DE2355387A1

DE2355387A1 - Fahrzeugluftreifen und verfahren zum bestimmen seines guenstigsten einbauzustandes

Info

Publication number: DE2355387A1
Application number: DE19732355387
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Dr Freudenstein; Karl Alfred Dipl Ing Dr Grosch; Gerhard Franz Josef Dip Senger
Original assignee: Uniroyal AG
Current assignee: Uniroyal GmbH
Priority date: 1973-11-06
Filing date: 1973-11-06
Publication date: 1975-05-15
Also published as: FR2250107A1; US3942370A; CA1024778A; GB1492559A; BE821811A; FR2250107B1; IT1024760B

Description

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DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Uniroyal Aktiengesellschaft
51 Aachen,, Hüttenstraße 7

Fahrzeugluftreifen und Verfahren zum Bestimmen seines günstigsten Einbauzustandes.

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit zur
Äquatorebene im wesentlichen symmetrischem Aufbau und einer
gürtelartigen Verstärkungseinlage, vorzugsweise aus zwei mit
radialem Abstand übereinanderliegenden Gürtellagen.

Wenn derar$ ige Reifen an einem Fahrzeug montiert werden und mit dem Gewicht des Fahrzeuges belastet werden, so platten
sich die Reifen im Bereich der Aufsetzstelle auf dem Boden ab. Hierdurch sowie durch den Aufbau eines solchen Reifens nimmt
dieser bei der Fafibfc des Fahrzeuges Kräfte vom Boden ,jauf, die man, da sie sich von dem Aufbau oder der Struktur des Reifens ableiten, als strukturbezogene Kräfte bezeichnet.

Greift man z.B. einen derartigen Reifen an einem Fahrzeug heraus, der bei der Fahrt unter Last frei abrollen und sich seit-

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lieh, verschieben kann, dessen Schwenken um die vertikale Achse, jedoch. z.B. durch Blockieren der Lenkung verhindert ist, so stellt man ein folgendes Verhalten fest? Der Reifen beginnt sich unter den Strukturkräften solange seitlich zu verschieben, bis die Komponenten der Strukturseitenkräfte bei Erreichen einte Schräglaufwinkelsoo _SQ, d.h. eines bestimmten Winkels zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges und der Äquatorebene des Reifens, entgegengesetzt gleich sind und auf den Reifen ein Strukturmoment M«q ausüben, das den Reifen um die vertikale Achse zu schwenken versucht. Dieses Strukturmoment wird in dem beschriebenen Fall durch die festgelegte Lenkung aufgenommen.

Wenn man dagegen unter sonst gleichen Bedingungen den Reifen für Bewegungen auch um die vertikale Schwenkachse freigibt', so schwenkt dieser unter der Einwirkung der strukturbezogenen Kräfte in einen Sehräglaufwinke]<x£ _Mq, bei dem das'Strukturmoment verschwindet. In dieser Stellung bleibt Jedooh" eine Seitenkraftkomponente S„q auf den Reifen wirksam, so daß dieser in eine Bogenbahn abgedrängt wird. Ein solcher Reiften veranlaßt das Fahrzeug, an dem er montiert ist, nach einer Seite vom geraden Kurs abzuweichen, sobald der Fahrer das Lenkrad losläßt. Um eine solche Kursabweichung zu verhindern, muß der fahrer den Kurs korrigieren, d.h. ein mehr oder weniger großes Gegenoment über die Fahrzeuglenkung aufbringen.

Die Wirkungen der Strukturseitenkräfte und des Strukturmomentes können unter Umständen relativ groß werden, wie insbesondere bei

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Laatkr»ftwagenr«lf»n und solchen Helfen, deren Gürtel aus zwei tiageh Kentelit, die mit radialem Abstand Übereinander angeordnet sind» Die daduroh notwendig werdende Segenlenkung duroh den Fahrer wirkt auf die Dauer ermüdend. Aufgrund der Ermüdung läßt auch die Aufmerkiamkeii nach, s© daß die beschriebene Sreohei-. aung ein^e echte Gefahrenquelle für das TerkehräYerhalt·» eines Fahrer· darstellt. Die Q-efahr wird unvergleichlieh größer in den

',MökentiHf In 4ltnen der Pahrir aus irgendwelchen Anlässen auch ■ Siur "vorübergehend die ienkung freigibt.

