DE4302365A1 - Fahrzeugreifen mit einer Profilrillen aufweisenden Lauffläche - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugreifen mit einer Profilrillen aufweisenden Lauffläche. Die Lauffläche weist verschiedene Positive - das sind erhabene Stellen - und Negative - das sind Längs- oder Querrillen oder Einschnitte - auf. Sofern Längsrillen vorhanden sind, trennen diese axial nebeneinander liegende Spuren von Positiven voneinander. Positive der gleichen Spur, die durch Querrillen voneinander getrennt sind, werden üblicherweise als Klötze bezeichnet. In zumindest einer Spur sind Positive durch Einschnitte in Lamellen aufgelöst. Die Erfindung bezieht sich sowohl auf solche Reifen, wo an einer oder beiden (axialen) Seiten einer Spur Einschnitte angeordnet sind (Anspruch 1) als auch auf solche, wo an vor- und/oder nacheilenden Klotzkanten Einschnitte angeordnet sind (Anspruch 3) als auch auf solche, wo an zumindest einer axialen und einer vor- und/oder nacheilenden Klotzseite Einschnitte angeordnet sind (Kombination der Ansprüche 1 und 3).

Im Gegensatz zu Slicks leiden profilierte Reifen an Spannungs­ konzentrationen im Grunde der Profilrillen. In Querrillen­ gründen entstehen die sich dort konzentrierenden Spannungen im wesentlichen durch übertragene Längskräfte, in Längsrillen­ gründen durch übertragene Querkräfte. Bei zu großer Spannungs­ konzentration im Profilrillengrund kann es im Zusammenwirken mit widrigen Extremtemperaturen, beispielsweise bei Betreiben eines Sommerreifens in arktischer Kälte oder eines Winter­ reifens im Sommer, zu Rissen im Profilrillengrund kommen, die im Zusammenwirken mit hoher Fahrgeschwindigkeit und den dabei auftretenden Fliehkräften bis zum Klotzabriß führen können.

Die DE-OS 36 19 149 lehrt zur Milderung dieses Problemes eine besondere Wölbung des Profilrillengrundes.

Gegenüber einem im Querschnitt im wesentlichen ebenen Rillen­ grund hat dies aber den Nachteil, daß insbesondere bei kleiner noch verbleibender Profilrillentiefe gegen Ende der Laufdauer das für eine Wasseraufnahme zur Verfügung stehende Rillen­ volumen verkleinert ist. Überdies wird die Formenherstellung durch eine solche Rillengrundgestaltung verteuert.

Ohne eine Kombination der Erfindung mit der vorbekannten Rillengrundgestaltung auszuschließen stellt sich die Aufgabe, eine andere Maßnahme zur Minderung der Spannungskonzentration im Rillengrunde anzugeben.

Die Aufgabe wird für Rillengründe von Querrillen in zumindest einer Spur von Positiven erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tiefe dieser Querrillen kleiner als die Tiefe der diesen Querrillen benachbarten Einschnitte ist. Für Rillengründe von Längsrillen an einer Seite mindestens einer Spur von Positiven wird die Aufgabe erfindungsgemäß analog gelöst, also dadurch, daß die Tiefe dieser Längsrille(n) an einer oder beiden Seite(n) mindestens einer Spur von Positiven kleiner ist als die Tiefe der dieser Längsrille bzw. diesen Längsrillen benachbarten Einschnitte.

Die tiefer als benachbarte Rillen reichenden Einschnitte lenken einen Teil der Kraftlinien vom Rillengrund weg mehr in die Nähe der Einschnittgründe. Desto geringer der Abstand zwischen einer zu entlastenden Rille und einem entlastenden Einschnitt, desto größer ist der Effekt; der Fachmann wählt für jede Klotzgröße mit einer Versuchsreihe oder vorzugsweise einer Finite-Elemente-Simulation einen solchen Abstand, daß die Spannungskonzentration am Grunde der tiefen Einschnitte mit der am Grunde der benachbarten Rille etwa übereinstimmt.

