DE69629083T2

DE69629083T2 - Methode zur Vorhersage und Kontrolle des Laufflächenverschleisses eines Luftreifens und dazugehörender Luftreifen

Info

Publication number: DE69629083T2
Application number: DE69629083T
Authority: DE
Inventors: Marco Cantu'; Federico Mancosu; Alessandro Volpi
Original assignee: Pirelli Pneumatici SpA; Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA; Pirelli Tyre SpA
Priority date: 1995-10-09
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2016-10-05
Also published as: IT1277253B1; ATE245277T1; JPH09164819A; AR003822A1; ITMI952056A0; EP0768518A2; DE69629083D1; EP0768518A3; ITMI952056A1; EP0768518B1; US5801304A; ES2203664T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorhersage und/oder Kontrolle der Abnutzung der Lauffläche eines Luftreifens sowie den dazugehörigen Luftreifen, der in geeigneter Weise für ein solches Ermittlungsverfahren angeordnet ist, und insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vorhersage und/oder Kontrolle der Abnutzung der Lauffläche eines Reifens, wobei dessen Intaktheit im Wesentlichen unverändert bleibt.
Es ist bekannt, dass ein Luftreifen insgesamt aus einer Karkasse mit Torusform besteht, an deren Krone ein Laufflächenband aus elastomerem Material angeordnet ist, das den bodenberührenden Abschnitt eines Reifens bildet, der auf einer Straße läuft.
Das Laufflächenband hat insgesamt ein erhabenes Muster, das hauptsächlich aus einer Vielzahl von Erhebungsabschnitten in der Form von Rippen und/oder Blöcken besteht, die in unterschiedlichen Ausgestaltungen verteilt sind, wobei sie durch eine Vielzahl von Nuten gebildet werden, die entweder in Längs- oder in Querrichtung zu dem Reifen ausgerichtet sind und voneinander getrennt sind, wobei die Tiefe dieser Nuten auch die Höhe der Erhebungsabschnitte bildet.
Es ist bekannt, dass während des Einsatzes des Reifens die Lauffläche einer Abnutzung ausgesetzt ist, die in zwei unterschiedliche Arten eingeteilt werden kann, d. h. eine ungleichmäßige Art, die durch das Auftreten von stellenweisen frühen Abnutzungsmarken in einigen bestimmten Bereichen erkennbar ist, z. B. an den Rändern der Erhebungen, wo der Abrieb ausgeprägter ist als in anderen Bereichen, und eine gleichmäßige Art, die bei einer bestimmten Geschwindigkeit bis zum vollständigen Verschwinden des Laufflächenmusters erfolgt.
Eine ungleichmäßige Abnutzung ist besonders gefährlich, da sie das Reifenverhalten beim Fahren stark beeinflusst, zu Vibrationen und Schwierigkeiten beim Einhalten des vorgegebenen Wegs führt; darüber hinaus kann diese Abnutzung, da sie in Form von lokalen Stellen sogar von großer Breite auftritt, den Einsatz eines Reifens unmöglich machen, der im Hinblick auf den verbleibenden Laufflächenabschnitt immer noch verwendet werden könnte, da die Muster-Erhebungen noch eine Resthöhe aufweisen.
Gleichmäßige Abnutzung beeinflusst das Reifenverhalten auf der Straße in geringerem Grad, insbesondere besteht ihre Wirkung in einer fortschreitenden Verschlechterung der Reifeneigenschaften, wie Traktionsfähigkeit und Widerstand gegen Aquaplaning, aber die Geschwindigkeit, mit der dies erfolgt, ist ein wesentliches Qualitätsmerkmal bei der Beurteilung eines Reifens, da eine langsame Abnutzungsgeschwindigkeit einer langen Lebensdauer des Reifens entspricht, was eine gewünschte Anforderung ist.
Beim Entwurf eines neuen Reifens und bei der Durchführung der Qualitätskontrolle eines vorhandenen Reifens ist es deshalb von größter Wichtigkeit, die Art und die Geschwindigkeit der Abnutzung des Laufflächenbandes zu prüfen.
Das Prüfverfahren, das gegenwärtig hauptsächlich angewandt wird, besteht darin, dass ein mit Testreifen versehenes Fahrzeug einen gegebenen Straßenparcours abfährt, bis der Reifen vollständig abgenutzt ist, oder auf jeden Fall bis eine wesentliche Verringerung der Laufflächenbanddicke eintritt; auf diese Weise kann durch Überprüfungen in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten fortschreitend beurteilt werden, ob die Reifenabnutzung von gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Art ist, sowie zum Ende der Einsatzdauer des Reifens die Verschleißgeschwindigkeit der Lauffläche festgestellt werden.
Leider sind für diese Art von Test sehr lange Durchführungszeiten erforderlich, da nur Abriebe von einiger Bedeutung mit dem bloßen Auge erkannt und unter Verwendung bestehender Messeinrichtungen und Verfahren gemessen werden können, die es im Wesentlichen ermöglichen, den Verschleiß zu erfassen, indem die verringerte Tiefe der Nuten und der Gewichtsverlust, den der Reifen erleidet, gemessen werden.
Daher sind die oben genannten Tests sehr aufwändig und teuer, da es nötig ist, mehrere Personen und entsprechende Fahrzeuge über einen langen Zeitraum hinweg einzusetzen; außerdem ist daran zu erinnern, dass Beurteilungen immer im Vergleich zu Vergleichsreifen vorgenommen werden.
Nur als Hinweis: man geht davon aus, dass die Lauffläche eines Reifens das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht hat, wenn sie eine Strecke von 50.000 km für Autoreifen und 150.000 km für Schwerlastfahrzeugreifen zurückgelegt hat.
Wenn der Einfachheit halber angenommen wird, dass eine Entfernung von 1.000 km pro Tag zurückgelegt wird, ergibt sich als Schluss, dass praktisch für jeden zu testenden Reifentyp ein Mann und eine Einrichtung über einen Zeitraum, der zwischen zwei und fünf Monaten schwankt, eingesetzt werden müssen.
Als alternative Lösung zu Straßentests sind Versuche unternommen worden, die so genannten „Innenraum"-Abnutzungstests zu vereinheitlichen, d. h. Tests, die im Labor, in Werkstätten oder auf jeden Fall in dafür ausgestatteten Anlagen durchgeführt werden, wo der Reifen gegen einen Reifen, dessen Durchmesser wesentlich größer ist als der Durchmesser des Reifens, in Drehung versetzt und mit einer Schicht aus einem Material bedeckt wird, das vorherbestimmte Abrieb verursachende Eigenschaften hat.
Wie jedoch dem Fachmann bekannt ist, können die Ergebnisse von Innenraum-Tests kaum mit denen von Straßentests in Zusammenhang gebracht werden, insbesondere hängen sie sehr stark von der verwendeten Abriebsschicht ab, und die Abriebsmerkmale der Schicht sowie die Testbedingungen können nicht immer korrekt die Abriebe simulieren, die an dem Reifen während der tatsächlichen Nutzung auf der Straße entstehen. Das lässt den Schluss zu, dass diese Innenraum-Tests manchmal zuverlässig, aber manchmal nicht sehr verlässlich sind, so dass sie im Wesentlichen nicht für eine Vorhersage des tatsächlichen Verhaltens des Reifens im Einsatz geeignet sind.
Die Patentanmeldung EP 250 113 offenbart Reifen, die mit Gruppen von Nuten in der Lauffläche versehen sind, die speziell dafür entworfen sind, ungleichmäßige Laufflächenabnutzung früh während der Lebensdauer des Reifens zu offenbaren. Eine empfohlene Breite für solche Nuten ist 0,8 mm, während typische empfohlene Tiefen solcher Nuten 0,8 mm, 2,3 mm, 4,1 mm sind.
