DE4003369A1

DE4003369A1 - Luftreifen mit gerichteter laufflaeche

Info

Publication number: DE4003369A1
Application number: DE4003369A
Authority: DE
Inventors: Hisao Ushikubo
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1990-11-22
Anticipated expiration: 2010-02-06
Also published as: DE4003369C2; US5044414A; GB9000065D0; GB2231538A; GB2231538B; JPH02299908A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen mit einer ge richteten oder einseitig gerichteten Lauffläche. Bei einem Reifen mit ge richteter Lauffläche wird der Reifen auf die Felge montiert unter Berück sichtigung des auf der Krone der Reifenlauffläche gebildeten Richtungs musters.

In jüngster Zeit wurde mit einer gerichteten Lauffläche versehene Luftreifen vorgeschlagen, um die Drainageleistung insbesondere bei Hoch geschwindigkeitsfahrt zu verbessern.

Bei Luftreifen mit gerichteter Lauffläche nach dem Stand der Tech nik ist die Lauffläche in eine Anzahl von Blöcken aufgeteilt von einer Mehrzahl von Umfangsvertiefungen, die die parallel in der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind, und von einer Mehrzahl von transversalen Vertiefungen mit einem U-förmigen Querschnit, die in regelmäßigen Ab ständen in einem Fischgrätenmuster auf dem Reifenumfang so angeordnet sind, daß sie sich von der Mitte der Lauffläche nach beiden Seiten der Lauffläche unter einem Neigungswinkel bezüglich der Laufflächenumfangs richtung erstrecken.

Bei einem Reifen nach dem Stand der Technik ist jedoch, wie in Fig. 2 (B) gezeigt, der Querschnitt der transversalen Vertiefungen derart in einer U-Form ausgebildet, daß die Neigungswinkel R₁ und R₂ der bei den Vertiefungswände bezüglich der radialen Reifenrichtung und die Ra dien R₁ und R₂ der Krümmung der unteren Ecken 2 A und 2 B der Vertie fung zueinander gleich symmetrisch auf der Vorder- und Rückseite ent lang der Rollrichtung der Reifen ausgebildet sind. Mit anderen Worten wird im oben beschriebenen Stand der Technik die Drehrichtung des Reifens so bestimmt, daß die mittleren Bereiche der Lauffläche der trans versalen Vertiefungen zuerst mit dem Untergrund in Berührung gebracht werden und daß danach beide Seitenteile der Lauffläche mit dem Unter grund in Berührung gebracht werden, um die Drainageleistung in Abhän gigkeit von dem gerichteten Fischgrätenmuster zu verbessern.

Wenn auch beim oben erwähnten Stand der Technik keine Probleme bei geringen und mittleren Geschwindigkeiten bestehen, so besteht doch ein Problem, wenn der Reifen bei einer Geschwindigkeit von 250 km/h und mehr gedreht wird, nämlich daß leicht Brüche an den unteren Ecken der transversalen Vertiefungen entstehen und daß daher die Blöcke 3 leicht wegbrechen, wodurch die Lebensdauer des Reifens verringert wird. Dies geschieht, weil ein starker Stoß oder eine starke Belastung zuerst auf die untere Ecke 2 A der Trittseite (die zuerst mit dem Untergrund in Berüh rung gebracht wird) entlang der Umfangsrichtung der Blöcke 3 wirkt, so daß eine Spannung in der unteren Ecke 2 B der Abstoßseite (die an schließend mit dem Untergrund in Kontakt gebracht wird) entsteht, wenn man den Querschnitt der transversalen Vertiefung 2, wie in Fig. 2 (B) ge zeigt, betrachtet, wodurch die Reifenlebensdauer verringert wird.

Unter Berücksichtigung dieser Probleme ist es die vornehmliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen mit gerichteter Lauffläche zur Verfügung zu stellen, dessen Beständigkeit bei hoher Ge schwindigkeit verbessert werden kann.

Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Er findung den Luftreifen mit einer gerichteten Lauffläche zur Verfügung, die sich auf der Krone eines torusförmigen Mantels befindet und mit einer Mehrzahl von Blöcken gebildet ist, die von einer Mehrzahl von Umfangs vertiefungen und einer Mehrzahl von transversalen Vertiefungen mit im allgemeinen U-förmigen Querschnitt unterteilt sind, die nach einem Fisch grätenmuster in ungefähr regulären Abständen entlang einer Reifenum fangsrichtung derart angeordnet sind, daß die sich von der Nähe eines zentralen Bereichs der Lauffläche zu beiden Seitenbereichen unter einem Neigungswinkel bezüglich der Laufflächenumfangsrichtung erstrecken, wo bei die Drehrichtung des Reifens so bestimmt wird, daß ein zentraler Be reich der Lauffläche jeder der transversalen Vertiefungen zuerst mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird und danach beide Seitenbereiche mit dem Untergrund in Berührung gebracht werden, wobei der U-förmige Querschnitt jeder der transversalen Vertiefungen derart gebildet ist, daß der Radius (R₁) der Krümmung einer Trittseitenecke zwischen einer Sei tenwand und einer Bodenfläche jeder transversalen Vertiefung, die zuerst in Richtung der Reifendrehrichtung mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, kleiner ist als der Radius (R₂) einer Anstoßseitenecke da zwischen, die danach mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird.

Das obenerwähnte Verhältnis R₂/R₁ der Radien der Krümmung der beiden Ecken zwischen den Seitenwänden und der Bodenfläche in jeder transversalen Vertiefung mit U-förmigem Querschnitt liegt zwischen 2 und 5. Weiterhin wird der U-förmige Querschnitt der transversalen Vertiefun gen vorzugsweise derart ausgebildet, daß der Neigungswinkel R₁ bezüg lich einer radialen Reifenrichtung der Trittseitenwand kleiner ist als der Winkel R₂ der Abstoßseitenwand.

Außerdem ist es nicht unbedingt nötig, daß alle transversalen Ver tiefungen mit dem in Anspruch 1 definierten U-förmigen Querschnitt aus gebildet sind und in spiegelsymmetrischer Beziehung hinsichtlich der Umfangsvertiefung angeordnet sind. Weiterhin sind die Umfangsvertiefun gen und/oder die transversalen Vertiefungen in geraden oder in zick zack-förmigen Linien geformt.

Bei einem Reifen nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, da die Eckenformen zwischen den Vertiefungswänden und der Bodenfläche jeder transversalen Vertiefung derart geformt sind, daß der Krümmungs radius der Abstoßseite (die anschließend mit dem Untergrund in Berüh rung gebracht wird) größer ist, als der der Trittseite (die zuerste mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird), die Spannungskonzentration an den unteren Bereichen der transversalen Vertiefungen während der Rei fendrehung zu verringern und daher wirkungsvoll der Erzeugung von Rissen bei hoher Geschwindigkeit vorzubeugen, ohne die Drainageleistung zu verschlechtern, und daher die Geschwindigkeitshaltbarkeit und das Standhalten bei stabilem Hochgeschwindigkeitsverfahren ohne Probleme mit abgebrochenen Blöcken zu verbessern.

Die Merkmale und Vorteile des Luftreifens nach der vorliegenden Erfindung werden klarer in der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeich nungen gewürdigt. In diesen bezeichnen gleiche Bezugszeichen die glei chen oder dieselben Teile in allen Figuren.

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die ein Fischgrätenlaufflächenmuster des Reifen nach der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 2 (A) ist ein Querschnitt, der eine transversale Vertiefung des Reifens nach der vorliegenden Erfindung entlang der Linie A-A in Fig. 1 zeigt; und

Fig. 2 (B) ist ein ähnlicher Querschnitt, der eine transversale Ver tiefung nach dem Stand der Technik zeigt.

Ausführungsformen des Reifens nach der vorliegenden Erfindung werden hiernach unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen be schrieben.

