DE2913952A1

DE2913952A1 - Luftreifen in radial-bauweise fuer schwerfahrzeuge

Info

Publication number: DE2913952A1
Application number: DE19792913952
Authority: DE
Inventors: Shigeta Aoki; Tokio Higashimurayama; Shigeo Makino; Noboru Sugimura
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1978-04-08
Filing date: 1979-04-06
Publication date: 1979-10-11
Also published as: JPS54136002A; US4230512A; CA1094437A; AU519135B2; JPS5724242B2; AU4546879A

Description

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - υ. PECHMANN - BEHRENS - GOEl¹Z

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFi¹ICE MANDATAIRES AGREES PRES L'OFFICE EUROPEEN DES BREVETS

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»R.-ING. FRANZ VUESTHOFF

DR. PHIL. FREDA VUESTHOFF (1527-1056)

DUL.-INC. GERHARD PULS (1OJ2-I071)

niPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN

DR.-ING. DIETER BEHRENS

DIPL.-ING.J »IPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (089) 6620 ji telegramm: protectpatent telex: 524070

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5. April 1979

Anmelderj

Bridgestone Tire Company Limited 10-1, Kyobashi 1-Chome, Chuo-Ku, Tokyo / Japan

Titel

Luftreifen in Radial-Bauweise für Schwerfahrzeuge

SO9841/OS10

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - γ. PECHMANN - BEHRENS - GOET2

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

S agrees pres l'office europeen des brevets

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DR.-ING.FRANZ WUESTHOFF

DR. PHIL. I=KcDA VUESTHOFF (1927-I9J6)

L-IPi-.-^NG. GERf'/PD PULS (13J2-I971) DIPL₁-CHtM. DR. 2. FREIHERR VON PECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

Beschreibung

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (085) 66 20 jx telegramm: protectpatent telex: 524070

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Luftreifen in Radial-Bauweise für Schwerfahrzeuge

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen in Radial-Bauweise und bezieht sich insbesondere auf einen Luftreifen in Radial-Bauweise für Schwerfahrzeuge, mit dem auf guten Straßen eine wirkungsvolle Verbesserung der Laufeigenschaften erzielbar ist.

Der nachstehend als LKW-Bus-Luftreifen bezeichnete Luftreifen in Radial-Bauweise dieser Art für Schwerfahrzeuge, wie z.B. Lastkraftwagen, Omnibusse u.dgl., hat eine sogenannte radiale Karkasse mit Cordeinlagen, die in einer radialen Ebene oder unter einem kleinen Winkel zur radialen Ebene geneigt angeordnet sind, und eine Gürtelschicht oder -lage, die um die radiale Karkasse aufgelegt ist und Cordeinlagen aus Metalldraht, insbesondere aus Stahldraht aufweist. Durch diese Karkasse und diese Gürtelschicht ergibt sich eine Verstärkung des unmittelbar unter der Laufflächenoberfläche gelegenen Abschnitts des Luftreifens mit einer extremen Härte.

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Der LKW-Bus-Luftreifen ist daher hinsichtlich der Abrieblebensdauer einem herkömmlichen Luftreifen in Diagonal-Bauweise weit überlegen. Außerdem weist der LKW-Bus-Luftreifen zahlreiche Vorteile auf, darunter Festigkeit gegen Einstichverletzung bzw. Durchschlagfestigkeit u.dgl. Die Härte und die Festigkeit der durch die Gürtelschicht bedingten Verstärkung swirkung führen jedoch ^r:u ungenügendem Fahrkomfort und machen es für den Luftreifen schwierig, sich-weich an die Fahrbahnoberfläche anzupassen bzw. Abrollweichheit zu zeigen (to exhibit a tame effect of subordinating it to the road surface). Folglich, und unter Ausschluß des Einsatzes abseits der Straße, ist der LKW-Bus-Luftreifen besonders geeignet für Schnellfahrten auf guter Straße. Entwicklungs- und Forschungsarbeiten hinsichtlich des für diesen Einsatz ausgelegten LKW-Bus-Luftreifens wurden unternommen, während bedeutende Verbesserungen im Straßennetz durch den Bau von Schnellstraßen durchgeführt wurden, die zu einer großen Nachfrage für den LKW-Bus-Luftreifen angeregt haben, wodurch der Luftreifen in Diagonal-Bauweise vom Markt gedrängt wurde.

Selbstverständlich waren die Entwicklungs- und Forschungsarbeiten auf den inneren Aufbau des LKW-Bus-Luftreifens gerichtet, jedoch konzentrierte sich dabei das Hauptinteresse auf eine Verbesserung des Laufflächenprofils mit dem Ziel, es an die Einsatzbedingungen des LKW-Bus-Luftreifens bei Schnellfahrt auf guter Straße anzupassen.

Beispielsweise ist früher ein Rippen-Laufflächenprofil vorgeschlagen worden, bei dem zwei breite, zickzackförmige, in Umfangsrichtung verlaufende Nuten beidersexts und nahe der Reifenmittelebene mit zu ihnen ungefähr parallelen schmalen zickzackförmigen Nuten kombiniert sind, die sich in der Bodenberührungsfläche des Luftreifens zu schließen vermögen. Ein solches Rippen-Laufflächenprofil kann die sogenannte unregelmäßige Abnutzung mildern, die beim herkömmlichen Rippen-Laufflächenprofil zu erwarten ist, bei dem die

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Lauffläche durch vier breite Nuten in schmalere Rippen von im wesentlichen gleicher Breite unterteilt ist. Jedoch hat ein solches Rippen-Laufflächenprofil den Nachteil, daß sich das Wasserabführvermögen der Nut auf etwa die Hälfte reduziert, und daß sich daher die für den mit hoher Geschwindigkeit gefahrenen Luftreifen unentbehrliche Naßfestigkeit bzw. das Naßlaufverhalten des Luftreifens verschlechtert.

