DE3146362A1

DE3146362A1 - Reifen mit verbesserter laufflaeche

Info

Publication number: DE3146362A1
Application number: DE19813146362
Authority: DE
Inventors: Frank Edward 44319 Akron Ohio Matyja; Theodore Charles 44254 Lodi Ohio Warholic
Original assignee: General Tire and Rubber Co
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
Priority date: 1981-02-23
Filing date: 1981-11-23
Publication date: 1982-09-02
Also published as: JPS57147902A; LU83930A1; PT74460B; IT8125258A0; IT1139834B; FR2500375A1; GB2093777A; PT74460A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Reifen mit einer Lauffläche, die einen verbesserten Kraftschluß im Schnee ergibt.

Die Nuten und "sipes" in den Laufflächen der meisten Reifen haben Wände, die entweder im wesentlichen senkrecht zur Lauffläche sind, wie in den USA-Patenten 2 962 072; 3 658 108? 2 501 828 und 3 945 417 gezeigt, oder konvergieren zum Grund der Nut zur Bildung einer V-Form, wie in Fig. 3a des USA-Patentes 4 122 879 gezeigt. Nuten von dieser Art ergeben jedoch nicht den besten Kraftschluß im Schnee, da ihre Kanten dazu neigen, auf der Oberfläche des Schnees zu gleiten statt in diesen nach unten einzuschneiden. Die Schulternuten nach dem USA-Patent 4 214 618 und die Nuten nach dem USA-Patent 3 586 086 haben Wände, die mit spitzen Winkeln zur Lauffläche angeordnet sind. Diese Nuten erstrecken sich jedoch in der Umfangsrichtung um den Reifen herum und wirken daher nicht in der gleichen Weise, wie sich Quernuten in den Schnee eingraben würden.

Ein Reifen mit Quernuten, der einen besseren Kraftschluß im Schnee ergibt, ist in dem USA-Patent 2 891 594 von E₅, Ford gezeigt. Die Lauffläche des Reifens nach dem letztgenannten Patent hat außerordentlich große Nasen von fast quadratischem Querschnitt. Zwischen den Nasen sind ebenfalls große Nuten vorgesehen. Die Nasen und die Quernuten sind mit bezug auf die Senkrechte zur Lauffläche schräg nach innen und von der Richtung in der sich der Reifen drehen soll, weg gerichtet. Bei dieser Schrägführung graben sich die Nasen in weiche Erde oder Schnee

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weitgehend in der gleichen Weise wie die Zähne eines Hecktieflöffeis in unbefestigten Boden ein. Die sehr grossen Nasen machen jedoch den Reifen sehr schwer, und wenn die Fahrzeugkraftstoffeinsparung von wesentlicher Bedeutung ist, ist das zusätzliche Gewicht jeder Art von erweiterter Nase oder Rippe ein wesentlicher Nachteil bei dem Versuch, auf diese Weise den Kraftschluß im Schnee zu verbessern. Ferner besteht bei breiten Nuten zwischen den Nasen die Neigung, Steine und andere Abfälle aufzunehmen, welche den Reifen beschädigen können. Ein weiterer Nachteil besteht in diesem Falle, daß die schrägen Nasen, wie sie in dem Patent von Ford gezeigt sind, den Kraftschluß nur verbessern, wenn sich der Reifen in einer Richtung dreht. Es ist daher erforderlich, daß ein solcher Reifen auf das Rad so montiert wird, daß die Nasen in der richtigen ■Richtung zeigen, und in Fällen, in welchen solche Reifen weisse Seitenwandmuster oder eine Beschriftung auf der einen Seite zeigen, diese Reifen als zusammenpassende Sätze verkauft werden müssen. Ein weiterer Versuch zur Verbesserung des Kraftschlusses ist in dem USA-Patent 3 000 421 von N. Hack beschrieben, welcher die Verwendung abgerundeter geneigter Querrippen- vorschlägt, die Unter dem Kontaktdruck mit der Straße knicken. Die abgerundeten Formen der Spitze dieser Rippen haben zur Folge, daß sie radial nach innen gebogen werden, wodurch die Nuten zwischen ihnen unabhängig davon, in welcher Richtung sich der Reifen dreht, geschlossen werden. Nach dem Hack-Patent erhöht das Biegen dieser Rippen ihre Kontaktfläche mit der Straße und verbessert auf diese Weise den Kraftschluß. Solche Rippen mit abgerundeten Spitzen würden jedoch den Kraftschluß bei Substanzen, wie Schnee, bei welchen eine Einschneidwirkung notwendig ist, nicht verbessern, da durch das radiale Biegen nach innen an ihrer Kontaktstelle

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mit dem Boden die Rippen eine relativ glatte Fläche aufweisen/ welche die Neigung hat, über dem Schnee zu gleiten, statt in diesen einzuschneiden.

