DE4425860A1 - Reifen für Vorderachsen schwerer Lastkraftwagen oder Busse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reifen geeignet zum Einsatz auf den Vorderachsen schwerer Lastkraftwagen (LKW) oder Busse mit einer Laufflächenprofilierung, die frei ist von allen quer gerichteten Negativen.

Es ist bekannt, Reifen für - in der Regel nicht angetriebene - Vorderachsen von LKW ohne Querrillen auszuführen. Solche Reifen sind günstig im Laufgeräusch und weisen in Laufflächenmitte einen niedrigen Abrieb auf, bilden allerdings mit dem Abrieb - ohne gegensteuernde Maßnahmen - an jedem Laufflächenrand eine sogenannte "Freilaufrille" aus, das ist eine in Umfangsrichtung verlaufende Positivabsenkung, die bis zu 4 mm tief werden und zum vorzeitigen Reifenaustausch zwingen kann.

Der Fachmann weiß ferner aus Erfahrung, daß schmale quer gerichtete Negative, sogenannte Quereinschnitte, im Schulterbereich die Entstehung sogenannter "Freilaufrillen" an nicht-angetriebenen (=freilaufenden) Achsen beseitigen. Solche Quereinschnitte am Laufflächenrand sind beispielsweise offen­ bart in der DE-OS 29 18 183, DE-OS 29 41 852, EP-PA 0 205 233, DE-OS 36 03 034 und JP-PA 61-235 205.

Dem Fachmann ist ferner bekannt, daß die Lauffläche mit ihrer etwa ellipsoidförmigen Gestalt im unbelasteten Zustand innerhalb des Latsches entsprechend der im wesentlichen ebenen Gestalt der steiferen Straßenoberfläche abgeplattet wird. Bei dieser Abplattung sind Längendifferenz zu überbrücken, weil die Kreissehne im Aufstandsflächenbereich, die im Längsschnitt sichtbar wird, kürzer ist als der verformungsfreie Bogen.

Bedauerlicherweise provozieren diese Quereinschnitte aber an den Einschnittenden eine hohe Kerbwirkung; die hohe Spannungs­ konzentration führt häufig nach längerer Betriebsdauer unter harten Bedingungen zu von den Einschnitträndern ausgehenden und in der Radialen und Axialen wachsenden Rissen.

Aus der finnischen Auslegungsschrift 54254, offengelegt am 21.03.78, ist eine Laufflächenprofilierung uns unbekannter Zweckbestimmung bekannt mit starken Querrillen und zickzack­ förmigen Umfangsrillen, die gemeinsam das Positiv in eine Vielzahl von Klötzen unterteilen. In diesen Klötzen sind ringförmig geschlossene Einschnitte dargestellt von quadratischem, rechteckförmigem, kreisrundem und aus zwei Halbkreisen mit Unterbrechung zusammengesetztem Grundriß. Eine solche Gestaltung läßt in der Anwendung auf Reifen für schwere LKW zwar eine gute Längskraftübertragung erwarten, aber auch das zuvor beschriebene, störenden Phänomen des über der Umfangsrichtung unregelmäßigen Abriebes.

Aus den Fig. 1 bis 5 der japanischen Offenlegungsschrift JP-94 002 442 B2, offengelegt am 05.12.1988, ist für PKW- Winterreifen die Anordnung ringförmig geschlossener Einschnitte in Profilblöcken bekannt, wobei jeder dieser Ringeinschnitte über einen etwa quer verlaufenden Einschnitt mit einer benachbarten Umfangsrille verbunden ist. Die Ringeinschnitte weisen einen im Verhältnis zu den Block­ abmessungen kleinen Durchmesser auf. Diese Profilierung läßt bei Übertragung auf Reifen für schwere LKW eine weitere Verschärfung des Problems des ungleichmäßigen Abriebes erwarten, weil beträchtliche Steifigkeitsunterschiede zwischen dem außerhalb und dem innerhalb des Einschnittringes liegenden Positivteil eines Klotzes zwangsläufig entstehen.

