DE19830145A1

DE19830145A1 - Radialreifen

Info

Publication number: DE19830145A1
Application number: DE19830145A
Authority: DE
Inventors: Hwi Joong Kim; Kyun Ok Kim; Yong Hee Kim; Keun Woo Kim; Myeong Hun Ahn
Original assignee: Hankook Tire Co Ltd
Current assignee: Hankook Tire and Technology Co Ltd
Priority date: 1997-07-05
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 1999-01-07
Also published as: GB2328189A; CN1205280A; GB2328189A8; ITTO980586A1; FR2765523A1; GB2328189B; GB9813965D0; JP2901969B2; FR2765523B1; GB9814410D0; US6332486B1; JPH1170805A; CN1083348C; ITTO980586A0

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialreifen, insbesondere einen Radialreifen mit einem besserem Fahrkomfort und einer besseren Fahrstabilität.

Allgemein können die Eigenschaften eines Radialreifens verbessert werden, wenn die Lauffläche des Reifens sehr steif ist. Dies verringert jedoch die Laufstabilität, weil die radialen Karkassenfäden des Reifens tendenziell die Quersteifigkeit der Seitenwand verringern. In solchen Fäl len kann die Laufstabilität auf verschiedene Weise verbes sert werden, z. B. durch Wahl eines anderen Materials oder einer anderen Anzahl von Karkassenfäden, durch einen Wech sel des Gummimaterials der Seitenwand, durch zusätzliche Kordschichten zum Verstärken des Wulstes oder durch ein neues Design des Formprofils des Reifens. Die Laufstabili tät kann verbessert werden, indem das Profil so modifi ziert wird, daß z. B. die obere und die untere Querschnit tshöhe ein Verhältnis von 1 : 1 oder von ungleich 1 : 1 haben.

In letzter Zeit wurde die Laufstabilität dadurch verbes sert, daß die Höhe des Kernreiters vergrößert oder die Querschnittshöhe des Kernreiters durch Verwenden eines leichten Kernreiters verringert wurde. Dies kann jedoch dazu führen, daß die Quersteifigkeit und die vertikale Steifigkeit des Reifens wächst, was den Fahrkomfort ne gativ beeinflußt.

Das offengelegte japanische Patent 55-110604, 1980 veröf fentlicht, und das offengelegte japanische Patent 61- 303392, veröffentlicht 1986, versuchen diese Probleme zu behandeln. Dabei wurde das Verhältnis von SHU zu SH (das Verhältnis von oberer Querschnittshöhe zu der Quer schnittshöhe nach Montieren des Radialreifens auf der Felge und Füllen auf normalen Innendruck) des Karkas senprofils gemäß dem entsprechenden Zweck vergrößert. Das offengelegte japanische Patent 58-161616, 1973 veröf fentlicht, schlug andererseits vor, daß eine Änderung des Karkassenprofils in einer Verringerung des Verhältnisses von SHU zu SH bestehen kann.

Während die Verfahren nach dem Stand der Technik im all gemeinen in der Lage sind, bestimmte Eigenschaften des Radialreifens zu verbessern, können sie gleichzeitig an dere wichtige Eigenschaften, wie die Laufstabilität und die Seitenführungskräfte, negativ beeinflussen. Ein wei terer Nachteil besteht darin, daß die Konstrukteure, um das spezielle Leistungsniveau des Reifens zu verbessern, die Karkassenform auf diese spezielle Endbenutzung des Reifens unter Umständen speziell abstimmen müssen. Dies erfordert die Einbeziehung des Härtegrades und der Form des Kernreiters.

Die Erfindung hat zum Ziel, einen Radialreifen zur Ver fügung zu stellen, der insgesamt bessere Eigenschaften als die Radialreifen nach dem Stand der Technik besitzt. Er findungsgemäß können das Karkassenprofil und das Profil des Kernreiters zusammen mit der Querschnittsbreite des Reifens so verändert werden, daß die Leistungsmerkmale von vorhandenen Radialreifen nach dem Stand der Technik ver bessert werden. Eigenschaften wie die Laufstabilität und der Fahrkomfort werden daher verbessert, jedoch nicht zu Lasten von anderen Eigenschaften.

