DE69737167T2

DE69737167T2 - Lauffläche für Reifen

Info

Publication number: DE69737167T2
Application number: DE69737167T
Authority: DE
Inventors: Michel Bossut
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2017-01-22
Also published as: US5918654A; JP4271266B2; DE69737167D1; JPH09207523A; EP0787601A1; CA2196095A1; FR2744067A1; EP0787601B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Laufstreifen von Luftreifen mit Karkassenbewehrung, über der ein Gürtel zur Scheitelverstärkung liegt.
Das Problem der Verringerung des Energieverbrauchs für ein Fahrzeug ist wesentlich und beeinflusst sehr oft die Entwicklung und Vermarktung von bestimmten Luftreifen. Berücksichtigt man dieses Problem, führt dies zu Reifen mit einem verringerten Rollwiderstand.
Es ist bekannt, dass der Rollwiderstand eines Luftreifens bei der Fahrt mit Energieverlusten in dem Reifen einher geht, die einerseits von den Hystereseeigenschaften der verwendeten Gummimischungen, und ganz besonders der die Lauffläche bildenden Gummimischungen und andererseits von den Deformationszyklen abhängen, die die Mischungen während des Rollens des Reifens erfahren.
Eine Möglichkeit der Verringerung der Energieverluste eines rollenden Reifens bezieht sich auf die Reduzierung der Energieverluste, die von den Hystereseeigenschaften der verwendeten Gummimischungen und ganz besonders der Mischungen, die die Lauffläche bilden, herrühren.
Eine weitere Möglichkeit zur Verringerung der Energieverluste besteht in der Art und Weise, in der der Laufstreifen zur Bildung eines Profilmusters mit Ausschnitten in Form von Einkerbungen und/oder Einschnitten versehen ist.
Wenn man den Laufstreifen eines Reifens untersucht, der auf den Druck aufgepumpt ist, der seinem Verwendungsdruck entspricht, und der eine vorgegebene Last trägt, stellt man fest, dass dieser Streifen eine Oberfläche aufweist, die so genannte Lauffläche, die radial außen am Luftreifen liegt und die außerhalb der Kontaktzone mit dem Boden als eine Oberfläche mit doppeltem Krümmungsradius charakterisiert werden kann, nämlich in meridianer Richtung und gleichzeitig in Umfangsrichtung. Diese Fläche ist dadurch gekennzeichnet, dass ihre Schnittlinie mit einer radialen Ebene, also einer Ebene, die die Drehachse des Reifens enthält, ein Profil aufweist, das an jedem Punkt einen meridianen Krümmungsradius von ungleich Null aufweist; ebenso entsprechen selbstverständlich die Schnittlinien der Lauffläche mit den Ebenen senkrecht zur Drehachse des Luftreifens Kreisen, deren Krümmungsradien in etwa identisch mit dem Radius des aufgepumpten, nicht belasteten Reifens sind, der in der Äquatorialebene gemessen wird. Die Äquatorialebene ist die senkrecht zur Drehachse des Reifens stehende Ebene, die durch die Mitte der axialen Breite des Laufstreifens hindurchgeht.
Unter einer Einkerbung sind alle in dem Laufstreifen gebildete Ausschnitte zu verstehen, die zwei gegenüberliegende Wände bilden, die in die Lauffläche münden und eine Breite von mindestens 2 mm aufweisen, d. h. der mittlere Abstand, der die Wände der Einkerbung zwischen der Öffnung und dem Boden der Einkerbung voneinander trennt, beträgt im Mittel 2 mm; unter einem Einschnitt versteht man einen Ausschnitt mit einer Breite kleiner 2 mm.
Beim Rollen auf einem Untergrund mit einer mittleren, konstanten Krümmung in einer Hauptrichtung, die der Laufrichtung entspricht, verformt sich die Lauffläche in einer so genannten Kontaktzone in der Weise, dass sie sich der Geometrie des Untergrunds und somit den Hauptkrümmungen des Untergrunds anpasst; dieses Inkontaktkommen zeigt sich somit in Deformationen des Laufstreifens. Beim Eintreten und Verlassen der mit dem Boden in Kontakt kommenden Zone durchlaufen der Laufstreifen und seine Lauffläche zwei Übergangszonen, die benachbart zur Kontaktzone liegen, in denen der Laufstreifen einer starken Biegung in Umfangsrichtung unterliegt und sehr kleine Krümmungsradien in Umfangsrichtung annehmen muss.
