DE69109812T2 - Feineinschnitte für Reifenlauffläche. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Feinschnitte für Reifenprofile und Luftreifen, welche ein solches Profil umfassen.
• Der Profilabschnitt eines Luftreifens umfaßt generell eine Vielzahl von sich umfänglich und sich lateral erstreckender Rillen, welche bodeneingreifende elastomere Klötze definieren. Die besondere Größe und Form dieser Elemente trägt in signifikanter Weise zu der Gesamtleistung des Reifens bei.
• Winterreifenprofile und Allwetterreifen haben üblicherweise eine Vielzahl von Feinschnitten, ein Reifen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 kann z.B. gesehen werden in "Nokia, Hakkapeliitta, Nr. 09 - Ein Winterreifen der 80er Jahre", erscheinend auf Seite 60 von "Gummibereifung", Band 56, Nr. 10, Oktober 1980, Bielefeld.
• Die Feinschnitte können eine radiale Tiefe aufweisen, welche vergleichbar ist zu der radialen Tiefe der Rillen, welche die jeweiligen Klötze umgeben, oder eine geringfügig kleinere radiale Tiefe. Die Tiefe kann auch variabel sein. Die Feinschnitte erhöhen die Anzahl der schneidenden bzw. eingreifenden bzw. beißenden Kanten. Der lokale Hochdruck an jeder schneidenden Kante verbessert die wischende bzw. verdrängende und grabende Wirkung der Profiloberfläche, was einen Reifen mit exzellenter Traktion auf Schnee und Eis versichert. Das relative, longitudinale Gleiten zwischen den beiden gegenüberliegenden Seiten eines Feinschnittes reduziert jedoch die Steifigkeit der Klötze und veranlaßt sie dazu, sich in dem Kontaktbereich zwischen Profil und Boden zu biegen. Dieses Biegen der Klötze führt zu einer verringerten Handhabungsleistung auf trockenem Boden und zu reduzierter Bremsleistung auffeuchtem Boden. Desweiteren führt die von dem Profil resultierende Steifigkeit zu einem reduzierten Widerstand gegen Abnutzung.
• Das Ziel der Erfindung ist es, eine Feinschnittauslegung für ein Winterreifenprofil zu schaffen, mit guten Bremseigenschaften auffeuchten Oberflächen und guten Traktionseigenschaften auf eis- und schneebedeckten Straßen.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Feinschnittauslegung bereitzustellen für ein Reifenprofil, welches ausreichende Kurvenleistung und geringe Profilabnutzung aufweist. Es wird bereitgestellt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Winterreifenprofil bzw. -lauffläche, wie es in den beigfügten Ansprüchen definiert ist.
• Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
• Zum Informieren bzw. Vertrautmachen von Personen, welche Fachmänner sind auf dem Gebiet, welches am nahesten von der Erfindung betroffen ist, werden einige bevorzugte Ausführungsformen nun mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Diese Ausführungsformen sind illustrativ und können auf vielen Wegen verändert werden, innerhalb des Gedankens und des Umfangs der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist.
• Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Reifenskizze, welche einen einzelnen, bodeneingreifenden, elastomeren Klotz zeigt, hergestellt in Übereinstimmung mit der Erfindung;
• Fig. 2-4 sind schematische Auf- oder Seitenansichten des einzelnen, bodeneingreifenden, elastomeren Klotzes, wie er in Fig. 1 gezeigt ist.
• Fig. 5 zeigt eine Serie von verschiedenen Klotzelementen, welche die Erfindung ausführen.
• Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht in der Auslegung der Ausrichtung der Feinschnitte bzw. Einschnitte bzw. Lamellierung, um die Vorteile der erhöhten Traktion zu nutzen, welche sie auf Eis und Schnee bereitstellen und zum Reduzieren der negativen Effekte, die sie aufweisen auf die Naßbremsund Kurveneigenschaften und die Reifenabnutzung. Es ist zu verstehen, daß die Erfindung angewendet wird auf neue Reifen, runderneuerte Reifen und auf Reifenprofile in Streifenform, welche zumindest teilweise vulkanisiert sind und ein Muster von Rillen und erhöhten Elementen einstückig darin aufweisen.
