DE69825829T2

DE69825829T2 - Fahrzeugreifen

Info

Publication number: DE69825829T2
Application number: DE69825829T
Authority: DE
Inventors: David Robert Sutton Coldfield Watkins; Paul Halesowen Stephens; Michael Yardley Jackson
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2018-10-03
Also published as: EP0906837A3; JP4242954B2; JPH11165506A; GB9720915D0; US6523588B1; US6190478B1; EP0906837B1; EP0906837A2; DE69825829D1

Description

Diese Erfindung betrifft Reifen für Fahrzeuge, die im Allgemeinen zumindest ein Rad an jeder Ecke aufweisen, wie etwa Pkw, Kleintransporter, Lkw oder Busse.
Wie auch bei den meisten anderen Reifentypen ist es üblich, damit dieser Reifen unter allen Bedingungen gut arbeitet, dass der mit dem Boden in Kontakt stehende Laufstreifenbereich des Reifens in der Oberfläche mit relativ tiefen Rillen versehen ist.
Bei nassen Bedingungen unterstützen derartige Rillen das Abführen von Wasser aus der Kontaktfläche zwischen dem Reifenlaufstreifen und dem Straßenbelag und helfen somit, die Lenkkontrolle über das Fahrzeug zu behalten, indem Aquaplaning verhindert wird. Bei anderen Bedingungen, wie etwa Schnee und Eis, oder bei Geländeanwendungen, stellen derartige Rillen Kanten bereit, die bei der Übertragung von Traktionskräften helfen.
Jedoch schwächt die Bereitstellung solcher Rillen effektiv den Reifenlaufstreifen und macht ihn gegenüber Verschleiß anfälliger. Dies tritt auf, da derartige Rillen den Laufstreifen in diskrete Elemente, wie Rippen und Blöcke, unterteilen, die einzeln gegenüber Verformung und Bewegung in dem Kontaktbereich zwischen Reifen und Boden aufgrund der darin übertragenen Traktionskräfte anfälliger sind, was zu Abrieb des Gummis am Straßenbelag führen.
Die DE-A-37 26 593 zeigt einen Reifen, der die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 umfasst.
Beim Tätigen der vorliegenden Erfindung untersuchten die Erfinder die Ausrichtung der Rillen in dem Laufstreifen derartiger Reifen und stellten fest, dass es möglich war, diese derart anzuordnen, dass Verschleiß des Laufstreifengummis minimiert wurde.
Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Reifen für ein Vierradfahrzeug bereitzustellen, dessen Laufstreifenverschleiß verbessert ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Reifen für ein Fahrzeug mit mindestens einem Rad an jeder Ecke einen mit dem Boden in Kontakt stehenden Laufstreifen, der sich axial zwischen ersten und zweiten Kantenbereichen erstreckt und in dem Laufstreifenrillen ausgebildet sind, wobei in dem ersten axialen Kantenbereich des Laufstreifens die Laufstreifenrillen im Wesentlichen in der Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten axialen Kantenbereich des Laufstreifens die Rillen im Wesentlichen in der axialen Richtung des Reifens ausgerichtet sind, und in dem dritten axialen Bereich des Laufstreifens axial zwischen dem ersten und zweiten Kantenbereich die Ausrichtung der Rillen sich fortschreitend von in Umfangsrichtung nach axial ändert.
Gemäß einem anderen Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen des erforderlichen Laufstreifenrillenwinkels bereit, um das Laufstreifenprofil eines Reifens für ein Fahrzeug mit einem Rad an jeder Ecke zu bilden, so dass sich ein optimaler Laufstreifenverschleiß ergibt, umfassend: Ausrichten der Laufstreifenrille an aufeinander folgenden axialen Punkten über den Laufstreifen hinweg von der Mitte zu der Laufstreifenkante in der Richtung der resultierenden Kraft, die auf den Laufstreifen an diesem axialen Punkt wird, wenn sich der Punkt im Kontaktbereich zwischen Reifen und Straße befindet.
Weitere Aspekte der Erfindung werden aus der folgenden, lediglich beispielhaften Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen deutlich werden, in denen: –
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Reifens zeigt;