Somit ist der Zyklus der Biegedeformation an dem Laufstreifen in Umfangsrichtung sehr wichtig, da dadurch die äußere Oberfläche des Laufstreifens beim Eintreten und Verlassen des Kontaktbereichs sehr starke Krümmungen durchläuft und zwischen diesen beiden Zonen die mittlere Krümmung des Bodens annehmen muss.
Unter einer mittleren Krümmung des Bodens ist zu verstehen, dass der Boden, auf dem der Reifen rollt, in Richtung der Bewegung des Reifens auf ihm eine einzige Krümmung hat, und dass diese Krümmung in der Nähe eines festen Wertes bleibt; ein flacher Untergrund entspricht einer Krümmung von Null, wohingegen einer Teststrecke für Versuche an einem Luftreifen eine Krümmung entspricht, deren Wert entweder positiv oder negativ sein kann, je nachdem, ob der Boden konkav oder konvex ist.
Es wird zum Beispiel in dem Patent FR 1 080 845 vorgeschlagen, den Laufstreifen mit zahlreichen Einschnitten und/oder Rillen zu versehen, die in transversaler oder in etwa transversaler Richtung angebracht sind, um die Energiemenge, die durch die Deformierung des Laufstreifens beim Ein- und Austritt in den Kontaktbereich abgegeben wird, zu reduzieren; so wird die starke Biegung bei Kontaktbeginn und -ende durch das Öffnen der Kerben erleichtert, die zum Rollen benötigte Energie verringert und daher auch die Energie, die durch den Reifen verbraucht wird, reduziert.
Wenn man bedenkt, was während des Rollens eines Luftreifens mit einem Laufstreifen ohne Einkerbungen passiert, stellt man fest, dass der Laufstreifen in der Kontaktzone den senkrecht zur Bodenkontaktfläche wirkenden Druckkräften ausgesetzt ist, wobei diese Kräfte die vom Reifen getragene Last ausgleichen, und gleichzeitig den zur Kontaktfläche tangentialen Scherkräften, die zugleich longitudinal und transversal ausgerichtet sind, und auch den internen Kompressionskräften, die aus der Veränderung der Krümmung des Laufstreifens resultieren. Die tangentialen Kräfte sind die direkte Folge des Kontakts des Untergrunds zur Lauffläche des Laufstreifens des Luftreifens sowie der auftretenden Reibung zwischen diesen Oberflächen. Unter der Einwirkung der Kompressionskräfte, die sich aus der Biegung des Laufstreifens ergeben, und auf Grund der Tangentialkräfte an der Lauffläche, tritt eine Deformierung des Laufstreifens in Richtung der Dicke auf, die einer Verdickung des Laufstreifens entspricht. Diese Deformierung in Richtung der Dicke des Laufstreifens wird nur zum Teil durch die Kontaktkräfte, die in der Kontaktzone senkrecht zur Lauffläche wirken, und durch die Kräfte des Fülldrucks, die auf das Reifeninnere wirken, beschränkt.
Auch wenn in der Druckschrift US 4 298 046 ein Laufstreifen beschrieben ist, der mit einer Vielzahl von Einschnitten ausgestattete Reliefelemente aufweist, die sich in der Kontaktzone des Luftreifens mit der Fahrbahn schließen, wird jedoch nichts genaueres bezüglich des Werts des mittleren Einschnittsgrads in Umfangsrichtung angegeben, der die Deformierung in Richtung der Dicke begrenzt, oder sogar aufhebt.
Im Gegenteil, im Fall eines Laufstreifens, der durch zahlreiche Ausschnitte stark eingekerbt ist, um kontinuierliche Rippen und/oder Gummiblöcke zu bilden, unterliegen die so geformten Profilelemente den Einwirkungen der Kontaktdrucke und der Fülldrucke; daraus ergibt sich eine Kompressionsdeformation in Richtung ihrer Dicke, was mit jedem Zyklus, also mit jedem Inkontaktkommen, zum Verlust einer gewissen Energiemenge führt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, den Rollwiderstand eines Reifens zu verringern, indem ein Profil des Laufstreifens angegeben wird, das die Biegung des Laufstreifens bei Kontaktbeginn und -ende erleichtert und zugleich die Deformierungen des Laufstreifens in seiner Dicke für den Großteil der Kontaktzone so weit wie möglich reduziert.