Dazu kann es auch dienlich sein, sich weiterer, auch weniger tiefer, Einschnitte zu bedienen; entscheidend ist nur, daß die Einschnitte in unmittelbarer Nachbarschaft von zu entlastenden Rillen tiefer sind als die zu entlastenden Rillen selbst. Gleichbedeutend ist, daß die zu entlastenden Rillengründe weniger tief liegen als die Gründe der benachbarten Ein­ schnitte; diese Darstellung ist für die Ansprüche gewählt.

Ein Kritiker mag einwenden, daß die gesenkte Anrißgefahr im Rillengrund mit einer erhöhten Anrißgefahr im erfindungsgemäß tieferen Einschnittgrund einhergeht, so daß nicht die Ausfall­ wahrscheinlichkeit des Reifens gesenkt sei, sondern sich lediglich die Ausfallursache etwas anders darstelle. Gegen diese Kritik sprechen Versuchserfahrungen. Im übrigen ist es analog der Überlegung, daß eine Kette immer nur so stark wie ihr schwächstes Glied ist, sinnvoll unter Inkaufnahme der Schwächung eines starken Gliedes ein schwächeres zu stärken. Weiterhin scheint insbesondere an Sommerreifen im Einschnitt­ grund sogar eine etwas größere Spannungskonzentration als im Rillengrund hinnehmbar zu sein aufgrund des dort kleineren UV- und Ozonangriffes.

Weil die maximale Tiefe aller Negative, egal ob Rille oder Einschnitt, im wesentlichen durch den Abstand zwischen der Laufflächenperipherie und der äußersten Gürtellage festgelegt ist kann nicht die Einschnittiefe beliebig vergrößert, wohl aber die Rillentiefe verringert werden. Eine Vergrößerung der Laufstreifendicke, die auch ohne Verminderung der Rillentiefe noch tiefere Einschnitte erlauben würde, ist aus ökologischen Gründen nicht möglich, weil dadurch der Kautschukverbrauch, die Masse des Reifenabfalles nach Ablauf der Lebensdauer und der Rollwiderstand und damit der Treibstoffverbrauch der mit solchen Reifen ausgestatteten Fahrzeuge steigen würde.

Gegenüber der gängigen Gestaltung mit 8 mm Profiltiefe und maximal 7 mm Einschnittiefe bei PKW-Reifen wird zweck­ mäßigerweise auf 7,7 mm Profiltiefe und 8,2 mm maximale Einschnittiefe übergegangen. - Die Steigerung der maximalen Negativtiefe von 8,0 auf 8,2 mm ist ohne Laufstreifen­ verdickung möglich, weil in die Einschnitte, die für PKW-Reifen zwischen 0,3 und 0,6 mm stark, für LKW-Reifen zwischen 0,4 und 1,0 mm stark ausgeführt werden, nur weniger große Steine eindringen können als in eine Rille, dementsprechend also auch der Sicherheitsabstand zur obersten Gürtellage verkleinert werden kann.

Bei der vorgeschriebenen Profilresttiefe von 1,6 mm verbleibt im Zusammenwirken mit den gegenüber der zitierten Entgegen­ haltung flacheren Rillengründen mehr Negativvolumen und damit ein höheres Maß an Sicherheit auf nassen Straßen.

Vorzugsweise wird mit den erfindungsgemäßen Merkmalen die Spannungskonzentration in den Gründen aller Rillen vermindert.

Die größte Minderung der Spannungskonzentration ergibt sich, wenn etwa parallel zu den erfindungsgemäß besonders tiefen Einschnitten noch weitere weniger tiefe - an sich bekannte - Einschnitte angeordnet sind. Eine solche Weiterbildung empfiehlt sich besonders für laufrichtungsgebundene Profile in der Nähe der Klotzkanten, die nacheilen, weil diese bei Maximalbremsungen dem größten Kraftangriff ausgesetzt sind.

