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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem profilierten Laufstreifen und mit zwei Reifenseitenwänden, welche auf ihrer nach axial außen gerichteten Oberfläche Oberflächenstrukturen aufweisen.
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Derartige Fahrzeugluftreifen sind bekannt. Die Oberflächenstrukturen der Reifenseitenwände dienen üblicher der Kennzeichnung der Reifen oder der optischen Gestaltung. Daneben sind aus der
EP1029715B1 linienförmige Oberflächenstrukturen der Reifenseitenwände bekannt, die Einschnüreffekte des Reifens überlagern. Darüber hinaus ist es auch bekannt, Oberflächenstrukturen in Form von Vertiefungen in der Oberfläche der Reifenseitenwand auszubilden. So ist beispielsweise aus der
WO2010/013453A1 bekannt, im Bereich des Felgenhorns die Reifenseitenwand mit kreisförmigen Vertiefungen auszubilden.
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Gerade bei hohen Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeuges, bei denen die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Relativgeschwindigkeit der Reifenbewegung gegenüber dem Fahrzeug zu hohen Umströmungsgeschwindigkeiten der Reifenseitenwand führt, bewirken frühe Abrisse der laminaren Luftströmung in der Grenzschicht einen erhöhten Luftwiderstand, welche sich auch auf den Treibstoffverbrauch sowie auf die Geräuschbildung des Fahrzeugs auswirken. Die strukturierten Oberflächen der bekannten Reifenseitenwände beeinflussen die Grenzschicht durch mehr oder weniger kontrollierte Turbulenzen und Abrisse der Laminarströmungen in der Grenzschicht, wodurch der Luftwiderstand z. T. sogar noch weiter erhöht werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugluftreifen mit strukturierten Oberflächen der Reifenseitenwände zu schaffen, welche einen reduzierten Luftwiderstand ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Ausbildung eines Fahrzeugluftreifens mit einem profilierten Laufstreifen und mit zwei Reifenseitenwänden, welche auf ihrer nach axial außen gerichteten Oberfläche Oberflächenstrukturen aufweisen, gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst, bei dem die Oberfläche wenigstens einer Seitenwand mit einem Netz von sechseckigen, gitterförmigen Strukturen ausgebildet ist, wobei die gitterförmigen Strukturen jeweils Oberflächenelemente umschließen und gegenüber den von ihnen umschlossenen Oberflächenelementen erhaben ausgebildet sind.
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Die Ausbildung ermöglicht durch die gitterförmige erhabene Struktur mit den von der gitterförmigen Struktur umschlossenen Oberflächenelementen eine Ausbildung eines Netzes von engmaschig und dicht nebeneinander angeordneten sechseckigen Vertiefungen. Dies engmaschige, dichte Netz der nebeneinander angeordneten sechseckigen Vertiefungen bewirkt bei hohen Geschwindigkeiten das Entstehen von Turbulenzen in der Grenzschicht der die Reifenseitenwandoberfläche umströmenden Luft in den Vertiefungen, welche die Abrisskanten der die Reifenseitenwandoberfläche umströmenden Laminarströmung nach hinten versetzen, wodurch der Luftwiderstand herabgesetzt wird. Die sechseckige, engmaschige Struktur bewirkt eine hohe Dichte der hierdurch bedingten im Grenzschichtbereich wirkenden Oberflächenvertiefungen und somit eine optimale Ausnutzung der Oberfläche zur Erzielung einer möglichst lange wirkenden laminaren Grenzschicht. Der Luftwiderstand kann auf diese Weise besonders wirkungsvoll reduziert werden. Geräuschbildung und Treibstoffverbrauch können somit im Rahmen der Oberflächengestaltung der Seiten wand wirkungsvoll verbessert werden.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 2, wobei die gitterförmigen Strukturen jeweils gegenüber der Oberfläche der Seitenwand erhaben ausgebildet sind. Der Luftwiderstand kann auf diese Weise besonders wirkungsvoll reduziert werden. Geräuschbildung und Treibstoffverbrauch können somit im Rahmen der Oberflächengestaltung der Seiten wand wirkungsvoll verbessert werden. Die erhabenen gitterförmigen Strukturen ermöglichen darüber hinaus eine einfache Entlüftung bei der Einformung in der Vulkansationsform. Die zur Herstellung der gitterförmigen Strukturen in der Vulkanisationsform erforderlichen Vertiefungen können in einfacher Weise direkt zur Ableitung der Luft eingesetzt werden.