Ebenfalls ein weiterer Versuch zur Erhöhung des Kraftschlusses ist die Nutenausbildung, die in dem USA-Patent 3 104 693 von Bolenbach gezeigt ist. Bei diesem Muster sind Quernuten nach innen und in der gleichen Richtung geneigt, in der sich der Reifen drehen soll. Daher haben die Nuten, wenn sich der Reifen dreht, das Bestreben, sich zu schließen, wenn ihre Kanten auf den Boden auftreffen. In dem letzterwähnten Patent ist angegeben, daß dies den Kraftschluß verbessert, da sich mehr Lauffläche in direktem Kontakt mit der Straße befindet und da Wasser und Schlamm aus den Nuten herausgequetscht werden, wenn sie sich schließen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch festgestellt, daß solche Nuten den Kraftschluß im Schnee eher vermindern als erhöhen, und haben festgestellt, daß offene Nutenkanten, die sich in den Schnee eingraben, am meisten erwünscht sind.

Ein Nutenmuster, das sich als erfolgreich bei der Verbesserung des Kraftschlusses im Schnee erwiesen hat, ist eines, das von der Societe Pneumatici Pirelli S.p.A. vor mehreren Jahren auf Reifen versucht wurde, die in Straßen-Rallys verwendet wurden. Die Wände dieser Nuten haben eine umgekehrte Konizität, d.h. sie konvergieren zueinander bei ihrer Annäherung an die Lauffläche, statt zu divergieren, wie die Nuten von herkömmlicher Konizität. In der Nähe des Grundes der Nuten gehen die Wände in Ausrundungen über, so daß diese dem Querschnitt der Nut eine Tränentropfenform geben, wobei das schmale Ende des Tränentropfens sich an der Lauffläche befindet. Die Theorie bei der Pirelli-Nut besteht darin, daß die Nut Schnee innerhalb ihrer Tränen-

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tropfenform einschließt, und dieser Schnee das Bestreben hat, an dem Schnee am Boden jedesmal zu haften, wenn die Nutöffnung durch die Aufstanzfläche des rollenden Reifens hindurchgeht. Dieses Haften zwischen dem eingeschlossenen Schnee und dem Schnee am Boden erhöht daher den Kraftschluß. Ein Problem bei dieser Nut besteht darin, daß ferner die Neigung besteht, andere Dinge außer Schnee, wie Steine, Schlamm und andere Arten von Abfällen, einzuschließen» Die härteren Substanzen, wie Steine, können Schaden an den Gürtellagen des Reifens verursachen, wahrend.die weicheren Substanzen, wie Schlamm, der Oberfläche des Reifens eher weniger Kraftschluß geben kann als mehr Kraftschluß.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört es, einen Schneereifen zu entwickeln, der an seiner Lauffläche Quernutenkanten aufweist, die sich in den Schnee eingraben, um einen besseren Kraftschluß unabhängig davon zu erzielen, in;welcher Richtung sich der Reifen dreht.

Ferner gehört es zur Aufgabe der Erfindung, einen Reifen mit einem verbesserten Kraftschluß im Schnee zu entwickeln, der Nuten aufweist, welche nicht leicht Steine oder andere Abfälle einschließen.

Der erfindungsgemäße Reifen besitzt eine Lauffläche mit verbessertem Schneekraftschluß, der dadurch erzielt wird, daß die Lauffläche eine Reihe von Quernuten aufweist, deren beide Seitenwände in der gleichen ümfangsrichtung mit bezug auf die Senkrechte zur Lauffläche schräg sind. Eine der Seitenwände jeder der Nuten trifft auf die Lauffläche mit einem spitzen Winkel an einer nicht abgerundeten in den Schnee eingrabenden Kante auf, die sich quer mit bezug auf die Lauffläche erstreckt. Die Erfindung unterscheidet

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sich dadurch, daß die Seitenwände eines Teils der Quernuten in einer Richtung mit bezug auf die Senkrechte zur Lauffläche schräg sind und die Seitenwände der übrigen Quernuten in der anderen Richtung mit bezug auf die Senkrechte zur Lauffläche schräg sind. Vorzugsweise sind die Seitenwände der Nuten mit einem Winkel von etwa 15° mit bezug auf die Senkrechte zur Lauffläche schräg. Die Nuten können Wände haben, die zueinander im wesentlichen parallel sind, oder sie können im Querschnitt V-förmig sein.