• Zum Zwecke dieser Erfindung ist eine Äquatorialebene eine Ebene, welche senkrecht zu einer Rotationsachse des Reifens ist, und durch die Mitte seines Profiles reicht, und zwar auf halbem Weg zwischen den Seitenwandungen des Reifens. Die Begriffe radial und radialwärts werden verstanden als Bezug auf Richtungen, welche senkrecht zu der Rotationsachse des Reifens sind, die Begriffe axial und axialwärts werden hierin verwendet in bezug auf Linien oder Richtungen, welche parallel zu der Rotationsachse eines Reifens sind und die Begriffe lateral und lateralwärts werden verstanden als Bezug auf Richtungen, welche von einer Seitenwandung eines Reifens zu der anderen Seitenwandung eines Reifens verlaufen. Rillen bedeutet einen länglichen, ausgelassenen Bereich in einem Profil, welcher sich umfänglich oder lateral in dem Profil erstrecken kann, und zwar in einer geraden, gebogenen oder einer Zickzackart. Ein Feinschnitt ist eine Rille mit einer Breite in dem Bereich von etwa 0,2 % bis 0,8 % der Profilbreite. Feinschnitte sind typischerweise gebildet durch Stahlblätter mit einer Dicke von etwa 0,5 mm, eingeführt in eine Spritz- oder Maschinenform; da Feinschnitte so eng sind, sind sie durch einzelne Linien dargestellt.
• Mit Bezugnahme auf Fig. 1, dort ist ein Luftreifen 10 schematisch dargestellt, der ein bodenberührendes Profil 11 besitzt. Das Profil ist flankiert durch ein Paar von Schultern 12, welche ihrerseits verbunden sind mit einem Paar Seitenwandungen 13, welche sich radial nach innen von dem Profil erstrekken, und jeweils in einem Reifenwulst 14 enden. Die Richtung der Rotation des Reifens ist angedeutet durch einen Pfeil D. Zur Verdeutlichung ist nur einer der Vielzahl von elastomeren Klötze bzw. Blöcke 15 dargestellt, welche zu jedem Zeitpunkt in dem Abdruck 16 des Reifens 10 angeordnet sind. Durch Abdruck ist gemeint die Kontaktfläche oder der Kontaktbereich des Reifenprofils mit einer flachen Oberfläche bei einer Geschwindigkeit 0 und unter normaler Last und unter normalem Druck. Die vordere Kante 17 und die hintere Kante 18 des Abdruckes 1 6 sind Begrenzungslinien für die Abschnitte des Reifenprofils welche im Begriff sind, jeweils den Reifenabdruck zu erreichen, bzw. zu verlassen.
• Die prinzipiellen Grundlagen der Auslegung der Feinschnitte gemäß der Erfindung können am besten beschrieben werden unter Bezugnahme auf Fig. 2, in der eine Aufsicht eines vergrößerten elastomeren Klotzes 15 gezeigt ist. Der Klotz erreicht die vordere Kante des Abdruckes des Reifens mit einem Abschnitt, welcher zu seiner Seite 20 gehört, im folgenden Vorderseite genannt, während der Klotz 15 den Abdruck durch seine hintere Kante verläßt, welche zu der umfänglich gegenüberliegenden Seite 21 gehört, welche im folgenden Rückseite des Klotzes genannt wird. Der Klotz 15 ist versehen mit einer Vielzahl von Feinschnitten, einer ersten Serie von Feinschnitten 22, im wesentlichen quer zu der Fortbewegungsrichtung D des Reifens und eine zweite Serie 23, im wesentlichen parallel dazu. Die Feinschnitte 22 und 23 begrenzen Segmente 25, bzw. 26 von elastomerem Material. Die Dicke solcher Segmente, gemessen quer zu der Mittellinie der Segmente liegt üblicherweise in einem Bereich zwischen 3 und 6 mm.