Gemäß einem Aspekt stellt die Erfindung einen Radialreifen zur Verfügung, welcher auf einer Felge montiert werden und auf normalen inneren Druck gefüllt werden kann, so daß das Verhältnis der oberen Querschnittshöhe (SHU) zu der Quer schnittshöhe (SH) im Bereich von 0,50 bis 0,59 liegt, das Verhältnis von unterer Querschnittshöhe (SHL) zur Quer schnittshöhe (SH) im Bereich von 0,4 bis 0,5 liegt, die Felgenbreite (rim width) mehr als das 1,4-fache der Stan dardfelgenbreite (standard rim width) und weniger als das 1,45-fache der Standardfelgenbreite beträgt, daß das Quer schnittsverhältnis (Verhältnis Höhe/Breite) weniger als 0,65 beträgt, daß die Kernreiterhöhe (BH; beadfiller height) mehr als 0,224.SH beträgt, daß der Winkel zwi schen der Tangente an einem oberen Punkt (B) des Reifen wulstes und einer Linie parallel zu der Drehachse des Rei fens weniger als 45° beträgt.

Der Begriff "Standardfelgenbreite", der hier benutzt wird, bezeichnet die Felgenbreite bei optimalen Bedingungen, welche erreicht werden kann, wenn der Reifen auf der Felge montiert ist. Die Standardfelgenbreite ist eine Fel genbreite, welche für jede individuelle Reifengröße in den Industrienormen für Reifen definiert ist. Beispielsweise entspricht die Standardfelgenbreite der "measuring rim width" gemäß der Definition der TRA (Tire and Rim As sociation) in den Vereinigten Staaten von Amerika. Diese Größe ist auch in der ETRTO-Norm definiert. Wenn ein Rei fen konstruiert wird, können die Felgenbreite und die Standardfelgenbreite verschieden sein.

Der Radialreifen gemäß der vorliegenden Erfindung hat viele Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Einige dieser Vorteile werden nachfolgend beispielhaft erörtert.

Der erfindungsgemäße Radialreifen ist in der Lage, gleich zeitig die Steifigkeit, den Fahrkomfort und die Laufsta bilität zu verbessern, ohne andere Leistungsmerkmale des Reifens negativ zu beeinflussen. Dies wird dadurch er reicht, daß die radiale Karkasseneinlage und die Außenform modifiziert werden, das Querschnittszentrum des Reifens verringert wird, die Breite des Reifenquerschnitts so groß möglich gemacht wird, ein leichter Kernreiter verwendet wird und der Kernreiter stärker als nach dem Stand der Technik geneigt wird.

Um diese Vorteile zu erreichen, wird das Profil des Ra dialreifens in dem Zustand verändert, in dem der Radial reifen montiert und mit normalem Innendruck gefüllt ist. Das Verhältnis von SHU zu SH und das Verhältnis von SHL zu SH liegt im Bereich von 0,5 bis 0,59 bzw. 0,40 bis 0,5. Die Felgenbreite beträgt mehr als das 1,4-fache der Stan dardfelgenbreite und weniger als das 1,45-fache der Stan dardfelgenbreite. Das Querschnittsverhältnis (SH/2.SW) beträgt weniger als 0,65, der Winkel zwischen der Tangente an einen oberen Punkt des Wulstes (B) und einer Linie, welche sich parallel zu der Drehachse des Reifens er streckt, beträgt weniger als 45°. Die Höhe des Kernreiters (BH) ist größer als 0,224.SH.

Vorzugsweise ist die Shorehärte A des Kernreiters größer als 85°.

Vorzugsweise ist xb (die x-Koordinate des Kernreiterpunkts B) größer als das 0,5-fache der Standardfelgenbreite und liegt vorzugsweise in dem Bereich Standardfelgenbreite plus 5 bis 10 mm.

Die Erfindung wird nun in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Radialreifens, verglichen mit einem konventio nellen Radialreifen ist,

Fig. 2 eine vereinfachte Querschnittsansicht der Sei tenwand des Radialreifens in einem Membranmodell ist,

Fig. 3 ein Diagramm ist, in welchem die winkelabhängige Änderung der vertikalen Steifigkeit und der Quersteifigkeit der Seitenwand des Reifens ver glichen werden,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht ist, welchen den Kar kassenwendepunkt darstellt, der sich durch die geänderte Form des Kernreiters des erfin dungsgemäßen Radialreifens ändert.

Fig. 5 eine Querschnittsansicht ist, welche den Grad der Neigung des Kernreiters gemäß der vorliegen den Erfindung, verglichen mit demjenigen eines herkömmlichen Kernreiters, darstellt,

Fig. 6 ein Diagramm ist, welches die Steifigkeit und weitere Eigenschaften des erfindungsgemäßen Ra dialreifens, verglichen mit denjenigen eines herkömmlichen Radialreifens, darstellt,

Fig. 7 ein Diagramm ist, welches die Gürtelspannung des erfindungsgemäßen Radialreifens, verglichen mit derjenigen eines herkömmlichen Radialreifens, darstellt und

Fig. 8 ein Diagramm ist, welches die Seitenfüh rungskraft gemäß der vorliegenden Erfindung, verglichen mit derjenigen eines herkömmlichen Radialreifens, in Abhängigkeit von dem Schlupf winkel, welcher durch die vertikale Last verän dert wird, darstellt.

