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Die folgende Erfindung betrifft einen Luftreifen und
insbesondere einen Rippenmuster-Radiallagenreifen, der in beiden
Seitenabschnitten des Laufstreifens mit einer Vielzahl von
Einschnitten versehen ist, um ungleichen Verschleiß des
Laufstreifens zu verhindern.
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Im allgemeinen ist der Laufstreifenbereich eines
Radiallagenreifens mit einer Gürtellage verstärkt, die mehrere Lagen
von mit einem Winkel von 15º bis 70º bezüglich der
Umfangsrichtung des Reifens angeordneten Stahlkorden umfaßt.
Dementsprechend ist der Laufstreifenteil eines solchen
Radiallagenreifens starr und beide Seitenabschnitte des
Laufstreifens haben geringeren Bodenberührungsdruck als der
Zentralabschnitt. Dadurch wird der Schlupf des Laufstreifens am Boden
in den Seitenabschnitten größer als im Zentralabschnitt und
es tritt sehr häufig Schulterverschleiß genannter ungleicher
Verschleiß in den Laufstreifenschultern auf. Dieses Problem
macht sich insbesondere bei Schwerlastreifen für Lastwagen
und Busse bemerkbar.
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Um die Probleme solchen ungleichen Verschleißes zu
verringern, ist es auf diesem Gebiet bekannt, eine Vielzahl von
kurzen Einschnitten in beiden Seitenabschnitten des
Laufstreifens zu schaffen, um den Schlupf dieser Abschnitte auf
den Boden mittels der verringerten anscheinenden Steifigkeit
des Laufstreifengummis zu verringern.
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Ein solcher Aufbau ist in Fig. 10 gezeigt, in der die kurzen
Einschnitte (S) kurz und flach und so angeordnet sind, daß
sie sich parallel zur Axialrichtung des Reifens erstrecken.
Die Einschnitte haben Längen SW, die weniger als 5% der
Laufstreifenbreite betragen. Weiter sind die Umfangsnuten,
welche die Seitenrippen bestimmen, zick-zack-förmig.
Derartige Einschnitte (S) sind jedoch so kurz und flach, daß sie
die Verteilung des Bodendrucks in der Breitenrichtung des
Laufstreifens nicht beeinflussen, und so sind sie nicht
wirksam, den ersterwähnten ungleichen Verschleiß zu verhindern.
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In dem Patentdokument EP-A-0 205 233 ist ein
Reifen-Laufstreifenmuster beschrieben, das in den Rippen oder Blöcken
an der Schulter eine Vielzahl von eng geschnittenen Nuten
besitzt, um die Wärmeerzeugung zu beeinflussen und Schlupf des
Laufstreifengummis in den Schulterteilen zu verhindern.
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Auch in der japanischen Zeitschrift TOKKAI Nr. 58-162643
sind, wie in Fig. 11 gezeigt, Einschnitte (S) in durch eine
zick-zack-förmige Umfangsnut und Axialnuten bestimmten
Blökken SB vorgesehen, welche Einschnitte sich von dort zu der
Laufstreifenkante erstrecken. Derartige freie Blöcke neigen
dazu, sich zu bewegen, und so vermindern die Einschnitte
weiter die Steifigkeit speziell in dem vorspringenden
Abschnitt der Zick-Zack-Kante des Blocks, und es tritt sehr
bald ein ungleicher Verschleiß auf, der oft als
Eisenbahngleis-Verschleiß bezeichnet wird.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen besonders
für Schwerlasteinsatz geeigneten Radiallagenreifen zu
schaffen, bei dem dieses Problem des ungleichen Verschleißes
dadurch verringert ist, daß die Schlupfgröße des
Laufstreifens am Boden in Breitenrichtung vereinheitlicht wird..
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Erfindungsgemäß umfaßt ein Radialreifen einen Laufstreifen,
der mit einer Vielzahl von sich in Umfangsrichtung des
Reifens zur Bildung eines Rippenmusters daran erstreckenden
Nuten versehen ist und in beiden Seitenabschnitten, die
jeweils eine Breite von 10 bis 35% der Laufstreifenbreite von
den Laufstreifenkanten besitzen, mit Einschnitten versehen
ist, wobei die Einschnitte eine Tiefe von 20 bis 120% einer
Tiefe der Nut besitzen und mit Abständen von 8 bis 20 mm in
der Umfangsrichtung des Reifens und mit einem Winkel von 5
bis 25º bezüglich der Axialrichtung des Reifens angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einschnitt mit einem
zur Axialrichtung des Reifens Parallelen Abschnitt versehen
ist.
