DE69703640T3

DE69703640T3 - Reifen mit Hoch-Querkrümmung, insbesondere für Vorderräder von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE69703640T3
Application number: DE69703640T
Authority: DE
Inventors: Giancarlo Armellin; Peter Kronthaler
Original assignee: Pirelli Pneumatici SpA; Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA; Pirelli Tyre SpA
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2017-07-09
Also published as: DE69703640T2; BR9702680A; DE69703640D1; US20030116247A1; DK0822103T4; PT822103E; IT1283351B1; ES2154876T5; GR3035203T3; EP0822103B1; KR980008618A; TW389728B; TR199700709A1; JPH1081111A; US6755227B2; JP4357603B2; CN1172028A; EP0822103B2; ITMI961614A0; ES2154876T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Reifen mit hoher Querkrümmung, der ein Krümmungsverhältnis von nicht weniger als 0,3 hat, insbesondere zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und wie er aus der EP-A-718 122 bekannt ist.
In der folgenden Beschreibung und in den beiliegenden Ansprüchen wird der Ausdruck "Seitenwände, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Nutboden sind" für Wände verwendet, die, bezogen auf eine Ebene senkrecht zum Boden einen Winkel bilden, der von 0° bis 5° variiert.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Vorderreifen für zweirädrige Motorfahrzeuge, wobei die hohe Querkrümmung durch spezielle Werte des Verhältnisses zwischen der Höhe der Laufflächenkrone von der Linie einerseits, die durch die axialen Enden der Lauffläche oder "die Kammer" des Laufflächenbandes geht, wobei die Linie an der Äquatorialebene gemessen wird, und der Distanz zwischen den Laufflächenbandenden andererseits definiert wird. Dieser Wert, der vorzugsweise nicht kleiner als 0,3 ist, ist auf jeden Fall höher als der auf einen entsprechenden Hinterreifen bezogene Wert, der gewöhnlich nicht kleiner als 0,15 ist.
In der folgenden Beschreibung und in den beiliegenden Ansprüchen ist dieses Verhältnis mit dem Ausdruck "Krümmungsverhältnis" bezeichnet.
Bekanntlich werden seit langem Reifen für zweirädrige Fahrzeuge mit einem Karkassenaufbau hergestellt, der ein paar Lagen aus gummiertem Gewebe, das mit Korden verstärkt ist, die bezüglich der Äquatorialebene des Reifens symmetrisch geneigt sind, wobei dieser Aufbau gewöhnlich als Diagonalkarkasse bekannt ist, und möglicherweise einen Gurtaufbau aufweist, der ebenfalls Paare von Streifen aus gummiertem Gewebe hat, die mit Korden versehen sind, welche bezüglich der Äquatorialebene des Reifens geneigt sind.
Obwohl ein solcher Reifenaufbau eine äußerst gleichmäßige Kurvenlage des Kraftfahrzeugs gewährleisten könnte, ergeben sich bei der Verwendung dieser Art von Reifen aufgrund ihrer übermäßigen Steifheit Probleme hinsichtlich Komfort, Stabilität und Straßenlage des Fahrzeugs sowie der Ermüdung des Fahrers.
Unter dem Einfluss einer aufgeprägten Verformung akkumuliert der Aufbau dieser Reifen tatsächlich elastische Energie, die nahezu augenblicklich bei Beendigung der Belastung zurückgegeben wird, was die von der Straßenoberfläche übertragene Unebenheit verstärkt und einen Stabilitätsverlust des Fahrzeugs nach sich zieht.
Insbesondere verursacht eine solche übermäßige Steifheit während der Geradausfahrt mit geringen Geschwindigkeiten hochfrequente (8 bis 10 Hz) Schwingungen am Vorderreifen (Flattereffekt), die das Fahren riskant machen.
Als Versuch zur Vermeidung dieser Probleme wurde vor kurzem in der anhängenden Patentanmeldung MI96A001026, eingereicht vom gleichen Anmelder am 23. Mai 1996 die Verwendung eines Radialreifens vorgeschlagen, der mit einem Gurtaufbau versehen ist, der umfangsausgerichtete Korde, vorzugsweise Metallkorde, aufweist, die auch mit dem Ausdruck Null-Grad-Korde bezeichnet werden.
Diese Art von Reifen hat die Situation hinsichtlich Komfort und Fahrstabilität fraglos verbessert. Tatsächlich sind die Schwingungen des Fahrzeugs bei hohen Geradeausgeschwindigkeiten verschwunden und ist insbesondere im Wesentlichen der Flattereffekt beseitigt.
Auch wenn Verbesserungen bezüglich des Komforts und eine Reduzierung der Fahrerermüdung erreicht worden sind, führen die Reifen der vorstehend erwähnten Bauweise wenigstens so weit weder zu einer Verbesserung der Nassgriffigkeit des Fahrzeugs noch zu einer Steigerung des Verschleißwiderstands und somit der Kilometerleistung des Laufflächenbandes.
Der Anmelder hat nun erfindungsgemäß realisiert, dass das Problem zur Erzielung solcher erwünschter Eigenschaften dadurch gelöst werden kann, dass ein Gurtaufbau mit Null-Grad-Korden und ein spezielles Muster des Laufflächenbandes beispielsweise zur Bereitstellung eines gegebenen Verhältnisses zwischen der von Kautschukblöcken besetzten Fläche und der von den Nuten besetzten Fläche (oder Verhältnis von massiver zu hohler Fläche) kombiniert werden.
Die vorliegende Erfindung stellt deshalb einen Reifen bereit, wie er durch die Merkmale des Anspruchs 1 spezifiziert ist.
Der Anmelder hat gemäß der Erfindung herausgefunden, dass durch Wählen eines Gurtaufbaus mit Null-Grad-Korden es möglich ist, einen höheren Freiheitsgrad bei der Auslegung von Laufflächenmustern zu erreichen und insbesondere die Grenze zu überwinden, die sich aufgrund der Forderung nach einer großen massiven Fläche stellt (d.h. eine große Fläche, die von Kautschukblöcken besetzt ist), um einen ausreichenden Verschleißwiderstand des Reifens zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wurde tatsächlich überraschenderweise festgestellt, dass durch Wählen eines Gurtaufbau mit Null-Grad-Korden es möglich ist, die Fläche der Kautschukblöcke zu reduzieren und dadurch das Flächenverhältnis massiv/hohl bezüglich dem von Reifen nach dem Stand der Technik zu verringern, ohne den Verschleißwiderstand des Reifens zu beeinträchtigen, wobei gleichzeitig die folgenden wesentlichen Vorteile erreicht werden, nämlich

a) eine Verbesserung in der Fähigkeit des Reifens, das Wasser abzuleiten, das unter der Bodenkontaktfläche des Reifens vorhanden ist (Aquaplaning),
b) eine Verbesserung des Flatterverhaltens des Reifens trotz des Vorhandenseins einer großen hohlen Fläche unter der Bodenkontaktfläche des Reifens,
c) Beibehaltung einer hohen Richtungsstabilität des Reifens unabhängig von den Einsatzbedingungen und insbesondere während des Durchlaufens einer gekrümmten Bahn und
d) eine Verbesserung des Bremsverhaltens des Fahrzeugs bei einer Reduzierung des Fahrzeugbremswegs.

Erfindungsgemäß sind solche Eigenschaften insbesondere dann erreichbar, wenn, wie vorstehend erwähnt, die Fläche, die von den Kautschukblöcken eingenommen wird, die in einem Teil des Laufflächenbandes ausgebildet sind, der eine Länge, die gleich einer Teilung des Laufflächenmusters ist, und eine Breite hat, die gleiche der axialen Abwicklung des Laufflächenbandes ist, zwischen 70 und 90% der Gesamtfläche dieses Teils beträgt.
In der folgenden Beschreibung und in den beiliegenden Ansprüchen soll der Ausdruck "axiale Abwicklung des Laufflächenbandes" die Erstreckung in dessen Breite gemessen längs der Umfangsfläche des Reifens bedeuten.
In der folgenden Beschreibung und in den beiliegenden Ansprüchen soll "Teilung des Laufflächenbandes" die in der Umfangsabwicklung des Laufflächenbandes gemessene Länge eines Teils des Laufflächenbandes bedeuten, der sich periodisch mit einer endlichen Zahl "n" von Malen über der gesamten Umfangsabwicklung des Laufflächenbandes wiederholt.
Im vorliegenden Fall ist deshalb die Teilung des Laufflächenmusters gleich der Entfernung zwischen den Ausgangspunkten von zwei aufeinanderfolgenden Wiederholungsteilen des Laufflächenmusters gemessen längs der Umfangsabwicklung des Laufflächenbandes.