Aus dem österreichischem Patent 387 753 ist eine Laufflächen­ gestaltung mit ringförmigen Einschnitten bekannt, die im Grundriß (=Draufsicht) von der Kreisform abweichen, so daß sich eine Vorzugrichtung ergibt. Vorzugsweise sollen sie ellipsen- oder nierenförmig sein und die größte Achse soll höchstens zwei Drittel der Längs- oder Quererstreckung des zugehörigen Blockes bzw. der Breite des zugehörigen Laufflächenbandes betragen. Eine ähnliche Gestaltung ist aus der älteren (veröffentlicht 1939) FR-PS 838.324 bekannt. Alle Vor­ veröffentlichungen mit ringförmigen Einschnitten zeigen diese ringförmigen Einschnitte in der gesamten Laufflächenbreite.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hohe Gleichmäßigkeit des Abriebes im Schulterbereich von Reifen für die nicht angetriebenen und gelenkten Vorderachsen von schweren LKW zu erreichen ohne Rißbildungen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit gattungsgemäßen Reifen gelöst, deren Lauffläche nur im Bereich der Laufflächenränder durch an sich bekannte, ringförmige Einschnitte aufgeweicht ist, wobei die ringförmigen Einschnitte in einer Spur oder zwei um höchstens 5 min gegeneinander versetzten Spuren angeordnet sind, die Einschnitte in der Draufsicht im wesentlichen kreisförmig sind und bei einer Schnittdicke zwischen 0,4 und 1,6 mm einen Außen-Durchmesser zwischen 30% und 90% der Profiltiefe aufweisen bei einer Einschnitt-Tiefe zwischen 70% und 110% der Profiltiefe.

Der Abstand von der Mitte eines ringförmigen Einschnittes zur Mitte des nächsten ringförmigen Einschnittes beträgt vorzugs­ weise das 1,4- bis 3,0fache des Außen-Durchmessers der ringförmigen Einschnitte, vorzugsweise das 1,65- bis 1,90 fache.

Die Erfinder haben aus der Wirksamkeit der Quereinschnitte die Erkenntnis abstrahiert, daß eine größere Weichheit der Laufflächenränder gegenüber Belastungen in der Umfangsrichtung einen Ausgleich der zuvorbeschriebenen Längendefekte infolge Abplattung - neben dem Abrieb erzeugenden Schlupf - durch elastische Verformbarkeit der Positive erlaubt; hierdurch wird zwar der in diesem Bereich auftretende Schlupf nicht völlig eliminiert, aber auf ein im Markt akzeptiertes Maß begrenzt.

Die Erfinder haben ferner erkannt, daß zwar die Abplattung in der Längsschnittebene größer ist als in der Querschnittebene, gleichwohl aber speziell in den - wegen des dort großen Pressungsgradienten in der Axialen besonders problematischen - Laufflächenrandbereichen die Abplattung in der Axialen eine etwa gleichgroße Rolle spielt. Ein wesentliches Element der Erfindung liegt also darin, neben einer - gegenüber der Aufweichung durch Quereinschnitte verringerten - Aufweichung gegenüber Belastungen in Umfangsrichtung auch eine Aufweichung gegenüber Belastungen in axialer Richtung zu erreichen. Ein zweites Element liegt darin, daß diese Aufweichung infolge der knickfreien, etwa kreisförmigen Wölbung der erfindungsgemäßen Einschnitte und deren Endenlosigkeit kerbwirkungsarm erfolgt und ein drittes Element liegt schließlich darin, daß diese gezielt dosierte und orientierte Aufweichung nur im Lauf­ flächenrandbereich angeordnet ist, weil bei einer Anordnung über der gesamten Laufflächenbreite sich nichts an der Verteilung des Abriebvolumens ändert, also die Umverteilung des Abriebes vom Rand weg zur Mitte hin nicht gelingt.

Der Abstand der kreisförmigen Einschnitte vom Laufflächenrand sollte zwischen 3 und 15 mm liegen, vorzugsweise zwischen 7 und 13 mm, wobei als Abstand das Maß zwischen dem axial äußersten Punkt der Außenkontur des jeweiligen Einschnittes und dem Laufflächenrand gemeint ist, also nicht etwa das Maß zwischen dem Mittelpunkt des Kreises und dem Laufflächenrad.

Ein jedes von einem ringförmigen Einschnitt umgrenzte Positiv kann bis zur Reifenperipherie hochreichen oder auch abgesenkt sein um höchstens 40% der Profiltiefe; bei einem Durchmesser der ringförmigen Einschnitte in der Nähe der oberen Grenze des angegebenen Maßintervalles sollte vorzugsweise das von einem ringförmigen Einschnitt umgrenzte Positiv nicht abgesenkt sein.