Unter Naßlaufverhalten ist hier nicht nur die Sicherheit gegen das extrem gefährliche Aquaplaning zu verstehen, bei dem der Luftreifen auf einen beispielsweise nach einem Regenfall die Fahrbahnoberfläche bedeckenden Wasserfilm aufschwimmt, und das den völligen Verlust der Führung durch den Luftreifen zur Folge hat, sondern auch der Schlupf- und Rutschwiderstand, d^e^ das gegen den Wasserfilm an der Fahrbahnoberfläche ausgeübte Einkrallen des Luftreifens stets neu zustande zu bringen vermag, sowohl während normaler Fahrt als auch beim Abbremsen des Luftreifens o.dgl. Dieses Naßlaufverhalten des Luftreifens läßt sich in wirkungsvoller Weise verbessern, wenn der Wasserfilm an der Fahrbahnoberfläche durch eine Einlaufseite eines mittleren Laufflächenbereiehes, wo der Luftreifen beginnt, die Fahrbahnoberfläche zu berühren, zerteilt wird und wenn das Wasser rasch abgeführt wird.

Folglich ist es eher von Vorteil, ein Stollen- oder Blockprofil zu verwenden» Zur Beibehaltung eines weichen Laufverhaltens bei hohen Geschwindigkeiten ist es jedoch wirkungsvoller, statt des Stollenprofils ein Blockprofil zu verwenden, insbesondere ein Mittelblock-Seitenrippen-Laufflächenprofil, bei dem sich die Rippen-Eigenschaft in günstiger Weise beibehalten läßt. Beim Mittelblock-Seitenrippen-Laufflächenprofil dient die Kante des Blockes, die zuerst mit der Fahrbahn in Berührung kommt, dazu, den Wasserfilm au zerteilen und das Wasser durch die Blöcke begrenzende Zweignuten hindurch ohne Schwierigkeiten zu Hauptnuten abzuleiten, xvelche die Blöcke von den Rippen trennen. Außerdem dient die Kante der Zweignuten zur Erzeugung einer wirkungsvollen Haftung an der Fahrbahn.

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Beim Mittelblock-Seitenrippen-Laufflächenprofil läßt sich der mittlere Laufflächenbreich sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung ohne Schwierigkeiten zusammenziehen. Folglich läßt sich die unregelmäßige Abnutzung im Schulterbereich, also die Schulterabnutzung, die dadurch hervorgerufen wird, daß durch die Kronenkrümmung die lineare Geschwindigkeit am Umfang in der Bodenberührungsfläche des Luftreifens zur Laufflächenschulter hin kleiner wird, in günstiger Weise dadurch mildern, daß der Unterschied der Umfangslängen, welcher die unregelmäßige Abnutzung infolge der erwähnten Zusammenziehung bzw. Verkleinerung in der Bodenberührungsfläche des Luftreifens induziert, absorbiert und die weiche Bodenberührungskonfiguration herbeigeführt wird. Außerdem ist die wirkungsvolle Milderung des weiter oben genannten, dem Luftreifen in Radial— Bauweise eigenen Nachteils möglich, der darin besteht, daß der Luftreifen daran gehindert wird, sich an die Fahrbahn— Oberfläche anzupassen, und daß sein Fahrkomfort ungenügend ist.

Es ist jedoch festzustellen, . daß unter harten Einsatzbedingungen beim Mittelblock-Seitenrippen-Laufflächenprofil anomale Abnutzung auftritt, die sich von der weiter oben erwähnten unregelmäßigen Abnutzung unterscheidet.

Zu solcher anomaler Abnutzung zählt erstens die "river wear"-Abnutzung, d.h. eine flußuferförmige, gestufte, schnabelförmige Abnutzung, die an einem Vorsprung an der Kante der in Umfangsrichtung verlaufenden Hauptnut entlang der Kante beginnt, zweitens eine ungleichmäßige Abnutzung, bei der sich nur mehrere Blöcke ungleichmäßig in bezug" auf die anderen Blöcke abnutzen, und drittens eine wellenförmige Abnutzung, die selektiv an der Auslaufseite sich gegenüberliegender Kanten der seitliehen Febexuaut in der Seitenrippe u.dgl. erzeugt wird«

Zu solcher anomaler Abnutzung gehört auch die sägenförmige Abnutzung„

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Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Luftreifen in Radial—Bauweise für Schwerfahrzeuge zu schaffen, der für hohe Geschwindigkeiten auf guter Straße geeignet ist und bei dem sich die vorstehend beschriebene anomale Abnutzung der Lauffläche ausschalten läßt, ohne daß sein Maßlaufverhalten verschlechtert wird.

Ein Luftreifen in Radial-Bauweise für Schwerfahrzeuge mit einem Mittelblock-Seitenrippen-Laufflächenprofil, bei dem der unmittelbar unter einer Lauffläche angeordnete Abschnitt des Luftreifens in hohem Maße durch eine Verstärkungskonstruktion verstärkt ist, die eine Karkasse mit im wesentlichen in einer radialen Ebene angeordneten Gordeinlagen und eine um die Karkasse aufgelegte Gürtelschicht mit Cordeinlagen aus Metalldraht aufweist, und bei dem zwei verhältnismäßig breite Hauptnuten sich in Umfangsrichtung des Luftreifens erstrecken und in Richtung der Luftreifenbreite in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der zwischen wenigstens 20$ der Laufflächenbreite und höchstens 60% der wirksamen Breite der Gürtelschicht beträgt, und die Lauffläche in einen mittleren Bereich und zwei seitliche Bereiche unterteilen, eine verhältnismäßig schmale, zickzackförmige oder ungefähr zickzackförmige Nebennut sich in umfangsrichtung des Luftreifens erstreckt und jeden der drei Bereiche in zwei Abschnitte unterteilt, und eine Zweignut im mittleren Bereich der Lauffläche angeordnet ist, die Nebennut des mittleren Bereiches abwechselnd mit der rechten und der linken Hauptnut verbindet und den mittleren Bereich der Lauffläche auch in der Umfangsrichtung unterteilt, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß jede der Hauptnuten eine Breite hat, die 5 bis 9% der Breite der Lauffläche beträgt, und von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt ist, daß wenigstens die Kanten der Hauptnuten, welche den mittleren Bereich begrenzen, einer gebogenen oder wellenförmigen Linie folgen, die eine zugeordnete Teilung vom 0,3- bis 1,3fachen der Breite der Hauptnuten und·eine Spitze-zu-Spitze-Breite zwischen dem 0,1- und 1,0fachen der Breite der Hauptnuten hat, daß die Hauptnuten im wesentlichen einen direkten, durchgehenden