Vorzugsweise liegt die massive Fläche zwischen 80% und 85% und beträgt besonders bevorzugt etwa 83% der Gesamtfläche des Teils, der eine Länge, die der Teilung des Laufflächenmusters gleich ist, und eine Breite hat, die der axialen Abwicklung des Laufflächenbandes entspricht.
Vorteilhafterweise erlaubt außerdem die Wahl eines Gurtbandaufbaus mit Null-Grad-Korden in einer radial äußeren Lage von ihm eine Steigerung sowohl hinsichtlich der Richtungsstabilität als auch hinsichtlich der Bodenkontaktfläche des Reifens, d.h. der Fläche, auf der der Reifen in Berührung mit dem Boden in jedem Einsatzzustand des Reifens kommt.
Aufgrund dieses Merkmals werden sowohl die Beanspruchungen aufgrund des Rutschens auf der Straße als auch der Spannungen aufgrund des Hystereseverlusts in der Kautschukzusammensetzung des Laufflächenbandes bei vorteilhafter Zunahme des Verschleißwiderstands des Reifens verringert.
Vorteilhafterweise weisen die Kordwicklungen Korde mit hoher Dehnung auf, die aus Stahldrähten mit hohem Kohlenstoffgehalt hergestellt sind.
Alternativ können die Kordwicklungen Aramid-Textilkorde aufweisen. Ferner sind vorzugsweise die Kordwicklungen, die mit einem im Wesentlichen Null-Grad-Winkel bezüglich der Äquatorialebene des Reifens angeordnet sind, mit variabler Dicke längs der axialen Abwicklung des Gurtaufbaus verteilt.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ändert sich die Dickenverteilung der Kordwicklungen progressiv längs des Gurtaufbaus und nimmt vorzugsweise fortschreitend von der Äquatorialebene zu den Enden des Gurtaufbaus entsprechend einer vorgegebenen Beziehung zu.
Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, einen Gurtaufbau zu erhalten, der gleichzeitig speziell in der Mitte, um die Vibrationen aufgrund der Bodenrauhigkeit zu absorbieren und zu dämpfen, und an den Seiten steif ist, um hohe Rutschdrücke zu entwickeln.
Nach Versuchen des Anmelders kann eine solche Beziehung zweckmäßigerweise wie folgt lauten
wobei

– No die Zahl der Kordwicklungen ist, die in einem zentralen Abschnitt mit Einheitslänge angeordnet sind, der sich auf jeder Seite der Äquatorialebene befindet,
– R die Entfernung zwischen der Mitte dieses Abschnitts und der Drehachse des Reifens ist,
– r die Entfernung zwischen der Mitte des Einheitsabschnitts zwischen der Äquatorialebene und den axialen Enden der radial äußeren Schicht und der Drehachse des Reifens ist und
– K ein Parameter ist, der das Baumaterial und die Kordformation sowie die Kautschukmenge um den Kord und das Gewicht des radial inneren Schichtteils des Einheitsabschnitts berücksichtigt, der bei Änderungen der Materialart und der strukturellen Eigenschaften der Gurtstreifen längs des Scheitelprofils variabel ist, die von einem Bezugswert aus divergieren.

Dieser Parameter K kann einen Wert im Wesentlichen nahe bei 1 annehmen, wenn die Korde die gleiche Formation und alle miteinander verbundenen Materialien für die Schichten bzw. Lagen die gleichen sind, oder unterschiedliche Werte entsprechend den Änderungen der Materialien und der Ausbildung der Verstärkungselemente längs der Umfangserstreckung des Gurtaufbaus annehmen.
Eine Verteilung der Korde entsprechend einer solchen Beziehung gewährleistet sowohl die Gleichförmigkeit der auf den Reifenaufbau während des Einsatzes des Reifens als Folge der anliegenden Zentrifugalkraft als auch die erforderliche differenzierte Steifigkeit längs der Axialrichtung.
Der Fachmann kann auch andere Beziehungen finden, die entsprechend den vorstehenden Auslegungsvariablen es ermöglichen würden, gleichzeitig eine differenzierte Steifigkeit längs der Axialrichtung und eine Beanspruchungsgleichförmigkeit in dem Gurtaufbau des rollenden Reifens zu erhalten, indem in kontrollierter Weise die Dicke der obigen Korde variiert wird.
Vorzugsweise ist die Wicklungsdicke der Korde mit Null-Grad in dem sich auf jeder Seite der Äquatorialebene befindenden Bereich, wo die maximale Ausdünnung erfolgt, nicht größer als 8 und liegt besonders bevorzugt zwischen 3 und 6 Korden/cm.
Die axiale Breite dieser Zone variiert vorzugsweise von 10% bis 30% der axialen Abwicklung des Gurtes.
Vorzugsweise ist die Menge der Korde im zentralen Bereich gleich einem Wert zwischen 60% und 80% der Menge der Korde in der Nähe der Reifenschultern, wo die Dicke der Korde vorzugsweise nicht größer als 10 Korde/cm ist und besonders bevorzugt zwischen 6 und 8 Korden/cm liegt.
Die Kordwicklungen der erwähnten radial äußeren Schicht sind auf eine Verstärkungsschicht in einer radial inneren Position gewickelt, die bei einer bevorzugten Ausführungsform im Wesentlichen aus einer Bahn aus elastomerem Material besteht, die zwischen den Kordwicklungen der Karkassenlage angeordnet und möglicherweise mit Bindemitteln gefüllt ist, die in dem Material dispergiert sind.
Diese Bindemittel weisen vorzugsweise verstärkende Faserfüllstoffe eines Materials auf, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Textilfasern, Metallfasern und Glasfasern oder kurzen fibrillierten Aramidfasern besteht, die willkürlich angeordnet oder entsprechend einer bevorzugten Richtung bezüglich der Äquatorialebene geneigt ausgerichtet sind.
Die verstärkenden Faserfüllstoffe sind vorzugsweise homogen in der elastomeren Grundmasse mit einer Dichte pro Volumeneinheit von 0,5% bis 5% des Gesamtvolumens verteilt.
Besonders bevorzugt sind die verstärkenden Faserfüllstoffe kurze Fasern, die mit Aramidfeinfasern gebildet werden, die in der Bahn des elastomeren Materials in einer Menge von 1 bis 10 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen Elastomer (phr) homogen verteilt sind.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann die radial innere Schicht zwei Streifen aufweisen, die axial Seite an Seite angeordnet und mit verstärkenden Elementen versehen sind, die entsprechend geneigten Richtungen in jedem Streifen und in beiden Streifen bezüglich der Äquatorialebene des Reifens zueinander entgegengesetzt ausgerichtet sind.
Alternativ kann die radial innere Schicht zwei radial übereinandergelegte Streifen aufweisen, die mit Verstärkungselementen versehen sind, die in jedem Streifen parallel zueinander angeordnet sind und sich mit den Elementen des benachbarten Streifens mit symmetrischer Neigung bezüglich der Äquatorialebene des Streifens kreuzen. In diesem Fall können die Verstärkungselemente in einem der Streifen aus einem Material bestehen, das sich von dem der Verstärkungselemente des radial benachbarten Streifens unterscheidet.
Zweckmäßigerweise werden die Verstärkungselemente der radial inneren Schicht aus der Gruppe ausgewählt, die Textilkorde und Metallkorde aufweist.
Vorteilhafterweise und in jeder Ausgestaltung kann die radial innere Schicht entsprechend der Äquatorialebene in einem breiten Abschnitt unterbrochen sein, der vorzugsweise im Bereich von 10% bis 30% der axialen Abwicklung des Gurtes liegt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die Nuten transversal längs des Laufflächenbandes entsprechend eines Krümmungswegs, der im Wesentlichen parallel zu den sogenannten Verschleißwellen (die auch als "Schlamack-Wellen" nach dem Namen des Forschers, der das Phänomen theoretisch erfasst hat, bekannt sind) des Laufflächenbandes.
Eine solche Ausgestaltung der Nuten ermöglicht vorteilhafterweise die Reduzierung des Verschleißes des Laufflächenbandes und trägt zur Verringerung des Reifengeräusches bei fahrenden Fahrzeugen bei. Um den erwähnten Verschleißwellen besser zu folgen haben die Nuten vorzugsweise wenigstens ein Krümmungszentrum, das stromauf von ihnen auf gegenüberliegenden Seitenbereichen des Laufflächenbandes außerhalb der Äquatorialzone angeordnet ist.
In solchen Seitenzonen haben die Nuten vorzugsweise einen Krümmungsradius von 120 bis 180 mm.
Der erfindungsgemäße Reifen hat vorzugsweise wenigstens eine Nut, die sich im Wesentlichen längs der gesamten axialen Abwicklung des Laufflächenbandes entsprechend einer gekrümmten Bahn mit im Wesentlichen Doppelbiegung erstreckt, die gegenüberliegende seitliche Abschnitte aufweist, die jeweils Krümmungszentren haben, die stromauf von der Nut und auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich der Äquatorialebene des Reifens angeordnet sind.
