DE19937067A1

DE19937067A1 - Fahrzeugreifen mit einer profilierten Lauffläche

Info

Publication number: DE19937067A1
Application number: DE19937067A
Authority: DE
Inventors: Manfred Gerresheim; Klaus Doering; Christof Muehlhause; Bernd Moritz; Harry Schneider
Original assignee: Dunlop GmbH and Co KG
Current assignee: Dunlop GmbH and Co KG
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2001-02-08
Also published as: JP4482205B2; DE60030087T2; WO2001010657A1; DE60030087D1; EP1119460B1; US20020166615A1; US6889733B2; EP1119460A1; JP2001055015A; AU6696100A

Abstract

Es wird ein Fahrzeugreifen mit einer profilierten Lauffläche beschrieben, die zumindest in Teilbereichen ihres Umfangs Profilblöcke oder Profilklötze aufweist, wobei bei wenigstens einem Teil der Profilklötze zumindest die in die Reifenaufstandsfläche einlaufenden und unter einem Winkel zur Reifenmittenebene verlaufenden Profilklotzkante über ihre gesamte Länge bezüglich des Mittelplateaus des jeweiligen Profilklotzes abgesenkt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugreifen mit einer profilierten Lauffläche, die zumindest in Teilbereichen ihres Umfangs Profilblöcke oder Profilklötze aufweist.

Insbesondere bei sogenannten Blockprofilen, aber auch bei Profilen mit vergleichsweise großem Anteil an Profilblöcken oder Profilklötzen, deren Oberflächenradius sich nach dem Reifendurchmesser bzw. dem Formra dius richtet, ist es bekannt, daß häufig unregelmäßiger Abrieb in Form von Sägezahnbildung (heel and toe wear) auftritt. Besonders ausgeprägt kann diese Sägezahnbildung bei LKW-Antriebsachsprofilen auftreten. Die bekannte Profilblockgestaltung mit entsprechend scharfen Profilblock kanten erbringt zwar gute Traktionswerte, aber neben dem Nachteil unre gelmäßigem Abriebs muß auch ein lautes Abrollgeräusch in Kauf genom men werden, und die am jeweiligen Profilblock sich ergebende kleine Stauchzone führt zu großer Flächenpressung und zu Profilverformung in der einlaufenden Kante, was wiederum höhere Walkarbeit, Erhöhung der Temperatur, um sauberes Abrollen und geringere Lebensdauer zur Folge haben kann.

Aus der EP 0 895 876 A2 ist es zur Verringerung dieser Nachteile bereits bekannt, die Eckbereiche der Profilklötze abgeschrägt auszubilden und damit die Profilklotzhöhe in den Eckbereichen zu verringern. Diese Maß nahme kann zwar gewisse Verbesserungen erbringen, löst aber nicht die vorstehend aufgezeigte Problematik im erforderlichen Umfang.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Fahrzeugluftreifen mit einer profilierten, zumindest in Teilbereichen ihres Umfangs Profilklöt ze aufweisenden Lauffläche eine Profilklotzgestaltung vorzusehen, welche unregelmäßigen Abrieb in Form von Sägezahnbildung vermeidet, zu einer wesentlichen Verringerung des Abrollgeräusches führt, den Rollwider stand des Reifens verringert und die Lebensdauer und damit die Lauflei stung des Reifens erhöht.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß bei wenigstens einem Teil der Profilblöcke oder Profilklötze zumindest die in die Reifenaufstandsfläche einlaufenden und unter einem Winkel zur Reifenmittenebene verlaufenden Profilklotzkanten über ihre gesamte Län ge bezüglich des Mittelplateaus des jeweiligen Profilblocks oder Profilklot zes abgesenkt sind.

Bevorzugt verläuft dabei die sich vom Beginn der Absenkung bis vorzugs weise zum Nutengrund erstreckende Kontur der Profiblock- Begrenzungsfläche bzw. Profilklotz-Begrenzungsflächen in Schnittebenen parallel zur Reifenmittenebene in Form einer gestreckten S-Kurve und gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante nach einer Ex ponentialfunktion.

Insbesondere durch Wahl optimierter Exponentialfunktionen läßt sich die Gestaltung von Profilen bestmöglich für jeden Einsatzzweck verwenden, wobei von besonderer Bedeutung ist, daß sich gemäß der Erfindung im Gegensatz zu bekannten Maßnahmen die Profilgestaltung schon vom Nutengrund aus optimal ausführen läßt, wobei die Parameter der Expo nentialfunktionen so gewählt werden können, daß sich sowohl eine Lauf richtungsbindung als auch eine Laufrichtungsungebundenheit des Profils ergibt.