Die Anmelderin ist der Auffassung, dass, wenn es möglich ist, Abnutzungen von geringer Größe in dem Laufflächenband herauszustellen, es auch möglich ist, Straßentests von wesentlich reduzierter Dauer durchzuführen, die eine genaue Vorhersage der Endergebnisse ermöglichen.
Dementsprechend betrifft ein Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Vorhersage und/oder Kontrolle der Abnutzung eines Laufflächenbandes eines Luftreifens, für Fahrzeugräder, gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Erstellen mehrerer radialer Einschnitte in wenigstens einem Abschnitt der radialen Außenfläche des Laufflächenbandes, deren Tiefe, Breite und gegenseitiger Abstand so sind, dass während des Laufens des Reifens, in dem Ab schnitt des Bandes, der zwischen Paaren benachbarter Einschnitte liegt, keine Beweglichkeit bezüglich des radial weiter innen liegenden Bandabschnitts hervorgerufen wird, der nicht eingeschnitten ist
b) Drehen des Reifens mit einer vorher bestimmten Drehzahl und mit einer vorher bestimmten Belastung in Kontakt mit einer Reibfläche;
c) Anhalten des Reifens;
d) Feststellen der Abnutzung des Laufflächenbandabschnitts durch Beobachtung der Erhaltungszustände der Einschnitte.

Dieses Ergebnis wird vorzugsweise erzielt, indem die Breite der Einschnitte auf einem Wert gehalten wird, der 0,2 mm nicht überschreitet und vorzugsweise 0,1 mm nicht überschreitet, indem deren Tiefe auf Werten gehalten wird, die 0,5 mm nicht überschreiten, und indem der Abstand zwischen den Einschnitten auf Werten von wenigstens 2 mm gehalten wird.
Vorzugsweise ist gemäß diesem Verfahren vorgesehen, dass die Schritte b), c) und d) wiederholt werden, bis die Einschnitte aufgrund des Abriebs der Laufflächenabschnitte zwischen jedem Paar benachbarter Einschnitte vollständig verschwunden sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass in dem Laufflächenbandabschnitt Einschnitte von einer Tiefe zwischen 0,1 und 0,4 mm, am meisten bevorzugt zwischen 0,1 und 0,2 mm ausgeführt werden.
Gemäß unterschiedlicher zweckmäßiger Arten der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind alle diese Einschnitte parallel zueinander, zu der Umfangsrichtung des Reifens geneigt und erstrecken sich axial von einem Ende des Laufflächenbandes zum anderen, oder sind alternativ alle parallel zueinander und zu der Äquatorialebene des Reifens.
Das Verfahren sieht weiterhin vor, dass die Einschnitte in wenigstens zwei Gruppen von Einschnitten unterteilt sind, die sich jeweils miteinander kreuzen, und vorzugsweise, dass die Einschnitte in wenigstens zwei Gruppen von Einschnitten unterschiedlicher Tiefe unterteilt sind.
Zweckmäßigerweise können die Gruppen von Einschnitten unterschiedlicher Tiefe in unterschiedlichen Abschnitten der Lauftlächenbandoberfläche ausgebildet sein, wobei ein Abschnitt für jede Gruppe vorgesehen ist, oder in demselben Abschnitt, wobei sie miteinander abwechseln.
Vorteilhafterweise ermöglicht es das Verfahren, die Abnutzungsgeschwindigkeit des Laufflächenbandes vorherzusagen und/oder zu kontrollieren, bevorzugt gemäß folgenden Schritten:

e) Erfassen aufeinanderfolgender Zeiten, die für das komplette Verschwinden der Einschnitte unterschiedlicher Tiefe in jeder Gruppe notwendig sind;
f) Berechnen der Abnutzungsgeschwindigkeit des Laufflächenbandes abhängig von den aufeinanderfolgenden Zeiten des Abriebs jedes Laufflächenabschnitts, der zwischen den Einschnitten jeder Gruppe eingeschlossen ist, der das Verschwinden der Einschnitte zur Folge hat.

Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen der Einschnitte in dem Laufflächenband durch Verwendung von Lasertechnologie oder alternativ deren Herstellen mit Hilfe einer Form, d. h. durch das Erzeugen von den Einschnitten entsprechenden Vorsprüngen an der Oberfläche der Form, die der radialen Außenfläche des Laufflächenbandes zugewandt ist, wobei z. B. die Fotograviertechnik verwendet wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Luftreifen für Fahrzeugräder mit einer Karkasse mit Torusform und einem Laufflächenband, das ballig auf der Karkasse angeordnet ist, wobei sich der Luftreifen dadurch auszeichnet, dass auf wenigstens einem Umfangsabschnitt der radialen Außenfläche des Laufflächenbandes eine Vielzahl von radialen Einschnitten ausgebildet ist, deren Tiefe, Breite und gegenseitiger Abstand so sind, dass während des Laufens des Reifens in dem Bandabschnitt, der zwischen Paaren benachbarter Einschnitte liegt, keine Beweglichkeit bezüglich des entsprechenden radial weiter innen liegenden Bandabschnitts hervorgerufen wird, der nicht eingeschnitten ist: Vorzugsweise wird dieses Ergebnis erreicht, indem die Breite der Einschnitte auf einem Wert gehalten wird, der 0,2 mm nicht überschreitet und vorzugsweise 0,1 mm nicht überschreitet, die Tiefe der Einschnitte auf Werten gehalten wird, die 0,5 mm nicht überschreiten, und der Abstand zwischen den Einschnitten auf Werten gehalten wird, die wenigstens 2 mm betragen.
Eine spezifischere Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Reifen, dessen Laufflächenband mit einem Muster ausgeformt wird, das mehrere erhabene Abschnitte aufweist, die durch eine entsprechende Vielzahl von Nuten gebildet werden, die in der Banddicke ausgebildet sind, die an wenigstens einem erhabenen Abschnitt mit radialen Einschnitten mit einer Tiefe zwischen 0,3% und 3% der Höhe des erhabenen Abschnitts versehen ist.
Vorzugsweise sind die Einschnitte in wenigstens drei getrennten Abschnitten der radialen Außenfläche des Lauftlächenbandes ausgebildet, die in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind; besonders bevorzugt sind die drei Abschnitte in Umfangsrichtung um 120° versetzt.
Gemäß anderen bevorzugten alternativen Lösungen haben die Einschnitte eine Tiefe zwischen 0,1 und 0,4 mm, sind alle parallel zueinander, sind zu der Umfangsrichtung des Reifens geneigt und erstrecken sich axial von einem Ende des Lauflächenbandes zum anderen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Einschnitte in wenigstens zwei Gruppen von Einschnitten unterteilt, die sich jeweils gegenseitig kreuzen, symmetrisch zu der Äquatorialebene des Reifens ausgerichtet sind und Rhomben auf dem Laufflächenband bilden, deren Diagonalen eine unterschiedliche Länge aufweisen, wobei die große Diagonale parallel zu der Richtung der Äquatorialebene ist.
Vorzugsweise sind die Einschnitte in wenigstens zwei Gruppen von Einschnitten unterschiedlicher Tiefe unterteilt, die auf verschiedenen Abschnitten der Fläche des Lauftlächenbandes verteilt sind, wobei ein Abschnitt für jede Gruppe oder alternativ auch auf demselben Abschnitt der Fläche zueinander abwechselnd vorgesehen ist.
Bei einer alternativen Lösung sind die Einschnitte alle parallel zueinander bei einem Winkel von Null zu der Richtung der Äquatorialebene des Reifens.
Vorteilhafterweise ermöglichen alle oben genannten Ausführungsformen die sofortige Ermittlung von minimalen Abrieben des Lauftlächenbandes.