Auch in diesem Fall haben die gegenüberliegenden seitlichen Abschnitte einer solchen Nut vorzugsweise einen Krümmungsradius von 120 bis 180 mm.
Weiterhin erstreckt sich wenigstens einer der seitlichen Abschnitte einer solchen Nut mit einer Doppelbiegungsbahn transversal längs des Laufflächenbandes über im Wesentlichen der gesamten Breite der Äquatorialzone des Reifens und der gesamten Breite einer der Seitenzonen des Laufflächenbandes.
Vorzugsweise sind die gegenüberliegenden seitlichen Abschnitte der Nut, die eine Doppelbiegungsbahn hat, durch einen Zwischenabschnitt verbunden, der ein Krümmungszentrum hat, das stromab von der Nut liegt und sich extern zu der Äquatorialebene und in wenigstens einem Teil einer der Seitenzonen des Laufflächenbandes erstreckt.
Vorzugsweise hat ein solcher verbindender Zwischenabschnitt einen Krümmungsradius von 20 bis 40 mm.
Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung wirken die Nuten, die eine Doppelbiegungsbahn haben, als Verbindungselemente zwischen Nuten, die in dem gegenüberliegenden Teil des Laufflächenbandes ausgebildet und entsprechend den Verschleißwellen geformt sind.
Vorteilhafterweise optimieren die Doppelbiegungsnuten nicht nur den Verschleiß des Laufflächenbandes hinsichtlich Gleichförmigkeit und Verringerung der Verschleißgeschwindigkeit sondern tragen auch zu einer effektiveren Abführung des Wassers bei, das sich unter der Bodenkontaktfläche des Reifens befindet.
Auf diese Weise verbessert sich die Wasserabführfähigkeit des Reifens bis zu einem solchen Ausmaß, dass, wenn er an dem Vorderrad eines Kraftfahrzeugs montiert wird, der hintere Reifen auf einer "Spur" läuft, die im Wesentlichen frei von Wasser ist.
In der folgenden Beschreibung und in den beiliegenden Ansprüchen bedeuten "Einlass" und "Auslass" bezogen auf die baulichen Merkmale der Nuten die Teile der Nuten, die zuerst beansprucht werden oder zuerst mit dem Boden während des Rollens des Reifens in Berührung kommen, bzw. die Teile der Nuten, die nach einer vorgegebenen Winkeldrehung des Rades beansprucht werden.
In gleicher Weise bedeuten bei der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen "aufwärts" und "abwärts" bezogen auf die Position der Nuten diejenigen Teile des Laufflächenbandes, beispielsweise die Kautschukblöcke, die beansprucht werden oder Berührung mit dem Boden während des abrollenden Reifens, bzw. nach den Nuten kommen.
In der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen werden außerdem alle Winkelwerte im Gegenuhrzeigersinn beginnend von einer Ebene (π) aus gemessen, die zum Nutboden tangential ist.
Wenn der Wert des Winkels α', der von der Einlasswand der Nuten gebildet wird, innerhalb des Bereichs der oben erwähnten Werte liegt, hat man erfindungsgemäß einen Steifigkeitsanstieg der Kautschukblöcke, die abwärts von den Nuten in der eigentlichen Zone des Laufflächenbandes positioniert sind, die beim fahrenden Fahrzeug und insbesondere beim Bremsen größeren Beanspruchungen ausgesetzt sind, bei eine wesentlichen Verringerung der Verschleißerscheinung und gleichzeitig einem gleichförmigerem Verschleiß des Laufflächenbandes festgestellt.
Aufgrund dieser Gestaltung der Nutenauslasswände ergeben sich auch die folgenden zusätzlichen Vorteile, nämlich

a) die Möglichkeit der Verringerung des Gewichts des Reifens und zusammen damit der Reduzierung sowohl der Störeffekte auf die Fahrzeugausbalancierung durch Stöße oder Bodenrauhigkeit als auch des Bremswegs aufgrund der geringeren Trägheit des Reifens,
b) eine Steigerung der Bremsfähigkeit des Reifens, die eine Verringerung des Fahrzeugbremswegs ermöglicht,
c) eine größere Verschleißgleichförmigkeit der Reifenlauffläche, was den Vorteil hat, dass ihre Straßenhaftung zunimmt und
d) ein geringerer Rollwiderstand des Reifens, was eine Verringerung des Verbrauchs zur Folge hat.

Vorzugsweise liegt der Winkel α' zwischen 110° und 120° und beträgt im besonders bevorzugten Fall etwa 115°. Innerhalb dieses Bereichs von Werten hat man eine optimale Steifigkeit der stromab von den Nuten positionierten Kautschukblöcke festgestellt, während oberhalb 130° der Reifen einen unerwünschten und fortschreitenden Verlust der Griffigkeit, eine Verschleißzunahme und eine Abrollungleichförmigkeit zeigt.
Vorzugsweise erstreckt sich die Äquatorialzone des Laufflächenbandes, die sich durch die gewünschte Neigung der Auslasswände der Nuten ergibt, auf jeder Seite der Äquatorialebene des Reifens über einen Abschnitt mit einer Breite von 10% bis 35% der axialen Abwicklung des Laufflächenbandes.
Besonders bevorzugt erstreckt sich eine solche Äquatorialzone auf jeder Seite der Äquatorialebene des Reifens über einen Abschnitt mit einer Breite von 25% bis 30% der axialen Abwicklung des Laufflächenbandes.
Die Neigung der Auslasswände der Nuten, d.h. der Wert des Winkels (α') ist vorzugsweise innerhalb der Äquatorialzone des Laufflächenbandes, wie sie oben spezifiziert ist, im Wesentlichen konstant.
Es hat sich gezeigt, dass dieses Merkmal dazu beiträgt, in der eigentlichen, während des Bremsens stärker beanspruchten Laufflächenzone die Steifigkeit der Kautschukblöcke zu erreichen, die erforderlich ist, um eine wesentliche Reduzierung der vorstehend erwähnten Erscheinungen der Verschleißunregelmäßigkeit zu erzielen, die von einer schnellen Abnutzung der Auslassränder der Nuten und einem Verlust der Bremsleistung des Reifens begleitet wird.
Nach der Erfindung nimmt auf den gegenüberliegenden Seitenabständen der Lauffläche außerhalb der Äquatorialzone im Gegensatz dazu der Wert des Winkels (α') linear, wenn man sich von der Äquatorialebene (X-X) wegbewegt, und entsprechend der Sehne des Reifens auf einen Minimalwert von 90° bis 100° ab, wobei dieser Wert in der Nähe der gegenüberliegenden Endabschnitte des Laufflächenbandes erreicht wird.
d.h. mit anderen Worten, dass die Neigung der Auslasswände der Nuten bezüglich der Ebene (π), die zu ihrem Boden tangential ist, fortschreitend zunimmt, bis – und allein in Übereinstimmung mit den gegenüberliegenden Endabschnitten des Laufflächenbandes – die Ausgestaltung von "im Wesentlichen senkrecht" erreicht ist, die von den Nuten gezeigt wird, die an den Reifen nach dem Stand der Technik über der gesamten axialen Abwicklung des Laufflächenbandes ausgebildet ist.
Da die Länge der Nuten gemäß dem speziellen Laufflächenmuster, das man verwirklichen möchte, auch kürzer als die gesamte axiale Abwicklung des Laufflächenbandes sein kann, folgt daraus, dass die Neigung der Auslasswand der Nuten einen vorgegebenen Wert entsprechend der Änderung der vorstehend definierten Regel abhängig von ihrer Position (Äquatorialzone anstatt Seitenzonen) an dem Laufflächenband einnimmt.
Das bedeutet, dass die vorstehend erwähnte Änderung der Neigung der Nuteneinlasswände von 130° bis 90° nur für diejenigen Nuten eintritt, die eine solche Länge haben, dass sie sich über die gesamte axiale Abwicklung de Laufflächenbandes ausdehnen, während für die diejenigen Nuten, die nur in den Seitenzonen des Laufflächenbandes angeordnet sind und eine solche Länge haben, dass sie außerhalb der Äquatorialzone liegen, die Änderung der Werte von α', die umgekehrt proportional zur Neigung der Auslasswände bezüglich der Ebene π sind, auf einen Bereich von beispielsweise einem Maximalwert von 115° (minimale Neigung der Wand) bis zu einem Minimalwert von 95° (maximale Neigung der Wand) begrenzt werden können, wenn man sich von der Äquatorialebene des Reifens wegbewegt.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist außerdem in der Äquatorialzone des Laufflächenbandes die Einlasswand der von dem Laufflächenband gebildeten Nuten bezüglich ihres Bodens zu der Abrollrichtung des Reifens geneigt und bildet bezüglich einer Ebene (π), die zum Boden tangential ist, einen Winkel (α) von 80° bis 90°.