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 3, wobei die gitterförmigen Strukturen jeweils linienförmige Erhebungen sind, welche mehrere Oberflächenelement der Oberfläche einer Seitenwand umschließen und in ihrem Erstreckungsverlauf um ein jedes dieser Oberflächenelemente ein Sechseck bilden, so dass die linienförmigen Erhebungen jeweils die Kanten der Sechsecke bilden. Hierdurch wird die zur Verfügung stehende Oberfläche besonders gut zur Reduktion des Luftwiderstandes ausgenutzt, wodurch die Luftwiderstandsreduzierende Wirkung optimiert wird.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 4, wobei das Netz von sechseckigen, gitterförmigen Strukturen eine Vielzahl von benachbarten Sechsecken aufweist, von denen jeweils benachbarte Sechsecke eine gemeinsame Sechseckkante aufweisen. Hierdurch kann die zur Verfügung stehende Oberfläche zur besser zur Reduktion des Luftwiderstandes ausgenutzt werden.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 5, wobei jedes Sechseck wenigstens zwei benachbarte Kanten aufweist, die jeweils die Kante eines anderen Sechseckes bildet. Hierdurch kann die zur Verfügung stehende Oberfläche zur besser zur Reduktion des Luftwiderstandes optimiert ausgenutzt werden unter Ausbildung einer maximalen Anzahl von Vertiefungen auf der Oberfläche.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 6, wobei die Sechsecke jeweils zwei diametral, gegenüberliegende Eckpunkte aufweisen, die in gleicher Umfangsposition des Reifens angeordnet sind. Dies ermöglicht eine optimale Anordnung der gitterförmigen Strukturen auf der Reifenseitenwand.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 7, wobei die Sechsecke jeweils symmetrisch zu der durch diese beiden Eckpunkte ausgebildeten Diagonalen ausgebildet sind. Die erhabenen Strukturen erhalten eine große Regelmäßigkeit. Durch diese Ausbildung wird eine besonders strömungsgünstige Anordnung auf der Reifenoberfläche ermöglicht.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 8, wobei die Sechsecke jeweils zwei diametral gegenüberliegende Kanten aufweisen, die in radialer Richtung R des Reifens ausgerichtet sind.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 9, wobei die Sechsecke in ihrer maximalen Erstreckung in radialer Richtung R im Reifen kleiner als in ihrer maximalen Erstreckung in Umfangsrichtung U im Reifen ausgebildet sind. Die Ausrichtung der Haupterstreckungsrichtung der Sechsecke entspricht somit der Drehrichtung des Reifens, wodurch deren Einfluss auf die Strömung weiter verbessert werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 10, wobei die Sechsecke regelmäßige Sechsecke sind. Durch die regelmäßige Ausbildung kann die Oberfläche besonders gut ausgenutzt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierin zeigen
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1 eine Draufsicht auf die Reifenseitenwand eines Fahrzeugreifens mit Blickrichtung in axialer Richtung A des Fahrzeugluftreifens auf den Fahrzeugreifen,
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2 Ausschnitt der in 1 dargestellten Oberflächenstruktur der Reifenseitenwand in vergrößerter Darstellung,
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3 Reifenseitenwand von 2 in Schnittdarstellung gemäß Schnitt III-III von 2 mit Blickrichtung in radialer Richtung R des Fahrzeugluftreifens,
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4 Reifenseitenwand von 2 in Schnittdarstellung gemäß Schnitt IV-IV von 2 mit Blickrichtung in Umfangsrichtung U des Fahrzeugluftreifens,
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5 Vergrößerte Darstellung einer Gitternetzmasche der in 1 dargestellten Ausführung,
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6 Vergrößerte Darstellung einer Gitternetzmasche von 1 in alternativer Ausführung.
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1 zeigt einen Fahrzeugluftreifen 1 in der in axialer Richtung A des Fahrzeugluftreifens gerichteten Draufsicht. Der Fahrzeugluftreifen 1 ist konzentrisch zur Reifenachse ausgebildet. Die Reifenachse A ist in der zweidimensionalen Darstellung von 1 als Mittelpunkt M dargestellt. 1 zeigt darüber hinaus die radiale Richtung R des Fahrzeugluftreifens sowie die um die Achse gerichtete Umfangsrichtung U.
