DE3882483T2 - Luftreifen für LKW ohne unregelmässige Abnutzung. - Google Patents
Luftreifen für LKW ohne unregelmässige Abnutzung.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf LKW-Luftreifen, die eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen ungleichmäßige Abnutzung aufweisen.
- Seit einiger Zeit wird die radiale Karkassenstruktur hauptsächlich bei LKW-Luftreifen verwendet. Wenn Reifen mit dieser Struktur bei Schwerlastfahrzeugen, wie beispielsweise Lastwagen oder Bussen, insbesondere bei frei laufenden Rädern, verwendet werden, erfolgt oft lange, bevor die Reifen ihre volle Abnutzungs-Lebensdauer erreichen, eine sogenannte ungleichmäßige Abnutzung, wodurch ihr Aussehen beeinträchtigt wird. Außerdem wird befürchtet, daß eine weitere Verwendung der Reifen in diesem Zustand zu einem Bruch von Stegbereichen, die Rippenausbrüche genannt werden, führt, wodurch Probleme bezüglich der Leistungsfähigkeit der Reifen hervorgerufen werden.
- Um die ungleichmäßige Abnutzung von Laufflächen zu vermindern, wurden viele Vorschläge für Kronenumriß-Konfigurationen und Laufflächen-Muster gemacht, besonders für Einschnitt-Anordnungen. Geeignete Gegenmaßnahmen zur Verhinderung einer ungleichmäßigen Abnutzung wurden bisher jedoch noch nicht vorgeschlagen.
- Zur Information kann als typische, bekannte Literatur beispielsweise genannt werden: Das Patent US-A-4.155.392, bei dem die Kronenumriß- Konfiguration variiert wird, und das Patent US-A-3.550.665, bei dem Einschnitte in einander gegenüberliegenden Seitenbereichen von jeder der Rippen vorgesehen werden.
- Um eine ungleichmäßige Abnutzung bei den Rillen zu verhindern, wird außerdem, wie in dem Patent US-A-4.200.134, eine Gegenmaßnahme vorgeschlagen, um eine Spannungskonzentration bei Vorsprüngen von entsprechend einer zickzackförmigen Rille angeordneten Stegbereichen zu verhindern mittels einer spannungsmildernden Rippe, die das gleiche Oberflächenniveau wie die Stegbereiche der Lauffläche hat, wobei sie jedoch durch die Rille von den Stegbereichen getrennt ist. Bei einer solchen Gegenmaßnahme neigt jedoch die spannungsmildernde Rippe selbst dazu, sich abzulösen. Selbst wenn eine ungleichmäßige Abnutzung verzögert werden kann, kann sie folglich letzten Endes nicht verhindert werden.
- Das obige Phänomen der ungleichmäßigen Abnutzung bei Reifen dieses Typs hängt natürlich von den Laufbedingungen, den Straßenoberflächenbedingungen, usw. ab. Wenn Reifen während längerer Zeit ausschließlich auf Auto-Fernstraßen laufen, variiert die Abnutzungsgeschwindigkeit, die die Umrißkonfiguration des Reifens ändert, entsprechend den (auf den Reifen einwirkenden) äußeren Kräften, die über die Lauffläche in der Bodenkontaktzone des Reifens ausgeübt werden. Unter diesen Umständen wird die Abnutzung in der Zone, in der die Abnutzung rascher erfolgt, zunehmend konzentriert und begünstigt.
- Dagegen gibt es gewöhnlich Techniken, um den Bodenkontaktdruck in einem Bereich zu erhöhen, in dem eine ungleichmäßige Abnutzung wahrscheinlicher vorkommt, oder Techniken, um die Scherkräfte zu vermindern (durch Kerben oder dergleichen), so daß eine zunehmend begünstigte Abnutzung beherrscht oder verzögert wird. Selbst wenn bei solchen Techniken eine beschleunigte Abnutzung verzögert werden kann, kann nicht verhindert werden, daß eine ungleichmäßige Abnutzung frühzeitig auftritt. Außerdem wurde oft beobachtet, daß sich die Lastaufteilung infolge der Abnutzung verändert, und daß eine ungleichmäßige Abnutzung erfolgt.
- Außerdem wird auf das Patent FR-A-2444576 verwiesen.
- Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, LKW-Luftreifen zu verwirklichen, bei denen einfache und zweckmäßige Gegenmaßnahmen gegen ungleichmäßige Abnutzung getroffen werden, wozu das Problem der ungleichmäßigen Abnutzung bei solchen Reifen grundlegend gelöst wird.