Obwohl lediglich die Lauffläche oder das Laufflächenmuster ohne andere Elemente und Teile außer der Lauffläche in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Reifen nach der vorliegenden Erfindung in derselben Art aufgebaut wie bei der wohlbekannten Reifenkonstruktion bestehend aus einer radia len Karkasse, einem Gürtel usw.

Die Lauffläche T befindet auf der Krone eines torusförmigen Mantels und ist mit einer Mehrzahl parallel angeordneter Umfangsvertiefungen 1 und einer Mehrzahl transversaler Vertiefungen 2 mit einem U-förmigen Querschnitt, die nach einem Fischgrätenmuster durch Anordnung der transversalen Vertiefungen in ungefähr regulären Abständen entlang der Reifenumfangsrichtung derart angeordnet sind, daß sie sich von dem zentralen Bereichs der Lauffläche zu beiden Seitenbereichen unter einem Neigungswinkel bezüglich der Laufflächenumfangsrichtung erstrecken, so daß eine Mehrzahl von Blöcken 3 durch diese Umfangsvertiefungen 1 und diese schrägen transversalen Vertiefungen 2 unterteilt werden. Daher ist die Drehrichtung des Reifens so festgelegt, daß der zentrale Bereich der Lauffläche zuerst in Berührung mit dem Untergrund und danach die Sei tenbereiche in Berührung mit dem Untergrund gebracht werden.

Obwohl hier die Lauffläche T aus einem relativ harten Gummi be steht, ist es auch möglich, teilweise einen weichen Gummi oder einen ge schäumten Gummi anstelle des harten Gummis zu verwenden. Außerdem können die Umfangsvertiefungen 1 in einem Zick-Zack-Muster anstelle der gezeigten geraden Umfangsvertiefungen geformt sein. Wenn andere Ver tiefungen (z. B. Lamellen) gebildet sind. können die Umfangsvertiefungen 1 mit maximaler Breite und Tiefe in dem Reifen entsprechend der vorliegen den Erfindung gebildet werden.

Die transversalen Vertiefungen 2 sind nach einem Fischgrätenmuster über die gesamte Lauffläche T gebildet und mit einem mittleren Neigungs winkel zwischen 50 und 70 Grad bezüglich der zentralen Umfangslinie des Reifens geneigt. Ebenso wie bei den Umfangsvertiefungen 1, können die transversalen Vertiefungen 2 in einem Zick-Zack-Muster gebildet sein. Die Breite und Tiefe der transversalen Vertiefungen 2 sind gleich groß oder kleiner als die der Umfangsvertiefungen 1.

Weiterhin befindet sich der Scheitelpunkt des Fischgrätenmusters der transversalen Vertiefungen 2 nicht notwendigerweise in der zentralen Umfangsvertiefung wie in Fig. 1 gezeigt, sondern kann in asymmetrischer Weise von der zentralen Linie des Reifens verschoben oder versetzt sein.

In dem Reifen nach der vorliegenden Erfindung, wie er in Fig. 2 (A) gezeigt ist, ist die Ecke zwischen der Seitenwand und der unteren Fläche jeder transversalen Vertiefungen 2 so geformt, daß der Krümmungsradius R₁ der Trittseite 2 A (die zuerst mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird) kleiner ist als der Radius R₂ der Abstoßseite 2 B (die anschließend mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird), vorzugsweise so, daß das Verhältnis R₂/R₁ zwischen 2 und 5 liegt.

Weiterhin ist es ebenfalls wünschenswert, daß der Neigungswinkel R₁ der Trittseite bezüglich einer radialen Reifenrichtung kleiner ist als der Winkel R₂ der Anstoßseite, wie in Fig. 2 (A) gezeigt.

Wenn der Krümmungsradius der Ecke zwischen den Wänden und dem Boden der transversalen Vertiefung 2 wie oben beschrieben festge legt ist, ist es möglich, die Spannungskonzentration zu verringern, die erzeugt wird, wenn der Reifen bei hoher Geschwindigkeit unter Last dreht, so daß an der Bodenseiten der transversalen Vertiefung erzeugte Risse vermieden werden können und daher Abbrüche gesamter Reifen blöcke aufgrund von Rissen im Vertiefungsboden wirkungsvoll verhindert werden können.