Ein unterschiedlicher Aspekt der Erfindung betrifft eine Vulkanisierungsform für Reifen, die an wenigstens einem Abschnitt ihrer Innenfläche, der der entsprechenden radialen Außenfläche des Reifenlaufflächenbandes zugewandt ist, mit Wulsten von einer Höhe, die 0,5 mm nicht überschreitet, versehen ist.
Ein weiterer unterschiedlicher Aspekt der Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Vergleichen der Verhaltensmerkmale der Federungssysteme von wenigstens zwei unterschiedlichen Fahrzeugen, die mit in Größe und Leistung im Wesentlichen gleichwertigen Reifen ausgestattet sind, durch Überprüfung der unterschiedlichen Art und des unterschiedli chen Grads der Abnutzung, die die Laufflächenbänder identischer und identisch eingeschnittener Reifen erfahren, die an den Fahrzeugen montiert sind.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Ausführungsschritte:

a) Montieren von bezüglich des Aufbaus, der sie bildenden Materialien und des Laufflächenmusters identischer und mit identischen Einschnitten versehener Reifen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind, wenigstens an demselben Ende der entsprechenden Achse jedes Fahrzeugs;
b) Fahren der Fahrzeuge auf einem identischen Weg unter denselben Fahrbedingungen:
c) Anhalten jedes Fahrzeugs nach derselben Fahrzeit;
d) Überprüfen der Erhaltungszustände der Einschnitte in den Reifen und Vergleichen dieser miteinander, um das Verhalten des Federungssystems jedes Fahrzeugs festzustellen und durch direkten Vergleich das Federungssystem zu ermitteln, das die beste Leistung in Bezug auf die Reifenabnutzung erbringt.

Natürlich können die Schritte b) bis d) mehrfach wiederholt werden, bis die Einschnitte vollständig verschwunden sind, so dass eine zuverlässige Auswertung der Unterschiede, die zwischen den geprüften Federungssystemen bestehen, erreicht wird.
Die vorliegende Erfindung ist mit Hilfe der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen besser zu verstehen, wobei diese ausschließlich der Veranschaulichung dienen und nicht einschränkend gemeint sind, und in denen:
1 in einer axialen Querschnittsansicht einen Reifen bekannter Bauweise zeigt, der mit einer erfindungsgemäßen Lauffläche versehen ist;
2 eine perspektivische Teil-Querschnittsansicht eines Umfangsabschnitts des Laufflächenbandes des in 1 gezeigten Reifens ist;
3 eine Draufsicht ist, die ein beispielsweise, schematisches Diagramm von drei Abschnitten der Laufflächenoberfläche zeigt, die mit erfindungsgemäßen Einschnitten versehen sind;
4 eine erste alternative Version der erfindungsgemäßen Einschnitte in derselben Ansicht wie in 3 zeigt;
5 eine zweite alternative Version der erfindungsgemäßen Einschnitte in derselben Ansicht wie in 3 zeigt;
6 eine perspektivische Teilansicht eines Abschnitts des Laufflächenbandes eines Reifens, der mit einer bevorzugten Art von Einschnitten versehen ist, am Beginn eines Abnutzungstests ist; und
7 eine Ansicht desselben Lauftlächenbandabschnitts wie in 6 ist, und ein Beispiel für ungleichmäßige Abnutzung zeigt, die unmittelbar nach Beginn des Tests in Erscheinung tritt.
Der Normalschnitt eines erfindungsgemäßen Reifens in einer Ebene, die die Drehachse des Reifens enthält, ist in 1 mit 1 bezeichnet. Auf eine an sich bekannte Art weist der Reifen eine Karkasse 2 mit Torusform auf, auf dessen Krone ein Laufflächenband 10 angeordnet ist, das aus elastomerem Material hergestellt ist und den bodenberührenden Bereich des Reifens darstellt.
Der Vollständigkeit halber wird der herkömmliche Aufbau eines Reifens mit Radialkarkasse im Folgenden kurz beschrieben, obwohl der Reifenaufbau, wie im Folgenden deutlich wird, völlig irrelevant und deshalb bezüglich der vorliegenden Erfindung nicht einschränkend ist.
Die Karkasse 2 wird üblicherweise von wenigstens einer Lage 3 aus gummiertem, mit Korden verstärkten Gewebe gebildet, die in der Ebene des Normalschnitts des Reifens liegt, wobei ihre Enden 3' um verankernde Wulstkerne 4 umgefaltet sind.
Füllungen 5 aus elastomerem Material, das eine geeignete Härte hat, sind zwischen der Lage 3 und den umgefalteten Laschen 3' angeordnet. Wie bekannt, bildet der Reifenbereich, der aus dem Wulstkern 4 und der Füllung 5 besteht, den so genannten Reifenwulst und ist für das Verankern des Reifens an einer entsprechenden Montagefelge 1' vorgesehen.
Um die Karkasse 2 ist ein Gurt 6 angeordnet, der aus zwei Schichten 7, 8 von Korden, die bezüglich einander und bezüglich der Äquatorialebene des Reifens kreuzend angeordnet sind, und fakultativ aus einer radial weiter außen liegenden Schicht 9 aus in Umfangsrichtung ausgerichteten, d. h. mit 0° bezüglich der Lage der Äquatorialebene ausgerichteten Korden besteht.
Auf dem Gurt 6 ist das Laufflächenband 10 angeordnet, das aus einem geeigneten elastomeren Material hergestellt ist, das mit einem vorher bestimmten geometrischen Aufbau versehen und mit einem erhabenen Muster ausgeformt ist, um dem Reifen eine ausgezeich nete Haftung auf dem Boden und geeignete Verhaltenseigenschaften auf der Straße zu verleihen.
Insgesamt besteht das Muster aus einer Vielzahl von Erhebungsabschnitten 12 (nicht unterbrochene Rippen und/oder Blöcke), die durch eine entsprechende Vielzahl von Nuten gebildet und voneinander getrennt werden, wobei diese Nuten sowohl in Längsrichtung (13) als auch in Querrichtung (nicht gezeigt) gerichtet sind und ihre Tiefe auch die Höhe „h" der Erhebungsabschnitte definiert.
Das Muster kann aus schmalen Vertiefungen an jedem Erhebungsabschnitt bestehen (die bekannten „Stege" oder „Lamellen"); diese Vertiefungen sind der Übersichtlichkeit halber hier nicht gezeigt.
Ungeachtet dessen, ob das Laufflächenband glatt oder mit einem erhabenen Muster versehen ist, ist erfindungsgemäß eine Vielzahl von unterschiedlich angeordneten schmalen radialen Einschnitten 15, 15' an wenigstens einem Umfangsabschnitt der radialen Außenfläche des Laufflächenbandes angeordnet, wie in 2 gezeigt.
Im Einzelnen haben diese Einschnitte eine Tiefe, eine Breite und einen gegenseitigen Abstand, die so bemessen sind, dass sie, wenn der Reifen läuft, keine Beweglichkeit des Abschnitts des Bandes (d. h. des Abschnitts aus elastomerem Material), der zwischen Paaren benachbarter Einschnitte eingeschlossen ist, bezüglich des entsprechenden radial weiter innen gelegenen Bandabschnitts (aus elastomerem Material) verursachen, der nicht geschnitten ist. Dieses Ergebnis wird vorzugsweise erreicht, indem die Breite der Einschnitte auf einem Wert, der 0,2 mm nicht überschreitet, und vorzugsweise auf einem Wert, der 0,1 mm nicht überschreitet, gehalten wird, die Tiefe „p" der Einschnitte auf Werten gehalten wird, die 0,5 mm nicht überschreiten, und der Abstand „d" zwischen den Einschnitten auf Werten gehalten wird, die wenigstens 2 mm betragen.