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Abführkanal bilden, daß die Zweignut eine Tiefe hat, die sehr viel kleiner ist als die Tiefe der Hauptnut und 14 bis 36$ dieser Tiefe entspricht, und daß die Zweignuten zusammen mit den Hauptnuten und den Nebennuten die Blöcke im mittleren Bereich der Lauffläche begrenzen.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen.der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.anhand schematischer Zeichnungen. Es zeigt:

Pig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil der Lauffläche eines LKW-Bus-Luftreifens mit einem herkömmlichen Mittelblock-Seitenrippen-Laufflächenprofil,

Pig. 2 eine Fig. 1 ähnliche Draufsicht auf einen LKW-Bus-Luftreifen mit einem Mittelblock-Seitenrippen-Laufflächenprofil nach der Erfindung,

Pig. 3 den Querschnitt IH-III in Pig. 2 und Pig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Pig. 3·

Pig. 1 zeigt einen Teil der Lauffläche eines LKW-Bus-Luftreifens mit ein-ra herkömmlichen Mittelblock-Seitenrippen-Laufflächenprofil, das zwei verhältnismäßig breite Hauptnuten 1 aufweist, welche rings um den Umfang der Lauffläche ausgebildet sind und die Lauffläche in drei Bereiche, nämlich in einen mittleren Bereich M und zwei seitliche Bereiche N,N unterteilen, sowie zwei verhältnismäßig schmale Nebennuten 2, die sich an der Seite rings um den Umfang der Lauffläche erstrecken und den zugehörigen seitlichen Bereich N in zwei Rippen unterteilen.

Die Hauptnuten 1 gemäß Fig. 1 haben einen Mittenabstand von 62,1 mm, eine Breite von 13,9 bis 15,9 mm, eine Tiefe von 14,7 nun, eine Spitze-zu-Spitze-Breite a von 5 mm-und eine Teilung ρ von 25 bis 31 mm. Eine im Zentrum ausgebildete zickzackförmige Nebennut 3 und Zweignuten 4 im mittleren Block sind 2,1 mm bzw. 1,7 bis 1,8 mm breit und 14,7 mm bzw-, 12,9 mm

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tief. Die seitliche Nebennut 2 in der seitlichen Rippe hat eine Breite von 3,0 bis 3,5 mm, eine Tiefe von 14,7 mm, eine Spitze-zu-Spitze-Breite a^f von 14,0 mm und eine Teilung p^f von 50,6 "bis 61,8-mm.

Die Verwendung des herkömmlichen LKW-Büs~Luftreifens gemäß' Fig. 1 sichert bedeutende Verbesserungen hinsichtlich des Naßlaufverhaltens als auch bei den Antriebs- und Bremsleistungen, bringt jedoch den Nachteil, daß der Luftreifen der weiter oben erwähnten anomalen Abnutzung unterliegt.

Versuche haben gezeigt, daß, sobald das erste Anzeichen für die obengenannte Abnutzung vorliegt, sich diese Abnutzung durch den weiteren Gebrauch des Luftreifens beschleunigt. Es steht daher fest, daß es sehr wichtig ist, Maßnahmen zu treffen, die bewirken, daß sich der Luftreifen schon vom ersten Gebrauch, an an die Fahrbahn anpaßt bzw, weich abrollt. Außerdem haben Versuche das überraschende Ergebnis gebracht, daß sich durch die anfängliche Auslegung und Anordnung der Mittelblöcke jegliches Auftreten aller anomalen Abnutzungsarten, einschließlich der obenerwähnten ungleichmäßigen Abnutzung ausschalten und folglich das Auftreten und Sichausbreiten der anomalen Abnutzung verhindern läßt, wodurch zu einer langen lebensdauer des Luftreifens beigetragen wird» Es hat sich also herausgestellt, daß sich durch die Auslegung und Anordnung der Mittelblöcke erreichen läßt, daß sich der Luftreifen an die Fahrbahnoberfläche anpaßt, und daß die Hauptursache, aus der sich bei harten Einsatzbedingungen für den Luftreifen die verschiedenen anomalen Abnutzungserscheinungen entwickeln, im anfänglichen Abnutzungsstadium des Luftreifens absorbiert und ausgeschaltet werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist auf diese Erkenntnis gegründet und schafft einen Luftreif en in Radial—Bauweise für Schwerfahrzeuge, der für hohe Geschwindigkeiten auf guter Straße geeignet ist und bei dem der obenerwähnte Effekt der Anpassung an die Fahrbahnoberfläche bei der Luftreifenkonstruktion

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berücksichtigt ist mit dem Ziel, die anomale Abnutzung der Lauffläche auszuschalten, ohne ihr Naßlaufverhalten zu verschlechtern.

Zur Beibehaltung oder sogar Verbesserung des Naßlaufverhaltens weist der erfindungsgemäße luftreifen einen Wasserabführkanal als ein im wesentlichen direkter, durchgehender Kanal auf, der sich in Umfangsrichtung des Luftreifens erstreckt und in der Lage ist, den unmittelbar unter der Bodenberührungsfläche des Luftreifens erzeugten Widerstand gegen das Abführen des Wasserfilms beträchtlich zu verringern.