Hierzu wird ein Laufstreifen eines Luftreifens, der eine Karkassenbewehrung aufweist und mit einem Verstärkungsgürtel verstärkt ist, bereitgestellt, wobei der Laufstreifen eine so genannte Lauffläche aufweist, die mit dem Untergrund in Kontakt kommen soll. Der Laufstreifen umfasst in axialer Richtung mindestens einen Streifen, der sich in Umfangsrichtung erstreckt, wobei jeder Streifen zwischen den Rändern des Laufstreifens oder einem Ausschnitt und einem Rand oder zwischen zwei Ausschnitten festgelegt ist; jedem so definierten, umlaufenden Streifen ist ein Index (i) zugeordnet. Auf der Lauffläche jedes in Umfangsrichtung laufenden Streifens mit dem Index (i) ist eine Vielzahl von Einschnitten in etwa transversaler Orientierung realisiert, die in Umfangsrichtung praktisch regelmäßig verteilt sind, wobei jeder Einschnitt an der Lauffläche des neuen Reifens eine mittlere Breite über Null und von höchstens 2 mm aufweist, sodass an jedem in Umfangsrichtung liegenden Streifen mit dem Index (i) ein durchschnittlicher Einschnittsgrad Tci in Umfangsrichtung definiert wird, der als das Verhältnis der Fläche der an dem umlaufenden Streifen vorliegenden transversalen Einschnitte und der Gesamtoberfläche dieses Streifens ausdrückt ist.
Unter der Fläche eines Einschnitts versteht man den Wert der Lauffläche des Streifens (i), der der Oberfläche entspricht, die durch die Ränder dieses Einschnitts und die Ränder des Streifens begrenzt ist.
Eine Verteilung ist in etwa gleichmäßig, sobald die Gesamtzahl der Einschnitte in der Kontaktzone im Mittel konstant ist, unabhängig davon, welcher Teil des Laufstreifens in diese Zone kommt.
An dem auf seinen Verwendungsdruck aufgepumpten Luftreifen und an jedem in Umfangsrichtung laufenden Streifen mit dem Index (i) wird ein mittlerer Krümmungsradius Rci in Umfangsrichtung sowie ein transversaler mittlerer Krümmungsradius Rti festgelegt, die als die auf der Lauffläche im Meridianbereich jedes umlaufenden Streifens mit dem Index (i) gemessenen Radien erhalten werden. Jeder Streifen mit dem Index (i) hat eine mittlere Dicke Ei, die zwischen der Lauffläche des Laufstreifens und der Oberfläche radial außen an dem Verstärkungsgürtel in etwa im Meridianbereich des Streifens gemessen wird.
Es hat sich herausgestellt, dass, wenn der Wert Tci als Funktion der Werte Ei und Rci geeignet gewählt wird, man erreichen kann, dass sich alle transversalen Einschnitte, die in der Kontaktzone liegen, in der Weise schließen, dass sie die Kompressionsdeformation jedes Streifens mit dem Index (i) in dieser Kontaktzone absorbieren, die sich aus der Veränderung der Krümmung in Umfangsrichtung ergibt.
Der erfindungsgemäße Laufstreifen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Einschnittsgrad Tci in Umfangsrichtung auf der Lauffläche jedes umlaufenden Streifens mit dem Index (i) im Bereich des 0,9- bis 2-fachen des Werts des Ausdrucks Ei/Rci liegt, der die Kompressionsdeformation des Streifens (i) angibt, die beim Übergang in die Kontaktzone gemessen wird.
Ein Einschnitt wird als geschlossen bezeichnet, sobald die Wände dieses Einschnitts über praktisch ihre ganze Oberfläche in Kontakt stehen.
Vorzugsweise ist der Einschnittsgrad in Umfangsrichtung 0,9- bis 1,1-mal der Wert des Ausdrucks Ei/Rci.