D.h. mit anderen Worten, dass die Einlasswände der Nuten in der Äquatorialzone des Laufflächenbandes eine Ausgestaltung von "im Wesentlichen senkrecht" zeigen, die dem stromauf davon liegenden Kautschukblock die Mobilität gibt, die erforderlich ist, um eine ausreichende Straßenlage zu geben.
Genau so wie es unter Bezug auf den Winkel α', der von der Auslasswand der Nuten gebildet wird, der Fall ist, ist vorzugsweise auch der Winkel α für die gesamte Äquatorialzone des Laufflächenbandes im Wesentlichen konstant.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung nimmt der von der Einlasswand der Nuten gebildete Winkel α linear, wenn man sich von der Äquatorialebene (X-X) wegbewegt, und entsprechend der Sehne des Reifens in den gegenüberliegenden Seitenzonen des Laufflächenbandes außerhalb der Äquatorialzone auf einen Minimalwert von 50° bis 80° ab, der auf gegenüberliegenden Endabschnitten des Laufflächenbandes erreicht wird.
Vorzugsweise liegt der Winkel α zwischen 60° und 70° und beträgt im besonders bevorzugten Fall etwa 65°.
D.h. mit anderen Worten, dass die Einlasswände der Nuten ihre Neigung bezüglich der Ebene (π), die zu ihrem Boden tangential ist, und zu der Reifenabrollrichtung hin fortschreitend abnehmen, bis sie auf gegenüberliegenden Seitenzonen des Laufflächenbandes eine Gestalt erreichen, die "symmetrisch" zu der ist, die von den Nuten der Äquatorialzone des Laufflächenbandes gezeigt wird.
Auf diese Weise wird eine optimale Steifigkeit der Kautschukblöcke, die stromauf von den Nuten angeordnet sind, was in Verbindung mit der Mobilität der stromab positionierten Kautschukblöcke sowohl eine ausreichende Richtungsstabilität als auch eine ausreichende Straßenlage des Reifens ergibt, in den Seitenzonen des Laufflächenbandes erreicht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat sich gezeigt, dass durch Herstellung der Karkassenwulste aus Aramidfasern ein Reifenaufbau erhalten wird, der eine verbesserte Flexibilität der Wulste hat, was die Arbeit zum Montieren des Reifens auf der Felge leichter macht.
Weitere Eigenschaften und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung nach der Erfindung, die nur beispielsweise und nicht beschränkend ist, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigt
1 einen Querschnitt durch einen Reifen der Erfindung längs der Linie I-I von 2,
2 eine Draufsicht auf eine Abwicklung eines Teils des Laufflächenbandes des erfindungsgemäßen Reifens,
3 eine vereinfachte schematische Draufsicht auf einen Gurtaufbauabschnitt bei fehlender darunterliegender Karkasse gemäß einer ersten zweckmäßigen Ausgestaltung,
4 in einer Ansicht ähnlich wie 3 eine andere alternative Ausgestaltung der radial inneren Schicht des Gurtaufbaus,
5 ein Diagramm der bevorzugten Änderungsregel des Winkels α bzw. α', der von den Einlass- und Auslasswänden der Nuten gebildet wird, als Funktion des Abstands von der Äquatorialebene gemessen längs der Sehne des Reifens von 1,
6a bis 6c vergrößerte Querschnitte einer Nut des Reifens von 1 an der Äquatorialebene und jeweils auf gegenüberliegenden Endabschnitten des Laufflächenbands des Reifens von 1 und
7 und 8 jeweils Querschnitte einer Nut an unterschiedlichen Stellen der axialen Abwicklung des Laufflächenbandes längs der Linie A-A' und B-B' von 2.
Um eine gute Richtungsstabilität und eine gute Steuerbarkeit des Fahrzeugs zu erreichen, muss bekanntlich der Vorderreifen einen Abschnitt mit reduzierter Breite haben, was eine hohe Querkrümmung des Laufflächenbandes bedingt.
Die Größe dieser Querkrümmung wird durch den spezifischen Wert des Verhältnisses zwischen dem Abstand ht (gemessen längs der Äquatorialebene X-X) des Laufflächenscheitels von der Linie b-b aus, die durch die Enden C des Laufflächenbandes geht, und dem Abstand wt gemessen längs der Sehne des Reifens zwischen diesen Enden, bestimmt.
Wenn die Laufflächenenden nicht genau erkennbar sind, beispielsweise aufgrund des Fehlens eines genauen Bezugs, wie der mit C in 1 bezeichneten Ecke, kann der Wert der Maximalsehne des Reifens als Abstand wt genommen werden.
Wie bereits erwähnt, wird dieses Verhältnis Krümmungsverhältnis des Laufflächenbandes genannt.
Das Krümmungsverhältnis für Vorderreifen von Kraftfahrzeugen ist gewöhnlich größer als 0,3 und auf jeden Fall immer größer als das des entsprechenden Hinterreifens, der ein Krümmungsverhältnis hat, das gewöhnlich nicht kleiner als 0,15 ist.
Der Reifen 1 hat einen Karkassenaufbau 2 mit einem zentralen Scheitelabschnitt 16, der wenigstens eine Karkassenlage 3 aufweist, die zwei Seitenwände bildet, deren Seitenränder um die jeweiligen Wulstkerne 4 herumgelegt sind.
An dem äußeren Umfangsrand der Wulstkerne 4 ist eine elastomere Füllung 5 aufgebracht, die den Raum füllt, der zwischen der Karkassenlage 3 und dem entsprechenden zurückgefalteten Seitenrand 3a der Karkassenlage 3 gebildet wird.
Bekanntlich bildet die Reifenzone mit dem Wulstkern 4 und der Füllung 5 einen sogenannten Wulst, der insgesamt mit 15 bezeichnet ist und zur Festlegung des Reifens an einer entsprechenden nicht gezeigten Felge vorgesehen ist. Dem Karkassenaufbau 2 ist koaxial ein Gurtaufbau 6 zugeordnet, der wenigstens eine radial äußere Schicht 9a und vorzugsweise wenigstens eine radial innere Schicht 9b hat, welche beide Verstärkungselemente für den Aufbau aufweisen.
So sind die Verstärkungselemente der radial äußeren Schicht 9a Korde 7 oder wenigstens ein Kord oder ein Streifen von wenigen Korden (vorzugsweise 2 bis 5), die wendelförmig auf den zentralen Scheitelabschnitt 16 von einem Ende zum anderen Ende des Karkassenaufbaus 2 gewickelt sind.
Bei dieser Anordnung bilden die Korde 7 eine Vielzahl von Umfangswicklungen 7a, die im Wesentlichen entsprechend der Abrollrichtung des Reifens ausgerichtet sind, wobei diese Richtung gewöhnlich als "Null-Grad" bezogen auf ihre Position bezüglich der Äquatorialebene X-X des Reifens bezeichnet werden.
Vorzugsweise sind die Kordwicklungen 7a auf den Karkassenaufbau 2 mit einer variablen Teilung und auf jeden Fall mit einer variablen Dicke aufgewickelt, die von der Mitte zu den Enden des Gurtaufbaus 6 zunimmt, wie nachstehend deutlicher wird.
Auch wenn das schraubenförmige Wickeln und die Gangvariabilität einen Wickelwinkel bedingen, der von Null verschieden ist, ist dieser Winkel so klein, dass er im Wesentlichen immer gleich Null Grad angesehen werden kann. In der folgenden Beschreibung wird immer auf Korde Bezug genommen, worunter immer dann, wenn der Text es zulässt, auch Elementardrähte oder aufgedrehte Garne zu verstehen sind.
Ferner ist auszuführen, dass konstante Wicklungsganghöhen längs der Umfangserstreckung des Gurtaufbaus 6 auf jeden Fall eine variable Dicke in Axialrichtung durch den Effekt der Krümmung des Karkassenaufbaus 2 entstehen lässt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Korde 7 bekannte metallische Korde mit hoher Dehnung (HE), deren Einsatz und Merkmale bereits ausführlich beschrieben sind, beispielsweise in der EP 0 461 464 des gleichen Anmelders.
Solche Korde bestehen vorzugsweise aus Stahldrähten mit hohem Kohlenstoffgehalt (HT), d.h. aus Stahldrähten, deren Kohlenstoffgehalt höher als 0,9 Prozent ist. So besteht insbesondere bei einem von dem Anmelder hergestellten speziellen Prototyp die Schraubenwindung der Schicht der Umfangskordwicklungen 7a aus einem einzigen Kord 7, der als 3 × 4 × 0,20 HE HT bekannt ist, und der wendelförmig von einem Ende des Gurts zum anderen gelegt wird. Diese Bezeichnung definiert einen Metallkord, der aus drei Litzen gebildet wird, von denen jede aus vier Einzeldrähten besteht, die in der gleichen Richtung wie die Litzen gewickelt sind und einen Durchmesser von 0,20 mm haben, was bekannt ist, wobei die Abkürzung HE "hohe Dehnung" und die Abkürzung HT "hoch zugfester" Stahl bedeutet, d.h. Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt.