Beim erfindungsgemäßen Luftreifen ist die Tiefe der den mittleren Bereich in Blöcke unterteilenden Nebennut sehr viel kleiner gewählt als die Tiefe der Hauptnut. Die Anwendung dieser Maßnahme schafft den bedeutenden Vorteil, daß sich jegliches Anzeichen für die unregelmäßige Abnutzung der Blöcke verhindern läßt, und daß es im anfänglichen Abnutzungsstadium, bis die Zweignuten verschwinden, möglich ist, das Zustandekommen der Hauptursache, aus der bisher die anomale Abnutzung entstanden ist, zu verhindern. Durch das Verschwinden der Zweignuten infolge der anfänglichen Abnutzung wird eine Mittelrippe freigelegt. Es läßt sich jedoch feststellen, daß alle latenten Ursachen für die anomale Abnutzung ausgeschaltet sind und die Anwendung des speziell ausgelegten Abführkanals das Naßlaufverhalten des Luftreifens sogar nach dem Verschwinden der Zweignuten in ausreichendem Umfang zu erhalten vermag.

Beim erfindungsgemäßen Luftreifen hat sich herausgestellt, daß die wellenförmige Abnutzung entlang der Kante der seitlichen Nebennuten, welche die Seitenrippe in Seiten- und Schulterrippen unterteilen, von der Spitze-zu-Spitze-Breite der Kante der seitlichen Nebennut abhängig ist. Damit diese wellenförmige Abnutzung mittels der weiter oben genannten weichen Anpassung des Luftreifens an die Fahrbahnoberfläche bzw. die Abrollweichheit des Luftreifens wirkungsvoll verhindert werden kann', ist es notwendig, die Zickzack-Schwingbreite bzw. die

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Zickzack-Spitze-zu-Spitze—Breite der Kante der seitlichen Nebennut zu verkleinern, ohne das Naßlaufverhalten des Luftreifens zu verschlechtern. Versuche haben gezeigt, daß, wenn die Zickzack-Teilung und die Spitze-zu-Spitze-Breite der Kante der seitlichen Nebennut mit maximal dem 2,0- bis 2,5fachen der zugeordneten Teilung bzw. mit maximal dem 1,8- bis 4,0fachen der Spitze-zu-Spitze-Breite der Hauptnut 'gewählt sind, es möglich ist, die wellenförmige Abnutzung wirkungsvoll zu verhindern, bei gleichzeitiger Sicherung des vorteilhaften Beitrags der seitlichen Nebennut zur Bewahrung sowohl der Antriebs- und Bremsleistungen als auch des Eaßlaufverhaltens des Luftreifens. Damit diese Eigenschaften in ausreichendem Maße entfaltet werden, muß in der Bodenberührungsfläche die laufflächenseitige Öffnung der seitlichen Hebennut erhalten bleiben. Folglich muß diese die Seiten- und Schulterrippe begrenzende seitliche Nebennut an ihrer Wand mit einer Plattform versehen sein, die als Abstandsstück dient und die Laufflächenseite der seitlichen-Nebennut offen hält. Wenigstens eine dieser Plattformen kann an einer Stelle angeordnet sein, die innerhalb eines Viertels der Länge der Bodenberührungsfläche gelegen ist.

Wie vorstehend beschrieben, ist zur Erfüllung der geforderten Luftreifen-Leistungen beim erfindungsgemäßen LKW-Bus-Luftreifen der unmittelbar unter der Lauffläche angeordnete Abschnitt des Luftreifens durch die radiale Karkasse und die Gürtelschicht mit Einlagencorden aus Metalldraht, vorzugsweise aus Stahldraht, verstärkt. Außerdem sind die beiden Hauptnuten, welche die Blöcke und Rippen des Mittelblock-Seitenrippen-Laufflächenprofils bestimmen, mit einem Mittenabstand angeordnet, der zwischen 20$ der Laufflächenbreite und 60$ der wirksamen Breite der Gurtelschicht beträgt. Wenn der Mittenabstand der beiden Hauptnuten kleiner als 20$ der Laufflächenbreite ist, liefert die Blockanordnung im mittleren Bereich keinen bedeutenden Beitrag zur Milderung der Schulterabnutzung. Wenn dagegen dieser Mittenabstand größer als 60$ der wirksamen Breite der Gürtelschicht ist, wird die Rippenbreite zu klein, um verhindern zu können, daß die Schulterabnutzung in solchem

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Maße beschleunigt wird, daß sie durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht mehr gemildert werden kann.

unter der wirksamen Breite der Gürtelschicht wird hier die Breite eines Bereiches verstanden, in dem sich jene Hauptcordeinlagen überlappen, die extrem schmale Cordeinlagen nicht einschließen, jedoch Cordexnlagen aufweisen, die unter einem Faden- bzw. Zenitwinkel von 10 bis 35° zur Reifenmittelebene gekreuzt angeordnet sind.

Beim erfindungsgemäßen Luftreifen hat die Hauptnut eine Breite von 5 bis Sfo der Lauf flächenbreite und ist von U-förmigem Querschnitt. Die untere Grenze ist zu dem Zweck festgelegt, das angestrebte Naßlaufverhalten unter Beibehaltung eines ausreichend großen Wasserabführungsvermögens sicherzustellen, während die obere Grenze festgelegt ist, um eine erforderliche Flächengröße der lauffläche zu erzielen. Die im wesentlichen U-förmige Gestaltung des Querschnitts der Hauptnut liegt darin begründet, daß dadurch für die Hauptnut ein ausreichendes Wasserabführungsvermögen unabhängig von der unvermeidlichen gleichmäßigen Abnutzung der lauffläche sichergestellt und der große Vorteil geschaffen ist, daß der Festigkeits- bzw. Steifigkeitsunterschied entlang der Kante der Hauptnut klein wird, wodurch die "river wear"-Abnutzung wirkungsvoll ausgeschaltet wird.

"Im wesentlichen U-förmiger Querschnitt" bedeutet im Sinne der Erfindung nicht nur, daß die sich gegenüberliegenden Nutwände im Querschnitt an der Reifenmittelebene parallel sind, sondern auch» daß sie gemäß Fig. 3 unter einem Winkel oi von 4° bis 8* gegen eine Normale zur Laufflächenoberseite geneigt sein können.