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Vorzugsweise nimmt die Tiefe der Einschnitte allmählich zu
den jeweiligen Laufstreifenkanten hin zu.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Einschnitt ein
breitenloser Schnitt, der durch Verwendung einer dünnen Klinge
nach Vulkanisierung des Reifens gebildet ist, was bedeutet,
daß der Einschnitt im wesentlichen keine Nutbreite besitzt.
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Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun
beispielsweise in Verbindung mit den beigefügten schematischen
Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt:
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Fig. 1 eine Teilansicht eines Laufstreifens nach
einer Ausführung der Erfindung;
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Fig. 2 ein Schnittansicht nach Linie A-A der Fig.
1,
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Fig. 3 eine graphische Darstellung der Verteilung
des Bodenaufstandsdrucks in Breitenrichtung
des Laufstreifens;
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Fig. 4 eine graphische Darstellung der Verteilung
der Schlupfgröße in Breitenrichtung des
Laufstreifens;
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Fig. 5 eine Teilansicht eines Laufstreifens einer
anderen Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Fig. 6 eine Teilansicht eines Laufstreifens einer
weiteren Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Fig. 7 bis 9 Schnittansichten längs der Linie B-B
in Fig. 5, die alternative Formen der
Einschnitte zeigen; und
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Fig. 10 und 11 Teilansichten von Reifen entsprechend dem
Stand der Technik.
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In Fig. 1 und 2 ist ein Laufstreifen 1 mit einem Paar
geraden sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten G1 und G2
und einem Paar sich in Umfangsrichtung erstreckenden,
dazwischen angeordneten Zick-Zack-Nuten G3 und G4 versehen, so
daß der Laufstreifen 1 in zwei Seitenrippen R4 und R5 und
drei Mittelrippen R1, R2 und R3 unterteilt ist.
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Die Breite jeder Seitenrippe R4 oder R5 liegt im Bereich von
10 bis 35% der gesamten Laufstreifenbreite TW. In den
Seitenrippen sind parallele Einschnitte 2 ausgebildet, die sich
geradlinig durch die Seitenrippen R4 oder R5 von der
Laufstreifenkante TE zu der geraden Nut G1 oder G2 erstrecken.
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Die Breite GW der Umfangsnut G2 beträgt 5 bis 8% der
Laufstreifenbreite TW. Falls die Breite GW weniger als 5%
beträgt, wird die Richtungsstabilität des Reifens reduziert
und der Griff beo Nässe verschlechtert. Wenn die Breite mehr
als 8% beträgt, wird die Bodenaufstandsfläche des Reifens
reduziert und der Verschleißwiderstand verschlechtert.
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Die Einschnitte 2 sind in beiden Seitenabschnitten des
Laufstreifens vorgesehen und erstrecken sich von der
Laufstreifenkante TE aus nach innen über 10 bis 35% der
Laufstreifenbreite.
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Das bedeutet, die Längs SW des Einschnitts 2 in
Axialrichtung des Reifens beträgt 10 bis 35% der Laufstreifenbreite
TW, wodurch die Verteilung des Bodenaufstandsdrucks, d.h.
die Verteilung der Schlupfgröße in Breitenrichtung über den
Laufstreifen ausgeglichen ist.
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Die Einschnitte 2 machen den Laufstreifengummi in dem
Bereich, wo solche Einschnitte vorhanden sind, insgesamt
vergleichsweise weich. Dementsprechend kann der Gummi leichter
verformt und an den Boden angedrückt werden, so daß der
Bodenaufstandsdruck in den Seitenabschnitten erhöht wird.
Damit wird die Größe des Schlupfs an der Straßenfläche und
der sich daraus ergebende ungleiche Verschleiß vermindert,
während die Zug- und die Bremskraftübertragung erhöht
werden.
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Weiter ergeben die durch die Einschnitte 2 gebildeten Kanten
einen verbesserten Griff bei Nässe.
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Falls die Einschnitte 2 zu wenig tief sind, werden die
vorher erwähnten Wirkungen nicht erreicht. Wenn andererseits
die Einschnitte 2 zu tief geführt sind, wird die Steifigkeit
des Laufstreifens zu gering und der Laufstreifen neigt dazu,
daß Abschnitte abreißen und er so beschädigt wird.