ist weiter bekannt, daß der Schräglaufwinkel, bei tem sich die Wirkung der Strmkturseitenkräft© auf ten Helfen aufgeben und der Sohräglaufwi&kol, bei Ae& bei dem gleichen Helfen und unter sonst

gleichen Bedingungen das' itruktui^iiomeiit den Wert, ö aimimmt, uni sind. Barüberiiiaams kann Si© Feststellung gemacht , 'daß die Sehräglauf-fwink©! sowie ihre Differensen bei

Helfen gleicher Konstruktion au© d@r gleichen Serienfertigung Unterschied© seigen«

Is ist Aufgab© d@r irorlieg©nd©n Irfinduxig ₅ ©in© ©infaoli® und sur veiläeeige Möglißhkelt su schaff©»_p um die nachteiligen Wirkungen ρ die won den Strukttueeiga&nechaftÄn von in der Serie gefertigten Helfen der eingangs näher beizeichneten Art auf das Fahrverhalten sinse Fahrzeuges auegeübt werden, so kleip wie möglich zu halten und gleichzeitig damit die fahrsicherheit wesentlich zu erhöhen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Markierung derjenigen Laufrichtung eines Reifens, in der die Strukturseitenkraft ihren maximalen Wert aufweist. Stattdessen kann zur lösung der gleichen Aufgabe eine Markierung derjenigen Laufrichtung vorgesehen aein, in der die Differenz der Schräglaufwinkel, bei denen jeweils die Strukturseitenkräfte und das Strukturmoment keine Wirkung auf den Reifen ausüben, einen minimalen Wert aufweist.

Die Lehre der Erfindung gfeeht auf die Erkenntnis zurück, daß sich die Struktureigenschaften, die einem Serienreifen der infrage stehenden Art innewohnen, dann am wenigsten auf das Fahrverhalten eines Fahrzeuges, an dem der Reifen montiert ist, auswirken, wenn die Differenz zwischen den beiden SchräglaufwinkeIn, bei dteenen einerseits die Wirkung der Seitenkraft kauf den Reifen aufhört _t bzw. andererseits das Strukturmoment 0 wird, einen möglichst kleinen Wert besitzt. Es wurde dabei weiter festgestellt, daß sich nicht nur die beiden Sehräglaufwinkel in Abhängigkeit davon, mit welcher Laufrichtung der "betreffende Seifen am Fahrzeug montiert ist, unterscheiden, sondern daß auoh. die Differenz zwischen den jeweiligen Schräglaufwinkeln in Abhängigkeit von der Laufrichtung des Reifteas unterschiedlich ist. Semäß der Erfindung wird aus diesen Erkenntnissen der Hutzen gezogen, daß das unterschiedliche Verhalten des Reifens in Abhängigkeit von strukturbezogenen Kräften für jede Laufrichtung gemessen und diejenige Laufrichtung des Reifens markiert wird, in welcher die Differenz

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zwischen den beiden SchräglaufwinkeIn am geringsten ist. Es konnte dabei festgestellt werden, daß dann, wenn man bei der Auswahl der Bereifung eines Fahrzeuges derart markierte Reifen in der vorgegebenen Laufrichtung montiert, die von den Struktureigenschaften der Bereifung ausgehenden und auf die lenkung des Fahrzeuges einwirkenden Kräfte außerordentlich gering sind. Damit wird der Fahrer von der Aufgabe enthoben, den durch diese Eigenschaften bedingten Kräften über die Lenkung entgegenzuwirken. Damit entfällt auch der dadurch bedingte Ermüdungseffekt und die als Folge davon festgestellte Unfallgefahr.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß bei derjenigen Laufrichtung eines bestimmten Reifens, bei der die Strukturseitenkraft allgemein größer als in der entgegengesetzten Laufrichtung ist, stets auch die Differenz der beiden Schräglaufwinkel ein Minimum besitzt. Dies vereinfacht die Realisierung der Lehre nach der Erfindung auf ganz wesentliche Y/eise, da an den Reifen nur noch die Strukturseitenkräfte bei ausgeschaltetem Strukturmoment für beide Laufrichtungen gemessen zu werden brauchen, worjauf man diejenige Laufrichtung mit der größeren Strukturseitenkraft entsprechend als die gewünschte Laufrichtung markiert.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bezüglich der strukturbedingten Eigenschaften vergleichbare Fahrzeugluftreifen ermittelt, markiert und ohne weiteres und ohne-besondere Aufmerksamkeit am Fahzcug als Bereifungssatz verwendet werden

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können. Dadurch, werden die strukturbedingten Wirkungen auf das Fahrzeug auf ein Minimum und in aller Regel auf ein durchaus vertretbares und erträgliches Maß "beschränkt.