Im Gegensatz zu dem oben erwähnten Merkmal der Beziehung (R₁<R₂) entsteht, wenn der Krümmungsradius der Abstoßseite (R₂) kleiner ist als der Radius der Trittseite (R₁), ein Problem, indem starke Spannungen sich in den durch den kleineren Radius R₂ gebildeten Ecken konzentrie ren und Blöcke 3 sich leicht in problematischer Weise bei hoher Ge schwindigkeit erwärmen.

Obwohl es natürlich bevorzugt wird, alle transversalen Vertiefungen 2 mit der oben erwähnten Beziehung R₁<R₂ in dem Verhältnis der Krümmung der Bodenseitenecken zu bilden, ist es außerdem auch möglich, den gleichen Effekt wie oben beschrieben zu erwarten, in dem man teil weise die transversalen Vertiefungen 2 nach der oben erwähnten Bezie hung R₁<R₂ in nur den Blöcken formt, in denen Risse leicht oder oft entstehen.

Die Konstruktion und die Auswirkungen der Reifen nach der vorlie genden Erfindung werden hiernach auf der Basis von Testergebnissen beschrieben.

Die in den Fig. 1 und 2 (A) gezeigte Blockmuster wurden auf der Lauffläche T von Testreifen entsprechend der vorliegenden Erfindung unter folgenden Bedingungen geformt: die Reifengröße war 255/40 ZR 17; die benutzten Felgen waren 9J × 17. Die übrigen Konstruktions- und Her stellungsbedingungen für die Radialkarkasse, die Gürtellagen usw. waren im wesentlichen dieselben wie bei herkömmlichen Reifen, und daher ist ihre ausführliche Beschreibung unterlassen.

Die Abmessungen der Blockmuster der Reifen in einem Beispiel nach der Erfindung, wie in Fig. 1 und 2 (A) gezeigt, waren wie folgt: die Breite der Lauffläche T betrug 200 mm; die Breite der Umfangsvertiefungen 1 betrug 10 mm; ihre Tiefe betrug 8 mm; die Breite der transversalen Ver tiefungen 2 betrug 5 mm; ihre Tiefe betrug 8 mm; die Neigungswinkel R₁ und R₂ der Wände jeder der transversalen Vertiefungen 2 betrugen beide 5 Grad; der Trittseitenradius R₁ betrug 1 mm; der Abstoßseitenradius R₂ betrug 3 mm.

Auf der anderen Seite wurden Vergleichsreifen unter den gleichen Bedingungen hergestellt, außer daß R₁=R₂=1 mm zum Vergleich mit den Reifen nach der Erfindung eingestellt wurde.

Die Hochgeschwindigkeitsleistung (die Hochgeschwindigkeitsfestigkeit) der oben erwähnten beiden Arten von Testreifen wurde unter folgenden Bedingungen ausgewertet:

Die Testreifen wurden auf Trommeln unter einer Last von 500 kg, einem Innendruck von 3,0 kg/cm² bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h und auf einer Strecke von 500 km gedreht, um das Auftreten von Rissen an den Bodenflächen der Abstoßseiten 2 B der transversalen Vertiefungen 2 auszuwerten. Der erhaltene Auswertungsindex war 60 verglichen mit dem von 100 von herkömmlichen Reifen, wie in der Tabelle unten aufgeli stet. Je kleiner dieser Index ist, desto besser ist die Haltbarkeit. Die Auswertung der Drainageleistung, der Abnutzungsfestigkeit und der Steuerungsstabilität wurde unterlassen, da keine wesentlichen Unter schiede in diesen Eigenschaften zwischen der Erfindung und den Ver gleichsreifen bestehen.