Ein Vorteil eines erfindungsgemäß ausgeführten Laufstreifens besteht darin, dass der vorteilhafte Effekt, der aus der Anwesenheit der transversalen Einschnitte an den starken Biegungen des Laufstreifens beim Eintritt in die und beim Austritt aus der Kontaktzone resultiert, damit kombiniert wird, dass in dieser Kontaktzone die sich gegenüberliegenden Wände jedes Einschnitts so in Kontakt kommen, dass der Laufstreifen weder einer Verringerung noch einer Vergrößerung seiner Dicke unterliegt. Der Einschnittsgrad jedes umlaufenden Streifens mit dem Index (i) wird so gewählt, dass die Gesamtheit der durch die Einschnitte geschaffenen Räume die Veränderung der Länge der Lauffläche in Umfangsrichtung ausgleicht, die sich durch die Veränderung der Krümmung dieser Fläche in der Kontaktzone ergibt.
Jeder umlaufende Streifen weist nämlich einen Einschnittsgrad in Umfangsrichtung auf, der direkt mit der Veränderung der mittleren Krümmung in Umfangsrichtung zusammenhängt, die der umlaufende Streifen ausgesetzt ist, wenn er in die Kontaktzone kommt.
Wenn der Einschnittsgrad Tci in Umfangsrichtung kleiner ist als 0,9-mal der Wert des Ausdrucks Ei/Rci, bedeutet das als allgemeine Regel, dass die Veränderung der Länge der Lauffläche in Umfangsrichtung an dem betrachteten, umlaufenden Streifen, die sich aus dem Übergang in die Kontaktzone ergibt, größer ist als das, was das bloße Schließen der transversalen Einschnitte absorbieren kann, und somit eine Kompression in Umfangsrichtung auftritt, die zu einer Verdickung des Laufstreifens führt, die einen Energieverlust durch Hysterese mit sich bringt.
Wenn der Einschnittsgrad Tci in Umfangsrichtung größer ist als das 2-fache des Werts von Ei/Rci, schließen sich die Einschnitte in der Kontaktzone nicht vollständig und demzufolge ist es nicht möglich, eine Einfederung des Laufstreifens unter Einwirkung der Kräfte, die senkrecht zur Lauffläche wirken, zu verhindern, was zu einer Verringerung der Dicke dieses Streifens führt und somit zu einem Energieverlust durch Hysterese.
Eine solche Verteilung der transversalen Einschnitte ist auch im Fall eines Profils zum Teil interessant, das einen oder mehrere in Umfangsrichtung liegende Einschnitte aufweist, die sehr viel breiter sind als die Einschnitte. Diese Einschnitte in Umlaufrichtung begrenzen in axialer Richtung die verschiedenen Streifen mit dem Index (i). Der Effekt der Verringerung des Rollwiderstandes durch das Vorhandensein der erfindungsgemäßen Einschnitte ist zwar klein, die ausgewogenen guten Eigenschaften des Luftreifens, insbesondere die Eigenschaften auf trockener und nasser Fahrbahn bleiben aber erhalten.
Vorteilhafterweise kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass sich die Biegung des Streifens in der Kontaktzone durch die Abnutzung des Laufstreifens verringert, indem zum Beispiel eine Verringerung des Einschnittsgrads in Umfangsrichtung je nach Abnutzung des Laufstreifens vorgesehen wird, wobei zum Beispiel Einschnitte realisiert werden, die Querschnitte veränderlicher Breite haben, die allmählich kleiner wird.
Das gleiche Ergebnis kann erzielt werden, wenn sich die Zahl der Einschnitte mit der Abnutzung des Laufstreifens verringert, zum Beispiel, indem auf dem neuen Reifen Einschnitte unterschiedlicher Tiefe ausgeführt werden, wobei die Einschnitte, deren Tiefe am geringsten ist, nach und nach durch die Abnutzung der Lauffläche verschwinden.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, in jedem umlaufenden Streifen, der den Laufstreifen bildet diese erste Anordnung der Verteilung der transversalen Einschnitte mit einer zweiten Verteilung von Einschnitten in Umfangsrichtung zu kombinieren; beim Übergang in die Kontaktzone wird die transversale Krümmung der Lauffläche aufgehoben, was in einer Deformationskompression des Laufstreifens in Querrichtung zum Ausdruck kommt. Es ist also vorteilhaft, eine zweite Verteilung von Einschnitten auszuführen, die eine Vielzahl von Einschnitten in allgemein umlaufender Orientierung umfasst, die eine mittlere Breite über Null und kleiner 2 mm aufweisen, die auf Höhe der Lauffläche des auf seinen Verwendungsdruck aufgepumpten Reifens gemessen wird. An jedem umlaufenden Streifen mit dem Index (i) ist ein mittlerer transversaler Einschnittsgrad Tti als das Verhältnis der Oberfläche der Einschnitte in Umfangsrichtung auf dem umlaufenden Streifen mit dem Index (i) und der Gesamtoberfläche dieses Streifens definiert.