Die günstigste Drehrichtung kann durch eine Pfeilmarke am Reifen gekennzeichnet werden, wobei der Reifen am Fahrzeug so montiert wird, daß die Pfeilspitze bei Yorwärtsfahrt in die gewünschte Drehrichtung weist. Alternativ dazu kann die günstigste Drehrichtung auch, durch eine Punktmarke am Helfen gekennzeichnet werden. Derart !markierte Reifen werden so am Fahrzeug montiert, daß die markierte Seite jedes Reifens am Fahrzeug in Fahrtrichtung gesehen, beispielsweise stets rechts liegt.

Die der Erfindung zugrunde liegenden Verhältnisse werden nachfolgfcend Lanhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 jeweils einen belasteten Reifen in Ansicht von oben

und
Fig. 3 eine grafische Darstellung der an den Reifen wirksamen Kräfte♦

Bei dken Figuren 1 und 2 handelt es sich jeweils um den gleichen Reifen der eingangs näher bezeichneten Art. Der Reifen 1, der entsprechend dem Pfeil 3 um die Achse 2 rotiert, wiest eine

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Lauffläche 4 auf, unter der ein Gürtel angeordnet ist, der vorzugsweise aus zwei übereinanderliegenden lagen aus im wesentlichen undehnbarem Grürtelkord besteht. Der Reifen ist bezüglich seiner Äquatorebene 6 im wesentlichen symmetrisch aufgebaut. Darunter wird eine symmetrische Anordnung verstanden, bei der die Lagen als solche nicht symmetrisch angeordnet sind, da die linlagefäden, -drähte o.dgl. schräg verlaufen, bei der aber nicht durch konstruktive-Maßnahmen bestimmte asymmetrische Verhaltensweisen gewollt erzeugt sind«. Beim Aufsetzen auf den Boden verformt sich die Lauffläche unter der Last des Fahrzeuges und bildet @ia© abgeplattete Fläche, die in den Figuren mit 5 bezeichnet ist.

In beiden Figuren ist die Fahrtrichtung des Fahrzeuges, an dem der Seifen montiert ist,- durch den Pfeil 7 wiedergegeben.

Im Falle der Fig. 1 ist angenommen ₉ daß der "'Beifon frei abrollen und sich auch frei seitlich verschieben" .kann. Jedoch wird ein Bewegen des Reifens um die lotrechte Schwenkachse verhindert, SoB. durch Blockieren der Lenkung* Wird nun das Fahrzeug in Richtung des Pfeiles 7 angetrieben₉ so werden durch die struklurbe-, dingten Eigenschaften des Rs&fens vom Boden über die Abplattungsstelle Kraft© aufgenommenj dia den Reifen solange seitlich verschiebenj, bis seine Jlquatorebene 6 mit der Fahrtrichtung 7 einen Winkel einschließt, bei dessen Erreichen die Strukturseitenkräfte, die eine solche seitliche Verschiebung des Reifens veranlaßt

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haben, sich gegenseitig aufheben. Der bei Wirkung der Strukturseitenkräfte vorliegende Sehräglaufwinkel ist mitoC_S0 bezeichnet. In dieser Stellung wirkt auf den Reiffen ein strukturbedingtes Moment, das durch d-ken eingezeichneten Pfeil mit MgQ bezeichnet ist. Dieses Moment versucht den Reifen 1 ka seine senkrechte Schwenkachse zu drehen.

In Fig. 2 sind die gleichen Verhältnisse vorausgesetzt mit der Ausnahme, daß sich nunmehr der Reifen 1 auch um seine lotrechte Schwenkachse frei drehen kann. Auch hier nimmt der belastete Reifin unter der last des Fahrzeuges strukturbedingte Kräfte vom Boden auf, welche nunmehr bestrebt sind, den Reifen 1 umn die lotrechte Schwenkachse zu verschwenken, bis die Äquatorebene 6 des Reifens mit der Fahrtrichtung des Fahrzeuges 7 einen Schräglauf winkelo^.._ erreicht, bei dem das Strukturmoment den Wert annimmt. Nunmehr wirkt Izauf den Reifen noch eine Reststrukturseitenkraft, die in Fig. 2 tünch den Pfeil S^q bezeichnet ist. Diese sucht den Reifen seitlich abzudrängen, so daß das Fahrzeug dazu tendiert, statt der geraden Fahrt in Richtung des Pfeiles eine bogenförmige Fahrt gemäß dem gestrichelten Pfeil 7a auszuführen.