Stärker bevorzugt liegt die Tiefe zwischen 0,1 und 0,4 mm, und besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 0,2 mm.
Bei einem Laufflächenmuster, das vorzugsweise diese Werte erfüllt, haben diese Einschnitte eine Tiefe, die zweckmäßigerweise zwischen 0,3% und 3% der Höhe „h" der Erhebungsabschnitte liegt, üblicherweise im Bereich von 4 bis 12 mm bei Autoreifen und im Bereich von 12 bis 18 mm bei Schwerlastfahrzeugreifen.
Diese Vielzahl von Einschnitten wird zu dem ausschließlichen Zweck der Vorhersage und/oder Kontrolle der Lauftlächenabnutzung durch ihr Verschwinden hergestellt, wie im Folgenden erläutert wird. Daher erfüllen sie weder eine Funktion bezüglich der Straßenhaftung des Reifens, noch ändern sie die Leistung des Reifens wesentlich.
Die Einschnitte können mit verschiedenen Methoden an dem Laufflächenband ausgebildet werden, von denen der Durchschnittsfachmann, nachdem er sich mit der Erfindung vertraut gemacht hat, ohne Schwierigkeiten die für seine Zwecke passendste aussuchen wird. Die Anmelderin hat herausgefunden, dass es vorzuziehen ist, die Lasertechnik zu nutzen, die darin besteht, dass diese Einschnitte auf dem Laufflächenband des vulkanisierten Reifens erzeugt werden, indem das elastomere Material durch einen Laserstrahl geschnitten wird, der mit einem Befehls- und Steuerungscomputer verbunden ist. Diese Technik ermöglicht es, das erfindungsgemäße Verfahren zur Vorhersage und Kontrolle der Abnutzung für jeden Reifen und jeden Zeitpunkt anzuwenden, und ermöglicht die Durchführung der Markierung der Einschnitte in sehr kurzer Zeit. Alternativ können die Einschnitte auch während des Vulkanisierungsverfahrens des Reifens z. B. direkt durch eine Form ausgeführt werden; praktisch ist es nur erforderlich, die Formoberfläche, die der radialen Außenfläche des Laufflächenbandes zugewandt ist, mit einer Vielzahl von Vorsprüngen zu versehen, die den Einschnitten entsprechen. Diese Vorsprünge können z. B. unter Verwendung von Sinterpulver und Ähnlichem und/oder derselben Mittel, wie sie bei der Herstellung von Leiterplatten für elektronische Schaltkreise verwendet werden, ausgebildet werden, d. h. durch Zurückgreifen auf die bekannte Fotograviertechnik.
Wie bereits erwähnt sind die Einschnitte 15 an wenigstens einem Umfangsabschnitt der Außenfläche des Laufflächenbandes ausgebildet; vorzugsweise nimmt dieser Abschnitt die gesamte Bandbreite ein und erstreckt sich in Umfangsrichtung über einen Bogen von wenigstens 120°; noch bevorzugter weist der Reifen wenigstens drei mit den Einschnitten versehene Umfangsabschnitte auf, die bevorzugt um 120° versetzt sind, und am meisten bevorzugt weist der Reifen eine Folge von Abschnitten auf, die die gesamte Umfangserstreckung der Lauffläche einnehmen. Zweckmäßigerweise können Einschnitte von unterschiedlicher Form und/oder Tiefe an der Laufflächenoberfläche ausgebildet sein; in diesem Fall sind die Einschnitte in wenigstens zwei Gruppen von Einschnitten unterschiedlicher Art unterteilt, die an demselben Abschnitt oder an aufeinanderfolgenden Abschnitten des Laufflächenbandes angeordnet sind.
In den beigefügten Zeichnungen sind der Zweckmäßigkeit halber nur geradlinige Einschnitte gezeigt, aber die Verwendung von Einschnitten anderer Form ist für den Zweck der vorliegenden Erfindung nicht ausgeschlossen, wie aus dem Folgenden hervorgeht; z. B. können die Einschnitte einen gekrümmten Verlauf haben oder gekrümmte und geradlinige Längenstücke aufweisen.
Bei einer ersten Ausführungsform sind alle Einschnitte parallel zueinander und sind in der Umfangsrichtung des Reifens mit einem Winkel „x" geneigt, der vorzugsweise zwischen 30° und 60° liegt und sich axial von einem Ende des Laufflächenbandes zum anderen erstreckt, z. B. die Einschnitte 15 in 2.
Noch zweckmäßiger sind die Einschnitte in wenigstens zwei Gruppen von Einschnitten (15 und 15') unterteilt, die sich gegenseitig kreuzen; in diesem Fall sind sie auch vorzugsweise symmetrisch zu der Äquatorialebene des Reifens ausgerichtet, und am meisten bevorzugt bilden sie Mikroblöcke mit der Form von Rhomben, die Diagonalen von unterschiedlicher Länge auf dem Laufflächenband haben, wobei die große Diagonale parallel zu der Richtung der Äquatorialebene verläuft, was besser in 3 gezeigt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verhältnis der großen Diagonale zu der kleinen Diagonale im Wesentlichen 1, 5.
Ebenfalls bevorzugt bilden die Rhomben Mikroblöcke mit dem gleichen Flächeninhalt, wenn die Einschnitte dieselbe Tiefe haben.
Gemäß einer unterschiedlichen zweckmäßigen Ausführungsform sind alle Einschnitte parallel zueinander und zu der Äquatorialebene des Reifens angeordnet, wie mit dem Bezugszeichen 24 in 5 dargestellt.
Bei einer unterschiedlichen alternativen Version sind die Gruppen von unterschiedlichen Einschnitten in unterschiedlichen Abschnitten der Laufflächenbandoberfläche verteilt, wobei ein Abschnitt für jede Gruppe vorgesehen ist, und bei einer weiteren alternativen Version sind die Gruppen von unterschiedlichen Einschnitten in dem gleichen Abschnitt der Laufflächenbandoberfläche verteilt, wobei sie einander abwechseln.
3 zeigt ein erstes bevorzugtes Beispiel einer Ausführungsform der Erfindung; die Außenfläche der Lauffläche besteht aus drei eingeschnittenen Abschnitten (A, B, C), die in Umfangsrichtung jeweils aufeinanderfolgend angeordnet sind. Zweckmäßigerweise sind die drei Bereiche A, B, C in Umfangsrichtung um 120° voneinander versetzt und erstrecken sich so, dass sie die gesamte Umfangserstreckung des Reifens abdecken.
Jeder der drei Abschnitte weist eine Vielzahl von sich gegenseitig kreuzenden Einschnitten 15, 15' auf, die wie oben beschrieben, eine Vielzahl von Rhomben (R1, R2, R3) bilden, die Diagonalen L und I von unterschiedlicher Länge aufweisen, wobei die große Diagonale (L) in der Richtung der Äquatorialebene ausgerichtet ist.
Der Einfachheit halber sind in 3 nur zwei aus der großen Zahl von Rhomben gezeigt, die von den Einschnitten in jedem Bereich erzeugt werden.
In der folgenden Tabelle sind die Werte der Abmessungen der Rhomben und die Einschnitttiefen in den drei Bereichen A, B und C, ausgedrückt in mm, wiedergegeben.
Tabelle
Aus dem Anstieg der Größe der Diagonalen lässt sich unmittelbar schließen, dass der gegenseitige Abstand zwischen jedem Paar benachbarter Einschnitte (d₁, d₂ bzw. d₃) sich mit der Zunahme der Tiefe der Einschnitte vergrößert.