Solche Korde haben eine Bruchdehnung von 4% bis 8% und ein typisches Verhalten unter Zugspannung, das als sogenanntes "Federverhalten" bekannt ist.
Was die unterschiedlichen Arten des Wickelns der Korde um die Karkasse angeht, so sind diese ebenfalls bekannt und hier nicht veranschaulicht, weil sie nicht einen Teil der Erfindung bilden.
Die bevorzugte Verwendung von Metalldrähten schließt für die Zwecke der Erfindung die Verwendung anderer Korde nicht aus, insbesondere die ebenfalls bekannten Textilkorde aus Aramidfaser, die im Handel unter Kevlar^® bekannt sind, was eine eingetragene Marke der Firma DuPont ist.
Vorzugsweise ändert sich die Verteilungsdicke der Kordwicklungen 7a fortschreitenden längs der Schicht von der Äquatorialebene X-X zu den Enden hin, vorzugsweise in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Beziehung.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung hält sich die erwähnte Beziehung an einem im Wesentlichen konstanten Wert aus dem Produkt der Masse der Kordwicklungen, die in einem Einheitsabschnitt mit einem vorgegebenen Wert längs der ganzen axialen Abwicklung des Gurtes angeordnet sind und aus dem Quadrat des Abstands zwischen der Mitte des Abschnitts der Drehachse r-r des Reifens, so dass während der Reifenrotation die sich ergebenden Zentrifugalkräfte in jedem der Abschnitte alle den gleichen Wert haben, was einen gleichförmigen Spannungszustand von einem Ende zum anderen Ende des Gurts gibt.
Vorzugsweise wird die axiale Verteilungsdicke der Kordwicklungen durch die folgende Beziehung bestimmt:
wobei

– No die Anzahl der Kordwicklungen, die in einem zentralen Abschnitt der Einheitslänge angeordnet sind, die sich auf jeder Seite der Äquatorialebene befindet,
– R der Abstand zwischen der Mitte des Abschnitts und der Drehachse des Reifens,
– r der Abstand zwischen der Mitte des Einheitsabschnitts zwischen der Äquatorialebene und den axialen Enden der radial äußeren Schicht und der Drehachse des Reifens und
– K ein Parameter ist, der das Bestandsmaterial und die Kordformation sowie die Kautschukmenge um den Kord und das Gewicht des radial inneren Schichtabschnitts des Einheitsabschnitts berücksichtigt, und mit solchen Änderungen der Materialart und dem Aufbau der Gurtstreifen längs des Scheitelprofils variabel ist, die von einem Bezugswert abweichen.

Dieser Parameter K kann einen Wert von im Wesentlichen nahe bei 1 annehmen, wenn die Korde die gleiche Ausgestaltung haben und alle verbundenen Materialien durch die Schichten hindurch die gleichen sind, oder unterschiedliche Werte entsprechend den Änderungen der Materialien und der Ausbildung der Verstärkungselemente längs der Umfangserstreckung des Gurtaufbaus annehmen.
So kann allein beispielsweise eine Null-Grad-Kordschicht aufgeteilt sein und Textilkorde (aus Aramid) in der zentralen Lage und Metallkorde (HE) in den angrenzenden Seitenabschnitten und umgekehrt aufweisen.
Der Fachmann kann natürlich andere Beziehungen finden, die nach den vorstehenden Auslegungsvariablen erlauben würden, gleichzeitig eine differenzierte Steifigkeit längs der Axialrichtung und eine Spannungsgleichförmigkeit im Gurtaufbau des rotierenden Reifens zu erreichen, indem auf kontrollierte Weise die Dicke der obigen Korde variiert wird.
Vorzugsweise ist die Wicklungsdicke der Null-Grad-Korde in dem Bereich, der sich auf jeder Seite der Äquatorialebene befindet, wo die maximale Ausdünnung erfolgt, nicht größer als 8 Korde/cm und liegt bevorzugt zwischen 3 und 6 Korden/cm.
Die axiale Breite der Zone variiert vorzugsweise von 10% bis 30% der axialen Abwicklung des Gurts.
Vorzugsweise ist die Menge der Korde in dem zentralen Bereich gleich einem Wert zwischen 60% und 80% der Menge der Korde in der Nähe der Reifenschultern, wo die Dicke der Korde vorzugsweise nicht größer als 10 Korde/cm beträgt und besonders bevorzugt zwischen 6 und 8 Korden/cm liegt.
Bei der radial inneren Schicht 9b des Gurtaufbaus 6 sind verschiedene alternative Ausgestaltungen möglich, von denen der Fachmann die geeignetste entsprechend den spezifischen individuellen Anforderungen auswählen kann.
Zunächst kann die Schicht 9b zwei Streifen 17, 18 aus gummiertem Gewebe aufweisen, das mit Verstärkungselementen versehen ist, die in einer elastomeren Grundmasse eingeschlossen sind, entsprechend zwei bevorzugten Ausrichtungen ausgerichtet sind, die einander in den beiden Streifen kreuzen und vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Äquatorialebene X-X im Wesentlichen in der gleichen Weise wie die herkömmlichen Gurte nach dem Stand der Technik geneigt sind.
Der wesentliche Unterschied bezüglich des letzteren Gurtes besteht in einer weiter reduzierten Steifigkeit des vorliegenden Gurts an einer breiten Zone a (von 10% bis 30% der axialen Breite des Gurtes) auf jeder Seite der Äquatorialebene (siehe 3 und 4). Diese stärker reduzierte Steifigkeit kann zweckmäßigerweise erreicht werden, indem entweder auf die Dicke der Verstärkungselemente oder auf das Bestandsmaterial oder auf ihre Ausrichtung bezüglich der Äquatorialebene oder auf irgendeine Kombination dieser obigen Mittel eingewirkt wird.
Dieser Steifigkeitswert kann auf verschiedene Arten ausgedrückt werden, beispielsweise durch die Dicke der Verstärkungselemente (wobei alle anderen Bedingungen gleich sind), sie lässt sich jedoch allgemeiner durch den Elastizitätsmodul oder die Reißfestigkeit der radial inneren Schicht 9b des Gurtaufbaus 6 gemessen in der Umfangsrichtung des Reifens ausdrücken. Die Schicht 9b hat vorzugsweise eine Steifigkeit, die 65% der Steifigkeit äquivalenter Gurte des Standes der Technik nicht überschreitet.
Bei gleichem Material, gleichem Aufbau und gleichen Legewinkeln überschreitet die Gesamtdicke der Verstärkungselemente, die einen geeigneten Abschnitt mit Einheitsbreite auf jeder Seite der Äquatorialebene in einer schrägen Richtung bezüglich der Ebene kreuzen, wie es in 3 gezeigt ist, die übliche Dicke herkömmlicher Gurte, die bekanntlich in der Größenordnung von 14 Korden/cm liegt, nicht und ist vorzugsweise niedriger als diese übliche Dicke.
Die von den Korden bezüglich der Äquatorialebene (X-X) gebildeten Winkel β liegen zwischen 18° und 50° und vorzugsweise zwischen 22° und 45°.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die übereinandergelegten Streifen 17, 18 an der Äquatorialebene X-X unterbrochen, wodurch sich eine Zone a mit einer Breite von 10% bis 30% der axialen Erstreckung des Gurtes ergibt, wobei in diesen Zonen nur in Umfangsrichtung laufende Verstärkungskorde 7 vorhanden sind.
Die Endränder der Streifen haben eine abgestufte Beziehung, wie dies zur Zeit beim Stand der Technik der Fall ist.
Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung hat den Vorteil, dass man für die erwähnten Streifen 17, 18 geeignete Dickenwerte für die Seitenabschnitte des Gurtaufbaus 6 wählen kann, ohne seinen zentralen Scheitelabschnitt 16 entsprechend zu verdicken.
Man hat insbesondere gefunden, dass für Nylonkorde mit dem Titel 940/2 Dickenwerte von 4 bis 8 Korden/cm in Kombination mit Ausrichtungswinkeln bezüglich der Radialrichtung von 30° bis 50° geeignet sind.
Die Verstärkungselemente der Streifen sind vorzugsweise Einzelfäden und/oder verdrillte oder entdrillte Garne und ihre Korde bestehen aus verschiedenen Textilmaterialien, beispielsweise aus Naturfasern, wie Rayon oder Baumwolle, aus synthetischen Faser, wie Polyamid, Nylon oder Aramid, oder auch aus Metall.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weisen beide Streifen 17, 18 Korde aus dem gleichen Material auf, während bei anderen Ausgestaltungen die Korde von einem Streifen aus einem Material hergestellt sind, das verschieden dem des anderen Streifens ist. Man kann beispielsweise Nylon-Aramid oder Aramid-Metallkombinationen wählen. In diesem Fall sind die Winkel (β) der Korde, die in dem vorstehend erwähnten Bereich liegen, voneinander vorzugsweise verschieden und nicht symmetrisch.