Besonders vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Profilmo difikation gemäß der Erfindung bezogen auf einen Standard profilblock,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines Spezialfalls,

Fig. 3 eine detaillierte Darstellung einer Exponentialfunktion zur Profiloptimierung gemäß der Erfindung, und

Fig. 4, 5 und 6 schematische Darstellungen von verschiedenen Varian ten von Profilblockgestaltungen in der Außenschulter von Reifen.

Fig. 1 zeigt in einem Koordinatensystem mit einer der Profiltiefe entspre chenden Y-Achse und einer der Profilblocklänge entsprechenden t-Achse einen Profilklotz 1, der ausgehend von dem Profilgrund in Form eines strichliert gezeichneten Standardprofilblocks und in Form eines ausgezo gen gezeichneten Profilblocks gemäß der Erfindung dargestellt ist.

Der Standardprofilblock weist scharfkantige Profilblockkanten 2 auf, die im Betrieb zu einem hohen Abrollgeräusch führen. Aufgrund der kantigen bzw. scharfkantigen Ausbildung der herkömmlichen Profilblöcke ergibt sich im Kantenbereich 2 eine kleine Stauchzone, die zu großer Flächen pressung und Profilverformung in der einlaufenden Kante führt. Aufgrund der dabei auftretenden hohen Walkarbeit und der damit verbundenen Er höhung der Temperatur ergeben sich Einbußen hinsichtlich der Lebens dauer, und außerdem kann sich ein unsauberes Abrollverhalten ergeben. Daß bei einer derartigen Profilblockgestaltung die gute Traktion mit dem sogenannten Heel-and-Toe-Wear erkauft werden muß, wurde bereits be tont.

Der mit ausgezogenen Linien dargestellte, gemäß der Erfindung gestaltete Profilblock 1 unterscheidet sich vom Standardprofilblock vor allem da durch, daß die Profilklotzkanten 2 über ihre gesamte Länge bezüglich des Mittelplateaus 3 abgesenkt sind und die sich vom Beginn 4 der Absen kung bis vorzugsweise zum Nutengrund 5 erstreckende Kontur der Profil klotz-Begrenzungsfläche 6 in Schnittebenen parallel zur Reifenmittenebe ne in Form einer gestreckten S-Kurve und bevorzugt und entsprechend der Darstellung in Fig. 1 nach einer Exponentialfunktion verläuft, d. h. es wird die Profilgestaltung schon vom Nutengrund aus optimal ausgeführt.

Die Fig. 1 zeigt den allgemeinen Fall der Profilblockgestaltung nach der Erfindung, gemäß der auch der Beginn der nach einer Exponentialfunkti on verlaufenden Profilblock-Begrenzungsfläche 6 bezogen auf den Profil grund variiert werden kann, wie dies durch den Parameter b dargestellt ist.

Die diesen allgemeinen Fall betreffende Exponentialfunktion kann wie folgt angegeben werden:

Y = a(1-e^-t/τ) + b

Die Größe τ ist durch den Abstand des Schnittpunktes zwischen der Tan gente an der Profilklotz-Begrenzungsfläche 6 in t = 0 und der Y-Achse ge geben.

Die Darstellung in Fig. 2 entspricht im wesentlichen der Darstellung nach Fig. 1, sie betrifft jedoch den Spezialfall b = 0, d. h. die gemäß der Erfin dung in ihrem Verlauf speziell gestaltete Profilklotz-Begrenzungsfläche er streckt sich bis zum Nutengrund 5.

Die Einlauf und Auslauf-Begrenzungsflächen 6 der Profilklötze können hinsichtlich ihrer Form und/oder Neigung gleich oder unterschiedlich ge staltet sein. Vorzugsweise verlaufen die Auslauf-Begrenzungsflächen stei ler.