4 zeigt eine alternative Version zu der in 3 gezeigten, gemäß der Lösung, nach der Gruppen von unterschiedlichen Einschnitten in demselben Flächenabschnitt der Lauffläche angeordnet sind, die miteinander abwechseln. Im Einzelnen besteht die Laufflächenbandoberfläche aus wenigstens einem Bereich, in dem jeweils ausgebildet sind:

– eine erste Gruppe sich gegenseitig kreuzender Einschnitte 16, die eine vorher bestimmte Tiefe mit einem Mindestwert haben;
– eine zweite Gruppe sich gegenseitig kreuzender und parallel angeordneter Einschnitte 17, die in abwechselndem Verhältnis zu den Einschnitten der ersten Gruppe angeordnet sind und eine größere Tiefe als die vorherigen Einschnitte haben;
– eine dritte Gruppe sich gegenseitig kreuzender und parallel angeordneter Einschnitte 18, die in abwechselndem Verhältnis zu den Einschnitten der anderen Gruppen angeordnet sind und eine größere Tiefe haben als die vorherigen Gruppen von Einschnitten.

Insbesondere sind die Breite und die Tiefe der Einschnitte in den drei Gruppen diejenigen, die bereits im Zusammenhang mit 3 genannt wurden.
Mit anderen Worten wird ein Gitter aus Rhomben erzeugt, das aus einem Modul von drei konzentrischen Rhomben hergestellt wird, das in dem betreffenden Abschnitt der Lauffläche mehrfach wiederholt wird, und wobei jeder Rhombus von zwei gekreuzten Paaren von parallelen benachbarten Schnitten derselben Tiefe begrenzt wird.
Praktisch wurden die in 3 gezeigten drei Arten von Rhomben erneut hergestellt, mit dem Unterschied, dass anstelle der Verteilung der drei Arten von Rhomben in drei getrennten Bereichen auf der Laufflächenoberfläche eine Rhombenanordnung vorhanden ist, bei der die Rhomben ineinander in einem einzigen Laufflächenbereich angeordnet sind; in diesem Fall wurde die Einschnittverteilung so vorgenommen, dass sichergestellt wird, dass die Größe der Diagonalen für jeden Rhombus die minimale Größe ist, die im Verhältnis zu der Tiefe der vier Einschnitte, die den Rhombus begrenzen, nötig ist.
Außerdem werden, immer noch auf die oben beschriebene Art, die Werte des gegenseitigen Abstands und der Tiefe der Einschnitte in den drei Gruppen vorher festgelegt, um den verschiedenen eingeschlossenen Abschnitten des elastomeren Materials Stabilität zu verleihen.
Natürlich sind auch andere Formen, auf der Grundlage von Linien möglich, die polygonale Bereiche schaffen, die sich von den Rhomben unterscheiden, z. B. Formen, die Kreise umfassen, die zueinander konzentrisch sind.
Die Anmelderin hat herausgefunden, dass es in jedem Fall und bei jeder Ausführungsform zweckmäßig ist, beim Übergang von einer Gestalt zu der konzentrisch weiter außen liegenden für jede Zunahme der Tiefe der Einschnitte um 0,1 mm einen entsprechenden prozentualen Anstieg der Fläche, der von den Einschnitten eingeschlossen ist, zwischen 10% und 50% vorzusehen.
Es hat sich herausgestellt, dass die Vergrößerung der Fläche, die gemäß vorher festgelegten Werten durchgeführt wird, den Abschnitt des elastomeren Materials des Laufflächenbandes zwischen den Einschnittlinien von größerer Tiefe steifer werden lässt, wodurch verhindert wird, dass dieser Abschnitt durch seine eigene Beweglichkeit unter Belastung verformt und abgenutzt wird, was die Abnutzungstestergebnisse verändern würde.
5 zeigt eine weitere zweckmäßige erfindungsgemäße Ausführungsform der Einschnitte, die sich dadurch auszeichnet, dass die Einschnitte (24) alle zueinander parallel und in einer Umfangsrichtung ausgerichtet sind; angesichts der vorherigen Erwägungen ist klar, dass der gegenseitige axiale Abstand zwischen zwei benachbarten Einschnitten im Verhältnis zu der Tiefe des tieferen Einschnitts des Paars von Einschnitten ausgewählt wird.
Wie ersichtlich ist, ist diese Ausführungsform besonders vorteilhaft in Verbindung mit einer besonderen Methode der Überprüfung des Erhaltungszustands der Einschnitte und daher der Erfassung des Verschleißes an dem Laufflächenband.
Da der erfindungsgemäße Reifen bekannt ist, ist das Verfahren zur Vorhersage und/oder Kontrolle der Reifenabnutzung nun verständlich.
Die Beschreibung nimmt Bezug auf 6 und 7, die beide einen Umfangsabschnitt des (glatten) Laufflächenbandes und der radialen Außenfläche eines Erhebungsabschnitts (eines Blocks) jeweils vor dem Abnutzungstest und während dieses Tests darstellen, die mit einer Vielzahl von kreuzweisen Einschnitten versehen sind, die gemäß der in 2 (oder alternativ in 3 und 4) beschriebenen Lösung ausgebildet sind.
Vorzugsweise geht diesem Test zur Ermöglichung von Absenkungen der verschiedenen Reifenbauteile ein Einfahrschritt des Reifens voraus, um zu verhindern, dass die Aufbauabsenkungen einen anormalen Beginn der Abnutzung in dem Laufflächenband verursachen, der die Testergebnisse und damit die Vorhersage und Kontrolle der tatsächlichen Reifenabnutzung verändern würde.
Dieser Einfahrschritt kann Strecken zwischen 500 und 1.000 km bei einem Autoreifen und im Bereich von 3.000 km für einen Schwerlastfahrzeugreifen umfassen.
Wenn das Einfahren vorbei ist, wird das Einschneiden des Lauftlächenbandes auf die oben genannte Art durchgeführt, wenn der Reifen noch nicht z. B. während des Form- und Vulkanisierungsschritts geschnitten worden ist und diese Einschnitte noch vorhanden sind.
Der Abnutzungstest besteht darin, den Reifen unter vorher festgelegter Belastung, vorher festgelegtem Druck und vorher festgelegten Geschwindigkeitsbedingungen entlang einer Strecke, die entsprechend der Bauweise des getesteten Reifens und der erforderlichen Art des Tests vorher festgelegt wurde, auf einer Straße laufen zu lassen und das Fahrzeug alle 500 bis 1.000 km der Fahrt anzuhalten, d. h. etwa ein Mal pro Tag, um den Erhaltungszustand der Einschnitte zu überprüfen.
Nur beispielhalber seien hier kurz die Testbedingungen genannt, die für einen Schwerlastfahrzeugreifen der Größe 315/80 R 22.5" entlang einer kombinierten Straßen/Autobahnstrecke anzuwenden sind; nämlich:

– Belastung des Reifens = 3.000 kg
– Aufpumpdruck = 7 bar
– Fahrgeschwindigkeit = 60 km/h.

Wenn das Fahrzeug stillsteht, wird der Erhaltungszustand der Einschnitte überprüft, d. h. das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Einschnitte in dem Laufflächenband und, wenn die Einschnitte noch teilweise vorhanden sind, die möglichen Abweichungen bei deren Abwicklung.
Es ist klar, dass die Einschnitte verschwinden, wenn und wo die Abnutzung des Laufflächenbandes der Tiefe der Einschnitte entspricht, d. h. maximal im Bereich von 0,5 mm liegt, und es ist auch klar, dass, während ein Abrieb von so geringer Größe nicht durch die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Mittel erfasst werden kann, das teilweise oder vollständige Verschwinden der Einschnitte mit bloßem Auge zu sehen ist.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass es die Lösung des erfindungsgemäßen Herstellens von Einschnitten in der Lauffläche, wie oben dargestellt, ermöglicht, Abnutzungstests in einem Zeitraum von einem Tag oder sehr weniger Tage durchzuführen, was einen wichtigen Vorteil bezüglich Arbeitskraft und -mittel im Vergleich zu den herkömmlichen Tests bedeutet.