Es ist von Vorteil, wenn der Laufstreifen, der gleichzeitig in Querrichtung und in Umfangsrichtung verlaufende Einschnitte aufweist, auf jedem umlaufenden Streifen mit dem Index (i) einen mittleren transversalen Einschnittsgrad Tti des 0,6- bis 1,2-fachen des Werts des Ausdrucks Ei/Rti aufweist, sodass fast alle Einschnitte in Umfangsrichtung ebenfalls geschlossen sind, wenn die Lauffläche in Kontakt mit dem Untergrund kommt.
Die Erfindung wird durch Zeichnungen erläutert, die Ausführungsbeispiele zeigen, die nicht einschränkend verstanden werden sollen, wobei:
1 einen Meridianschnitt eines Reifens mit einer radialen Karkasse zeigt, die einen Laufstreifen umfasst, der mit einem erfindungsgemäßen Profil ausgestattet ist;
2 die Lauffläche des Laufstreifens des Reifens der 1 zeigt;
3 einen Abschnitt der Lauffläche eines Laufstreifens eines Reifens gemäß der Erfindung zeigt, wobei der Laufstreifen in axialer Richtung in drei in Umfangsrichtung verlaufende Streifen geteilt ist;
4 den Abdruck eines Laufstreifens eines erfindungsgemäßen Reifens auf dem Boden zeigt, wobei dieser Laufstreifen drei in Umfangsrichtung laufende Rillen aufweist, die in axialer Richtung vier umlaufenden Streifen abgrenzen;
5 zeigt im Querschnitt verschiedene Querschnitte der in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Profil verwendeten Einschnitte.
In 1 ist nur ein Teil eines Reifens 1 der Dimension 125/80 R 18 im Meridianschnitt dargestellt, d. h. in einer Schnittebene, die die Drehachse des Reifens enthält.
Der Reifen 1 umfasst eine radiale Karkassenbewehrung 2, über der radial außen ein Gürtel der Scheitelverstärkung 3 aufgebracht ist. Der Verstärkungsgürtel 3 hat eine Oberfläche 4, die radial außen liegt und auf der dauerhaft ein Laufstreifen 5 aufgebracht ist, der eine Lauffläche 6 aufweist, die radial außen liegt und mit dem Boden in Kontakt kommen soll. Der Laufstreifen 5 setzt sich in diesem Fall in axialer Richtung aus einem einzelnen, umlaufenden Streifen 61 zusammen, der die gleiche Breite W wie der Lauffläche 5 hat, die der effektiven Breite der Fläche entspricht, die unter dem Einfluss der Einfederung des Reifens und des Rollens in Kontakt mit der Straße kommt.
Der Laufstreifen 5 hat eine konstante mittlere Dicke E = 11,5 mm. Die Dicke E wird zum Beispiel in der Mitte des Laufstreifens 5 zwischen der Lauffläche 6 des Laufstreifens und der radial äußeren Oberfläche 4 des Gürtels der Scheitelverstärkung 3 gemessen.
Die Lauffläche 6 ist konvex, d. h. alle Punkte eines Abschnitts, der zwei beliebige Punkte auf der Lauffläche 6 verbindet, liegen radial innerhalb der Oberfläche 6. Die Lauffläche 6 hat in Umfangsrichtung eine Krümmungsradius Rc = 330 mm und einen Meridiankrümmungsradius Rt = 150 mm, wobei beide auf dem Mittelabschnitt des Laufstreifens des mit Nominaldruck aufgepumpten Reifens gemessen werden.