- Die vorliegende Erfindung beruht insbesondere auf Erkenntnissen, die bei gründlichen Experimenten, und Untersuchungen der Bewegungen, sowie der Richtungen der auf die Reifen einwirkenden Kräfte gewonnen wurden, und sie zielt darauf ab, Gegenmaßnahmen vorzuschlagen, um eine ungleichmäßige Abnutzung wirksam zu verhindern, wozu ungleichmäßige Abnutzung, die bei der Lauffläche des Reifens unvermeidlich erfolgt, örtlich verhindert wird, ohne die Leistungsfähigkeit des Reifens nachteilig zu beeinflussen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein LKW-Luftreifen verwirklicht, der eine ungleichmäßige Abnutzung verhindert, mit Hauptrillen, die sich in der Lauffläche des Reifens kontinuierlich über den Umfang des Reifens erstrecken, Stegbereichen, die durch die Hauptrillen getrennt sind, und abgestuften Zonen, von denen jede eine Oberfläche aufweist, die radial innerhalb einer Umrißlinie der Lauffläche gelegen ist und bei Betrachtung im Querschnitt eine Stufe bildet, wobei jede der abgestuften Zonen von den angrenzenden Stegbereichen durch zwei sich über den Umfang erstreckende Rillen oder schmale Einschnitte getrennt ist, so daß die Oberfläche von jeder der abgestuften Zonen einen bei ungleichmäßiger Abnutzung zu opfernden Bereich bildet, der innerhalb der Laufflächen-Bodenkontaktfläche zusammen mit der Lauffläche einen Reibungskontakt hervorruft, um die auf den Reifen wirkende Last zu tragen, wobei der bei ungleichmäßiger Abnutzung zu opfernde Bereich in dem Stegbereich so angeordnet ist, daß l'/l < 0,95 ist, wobei l und l' der nachstehenden Definition entsprechen.
- Bei einer solchen Bauweise kann eine ungleichmäßige Abnutzung des Reifens während der gesamten Nutzlebensdauer des Reifens leicht und zweckmäßig verhindert werden infolge der Wirkung der bei ungleichmäßiger Abnutzung zu opfernden Bereiche, die auf der Lauffläche örtlich vorgesehen sind, und zwar ohne die Leistungsfähigkeit des Reifens in besonderer Weise zu beeinflussen.
- Die Erfindung wird nachstehend nur anhand eines Beispiels weiter beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die Folgendes darstellen:
- Die Figuren 1(a) und (b) sind eine abgewickelte Ansicht bzw. eine Schnittansicht der symmetrischen linken Hälfte eines LKW-Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Die Figur 2 ist eine abgewickelte Ansicht einer symmetrischen, linken Hälfte eines anderen LKW-Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Die Figuren 3(a) und (b) sind eine abgewickelte Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer symmetrischen, linken Hälfte einer Variante der Figur 2 gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Die Figuren 4(a) und (b) sind eine abgewickelte Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer symmetrischen, linken Hälfte einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Die Figuren 5(a) und (b) sind eine abgewickelte Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer symmetrischen, linken Hälfte einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Die Figuren 6 und 7 geben weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen wieder.
- Die Figuren 8 und 9 sind schematische Ansichten, die erfindungsgemäße Reifen veranschaulichen.
- Die Figuren 10(a) und (b) sind Diagramme, die den Zusammenhang zwischen l'/l und den tangentialen Scherkräften bzw. den Zusammenhang zwischen dem Lastverhältnis bezüglich der normalen Last W und den tangentialen Scherkräften wiedergeben.
- Die Figuren 11(a) und (b) sind eine abgewickelte Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer symmetrischen, linken Hälfte einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Die Figuren 12(a) und (b) sind eine abgewickelte Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer symmetrischen, linken Hälfte eines Reifens gemäß dem Stand der Technik.
- Die Figur 13 veranschaulicht einen abgenutzten Zustand eines getesteten Reifens.
- Die Figuren 14 bis 24 zeigen noch weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen.
- Bei der vorliegenden Erfindung umfaßt das Laufflächen-Muster die Hauptrillen, die sich längs der Lauffläche kontinuierlich über den Umfang erstrecken, sowie Umfangsrillen und/oder schmale Einschnitte, wobei es nicht auf Reifen beschränkt ist, bei denen das Muster parallel zu dem Reifenäquator angeordnet ist und aus sogenannten geradlinigen Umfangsrillen besteht. Das Laufflächen-Muster kann gut bekannte, zickzackförmige Rillen umfassen. Außerdem umfassen die durch die obigen Hauptrillen getrennten Stegbereiche Rippen und Blöcke, die durch seitliche Rillen und/oder Hilfsrillen unterteilt sind, und Rippe-Block-Verbundmuster, die solche Rippen und Blöcke umfassen.
- Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche oder ähnliche Kennziffern gleiche oder ähnliche Bauteile.
- In den Figuren 1(a) und (b) sind eine abgewickelte Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer symmetrischen, linken Hälfte einer Lauffläche eines erfindungsgemäßen LKW-Luftreifens wiedergegeben. Die Kennziffern 1, 2 und 3 bezeichnen eine Hauptrille, einen Stegbereich, bzw. eine abgestufte Zone. Die Kennziffern 4, 5 und 6 bezeichnen eine schmale Rille, eine radiale Karkasse, bzw. einen Gürtel. Die Buchstaben w, b und δ bezeichnen die Breite der abgestuften Zone, die größte Breite des Stegbereichs, bzw. einen axialen Oberflächenniveau-Unterschied zwischen dem abgestuften Bereich und der Laufflächen-Oberfläche.
- Die Figur 2 ist eine abgewickelte Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der Reihen von Einschnitten 7 in den an die Hauptrillen und die schmalen Rillen angrenzenden Rändern von jedem der Stegbereiche 2 vorgesehen sind, um die an den Rillenrändern auftretenden Scherkräfte zu vermindern.
- Die Figuren 3(a) und (b) veranschaulichen eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der die Anzahl der Einschnitte 7', verglichen mit der Anzahl der Einschnitte 7 in der Figur 2, verringert ist, und stattdessen ein ausgekehlter Bereich 8 bei jedem der Vorsprünge des Reifens gebildet ist, um eine ungleichmäßige Abnutzung infolge auf den Reifen ausgeübter, seitlicher Kräfte zu vermindern.
- Die Figuren 1 bis 3 veranschaulichen Reifen, bei denen der Steg durch die schmalen Rillen 4, die die abgestufte Zone 3 festlegen, in eine Mittelrippe und eine Zwischenrippe aufgeteilt ist, während die Figuren 4(a) und (b) eine Ausführungsform veranschaulichen, bei der ein Steg in eine Seitenrippe und eine Zwischenrippe aufgeteilt ist.
- Die Figuren 5(a) und (b) veranschaulichen eine Ausführungsform, die eine mittlere Hauptrille 1' aufweist. Anstatt durch schmale Rillen 4 wie in der Figur 1 ist eine abgestufte Zone 3 von den Stegbereichen 2 durch Einschnitte 4' getrennt.
- Die Figuren 6(a) und (c) sind abgewickelte Ansichten von weiteren Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Figuren 6(b) und (d) sind Schnittansichten der Figuren 6(a) und (c) längs der Schnittlinie VIb-VIb bzw. VId-VId. In den Figuren 6(a) und (b) ist die abgestufte Zone 3 der Figuren 3(a) und (b) durch laterale Einschnitte 18 über den Umfang des Reifens unterteilt. In den Figuren 6(c) und (d) ist die abgestufte Zone 3 der Figuren 3(a) und (b) in ähnlicher Weise durch laterale Rillen 18' unterteilt. Dadurch werden Scherkräfte bei der abgestuften Zone 3 selbst vermindert.
- In den Figuren 7(a) und (b) sind abgewickelte Ansichten des Reifens der Figur 5 wiedergegeben, bei dem die Gegenmaßnahme der Figuren 6(a) und (b), bzw. der Figuren 6(c) und (d) angewandt ist.
- Als nächstes wird die Funktionsweise der oben erwähnten, erfindungsgemäßen Ausführungsformen erklärt.
- Wenn sich ein Reifen bei Einwirkung einer Last dreht, wird die Lauffläche im allgemeinen in tangentialer Richtung geschert, so daß eine Scherkraft in tangentialer Richtung bei der Lauffläche auftritt. Die Figur 8(a) zeigt die Verteilung der Scherkräfte bei den Stegbereichen 2 der Lauffläche in der axialen Richtung des Reifens. Die ausgezogenen Linien geben die Verteilung der Scherkräfte bei einem herkömmlichen Reifen wieder, dessen Schnitt in der Fig. 8(b) wiedergegeben ist. Die gestrichelten Linien geben die Verteilung der Scherkräfte bei einem erfindungsgemäßen Reifen wieder, dessen Querschnitt in der Figur 8(c) wiedergegeben ist, und der mit abgestuften Zonen 3 versehen ist (der Niveauunterschied δ bei jeder der abgestuften Zonen beträgt 2 mm). In der Figur 8(a) sind die Scherkräfte auf der Antriebsseite und der Bremsseite in der positiven bzw. negativen Zone der Ordinate wiedergegeben.