Außerdem ist die Kante der Hauptnut gebogen oder wellenförmig, wobei eine zugeordnete Teilung das 0,3- bis 1,3fache der Breite der Hauptnut und eine Spitze-zu-Spitze-Breite das 0,1- bis 1,Ofache der'Breite der Hauptnut beträgt. Mit anderen Worten,

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die Kante der Hauptnut ist dem gezahnten Rand einer Säge ähnlich und hat eine Teilung und eine Spitze-zu-Spitze-Breite, die sehr viel kleiner sind als diejenigen der für das herkömmliche laufflächenprofil verwendeten Zickzackform. Die Anwendung einer solchen Kantenausbildung schafft einen geraden, durchgehenden Wasserabf ührungskanal, der in bezug auf die Mittellinie der Hauptnut eine beträchtliche Breite hat und sich in Umfangsrichtung erstreckt, wodurch das Wasserabführungsvermögen sichergestellt ist und die flußufer- oder flußbettförmige, gestufte, schnabelförmige "river wear"-Abnutzung gemildert wird.

Wenn die zugeordnete Teilung weniger als das 0,3fache der Breite der Haupt nut beträgt und die Spitze-zu-Spitze-Breite kleiner ist als das 0,1fache der Breite der Hauptnut, kann nicht mit dem Kanteneffekt der Kante der Hauptnut, der am Antriebs- und Bremsverhalten des Luftreifens beteiligt ist, gerechnet werden. Wenn dagegen die zugeordnete Teilung mehr als das 1,3fache der Breite der Hauptnut beträgt und die Spitze-zu-Spitze-Breite größer ist als das 1,Ofache der Breite der Hauptnut, verhindern Vorsprünge im Wasserabführungskanal dessen Leitwirkung, wodurch das Naßlaufverhalten des Luftreifens verschlechtert wird.

Außerdem haben beim erfindungsgemäßen Luftreifen die die Blöcke begrenzenden Zweignuten eine Tiefe von 14 bis 36$, vorzugsweise von ungefähr 20$ der Tiefe der Hauptnut, damit sich der weiter oben genannte Anpassungseffekt wirkungsvoll entfaltet, Bei geringerer Tiefe, kleiner als die untere Grenze von 14$ der Tiefe der Hauptnut, wirken die Mittelblöcke eher ungefähr wie Rippen, so daß es unmöglich wird, die Schulterabnutzung durch die Seitenrippe zu mildern,, Wenn dagegen die Tiefe groß wird und die obere Grenze von 36% der Tiefe der Hauptnut übersteigt, dann entsteht die im Zusammenhang mit dem herkömmlichen Luftreifen gemäß Fig. 1 beschriebene unregelmäßige Abnutzung, so daß die mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen angestrebte Wirkung nicht zustande kommt. Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Zweignut eines in der Praxis am häufigsten

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verwendeten LKW-Bus-Luftreifens von der Größe 10.00R20 eine Tiefe von 3 bis 4 mm hat.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der LKW-Bus-Luftreifen nach der Erfindung verschiedene Arten von anomaler Abnutzung zu mildern vermag, ohne daß das Waßlaufverhalten des Luftreifens verschlechtert wird.

Es wird nun der technische Inhalt der Erfindung anhand Pig. 2, 3 und 4 beschrieben, wobei Pig. 2 eine Lauffläche eines LKW-Bus-Luftreifens nach der Erfindung zeigt, Pig. 3 eine Querschnittsansicht davon und Pig. 4 eine vergrößerte Darstellung einer Nebennut im seitlichen Bereich.

Gemäß Pig. 2 und 3 ist die Lauffläche des erfindungsgemäßen LKW-Bus-Luftreifens durch zwei in Umfangsrichtung sich erstreckende Hauptnuten 1 in Richtung der Breite in zwei seitliche Bereiche N , N und einen mittleren Bereich M unterteilt. Jeder seitliche Bereich N_Q ist durch eine zickzackförmige seitliche Nebennut 2 unterteilt, während der mittlere Bereich M durch eine zickzackförmige mittlere Nebennut 3 in zwei Abschnitte geteilt ist. Der mittlere Bereich M ist ferner durch Zweignuten 4, die mit der zickzackförmigen Nebennut 3 und einer Hauptnut 1 in Verbindung stehen, in mehrere Blöcke unterteilt. In jedem der seitlichen Bereiche N₀ ragt aus der Wand der zickzackförmigen seitlichen Nebennut eine Plattform 5 heraus.

Gemäß Pig, 3 ist der LKW-Bus-Luftreifen insofern verstärkt, als sein unmittelbar unter seiner Lauffläche angeordnete Abschnitt durch eine Karkasse 6 und eine Gürtelschicht 10 in hohem Maße verstärkt ist. Beim gezeigten Beispiel hat die Karkasse 6 eine Einlage mit Cordfäden aus- Stahl, die unter einem Winkel von 0* zur radialen Ebene des Luftreifens angeordnet sind, und die Gürtelschicht 10 hat eine Hauptschicht mit Cordfäden, die unter einem Winkel von 20° gegen die Umfangsrichtung des Luftreifens gekreuzt angeordnet sind,

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eine Dämpfungsschicht 8 mit Cordfäden, die unter einem Winkel von67° gegen die Umfangsrichtung des Luftreifens zwischen der Hauptschicht 7 imd der Karkasse 6 angeordnet sind, und eine Schicht 9 von geringer Breite, die sich zwischen den beiden in Umfangsrichtung verlaufenden Hauptnuten 1,1 erstreckt und um die Hauptschicht 7 aufgelegt ist.