Im Folgenden wird die Erfindung beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Schnitts eines erfindungsgemäßen Reifens;

Fig. 2 eine Ansicht des Reifens nach Fig. 1 im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Lauffläche des Reifens und

Fig. 4 eine Schnittansicht des Reifens, der dem Reifen nach Fig. 1 ähnlich ist, jedoch eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt und zwar in der gleichen Position am Reifen wie bei der Schnittansicht nach Fig. 2, die von dem Reifen nach Fig. 1 erhalten wurde.

Der in Fig. 1 gezeigte Reifen 2 besitzt eine Lauffläche 4, .mit sich in der ümfangsrichtung erstreckenden Nuten 6, welche die Lauffläche in fünf Umfangsrippen 7a, 7b, 7c,

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7d und 7e trennt. Die Rippen 7a bis 7c sind je durch schmale sich in der Querrichtung erstreckende Nuten 8 getrennt. Zusätzlich sind die Rippen 7b und 7d periodisch durch breitere Quernuten 9 unterteilt. Vorzugsweise sind die Nuten 8 und 9 schräg mit einem Winkel von etwa 15° zur wahren Querrichtung oder anders ausgedrückt mit einem Winkel von etwa 75° zur Umfangsrichtung angeordnet.

Wie sich aus der Schnittansicht von Fig. 2 ergibt, sind die Nuten 8 vorzugsweise sehr enge Schlitze, die gewöhnlich als "sipes" bezeichnet werden. Die Seitenwände 10 und 11 der Nuten sind im wesentlichen zueinander parallel und treffen sich mit abgerundeten Teilen 12, die den Grund der Nuten bilden. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Nuten 8 mit einem Winkel a (vorzugsweise 15°) zur Senkrechten zur Lauffläche 4 angeordnet, so daß, wenn sich der Reifen in der Richtung des Pfeils r dreht, die Kanten 16 in den Schnee einschneiden, in welchem der Reifen rollt, -in weitgehend der gleichen Weise, wie ein Hecktieflöffel in einen unbefestigten Boden beim Aufschaufeln einschneidet. Diese Wirkung hat zur Folge, daß die Wände 10 der Nuten etwas nach rückwärts gebogen werden, wodurch eine weitere seitliche Kraft zwischen dem Reifen und dem Schnee erzeugt wird, die das Gleiten verhindert.

Die Abmessungen der Laufflächenmuster sowohl der Reifen mit schrägen Nuten als auch derjenigen mit nicht schrägen Nuten waren die folgenden bei Verwendung der Abmessungen entsprechend den Bezugsbuchstaben nach Fig. 1 und 3:

Laufflächenbreite A: schmaler. Quernutabstand B:

schmale Quernutbreite C:

139,7 mm (5,5 ") 10,16 bis 15,24 mm

(0,4 bis 0,6 ")

1,016 mm (0,04 ")

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schmale Quernuttiefe D:

Neigung der schmalen Quernuten a

Neigungswinkel b der schmalen Quernuten i

Umfangsnutbreite E:
ümfangsnuttiefe F:
Schulterrippenbreite G: Zwischenrippenbreite H: Mittelrippenbreite S:
breite Quernutbreite K: breite Quernuttiefe L:

9,144 mm (0,3G ") 15'

für Reifen mit schrägen Nuten, für Reifen mit senkrechten Nuten

10,16 mm (0,40 ") 9,144 mm (0,36 ")

25.4 mm (1,00 ")

19.05 mm (0,75 ") 10,16 mm (0,40 ") 5,03 mm (0,20 ") 9,144 mm (0,36 ")

Die Reifen wurden unter Standard-Schneekraftschluß-Testbedingungen unter Verwendung einer Lage gepackten Schnees getestet, auf dessen Oberseite eine Lage zwischen 25,4 mm und 101,6 mm (zwischen 1 und 4 ") neuer ungepackter Schnee gefallen war.