• Fig. 3 zeigt den Klotz 15, wenn er einer Bremskraft B unterworfen wird. Die Feinschnitte 23, welche parallel zu der Fortbewegungsrichtung D des Reifens sind, öffnen sich an der Vorderseite des Klotzes, wodurch der Klotzquerschnitt senkrecht zu der Fortbewegungsrichtung des Reifens erhöht wird; desweiteren verbleibt der größere Abschnitt des radial äußeren Oberflächenbereiches des Segmentes 26 in Kontakt mit der Straße. Eine parallele Ausrichtung der Feinschnitte relativ zu der Fortbewegungsrichtung des Reifens reduziert ebenfalls die umfängliche Steifigkeit der Rückseite des Klotzes und resultiert in reduzierter und regelmäßiger Abnutzung.
• Feinschnitte 22, welche senkrecht zu der Richtung der Bremskraft sind, haben jedoch eine schwächende Wirkung auf das Bremspotential des Reifenprofils: sie bevorzugen ein Biegen bzw. Beugen der zwischengelagerten Segmente 25 aus Gummi, so daß nur die Kanten dieser Segmente die Straße berühren. Diese Feinschnitte, welche zu einem Nachteil während der Bremsvorgänge führen, stellen einen Vorteil bereit, wenn Traktion auf eis- und schneebedeckten Straßen erforderlich ist. Dies kann gesehen werden in der Fig. 4, in der derselbe Klotz 15 dargestellt ist, welcher einer Traktionskraft T unterworfen ist. Das Biegen der Gummisegmente 25 erhöht die Gesamtlänge der schneidenden Kanten, welche die Straße berühren und resultiert in einer erhöhten, umfänglichen Wisch- und Grabwirkung des Klotzes. Die Feinschnitte 23, welche parallel zu der Fortbewegungsrichtung des Reifens sind, stellen keine zusätzliche Traktion bereit.
• In der Praxis kann die strikte Quer- und Parallelausrichtung der ersten und zweiten Serie von Feinschnitten bezüglich der Fortbewegungsrichtung nur selten ausgewählt werden, wie es beispielhaft in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist, jedoch, wenn die Ausrichtung der Feinschnitte entschieden wird, muß der Reifenauslegungsingenieur in Betracht ziehen, die Auslegung der Rillen, die spezifische Form der elastomeren Klötze, die Ausrichtung der Vorder- und Rückseiten der Klötze bezüglich zu der Äquatorialebene des Reifens, die Abnutzungsmerkmale des Reifenprofils, die physikalischen Merkmale des elastomeren Bestandteils, aus welchem das Profil besteht, etc.
• Einige Beispiele von elastomeren Klötzen, umfassend Feinschnitte gemäß der Erfindung, sind in Fig. 5 gezeigt. Die elastomeren Klötze 550 bis 559, welche zu verschiedenen Profilmustern gehören, jedoch der Einfachheit halber gezeigt sind, als wenn sie denselben Abdruck 516 erreichen, sind jeweils versehen mit einer Vielzahl von Feinschnitten.
• Wie hierin und in den Ansprüchen verwendet, ist die erste Serie der Feinschnitte definiert als die Feinschnitte, umfaßt in dem elastomeren Klotz, nahe seiner Vorderseite. Die zweite Serie von Feinschnitten ist definiert als nahe der Rückseite des Klotzes liegend. Ein Feinschnitt, gehörend zu der ersten Serie der Feinschnitte ist üblicherweise verbunden mit einem Feinschnitt, welcher zu der zweiten Serie der Feinschnitte gehört, und zwar durch einen Mittelabschnitt. Der Mittelabschnitt kann gebogen sein (siehe Klötze 550, 559), wellenförmig (siehe Klotz 557) oder gewinkelt (siehe Klötze 551, 552, 554, 555). In Übereinstimmung mit der Erfindung kann der Mittelabschnitt auch eine Zickzackform oder jegliche andere Form aufweisen, und zwar zum Einstellen der Steifigkeit der elastomeren Klötze in den verschiedenen Richtungen auf die erforderten Werte. Dies muß jedoch nicht interpretiert werden, als daß generell die Anzahl der Feinschnitte, gehörend zu der ersten Serie, gleich sein muß zu der Anzahl der Feinschnitte, gehörend zu der zweiten Serie. Einige Feinschnitte können verbunden sein durch einen Mittelabschnitt, während andere es nicht sind.