BEISPIEL

Ein auf eine Felge aufmontierter und mit einem normalen Innendruck gefüllter LKW-Bus-Luftreifen nach der Erfindung hatte die folgenden Abmessungen:

Größe des Luftreifens; 10.Q0R20

Laufflächenbreite : 198 mm

wirksame Laufflächenbreite : 165 mm

Hauptnut in Umfangsrichtung

Spitze-zu-Spitze-Breite a : 2,5 mm

Teilungslänge ρ : 16,3 bis 18,1 mm

Nutbreite W : 15,5 bis 16,3 mm

Zwischenabstand zwischen den -

Hauptnuten (= M_Q) : 32,7% der Laufflächenbreite

Nuttiefe : 14,7 mm

Nut-Querschnittsgestalt : U-förmig

Neigungswinkel <* .

der Nutwand ; 4° bis 8"

Zickzackförmige mittlere Nebennut 3 im mittleren Bereich M

Spitze-zu-Spitze-Breite a" : 2,6 mm

Teilungslänge p" · - : 24,5 bis 27,1 mm

Nutbreite w^f : 1,8 bis 2,0 mm

Nuttiefe : 14,7 mm

Zweignut 4

Nutbreite : 1,6 mm

Nuttiefe ι 3,0 mm

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Plattform 5

Die zickzackförmigen seitlichen Nebennuten 2,2 in beiden seitlichen Bereichen N ,N weisen an jedem ihrer geradlinigen Abschnitte eine Plattform 5 auf.

Ausladung Wp : 1,5 mm

Tiefe d von Lauffläche bis

Plattform : 5 mm

Höhe h : 5 mm

Länge 1 ·: 4 mm

Länge der Bodenberührungsfläche

unter Last : 260 mm

Es wurde ein Vergleichsluftreifen auf der Grundlage hauptsächlich des herkömmlichen Luftreifens gemäß Fig. 1 hergestellt, der sich vom beschriebenen Luftreifen nach der Erfindung im wesentlichen dadurch unterschied, daß die zickzackförmige seitliche Nebennut 2 im seitlichen Bereich N eine Spitze-zu-Spitze-Breite a¹ von 10,4 mm und eine Teilungslänge p¹ von 51,6 mm hatte und nicht mit der Plattform 5 versehen war, und daß die Zweighut 4 die gleiche Tiefe wie die Hauptnut 1 hatte. Die anderen Merkmale, einschließlich der Verstärkungskonstruktion für die Lauffläche, waren die gleichen wie beim erfindungsgemäßen Luftreifen.

Sowohl der erfindungsgemäße Luftreifen als auch der Vergleichs— luftreifen gemäß der vorstehenden Beschreibung wurde mit einem

normalen Innendruck von 7,25 kp/cm gefüllt und bei 100?£ Belastung, d.h. mit einer Last von 2425 kp je Luftreifen auf einer Schnellstraße über eine Strecke von mehr als 20 000 km getestet. Danach wurden die wellenförmige Abnutzung und die unregelmäßige Blockabnutzung gemessen. Die Versuche haben bestätigt, daß der Luftreifen nach der Erfindung keine Anzeichen für die oben beschriebene anomale Abnutzung zeigte, und daß beim Vergleichsluftreifen eine Spur festgestellt wurde, die sich bei weiterem Gebrauch des Luftreifens zu der unregelmäßigen Blockabnutzung und zur wellenförmigen Abnutzung entwickeln würde.

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Aus dem Vorstehenden ergibt sich., daß beim erfindungsgemäßen Luftreifen die Hauptnut 1 eine große Breite innerhalb eines Bereiches von 5 bis 9$ der Laufflächenbreite hat, von U-förmigem Querschnitt ist und an der Kante eine Zahnung aufweist, deren Zahn- oder Zackenhöhe kleiner ist als bei den herkömmlichen zickzsackförmigen Hauptnuten. Die Anwendung dieser Maßnahmen ergibt einen geraden, durchgehenden Wasserabführungskanal, mit dem sich eine Verschlechterung des Naßlaufverhaltens des Mittelblock-Seitenrippen-Laufflächenprofils durch hauptsächlich eine Reduzierung des Wasserabführungsvermögens wirkungsvoll vermeiden läßt. Außerdem ermöglicht die gezackte Ausbildung der Nutkante mit der kleinen zugeordneten Teilung, der kleinen Spitze-zu-Spitze-Breite und dem geringen Unterschied in der Steifigkeit entlang der Umfangskante, die sogenannte "river wear"-Abnutzung wirkungsvoll zu verhindern.

Die Blöcke im mittleren Bereich M werden in der Bodenberührungsfläche sowohl in Umfangs- als auch in radialer Richtung verkleinert, um in beiden seitlichen Bereichen N der Lauffläche den Unterschied zwischen ihren Umfangslängen wirkungsvoll auszugleichen, wodurch die sogenannte Schulterabnutzung verhindert wird, wozu an der Seiten- und Schulterrippe Neigung besteht.

Insbesondere ist es durch die Tiefe der Zweignut 4, die erfindungsgemäß 14 bis 36$, vorzugsweise 20$ der Tiefe der Hauptnut 1 beträgt, möglich, die unregelmäßige Abnutzung der Blöcke zu vermeiden, die festgestellt wurde, wenn die Tiefe der Zweignut 4 mehr als 36$ der Tiefe der Hauptnut 1 betrug. Außerdem hat die Zweignut 4 den Anpassungseffekt, der das latente Anzeichen bzw. Entstehen verschiedener Arten anomaler Abnutzung, einschließlich der unregelmäßigen Blockabnutzung, während des anfänglichen Abnutzungsstadiums bis zum Verschwinden der Zweignut 4 auszuschalten vermag.

Die Tiefe der Zweignut 4 wird nach der Tiefe der Hauptnut 1 bestimmt, die beim gezeigten Beispiel 14,7 mm beträgt.

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I)ie zickzackförmige mittlere Nebennut 3 zum Unterteilen der Blöcke im mittleren Bereich M in zwei Blockreihen hat eine Breite von 0,5 bis 2,5$ der Laufflächenbreite und somit die gleiche Breite wie die·Zweignut 4. Bei einer solchen Breite muß sowohl die mittlere Nebennut 3 als auch die Zweignut 4 ihre gegen die Lauffläche weisende offene Seite wenigstens dann offen halten, wenn der Luftreifen Berührung mit der Fahrbahn hat, um Wasser problemlos abführen zu können. Durch solche offene Nuten ist während der Drehung des Luftreifens eine kontinuierliche Ventilation gewährleistet, wodurch der Luftreifen gekühlt und Wärmestauung im Luftreifen verhindert wird.