Erreicht wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung von Profilklötzen neben der vor allem angestrebten weitestgehenden Beseitigung von Heel and-Toe-Wear bzw. unregelmäßigem Abrieb in Form von Sägezahnbildung eine starke Verringerung des Abrollgeräusches und eine Verringerung des Rollwiderstandes. Durch die Formgebung der Profilklotz- Begrenzungsflächen 6 wird eine vergleichsweise große Stauchzone erhal ten, die wiederum zu einer kleinen Flächenpressung bei geringer Profil verformung in der einlaufenden Kante führt. Dies hat eine Verringerung der Walkarbeit und der Temperatur zur Folge, so daß auch die Lebens dauer bzw. die Laufleistung bei gutem Abriebsbild erhöht wird. Als weite rer Vorteil ist zu erwähnen, daß sich durch die vorgesehene Gestaltung eine Reduzierung von Groove-Cracking und eine Minimierung des Block/Profilaufschlagens erzielen läßt.

Fig. 3 zeigt im Detail in einem Koordinatensystem mit der auf der Y-Achse aufgetragenen Profiltiefe und der auf der t-Achse aufgetragenen Pro iilblocklänge den Verlauf einer Exponentialfunktion zur Optimierung von Profilen, wobei mit Rechtecken markiert die Profilblockschräge eines Standardprofilblocks gezeigt und in Relation dazu mit Dreiecken gekenn zeichnet der Verlauf einer gemäß der Erindung ausgebildeten Profilklotz- Begrenzungsfläche 6 eingetragen ist. Es wurde bereits darauf hingewie sen, daß sich durch die Variablen t, a, b und τ jedes Profil hinsichtlich der bereits erwähnten und im Einzelfall speziell anzustrebenden Vorteile op timieren läßt. Dies kann sowohl in Umfangs-, Querrichtung als auch als Kombination beider Richtungen geschehen. Aufgrund dieser Gestal tungsmöglichkeiten kann sich zwischen dem Beginn der einlauf- und der auslaufseitigen Absenkungen in der Draufsicht ein rechteckiges oder auch trapezförmiges Profilklotzplateau 3 ergeben.

Von besonderem Vorteil kann es sein, wenn die Tiefe der die Profilklötze in Reifenumfangsrichtung voneinander trennenden Nuten in einer vorgebba ren Wiederholungsfolge unterschiedlich gewählt wird, insbesondere wenn ein Wechsel zwischen einer Nut von voller Tiefe und von halber Tiefe vor gesehen wird. Eine derartige Gestaltung wirkt sich vor allem bei Spe zialeinsätzen der entsprechend profilierten Reifen im Baubereich, in Steinbrüchen und beispielsweise auch bei Müllfahrzeugen positiv aus.

Fig. 4 zeigt eine erste Variante einer Profilgestaltung in der Außenschulter eines Fahrzeugreifens, wobei der eingezeichnete Rillenwinkel im Profilein lauf, d. h. bei Einlauf des Profils in die Reifenaufstandsfläche 11 bei den gemäß der Erfindung modifizierten Profilblöcken 9 im Vergleich zum Standard-Profilblock 8 17° und im Profilauslauf 11° beträgt. Der Formra dius ist dabei mit Bezugszeichen 10 gekennzeichnet.

Wichtig ist bei dieser Profilgestaltung wiederum die Absenkung der Profil klotzkanten im Vergleich zum Standard-Profilblock, wobei diese Absen kung über die gesamte Breite des Profilklotzes erfolgt.

Die Art der Absenkung bzw. die Gestaltung der Profilklotz- Begrenzungsflächen 6 kann dabei so erfolgen, daß sich die Profilklotz- Begrenzungsfläche 6 im Profileinlauf aus einer ebenen Schrägfläche und einer nach einem vorgebbaren Radius gekrümmten Fläche zusammen setzt, die dann in das Mittelplateau 3 übergeht. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist im Profilauslauf der Übergang zwischen der vom Nutgrund ausgehenden ebenen Profilklotz-Begrenzungsfläche zu der nach einem Radius verlaufenden, zum Mittelplateau führenden Fläche kantig ausge bildet.

Die Ausführungsvariante nach Fig. 5 unterscheidet sich von der Ausfüh rungsvariante nach Fig. 4 im wesentlichen durch die unterschiedlichen Rillenwinkel im Profileinlauf und im Profilauslauf, wobei die Besonderheit in der Kombination eines vergleichsweise großen Profileinlaufswinkels mit einem Rillenwinkel von 0° im Profilauslauf zu sehen ist. Jedoch sind auch bei dieser Ausgestaltung die Profilkanten des erfindungsgemäß modifi zierten Profilblocks gegenüber den Profilkanten des Standard-Profilblocks abgesenkt.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsvariante bezüglich der Profilgestal tungen nach Fig. 4 und 5, wobei eine Absenkung der Profilblöcke im Ver gleich zum strichliert gezeichneten Standardprofilblock nur profileinlauf seitig vorgesehen ist und dabei die Profilklotz-Begrenzungsfläche 6 aus einer im wesentlichen vom Nutgrund ausgehenden Schrägfläche und einer durch Abkantung erhalten kürzeren Schrägfläche größerer Neigung gebil det ist.