Tabelle

Wie oben beschrieben ist es bei einem Reifen nach der vorliegenden Erfindung möglich, da die Ecken zwischen den Vertiefungswänden und der Bodenflächen jeder transversalen Vertiefung derart geformt sind, daß der Krümmungsradius R₂ der Seite, die anschließend mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, größer ist, als der Radius R₁ der Seite, die zuerst mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, die Spannungs konzentration an den unteren Bereichen der transversalen Vertiefungen während der Reifendrehung bei hoher Geschwindigkeit unter Last zu ver ringern und daher wirkungsvoll der Erzeugung von Rissen bei hoher Ge schwindigkeit vorzubeugen.

Daher ergibt der Reifen nach der vorliegenden Erfindung eine her vorragende Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit zusätzlich zu einer hervor ragenden Drainageleistung und unterstützt Hochgeschwindigkeitsfahren ohne Probleme mit abgebrochenen Blöcken.

Claims

1. Luftreifen mit einer gerichteten Lauffläche, die sich auf der Krone eines torusförmigen Mantels befinder und mit einer Mehrzahl von Blöcken gebildet ist, die von einer Mehrzahl von Umfangsvertiefungen und einer Mehrzahl von transversalen Vertiefungen mit im allgemeinen U- förmigen Querschnitt unterteilt sind, die nach einem Fischgrätenmuster in im wesentlichen regulären Abständen entlang einer Reifenumfangsrichtung derart angeordnet sind, daß sie sich von der Nähe eines zentralen Be reichs der Lauffläche zu beiden Seitenbereichen unter einem Neigungs winkel bezüglich der Laufflächenumfangsrichtung erstrecken, wobei die Drehrichtung des Reifens so bestimmt wird, daß ein zentraler Bereich der Lauffläche jeder der transversalen Vertiefungen zuerst mit dem Unter grund in Berührung gebracht wird und danach beide Seitenbereiche mit dem Untergrund in Berührung gebracht werden, wobei der U-förmige Querschnitt jeder der transversalen Vertiefungen derart gebildet ist, daß der Radius (R₁) der Krümmung einer Trittseitenecke zwischen einer Sei tenwand und einer Bodenfläche jeder transversalen Vertiefung, die zuerst in Richtung der Reifendrehrichtung mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, kleiner ist, als der Radius (R₂) einer Anstoßseitenecke da zwischen, die danach mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis R₂/R₂ der Krümmungsradien der beiden Ecken zwischen den Seitenwänden und der Bodenseite in jeder U-förmigen transversalen Vertiefung zwischen 2 und 5 liegt.

3. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei der U-förmige Querschnitt von einigen der transversalen Vertiefungen derart gebildet ist, daß der Neigungswinkel R₁ bezüglich der radialen Reifenrichtung der Trittseiten wand, die zuerst mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird, vor zugsweise kleiner ist als der Winkel R₂ der Abstoßseitenwand, die an schließend mit dem Untergrund in Berührung gebracht wird.

4. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei alle transversalen Vertie fungen nach dem asymmetrischen U-förmigen Querschnitt, wie er in Anspruch 1 definiert ist, gebildet sind.

5. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei einige der transversalen Ver tiefungen nach dem asymmetrischen U-förmigen Querschnitt, wie er in An spruch 1 definiert ist, gebildet sind.

6. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die Spitzen der transversalen Vertiefungen sich alle in der Mitte der Reifenkrone in Spiegelsymmetrie bezüglich der zentralen Umfangsvertiefung auf der Reifenkrone befinden.

7. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die Spitzen der transversalen Vetiefungen von der Mitte der Reifenkrone asymmetrisch bezüglich der zentralen Umfangsvertiefung auf der Reifenkrone versetzt sind.

8. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die transversalen Vertiefun gen in geraden Linien unter einem Neigungswinkel von 50 bis 70 Grad bezüglich der Reifenumfangsrichtung gebildet sind.

9. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die transversalen Vertiefun gen in Zick-Zack-Linien unter einem zentralen Neigungswinkel von 50 bis 70 Grad bezüglich der Reifenumfangsrichtung gebildet sind.

10. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die Umfangsvertiefungen in geraden Linien gebildet sind.

11. Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die Umfangsvertiefungen in Zick-Zack-Linien gebildet sind.