Die Erfindung bietet viele Vorteile.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht zunächst, Beginn und Entwicklung einer beliebigen Art ungleichmäßiger Abnutzung an dem Laufflächenband und insbesondere an den Erhebungsabschnitten des Laufflächenmusters rasch zu ermitteln, da diese Bereiche ungleichmäßiger Abnutzung durch das Vorhandensein glatter Stellen im Voraus hervorgehoben werden, z. B. die Bereiche 21, 22 an dem in 7 dargestellten Laufflächenoberflächenabschnitt, wo mit Einschnitten versehene Abschnitte verschwunden sind, da das elastomere Material zwischen den Einschnitten vollständig abgerieben ist.
Ein frühes Signal für diese Art der Abnutzung ist vom wirtschaftlichen Standpunkt von höchster Wichtigkeit und übt einen positiven Einfluss auf die Zeit aus, die für die Entwicklung von Prototypen nötig ist, da das Verhindern von Abnutzung immer einige Abwandlungen an dem Laufflächenmuster und/oder dem Reifenaufbau erfordert, für deren Erzielen bekanntermaßen wesentliche Zeitspannen und Kosten aufgewendet werden müssen.
Zu diesem Zweck erzielt die Erfindung den weiteren Vorteil, dass sie die Möglichkeit bietet, das Verhalten unterschiedlicher Mischungen und unterschiedlicher Muster in kurzen Zeiträumen und gleichzeitig zu überprüfen, während sie auch zuverlässige Orientierungselemente für den Konstrukteur bietet, um die optimale Lösung zu wählen.
Das Ergebnis wird erreicht, indem der Reifen mit einem Laufflächenband versehen wird, das Umfangsabschnitte aus unterschiedlichen Mischungen aufweist, oder indem die Reifenlauffläche mit Umfangsabschnitten mit verschiedenen Mustern ausgeformt wird, und vorzugsweise, indem dieselbe Art der Einschnitte über den gesamten Reifenumfang verwendet wird.
Natürlich sind Abriebe, die in Art und Stärke unterschiedlich sind, den unterschiedlichen Mischungseigenschaften und den unterschiedlichen geometrischen Merkmalen der unterschiedlichen Muster zuzurechnen.
Klar ist die Bedeutung eines der fundamentalen Merkmale der Erfindung, das darin besteht, dass die Einschnitte in dem Laufflächenband mit solchen geometrischen Abmessungen und gegenseitigen Abständen versehen sind, dass eine Beweglichkeit des „Mikroblocks", der aus dem elastomeren Materialabschnitt besteht, der zwischen gekreuzten Paaren von benachbarten Einschnitten eingeschlossen ist, bezüglich des radialen Innenabschnitts der Lauffläche unmöglich ist: Die Anmelderin ist zu dem Ergebnis gekommen, dass andernfalls die Testergebnisse durch die Abnutzung, der der Mikroblock aufgrund seiner relativen Beweglichkeit im Bodenkontaktbereich unterworfen wäre, verfälscht würden.
So hat sich herausgestellt, dass es von größter Bedeutung ist, zusammen mit der Vergrößerung der Schnitttiefe eine gleichzeitige Vergrößerung des gegenseitigen Abstands der Einschnitte und dadurch des resistenten Teils des elastomeren Materialabschnitts, der durch die Einschnitte begrenzt wird, vorzusehen.
Deshalb werden die Abmessungswerte der polygonalen Flächen (wie immer sie aussehen), die zwischen den Einschnitten eingeschlossen sind, sowie die Tiefe der Einschnitte in zweckmäßiger Weise so gewählt, dass das zwischen den Einschnitten eingeschlossene elastomere Material versteift wird.
Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Verfahren zur Verfügung, das tatsächliche Verhalten des Reifenaufbaus und der Laufflächenmischung bezüglich Abnutzungswiderstand auf einer Straße sehr schnell zu testen, was bisher unmöglich war, wodurch die Planung von Reifenprototypen schneller und zuverlässiger wird.
Es ist offensichtlich, dass die Abnutzung an einem glatten Laufflächenband nur von diesen Elementen, dem Aufbau und den Materialien abhängt, während ungleichmäßige Abnutzungen an einem Laufflächenband, das mit einem erhabenen Muster geformt ist, nachdem die gleichmäßige Abnutzung des entsprechenden glatten Bandes erreicht wurde, ausschließlich von den Musterformstrukturen abhängt.
Gemäß dieser Ausführungsform sind die Einschnitte an der Außenfläche einer glatten Lauffläche ausgebildet, anschließend werden Abnutzungstests durchgeführt, um Beurteilungselemente bezüglich der Qualität der Mischung, die das Laufflächenband bildet, und der Gleichmäßigkeit und Stabilität des Reifenaufbaus, und vor allem des Verstärkungsgurts zu erhalten.
Es ist klar und offensichtlich, dass die Testergebnisse nicht von den Laufflächenmusterformstrukturen beeinflusst werden, da in diesem Fall das Laufflächenmuster fehlt; wenn dagegen der Test wie üblich mit einem Reifen durchgeführt wird, der mit einem Laufflächenmuster versehen ist, wird die Abnutzung immer in stärkerem oder schwächerem Grad von der Beweglichkeit und der daraus resultierenden Reibung der Blöcke an dem Bodenbereich, mit dem sie in Kontakt sind, beeinflusst.
[0099] Nach den Abnutzungstests, die mit einer glatten Lauffläche durchgeführt werden, kann zweckmäßigerweise eine weitere Testreihe gemäß bekannten Arbeitsschritten durchgeführt werden, wobei der gleiche Reifen verwendet wird, an dem das gewünschte Laufflächenmuster ausgebildet wurde.
Solche weiteren Abnutzungstests des gleichen Reifens ermöglichen die Feststellung des Werts des Lauftlächenmusters.
Es ist ebenfalls offensichtlich, dass Einschnitte unterschiedlicher Tiefe in dem Laufflächenband nützlich sind: Diese Einschnitte ermöglichen eine Durchführung des Tests und der Überprüfung der Abriebentwicklung, in dem Maß und zu dem Zeitpunkt, wenn die weniger tiefen Einschnitte für das Auge verschwinden, bis auch die tiefsten Einschnitte verschwunden sind.
So wird auch die Beurteilung der Abnutzungsgeschwindigkeit ebenso wie, als Folge davon, die Schätzung der Lebensdauer der Lauffläche vereinfacht, ohne dass der Reifen ans Ende seiner Lebensdauer gebracht werden muss.
Die Messung der Laufflächenabnutzungsgeschwindigkeit wird durchgeführt, wie bereits erläutert, indem auf wiederholte Zyklen von Reifendrehungen zurückgegriffen wird, die mit Anhalten abwechseln, und die Zeit, die für das Verschwinden der Einschnitte in jeder Gruppe erforderlich ist, notiert wird.
Beispielsweise wird in dem Fall, der bereits in 3 dargestellt wurde und die drei Gruppen von Einschnitten von zunehmender Tiefe betrifft, die Laufflächenabnutzungsgeschwindigkeit durch ein kartesisches Diagramm gemessen, das die Tiefenwerte p₁, p₂ und p₃ der Einschnitte in den drei Bereichen A, B, C auf der y-Achse und die Zeiten t₁, t₂ und t₃ (ausgedrückt in der Zahl der zurückgelegten Kilometer) des vollständigen Verschwindens der Einschnitte für jede der drei Gruppen auf der x-Achse wiedergibt.
