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DE69831110T2 - Fahrzeugreifen - Google Patents

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Publication number
DE69831110T2
DE69831110T2 DE69831110T DE69831110T DE69831110T2 DE 69831110 T2 DE69831110 T2 DE 69831110T2 DE 69831110 T DE69831110 T DE 69831110T DE 69831110 T DE69831110 T DE 69831110T DE 69831110 T2 DE69831110 T2 DE 69831110T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tread
curve
tire
tire equator
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69831110T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69831110D1 (de
Inventor
Naoaki Toshima-ku Iwasaki
Chieko Kobe-shi Aoki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Rubber Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Priority claimed from JP09930197A external-priority patent/JP3198070B2/ja
Priority claimed from JP15518497A external-priority patent/JP3223134B2/ja
Application filed by Sumitomo Rubber Industries Ltd filed Critical Sumitomo Rubber Industries Ltd
Publication of DE69831110D1 publication Critical patent/DE69831110D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69831110T2 publication Critical patent/DE69831110T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C11/00Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts
    • B60C11/0083Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts characterised by the curvature of the tyre tread
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C11/00Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C11/00Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts
    • B60C11/01Shape of the shoulders between tread and sidewall, e.g. rounded, stepped or cantilevered

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugreifen, insbesondere auf einen verbesserten Laufflächenabschnitt, der für Reifen mit einem niedrigen Aspektverhältnis geeignet und in der Lage ist, die Verschleißfestigkeit und Spurhaltigkeit zu verbessern.
  • In jüngster Zeit werden Reifen mit einem niedrigem Aspektverhältnis verbreitet in Personenwagen, insbesondere leistungsstarken Autos verwendet.
  • Im Allgemeinen kann, wenn der Krümmungsradius der Lauffläche erhöht wird, die Spurhaltigkeit während des Schnelllauf-Geradeauslaufs verbessert werden. Wenn aber der Laufflächensturz kleiner wird und auch ein Sturzwinkel durch die Radfluchtung gegeben ist, nimmt der Bodendruck in dem Schulterabschnitt beim Kurvenfahren zu. Demgemäß kann in dem Schulterabschnitt ungleichmäßiger Verschleiß auftreten. Ferner nimmt die Schnelllaufhaltbarkeit ab, wenn der Reifen mit einem relativ großen Sturzwinkel auf dem Rad montiert ist.
  • Daher wird, um diese Probleme zu lösen, dem Schulterabschnitt ein relativ großer Sturz verliehen, indem der Schulterabschnitt mit einem Bogen, der einen kleinen Krümmungsradius von etwa 200 bis 300 mm aufweist, gebildet wird, während der Laufflächenkronenabschnitt durch einen Bogen, der einen größeren Krümmungsradius von nicht weniger als 1000 mm aufweist, gebildet ist. Das heißt, das Laufflächenprofil ist durch eine Kurve mit doppeltem Radius gebildet.
  • In solch einem Profil nimmt der Bodendruck, selbst wenn die zwei Bogen, Kronenbogen und Schulterbogen, miteinander verbunden sind, oh ne einen Wendepunkt zu bilden, in der Nähe des Verbindungspunktes zwischen den Bogen zu und im Ergebnis kann ungleichmäßiger Verschleiß verursacht werden und manchmal verschlechtern sich die Spurhaltigkeit während des Schnelllauf-Geradeauslaufs und das Kurvenverhalten.
  • In der EP 0 658 450 ist ein Reifen mit einem Profil offenbart, dessen Krümmungsradius im Wesentlichen kontinuierlich von dem Reifenäquator zu den Laufflächenkanten hin abnimmt, wie in dem Oberbegriff des Hauptanspruchs der vorliegenden Erfindung.
  • Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Fahrzeugreifen bereitzustellen, in dem die Bodendruckverteilung gleichmäßig gemacht ist, um die Verschleißfestigkeit und Fahrleistung zu verbessern.
  • Demgemäß sieht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Fahrzeugreifen wie in Anspruch 1 dargelegt vor.