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Dementsprechend sollte die Tiefe D der Einschnitte 2 20 bis
120%, mehr bevorzugt 60 bis 100% der Tiefe Do der
Umfangsnuten betragen. Wenn unterschiedliche tiefe Nuten in dem
Laufstreifen vorhanden sein, wird die Tiefe Do für die tiefste
Nut genommen.
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Die Einschnitte 2 sind mit einem Winkel AL innerhalb eines
Bereichs von 5 bis 23º bezüglich der Axialrichtung des
Reifens angeordnet. Wenn der Winkel AL kleiner als 5º ist, wird
die Steifigkeit der Zentralabschnitte der Seitenrippen R4,
R5 verringert und der Verschleißwiderstand und die
Festigkeit derselben wird zu klein. Wenn im Gegensatz dazu der
Winkel mehr als 25º beträgt, erhöht sich die Schlupfgröße
und die vorteilhafte Wirkung der Einschnitte geht verloren.
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Weiter sind die Einschnitte 2 mit Abständen T von 8 bis 20
mm in Umfangsrichtung um den Reifen angeordnet. Wenn der
Abstand T größer als 20 mm ist, wird die Steifigkeit der
Seitenrippe zu hoch, und die Schlupfgröße und damit der
ungleiche Verschleiß wird nicht reduziert. Ist er im Gegensatz
dazu geringer als 8 mm, so wird der Verschleißwiderstand und
die Festigkeit verringert.
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Fig. 5 zeigt einen Laufstreifen einer anderen Ausführung der
vorliegenden Erfindung, bei der der Laufstreifen 1 mit zwei
geraden sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten G1 und
G2 versehen ist, wodurch der Laufstreifen in zwei
Seitenrippen R4 und R5, (R5 ist nicht gezeigt) und eine
zwischenliegende Zentralrippe R1 unterteilt wird. Jeder Einschnitt 2
erstreckt sich über die Seitenrippen R4 und R5 von der
Laufstreifenkante TE in die Zentralrippe R1 über die gerade Nut
G1 oder G2 hinaus, so daß der Schlupf der Rippenkante an
jeder Seite der geraden Nut verringert wird und damit die
Entstehung von "Eisenbahnschienen-Verschleiß" wirksam
unterdrückt wird.
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Dabei ist jeder Einschnitt 2 axial außerhalb seines
Hauptabschnitts S2 mit einem Abschnitt S1 versehen, der nahezu
parallel zur Axialrichtung des Reifens liegt. Die Länge W1 des
Abschnitts S1 beträgt nicht mehr als 10% der
Laufstreifenbreite TW und nicht mehr als 50% der Gesamtlänge SW des
Einschnitts 2. Vorzugsweise ist der Winkel des Abschnitts S1
zur Axialrichtung des Reifens nicht größer als 5º. Aus
diesem Grund wird der Schlußf der
Laufstreifenkanten-Abschnitte reduziert und der Kantenverschleiß auch wirksam
verhindert.
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Fig. 6 zeigt einen Laufstreifen einer anderen Ausführung der
vorliegenden Erfindung, bei der der Laufstreifen 1 mit zwei
geraden Nuten G1 und G2 versehen ist, wodurch der
Laufstreifen in zwei Seitenrippen R4 und R5 (R5 ist nicht gezeigt)
und eine Zentralrippe R1 dazwischen aufgeteilt wird. Jeder
Einschnitt 2 erstreckt sich über die Seitenrippe R4 oder R5
von der Laufstreifenkante TE bis zur geraden Nut G1 oder G2.
Es ist auch jeder Einschnitt 2 axial außerhalb und innerhalb
seines Hauptabschnitts S2 mit einem Abschnitt S1 bzw. einem
Abschnitt S3 versehen, die beide nahezu parallel zur
Axialrichtung des Reifens sind. Die Länge W2 des Abschnitts S2 in
Axialrichtung beträgt nicht weniger als 50% der Länge SW des
Einschnitts 2.
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Bei den in Fig. 5 oder 6 (welche die linke Hälfte des
jeweiligen Laufstreifens zeigen) dargestellten Ausführungen kann
die rechte Hälfte entweder liniensymmetrisch bezüglich der
Zentrallinie C oder auch in einer Punktsymmetrie ausgeführt
werden.