Zwar wird der Grund einer Rille auch durch in der Draufsicht senkrecht zu der Rille angeordnete Einschnitte größerer Tiefe entlastet, jedoch ist der Effekt größer, wenn erfindungsgemäß besonders tiefe Einschnitte im wesentlichen parallel zu den zu entlastenden Rillen verlaufen, also in Nachbarschaft zu Quer­ rillen etwa parallel zu den Querrillen und in Nachbarschaft zu Längsrillen etwa parallel zu den Längsrillen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand dreier Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in Draufsicht einen erfindungsgemäßen Fahrzeugreifen mit laufrichtungs- und seitengebundenem Profil,

Fig. 2 einen Querschnitt und

Fig. 3 einen abgewickelten Längsschnitt durch die Lauffläche dieses Reifens.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht einen erfindungsgemäßen Fahrzeug­ reifen 1 mit einer Lauffläche 2 mit laufrichtungs- und seiten­ gebundenem Profil. Wegen Kombination beider Bindungen besteht ein Reifensatz aus zwei verschiedenen, zueinander bezüglich einer in Umlaufrichtung weisenden Achse symmetrischen Reifen­ mustern. Die vorgesehene Umlaufrichtung des dargestellten Reifenmusters weist auf dem Zeichnungspapier von unten nach oben. Es handelt sich um einen rechten Reifen 1 eines Reifensatzes, der so auf das nicht abgebildete Fahrzeug zu montieren ist, daß der auf der Zeichnung rechte Reifenrand 7 auf der Fahrzeugaußenseite liegt.

Das Profil weist verschiedene Rillen auf, die alle mit einem mit "3" beginnenden Bezugszeichen markiert sind und zwar Querrillen 3.4 in der linken Klotzspur 4, Querrillen 3.6 in der rechten Klotzspur 6, eine Längsrille 3.5 zur linken Seite des bandförmig umlaufenden Positivbandes 5 und eine Längsrille 3.5r zur rechten Seite des gleichen Positivbandes 5.

Die Positive der Lauffläche 2 sind allgemein mit "P" bezeichnet; die Positive der linken Spur 4 werden genauer mit P4, die der rechten Spur 6 mit P6 und das der mittleren Spur mit P5 bezeichnet.

Alle Einschnitte tragen allgemein das Bezugszeichen "E"; der Einschnitt in den Profilsteg P5 ist mit E5 genauer bezeichnet; weil in jedem der Positive P4 und P6 mehrere Einschnitte angeordnet sind, sind diese noch genauer differenziert: Der bezüglich der Umlaufrichtung voreilende Einschnitt in ein Positiv P4 heißt E4v, der entsprechende nacheilende E4n und der dazwischen liegende E4d. Analog sind die Einschnitte in die Klötze P6 mit E6v, E6n bzw. E6d bezeichnet.

Das zwischen den äußeren Klötzen P4 und P6 gezeigte, sich über den Umfang erstreckende Positiv P5 ist von der Reifenmitte etwas zur Fahrzeugaußenseite (rechts) hin versetzt, wodurch der Reifen - geminderte Übertragung von von links angreifenden Kräften in Kauf nehmend - mehr von rechts angreifende Kräfte übertragen kann als bei einer symmetrischen Profilierung. Da bei Kurvenfahrt - wegen der Schwerpunktlage oberhalb der Fahrbahn - die kurvenäußeren Räder mehr Querkraft übernehmen als die kurveninneren Räder, übersteigt die Steigerung der Querkraftübertragung an der Fahrzeugaußenseite die Minderung der Querkraftübertragung an der Fahrzeuginnenseite. So kann das Fahrzeug insgesamt höhere Querkräfte aufnehmen.

Dabei wird am Positiv P5 die zur Fahrzeugaußenseite weisende Kante und der daran anschließende Profilrillengrund der Längsrille 3.5r erhöhter Belastung ausgesetzt. Der dadurch gesteigerten Rißgefahr im Grunde der Rille 3.5r wird durch den dazu parallel verlaufenden Einschnitt E5 begegnet, der gemäß der Erfindung tiefer reicht als der Grund der Rille 3.5r.

Fig. 2 ist im gleichen Maßstab ein Querschnitt entlang dem in Fig. 1 mit "II" gezeigten Schnittverlauf durch die Lauffläche 2 des gleichen Reifens 1. Das zwischen den Positiven P4 und P6 angeordnete Positiv P5 wird auf der Fahrzeuginnenseite, das ist in der Zeichnung links, von der Längsrille 3.5 und auf der anderen Seite von der Längsrille 3.5r begrenzt.