Nachfolgend werden die folgenden Bezeichnungen verwendet.
KV vertikale Steifigkeit des Reifens,
Kd Drehsteifigkeit des Reifens,
Kl Quersteifigkeit des Reifens,
α Winkel am Gürtelrandpunkt
B oberer Punkt des Reifenwulstes,
D Randpunkt des Gürtels,
RW Felgenbreite
BH Kernreiterhöhe,
SW Querschnittsbreite,
SH Querschnittshöhe,
SHU obere Querschnittshöhe,
SHL untere Querschnittshöhe,
Sr vertikale Steifigkeit der Seitenwand,
Sl Quersteifigkeit der Seitenwand.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der obere Wulstpunkt (B(xb, yb)) in dem Radialreifen 1 für das in Fig. 1 dargestellte Koordinatensystem wie folgt definiert. Bei diesem Koor dinatensystem liegt der Ursprung, wie aus Fig. 1 er sichtlich, im Schnittpunkt der beiden Linien, entlang denen SH und SW gemessen werden. Wenn die x- und die y- Achse auf die Fläche, welche eine Karkassenlinie enthält, gesetzt werden, werden alle 1 mm Koordinaten der Karkas senlinie für den Bereich gemessen, in dem die Karkasse nach innen um den Kernreiter 5 gelegt ist. Wenn der Krüm mungsradius nach diesen Koordinaten berechnet wird, wird die Koordinate, bei welcher das Vorzeichen des Krüm mungsradius sich ändert, als der obere Wulstpunkt (B: Kar kassenwendepunkt (carcass curve point)) definiert. Im Fall eines nicht begrenzten Krümmungsradius ist die Koordinate in der Mitte des Abschnitts der obere Wulstpunkt (B).

In Fig. 2 ist der Reifen als ein Membranmodell darge stellt, welches die Seitenwand 2 zwischen dem oberen Wulstpunkt B (welcher dem Karkassenwendepunkt in einem wirklichen Reifen entspricht, wie man in Fig. 1 erkennen kann) und dem Gürtelrandpunkt D enthält. Beim Bestimmen der Steifigkeit der Seitenwand 2 bei einer Änderung des Profils wurden die Lage von B und der Gürtelrandpunkt winkel (α - der Winkel zwischen der Tangente am Gürtel randpunkt P) auf der Karkassenlinie und der Linie parallel zu der Rotationsachse des Reifens, welche durch den Gür telrand D läuft) als Schlüsselkomponenten erkannt.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, wächst die Steifigkeit der Seitenwand proportional zu α am Gürtelrandpunkt D. Da je doch die zunehmende Steigungsrate der vertikalen Steifig keit der Seitenwand verschieden von derjenigen der Quer steifigkeit der Seitenwand ist, ist letztere größer als die erstere, wenn der Gürtelrandpunktwinkel α kleiner als α' ist, und die erstere größer als die letztere, wenn der Gürtelrandpunktwinkel α größer als α' ist.

Dementsprechend sollte der Winkel α am Gürtelrandpunkt D, um die Laufstabilität zu verbessern, ohne andere Lei stungsmerkmale des Reifens zu beeinträchtigen, maximiert werden, wenn der Steigungswinkel der Quersteifigkeit (Sl) größer als derjenige der vertikalen Steifigkeit der Sei tenwand (Sv) ist. Er sollte jedoch kleiner als der Winkel α' an dem Punkt sein, an dem die Steigung der vertikalen Steifigkeit der Seitenwand größer als diejenige der Quer steifigkeit der Seitenwand ist.

Der Karkassenwendepunkt (der unterste Punkt auf der Mem brane) sollte zu seiner optimalen Stelle verlegt werden, da er ein Schlüsselfaktor beim Festlegen der Steifigkeit der Seitenwand ist.