• Die erste und zweit Serie schneidet üblicherweise eine Seite des elastomeren Klotzes (siehe Klötze 550 bis 555, 557, 559), wobei sie durch einen Mittelabschnitt verbunden sind (siehe Klötze 550 bis 552, 554, 555, 557, 559) oder nicht (siehe Klötze 553, 556, 558 und Klotz 15 von Fig. 2). Eine Vielzahl von Feinschnitten der ersten oder zweiten Serie kann beide Seiten schneiden (siehe Klotz 556 und Klotz 1 5 von Fig. 2) oder keine der Seiten des elastomeren Klotzes (siehe Klotz 558). Alternativ kann eine erste Serie von parallelen Feinschnitten nahe der Vorderseite des Klotzes eine gewinkelte Beziehung zu einer zweiten Serie von parallelen Feinschnitten aufweisen, welche nahe der Rückseite des Klotzes angeordnet sind, ohne mittels eines Mittelabschnittes miteinander verbunden zu sein (siehe Klotz 556, 558 und Klotz 15 von Fig. 2). Die hier dargestellten Beispiele sollen nicht als erschöpfend angesehen werden.
• Gemäß der Erfindung sollte die erste Serie von Feinschnitten mit der Vorderkante 17 des Abdruckes 16 beim Erreichen des Abdruckes einen Winkel α bilden von maximal 40º, bevorzugt von maximal 20º. Bedingt durch die Form der Klötze und durch Steifigkeitsbetrachtungen des Profilmusters, kann es nicht möglich sein, alle Feinschnitte der ersten Serie von Feinschnitte, mit dem erwähnten α-Winkel-Wert zu versehen. In diesem Fall sollten zumindest 50 % und bevorzugt zumindest 70 % der Feinschnitte, welche in die verschiedenen Klötze eingeführt sind, die obigen Winkelwerte α aufweisen zum Erhalten der gewünschten Wirkung.
• Die zweite Serie von Feinschnitten sollte mit der Rückkante 18 beim Verlaß des Abdruckes des Reifens einen Winkel ß von zumindest 500 und bevorzugt von zumindest 70º bilden, um die erforderten Feuchtbremseigenschaften aufzuweisen und um die umfängliche Steifigkeit des elastomeren Klotzes zu reduzieren, um somit reduzierte und regelmäßige Abnutzung zu erhalten.
• Es ist desweiteren bevorzugt, daß die zweite Serie der in den Klötzen vorgesehenen Feinschnitte, angeordnet in der Schulter 512 des Reifens in Richtung der nahesten Schulterkante zeigen sollte (siehe Klotz 559 in Fig. 5) eher als in Richtung der Äquatorialebene des Reifens. In anderen Worten, sollte die zweite Serie von Feinschnitten angeordnet in den Schulterklötzen mit der Äquatorialebene einen Winkel von zumindest 45º und bevorzugt von zumindest 650 bilden. Es wird angenommen, daß Feinschnitte mit solch einer Neigung bezüglich der nahesten Schulterkante den Reifen mit exzellenter Kurvenleistung versehen. Wenn, bedingt durch Auslegungseinschränkungen bzw. -randbedingungen, es nicht möglich ist, allen der Feinschnitte der zweiten Serie die empfohlene Orientierung zu geben, sollte zumindest 50 % und bevorzugt zumindest 70 % der zweiten Serie der Feinschnitte welche in Klötzen vorgesehen sind, die in Schulterreihen angeordnet sind, die empfohlene Ausrichtung haben.
• Die Erfindung ist von hauptsächlichem Interesse für Richtungsprofile. Ein Reifen mit einem Richtungsprofil ist ein Reifen mit Eigenschaften wie z.B. Aquaplaningverhalten, Traktion oder Handhabung, welche abhängen von seiner Rotationsrichtung; mit anderen Worten: ein Richtungsprofil hat eine Auslegung zum Optimieren der Eigenschaften des Reifens in der Vorwärtsrichtung. Somit ist es äußerst wichtig, die Lehre der vorliegenden Erfindung in ein Richtungsprofil einzuführen, wobei seine Vorteile jedoch nicht darauf beschränkt sind. Jedoch, wenn die Auslegung der elastomeren Klötze per se nicht ausgerichtet ist, wird die Umfassung der Feinschnitte gemäß der vorliegenden Erfindung das Profil in ein Richtungsprofil verwandeln.
• Während einige repräsentative Ausführungsformen beschrieben wurden zum Zwecke der Darstellung der Erfindung, wird es dem Fachmann offenkundig werden, daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen hierin durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der in den Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.