Bei einer alternativen, in 4 gezeigten Lösung besteht die radial innere Schicht 9b aus zwei Streifen 17, 18, die axial Seite an Seite längs des Umfangsprofils angeordnet sind, wobei jeder von ihnen mit Verstärkungselementen versehen ist, die in einer gekreuzten Richtung geneigt bezüglich der Äquatorialebene so ausgerichtet sind, dass die zwei Streifen im Wesentlichen eine fischgrätenartige Form der Verstärkungselemente ergeben.
In diesem Fall können die beiden Seite an Seite befindlichen Streifen nahe beieinander gehalten werden oder auch längs ihrer zugewandten Längsränder verbunden oder vollständig getrennt sein. In diesem Falle ist es zweckmäßig, bei übereinandergelegten Streifen für die einander zugewandten Ränder die gleiche, oben erwähnte axiale Breite beizubehalten.
Die vorstehenden Hinweise in Verbindung mit dem Aufbaumaterial, der Ausrichtung und der Dicke der Verstärkungselemente der beiden Streifen gelten auch für die einzelnen Streifen, wie sie vorstehend erwähnt wurden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die radial innere Schicht 9b aus einer Bahn aus elastomerem Material, die axial entweder durchgeht oder an der Äquatorialebene X-X, wie bereits beschrieben, unterbrochen und mit einem verstärkenden Füllmaterial beschickt ist, das aus kurzen, nicht zusammenhängenden Fasern besteht, die willkürlich in der elastomeren Grundmasse dispergiert sind, jedoch vorzugsweise im Wesentlichen in einer Axialrichtung oder in einer Richtung, die bezüglich der Äquatorialebene X-X geneigt ist symmetrisch zur Richtung des benachbarten Bahnabschnitts ausgerichtet sind.
In diesem Fall kann man nicht länger von Faserdicke sprechen sondern sollte ihre Verteilungsdichte pro Volumeneinheit in Betracht ziehen. Die Dichte liegt vorzugsweise zwischen 0,5% und 5% des Gesamtvolumens.
Zweckmäßigerweise bestehen die faserverstärkten Füllstoffe aus einem Material, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die Textilfasern, Metallfasern, Glasfasern oder kurze Fasern in Form von Aramidfeinfasern aufweist.
Für die erfindungsgemäßen Zwecke hat sich die Verwendung von kurzen fibrillierten Aramidfasern als vorteilhaft erwiesen, die besser als "Aramidpulpe" oder "Kevlar^®-Fasermasse" bekannt sind.
Auf den vorstehend beschriebenen Gurtaufbau 6 wird ein Laufflächenband 8 in bekannter Weise aufgebracht, über das der Reifen 1 in Berührung mit dem Boden kommt.
Das Laufflächenband 8 hat eine Vielzahl von Kautschukblöcken, die alle mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet sind und die zwischen einer Vielzahl von Nuten 11 gebildet werden, die sich in eine Richtung im Wesentlichen quer zur Laufrichtung des Reifens erstrecken, die in 2 durch den Pfeil D veranschaulicht ist.
Der in dieser Beschreibung verwendete Ausdruck "Kautschukblock" bezeichnet einen langgestreckten Abschnitt des Laufflächenbandes 8, der sich in einer vorherrschenden axialen Richtung und zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nuten 11 erstreckt.
Jede der Nuten 11 hat ihrerseits einen Boden 12, der mit gegenüberliegenden Einlass- und Auslassseitenwänden 13, 14 in Verbindung steht, die eine vorher festgelegte Neigung bezüg lich des Bodens 12 entsprechend der in Betracht gezogenen Position längs der axialen Abwicklung des Laufflächenbandes 8 haben.
Insbesondere hat erfindungsgemäß die Neigung der Einlass- und Auslassseitenwände 13, 14 der Nuten 11 einen konstanten und vorher festgelegten Wert in einer Äquatorialzone des Laufflächenbandes 8, die in 1 und 2 mit E bezeichnet ist.
Vorzugsweise erstreckt sich eine solche Äquatorialzone E des Laufflächenbandes 8 auf jeder Seite der Äquatorialebene X-X des Reifens 1 über eine Breite von 10% bis 35% der axialen Abwicklung des Laufflächenbandes. Besonders bevorzugt ist, dass sich die Äquatorialzone E auf jeder Seite der Äquatorialebene X-X des Reifens über eine Länge von 25% bis 30% der axialen Abwicklung des Laufflächenbandes 8 erstreckt.
In der Äquatorialzone E ist die Einlasswand 13 der Nuten 11 zu der Abrollrichtung des Reifens geneigt und bildet bezogen auf eine Ebene π, die tangential zum Boden 12 ist, einen Winkel α, der von 80° bis 90° (7) variiert.
Wie vorstehend beschrieben und wie in 7 und 8 dargestellt ist, sind die Winkelwerte, welche die Neigung der Einlass- und Auslassseitenwände 13, 14 der Nuten 11 bestimmen, alle im Gegenuhrzeigersinn ausgehend von der obigen Ebene π gemessen, die den Boden 12 der Nuten tangiert.
Gemäß einer bevorzugten, in 7 gezeigten Ausgestaltung bildet die Einlasswand 13 der Nuten 11 bezogen auf die Ebene π einen Winkel α von etwa 85°.
D.h. mit anderen Worten, dass die Einlasswand 13 der Nuten 11 bezüglich einer Ebene senkrecht zum Boden 12 einen Winkel von etwa 5° bildet.
In der Äquatorialzone E des Laufflächenbandes 8 ist die Auslasswand 14 der Nuten 11 stattdessen in einer Richtung geneigt, die zur Abrollrichtung des Reifens (in 7 zur linken Seite hin) entgegengesetzt ist, und bildet bezüglich der Ebene π einen Winkel α' zwischen 100° und 130°.
Gemäß einer bevorzugten, in 7 gezeigten Ausführungsform bildet die Auslasswand 14 der Nuten 11 bezüglich π einen Winkel α' von etwa 115°.
D.h. mit anderen Worten, dass die Auslasswand 14 der Nuten 11 bezüglich einer Ebene senkrecht zum Boden 12 einen Winkel von etwa 25° gemessen in der Richtung bildet, die zur Abrollrichtung des Reifens entgegengesetzt ist.
Erfindungsgemäß ändert sich in gegenüberliegenden Seitenzonen F, G des Laufflächenbandes 8 außerhalb der Äquatorialzone E die Neigung der Einlass- und Auslassseitenwände 13, 14 der Nuten 11 linear als Funktion der Sehne des Reifens 1, wenn man sich von der Äquatorialebene X-X wegbewegt und sich den gegenüberliegenden Endabschnitte 8a, 8b des Laufflächenbands nähert.
Insbesondere nimmt der Winkel α, der von der Einlasswand 13 der Nuten 11 bezüglich der Ebene π, die zum Boden 12 tangential ist, entsprechend der Sehne linear ab und erreicht einen Wert von 50° bis 80° an den Endabschnitten 8a, 8b des Laufflächenbandes 8 (siehe 8).
D.h. mit anderen Worten, dass in den gegenüberliegenden Seitenzonen F, G des Laufflächenbandes 8 die Neigung bezüglich der Ebene π der Einlasswand 13 der Nuten 11 linear abnimmt, bis sie die minimale Neigung an den Endabschnitten 8a, 8b erreicht.
Vorzugsweise bildet die Einlasswand 13 der Nuten 11 an den Endabschnitten 8a, 8b bezüglich der Ebene π einen Winkel von 65°, d.h. sie bildet bezüglich einer Ebene senkrecht zum Boden 12 einen Winkel von etwa 25° (siehe 8).
Die bevorzugte Änderungsregel des Winkels α als Funktion der Entfernung von der Äquatorialebene X-X des Reifens 1 gemessen längs seiner Sehne (gekennzeichnet durch wt) ist in 5 graphisch dargestellt.
Nur diejenigen Nuten 11, die sich über die ganze axiale Abwicklung des Laufflächenbandes 8 erstrecken, bekommen durch eine Neigungsänderung der Einlasswände 13 in den gesamten Bereich der oben definierten Werte in Betracht, während für diejenigen Nuten 11, die in der Seitenzone F, G des Laufflächenbandes 8 positioniert sind, deren Länge nicht auf die Äquatorialzone E trifft, die Änderung des Winkels α auf ein Intervall begrenzt werden kann, das von einem minimalen Wert von 50° bis zu einem maximalen Wert von 80° reicht, wenn man sich der Äquatorialebene X-X nähert.