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Um die Verteilung des Bodenaufstandsdrucks in
Breitenrichtung des Laufstreifens zu beeinflussen, ist es auch wirksam,
die Tiefe der Einschnitte zu variieren. Die Fig. 2, 7, 8 und
9 zeigen Abwandlungen der Schnitte nach der vorliegenden
Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht nach Linie A-A der
Fig. 1, und FIg. 7, 8 und 9 zeigen eine Schnittansicht nach
Linie B-B der Fig. 5 mit den Abwandlungen der darin
befindlichen Einschnitte.
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In Fig. 2 ist die Tiefe des Einschnitts 2 konstant und
geringer als die Tiefe Do der Nut G1. In Fig. 7 ist die Tiefe D
de Einschnitts 2 konstant und größer als die Tiefe Do der
Nut G1. Fig. 8 nimmt die Tiefe D allmählich von ihrem
inneren Ende zu der Laufstreifenkante hin zu. In Fig. 9 ist der
axial äußere Abschnitt S1 des Einschnitts 2 tiefer als der
Hauptabschnitt S2. Derartige Abwandlungen können auch bei
den Einschnitten in Fig. 1 oder 6 vorgenommen werden.
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Derartige vielfache Arten von Einschnitten mit
unterschiedlichen Längen und/oder Tiefen können in einem Laufstreifen
kombiniert werden.
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Die Erfinder haben versuchsweise 10.00R20 Stahl-Radialreifen
für Lastkraftwagen und Busse hergestellt wie in Tabelle 1
angegeben und die Reifen an den Vorderrädern eines Fahrzeugs
angebracht.
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Der ungleiche Verschleiß der Schulterteile der Reifen wurde
nach 30 000 Straßen-km gemessen. Um den Verschleißwiderstand
und die Naßbrems-Eigenschaften zu prüfen, wurden einige
Reifen Versuchen unterworfen, deren Resultate in Tabelle 1
in Relativwerten gezeigt sind.
Tabelle 1
Bsp.Nr.
Laufstreifen-Muster Figur Nr.
Dicke d. Einschnitts (mm)
Schluterverschleiß *4
Eisenbahnschienenversch. (Ja oder Nein
Verschleißwiderst. *5
Naß-Griff *5
Kantenverschleißwiderstand *5
Ausführungen
Vergleichsbeispiele
*1, *2: Laufstreifen wurde im Versuch beschädigt
*3: ungleicher Verschleiß fand an beiden Seiten der Einschnitte
bezuglich der Umfangsrichtung statt
*4: je kleiner der Index, umso besser das Verhalten
*5: je größer der Index, umso besser das Verhalten
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Die Bodenaufstandsdruckverteilung und die Schlupfverteilung
in Breitenrichtung des Laufstreifens für Reifen der
Ausführungen 1 und 5 und des Reifens vom Vergleichsbeispiel 7
wurden gemessen, und die Messungen sind in Fig. 3 bzw. 4
gezeigt. Fig. 3 zeigt den Bodenaufstandsdruck des
Vergleichsbeispiels 7, entsprechend einem üblichen Reifen mit einem
Laufstreifenmuster 5 Rippen, der im Bereich von 35% und
insbesondere im Bereich von 10% der Laufstreifenbreite von der
Laufstreifenkante kleiner ist als der Reifen der
Ausführungen 1 und 5. Es ergibt sich aus Fig. 3 und 4, daß die
erfindungsgemäßen Reifen eine verbesserte Gleichförmigkeit sowohl
der Bodenaufstandsdruckverteilung wie der
Schlupfgrößenverteilung zeigen.
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Wie vorstehend erwähnt, optimiert die vorliegende Erfindung
die Einschnitte in dem Rippenmusterreifen nach Tiefe,
Abstand, Anordnungswinkel der Einschnitte und Bereich, in dem
die Einschnitte vorgesehen sind, um die
Bodenaufstandsdruckverteilung in Breitenrichtung des Laufstreifens zu
vergleichmäßigen. Dementsprechend wird in dieser Erfindung die
Schlupfgröße in den Schulterteilen verringert und ungleicher
Verschleiß effektiv verhindert. Nebenbei sind die
Umfangsnuten, welche die Seitenrippen bestimmen, geradlinig, wodurch
die Steifigkeit der Seitenrippen vereinheitlicht und
Eisenbahnschienenverschleiß wirksam verhindert wird.