  • Die Laufflächenkanten sind hier als die axial äußersten Kanten des Bodenkontaktbereiches des Reifens, der auf eine Standardfelge aufgezogen und auf einen Standarddruck aufgepumpt und mit einer Standardbelastung belastet ist, definiert. Die Standardfelge ist die „Standardfelge" gemäß JATMA, „Messfelge" gemäß ETRTO, „Designfelge" gemäß TRA oder dergleichen. Der Standarddruck ist der maximale Luftdruck gemäß JATMA, „Aufpumpdruck" nach ETRTO, der maximale in der Tabelle "Tyre Load Limits at Various Cold Inflation Pressures" (Reifenbelastungsgrenzen bei verschiedenen kalten Aufpumpdrücken) gemäß TRA angegebene Druck oder dergleichen. Die Standardbelastung ist 88% der maximalen Tragfähigkeit, die die maximale Tragfähigkeit gemäß JATMA, „Tragfähigkeit" gemäß ETRTO, der maximale in der oben erwähnten Tabelle angegebene Wert gemäß TRA oder dergleichen ist.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung, die ein Beispiel der inneren Reifenstruktur zeigt;
  • 2 ist eine schematische Darstellung zur Erklärung einer Ellipsengleichung;
  • 3 ist die Ortskurve einer Ellipsengleichung für die Laufflächenkurve;
  • 4 ist eine schematische Darstellung zur Erklärung einer Epizykloidengleichung;
  • 5 ist die Ortskurve einer Epizykloidengleichung für die Laufflächenkurve;
  • 6 ist eine schematische Darstellung zur Erklärung einer Zykloidengleichung;
  • 7 ist die Ortskurve einer Zykloidengleichung für die Laufflächenkurve;
  • 8 ist eine schematische Darstellung zur Erklärung eines Verfahrens zum Bilden einer Laufflächenkurve durch mehrere Bogen zum Annähern an die Ortskurven;
  • 9 zeigt Aufstandsflächen von Testreifen gemäß der Erfindung;
  • 10 zeigt Aufstandsflächen eines Testreifens gemäß dem Stand der Technik;
  • 11 ist ein Graph, der die Bodendruckverteilungen der Testreifen zeigt;
  • 12 ist eine schematische Darstellung zur Erklärung einer Evolventenkurve, deren Grundkreis eine Ellipse ist;
  • 13 zeigt ein Beispiel des Laufflächenprofils, das auf einer Evolventenkurve basiert;
  • 14 zeigt ein Laufflächenprofil, das sich der Evolventenkurve von 13 annähert;
  • 15 zeigt das Laufflächenprofil eines Testreifens gemäß dem Stand der Technik;
  • 16 zeigt das Laufflächenprofil von Referenzreifen 1;
  • 17 zeigt das Laufflächenprofil von Referenzreifen 2; und
  • 18 und 19 zeigen Aufstandsflächen von Testreifen.
  • In den Zeichnungen sind die Fahrzeugreifen gemäß der vorliegenden Erfindung Radialluftreifen für Personenwagen. Das Aspektverhältnis (Querschnittshöhe H/Querschnittsbreite W) beträgt nicht mehr als 55%, in diesem Beispiel 45%.
  • Wie in 1 gezeigt umfasst der Reifen einen Laufflächenabschnitt 5, ein Paar Seitenwandabschnitte 4, ein Paar Wulstabschnitte 3 mit jeweils einem Wulstkern 2 darin, eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstabschnitten 3 durch den Laufflächenabschnitt 5 und die Seitenwandabschnitte 4 erstreckt, und einen Gürtel 7, der radial außerhalb der Karkasse 6 in dem Laufflächenabschnitt 5 angeordnet ist.
  • Die Karkasse 6 besteht aus mindestens einer Lage, in diesem Beispiel eine einzige Lage von Korden, die radial unter einem Winkel von 70 bis 90 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C angeordnet sind. Für die Karkasskorde werden Korde aus organischen Fasern, z. B. aus Nylon, Polyester, Rayon, aromatischem Polyamid und dergleichen verwendet.