Das Reifenprofil und die Höhe des Kernreiters (BH) können in geeigneter Weise modifiziert werden, um das Verhältnis von Kl zu Kv durch Modifizieren des Profils des Kernrei ters zu ändern. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, kann das Karkassenprofil so ausgelegt sein, daß die Steifigkeit des Wulstes 4 für die Seitenwand 2 durch das Ändern der Lage des Wulstpunktes B verbessert wird. Der Wulstpunkt kann also nach außen durch Modifizieren des Kernreiterprofils verlegt werden, um eine größere Felgenbreite zu er möglichen. In ähnlicher Weise kann der Wulstpunkt B nach oben verlegt werden, um eine kleinere Membrane zu er möglichen.

Um die Steifigkeit des Radialreifens zu optimieren, können die Aufstandsfläche (contact area) und das Profil durch Modifizieren des Karkassenprofils, des Laufflächenradius und des Profils optimiert werden. Insbesondere können die Quersteifigkeit des Reifens (Kl) und die Torsionssteifig keit des Reifens (Kd) gleichzeitig verbessert werden, um die Seitenführungsfähigkeit zu verbessern. Diese Parameter werden durch die Aufstandsform (contact form), die Auf standsgröße (contact size) und die Form/den Härtegrad des Kernreiters bestimmt.

Mit anderen Worten hängen die Aufstandsform und der Druck des Radialreifens von der Gürtelbelastung, dem Profil und dem Laufflächenradius ab und können (1) durch Modifizieren der Umfangs-Biegesteifigkeit des Gürtels durch Ändern des Profils und (2) durch Ändern der Quer-Biegesteifigkeit des Gürtels durch Ändern des Laufflächenradius optimiert wer den.

Das Reifenprofil gemäß der vorliegenden Erfindung soll das Profil des Reifens unter Druck bezeichnen. Daher wird vor zugsweise ein leichter Kernreiter verwendet, weil die Formmatrize so ausgelegt sein sollte, daß sie die Form bei einer Änderung des Profils des Kernreiters wahrt.

In Fig. 5 ist der Punkt A der innere Rand der Kernreiter- Grundlinie (AB) und der Punkt C liegt in der Mitte der Grundlinie (AB). Der Punkt D liegt in der Mitte zwischen den zwei Punkten, an denen die Außenlinie des Kernreiters den Kreis schneidet, dessen Zentrum der Punkt C ist und dessen Radius das 0,5-fache der Kernreiterhöhe (BH) ist und der Punkt E ist der vertikale Endpunkt in dem Kernrei ter. An diesem Punkt sollte α (der Winkel zwischen der Linie CP parallel zu der Drehachse des Reifens und der Tangente in A an der Innenlinie des Kernreiters AE) vor zugsweise kleiner als 72° sein und β (der Winkel zwischen der Drehachse des Reifens und der Linie CD) sollte vor zugsweise kleiner als 56° sein.

Die Leistungsmerkmale des Radialreifens mit den Parame tern, die vorangehend definiert wurden, sind deutlich bes ser als die Leistungsmerkmale der Radialreifen nach dem Stand der Technik. Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, werden sowohl die vertikale Steifigkeit als auch die Quersteifig keit erhöht, wenn die Kernreiterhöhe von 35 mm auf 45 mm vergrößert wird. Daher kann man erkennen, daß gegenüber einem herkömmlichen Kernreiterprofil Kl wesentlich größer als Kv ist.

Tabelle 1

Wenn das Kernreiterprofil des Radialreifens verändert wird, um die Steifigkeit des Reifens zu optimieren, wird die Aufstandslänge (contact length) vergrößert, während die Aufstandsbreite (contact width) des Reifens sich wenig ändert. Dementsprechend vergrößert sich die hauptsächliche Aufstandsfläche und der Aufstandsdruck wird ausgeglichen.

Tabelle 2 zeigt, daß die Aufstandslänge wächst, während die Aufstandsfläche sich wenig ändert, wenn die Profilform entsprechend der Erfindung geändert wird.

Tabelle 2

Wie man anhand von Tabelle 3 erkennen kann, nimmt bei dem Radialreifen gemäß der Erfindung das Verhältnis der Ände rung des Aufstanddrucks (contact pressure) zu der Lastän derung (maximaler Aufstandsdruck auf der Schulter unter irgendeiner vertikalen Belastung/maximaler Aufstandsdruck auf die Schulter unter 100% Last) gegenüber dem Stand der Technik ab. Dies gewährleistet eine größere Sicherheit bei Änderungen des Drucks und verbessert die Seitenführungsei genschaften.