Die Tiefe oder Längsrille 3.5 beträgt in diesem Beispiel 8,0 mm; die Tiefe t_3.5r der anderen Längsrille 3.5r beträgt 7,7 mm und die Tiefe tE5 des dazu benachbarten, parallel verlaufenden Einschnittes E5 beträgt 8,2 mm. Der zu entlastende Grund der Rille 3.5r liegt also weniger tief als der Grund des entlastenden Einschnittes E5.

Fig. 3 ist im gleichen Maßstab ein abgewickelten Längsschnitt entlang dem in Fig. 1 mit "III" gezeigten Schnittverlauf durch die Lauffläche 2 des gleichen Reifens 1 innerhalb der Klotzreihe 4. Die Umlaufrichtung ist wie in Fig. 1 von unten nach oben. Die Gründe in den Querrillen 3.4 werden durch je drei Einschnitte E4 pro Positiv P4 entlastet und zwar einen voreilenden Einschnitt E4v, einen nacheilenden Einschnitt E4n und einen dazwischen liegenden Einschnitt E4d. Die voreilenden Einschnitte E4v und die nacheilenden Einschnitte E4n haben beide die gleiche Tiefe T_E4v,n von 8,2 mm, hinter der die Profilrillentiefe t_3.4 mit 7,7 mm zurückbleibt. Die Tiefe t_E4d der dazwischen, näher bei den nacheilenden Klotzkanten angeordneten Einschnitte E4d ist noch geringer, nämlich in diesem Beispiel 6,0 mm. Diese Weiterbildung steigert den Entlastungseffekt der beim Bremsen besonders hoch belasteten Bereiche der Rillengründe in der Nähe der nacheilenden Klotz­ kanten noch. Außerdem übernehmen die Einschnitte E4d so noch die Funktion der Verschleißanzeige mit: Verschwinden die Einschnitte E4d, so ist der Reifen auszutauschen.

Die ausführliche Beschreibung des Ausführungsbeispieles mit drei Figuren schränkt den Schutzumfang nicht ein, sondern dient nur der Erläuterung; Kern der Erfindung ist, gefährdete Gründe Profilrillen dadurch zu entlasten, daß sie weniger tief sind als benachbarte, vorzugsweise parallele Einschnitte.

Claims (4)

1. Fahrzeugreifen (1) mit einer Profilrillen (3) aufweisenden Lauffläche (2), die in durch Längsrillen (3.5, 3.5r) voneinander getrennte Spuren (4, 5, 6) von Positiven (P4, P5, P6) gegliedert ist und wo - an einer Seite oder beiden Seiten mindestens einer Spur (5) - Positive (P5) durch Einschnitte (E5) in Lamellen aufgelöst sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (t_3.5r) von einer Längsrille (3.5r) oder den Längsrillen an der oder den Seite(n) der Positiv-Spur(en) (S) kleiner ist als die Tiefe (t_E5) der dieser Längsrille (3.5r) bzw. diesen Längsrillen benachbarten Einschnitte (E5).

2. Fahrzeugreifen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu der Längsrille (3.5r) bzw. den Längsrillen benachbarten tieferen Einschnitte (E5) in der Draufsicht im wesentlichen parallel zu der Längsrille (3.5r) bzw. den Längsrillen verlaufen.

3. Fahrzeugreifen (1) mit einer Profilrillen (3) aufweisenden Lauffläche (2), mit zumindest einer Spur (4, 6) von Positiven (P4, P6), in der aufeinanderfolgende Positive (P4, P6) durch Querrillen (3.4, 3.6) voneinander getrennt sind und wo - in zumindest einer Spur (4, 6) - Positive (P) durch Einschnitte (E4, E6) in Lamellen aufgelöst sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (t_3.4, t_3.6) von Querrillen (3.4, 3.6) in zumindest einer Spur (4, 6) kleiner ist als die Tiefe (t_E4, t_E6) der diesen Querrillen benachbarten Einschnitte (E4, E6).

4. Fahrzeugreifen (1) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Querrillen (3.4, 3.6) benachbarten tieferen Einschnitte (E4, E6) in der Draufsicht im wesentlichen parallel zu den Querrillen (3.4, 3.6) verlaufen.