In der Fig. 3 sind grafisch die Strukturseitenkräfte und die Strukturmomente eines Reifens für Rechtslauf und Linkalauf wiedergegeben. Man erkennt, daß zu den kleineren Werten der Strukturseitenkräfte die größeren Werte für das Strukturmoment gehören.

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Im vorliegenden Pall trifft dies für den Rechtslauf zu. Beim Linkslauf des "betreffenden Reifens ist dagegen die Strukturseitenkraft größer und das Strukturmoment kleiner als beim Rechtslauf. Man sieht weiterhin aus Fig. 3, daß beim Linkslauf die Differenz zwischen den beiden SchräglaufwinkelnO^L-Q und o£) gTQ merklich kleiner ist als die entsprechende Differenz der Schräglauf winkel für 'den Rechtslauf. Die kleinere Schräglaufwinkeldifferenz liegt also für die Laufrichtung vor, bei der die Strukturseitenkraft größer als in der entgegengesetzten Laufrichtung ist.

Es können nun entweder die Schräglaufwinkel gemessen werden, bei denen Moment- und Seitenkräfte den Wert 0 annehmen. Stattdessen können die Strukturseitenkräfte und Strukturmomente entsprechend den grafischen Darstellungen gemessen und dkanach die Markierung an dem Reifen angebracht werden. Am vorteilhaftesten wird jedoch nur die Strukturseitenkraft in beiden Laufrichtungen gemessen und die Laufrichtung als gewünschte Laufrichtung markiert, welche die größte Strukturseitenkraft zeigt.

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Claims

- ίο - Patentansprüche

1.) Fahrzeugluftreif an mit zur Äquatorialebene im wesentlichen symmetrischem Aufbau und einer gürtelartigen Verstärkungseinlage, vorzugsweise aus zwei mit radialem Abstand übereinander angeordneten G-ürtellagen, gekennzeichnet d u~.r c h eine Markierung derjenigen Laufrichtung, in der die Strukturseitenkraft ihren maximalen Wert aufweist.

2. Fahrzeugluftreifen mit zur Äquatorialebene im wesentlichen symmetrischem Aufbau und einer gürtelartigen Verstärkungseinlage, vorzugsweise aus zwei mit radialem Abstand übereinander angeordneten G-ürtellagen,

gekennzeichnet durch eine Markierung derjenigen Laufrichtung, in der die Differenz der Schräglaufwinkel, bei dkenen jeweils die Strukturseitenkräfte und das Strukturmoment den Wert 0 annehmen, einen minimalen Wert aufweist.

3. Fahrzeugbereifung bestehend aus einem Satz von fahrzeugluftreifen mit zur Ä'quatorialebene im wesentlichen symmetrischem Aufbau und einer gürtelartigen Verstärkungseinlage, vorzugsweise aus zwei mit radialem Abstand übereinander angeordneten Crürtellagen,

dadurch gekennzeichnet, daß alle Reifen die gleiche Drehrichtungsmarkierung gem. Anspruch 1 oder

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aufweisen.und entsprechend der Drehrichtungsmarkierung am Fafireeug- montiert sind.

4. Verfahrtn zum Bestimmen des günstigsten Montagezustandes eines Fafiirzeugluftreiflms nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reiflai abwechselnd in beiden Drehrichtungen unter Auflast und unter Abstützen auf einer Stützfläche angetrieben und dabei jeweils die wirksame Strukturseitenkraft gemessen wird, worauf an dem Reifen eine die Drehrichtung mit der größeren Strukturseitenkraft anzeigende Markierung angebracht wird.

5. Verfahren zum Bestimmen des günstigsten Montagezustandes eines Fafhrzeugluftreifens nach Anspruch 2, ' dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen abwechselnd in beiden Drehrichtungen unter Auflast und unter Abstützen auf einer Stützfläche angetrieben und dabei jeweils die Schräglaufwinkel gemessen werden, bei _>: denen einmal die StrukturseitenXfcaft und zum anderen das ^; Strukturmoment den Wert 0 annehmen, und daß für jede Drehrichtung die Differenz der Schräglaufwinkel gemessen und dann diejenige Drehrichtung auf dem Reifen markiert wird, in der die gemessene Differenz'den kleineren Winkelwert aufweist.

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