Für drehsinngebundene erfindungsgemäße Laufflächenprofile empfiehlt sich eine Neigung der zur Peripherie hin weisenden Stirnfläche eines jeden von einem ringförmigen Einschnitt umgrenzten Positives in der Weise, daß im Längsschnitt die voreilende Kante tiefer liegt als die nacheilende Kante, und zwar vorzugsweise auf der Höhe der Reifenperipherie. Der Schrägungswinkel der Stirnfläche kann zwischen 5 und 50° und sollte vorzugsweise zwischen 30° und 40° liegen. Diese Schräge ist umgekehrt orientiert als die sich ausgehend von einer im Neuzustand bündigen, ungeneigten Stirnfläche durch die Abriebunterschiede zwischen Latscheinlauf und -auslauf insbesondere im ersten Viertel der Lebensdauer einstellende Schräge. Diese bevorzugte Schräge wird zweckmäßig so bemessen, daß - zusammenwirkend mit der umgekehrt orientierten, sich durch ungleichmäßigen Abrieb an vor- und nacheilenden Kanten ergebenden Schräge - nach etwa einem Drittel der Lebensdauer beide schrägen Flächen gleiche Neigung und Größe aufweisen, so daß sie zusammen eine satteldachartig ausgebildete Stirn­ fläche des von einem Ringeinschnitt umschlossenen, etwa zylinderförmigen Positives ergeben.

Eine solche Gestaltung verhindert, daß die eingeschlossenen Positive deutlich langsamer abreiben als das umgebende Positiv, verhindert also ein - unangenehme Geräusche verursachendes - "Herauswachsen" und evtl. späteres Abreißen der eingeschlossenen Positive aus der übrigen Reifenperipherie.

Für die im Nutzfahrzeugbereich bislang überwiegenden nicht­ drehsinngebundenen Profile kann obengenannte geräuschsenkende Idee zwar immerhin mit einem beträchtlichen Teil des möglichen Erfolges verwirklicht werden, indem die Stirnfläche von vorneherein satteldachartig ausgebildet wird, wie zuvor für den zu etwa einem Viertel abgeriebenen Zustand beschrieben. Auch eine kegelförmige Ausbildung ist möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von mehreren Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine rechte Hälfte einer Abwicklung einer erfindungsgemäßen, symmetrischen Laufflächenprofilierung mit einer einzigen Spur von ringförmigen Einschnitten am Laufflächenrand,

Fig. 2 in analoger Darstellung eine ähnliche Laufflächen­ profilierung, mit zwei leicht gegeneinander versetzten Spuren von ringförmigen Einschnitten am Laufflächenrand,

Fig. 3 im Querschnitt die rechte Hälfte eines LKW-Reifens mit der in Fig. 1 gezeigten Laufflächenprofilierung und

Fig. 4a als Einzelheit im Längsschnitt einen ringförmigen Einschnitt und dessen Umgebung mit einer bevorzugten geneigten Stirnfläche des umschnittenen Positives im Neuzustand eines drehsinngebundenen Reifens,

Fig. 4b das gleiche wie Fig. 4a, jedoch im zu etwa einem Viertel abgefahrenen Zustand, und

Fig. 5 in zur Fig. 4a analogen Darstellungsweise eine Stirn­ flächenausbildung des umschnittenen Positives, die auch für nicht-drehsinngebundene Profile geeignet ist.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine rechte Hälfte einer Abwicklung einer erfindungsgemäßen, symmetrischen Laufflächen­ profilierung mit einer einzigen Spur von ringförmigen Einschnitten 1 am Laufflächenrand 2. Die Einschnitte weisen in dieser Ausführungsform einen Außen-Durchmesser D1 von 11,0 mm auf bei einer in Fig. 3 dargestellten Profiltiefe T von 16 mm. Die Einschnittbreite B beträgt 1,0 mm, so daß für den eingeschlossenen Gummizylinder 3 ein Durchmesser D2 von 9,0 mm verbleibt.

Der Abstand C in Umfangsrichtung der ringförmigen Einschnitte 1 von Mitte zu Mitte beträgt in diesem Beispiel 15,4 mm, also das 1,4fache des Einschnitt-Außendurchmessers D1. Mit dieser sehr dichten Anordnung der ringförmigen Einschnitte 1 wird eine mehr als ausreichende Wirkung zur Unterdrückung von Freilaufrillen erreicht und dennoch sind keine von diesen Einschnitten ausgehenden Risse zu beobachten. Obwohl eine Bemessung des Abstandes C in dem Intervall des 1,65 bis 1,90 fachen des Außendurchmessers D1 der Einschnitte 1 bevorzugt wird, ist diese enge Anordnung dargestellt, die ein Extrem des Gestaltungsfreiraumes zeigt. Um eine ausreichende Wirksamkeit zu erreichen sollte der Abstand C nicht größer als das 3fache des Einschnitt-Außendurchmessers D1 sein.