- Es wurde experimentell bestätigt, daß eine ungleichmäßige Abnutzung hauptsächlich in der negativen Scherkraftzone des Reifens erfolgt, und daß eine ungleichmäßige Abnutzung innerhalb der Laufflächen-Oberfläche wahrscheinlich an einer Stelle des Reifens erfolgt, an der die Scherkraft in tangentialer Richtung in der negativen Zone größer ist.
- Wie bei einem Vergleich der Verteilung der Scherkräfte zwischen den ausgezogenen Linien und den gestrichelten Linien in der Figur 8(a) klar ersichtlich ist, sind die Scherkräfte bei den Stegbereichen des erfindungsgemäßen Reifens, die die abgestuften Zonen aufweisen, mehr nach der positiven Zone verschoben als die Scherkräfte bei den Stegbereichen des herkömmlichen Reifens.
- Das heißt, es ist klar, daß die abgestuften Zonen 3 als bei ungleichmäßiger Abnutzung zu opfernde Bereiche dienen, die eine ungleichmäßige Abnutzung ertragen, die bei den Stegbereichen 2 der Lauffläche erfolgt wäre.
- Um den obigen Effekt zu erhalten, müssen die abgestuften Zonen 3 den Boden so berühren, daß bei den Stegbereichen 2 keine ungleichmäßige Abnutzung erfolgen kann. Außerdem müssen die abgestuften Zonen in radialer Richtung bis zu einem Niveau abgestuft sein, bei dem ausreichende negative Scherkräfte auftreten, damit die abgestuften Zonen als die bei ungleichmäßiger Abnutzung zu opfernden Zonen dienen.
- Daher ist es erforderlich, daß die Oberflächen der abgestuften Zonen den Boden innerhalb einer Bodenkontaktfläche der Lauffläche berühren, um eine auf den Reifen wirkende Last zu tragen.
- Um bei den abgestuften Zonen 3 tatsächlich negative Scherkräfte zu erzeugen, ist es erforderlich, das Verhältnis l'/l [siehe die Abdrücke der Reifen-Laufflächen in den Figuren 9(a) und (b)] auf weniger als 0,95 einzustellen, wobei l und l' die kürzere der Umfangs-Bodenkontaktlängen der an die Zone 3 angrenzenden Stegbereiche 2, bzw. die Bodenkontaktlänge der abgestuften Zone 3 sind, wenn 200% der normalen Last auf den Reifen einwirken. Wenn das Verhältnis l'/l kleiner als 0,95 ist, nimmt die in tangentialer Richtung auf die abgestufte Zone 3 wirkende Scherkraft in der negativen Richtung rasch zu, und wenn das Verhältnis l'/l kleiner wird, nimmt die Wirkung des Verhältnisses l'/l, das sich auf die Funktionsweise der bei ungleichmäßiger Abnutzung zu opfernden Bereiche bei der abgestuften Zone 3 auswirkt, weiter zu, wie in der Figur 10(a) gezeigt ist.
- Außerdem wird für den Niveauunterschied "δ" der abgestuften Zone 3 [siehe Figur 1(b) und Figur 5(b)] vorzugsweise ein solcher Wert eingestellt, daß die abgestufte Zone 3 bei Einwirkung von 50% bis 200% der maximalen Last des Reifens den Boden berührt. [Die maximalen Lasten sind für Reifen verschiedener Arten spezifiziert. Siehe beispielsweise bei TRA (Tire and Rim Association) "Tire load limit", JATMA (Japan Automobile Tire Manufacturer Association), "Tire Maximum Loads", usw.].