Wie in 2 dargestellt ist, ist der Laufstreifen 5 mit einer Vielzahl von in etwa transversal ausgerichteten Einschnitten 71 und einer Vielzahl von in Umfangsrichtung ausgerichteten Einschnitten 72 ausgestattet; die Einschnitte 71 bilden in Bezug auf die axiale Richtung X einen kleinen Winkel, der im vorliegenden Fall 5° beträgt. Die in Querrichtung verlaufenden Einschnitte und die in Umfangsrichtung verlaufenden Einschnitte haben alle die gleiche Breite von 0,5 mm, wobei diese Breite über praktisch die gesamte Tiefe dieser Einschnitte konstant bleibt. Die transversalen und in Umfangsrichtung liegenden Einschnitte sind gleichmäßig mit dem gleichen Abstand von 10 mm verteilt, was einem transversalen Ausschnittsverhältnis von ungefähr 5 % und einem in Umfangsrichtung liegenden Einschnittsgrad von ungefähr 5 % entspricht.
Diese Werte wurden so festgelegt, dass die Deformierung des Laufstreifens 5, beim Laufen des Reifens 1 auf einem flachen Untergrund, vollständig durch das Schließen der Einschnitte absorbiert wird, die sich in der Kontaktzone befinden. Das flache Aufliegen des Laufstreifens 5 führt zu einer Kontraktion in Umfangsrichtung der Lauffläche 6 von in etwa E/Rc, d.h. 3,5 %, und einer Meridiankontraktion dieser Oberfläche 6 von E/Rt, d.h. 7,6 %. Diese Deformierungen führen zu einem Schließen aller Einschnitte, die in die Kontaktzone kommen.
Darüber hinaus hat die Anmelderin festgestellt, dass durch die Ausführung von ein bis drei Einschnitten von allgemein umlaufender Orientierung an dem Profil der 1 und 2 gemäß der Erfindung ein gutes Verhalten des Reifens auf nassem Untergrund bei Querbeanspruchung erhalten werden kann, wobei jedoch gleichzeitig der Großteil des Gewinns hinsichtlich des Rollwiderstands durch die Anwesenheit der erfindungsgemäßen Einschnitte erhalten bleibt.
In der nachstehenden Tabelle I sind die Werte der Rollwiderstände mehrerer Reifen der Dimension 125/80 R 18 aufgeführt, die mit einem Druck von 3,5 bar aufgepumpt sind und eine Last von 400 daN tragen, wobei sich die Reifen nur im Profil des Laufstreifens unterscheiden. In der Tabelle I wurde der Wert des Rollwiderstands des Reifens mit glattem Laufstreifen als Referenzwert 100 angenommen, ein Wert kleiner 100 kann also als ein geringerer Wert des Rollwiderstands verstanden werden.
Die unterschiedlichen Varianten der Einschnitte, die in Tabelle I gezeigt werden, sind nun nachfolgend aufgeführt:

– Fall A: Luftreifen mit glattem Laufstreifen:
– Fall B: Luftreifen, dessen Laufstreifen eine Vielzahl von Einschnitten der Breite Null umfasst, die in meridianer Richtung und in Umfangsrichtung in einem Abstand von 10 mm verteilt sind;
– Fall C: Luftreifen, dessen Laufstreifen in Umfangsrichtung Einschnitte einer Breite von 0,5 mm in einem Abstand von 10 mm und in meridianer Richtung alternierend einen Einschnitt der Breite 0,5 mm gefolgt von einem Einschnitt der Breite Null in einem Abstand von 7,5 mm aufweist;
– Fall D: Luftreifen, dessen Laufstreifen in Umfangsrichtung Einschnitte der Breite 0,5 mm in einem Abstand von 10 mm aufweist, und in meridianer Richtung alternierend zwei Einschnitte der Breite 0,5 mm gefolgt von einem Einschnitt der Breite Null in einem Abstand von 7,5 mm;
– Fall E: Luftreifen, dessen Laufstreifen in Umfangsrichtung alle 10 mm Einschnitte der Breite 0,5 mm aufweist, und der in meridianer Richtung alle 7,5 mm Einschnitte der Breite 0,5 mm hat;
– Fall F: Luftreifen, dessen Laufstreifen in Umfangsrichtung alle 7,5 mm Einschnitte einer Breite von 0,5 mm aufweist und in Meridianrichtung alle 7,5 mm Einschnitte der Breite 0,5 mm hat.