Claims (10)

1. Winterreifenprofil (11), umfassend eine elastomere Substanz, welche sich umfänglich um die Rotationsachse des Reifens (10) erstreckt, wobei das Profil (11) umfaßt:

ein Paar von Schultern (12), welche die lateralen Kanten einer bodeneingreifbaren Oberfläche flankieren;

eine Vielzahl von Rillen, welche ein sich umfänglich erstreckendes Muster von elastomeren Klötzen (15) definieren, welche den Abdruck mit ihrer Vorderseite (20) erreichen und den Abdruck durch ihre Rückseite (21) verlassen, wobei jeder elastomere Klotz (15) mit einer ersten (22) und einer zweiten (23) Serie von Feinschnitten versehen ist,

wobei die erste Serie von Feinschnitten (22) nahe an der Vorderseite (20) den Abdruck (16) des Reifens (10 )vor der zweiten Serie (23) erreicht und die zweite Serie (23) nahe an dem hinteren Ende (21) den Abdruck (16) des Reifens (10) nach der ersten Serie verläßt

wobei zumindest 50 % der zweiten Serie von Feinschnitten (23) beim Verlassen des Abdruckes mit der hinteren Kante (18) des Abdruckes einen Winkel ß von zumindest 50º bilden;

dadurch gekennzeichnet, daß zumindest 70 % der ersten Serie der Feinschnitte (22) beim Erreichen des Abdruckes mit der vorderen Kante (17) des Abdruckes einen Winkel α bilden von maximal 40º.

2. Profil gemäß Anspruch 1, worin zumindest 70 % der ersten Serie der Feinschnitte (22) beim Erreichen des Abdruckes (16) mit der vorderen Kante (17) einen Winkel α bilden von maximal 20º.

3. Profil gemäß Anspruch 1 oder 2, worin zumindest 50 % der zweiten Serie der Feinschnitte (23) beim Verlassen des Abdruckes (16) mit der hinteren Kante (18) einen Winkel ß bilden von zumindest 70º.

4. Profil gemäß Anspruch 1, worin zumindest ein Feinschnitt der ersten Serie der Feinschnitte (22) eine Seite der elastomeren Klötze (15) schneidet.

5. Profil gemäß Anspruch 1, worin zumindest ein Feinschnitt der zweiten Serie von Feinschnitten (23) eine Seite der elastomeren Klötze (15) schneidet.

6. Profil gemäß Anspruch 1, worin zumindest 50 % der zweiten Serie der Feinschnitte (23), die in Klötzen vorgesehen sind, welche in der Schulter (12) des Reifens angeordnet sind mit der Äquatorialebene (EP) einen Winkel von zumindest 45º bilden.

7. Profil gemäß Anspruch 1, worin zumindest ein Feinschnitt der ersten Serie der Feinschnitte (22) durch einen Mittelabschnitt mit einem Feinschnitt der zweiten Serie der Feinschnitte (23) verbunden ist.

8. Profil gemäß Anspruch 1, worin der Mittelabschnitt gebogen oder gewinkelt ist.

9. Profil gemäß Anspruch 1, worin der Mittelabschnitt wellenförmig oder zickzackförmig ist.

10. Profil gemäß Anspruch 1, worin die Vielzahl von Rillen ein Richtmuster von elastomeren Klötzen definiert.