Die Testergebnisse zeigten, daß die Reifen mit den mit 15° nach innen geneigten Nuten Reibungsbeiwerte hatten, die im Durchschnitt 48 % höher als die Reibungsbeiwerte der Reifen mit Nuten senkrecht zur Lauffläche waren. Dies war natürlich bei den Reifen, die sich.gegen den Schnee in der Richtung des Pfeils r in Fig. 2 drehen. Überraschenderweise war jedoch, wenn die Reifen mit den schrägen Nuten in der dem Pfeil r entgegengesetzten Richtung gedreht wurden? die Verringerung des Reibungsbeiwertes nicht nahezu ebenso groß wie die Zunahme in der entgegengesetzten Richtung. Der Reibungsbeiwert war nur 13 % niedriger als derjenige der Reifen mit Nuten senkrecht zur Lauffläche trotz des Druckes, der die schrägen Nutwände 10 (Fig. 2) gegen die Wände 11 drückte, statt die Wände voneinander weg

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zu spreizen, wie wenn die Reifen in ihren bevorzugten Richtungen rollten.

Wegen des bei den vorangehend beschriebenen Tests beobachteten überraschenden Phänomens wurde, der erfindungsgemäße Reifen mit stark verbessertem Kraftschluß in beiden Richtungen gebaut, wobei etwa die Hälfte seiner Quernuten 8 in der in Fig. 2 gezeigten Drehrichtung schräg sind, während eine gleiche Zahl von Nuten in der entgegengesetzten Drehrichtung schräg sind. Die Nuten 8 in den Rippen 7a und 7d sind in der in Fig. 2 gezeigten Richtung schräg, während die Nuten 8 in den Rippen 7b und 7e in der entgegengesetzten Richtung schräg sind. Die Nuten in der schmalen Mittelrippe 7c sind entweder senkrecht zur Lauffläche oder haben abwechselnde Nuten, die in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind. Da die Teile des Reifens mit Nuten, die von jeder Richtung in welcher sich der Reifen dreht, weggeneigt sind, einen verbesserten Schneereibungsbeiwert ergeben, der fast das Vierfache der Abnahme des Reibungsbeiwertes beträgt, der durch die Teile erhalten wird, deren Nuten ζμΓ Richtung der Reifendrehung schräg sind, ist das Ergebnis ein Reifen, der einen stark verbesserten Reibungsbeiwert bei SchneekraftT Schluß in beiden Reifendrehrichtungen hat.

Bei einer anderen in Fig. 4 gezeigten Ausfuhrungsform hat der Reifen 102 eine Lauffläche 104 mit Nuten 108, deren Wände 110 und 111 nicht parallel sind, sondern am Grund 112 der Nut zur Bildung eines V-förmigen Querschnitts zueinander konvergieren. Hierbei ist jedoch zu erwähnen, daß beide Nutenwände 110 und 111 in der gleichen Richtung schräg sind, insbesondere in einer Richtung, welche einen stark verbesserten Schneekraftschluß ergibt, wenn sich der

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Reifen in der dem Pfeil r entgegengesetzten Richtung dreht. Wie der Reifen 2 nach Fig. 1-3 hat der Reifen 102 Nuten 108, die in beiden Richtungen zum verbesserten Schneekraftschluß unabhängig von der Drehrichtung des Reifens schräg sind.

Obwohl mehrere Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, können innerhalb des Rahmens der Erfindung andere Ausführungsformen, Abänderungen und Zusätze vorgesehen werden.

Ende der Beschreibung.

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Claims

ί¹·

Ansprüche :

Reifen mit einer Lauffläche, die einen verbesserten Schneekraftschluß hat und mit einer Reihe von Quernuten versehen ist, wobei beide Seitenwände jeder dieser Nuten in der gleichen Umfangsrxchtung nit bezug auf die Senkrechte zur Lauffläche schräg sind und eine der Seitenwände jeder der Nuten die Lauffläche mit einem spitzen Winkel an einer nicht abgerundeten, in den Schnee eingrabenden Kante auftrifft, die sich quer mit bezug auf die Lauffläche erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände eines Teils der Nuten (8, 108) in einer Richtung mit bezug auf die Senkrechte zur Lauffläche (4, 104) schräg sind und

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die Seitenwände der übrigen Quernuten in der anderen Richtung mit bezug auf die Senkrechte zur Lauffläche schräg sind.
2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (10, 11) der Quernuten mit einem Winkel von etwa 15° mit.bezug auf die Senkrechte zur Lauffläche geneigt sind.
3. Reifen nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet, daß die Quernuten (8) Seitenwände (10, 11) haben, die zueinander im wesentlichen parallel sind.
4. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quernuten (108) einen V-förmigen Querschnitt haben.