Der Abstand A der ringförmigen Einschnitte 1 vom Laufflächen­ rand 14 liegt hier bei 5,5 mm, also dem 0,50fachen des Außen­ durchmessers D1 der Einschnitte 1. Die optimale Bemessung des Abstandes A hängt stark von der Lage der Gürtelkanten darunter ab; die Mitte der Einschnitte 1 bzw. die Mitte der in der axial inneren Spur gelegenen Einschnitte 1 sollte sich etwa über dem Rand der breitesten Gürtellage befinden. Einen geringeren Einfluß auf die optimale Bemessung des Abstandes A hat das Verhältnis der Laufflächensteifigkeit zur Gürtel­ steifigkeit, die Einschnitt-Tiefe t und die Wölbung der Laufflächenräder im Querschnitt.

In dem inneren Laufflächenbereich sind insgesamt vier Umfangsrillen 4 symmetrisch verteilt zur Reifenmittellinie 5 angeordnet. Zur Steigerung des Bremsvermögens sind sie wellenförmig gestaltet.

Fig. 2 zeigt in analoger Darstellung eine ähnliche Laufflächenprofilierung wie Fig. 1, jedoch mit zwei leicht gegeneinander versetzten Spuren von ringförmigen Einschnitten 1 am Laufflächenrand 2. Der axiale Abstand a zwischen den Einschnittzentren 6 und 7 der beiden Einschnittspuren ist in diesem Beispiel gleich dem halben Durchmesser der Gummizylinder 3, also 4,5 mm.

Durch den kleinen Versatz der ansonsten genauso wie in Fig. 1 bemessenen ringförmigen Einschnitte wird bei praktisch unveränderter Aufweichung gegenüber axialen Verformungen in der Umfangsrichtung im Überschneidungsbereich beider Einschnittspuren ebenfalls praktisch unverändert aufgeweicht, auf der linken Seite der linken Spur und auf der rechten Seite der rechten Spur hingegen weniger, so daß die Steifigkeits- Schwankung weniger abrupt erfolgt.

Fig. 3 zeigt im Querschnitt die rechte Hälfte eines LKW- Reifens mit der in Fig. 1 oder Fig. 2 gezeigten Laufflächen­ profilierung.

Die Tiefe t der ringförmigen Einschnitte 1 ist in diesem Beispiel genauso groß wie die in den Umfangsrillen 4 zu messende Profiltiefe T. Die jeweils von einem ringförmigen Einschnitt 1 umschlossenen Gummizylinder 3 ragen in diesem Beispiel nicht ganz bis in die Peripherie 8 des Reifens im hier dargestellten Neuzustand. Die Stirnfläche 9 des Gummi­ zylinders 3 ist eben und parallel zur Reifenperipherie 8.

Fig. 4a zeigt als Einzelheit im Längsschnitt durch ein erfindugsgemäßes drehsinngebundenes Laufflächenprofil gemäß Fig. 1 oder 2 einen ringförmigen Einschnitt 1 und dessen Umgebung nach der bevorzugten Ausführung mit geneigter Stirnfläche 9. Als Pfeil 10 ist der vorgesehene Drehsinn von links nach rechts eingezeichnet. Die voreilende Kante 11 liegt weiterbildungsgemäß tiefer als die nacheilende Kante 12. Vorzugsweise liegt - wie hier dargestellt - die nacheilende Kante 12 auf der Höhe der Reifenperipherie 8.

Fig. 4b zeigt in analoger Darstellung den gleichen Reifen nach etwa einem Drittel seiner Lebensdauer. Deutlich ist zu erkennen, daß nun die voreilende Kante 11 und die nacheilende Kante 12 etwa auf der gleichen Höhe liegen und, daß sich etwa in der Mitte des Gummizylinders 3 eine Firstlinie 13 der nunmehr satteldachartigen Stirnfläche 9 ausgebildet hat. Die Firstlinie 13 ist zwar geringfügig über die Peripherie 8 "hinausgewachsen" jedoch ist dieses Herauswachsen hinreichend klein um in Verbindung mit der größeren Weichheit in radialer Richtung infolge der Zuspitzung eine hiervon ausgehende Geräuschbelästigung auszuschließen.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Maßnahme wie Fig. 4a, die jedoch auch bei den vorherrschenden nicht-drehsinngebundenen Profilen anwendbar ist. Ähnlich der auf einen leicht abgefahrenen Zustand bezogenen Darstellung in Fig. 4b ist hier die Stirnseite 9 bereits im Neuzustand zu beiden Seiten hin geneigt, sei es durch eine satteldachartige Gestaltung mit einer Firstlinie 13, sei es durch eine kegelförmige Ausbildung mit einer Kegelspitze 13.