- In der Figur 10(b) sind die tangentialen Scherkräfte bei der abgestuften Zone wiedergegeben, die einen Grenzwert für das Niveau der abgesenkten Oberfläche bei spezifizierten prozentualen Belastungen aufweist. Der Grenzwert für das Niveau der abgesenkten Oberfläche bedeutet, daß die abgestufte Zone unter der spezifizierten prozentualen Belastung noch den Boden berührt. Wenn der Niveauunterschied der abgesenkten Oberfläche so klein ist, daß die abgestuften Zonen schon bei Einwirkung von weniger als 50% der maximalen Last den Boden berühren, werden keine ausreichenden negativen Scherkräfte erhalten, und wenn der Niveauunterschied der abgesenkten Oberfläche so groß ist, daß die abgestuften Zonen erst bei Einwirkung von mehr als 200% der maximalen Last den Boden berühren, wird die abgestufte Zone während der praktischen Verwendung des Reifens den Boden nicht berühren, so daß keine wirksamen Scherkräfte erhalten werden, wie aus der Figur 10b ersichtlich ist. In dem Diagramm der Figur 10(b) sind die tangentialen Scherkräfte in Abhängigkeit von der prozentualen Belastung für einen Reifen aufgetragen, der eine Lauffläche mit einer Profiltiefe von h = 20 mm aufweist, wobei der Elastizitätsmodul des Laufflächen-Gummis 53 kg/cm² beträgt. Die tatsächliche Laufflächen-Kontaktfläche S des Reifens wurde durch Änderung der prozentualen Belastung des Reifens, bezogen auf die normale Last W (2.700 kg) variiert, wobei die folgenden Werte erhalten wurden: S0,3:143 cm², S0,5:191 cm², S1,0:318 cm², S1,5:398 cm², S2,0:445 cm², und S2,3:461 cm². Der Index von S gibt die prozentuale Belastung an.
- Gemäß der Figur 10(b) werden die untere und die obere Grenze des Niveauunterschieds δ bezüglich der Querschnitts-Umrißlinie der Lauffläche mit Hilfe der folgenden Formeln bestimmt: Untere Grenze Obere Grenze
- Um ausreichende negative Scherkräfte bei den abgestuften Zonen zu erzeugen, dürfen die Stegzonen 2 die tangentiale Scherung der abgestuften Zonen 3 nicht behindern. Wenn die abgestuften Zonen geschert werden, sollten sie die Stegbereiche nicht berühren.
- Wenn die Gesamtbreite der abgestuften Zonen 3 in der axialen Richtung des Reifens kleiner als 5% der Bodenkontaktbreite der Lauffläche ist, kann keine ausreichende Wirkung erhalten werden, und wenn die Gesamtbreite größer als 25% der Bodenkontaktbreite der Lauffläche ist, ist die Abriebfestigkeit deutlich vermindert. Die Gesamtbreite der abgestuften Zonen liegt daher vorzugsweise in dem Bereich von 5 bis 25% der Bodenkontaktbreite B der Lauffläche.
- Wenn die tatsächliche Bodenkontaktfläche der gesamten abgestuften Zonen 3 20% der Bodenkontaktfläche der gesamten Stegbereiche übersteigt, ist die Abriebfestigkeit deutlich vermindert. Die tatsächliche Bodenkontaktfläche der gesamten abgestuften Zonen 3 beträgt daher vorzugsweise nicht mehr als 20% der gesamten Stegbereiche.
- Um die negativen Scherkräfte bei den abgestuften Zonen in wirksamer Weise zu erzeugen, ist es außerdem erforderlich, daß die Verformung der abgestuften Zonen keine Biegeverformung, sondern eine Scherung ist. Dazu ist es erforderlich, die Steifigkeit der abgestuften Zonen in der Drehrichtung zu erhöhen. Da dabei die Begrenzung besteht, daß die Abriebfestigkeit abnimmt, wenn die abgestufte Zone breiter gemacht wird, ist es erforderlich, die Steifigkeit der abgestuften Zone in der tangentialen Richtung zu erhöhen, wozu die Bodenkontaktlänge l' größer als die axiale Breite w der abgestuften Zone 3 gemacht wird. Ausreichende Wirkungen können erhalten werden, wenn die axiale Breite w der abgestuften Zone 3 nicht größer als die Hälfte der axialen Breite b der auf beiden Seiten angrenzenden Stegbereiche 2 ist.
- Im Folgenden werden spezielle Beispiele zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung wiedergegeben.
- Zunächst wurden die Vergleichsbeispiele 1 und 2 hergestellt, die bis auf die nachstehenden Abweichungen den in den Figuren 12 bzw. 1 wiedergegebenen Reifen entsprechen. Bei dem Vergleichsbeispiel 1 wurden keine Abrieb-Gegenmaßnahmen vorgesehen, während bei dem Beispiel 2 als Niveauunterschied der Oberfläche der abgestuften Zonen der Wert Null gewählt wurde. Weiterhin wurden Reifen mit einem Laufflächen-Muster gemäß den Figuren 1, 2, 3 bzw. 4 hergestellt, wobei der Niveauunterschied 8 und die Breite w der abgestuften Zonen dieser Reifen in der folgenden Tabelle 1 spezifiziert ist. Alle Reifen hatten die Reifengröße 10.00 R 20. Die Breite und die Tiefe der ungleichmäßigen Abnutzung bei diesen Reifen und den Reifen der obigen Vergleichsbeispiele wurden miteinander verglichen, wobei die Ergebnisse in der Tabelle 1 wiedergegeben sind.