Tabelle 3

Mit anderen Worten erreicht der erfindungsgemäße Radial reifen den idealen Aufstandsdruck schneller und die Druck änderung bei Laständerungen um den idealen Aufstandsdruck ist geringer als bei herkömmlichen Reifen. Daher tragen die verbesserte Quersteifigkeit und Biegesteifigkeit des Reifens zu den dynamischen Eigenschaften des Reifens bei, wie man in Tabelle 2 erkennen kann.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist (die schraffierten Bereiche be zeichnen die herkömmliche Technik, während die nicht schraffierten Bereiche die Erfindung bezeichnen) werden die Quersteifigkeit des Reifens und die vertikale Steifig keit des Reifens gemäß der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik vergrößert. Infolgedessen werden die Laufsta bilität und der Fahrkomfort verbessert.

Während die Steifigkeit durch Änderung des Profils vergrö ßert wird, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Quer schnittsbreite derart vergrößert, daß der Fahrkomfort durch die hohe vertikale Steifigkeit nicht negativ beein flußt wird. Die Reifengürtelspannung ist groß genug, um den Gürteleffekt, bei welchem Vorsprünge auf der Straße eingehüllt werden, durch Erniedrigen der Gürtelspannung zu verbessern. Fig. 7 (dunkle Kreise bezeichnen die vor liegende Erfindung und leere Kreise bezeichnen den Stand der Technik) zeigt einen Vergleich zwischen der Gürtel spannung der vorliegenden Erfindung und der nach dem Stand der Technik. Wie man in Fig. 7 erkennen kann, ist das Ver hältnis der vertikalen Steifigkeit des Reifens zu der Quersteifigkeit des Reifens gemäß der Erfindung größer als dasjenige nach dem Stand der Technik und die Steifigkeit des Reifens wird insgesamt optimiert.

Tabelle 4 zeigt das Ergebnis, wenn das Formprofil und die Kernreiterneigung modifiziert werden.

Tabelle 4

Wie man in Tabelle 4 erkennen kann, werden, wenn der Nei gungsgrad des Kernreiters gemäß der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik verringert wird, sowohl die Quer steifigkeit des Reifens als auch die Drehsteifigkeit des Reifens bei relativ konstanter vertikaler Steifigkeit ver größert. Weiterhin ist das wachsende Verhältnis der ver tikalen Steifigkeit zu der Quersteifigkeit der Seitenwand größer als dasjenige nach dem Stand der Technik, d. h. das Verhältnis der vertikalen Steifigkeit (Sv) zu der Quer steifigkeit (Sl) und das Verhältnis der vertikalen Stei figkeit zu der Drehsteifigkeit (Sr) wird stark vergrößert.

Die Spurführungskraft hängt von der Änderung des Schlupf winkels unter 100% vertikaler Belastung ab und wurde ge messen, um die Leistungsmerkmale des Standes der Technik mit der Erfindung zu vergleichen. Dies zeigt, daß die Spurführungskraft des Radialreifens gemäß der vorliegenden Erfindung größer als diejenige nach der herkömmlichen Technik ist (vgl. Fig. 8).

Claims

1. Radialreifen, der auf einer Felge montiert werden und auf einen Normalinnendruck gefüllt werden kann, so daß das Verhältnis der oberen Querschnittshöhe (SHU) zur Quer schnittshöhe (SH) zwischen 0,5 und 0,59 liegt, das Verhält nis der unteren Querschnittshöhe (SHL) zur Querschnittshöhe (SH) zwischen 0,4 und 0,5 liegt, die Felgenbreite größer als das 1,4-fache der Standardfelgenbreite und weniger als das 1,45-fache der Standardfelgenbreite ist, das Querschnitts verhältnis kleiner als 0,65 ist, die Kernreiterhöhe größer als 0,224.SH ist und der Winkel zwischen einer Tangente an einem oberen Wulstpunkt (B) und einer Linie, welche sich parallel zu der Drehachse des Reifens erstreckt, kleiner als 45° ist.

2. Radialreifen nach Anspruch 1, bei dem die Shorehärte des Kernreiters größer als 85 ist.

3. Radialreifen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem xb (x- Koordinate des oberen Wulstpunktes B) größer als das 0,5-fache der Standardfelgenbreite ist.

4. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem xb im Bereich Standardfelgenbreite plus 5-10 mm liegt.

5. Radialreifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, welcher derart geformt ist, daß der Winkel (α) zwischen einer Linie (CP) parallel zu der Drehachse des Reifens und der Tangente an einem Punkt (A) auf dem Innenrand des Kern reiters (AE) kleiner als 72° ist und der Winkel (β) zwischen einer Linie (CP) parallel zu der Drehachse des Reifens und der Linie (CD) kleiner als 56° ist.