Bezugszeichenliste

1

Profilblock bzw. Profilklotz

2

Profilklotzkanten

3

Mittelplateau

4

Beginn Absenkung

5

Nutengrund

6

Profilklotz-Begrenzungsfläche

7

Nut

8

Standard-Profilblock

9

modifizierter Profilblock

10

Formenradius

11

Reifenaufstandsfläche

Claims

1. Fahrzeugreifen mit einer profilierten Lauffläche, die zumindest in Teilbereichen ihres Umfangs Profilklötze aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens einem Teil der Profilblöcke oder Profilklötze (1) zumindest die in die Reifenaufstandsfläche (11) einlaufenden und unter einem Winkel zur Reifenmittenebene verlaufenden Profilklotz kanten (2) über ihre gesamte Länge bezüglich des Mittelplateaus (3) des jeweiligen Profilblocks oder Profilklotzes (1) abgesenkt sind.

2. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich vom Beginn (4) der Absenkung bis vorzugsweise zum Nutengrund (5) erstreckende Kontur der Profilklotz- Begrenzungsfläche (6) in Schnittebenen parallel zur Reifenmittene bene in Form einer gestreckten S-Kurve verläuft.

3. Fahrzeugreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendepunkt der S-Kurve im unteren Drittel der Pro filblockhöhe gelegen ist.

4. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich vom Beginn (4) der Absenkung bis vorzugsweise zum Nutengrund (5) erstreckende Kontur der Profilklotz- Begrenzungsfläche (6) in Schnittebenen parallel zur Reifenmittene bene nach einer Exponentialfunktion verläuft.

5. Fahrzeugreichen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Exponentialfunktion durch die Formel
y = a(1-e^-t/τ) + b
definiert ist, wobei die Parameter a, b, τ frei wählbar und durch die zugehörigen Figuren definiert sind.

6. Fahrzeugreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Reifenaufstandsfläche auslaufenden Profilklotzkan ten analog zu den Einlaufkanten ausgebildet sind.

7. Fahrzeugreifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils in ihrer Form zumindest im wesentlichen einer Ex ponentialfunktion folgenden Verläufe der Einlauf- und Auslauf- Begrenzungsflächen (6) der Profilklötze (1) hinsichtlich ihrer Form und/oder Neigung unterschiedlich gestaltet sind.

8. Fahrzeugreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauf-Begrenzungsflächen (6) steiler als die Einlauf Begrenzungsflächen verlaufen.

9. Fahrzeugreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen den einlauf- und auslaufseitigen Absenkungen gelegene Profilklotzplateau etwa 20% bis 80%, vorzugsweise etwa 30% bis 50% der Klotzlänge beträgt.

10. Fahrzeugreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilklotzplateau (3) zwischen dem Beginn der einlauf- und auslaufseitigen Absenkung in der Draufsicht rechteckig oder tra pezförmig ist.

11. Fahrzeugreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steilheit der einlauf- und/oder auslaufseitigen Profilklotz- Begrenzungsflächen (6) über ihre Breite unterschiedlich ist.

12. Fahrzeugreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der die Profilklötze (1) in Reifenumfangsrichtung von einander trennenden Nuten (7) in einer vorgebbaren Wiederho lungsfolge unterschiedlich ist.

13. Fahrzeugreifen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Nut (7) vorgebbarer Tiefe jeweils eine Nut (7) geringerer Tiefe folgt, wobei vorzugsweise ein Wechsel zwischen einer Nut (7) von voller Tiefe und von halber Tiefe vorgesehen ist.

14. Fahrzeugreifen, insbesondere nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rillenwinkel im Profileinlauf im Bereich zwischen 15° und 25° und der Profilauslaufwinkel im Bereich von 0° bis 13° gelegen ist.

15. Fahrzeugreifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die einlaufseitige Profilblock-Begrenzungsfläche (6) im wesentlichen als vom Nutgrund ausgehende, im wesentlichen ebene Schrägfläche ausgebildet ist, die im oberen Viertel der Profil klotzhöhe über einen vorgebbaren Radius oder eine gebrochene Einlaufkante in das Profilklotzplateau (3) übergeht.