Die Koordinatenpunkte (p₁, t₁) (p₂, t₂) und (p₃, t₃) ermöglichen das Ziehen einer Linie, die durch sie hindurchgeht, wobei diese Linie die Laufflächenabnutzungsgeschwindigkeit definiert (ausgedrückt in zurückgelegten Kilometern pro mm Lauffläche) und eine Vorhersage der Reifenlebensdauer durch Extrapolation ermöglicht.
Der Vorteil, der durch die Erfindung erreicht wird, wird noch offensichtlicher, wenn berücksichtigt wird, dass es zum Durchführen der Berechnung der Abnutzungsgeschwindigkeit ausreicht, nur zwei Gruppen von Einschnitten unterschiedlicher Tiefe zu verwenden.
Es ist offensichtlich, dass bei einem Fehlen von Einschnitten unterschiedlicher Tiefe die Reifenabnutzungsgeschwindigkeit nur ausgewertet werden könnte, indem neue Einschnitte in dem Reifen gebildet würden, sobald die vorigen verschwunden sind, was, obgleich möglich, einen Anstieg der Testzeiten und -kosten verursachen würde.
Vorteilhafterweise ermöglicht die Erfindung die Verwendung sehr fortgeschrittener Verfahren zur Überprüfung des Erhaltungszustands der Einschnitte und damit der Abnutzung des Laufflächenbandes des geprüften Reifens.
Ein bevorzugtes Verfahren ist das Verfahren des „Ablesens" des Laufflächenbandes eines Reifens durch eine Kamera, der erfindungsgemäß vorbereitet wurde und vorzugsweise in seiner Außenfläche an wenigstens einem Abschnitt des Laufflächenbandes Einschnitte in Umfangsrichtung aufweist wie oben unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Die Laufflächenbandoberfläche kann sowohl glatt als auch mit einem Laufflächenmuster versehen sein.
Im Einzelnen sieht das Verfahren vor, dass die Außenfläche der Lauffläche durch Streiflicht beleuchtet wird, das senkrecht zu den Einschnitten gerichtet ist, nachdem der Reifen angehalten wurde.
Dann wird die Außenfläche des Laufflächenbandes, das der Streiflichtbeleuchtung ausgesetzt ist, durch wenigstens eine Kamera aufgenommen.
Das Streiflicht beleuchtet die Oberfläche, aber nicht den Boden der Einschnitte, da es nicht durch die engen Schnitte dringen kann und daher die Einschnitte dunkel bleiben und ein schwarzes Bild erzeugen.
Wenn der Abrieb fortschreitet, wird die Schnitttiefe natürlich verringert, und das Licht diffundiert in die Einschnitte, in einem Grad, der im Wesentlichen proportional zu der Verringerung von deren Tiefe ist, wodurch das Bild der Einschnitte verändert wird, das am Anfang schwarz erscheint und, nachdem es verschiedene Graustufen durchläuft, die maximale Helligkeit erreicht, wenn die Einschnitte vollständig verschwunden sind.
Durch die Kameraaufnahme lässt sich wenigstens ein Bild der Laufflächenoberfläche erzielen, das in eine Vielzahl von Pixel unterteilt ist, die in horizontalen und vertikalen Reihen angeordnet sind, die sich gegenseitig im rechten Winkel kreuzen, und es lässt sich die Stärke der Bildhelligkeit in jedem der Pixel erfassen.
Wie bekannt ist, beruht dieser Vorgang auf der Tatsache, dass eine Fotodiode mit jedem Pixel verbunden ist, die ein analoges Spannungssignal aussenden kann, das proportional zu der Intensität des darauf fallenden Lichts ist. Das analoge Signal wiederum wird in ein digitales Signal umgewandelt, das zu einem elektronischen Steuerungskasten gesendet wird, wo die empfangenen Signale verarbeitet werden. Jedem Pixel zuzuordnende Werte, die in digitale Signale umgewandelt werden, können je nach Intensität des empfangenen Lichts zwischen null bis 256 schwanken.
Dann wird jedem Pixel, der einem schwarzen Punkt entspricht, d. h. einem Bereich des Einschnitts, der bei dem Streiflicht dunkel ist, ein Null-Helligkeits-Wert und jedem Pixel an den Punkten (den vollständig abgeriebenen Bereichen), an denen die maximale Diffusion des Streiflichts auftritt, ein Wert von 1 zugeordnet.
Natürlich wird jedem Pixel, der Punkten der Einschnitte entspricht, die Bereichen reduzierter Tiefe im Vergleich zu dem Originalwert entsprechen, aufgrund des Abriebs des umgebenden elastomeren Materials ein Helligkeitswert zugeordnet, der nicht null und kleiner als 1 ist (in einem Bereich von 256 Werten bei einem 8-bit-Darstellungssystem).
Schließlich wird durch Verarbeiten der digitalen Signale, die den elektronischen Steuerungskasten erreichen, die Abnutzung der Laufflächenoberfläche je nach den Lichtintensitätswerten jedes Pixels ermittelt und es werden so die Grenzen des abgenutzten Bereichs und der Grad der Abnutzung rekonstruiert.
Durch die vorliegende Erfindung wird auch ein sehr schnelles Verfahren zur Verfügung gestellt, bei dem die Verhaltensmerkmale des Federungssystems bei wenigstens zwei unterschiedlichen Fahrzeugen verglichen werden, die mit in Größe und Leistung im Wesentlichen gleichwertigen Reifen ausgestattet sind, indem die unterschiedliche Art und der unterschiedliche Grad der Abnutzung der Lauffläche geprüft wird, die identische Reifen erleiden, die mit identischen Einschnitten versehen und an den Fahrzeugen montiert sind.
Wie oben in Bezug auf den Abnutzungstest beschrieben wurde, der an einem Reifen zuerst mit einer glatten Lauffläche und dann mit einer Lauffläche mit einem erhabenen Mus ter durchgeführt wurde, ist der Anmelderin klar geworden, dass, genau wie Abnutzungsunterschiede zwischen unterschiedlichen Reifen, die an demselben Fahrzeug getestet werden, von den Reifenmerkmalen abhängen, ebenso Abnutzungsunterschiede zwischen identischen Reifen, die mit identischen Einschnitten versehen sind und an unterschiedlichen Fahrzeugen montiert sind, von den Merkmalen des Federungssystems der Fahrzeuge abhängen.
Es ist offensichtlich, dass zum Erzielen sinnvoller Ergebnisse die beiden Fahrzeuge mit im Wesentlichen gleichwertigen pneumatischen Ausstattungen versehen sein müssen.
Gemäß der Erfindung umfasst dieses Vergleichsverfahren zunächst das Anbringen von Reifen, die bezüglich des Aufbaus, der sie bildenden Materialien und des Laufflächenmusters identisch sind, an wenigstens demselben Ende der entsprechenden Achse jedes Fahrzeugs, wobei diese Reifen mit identischen Einschnitten versehen sind, die gemäß einer der verschiedenen oben beschriebenen Arten ausgebildet sind.
An diesem Punkt werden die Fahrzeuge auf einem identischen Weg mit denselben Laufbedingungen gefahren und nach der gleichen Laufzeit angehalten.
Dann werden die Erhaltungszustände der Einschnitte in den Reifen überprüft und verglichen, wodurch das Verhalten des Federungssystems jedes Fahrzeugs bestimmt wird, das klar für die Art und den Grad der Abnutzung des Reifens verantwortlich ist, da es das einzige variable Element in den beiden verglichenen Systemen ist; deshalb kann durch direkten Vergleich eine Beurteilung des Federungssystems, das wenigstens in Bezug auf Reifenabnutzung die beste Leistung bietet, erfolgen.
Es ist klar, dass die Schritte b) bis d) mehrfach wiederholt werden können, bis die Einschnitte vollständig verschwunden sind und bis eine zuverlässige Beurteilung der Unterschiede, die zwischen den untersuchten Federungssystemen bestehen, erreicht ist.