Die mittlere Nebennut 3 hat die gleiche Tiefe wie die Hauptnut 1 und eine Spitze-zu-Spitze-Breite a'·, die ungefähr gleich ist mit der Spitze-zu-Spitze-Breite a der Hauptnut 1.

Die zickzackförmigen seitlichen Nebennuten 2,2, von denen jede den zugehörigen seitlichen Bereich N₀ der Lauffläche in eine Seiten- und eine Schulterrippe unterteilt, sind in einem Abstand voneinander angeordnet, der kleiner ist als die wirksame Breite der Gürtelschicht 10 und vorzugsweise 90$ derselben beträgt, wobei der Abstand zwischen den Mittellinien dieser Nebennuten 2 gemessen wird.

Jede Nebennut 2 hat eine Breite von 0,5 bis 2,5$ der Laufflächenbreite, ist von ungefähr U-förmigem Querschnitt und weist eine Zickzackteilung p^f und eine Spitze-zu-Spitze-Breite a¹ auf, die sehr viel größer sind als die der gezackten Kante der Hauptnut 1. Jede Nebennut 2 ist an wenigstens einer ihrer sich gegenüberliegenden Kanten mit einer Plattform 5 versehen, die zur anderen Kanten hin herausragt. Innerhalb eines Viertels der Länge der Bodenberührungsfläche des Luftreifens ist wenigstens eine Plattform 5 angeordnet. Alternativ kann eine der sich gegenüberliegenden Nutwände jeder Nebennut 2, die an der Seite der Schulterrippe gelegen ist, unter einem Winkel von vorzugsweise etwa 6" gegen eine Normale

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zur Laufi-iächenoberfläche geneigt sein, während die andere Nutwand parallel zur Normalen sein kann. Durch eine solche Querschnittsgestalt der Nebennut 2 ist eine Verbesserung der Steifigkeit der Schulterrippe möglich, um die ungleichmäßige Abnutzung im Schulterbereich und gleichzeitig ein Verstopfen der Nebennut 2 mit Steinen zu verhindern.

Dank der obenerwähnten Breite der Nebennut 2 ist es möglich, sie in der Bodenberührungsfläche des Luftreifens offen zu halten, was mit der Hilfe der Plattform 5 ein Wasserabführungsvermögen am seitlichen Bereich N der Lauffläche schafft, wodurch eine Verschlechterung des Naßlaufverhaltens verhindert wird.

Der weiter oben genannte Abstand zwischen den Nebennuten 2,2 ist unter Berücksichtigung des Bodenberührungsflächen-Verhältnisses zwischen der Schulterrippe und der Seitenrippe bestimmt, um die Schulterabnutzung und" die wellenförmige Abnutzung zu vermeiden. Es ist bekannt, daß das genannte Verhältnis zwischen 1:1,2 und 1:1,8 beträgt.

Die Zickzackform der seitlichen Nebennut 2 ist so bestimmt, daß ihre zugeordnete Teilung p^f das 2,0- bis 2,5fache der Teilung ρ der Hauptnut 1 und ihre Spitze-zu-Spitze-Breite a¹ das 1,8- bis 4fache der Spitze-zu-Spitze-Breite a der Hauptnut 1 beträgt. Durch eine solche Zickzackform der Nebennut 2 ist das Auftreten der wellenförmigen Abnutzung an der Schulterrippe verhinderbar.

Eine Vergrößerung der Spitze-zu-Spitze-Breite a¹ bei der Zickzackform der Nebennut 2 trägt zu einer Erhöhung sowohl der Antriebs- als auch der Bremsleistungen an den Schulter- und Seitenrippen des Luftreifens bei, führt jedoch zu einer Erhöhung der wellenförmigen Abnutzung. Um die Spitze-zu-Spitze-Breite wirkungsvoll verkleinern zu können, ohne die mit den vorstehend genannten Leistungen in Zusammenhang . stehende Gesamtlänge der Kante der seitlichen Nebennut 2 zu

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verringern, ist es von Vorteil, wenn gemäß Fig. 2 "bei der Zickzackform bei einzelnen Zacken der normale Spitzenbereich durch eine kleinere, gegensinnige Zacke ei-setzt ist.

Beim erfindungsgemäßen Luftreifen ist die seitliche Nebennut an ihrem geradlinigen Kantenabschnitt mit der Plattform 5 versehen, die aus der Kante herausragt und die Nebennut 2 offen hält und daher das Naßlaufverhalten des Luftreifens gewährleistet, wodurch die wellenförmige.Abnutzung ausgeschlossen wird. Zur Verbesserung der Naßlaufeigenschaft ist es von Vorteil, wenn die Oberseite der Plattform 5 an einer Stelle angeordnet ist, die gemäß Fig. 4 um den Abstand d tiefer liegt als die Oberseite der Lauffläche. Die Plattform 5 hat eine Höhe h, die nicht bis zum Nutgrund reicht, wodurch ein Wasserabführungskanal geschaffen ist, der sich durch die seitliche Nebennut 2 erstreckt. Die Länge 1 der Plattform 5 ist gleich oder größer als die Breite w der Nebennut 2, damit die Plattform 5 als Abstandsstück wirken kann, das die Nebennut 2 offen zu halten vermag.

Die mittlere Nebennut 3 kann auch mit der vorstehend beschriebenen Plattform 5 versehen sein.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß durch die' Erfindung die · Gesamtleistungen eines LKW-Bus-Luftreifens mittels eines speziellen Blockprofils verbesserbar sind, das einen Anpassungs— effekt bzw. eine zügelnde Wirkung hat, welche den Beginn einer sich ausbreitenden und entwickelnden anomalen Abnutzung, einschließlich Schulterabnutzung und ungleichmäßige Blockabnutzung, verhindert, ohne das Wasserabführungsvermögen zu verringern, das einen direkten Einfluß sowohl auf die Antriebsais auch auf die Bremsleistungen des Luftreifens, insbesondere auf das Naßlaufverhalten hat, das sich bei einem. Luftreifen in Radial-Bauweise mit einem Mittelblock-Seitenrippen-Laufflächenprofil bei besonders hoher Fahrgeschwindigkeit unter großer Last in der Schlupf- und Rutschfestigkeit auf nasser Fahrbahn und im Aquaplaningverhalten o.dgl. zeigt. Außerdem

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wird durch, die seitliche Nebennut unter dem Einfluß der oben erwähnten zügelnden Wirkung die wellenförmige Abnutzung ausgeschlossen, deren Gefahr die Schulterrippe ausgesetzt ist, und daher eine gute Nutzung des LKW-Bus-Luftreifens während seiner gesamten Lebensdauer ermöglicht.