  • Der Gürtel 7 umfasst mindestens eine Lage aus parallelen Stahlkorden, die unter einem Winkel von 10 bis 35 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C gelegt sind. In diesem Beispiel sind zwei überkreuzte Lagen 7A und 7B, Stahl-Breaker genannt, angeordnet. Neben Stahlkorden können Korde aus organischen Fasern mit einem hohen Elastizitätsmodul, die aus Rayon, aromatischem Polyamid oder dergleichen hergestellt sind, verwendet werden. Ferner ist es möglich, eine Bandlage 9 radial außerhalb der Breaker 7A, 7B anzuordnen, so dass zumindest axial äußere Kanten des Breakers bedeckt sind, um deren Abheben während eines Schnelllaufs zu verhindern. Die Bandlage 9 besteht vorzugsweise aus Korden aus organischen Fasern mit einem relativ niedrigen Modul wie Nylon, und der Kordwinkel beträgt 0 bis 5 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C.
  • Der Laufflächenabschnitt 5 ist üblicherweise mit Laufflächenrillen für die Wasserableitung versehen, obwohl solche Rillen in 1 nicht gezeigt sind.
  • In dem Meridianabschnitt des Reifens im Standardzustand ist das Laufflächenprofil FL durch eine Kurve L definiert, deren Radius im Wesentlichen kontinuierlich von dem Reifenäquator PC zu jeder Laufflächenkante E hin abnimmt. Üblicherweise ist das Laufflächenprofil FL um die Reifenäquatorialebene C herum symmetrisch, es ist aber möglich, das Profil asymmetrisch zu entwerfen, falls erforderlich. Der Standardzustand bedeutet hier, dass der Reifen auf der Standardfelge J aufgezogen und auf seinen Standarddruck aufgepumpt, aber mit keiner Reifenbelastung belastet ist.
  • Die oben erwähnte Laufflächenkurve L ist durch eine Ellipsenfunktion, eine Zykloidenfunktion, vorzugsweise eine Epizykloidenfunktion, eine Evolventenfunktion oder dergleichen definiert. In solch einer Funktion bedeutet demgemäß der kontinuierlich abnehmende Radius, dass die Gleichung im Bereich der Variablen (x und y), die dem tatsächlichen Bereich des Laufflächenprofils zwischen dem Reifenäquator PC und jeder Laufflächenkante E entsprechen, differenzierbar ist.
  • Mit einer typischen Größe von 235/45R17 für Luftreifen für Personenwagen mit einem niedrigen Aspektverhältnis wird eine Möglichkeit, solch eine Funktion auf das tatsächliche Laufflächenprofil anzuwenden, konkreter erklärt.
  • Zuerst wird der Laufflächensturz Y bestimmt, um die Bedingung zu erfüllen, dass der Arkustangens
    Figure 00070001
    des Laufflächensturzes YE an der Laufflächenkante E und einer halben Laufflächenbreite (TW/2) gleich dem tatsächlich verwendeten Sturzwinkel wird, der üblicherweise etwa 3 bis etwa 5 Grad, z. B. etwa 4 Grad beträgt; und dass der Arkustangens
    Figure 00070002
    des Laufflächensturzes YC an dem TW/4-Punkt P1 und ein Viertel der Laufflächenbreite (TW/4) in dem Bereich von etwa 1 bis etwa 2 Grad, z. B. etwa 2 Grad liegt. Die Laufflächenbreite TW ist der axiale Abstand zwischen den oben erklärten Laufflächenkanten E.
  • Bei der oben erwähnten Reifengröße beträgt z. B. der Sturz YE an der Laufflächenkante E 7,6 mm, der Sturz YC an dem Mittelpunkt P1 beträgt 1,3 mm, und eine halbe Laufflächenbreite TW/2 beträgt 100 mm.
  • Ellipsenkurve
  • 2 zeigt eine Ellipse, deren Ellipsengrundgleichung
    Figure 00070003
    a > b
    ist.
  • Um die Ellipsengleichung auf die Laufflächenkurve L anzuwenden, werden die x-y-Achsen wie folgt verschoben. Die x-Achse ist eine axiale Linie, die sich von dem Reifenäquator PC zu der Laufflächenkante E er streckt. Die y-Achse ist eine radiale Linie, die sich radial nach innen von dem Reifenäquator PC erstreckt. Der Ursprung ist somit der Reifenäquator PC.