- Bei den Tests wurde jeder der Reifen auf einem Vorderrad eines vierrädrigen Fahrzeugs mit zwei Antriebsrädern angebracht, und einem vollen Testlauf über eine Strecke von 80.000 km unterworfen. Zum Vergleich wurde die Gesamtbreite der abgetragenen Bereiche an den Rändern der Stegbereiche bei bis der linken Hälfte des Reifens, wie in der Figur 13 gezeigt, als ungleichmäßig abgenutzte Breite gewählt, während die durchschnittliche Tiefe der abgetragenen Bereiche bei den Bereichen bis als Tiefe der ungleichmäßigen Abnutzung gewählt wurde. Tabelle 1 Vergleichbeispiel Figur (Muster) Niveauunterschied δ (mm) Breite W (mm) Testergebnisse Ungleichmäßig abgenutzte Breite (mm) Ungleichmäßig abgenutzte Tiefe (mm)
- Es wurden Testreifen der Reifengröße 10.00 R 20 mit einem in den Figuren 4, 11 bzw. 12 dargestellten Laufflächen-Muster hergestellt. Bei dem Vergleichsbeispiel 3 wurde als Niveauunterschied δ des abgestuften Bereichs der Wert 0 mm gewählt, und bei dem Vergleichsbeispiel 4 wurde, wie aus den Figuren 12(a) und (b) ersichtlich ist, keine Abnutzungs-Gegenmaßnahme vorgesehen. Verschiedene Abmessungen dieser Reifen sind in der folgenden Tabelle 2 wiedergegeben. Tabelle 2 Vergleichbeisp. Figur (Muster) DW: Gesamtbreite der abgestuften Zonen TW : Laufflächen-Bodenkontaktbreite DS : Tatsächliche Bodenkontaktfläche der abgestuften Zonen TS : Tatsächliche Bodenkontaktfläche der Stegzonen Tabelle 3 Vergleichbeisp. Ungleichmäßig abgenutzte Breite (mm) Ungleichmäßig abgenutzte Tiefe (mm) Abnutzungsindex* Anmerkung: * Je größer der Abnutzungsindex ist, desto größer ist die Abnutzungsfestigkeit.
- Jeder der Reifen wurde auf einem Vorderrad eines vierrädrigen Fahrzeugs mit 2 Antriebsrädern angebracht, und bei normaler Last einem vollständigen Testlauf über eine Strecke von 80.000 km unterworfen.
- Nach dem Testlauf über 80.000 km wurde bei jedem Reifen die Größe der ungleichmäßigen Abnutzung bei den Stegbereichen bis auf die in der Figur 3 gezeigte Weise gemessen, wobei ein Vergleich der Gesamtbreite und der durchschnittlichen Tiefe der ungleichmäßig abgenutzten Bereiche vorgenommen wurde. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle 3 wiedergegeben.
- Wie aus den in der Tabelle 3 wiedergegebenen Ergebnissen klar hervorgeht, bewirken erfindungsgemäße, bei ungleichmäßiger Abnutzung zu opfernde Bereiche, daß die ungleichmäßige Abnutzung, die während beinahe der gesamten Abnutzungs-Lebensdauer des Reifens erfolgt, deutlich vermindert oder wirksam verhindert wird.
- Ähnliche Tests wurden ausgeführt bei einem Reifen mit zickzackförmigen Rillen 1, wie in den Figuren 14(a) und (b) gezeigt, einem Reifen mit zusätzlichen, seitlichen Rillen 7, wie in den Figuren 15(a) und (b) gezeigt, einem Reifen mit verrundeten Schultern, wie in den Figuren 16(a) und (b) gezeigt, und einem Reifen, wie in den Figuren 17(a) und (b) gezeigt, bei dem die Tiefe der an eine abgestufte Zone 3 angrenzenden, schmalen Rillen 4 variiert wurde. Dabei wurden ähnliche Ergebnisse wie bei dem in der Figur 1 wiedergegebenen Reifen erhalten.