2 eine schematische Draufsicht des Reifens von 1 gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung an einem Fahrzeug montiert zeigt;
3 eine schematische Draufsicht eines anderen Reifens der Erfindung an einem Fahrzeug montiert zeigt;
4 ein schematisches Schaubild ist, das erfindungsgemäße nicht durchgehende Laufstreifenrillen zeigt; und
5 ein schematisches Schaubild ist, das ein anderes, erfindungsgemäßes Profil von nicht durchgehenden Laufstreifenrillen zeigt.
1 zeigt eine Vorderansicht eines Reifens gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, der einen Reifenlaufstreifen 1 mit darin ausgebildeten Laufstreifenrillen 2 umfasst. Die Laufstreifenrillen 2 erstrecken sich axial über die gesamte Breite des Laufstreifens zwischen axialen Kantenbereiche OE und IE hinweg durch den zentralen Laufstreifenbereich CR. In dem äußeren axialen Kantenbereich OE des Laufstreifens ist die Ausrichtung der Rillen im Wesentlichen axial, wohingegen in dem inneren axialen Kantenbereich IE die Rillen im Wesentlichen in der Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet sind.
In dem zentralen Bereich CR des Reifens zwischen den äußeren und inneren Kantenbereich OE bzw. IE ändert sich wie gezeigt die Ausrichtung der Laufstreifenrillen 2 fortschreitend von axial nach in Umfangsrichtung.
Um die Ausrichtung der erfindungsgemäßen Rillen zusammenzufassen, nimmt der Winkel θ der Rille zur Umfangsrichtung des Reifens an jedem axialen Punkt oder jeder axialen Stelle P, die einen Abstand d von der Innenkante IE des Reifens verschoben ist, mit zunehmendem d zu, wobei 0° ≦ θ ≦ 90° und 0 ≦ d ≦ Laufstreifenbreite TW.
Somit ist der Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung mit Laufstreifenrillen 2 versehen, die die in 1 gezeigte Ausgestaltung aufweisen. Zu dem Zweck der Bereitstellung einer im Allgemeinen optimierten Rillenausrichtung, wie es in 1 dargestellt ist, haben die Erfinder herausgefunden, dass eine Kosekanskurve eine Ausgestaltung ergibt, die einen Laufstreifenrillenverschleiß reduziert. Die Kosekanskurve wird an dem Reifenlaufstreifen als y = Kosekans(x) umgesetzt, wobei y die Umfangsrichtung des Reifens ist, und x die axiale Richtung.
Gemäß einem anderen Aspekt stellt die Erfindung einen an einem Fahrzeug montierten Reifen bereit. Wie es in dem schematischen Schaubild von 2 gezeigt ist, ist der Reifen von 1 an dem Fahrzeug derart montiert, dass der innere Kantenbereich IE des Reifens am Nächsten bei der durch VCL dargestellten Längsmittellinie des Fahrzeugs liegt.
Es ist somit aus 2 zu sehen, dass, um den optimal verbesserten Laufstreifenrillenverschleiß von dem Reifen von 1 abzuleiten, es beabsichtigt ist, dass die vorliegenden Reifen als orientierte Paare an der lenkbaren Vorderachse FA und der Hinterachse RA aufgezogen sind. Die in 2 gezeigte spezifische Orientierung, wobei das vordere Reifenpaar entgegengesetzt zu dem hinteren Reifenpaar orientiert ist, wäre für ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb besonders geeignet, bei dem aufgrund der Lastübertragungseigenschaften die Beschleunigungskräfte vorwiegend durch die Hinterräder wirken, während die Bremskräfte vorwiegend durch die Vorderräder wirken.
In dem Fall von anderen Fahrzeugtypen oder wenn ein derartiges richtungsgebundenes Aufziehen eines Reifens unerwünscht ist, kann eine in 3 gezeigte alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt werden. Wie es in 3 zu sehen ist, weist der Reifen 3 zwei Profile aus Laufstreifenrillen auf, und zwar ein Profil aus Rillen 4 und ein anderes Profil aus Rillen 5, die sich in entgegen gesetzten Umfangsrichtungen krümmen, wenn sie axial nach innen fortschreiten. Während nur das Profil aus Rillen 4 die optimale Ausrichtung zum Bremsen aufweisen wird und das Profil aus Rillen 5 die optimale Ausrichtung zur Beschleunigung aufweisen wird, wird insgesamt die gezeigte Kombination aus Rillen in einem großen Maße den vorteilhaften reduzierten Laufstreifenverschleiß, der auf die Erfindung zurückzuführen ist, beibehalten.