  • In diesem Koordinatensystem muss die Laufflächenkurve L an zwei Punkten, deren x- und y-Werte (x = 50, y = 1,3) und (x = 100, y = 7,6) lauten, verlaufen, da die Sturzwerte YC und YE wie oben bestimmt sind. Daher kann die Gleichung der Laufflächenkurve L wie folgt ausgedrückt werden:
  • Figure 00080001
  • Die Ortskurve dieser Gleichung 2, die beschrieben wird, wenn der x-Wert von 0 bis 100 variiert, wird als jede Hälfte der Laufflächenkurve L verwendet, die sich von dem Reifenäquator PC zu jeder Laufflächenkante E erstreckt. Somit ist das Laufflächenprofil um den Reifenäquator herum symmetrisch. Der Laufflächensturz Y (mm) an einer axialen Position X (mm) ist wie folgt, und die Ortskurve ist in 3 gezeigt.
  • Figure 00080002
  • Epizykloidenkurve
  • 4 zeigt eine Epizykloide. Die Epizykloide ist die Ortskurve eines Punktes N, der auf den Umfang eines Kreises (d) gesetzt ist, der an dem Umfang eines festen Grundkreises (c) rollt, dessen Mitte am Ursprung 0 der x-y-Koordinaten angeordnet ist. Die Epizykloidengrundgleichung lautet x = (r + R)cosθ + Rcosθ' y = (r + R)sinθ + Rsinθ' (3)wobei
    θ der Winkel zwischen der x-Achse und einer geraden, zwischen der Mitte des Rollkreises und der Mitte des festen Grundkreises gezogenen Linie ist, und
    θ' der Winkel zwischen der x-Achse und einer geraden, zwischen dem Punkt N und der Mitte des Rollkreises gezogenen Linie ist. In 4 werden die Winkel θ und θ' gegen den Uhrzeigersinn von der x-Achse gezählt. Da es eine Voraussetzung ist, dass es keinen Schlupf zwischen dem Rollkreis und dem Grundkreis gibt, kann man schreiben
  • Figure 00090001
  • Aus dieser Gleichung, k = r/R (5)
  • Figure 00090002
  • Durch die Gleichungen 6 und 3,
  • Figure 00090003
  • Um diese Gleichung auf die tatsächliche Laufflächenkurve L anzuwenden, werden die x-y-Achsen auf dieselbe Weise wie bei der oben erwähnten Ellipsenfunktion verschoben.
  • Durch die Gleichung 7 kann der Laufflächensturz Y geschrieben werden als Y = A × (r + 2R – y) (8)(A = konstant)
  • Wie oben erklärt muss die Laufflächenkurve L an zwei Punkten verlaufen, deren x- und y-Werte (x = 50, y = 1,3) und (x = 100, y = 7,6) sind.
  • Somit kann aus den Gleichungen 7 und 8 und diesen Bedingungen die Laufflächenkurve L in dem verschobenen x-y-Koordinatensystem wie folgt geschrieben werden:
  • Figure 00100001
  • In diesem Beispiel ist k = 0,4, aber es ist möglich, einen anderen Wert festzulegen.
  • Die Ortskurve dieser Gleichung (x = 0 bis 100) wird als jede Hälfte der Laufflächenkurve L von dem Reifenäquator PC zu jeder Laufflächenkante E verwendet. Somit ist das Laufflächenprofil um die Reifenäquatorialebene herum symmetrisch.
  • Der Laufflächensturz Y (mm) an einer axialen Position X (mm) ist wie folgt, und die Ortskurve ist in 5 gezeigt.
  • Figure 00110001
  • Zykloidenkurve
  • 6 zeigt eine Zykloide. Die Zykloide ist die Ortskurve eines Punktes N, der auf den Umfang eines Kreises (h) gesetzt ist, der entlang einer geraden Linie (i) rollt. Die Zykloidengrundgleichung lautet x = π·r – r(θ – sinθ) y = r(1 + cosθ) (10)wobei
    r der Radius des Rollkreises (h) ist,
    θ der Winkel zwischen der y-Achse und einer geraden, zwischen dem Punkt N und der Mitte des Rollkreises gezogenen Linie ist.
  • Die x-Achse ist eine axiale Linie, die sich von dem Reifenäquator PC zu jeder Laufflächenkante E erstreckt. Die y-Achse ist eine radiale Linie, die sich radial nach innen von dem Reifenäquator PC erstreckt. Der Ursprung ist somit der Reifenäquator PC. Es ist nicht notwendig, die x-y-Achsen wie in den vorhergehenden zwei Fällen zu verschieben.
