenden/ansteigenden Strecken gefahren, die viele Kurven haben, und es wird häufig der Einwirkung einer seitlichen Kraft (Seitenkraft oder Seitenführungskraft) unterworfen.
Fahrbedingung (2): Das Auto wird hauptsächlich auf einer Schnellstraße gefahren zwecks Geradeausfahrt.
Nach der Fahrt über eine vorgegebene Entfernung wird der abgenutzte Betrag pro Breiteneinheit von 5 mm in der Breitenrichtung der Krone 4c gemessen, um das Verhältnis des abgenutzten Betrags in dem Schultergebiet zu dem abgenutzten Betrag in dem Mittelgebiet zu bestimmen. Je näher der Wert des Verhältnisses der abgenutzten Beträge bei 1,0 liegt, desto besser ist die Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung. Die gemessenen Werte des Verhältnisses der abgenutzten Beträge sind in den Spalten "Laufzustand" der Tabelle 1 wiedergegeben. TABELLE 1
Um die Wirkung der Erfindung bei einem radialen Luftreifen für Personenwagen, der ein kleineres Querschnittsverhältnis hat, zu kontrollieren, werden drei Testreifen mit der Reifengröße 205/70R14 als das Beispiel 14 und die Vergleichsbeispiele 7 und 8 vorgesehen. Jeder dieser Reifen wird auf einer Standardfelge der Größe 51/2J · 14 montiert und bis zu einem Standard-Innendruck von 195 kPa aufgeblasen, um eine Reifen-Felge-Einheit zu bilden. Wenn eine Last von 590 kg auf diese Einheit aufgebracht wird und dann weggenommen wird, beträgt die Entfernung W zwischen der Äquatorebene E und dem äußersten Rand P auf der Laufflächenoberfläche des Laufflächenbereichs 72 mm. Die Entfernungen L&sub1;, L&sub2;, L&sub3; und die Krümmungsradien R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; bezüglich der Entfernung W bei diesen Reifen sind in der Tabelle 2 wiedergegeben.
Nachdem der Test bezüglich ungleichmäßiger Abnutzung unter den gleichen Lautbedingungen (1) und (2) wie oben ausgeführt wurde, wird die Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung auf die gleiche Weise, wie oben beschrieben wurde, beurteilt, wobei die in der Tabelle 2 wiedergegebenen Ergebnisse erhalten wurden. TABELLE 2
Wie aus den Beurteilungsergebnissen der Tabellen 1 und 2 ersichtlich ist, weisen die erfindungsgemäßen Reifen einen guten Abnutzungszustand auf, der verschieden von ungleichmäßiger Abnutzung ist, weil sowohl bei Geradeausfahrt, als auch bei Kurvenfahrt der abgenutzte Betrag bei dem Laufflächengummi in dem Schultergebiet ebenso groß ist wie in dem Mittelgebiet, und der Wert des abgenutzten Betrags nicht so groß ist. Dagegen haben die Reifen des herkömmlichen Beispiels und der Vergleichsbeispiele einen Abnutzungszustand, der eindeutig ungleichmäßige Abnutzung aufweist, weil der abgenutzte Betrag bei der einen und/oder der anderen obigen Laufbedingung in dem Schultergebiet wesentlich größer ist als in dem Mittelgebiet.
Wie oben erwähnt wurde, wird ungleichmäßige Abnutzung des Schultergebietes bei den herkömmlichen Reifen bei Geradeausfahrt und/oder Kurvenfahrt hervorgerufen. Dagegen kann gemäß der Erfindung das Auftreten von ungleichmäßiger Abnutzung in dem Schultergebiet unter beiden obigen Lautbedingungen durch Optimierung des Kronenprofils des Laufflächenbereichs wirksam verhindert werden, wodurch radiale Luftreifen verwirklicht werden können, die eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung und eine große Nutzungsdauer haben.

Claims

1. Radialer Luftreifen (1), aufweisend zwei Wulstbereiche (2), zwei Seitenwandbereiche (3), und einen sich zwischen den Seitenwandbereichen toroidförmig erstreckenden Laufflächenbereich (4), wobei eine Krone (4c) des Laufflächenbereichs (4) in einem Schnitt gemäß einer die Drehachse einer Reifen-Rad-Einheit umfassenden Schnittebene, wenn der Reifen auf einer Standardfelge (10) angebracht ist und auf den Standard- Innendruck aufgeblasen ist, aus einem zusammengesetzten Bogen besteht, der mindestens drei Bögen, die verschiedene Krümmungsradien haben, glatt miteinander verbindet; und wobei, wenn die Krone (4c) von der Äquatorebene des Reifens zu einem Rand der Krone hin in ein Mittelgebiet, ein Zwischengebiet und ein Schultergebiet in dieser Reihenfolge unterteilt ist, und der Abstand von der Äquatorebene bis zu einem äußeren Rand von jedem dieser Gebiete L ist, und der Krümmungsradius eines Bogens in jedem dieser Gebiete R ist, der Abstand L&sub1; und der Krümmungsradius R&sub1; des Mittelgebietes, der Abstand L&sub2; und der Krümmungsradius R&sub2; des Zwischengebietes, und der Abstand L&sub3; und der Krümmungsradius R&sub3; des Schultergebietes die folgenden Beziehungen bezüglich des Abstandes W, der in der Kontaktzone von dem äußersten Rand der Krone bis zu der Äquatorebene reicht, erfüllen, wenn die Einheit unter einer Standardlast auf eine ebene Platte gedrückt wird und danach die Last weggenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß:

L&sub1; = (0,3 - 0,6) · W, R&sub1; = (8 - 20) · W,

L&sub2; = (0,6 - 0,9) · W, R&sub2; - (1,5 - 3,5) · W,

L&sub3; = (0,9 - 1,0) · W, R&sub3; = (0,5 - 1,0) · W.

2. Radialer Luftreifen wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände L&sub1; - L&sub3; und die Krümmungsradien R&sub1; - R&sub3; bezüglich der Abstandes W die folgenden Beziehungen erfüllen:

L&sub1; = (0,5 - 0,6) · W, R&sub1; = (8 - 12) · W,

L&sub2; = (0,8 - 0,9) · W, R&sub2; = (1,5 - 2,5) · W,

L&sub3; = (0,9 -1 ,0) · W, R&sub3; = (0,5 - 0,75) · W.

3. Radialer Luftreifen wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände L&sub1; - L&sub3; und die Krümmungsradien R&sub1; - R&sub3; bezüglich der Abstandes W die folgenden Beziehungen erfüllen:

L&sub1; = (0,3 - 0,5) · W, R&sub1; = (12 - 20) · W,

L&sub2; = (0,6 - 0,8) · W, R&sub2; = (2,5 - 3,5) · W,

L&sub3; = (0,9 - 1,0) · W, R&sub3; = (0,75 - 1,0) · W.

4. Radialer Luftreifen wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände L&sub1; - L&sub3; und die Krümmungsradien R&sub1; - R&sub3; bezüglich der Abstandes W die folgenden Beziehungen erfüllen:

L&sub1; = (0,4 - 0,6) · W, R&sub1; = (8 - 15) · W,

L&sub2; = (0,75 - 0,85) · W, R&sub2; = (2,0 - 3,0) · W,

L&sub3; = (0,9 - 1,0) · W, R&sub3; = (0,5 - 0,8) · W.