Es ist ebenfalls hervorzuheben, dass, während das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Reifen in dieser Beschreibung immer auf Reifentests auf der Straße bezogen sind, sie auch in der gleichen Weise bei den bereits erwähnten Innenraum-Tests anzuwenden sind.
Es ist auch deutlich, dass die vorliegende Beschreibung nur eine erläuternde, keine einschränkende Funktion hat und deshalb alle Abwandlungen und Variationen, die nicht ausdrücklich dargestellt sind, aber von einem Durchschnittsfachmann leicht abgeleitet wer den können, als innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung anzusehen sind, wie sie in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zur Vorhersage und/oder Kontrolle einer Abnutzung eines Laufflächenbandes (10) eines Luftreifens (1) für Fahrzeugräder, gekennzeichnet durch die Schritte a) Erstellen mehrerer radialer Einschnitte (15, 15') in wenigstens einem Abschnitt der radialen Außenfläche des Laufflächenbandes (10), wobei die Einschnitte (15, 15') eine Tiefe, die 0,5 mm nicht überschreitet, und eine Breite aufweisen, die 0,2 mm nicht überschreitet, und die Einschnitte einen gegenseitigen Abstand von wenigstens 2 mm haben, b) Drehen des Reifens (1) mit einer vorher bestimmten Drehzahl und mit einer vorher bestimmten Belastung in Kontakt mit einer Reibfläche, c) Anhalten des Reifens, d) Feststellen der Abnutzung des Laufflächenbandabschnitts durch Beobachtung der Erhaltungszustände der Einschnitte (15, 15').
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') durch Verwendung eines Laserstrahls erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') mittels einer Form erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') auf einem Abschnitt der Oberfläche ausgebildet werden, der die gesamte Laufflächenbandbreite einnimmt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') auf der gesamten Umfangserstreckung der Lauffläche (10) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') parallel zueinander und in Umfangsrichtung des Reifens geneigt sind, und sich von dem einen Ende zum anderen Ende des Laufflächenbandes (10) axial erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') parallel zueinander und zur Äquatorialebene des Reifens (1) sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') in wenigstens zwei Gruppen von Einschnitten unterteilt sind, die sich jeweils miteinander kreuzen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') in wenigstens zwei Gruppen von Einschnitten mit unterschiedlicher Tiefe unterteilt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Einschnitten (15, 15') unterschiedlicher Tiefe in unterschiedlichen Abschnitten der Laufflächenbandoberfläche ausgebildet sind, wobei ein Abschnitt für jede Gruppe vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen von Einschnitten (15, 15') unterschiedlicher Tiefe in dem gleichen Abschnitt der Laufflächenbandoberfläche ausgebildet sind, wobei sie einander abwechseln.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Schritte e) Erfassen aufeinanderfolgender Zeiten, die für das komplette Verschwinden der Einschnitte (15, 15') unterschiedlicher Tiefe in jeder Gruppe notwendig sind, f) Berechnen der Abnutzungsgeschwindigkeit des Laufflächenbandes (10) abhängig von den aufeinanderfolgenden Zeiten des Abriebs jedes Laufflächenabschnitts, der zwischen den Einschnitten jeder Gruppe eingeschlossen ist, der das Verschwinden der Einschnitte (15, 15') zur Folge hat.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt d) die Schritte umfasst d') Beleuchtung der Außenfläche der Lauffläche (10) mit Streiflicht in Axialrichtung des Reifens (10), e') Aufnehmen der Außenfläche des der Beleuchtung ausgesetzten Laufflächenbandes (10) mit wenigstens einer Kamera, f') Erhalten wenigstens eines Bildes der Lauffläche durch die Kamera, das in mehrere Pixel unterteilt ist, die in horizontal und vertikal gekreuzten Reihen im rechten Winkel zueinander angeordnet sind g') Erfassen des Helligkeitsgrades des Bildes an jedem der Pixel, h') Zuordnung eines Helligkeitswertes von null zu jedem Pixel, der einen schwarzen Punkt erfasst und einem Bereich des Einschnittes entspricht, der zu dem Streiflicht dunkel ist, i') Zuordnung eines Helligkeitswerts von eins zu jedem Pixel, der die maximale Helligkeit erfasst, die einem Bereich der Lauffläche entspricht, der eine maximale Diffusion des streifenden Lichtes zeigt, l') Zuordnen von mittleren Helligkeitswerten zwischen null und eins für jeden Pixel, der einen Graupunkt umfasst, der einem Bereich des Einschnittes entspricht, der bezüglich des Originals eine verringerte Tiefe und abhängig von der Tiefenverringerung eine partielle Diffusion des streifenden Lichts aufweist, n') Feststellung der Abnutzung der Lauffläche abhängig von dem Helligkeitsgrad jedes Pixels.
Luftreifen (1) für Kraftfahrzeugräder mit einer Karkasse (2) mit Torusform und einem Laufflächenband (10), das kronenförmig auf der Karkasse (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einem Umfangsabschnitt der radialen Außenfläche des Laufflächenbandes eine Vielzahl von radialen Einschnitten (15, 15') ausgebildet ist, wobei die Einschnitte (15, 15') eine Tiefe, die 0,5 mm nicht überschreitet, eine Breite, die 0, 2 mm nicht überschreitet, und einen gegenseitigen Abstand von wenigstens 2 mm aufweisen.
Luftreifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15,15') eine Tiefe zwischen 0,1 und 0,4 mm aufweisen.
Luftreifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') auf einem Abschnitt der Lauffläche ausgebildet sind, der die gesamte Laufflächenbandbreite einnimmt.
Luftreifen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') auf der gesamten Umfangserstreckung der Lauffläche (10) ausgebildet sind.
Luftreifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') parallel zueinander und in Umfangsrichtung des Reifens geneigt sind, und sich von einem Ende zum anderen Ende des Laufflächenbandes (10) axial erstrecken.
Luftreifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') alle parallel zueinander und bezüglich der Äquatorialebene des Reifens sind.
Luftreifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') in wenigstens zwei Gruppen von Einschnitten unterteilt sind, die sich jeweils miteinander kreuzen.
Luftreifen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') zur Äquatorialebene des Reifens symmetrisch ausgerichtet sind.
Luftreifen nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') Rhomben auf dem Laufflächenband (10) bilden, deren Diagonalen eine unterschiedliche Länge aufweisen, wobei die große Diagonale parallel zu der Richtung der Äquatorialebene ist.
Luftreifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufflächenband (10) mit einem Muster ausgeformt ist, das mehrere erhabene Abschnitte (12) aufweist, die durch eine entsprechende Vielzahl von Nuten (13) erkennbar sind, die in der Laufflächenbanddicke ausgebildet sind, wobei die in jedem erhabenen Abschnitt (12) ausgebildeten Einschnitte (15, 15') eine Tiefe zwischen 0, 3% und 3% der Höhe der erhabenen Abschnitte (12) aufweisen.
Luftreifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') auf wenigstens drei getrennten Abschnitten (A, B, C) der radialen Außenfläche des Lauftlächenbandes (10) ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind.
Luftreifen nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Abschnitte (A, B, C) in Umfangsrichtung um 120° versetzt sind.
Luftreifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (15, 15') in wenigstens zwei Gruppen von Einschnitten unterschiedlicher Tiefe unterteilt sind.
Luftreifen nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Einschnitten unterschiedlicher Tiefe auf verschiedenen Abschnitten der Laufflächenbandoberfläche verteilt sind, wobei ein Abschnitt für jede Gruppe vorgesehen ist.
Luftreifen nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Einschnitten unterschiedlicher Tiefe auf demselben Abschnitt der Laufflächenbandoberfläche zueinander abwechselnd verteilt sind.
Luftreifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Einschnitte 0,1 mm nicht überschreitet.