  • Durch die Gleichung 10 kann der Laufflächensturz Y geschrieben werden als: Y = A × r(1 + cosθ) (11)(A = konstant)
  • Aus den Gleichungen 10 und 11 und den Bedingungen, dass die Laufflächenkurve L an zwei Punkten (x = 50, y = 1,3) und (x = 100, y = 7,6) verlaufen muss, kann die Laufflächenkurve L geschrieben werden als x = 31,85 × π – 31,85(θ – sinθ) y = 0,019 × 31,85(1 + cosθ) (12)
  • Die Ortskurve dieser Gleichung ist in 7 gezeigt. Der Laufflächensturz Y (mm) an einer axialen Position X (mm) ist wie folgt.
  • Figure 00120001
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung muss der Radius der Laufflächenkurve L kontinuierlich von dem Äquator zu den Laufflächenkanten hin abnehmen. Es ist jedoch nicht immer notwendig, der Ortskurve der oben erklärten Gleichungen streng zu folgen. Geringe Abweichungen können zugelassen werden. Mit anderen Worten, es kann, wie in 8 gezeigt, eine aus mehreren Bogen bestehende Kurve verwendet werden, um sich der Ortskurve anzunähern, so lange die Abweichungen klein sind, z. B. innerhalb von plus minus 1/10 mm. Dies wird vorteilhaft sein, um die Reifenvulkanisationsheizform herzustellen. Wenn solch einer Einfachheit der Herstellung der Heizform Bedeutung beigemessen wird, liegt die Anzahl der Bogen im Bereich von etwa 7, wie in 8 gezeigt, bis etwa 18.
  • Vergleichstest
  • Die folgenden Testreifen wurden hergestellt, und die Bodendruckverteilung wurde unter dem Sturzwinkel von 0 Grad und 4 Grad gemessen.
  • Testreifen: Bsp.1, dessen Laufflächenprofil auf der Epizykloidengleichung 9 basiert; Bsp. 2, basierend auf der Ellipsengleichung 2; und herkömmlicher Reifen, dessen Laufflächenprofil durch einen Bogen mit dreifachem Radius, der aus einem Kronenbogen Rc (1100 mm), mittleren Bogen Rm (400 mm) und Schulterbogen Rs (100 mm) besteht, definiert ist.
    Reifengröße: 235/45R17
    Radfelgengröße: 17X8JJ (Standardfelge)
    Innendruck: 230 KPa
    Reifenbelastung: 400 kgf
    Laufflächensturz: (X = 50 mm Y = 1,3 mm) und (X = 100 mm Y = 7,6 mm)
  • Die durch die Tests erhaltenen Aufstandsflächen sind in den 9 und 10 gezeigt, wobei die Fläche, deren Bodendruck nicht weniger als 5,0 kgf/cm2 betrug, schraffiert ist.
  • 11 zeigt die Fläche in Prozent der Gesamtbodenkontaktfläche als eine Funktion des Bodendruckes.
  • Wie aus den 9 und 10 ersichtlich, ist bei den Reifen gemäß der Erfindung die Fläche, deren Bodendruck nicht weniger als 5,0 kgf/cm2 beträgt, klein im Vergleich mit dem herkömmlichen Reifen. Ferner betrug, wie in 11 gezeigt, bei den Reifen gemäß der Erfindung der Boden druck der breitesten Fläche 4,75 kgf/cm2, was merklich verringert im Vergleich mit dem herkömmlichen Reifen ist, der 5,25 kgf/cm2 zeigte. Somit kann das Auftreten von ungleichmäßigem Verschleiß wirksam verhindert werden.
  • Ferner wurde der Beispielreifen 1 auf ein japanisches FR-Fahrzeug mit einem 2500-cm3-Motor mit Turbolader montiert und auf Geradeauslaufstabilität, Spurwechselstabilität, Kurvenverhalten, und Schnelllaufhaltbarkeit gemäß ECE30 (bei Sturzwinkeln = 0 und 4 Grad) getestet. Die Testergebnisse sind wie folgt.
  • Figure 00140001
  • Die ersten drei Leistungen wurden in zehn Stufen bewertet, wobei der Standard sechs ist. Die Schnelllaufhaltbarkeit ist durch einen Index angegeben, der darauf basiert, dass er beim herkömmlichen Reifen gleich 100 ist. Je höher der Wert ist, umso besser ist die Leistung.