Es ist leicht festzustellen, dass für die Werte der Einschnittsgrade transversal und in Umfangsrichtung von 3,5 bis 7 % bzw. 5 bis 7 % (Fall C; Fall D; Fall E) die Verringerung des Rollwiderstands größer ist, wohingegen sie geringer wird, sobald die Einschnittsgrade steigen (Fall F) oder auch, wenn der Laufstreifen nur mit Einschnitten der Breite Null ausgestattet ist (Fall B).
3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Lauffläche 6 der Breite W axial in drei umlaufende Streifen unterschiedlicher Breite mit den Bezugszahlen (I), (II), (III) unterteilt ist. Der in Umfangsrichtung verlaufende Streifen mit Bezugszahl (I) liegt in der Mitte und wird von den beiden anderen in Umfangsrichtung laufenden Streifen der Bezugszahl (II) und (III) durch einen in Umfangsrichtung laufenden Einschnitt 8 der Breite 5 mm getrennt. Jeder umlaufende Streifen weist transversale Einschnitte 71 einer Breite von 0,5 mm auf, die in Umfangsrichtung regelmäßig angeordnet sind, jedoch mit einem Abstand, der für den umlaufenden Streifen (I) zweimal keiner ist als für die beiden anderen Streifen (II) und (III).
4 zeigt den Abdruck eines anderen Profils des Laufstreifens eines Radialreifens der Dimension 175/70 R 13 auf einem ebenen Untergrund, dessen Profil erfindungsgemäß gestaltet ist. Dieser Abdruck entspricht den Zonen der Laufstreifens, die in Kontakt mit dem Boden kommen. In diesem Fall ist das Profil aus drei in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen der Breite 5 mm gebildet, die, auf der Lauffläche und in transversaler Richtung, vier in Umfangsrichtung verlaufende Flächen begrenzen; die zwei an den äußeren Rändern des Laufstreifens umlaufenden Streifen haben im Vergleich mit den beiden in der Mitte dazwischen liegenden, umlaufenden Streifen eine geringere Breite. Auf jedem umlaufenden Streifen ist ein Netz aus Einschnitten der Breite 0,5 mm sowohl transversal als auch in Umfangsrichtung ausgeführt, wobei diese Einschnitte gleichmäßig in den zwei Richtungen im gleichen Abstand von 7 mm verteilt sind.
Um den Effekt des erfindungsgemäßen Profils auf den Rollwiderstand zu optimieren und dabei zu berücksichtigen, dass sich an jedem umlaufenden Streifen der Bezugszahl (i) die Dicke Ei mit der Abnutzung des Reifens verringert, wird vorteilhaft vorgesehen, dass sich die transversalen und/oder in Umfangsrichtung liegenden Einschnittsgrade jedes Streifens der Bezugszahl (i) proportional zur abgenutzten Dicke verringern. Hierfür ist es möglich, die Zahl der Einschnitte mit der Tiefe zu verringern und/oder Einschnitte auszuführen, deren Profile im Schnitt z. B. in den 5a und 5b zu sehen sind. In 5a ist ein Einschnitt 7 dargestellt, dessen Schnitt V-förmig ist, wobei die maximale Breite L₀ dieses Einschnitts der Einschnittsbreite entspricht, die auf der Lauffläche des neuen Reifens in aufgepumptem Zustand gemessen wird und die Tiefe H größer ist als die maximal zulässige abgenutzte Höhe, damit er sich unabhängig vom Abnutzungsgrad des Laufstreifens 5 praktisch vollständig schließt.
5b zeigt eine äquivalente Ausführung, die erhalten wird, indem ein Einschnitt 7 ausgeführt wird, der ab der Lauffläche 6 auf eine Tiefer H₀ eine konstante Breite L₀ und dann bis zu einer Tiefe H eine zweite konstante Breite L₁ aufweist und zwar so, dass L₁ < L₀ ist.
Das erfindungsgemäße Profil kann selbstverständlich mit der Verwendung eines Laufstreifens kombiniert werden, der aus einem Material mit geringerem Hystereseverlust zusammengesetzt ist, um so den vorteilhaften Effekt auf den Rollwiderstand des Reifens zu verstärken.
Vorzugsweise wird diese Erfindung auf Reifen für Personenkraftfahrzeuge angewandt, wobei der Reifen mindestens eine radiale Karkassenbewehrung aufweist, d. h. die in Meridianrichtung des Reifens angebrachten Verstärkungselemente umfasst, auf die ein Verstärkungsgürtel aufgebracht ist, über dem wiederum ein Laufstreifen aufgebracht ist.