Obgleich die vorstehend erwähnten Laufstreifenrillen als über die axiale Breite des Laufstreifens durchgehend gezeigt und beschrieben sind, können sie auch nicht durchgehend sein, wobei in diesem Fall jeder Rillenabschnitt, sei er gerade oder gekrümmt, erfindungsgemäß ausgerichtet ist. Beispiele von nicht durchgehenden Rillenprofilen sind in den schematischen Schaubildern der 4 und 5 gezeigt. Somit umfassen diese nicht durchgehenden Profile einzelne Rillenteilstücke 10a–10f bzw. 11a–11f. Der Laufstreifen kann auch längs verlaufende Laufstreifenrillen umfassen.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Bestimmen des erforderlichen Laufstreifenrillenwinkels oder der erforderlichen Laufstreifenrillenausrichtung bereit, um das Laufstreifenprofil zu bilden, das einen optimalen, d.h. minimalen, Laufstreifenverschleiß aufweist. Dieses Verfahren umfasst, dass die Laufstreifenrille an aufeinander folgenden axialen Punkten über den Laufstreifen hinweg von einer Kante zu der anderen Kante in die gleiche Richtung wie der resultierende typische Schlupf des Laufstreifens ausgerichtet wird, wenn der betreffende axiale Punkt in oder bei der Mitte des Kontaktbereiches zwischen Laufstreifen und Straße liegt.
Während erfindungsgemäß ein Rillenausrichtungsprofil bestimmt werden kann, das Laufstreifenverschleiß für jede Reifenklasse oder jeden Reifentyp reduzieren kann, wird somit das optimale Ausrichtungsprofil, das den maximalen Nutzen ergibt, abhängig von der Art und Weise der Verwendung des Reifens, d.h. der Art des Fahrens des Fahrzeugs, was schließlich den Grad und die Richtung des Laufstreifenschlupfes bestimmt, variieren.
Dieses Verfahren kann entweder durch Berechnung oder durch praktische Bestimmung implementiert werden.
Für das Verfahren durch Berechnung ist als empfehlenswert befunden worden, die Richtung der auf den Laufstreifen an einem besonderen axialen Punkt in dem Kontaktbereich resultierenden Kraft zu bestimmen und die Rille im Wesentlichen in der gleichen Richtung auszurichten.
Bei der praktischen Implementierung des Verfahrens wird der Reifen, vorzugsweise ein unbenutzter Reifen, mit einer Anordnung aus kleinen Löchern, die vorzugsweise an der Reifenoberfläche eine Kreisform aufweisen, versehen, um ein Loch an jeder malen Position über die Laufstreifenoberfläche hinweg vorzusehen. Der Reifen wird dann an dem Fahrzeug unter allen Fahrbedingungen gefahren, um einen Verschleiß des Laufstreifens über seine gesamte Breite einzuleiten. Der Laufstreifenverschleiß wird mit dem Auftreten eines Verschleißmusters deutlich werden, das in einer besonderen Richtung von jedem kleinen Loch gemäß der axialen Position des Loches ausgeht. Anschließend kann das Laufstreifenrillenprofil in dem Laufstreifen eines anderen Reifens gebildet oder geschnitten werden, indem die Laufstreifenrille an jeder besonderen axialen Position in die gleiche Richtung wie das Verschleißmuster, das von dem Loch an dieser Position an dem verschlissenen Reifen ausgeht, ausgerichtet wird.
Während die oben beschriebenen Ausführungsformen eine im Wesentlichen durchgehende Laufstreifenoberfläche zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Laufstreifenrillen der Erfindung aufweisen, können andere Ausführungsformen andere Laufstreifenrillen oder Einschnitte aufweisen, wie es in der Technik üblich ist.
Während die oben beschriebenen Ausführungsformen die Rillenwinkel oder Rillenausrichtungen an der inneren Kante IE und der äußeren Kante OE bei 0° bzw. 90° zur Umfangsrichtung des Reifens aufweisen, können auch andere Winkel, wie etwa 10° bzw. 80° verwendet werden, die zu einem großen Maße den Vorteil des erfindungsgemäßen reduzierten Laufstreifenverschleißes behalten werden.