- Die abgestufte Zone 3 kann nicht nur als innerhalb einer breiten Rille angeordnete Plattform ausgebildet sein, wie dies oben beschrieben wurde und in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht ist, sondern sie kann auch vom Verbundtyp sein, bei dem schmale Rillen 4, und Einschnitte 4' miteinander kombiniert sind, wie bei dem in den Figuren 18(a) und (b) wiedergegebenen Typ 9 mit tiefer gelegter Mitte, oder bei dem in den Figuren 19(a) und (b) oder den Figuren 20(a) und 20(b) wiedergegebenen Typ 10 bzw. 10' mit einer tiefer gelegten Seite.
- Außerdem ist bei Luftreifen bei einem Testlauf über eine große Strecke die Abnutzung in einem Stadium von einer mittleren Abnutzungsperiode bis zu einer späten Abnutzungsperiode deutlicher ausgeprägt und begünstigt als in einem anfänglichen Abnutzungsstadium. Wenn die axiale Breite der abgestuften Zone in der radialen Richtung eines Reifens konstant ist, übersteigt daher die Abnutzung der Stegbereiche in dem Stadium von der mittleren Abnutzungsperiode bis zu der späten Abnutzungsperiode das Abnutzungsverhinderungsvermögen der abgestuften Zonen. In manchen Fällen kann die ungleichmäßige Abnutzung der Stegbereiche nicht sicher verhindert werden. Während die in radialer Richtung äußere Fläche von jeder der abgestuften Zonen in radialer Richtung innerhalb der Querschnitts-Umrißlinie der Lauffläche gelegen ist, ist es daher vorzuziehen, daß die axiale Breite der in radialer Richtung inneren Seite von jeder der abgestuften Zonen größer ist als die axiale Breite der in radialer Richtung äußeren Seite von jeder der abgestuften Zonen.
- Wie in der Figur 21 gezeigt ist, ist beispielsweise die axiale Breite w der in radialer Richtung innersten Seite eines abgestuften Bereichs 3 größer als die axiale Breite x der in radialer Richtung äußersten Seite dieses abgestuften Bereichs 3. Das Verhältnis w/x liegt vorzugsweise in dem Bereich von 1,2 bis 5,0. Wenn nämlich das Verhältnis kleiner als 1,2 ist, kann die abgestufte Zone 3 eine ungleichmäßige Abnutzung der Stegbereiche in der späten Abnutzungsperiode während der Abnutzung der abgestuften Zone nicht genügend verhindern. Wenn andererseits das Verhältnis w/x größer als 5,0 ist, ist die axiale Breite x der in radialer Richtung äußersten Seite der abgestuften Zone so klein, daß eine ungleichmäßige Abnutzung selbst in dem anfänglichen Abnutzungsstadium nicht verhindert werden kann, oder daß die Bodenkontaktfläche der gesamten Lauffläche während des anfänglichen Laufstadiums so klein ist, daß die Abnutzungsfestigkeit selbst abnimmt.
- Die Figuren 22(a), (b) und (c) veranschaulichen eine weitere Variante der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Umfangsrillen 41 in einem Steg zickzackförmig angeordnet, wobei zwischen den Umfangsrillen 41 eine zickzackförmige, abgestufte Zone 31 gebildet ist. Bei dieser Bauweise wird, bei gleicher Breite der abgestuften Zone 31, die Bodenkontaktfläche größer als bei einer abgestuften Zone mit gerader Rippenform, so daß eine ungleichmäßige Abnutzung wirksamer vermindert werden kann. Außerdem sind bei dieser Ausführungsform die Umfangsrillen 41 in der gleichen Richtung wie die Seitenflächen der abgestuften Zone 31 geneigt, und außerdem ist die Breite der Umfangsrille 41 an der tiefsten Stelle der Umfangsrille kleiner als an ihrem offenen Ende.
- In den Figuren 23(a), (b) und (c) ist noch einer weitere erfindungsgemäße Ausführungsform wiedergegeben. Bei dieser Ausführungsform ist der Reifen der gleiche wie in den Figuren 22(a), (b) und (c), wobei jedoch der Abstand zwischen den Umfangsrillen 42 an der tiefsten Stelle der Umfangsrillen größer ist als an ihrem offenen Ende.
- Die Figuren 24(a), (b) und (c) veranschaulichen noch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform. Bei der wiedergegebenen Ausführungsform sind zwei Umfangsrillen 43 vorgesehen, bei denen die weit auseinander liegenden Seitenflächen der Stege bei gleicher Phase zickzackförmig sind, während ihre gegenüberliegenden Seitenflächen geradlinig sind. Zwischen diesen Umfangsrillen 43 ist eine geradlinie, abgestufte Zone 33 gebildet. Dabei nähert sich die abgestufte Zone in regelmäßigen Abständen dem Stegbereich 2 an.