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Der Fahrzeugluftreifen 1 ist in axialer Richtung durch die Reifenseitenwand 3 nach außen begrenzt, welche sich in radialer Richtung R ausgehend vom Wulstbereich 8 nach radial außen bis zu dem den Reifen nach radial außen begrenzenden, profilierten Laufstreifen 2 erstreckt. Die Reifenseitenwand 3 ist in Umfangsrichtung U des Fahrzeugluftreifens 1 über den gesamten Umfang des Fahrzeugluftreifens 1 erstreckt ausgebildet und im radial äußeren Erstreckungsbereich, welcher sich zwischen einer radialen Position, die wenigstens der Hälfte – z. B. der Hälfte – der in radialer Richtung gemessenen Höhe H des Fahrzeugluftreifens 1 entspricht, und dem Laufstreifen 1 erstreckt mit einer strukturierten Oberfläche versehen. In diesem radial äußeren Erstreckungsbereich sind dabei Umfangssegmente 4 und Umfangssegmente 5 mit strukturierter Oberfläche ausgebildet, welche in alternierender Reihenfolge über den Umfang verteilt sind. In der dargestellten Ausführung sind drei Umfangssegmente 4 und drei Umfangssegmente 5 ausgebildet.
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Die Umfangsbereiche 5 sind in bekannter Weise in ihrer Oberfläche mit Schriftzügen zur Kennzeichnung des Reifens strukturiert ausgebildet.
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Die Umfangsbereiche 4 sind Oberflächenbereiche, die mit einer Gitterstruktur aus linienförmigen Erhebungen 6 und mit von den linienförmigen Erhebungen 6 umschlossenen Oberflächenelementen 7 ausgebildet sind.
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Die Oberflächenbereiche 4 decken mit ihrer Umfangserstreckung in ihrer Summe wenigstens 30% der gesamten Umfangserstreckung des Fahrzeugluftreifens 1 ab. Das einzelne Umfangssegment 4 deckt dabei wenigstens 10% der gesamten Umfangserstreckung des Reifens ab.
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Wie in den 2 bis 4 dargestellt ist, sind die linienförmigen Erhebungen 6 rippenförmige oder stegförmige Erhebungen, die sich gegenüber den von ihnen umschlossenen Oberflächenelementen 7 senkrecht zur Reifenoberfläche gesehen um eine Höhe t über ihre gesamte linienförmige Erstrecke erheben und die mit senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung ausgebildeter Breite b ausgebildet sind. Die linienförmige Erhebungen 6 bilden dabei ein Netz bzw. ein Gitter aus nebeneinander angeordneten Sechsecken. Jedes Sechseck ist mit sechs Eckpunkten A, B, C, D, E, F ausgebildet, wobei der Punkt A dem Punkt D diagonal gegenüber liegt, der Punkt F dem Punkt C diagonal gegenüber liegt und der Punkt B dem Punkt E diagonal gegenüber liegt. Der Punkt A ist der radial innere Punkt des Sechsecks. Der Punkt D ist der radial äußere Punkt des Sechsecks. Die Kante AB des Sechseckes verbindet die Punkte A und B, die Kante BC verbindet die Punkte B und C, die Kante CD verbindet die Punkte C und D, die Kante DE verbindet die Punkte D und E, die Kante EF verbindet die Punkte E und F und die Kante FA verbindet die Punkte F und A miteinander.
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Die 2 bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die beiden das Sechseck jeweils in Umfangsrichtung begrenzenden Kanten BC und FE parallel zueinander sowie parallel zu der Diagonalen AD ausgerichtet sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Kantenlängen AB = FA = CD = DE und die Kantenlängen BC = EF mit BC < AB gewählt ausgebildet.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Sechsecks wie es auch in den in 1 dargestellten Oberflächenbereichen 4 dargestellt ist. Dabei sind die das jeweilige Sechseck in Umfangsrichtung U zu beiden Seiten hin begrenzenden Kanten BC und EF ebenso wie die Diagonale AD jeweils in radialer Richtung R des Fahrzeugluftreifens erstreckt ausgebildet. Die Kantenlängen sind mit CD = DE, mit AB = FA und mit BC = EF ausgebildet mit CD > AB > BC.
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In dem in 5 und 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Länge der Verbindungsstrecke BF der Punkte B und F kleiner ausgebildet als die Länge der Verbindungsstrecke CE der Punkte C und E.
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6 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel derartiger Sechsecke A, B, C, D, E, F der linienförmigen erhabenen Gitterstruktur 6. In diesem Ausführungsbeispiel bilden die Sechsecke regelmäßige Sechsecke mit gleich großen Kantenlängen, d. h. AB = BC = CD = DE = EF = FA.