Claims

Reifen für ein Fahrzeug mit mindestens einem Rad an jeder Ecke, wobei der Reifen einen mit dem Boden in Kontakt stehenden Laufstreifen (1) umfasst, der sich axial zwischen ersten und zweiten Kantenbereichen (IE, OE) erstreckt und in dem Laufstreifenrillen (2, 10, 11) ausgebildet sind, wobei in dem ersten axialen Kantenbereich (IE) des Laufstreifens die Laufstreifenrillen im Wesentlichen in der Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten axialen Kantenbereich (OE) des Laufstreifens die Rillen im Wesentlichen in der axialen Richtung des Reifens ausgerichtet sind, und in einem dritten axialen Bereich (CR) des Laufstreifens axial zwischen den ersten (IE) und zweiten (OE) Kantenbereichen die Ausrichtung der Rillen sich fortschreitend von in Umfangsrichtung nach axial ändert.
Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rillen (2) durchgehend von dem ersten axialen Kantenbereich (IE) zu dem zweiten axialen Kantenbereich (OE) erstrecken.
Reifen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste axiale Kantenbereich (IE) des Reifens am nächsten bei der Längsmittellinie des Fahrzeugs (VCL) angeordnet ist.
Verfahren zum Bestimmen des erforderlichen Laufstreifenrillenwinkels, um das Laufstreifenprofil eines Reifens für ein Fahrzeug mit einem Rad an jeder Ecke zu bilden, so dass sich ein optimaler Laufstreifenverschleiß ergibt, umfassend: Ausrichten der Laufstreifenrille an aufeinander folgenden axialen Punkten über den Laufstreifen hinweg von der Mitte bis zu der Laufstreifenkante im Wesentlichen in der Richtung der resultierenden Kraft, die auf den Laufstreifen an diesem axialen Punkt wirkt, wenn sich der Punkt im Kontaktbereich zwischen Reifen und Straße befindet.
Verfahren nach Anspruch 4, umfassend: Bilden kleiner Löcher in der Laufstreifenoberfläche an aufeinander folgenden axialen Positionen über den Laufstreifen hinweg von der Mitte bis zu der Kante, Fahren des Reifens an dem Fahrzeug, um ein Verschleißmuster einzuleiten, das von jedem kleinen Loch ausgeht, und Bilden von Laufstreifenrillen in der Oberfläche eines nachfolgenden Reifens derart, dass die Laufstreifenrille an jedem besonderen axialen Punkt in der gleichen Richtung wie das Verschleißmuster, das von dem kleinen Loch ausgeht, das an diesem Punkt an dem verschlissenen Reifen gebildet ist, ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die kleinen Löcher an der Reifenoberfläche kreisförmig sind.