Claims

Laufstreifen (5) eines Luftreifens (1), der eine Karkassenbewehrung (2) aufweist und mit einem Verstärkungsgürtel (3) verstärkt ist, wobei der Laufstreifen eine so genannte Lauffläche (6) aufweist, die mit einer Fahrbahn in Kontakt kommen soll, wobei der Laufstreifen (5) in axialer Richtung zusammengesetzt ist aus: mindestens einem Streifen, der sich in Umfangsrichtung erstreckt, wobei jeder umlaufende Streifen mit dem Index (i) an seiner Lauffläche mit einer Vielzahl von Einschnitten (71) von allgemein transversaler Ausrichtung versehen ist, die in Umfangsrichtung praktisch regelmäßig verteilt sind, jeder Einschnitt (71) an der Lauffläche (6) des neuen Luftreifens (1) eine mittlere Breite (L₀) über Null und von höchstens 2 mm aufweist, so dass an der Lauffläche jedes umlaufenden Streifens mit dem Index (i) ein mittlerer Einschnittsgrad Tci in Umfangsrichtung definiert wird, der als das Verhältnis der Fläche der transversalen Einschnitte an dem Streifen mit dem Index (i) und der Gesamtfläche des Streifens ausgedrückt ist, wobei jeder umlaufende Streifen einen mittleren Krümmungsradius in Umfangsrichtung Rci aufweist, der als an der Lauffläche (6) im mittleren Teil des umlaufenden Streifens gemessener Radius erhalten wird, und jeder umlaufende Streifen mit dem Index (i) eine zwischen der Lauffläche und der radial äußeren Oberfläche (4) des Verstärkungsgürtels (3) in etwa in mittleren Bereich des Streifens gemessene Dicke Ei aufweist, wobei der so definierte Laufstreifen (5) dadurch gekennzeichnet ist, dass an jedem umlaufenden Streifen mit dem Index (i): der Einschnittsgrad Tci in Umfangsrichtung im Bereich des 0,9- bis 2-fachen des Wertes des Ausdrucks Ei/Rci liegt, der an dem umlaufenden Streifen mit dem Index (i) berechnet wird, so dass alle transversalen Einschnitte (71), wenn die Lauffläche mit dem Boden in Kontakt ist, geschlossen sind, wenn sie in die Kontaktzone kommen.
Laufstreifen (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschnittsgrad in Umfangsrichtung Tci 0,9- bis 1,1-mal der Wert des Ausdrucks Ei/Rci ist.
Laufstreifen (5) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich eine Vielzahl an Einschnitten (72) von allgemein umlaufender Orientierung umfasst, die an der Lauffläche (6) des neuen Reifens (1) eine mittlere Breite ungleich Null und kleiner als 2 mm aufweisen, die an der Lauffläche jedes umlaufenden Streifens mit Index (i) einen transversalen Einschnittsgrad Tti definieren, der als das Verhältnis der Oberfläche der in Umfangsrichtung liegenden Einschnitte an dem Streifen mit Index (i) und der Gesamtoberfläche dieser Fläche ausdrückt wird, wobei dieser Einschnittsgrad Tti 0,6- bis 1,2-mal der Wert von Ei/Rti ist, wobei Rti der transversale mittlere Krümmungsradius ist, der an der Lauffläche (6) im Mittelbereich des Streifens mit dem Index (i) gemessen wird, sodass die in Umfangsrichtung liegenden Einschnitte (72) geschlossen sind, wenn die Lauffläche (6) in Kontakt mit dem Untergrund kommt.
Laufstreifen (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Einschnitte (7) mit der Tiefe H dieser Einschnitte abnimmt.
Laufstreifen (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Einschnitte proportional zur abgenutzten Dicke des Laufstreifens abnimmt.
Laufstreifen (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Einschnitte, die an der Lauffläche münden, mit der Abnutzung des Laufstreifens abnimmt.
Luftreifen für ein Kraftfahrzeug, der mindestens eine Karkassenbewehrung (2) und einen Verstärkungsgürtel (3) aufweist, über dem ein in einem der Ansprüche 1 bis 6 definierter Laufstreifen (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkassenbewehrung(en) (2) radial ist/sind.