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Claims

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DR₁-ING. FRANZ WUESTHOFF " "^

PATENTANWÄLTE "

DR. PHIL. FREDA ^UESTHOFF (l917-I9j6)

WUESTHOFF - v. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ _mPL.._ING. _CEKHAKD _{PULS (lW2}._I57l)

D'1'L.-CHcM. DIv, E. FREIHERR VON PECHMANN PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER. BEHRENS

MANDATAiKEs agrees pres l'office europeen des brevets dipl.-ing.; dipl.-wirtsch.-ing. rupert goetz

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2

TELEFON: (089) 66 2O JI TELEGRAMM: PIIOTECTPATENT TELEX: JZ4070

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PATENTANSPRÜCHE

Luftreifen in Radial-Bauweise für Schwerfahrzeuge mit

Mittelblock-Seitenrippen-Laufflächenprofil, bei dem der unmittelbar unter einer Lauffläche angeordnete Abschnitt des Luftreifens in hohem Maße durch eine Verstärkungskonstruktion verstärkt ist, die eine Karkasse mit im wesentlichen in einer radialen Ebene angeordneten Cordeinlagen und eine um die Karkasse aufgelegte Gürtelschicht mit Cordeinlagen aus Metalldraht aufweist, und bei dem zwei verhältnismäßig breite Hauptnuten sich in Umfangsrichtung des Luftreifens erstrecken- und in Richtung der Luftreifenbreite in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der zwischen wenigstens 20$ der Lauffläohenbreite und höchstens 60$ der wirksamen Breite der Gürtelschicht beträgt, und die Lauffläche in einen mittleren Bereich und zwei seitliche Bereiche unterteilen, eine verhältnismäßig schmale, zickzackförmige oder ungefähr zickzackförmige Nebennut sich in Umfangsrichtung des Luftreifens erstreckt und jeden der drei Bereiche in zwei Abschnitte unterteilt, und eine Zweignut im mittleren Bereich der Lauffläche angeordnet ist, die Nebennut abwechselnd mit der rechten und der linken Hauptnut verbindet und den mittleren Bereich der Lauffläche auch in der Umfangsrichtung unterteilt, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Hauptnuten (1) eine Breite (W) hat, die 5 bis 9$ der Breite der Lauffläche beträgt, und von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt ist, daß wenigstens die Kanten der Hauptnuten (1), welche den mittleren Bereich (M₀) begrenzen, einer gebogenen oder wellenförmigen Linie folgen, die eine zugeordnete Teilung (p) vom 0,3- bis 1,3fachen

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ORIGINAL INSPECTED

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der Breite (W) der Hauptnuten (1) und eine Spitze-zu-Spitze-Breite (a) zwischen dem 0,1- bis 1,0fachen der Breite (W) der Hauptnuten (1) hat, daß die Hauptnuten (1 ) im wesentlichen einen direkten, durchgehenden Abführkanal bilden, daß die Zweignut (4) eine Tiefe hat, die sehr viel kleiner ist als die Tiefe der Hauptnut (1) und 14 bis 36% dieser Tiefe entspricht, und daß die Zweignuteri '4) zusammen mit den Haupt— nuten (1) und den Nebennuten (2) die Blöcke im mittleren Bereich (M ) der Lauffläche begrenzen.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden seitlichen Bereichen (N ,N) angeordneten zickzackförmigen Nebennuten (2,2) eine Breite (w) haben, die 0,5 bis 2,5$ der Laufflächenbreite beträgt, von ungefähr U-förmigem Querschnitt sind und eine Zickzackteilung (p·) und eine Spitze-zu-Spitze-Breite (a¹) haben, die sehr viel größer sind als bei den den mittleren Bereich (M ) begrenzenden Kanten der Hauptnuten (1), wobei wenigstens eine der sich gegenüberliegenden Kanten der Nebennuten (2,2) mit wenigstens einer Plattform (5) versehen ist, die zur anderen Kante hin herausragt und eine Itänge (1) hat, die höchstens 25"/° einer Länge der Bodenberührungsfläche des Luftreifens beträgt.

3. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden seitlichen Bereichen (N₀,N₀) angeordneten Nebennuten (2,2) in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der höchstens gleich der wirksamen Breite der Gürtelschicht (10) ist, vorzugsweise höchstens 90$ dieser Breite beträgt.

4. Luftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der an den beiden seitlichen Bereichen (N_Q,N_Q) angeordneten Nebennuten (2,2) an ihrer geradlinigen Kante mit einer Plattform (5) versehen ist.

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5. Luftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform (5) eine Länge (1) hat, die wenigstens gleich der Breite (w) der Nebennuten (2,2) ist, und an einer Stelle angeordnet ist, an der sie vom Grund der Nebennut (2,2) getrennt ist.

6. Luftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Plattform (5) eine sockeiförmige Oberseite hat, die tiefer als die Oberseite der Lauffläche angeordnet ist.

7. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Nebennuten (2,2) an den beiden seitlichen Bereichen (N_O,N_Q) von solcher Querschnittsgestalt ist, daß die an der Seite der Schulterrippen angeordnete Kante der sich gegenüberliegenden Kanten gegen eine Normale zur Laufflächenoberfläche unter einem Winkel von vorzugsweise' etwa 6° geneigt ist, während die andere Nutwand zur genannten Normalen parallel ist.

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