- Wie oben erwähnt wurde, kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine ungleichmäßige Abnutzung des Reifens während seiner gesamten Nutzlebensdauer leicht und zweckmäßig verhindert werden infolge der Wirkung der bei ungleichmäßiger Abnutzung zu opfernden Bereiche, die auf der Lauffläche örtlich gebildet sind, und zwar ohne nachteilige Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit des Reifens.
Claims (8)
1. Luftreifen für LKW, bei dem eine ungleichmäßige Abnutzung verhindert
wird, mit Hauptrillen (1), die sich in einer Lauffläche des Reifens
kontinuierlich über den Umfang des Reifens erstrecken, Stegbereichen (2),
die durch die Hauptrillen getrennt sind, und abgestuften Zonen (3), von
denen jede eine Oberfläche aufweist, die radial innerhalb einer Umrißlinie
der Lauffläche gelegen ist und bei Betrachtung im Querschnitt eine Stufe
bildet, wobei jede der abgestuften Zonen von den angrenzenden Stegbereichen
durch zwei sich über den Umfang erstreckende Rillen (4) oder schmale
Einschnitte (4') getrennt ist, so daß die Oberfläche von jeder der abgestuften
Zonen einen für die ungleichmäßige Abnutzung zu opfernden Bereich bildet,
der innerhalb der Laufflächen-Bodenkontaktfläche zusammen mit der Lauffläche
einen Gleitkontakt hervorruft, um die auf den Reifen wirkende Last zu
tragen, dadurch gekennzeichnet, daß der bei ungleichmäßiger Abnutzung zu
opfernder Bereich in dem Stegbereich so angeordnet ist, daß l'/l < 0,95 ist,
wenn 200% der in dem Reifenstandard spezifizierten maximalen Last auf den
Reifen wirken, wobei l die kürzere Umfangsbodenkontaktlänge der an die
abgestufte Zone (3) angrenzenden Stegbereiche (2), und l' die
Bodenkontaktlänge der abgestuften Zone ist.
2. Luftreifen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegenüber
der Querschnitts-Umrißlinie abgesenktes Oberflächenniveau δ der abgestuften
Zone (3) der Lauffläche innerhalb eines Bereichs liegt, der durch die
folgende Ungleichheitsbeziehung festgelegt ist:
0,5.W/S0,5 h/E ≤ δ ≤ 2,0.W/S2,0 h/E
wobei bedeutet:
S0,5 : die tatsächliche Bodenkontaktfläche (cm²) der Lauffläche bei
50% der maximalen Last, die in dem Reifenstandard
spezifiziert ist;
S2,0: die tatsächliche Bodenkontaktfläche der Lauffläche (cm²) bei
200% der maximalen Last;
W : die normale Last (kg);
h : die Profiltiefe (cm); und
E : der Elastizitätsmodul des Laufflächen-Gummis (kg/cm²).
3. Luftreifen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gesamtbreite w der abgestuften Zonen (3) in der axialen Richtung des Reifens
innerhalb eines Bereichs von 5 bis 25% der Bodenkontaktbreite B der
Lauffläche liegt.
4. Luftreifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die tatsächliche Bodenkontaktfläche der abgestuften
Zonen (3) bei 200% der in dem Reifenstandard spezifizierten maximalen Last
nicht größer als 20% der tatsächlichen Bodenkontaktfläche der Lauffläche
ist.
5. Luftreifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die axiale Breite w von jeder der abgestuften Zonen (3)
nicht größer als die Hälfte der axialen Breite von jedem der an die
abgestufte Zone angrenzenden Stegbereiche ist.
6. Luftreifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die abgestufte Zone (3) über den Reifenumfang im
wesentlichen weitergeführt ist.
7. Luftreifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß jede der abgestuften Zonen (3) durch schmale Einschnitte
in Umfangsrichtung in eine Vielzahl von abgestuften Zonen-Abschnitten
unterteilt ist, wobei aneinandergrenzende abgestuften Zonen-Abschnitte bei
der in dem Reifenstandard spezifizierten maximalen Last innerhalb einer
Bodenkontaktfläche den Boden gleichzeitig berühren.
8. Luftreifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das in radialer Richtung äußerste Ende von jeder der
abgestuften Zonen (3) in radialer Richtung innerhalb der Querschnitts-
Umrißlinie der Lauffläche gelegen ist, und bei jeder der abgestuften Zonen
die axiale Breite der in radialer Richtung innersten Seite größer als die
axiale Breite der in radialer Richtung äußersten Seite ist.
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