  • Die Tests haben bestätigt, dass der Beispielreifen 1 im Vergleich mit dem herkömmlichen Reifen merklich verbessert in der Geradeauslaufstabilität und dem Kurvenverhalten war.
  • Ferner wurde, unter Verwendung japanischer 2500-cm3-FR-Fahrzeuge, die mit dem Beispielreifen 1 und dem herkömmlichen Reifen versehen waren, der durchschnittliche Verschleiß nach dem Fahren von 9000 km gemessen, um die zurückgelegte Strecke pro 1 mm Verschleiß zu erhalten. Ferner wurde auch der Schulterverschleiß (Verschleiß im Schulterabschnitt/Verschleiß im Kronenabschnitt) gemessen. Die Testergebnisse sind wie folgt.
  • Figure 00150001
  • In dieser Tabelle wird ein Index verwendet, der darauf basiert, dass er beim herkömmlichen Reifen gleich 100 ist. Je größer der Wert ist, umso besser ist die Leistung.
  • Evolventenkurve
  • 12 zeigt eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Laufflächenprofil derart ist, dass die Mitte des Radius R der Laufflächenkurve L eine Ellipse D beschreibt. Das heißt, die Laufflächenkurve L ist eine Evolventenkurve, deren Grundkreis eine Ellipse D ist. Die Evolventenkurve ist die Ortskurve, die durch ein Ende eines Fadens 10 mit fester Länge beschrieben wird, dessen anderes Ende an dem Ursprung 0 befestigt ist, wenn der Faden 10 ohne Durchhang um die Ellipse herum gewickelt (oder abgewickelt) wird. In diesem Beispiel nimmt der Radius R auf dieselbe Weise wie bei den vorhergehenden Beispielen kontinuierlich von dem Reifenäquator PC zu der Laufflächenkante E hin ab. In diesem Fall ist es möglich oder einfach, das Laufflächen profil zu bestimmen, indem zuerst zwei Positionen wie dem Reifenäquator und der Laufflächenkante Krümmungsradien verliehen werden.
  • Um eine Gleichung der Ellipse D zu erhalten, werden die x-y-Koordinaten wie folgt festgelegt. Der Ursprung 0 liegt auf der Äquatorialebene C in einem vorbestimmten Abstand von dem Reifenäquator PC, wobei dieser Abstand dem Radius Rc der Laufflächenkurve L an dem Reifenäquator PC entspricht. Die x-Achse erstreckt sich parallel mit der Reifenachse von dem Reifenäquator C axial nach außen. Die y-Achse erstreckt sich radial nach außen entlang der Äquatorialebene C. In diesem Koordinatensystem lautet die Ellipsengleichung
    Figure 00160001
    wobei
    y ≥ 0
    x = 0 ~ a
    a = konstant
    b = konstant
    a ≠ b.
  • In diesem Fall werden zuerst die Krümmungsradien an zwei Punkten bestimmt. Wenn z. B. die Reifengröße 235/45R17 und die Laufflächenbreite TW = 206 mm ist, ist der Radius Rc an dem Reifenäquator PC mit 1250 mm festgelegt und der Radius an der Laufflächenkante E ist mit 52 mm festgelegt.
  • Aus der Gleichung 13 ist die Ellipse D als der Grundkreis der Evolventenkurve
  • Figure 00170001
  • Durch diese Gleichung ist der Laufflächensturz YE an der Laufflächenkante mit 8,6 mm gegeben. Die beschriebene Laufflächenkurve L ist in 13 gezeigt.
  • 14 zeigt ein weiteres Beispiel der Laufflächenkurve L, die aus mehreren Bogen besteht, um sich der in 13 gezeigten Laufflächenkurve anzunähern. In diesem Beispiel besteht eine halbe Laufflächenkurve aus neun Bogen und die ganze Kurve besteht aus siebzehn Bogen. In diesem Fall wird, wie oben erklärt, die Herstellung der Vulkanisationsheizform einfacher.