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In allen Ausführungsbeispielen sind jeweils benachbarte Sechsecke der linienförmigen Gitterstruktur 6 im Oberflächenbereich 4 mit genau einer gemeinsamen Kante ausgebildet. Wie beispielsweise in 2 eingetragen ist, bildet hierzu der Punkt A eines betrachteten Sechseckes den Punkt E (als E' eingetragen) des unterhalb des betrachteten Sechseckes zur linken Seite hin ausgebildeten Sechseckes und gleichzeitig den Punkt C (als C'' eingetragen) des unterhalb des betrachteten Sechseckes zur rechten Seite hin ausgebildeten Sechseckes. Ebenso bildet der Punkt B des Sechseckes den oberen Sechseckpunkt D' des links unterhalb des betrachteten Sechseckes ausgebildeten Sechseckes und den nicht dargestellten Sechseckpunkt F3 des links an das betrachtete Sechseck angrenzenden Sechsecks. Somit ist jeder Punkt des betrachteten Sechseckes gleichzeitig Eckpunkt weiterer angrenzender Sechsecke. Ebenso bildet die Kante AB gleichzeitig die Kante D'E' des links unterhalb des betrachteten Sechsecks ausgebildeten Sechsecks. Die Kantenlänge BC bildet die ebenso die rechte Kante des links vom betrachteten Sechseck ausgebildeten Sechsecks. Die Kantenlänge CD bildet die rechte untere Kante des links oberhalb des betrachteten Sechsecks ausgebildeten Sechsecks. Die Kante DE bildet gleichzeitig die linke untere Kante des rechts oberhalb des betrachteten Sechsecks ausgebildeten Sechsecks. Die Kante EF bildet gleichzeitig die linke Kante des rechts vom betrachteten Sechseck ausgebildeten Sechsecks und die Kante FA des Sechsecks bildet gleichzeitig die linke obere Kante des rechts unterhalb des betrachteten Sechsecks ausgebildeten Sechsecks.
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Die Erhebungshöhe t der linienförmigen Erhebung 6 ist mit 0,1 mm ≤ t ≤ 0,5 mm ausgebildet, beispielsweise mit t = 0,3 mm. Die Breite b der linienförmigen Erhebung 6 ist mit 0,1 mm ≤ b ≤ 1 mm – beispielsweise mit b = 0,3 mm – ausgebildet.
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In allen Ausführungsbeispielen ist die Verbindungsstrecke C E der Punkte C und E eines jeden Sechseckes mit maximal CE = 35 mm und die Verbindungsstrecke AD der Punkte A und D mit mindestens AD = 2 mm ausgebildet.
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In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise die Verbindungsstrecke AD = 2 BC gewählt.
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In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist AD = BC.
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Die Oberflächenstruktur in den von den linienförmigen Erhebungen 6 umschlossenen Oberflächenelementen 7 ist im Wesentlichen glatt. In besonderer Ausführung ist die Oberflächenstruktur der Oberflächenelemente 7 rau ausgebildet oder mit einer Feinstschraffur versehen, wobei die Rauhigkeit bzw. Feinstschraffur maximal eine Rauhtiefe von (t/2) bzw. eine maximal eine Schraffurtiefe von (t/2) aufweist.
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Der radial innere Erstreckungsbereich der Reifenseitenwand 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in seiner Oberflächenbeschaffenheit in herkömmlicher Weise zur Optimierung des Sitzes des Reifens 1 auf der Felge ausgebildet sowie mit Schriftzügen für die z. T. gesetzlich vorgeschriebenen Angaben über den Reifen strukturiert.
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Der Reifen 1 ist in einem Ausführungsbeispiel auch auf der zweiten nicht dargestellten Reifenseitenwand 3 an deren nach axial außen weisenden Oberfläche in entsprechender Weise mit Oberflächenbereichen 4 ausgebildet.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel ist lediglich eine der beiden Reifenseitenwände 3 mit den Oberflächenbereichen 4 ausgebildet. Diese Reifenseitenwand 3 bildet die hauptsächlich der Luftströmung ausgesetzte Reifenseitenwand 3 des auf einem Fahrzeug montierten Reifens 1. Dies ist üblicher Weise die vom Fahrzeug wegweisende Reifenseitenwand 3 des Reifens 1.
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In anderer nicht dargestellter Ausführung ist über die gesamte Umfangserstreckung des Reifens 1 eine Oberfläche 4 mit derartigen gitterförmigen Strukturen aus linienförmigen Erhebungen 6 und mit von den linienförmigen, die Gitterstruktur bildenden Erhebungen 6 umschlossenen Oberflächenelementen 7 ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugluftreifen
- 2
- Laufstreifen
- 3
- Reifenseitenwand
- 4
- Oberflächenbereich mit Gitterstruktur
- 5
- Oberflächenbereich
- 6
- Linienförmige Erhebung
- 7
- Umschlossenes Oberflächenelement
- 8
- Wulstbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 10297151 B1 [0002]
- WO 2010/013453 A1 [0002]