Erfindungsgemäß nimmt der Winkel α', der von der Auslasswand 14 der Nuten 11 bezüglich der Ebene π, die zum Boden 12 tangential ist, linear als Funktion der Sehne des Reifens in den Seitenzonen F, G des Laufflächenbandes 8 ab und erreicht einen Wert von 90° bis 100° an den Endabschnitten 8a, 8b des Laufflächenbandes 8 (8).
D.h. mit anderen Worten, und wie leicht aus 7 und 8 zu sehen ist, dass in den Seitenzonen F, G des Laufflächenbandes 8 die Neigung der Auslasswand 14 der Nuten 11 bezüglich der Ebene π und in einer Richtung entgegengesetzt zur Abrollrichtung des Reifens linear zu nimmt, wenn man sich von der Äquatorialebene wegbewegt, bis sie die maximale Neigung an den erwähnten Endabschnitten 8a, 8b erreicht.
An den Endabschnitten 8a, 8b bildet die Auslasswand 14 der Nuten 11 bezüglich der Ebene π vorzugsweise einen Winkel α' von 95°, d.h. einen Winkel von etwa 5° bezogen auf eine Ebene senkrecht zu dem Boden (8).
In diesem Fall gilt ebenfalls nur für diejenigen Nuten, die sich längs der axialen Abwicklung des Laufflächenbandes 8 erstrecken, dass sich die Neigung der Auslasswände 14 in dem gesamten Bereich der oben definierten Werte ändert, während für diejenigen Nuten 11, die in den seitlichen Zonen F, G des Laufflächenbandes 8 positioniert sind und eine Länge haben, die nicht auf die Äquatorialzone E trifft, die Änderung des Winkels α' auf ein Intervall begrenzt werden kann, das von einem Maximalwert von 130° nach unten bis zu einem Minimalwert von 100° reicht, wenn man sich der Äquatorialebene X-X nähert.
Die bevorzugte Änderungsregel des Winkels α' als Funktion der Entfernung von der Äquatorialebene X-X des Reifens 1 gemessen längs seiner Sehne (gekennzeichnet durch wt) ist graphisch in 5 gezeigt.
Andererseits zeigen 6A bis 6C Querschnitte der Nuten 11 längs der Äquatorialzone des Reifens 1 und längs des Endabschnitts 8a, 8b des Laufflächenbandes 8.
Bei der in 2 gezeigten bevorzugten Ausgestaltung des Reifens 1 erstrecken sich die Nuten 11 quer durch das Laufflächenband auf einer gekrümmten Bahn im Wesentlichen parallel zu den sogenannten Verschleißwellen des gleichen Laufflächenbandes (die auch als "Schalamack-Wellen" bekannt sind).
Zu diesem Zweck haben die Nuten 11 wenigstens ein Krümmungszentrum, das stromauf von ihnen in den gegenüberliegenden Seitenzonen F, G des Laufflächenbandes 8 liegt, wobei die Zonen, wie vorstehend definiert, außerhalb der Äquatorialzone liegen.
In diesen Seitenzonen F, G haben die Nuten 11 einen Krümmungsradius R₁ im Bereich von 120 bis 180 mm, vorzugsweise zwischen 140 und 160 mm und besonders bevorzugt von etwa 150 mm.
In einem Abschnitt des Laufflächenbandes 8 mit einer Länge, die gleich der Teilung des Laufflächenmusters ist, hat der erfindungsgemäße Reifen 1 vorzugsweise wenigstens eine Nut, zweckmäßigerweise ein Paar Nuten 11a, 11b, die sich im Wesentlichen über die gesamte axiale Abwicklung des Laufflächenbandes 8 entsprechend einer gekrümmten, im Wesentlichen doppelt gebogenen Bahn erstrecken. Jede der Nuten 11a, 11b hat gegenüberliegende seitliche Abschnitte mit entsprechenden Krümmungszentren, die stromauf von ihnen und auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich der Äquatorialebene X-X des Reifens 1 liegen (2).
Auch in diesem Fall haben die gegenüberliegenden seitlichen Abschnitte der Nuten 11a, 11b, die eine Doppelbiegungsbahn haben und in den gegenüberliegenden Seitenzonen F, G des Laufflächenbandes 8 liegen, vorzugsweise einen Krümmungsradius von 120 bis 180 mm, vorzugsweise zwischen 140 und 160 mm und besonders bevorzugt gleich etwa 150 mm.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung erstreckt sich außerdem wenigstens einer der seitlichen Abschnitte der Nuten 11a, 11b, die eine Doppelbiegungsbahn haben, quer längs des Laufflächenbandes 8 über im Wesentlichen die ganze Äquatorialzone des Reifens 1 und im Wesentlichen über eine ganze Seitenzone F, G des Laufflächenbandes.
Genauer gesagt hat bei dem vorliegenden Beispiel die Nut 11a einen seitlichen Abschnitt, der sich im Wesentlichen über die gesamte Breite der Äquatorialzone E und die ganze Breite der Seitenzone F erstreckt, während die Nut 11b ein Spiegelbild bezüglich der Äquatorialebene X-X ist und einen seitlichen Abschnitt hat, der sich im Wesentlichen über der ganzen Breite der Äquatorialzone E und die ganze Breite der gegenüberliegenden Seitenzone G erstreckt.
Die gegenüberliegenden seitlichen Abschnitte der Nuten 11a, 11b sind durch einen Zwischenabschnitt verbunden, der sich längs des Laufflächenbandes 8 außerhalb der Äquatorialzone E quer und in wenigstens einen Teil der Seitenzonen F, G erstreckt und ein Krümmungszentrum hat, das stromab von der Nut angeordnet ist.
Genauer gesagt erstreckt sich bei dem vorliegenden Beispiel der Zwischenabschnitt der Nut 11a zwischen der Äquatorialebene X-X und einem Teil der Seitenzone E, während der Zwischenabschnitt der Nut 11b sich zwischen der Äquatorialebene X-X und einem Teil der gegenüberliegenden Seitenzone F erstreckt.
Ein solcher verbindender Zwischenabschnitt hat vorzugsweise einen Krümmungsradius R₂ von 20 bis 40 mm und vorzugsweise von etwa 30 mm.
Vom Anmelder wiederholt ausgeführte Versuche haben gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Reifen einerseits das Problem hinsichtlich einer Verbesserung der Griffigkeit bei Nässe und der Steigerung des Verschleißwiderstands und zusammen damit der Kilometerleistung der Reifenlauffläche lösen und andererseits eine Reihe von Vorteilen verglichen mit den Reifen des Standes der Technik erreicht werden.
Von diesen Vorteilen können die folgenden genannt werden:

a) die Möglichkeit der Reduzierung des Reifengewichts und zusammen damit die Reduzierung der störenden Effekte auf die Fahrzeugausbalancierung verursacht durch Stöße oder Bodenrauhigkeit sowie eine Reduzierung des Bremswegs aufgrund der geringeren Trägheit des Reifens,
b) eine größere Verschleißgleichförmigkeit der Reifenlauffläche mit dem Vorteil der Steigerung der Straßenhaftung,
c) eine gesteigerte thermische Stabilität der Kautschukblöcke, die auf dem Laufflächenband ausgebildet sind,
d) ein geringerer Abrollwiderstand des Reifens, was eine Verschleißverringerung zur Folge hat und
e) eine verbesserte Leistung des Reifens für die Abführung des Wassers unter dem Bodenkontaktbereich (Aquaplaning).

Aufgrund der Wahl eines Gurtaufbaus mit Null-Grad-Korden erlauben schließlich die Reifen der Erfindung eine Auslegung des Laufflächenmusters ohne diejenigen Einschränkungen bei der Wahl des Verhältnisses von massiver Fläche zur hohler Fläche, das die Form und Position der Nuten in den Reifen nach dem Stand der Technik beschränkt.
Die sich dadurch ergebende Freiheit in der Auslegung ermöglicht es nicht nur die Eigenschaften des Reifens, wie sie bereits oben beschrieben sind, zu verbessern, sondern auch Laufflächenmuster zu erhalten, die ausgezeichnete Charakteristika auch vom ästhetischen Gesichtspunkt aus mit allen resultierenden kommerziellen Vorteile haben.
Der Fachmann kann natürlich Varianten und Modifizierungen der vorstehend beschriebenen Erfindung vornehmen, um speziellen und kontingenten Erfordernissen zu genügen, wobei die Änderungen und Modifizierungen in den Schutzumfang fallen, wie er durch die beiliegenden Ansprüche gebildet wird.