  • Neben der oben erklärten genauen Evolventenkurve kann eine derartige Pseudo-Evolventenkurve verwendet werden, dass die Länge des Fadens 10 z. B. länger als die ursprüngliche, von dem Ursprung 0 zu dem Punkt Pe (x = a, y = b) entlang des Umfangs eines Viertels der Ellipse D gemessene Länge ist. Ferner ist es auch möglich, sie etwas kürzer festzulegen. Mit anderen Worten, es ist nicht immer notwendig, dass die Länge des Fadens 10 gleich der Kurvenlänge zwischen dem Ursprung und dem Punkt Pe ist.
  • Vergleichstest
  • Die folgenden Testreifen wurden hergestellt und die Bodendruckverteilung wurde gemessen.
  • Testreifen: Beispiele 11 und 12, deren Laufflächenprofil durch eine Evolventenkurve definiert ist; Bsp. 13, dessen Laufflächenprofil durch eine aus neun Bogen bestehende, in 14 gezeigte Kurve definiert ist; Herkömmlicher Reifen, dessen Laufflächenprofil durch eine aus drei Bogen bestehende, in 15 gezeigte Kurve definiert ist; Ref. 11, dessen Laufflächenprofil durch eine aus acht Bogen, in 16 gezeigte Kurve definiert ist; Ref. 12, worin, wie in 17 gezeigt, ein zentraler Laufflächenteil, der sich 30 mm von dem Reifenäquator erstreckt, durch einen konstanten Radius von 1100 mm definiert ist, und dessen axial äußerer Teil durch einen variablen Radius R definiert ist, der
    Figure 00180001
    ist.
    Reifengröße: 235/45R17
    Laufflächenbreite: TW = 206 mm
    Radfelge: 17X8JJ (Standardfelge)
    Innendruck: 230 KPa
    Reifenbelastung: 400 kgf
    Sturzwinkel: 0 und 3 Grad
  • Die Aufstandsflächen der Testreifen sind in den 18 und 19 gezeigt, wobei die Fläche, deren Bodendruck nicht weniger als 5,0 kgf/cm2 betrug, schwarz ist. Je schmaler die schwarze Fläche ist, umso besser ist die Bodendruckverteilung.
  • Ferner wurden die Reifen auf dieselbe Weise wie oben erklärt auf Geradeauslaufstabilität, Spurwechselstabilität, Kurvenverhalten, Verschleißfestigkeit, Schnelllaufhaltbarkeit und Rollwiderstand getestet. Die Ergebnisse sind wie folgt.
  • Figure 00190001
    • * ungefähr Bsp. 11-Laufflächenkurve
  • Die Tests haben bestätigt, dass der Beispielreifen 11 im Vergleich mit dem herkömmlichen Reifen erheblich verbessert in der Geradeauslaufstabilität, Kurvenverhalten und Verschleißfestigkeit war. Des Weiteren war der Rollwiderstand verringert.

Claims (8)

  1. Fahrzeugreifen mit einem Aspektverhältnis von 55% oder weniger, der einen Laufflächenabschnitt (5) umfasst und ein Profil aufweist, dessen Krümmungsradius vom Reifenäquator (C) zu den Laufstreifenkanten (E) im Wesentlichen kontinuierlich abnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Arkustangens tan–1 (YE/(TW/2)) eines Quotienten (YE/(TW/2)) eines Laufflächensturzes (YE) an der Laufstreifenkante (E) dividiert durch eine Hälfte (TW/2) einer Laufflächenbreite (TW) in dem Bereich von 3 bis 5 Grad liegt, wobei die Laufflächenbreite (TW) der axiale Abstand zwischen den Laufflächenkanten (E) ist, und der Laufflächensturz (YE) der radiale Abstand zwischen der Laufflächenkante (E) und der Laufflächenmitte (PC) ist, und der Arkustangens tan–1 (YC/(TW/4)) eines Quotienten (YC/(TW/4)) eines Laufflächensturzes (YC) an einem Mittelpunkt (P1) dividiert durch ein Viertel (TW/4) der Laufflächenbreite (TW) in dem Bereich von 1 bis 2 Grad liegt, wobei der Mittelpunkt (P1) sich auf der Oberfläche des Laufflächenabschnittes in einem axialen Abstand von einem Viertel (TW/4) der Laufflächenbreite (TW) vom Reifenäquator (C) befindet, und der Laufflächensturz (YC) der radiale Abstand zwischen dem Mittelpunkt (P1) und der Laufflächenmitte (PC) ist.