Die Erfindung läßt sich wie folgt zusammenfassen:

Die Erfindung bezieht sich auf Reifen zum Einsatz auf den Vorderachsen schwerer Lastkraftwagen oder Busse mit einer Laufflächenprofilierung, die frei ist von allen quer gerichteten Negativen. Um eine hohe Gleichmäßigkeit des Abriebes im Schulterbereich zu erreichen ohne Rißbildungen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Lauffläche nur im Bereich ihrer Ränder 2 durch an sich bekannte ringförmige Einschnitte 1 aufzuweichen, wobei die ringförmigen Einschnitte 1 in einer Spur oder zwei um höchstens 5 mm gegeneinander versetzten Spuren angeordnet sind, die Einschnitte 1 in der Draufsicht im wesentlichen kreisförmig sind und bei einer Schnittdicke B zwischen 0,4 und 1,6 mm einen Außen-Durchmesser D1 zwischen 30% und 90% der Profiltiefe T aufweisen bei einer Einschnitt-Tiefe t zwischen 70% und 110% der Profiltiefe T. Vorzugsweise ist die Stirnfläche 9 eines jeden von einem ringförmigen Einschnitt 1 umgebenen Positives 3 gegenüber der übrigen Reifenperipherie 8 geneigt.

Claims (11)

1. Reifen geeignet zum Einsatz auf den Vorderachsen schwerer Lastkraftwagen oder Busse mit einer Laufflächen­ profilierung, die frei ist von allen quergerichteten Negativen (einschließlich der Laufflächenränder), dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche nur im Bereich der Laufflächenränder (2) durch ringförmige Einschnitte (1) aufgeweicht ist, wobei die ringförmigen Einschnitte (1) in einer Spur oder in zwei um höchstens 5 mm gegeneinander versetzten Spuren angeordnet sind, die Einschnitte (1) in der Draufsicht im wesentlichen kreisförmig sind und bei einer Schnittdicke (B) zwischen 0,4 und 1,6 mm einen Außen-Durchmesser (D1) zwischen 30% und 90% der Profiltiefe (T) aufweisen bei einer Einschnitt-Tiefe (t) zwischen 70% und 110% der Profiltiefe (T).

2. Reifen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (C) von der Mitte eines ringförmigen Einschnittes (1) zur Mitte des nächsten ringförmigen Einschnittes (1) das 1,4fache bis 3,0fache des Außen-Durchmessers (D1) der ringförmigen Einschnitte (1) beträgt.

3. Reifen nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (C) von der Mitte eines ringförmigen Einschnittes (1) zur Mitte des nächsten ringförmigen Einschnittes (1) das 1,65fache bis 1,90fache des Außen-Durchmessers (D1) der ringförmigen Einschnitte (1) beträgt.

4. Reifen nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) der kreisförmigen Einschnitte (1) vom Laufflächenrand (14) zwischen 3 und 15 mm liegt, wobei als Abstand (A) das Maß zwischen dem axial äußersten Punkt der Außenkontur des jeweiligen Einschnittes (1) und dem Laufflächenrand (14) gemeint ist.

5. Reifen nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) der kreisförmigen Einschnitte (1) vom Laufflächenrand (14) zwischen 7 und 13 mm liegt.

6. Reifen nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß ein jedes von einem ringförmigen Einschnitt (1) umgrenzte Positiv (3) bis zur Reifenperipherie (8) hochreicht oder abgesenkt ist um höchstens 40% der Profiltiefe (T).

7. Reifen nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Einschnitte (1) einen Durchmesser (D1) zwischen 75% und 90% der Profiltiefe (T) aufweisen und, daß das von einem ringförmigen Einschnitt (1) umgrenzte Positiv (3) nicht abgesenkt ist.

8. Reifen nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer an sich bekannten Bindung an einen Drehsinn (10) der Laufflächenprofilierung dadurch gekennzeichnet, daß die zur Peripherie (8) hin weisende Stirnfläche (9) eines jeden von einem ringförmigen Einschnitt (1) umgrenzten Positives (3) in der Weise geneigt ist, daß im Längsschnitt die voreilende Kante (11) tiefer liegt als die nacheilende Kante (12).

9. Reifen nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die nacheilende Kante (12) auf der Höhe der Reifenperipherie (8) liegt.

10. Reifen nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägungswinkel (β) der Stirnfläche (9) zwischen 5 und 50°, vorzugsweise zwischen 30° und 40° liegt.

11. Reifen nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, dessen Laufflächenprofilierung in an sich bekannter Weise an keinen Drehsinn gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche von vorneherein satteldachartig oder kegelig ausgebildet ist mit einer Firstlinie (13) bzw. einer Kegelspitze (13).