Claims

Reifen für zweirädrige Fahrzeuge, der ein Krümmungsverhältnis von nicht weniger als 0,3 hat, – mit einem Karkassenaufbau (2) in Torusform, der eine hohe Querkrümmung hat und mit einem zentralen Scheitelabschnitt (16) und zwei Seitenwänden versehen ist, die in einem Paar von Wulsten (15) für die Verankerung auf einer entsprechenden Montagefelge enden, – mit einem Gurtaufbau (6), der in Umfangsrichtung nicht dehnbar ist und sich koaxial um den Karkassenaufbau (2) herum erstreckt, und – mit einem Laufflächenband (8), das sich koaxial um den Gurtaufbau (6) erstreckt und eine Vielzahl von Kautschukblöcken (10) aufweist, die zwischen einer Vielzahl von Nuten (11) gebildet werden, welche sich in einer Richtung im Wesentlichen quer zur Laufrichtung des Reifens erstrecken und einen Boden (12) haben, der mit gegenüberliegenden Einlass- und Auslassseitenwänden (13 und 14) verbunden ist, die sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Boden (12) erstrecken, – wobei der Gurtaufbau (6) wenigstens eine radial äußere Schicht (9a) aufweist, die eine Vielzahl von axial nebeneinander angeordneten Umfangswicklungen (7a) eines Kordes (7) hat, der mit einem Winkel bezüglich der Äquatorialebene (X-X) des Reifens von im Wesentlichen Null gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Reifen ein Vorderreifen ist, b) dass die Fläche, die von den Kautschukblöcken (10) in einem Teil des Laufflächenbandes (8) eingenommen wird, der eine Länge, die gleich einer Teilung (p) des Profilmusters ist, und eine Breite hat, die gleich der axialen Abwicklung des Laufflächenbandes (8) ist, zwischen 70% und 90% der Gesamtfläche dieses Teils beträgt, c) dass in einer Äquatorialzone (E) des Laufflächenbandes (8) die Auslassseitenwand (14) der Nuten (11) bezüglich des Bodens (12) zu einer Richtung hin geneigt ist, die zur Abrollrichtung des Reifens entgegengesetzt ist, und bezüglich einer Ebene (π) die den Boden (12) tangiert, einen Winkel (α') von 100° bis 130° bildet, und d) dass der Winkel (α') auf gegenüberliegenden Seitenzonen (F, G) des Laufflächenbandes (8) außerhalb der Äquatorialzone (E) linear entsprechend der Sehne des Reifens auf einen Minimalwert von 90° bis 100° abnimmt.
Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche, die von den Kautschukblöcken (10) in dem Teil des Laufflächenbandes (8) eingenommen wird, der eine Länge, die gleich der Teilung (p) des Profilmusters ist, und eine Breite hat, die gleich der axialen Abwicklung des Laufflächenbandes (8) ist, zwischen 80% und 85% der Gesamtfläche dieses Teils liegt.
Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kordwicklungen (7a) mit einer variablen Dicke längs der axialen Abwicklung des Gurtaufbaus (6) verteilt sind.
Reifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Kordwicklungen (7a) von der Äquatorialebene (X-X) zu den Enden des Gurtaufbaus (6) hin fortschreitend zunimmt, wobei die Dicke einen Wert von nicht mehr als 8 Korden/cm in einer Zone hat, die sich auf jeder Seite der Äquatorialebene (X-X) befindet.
Reifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke, mit der die Kordwicklungen (7a) verteilt sind, durch folgende Beziehung ausdrückbar ist:
wobei – No die Zahl der Kordwicklungen (7a) ist, die in einem zentralen Abschnitt mit einheitlicher Länge angeordnet sind, der sich auf jeder Seite der Äquatorialebene (X-X) befindet, – R die Entfernung zwischen der Mitte dieses Abschnitts und der Drehachse des Reifens ist, – r die Entfernung zwischen der Mitte des einheitlichen Abschnitts zwischen der Äquatorialebene und den axialen Enden der radial äußeren Schicht und der Drehachse des Reifens ist und – K ein Parameter ist, der das Baumaterial und die Kordformation sowie die Kautschukmenge um den Kord und das Gewicht des radial inneren Schichtteils des einheitlichen Abschnitts berücksichtigt, der bei Änderungen der Materialart und der strukturellen Eigenschaften der Gurtstreifen längs des Scheitelprofils variabel ist, die von einem Bezugswert aus divergieren.
Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurtaufbau (6) weiterhin eine Verstärkungsschicht (9b) in einer radial inneren Position aufweist.
Reifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere Schicht (9b) an der Äquatorialebene (X-X) des Reifens für einen Teil unterbrochen ist, der eine Breite von 10% bis 30% der axialen Abwicklung des Gurtaufbaus (6) hat.
Reifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere Schicht (9b) im Wesentlichen aus einer Bahn aus elastomerem Material besteht, die zwischen dem Gurtaufbau (6) und einer Karkassenlage (3) angeordnet ist, wobei die Bahn Bindemittel aufweist, die in ihrem elastomeren Material dispergiert sind.
Reifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere Schicht (9b) des Gurtaufbaus (6) Streifen (17, 18) aufweist, die axial nebeneinander angeordnet sind, mit Verstärkungselementen versehen sind, die in jedem Streifen in einer zueinander gekreuzten Richtung ausgerichtet sind, und bezüglich der Äquatorialebene (X-X) des Reifens geneigt sind.
Reifen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere Schicht (9b) auf jeder Seite der Äquatorialebene zwei radial übereinandergelegte Streifen (17, 18) aufweist, die mit Verstärkungselementen versehen sind, die in jedem der Streifen (17, 18) in einer zueinander gekreuzten Richtung angeordnet sind, und die bezüglich der Äquatorialebene (X-X) des Reifens geneigt sind.
Reifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente in jedem der Streifen (17, 18) aus einem Material bestehen, das sich von dem Material der Verstärkungselemente in dem in der Radialrichtung angrenzenden Streifen unterscheidet.
Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (11) sich transversal längs der Laufflächenbandes (8) entsprechend einer gekrümmten Bahn erstrecken, die im Wesentlichen parallel zu den Verschleißwellen des Laufflächenbandes (8) ist.
Reifen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (11) in gegenüberliegenden Seitenzonen (F, G) außerhalb einer Äquatorialzone (C) des Laufflächenbandes (8) wenigstens ein Krümmungszentrum haben, das stromauf davon positioniert ist.
Reifen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (11) einen Krümmungsradius (R₁) von 120 bis 180 mm haben.
Reifen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens eine Nut (11a, 11b) aufweist, die sich im Wesentlichen längs der gesamten axialen Abwicklung des Laufflächenbandes (8) entsprechend einer gekrümmten Bahn mit im Wesentlichen Doppelbiegung erstreckt, die gegenüberliegende seitliche Abschnitte aufweist, die jeweils Krümmungszentren haben, die stromauf von der Nut (11a, 11b) und auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich der Äquatorialebene (X-X) des Reifens angeordnet sind.
Reifen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden seitlichen Abschnitte einen Krümmungsradius (R₁) von 120 bis 180 mm haben.
Reifen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der seitlichen Abschnitte der wenigstens einen Nut (11a, 11b) sich transversal durch das Laufflächenband (8) längs im Wesentlichen der gesamten Breite der Äquatorialzone (E) des Reifens und der gesamten Breite einer der Seitenzonen (F, G) des Laufflächenbandes (8) erstreckt.
Reifen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Abschnitte der wenigstens einen Nut (11a, 11b) durch einen Zwischenabschnitt verbunden sind, der ein Krümmungszentrum hat, das stromab von der Nut (11a, 11b) angeordnet ist.
Reifen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich der verbindende Zwischenabschnitt transversal längs des Laufflächenbandes (8) außerhalb der Äquatorialzone (E) und in wenigstens einem Teil einer der Seitenzonen (F, G) erstreckt.
Reifen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der verbindende Zwischenabschnitt einen Krümmungsradius (R₂) von 20 bis 40 mm hat.
Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α') zwischen 110° und 120° liegt.
Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α') längs der Äquatorialzone (E) des Reifens im Wesentlichen konstant ist.
Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Äquatorialzone (E) auf jeder Seite der Äquatorialebene (X-X) des Reifens über einen Teil erstreckt, der eine Länge von 10% bis 35% der axialen Abwicklung des Laufflächenbandes (8) hat.
Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Äquatorialzone (E) des Laufflächenbandes (8) die Einlassseitenwand (13) der Nuten (11) bezüglich des Bodens (12) zu der Abrollrichtung des Reifens geneigt ist und bezüglich einer den Boden (12) tangierenden Ebene (π) einen Winkel (α) von 80° bis 90° bildet.
Reifen nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) längs der Äquatorialzone (E) des Reifens im Wesentlichen konstant ist.
Reifen nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) auf gegenüberliegenden Seitenzonen (F, G) des Laufflächenbandes (8) außerhalb der Äquatorialzone (E) entsprechend der Sehne des Reifens auf einen Minimalwert von 50° bis 80° linear abnimmt.
Reifen nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen 60° und 70° liegt.