  2. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufflächenprofil in dem Bereich von dem Reifenäquator bis zu jeder Laufflächenkante durch eine Kurve definiert ist, deren Gleichung in dem Bereich differenzierbar ist.
  3. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufflächenprofil in dem Bereich von dem Reifenäquator bis zu jeder Laufflächenkante im Wesentlichen durch eine Kurve definiert ist, die eine ist von einer Ellipsenkurve, einer Zykloidenkurve, einer Epizykloidenkurve und einer Evolventenkurve.
  4. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufflächenprofil in dem Bereich von dem Reifenäquator (C) bis zu jeder Laufflächenkante (E) durch eine Kurve definiert ist, die im Wesentlichen eine Ellipsenkurve ist, und in den folgenden x-y-Koordinaten: der Ursprung auf dem Reifenäquator festgelegt ist; die x-Achse sich von dem Reifenäquator in Richtung jeder Laufflächenkante parallel zu der Achse des Reifens erstreckt; und die y-Achse sich von dem Reifenäquator radial nach innen erstreckt, wobei die Gleichung der Ellipsenkurve
    Figure 00210001
    ist, wobei A = konstant B = konstant A > B.
  5. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufflächenprofil in dem Bereich von dem Reifenäquator (C) bis zu jeder Laufflächenkante (E) durch eine Kurve definiert ist, die im Wesentlichen eine Zykloidkurve ist, und in den folgenden x-y-Koordinaten: der Ursprung auf dem Reifenäquator festgelegt ist; die x-Achse sich von dem Reifenäquator in Richtung jeder Laufflächenkante parallel zu der Achse des Reifens erstreckt; und die y-Achse sich von dem Reifenäquator radial nach innen erstreckt, wobei die Gleichung der Zykloidenkurve x = πr – r(θ – sinθ) y = r(1 + cosθ)ist, wobei r der Radius des Rollkreises der Zykloiden ist, θ der Winkel zwischen der y-Achse und einer geraden Linie ist, die zwischen der Mitte des Rollkreises und einem festen Punkt auf dem Umfang des Rollkreises, der die Zykloidenkurve beschreibt, gezogen ist.
  6. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufflächenprofil in dem Bereich von dem Reifenäquator bis zu jeder Laufflächenkante durch eine Kurve definiert ist, die im Wesentlichen eine Epizykloidenkurve ist, und in den folgenden x-y-Koordinaten: der Ursprung auf dem Reifenäquator festgelegt ist; die x-Achse sich von dem Reifenäquator in Richtung jeder Laufflächenkante parallel zu der Achse des Reifens erstreckt; und die y-Achse sich von dem Reifenäquator radial nach innen erstreckt, wobei die Gleichung der Epizykloidenkurve
    Figure 00220001
    ist, wobei R = der Radius des Rollkreises der Epizykloiden ist, r = der Radius des Grundkreises der Epizykloiden ist, k = r/R, θ = der Winkel ist, der von einer geraden Linie, die zwischen den Mittelpunkten des Rollkreises und des Grundkreises gezogen ist, mit der x-Achse gebildet ist.
  7. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufflächenprofil in dem Bereich von dem Reifenäquator bis zu jeder Laufflächenkante durch eine Kurve definiert ist, die im Wesentlichen eine Evolventenkurve ist, deren Grundkreis eine Ellipse ist, und in den folgenden x-y-Koordinaten: der Ursprung auf der Äquatorialebene (C) in einem Abstand von dem Reifenäquator (PC) liegt, der dem Radius Rc der Laufflächenkurve an dem Reifenäquator (PC) entspricht; die x-Achse sich parallel zu der Reifenachse in Richtung jeder Seite der Äquatorialebene erstreckt; und die y-Achse sich entlang der Äquatorialebene radial nach außen erstreckt, wobei die Ellipsengleichung des Grundkreises
    Figure 00230001
    ist, wobei a = konstant b = konstant a ≠ b.
  8. Fahrzeugreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstanten (a) und (b) solche Werte sind, dass die Länge, die von dem Punkt (x = a, y = b) bis zu dem Ursprung entlang der Ellipsenkurve gemessen wird, gleich dem Radius Rc ist.
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