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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
Luftreifen, bei dem das Laufgeräusch durch spezielles Begrenzen der
Neigungswinkel der Rillenwände einer Umfangsrille reduziert
ist, ohne den Aquaplaning-Widerstand zu verschlechtern.
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In den letzten Jahren haben, zusammen mit der Entwicklung
der Automobiltechnik, zunehmende bzw. höhere Geschwindigkeiten
und eine zunehmende Fahrzeugleistung neue Anforderungen an
Reifen gestellt, die im allgemeinen dazu geführt haben, daß das
Längenverhältnis der Reifen verringert wurde.
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Bei solch einem niedrigen Längenverhältnis eines Reifens
ist es wahrscheinlich, daß das Laufgeräusch verstärkt wird und
ein Aquaplaning-Phänomen auftritt, da die Bodenkontaktbreite
relativ groß ist.
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Im allgemeinen ist ein Reifen in dem Laufflächenteil mit
einer Vielzahl breiter, sich in der Umfangsrichtung des Reifens
durchgehend erstreckender Rillen versehen, die mit axial
inneren und äußeren Rillenwänden gebildet sind. Herkömmlicherweise
neigt sich die axial innere Rillenwand zu dem Reifenäquator,
und neigt sich die axial äußere Rillenwand zu der
Laufflächenkante.
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Solch eine herkömmliche Umfangsrille weist in ihrer
Längsrichtung eine gute Ableitungsfunktion auf, verursacht aber ein
Luftresonanzgeräusch. Dieses Geräusch wird durch die Luft in
dem Hohlraum erzeugt, der zwischen der Umfangsrille und der
Straßenoberfläche in dem den Boden berührenden Stück gebildet
wird, das während der Fahrt in Schwingungen versetzt wird. Das
Frequenzspektrum dieses Geräusches weist eine maximale Spitze
bei einer bestimmten Frequenz auf, deren Wellenlänge dem
doppelten der Hohlraumlänge entspricht.
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JP-A-63-68406 offenbart einen Reifen, der die Merkmale des
Oberbegriffs des Anspruchs 1 zeigt.
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In dem Fall eines Reifens für einen Personenkraftwagen
liegt die Frequenz der maximalen Spitze um 800 Hz bis 1 kHz,
was der für das menschliche Gehör empfindlichste Bereich ist,
und somit ist diese Luftresonanz eine Hauptquelle des
Geräusches von dem Reifen, weil das Geräusch von anderen Faktoren
heutzutage gut vermindert ist.
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Falls das Volumen der Umfangsrille verringert wird, kann
die Resonanz verhindert werden und das Geräusch kann vermindert
werden. Eine Abnahme der Ableitungsfunktion ist jedoch
unvermeidlich, und es ist dann damit zu rechnen, daß Aquaplaning
auftritt.
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen
Luftreifen zu schaffen, bei dem das Laufgeräusch
(Rollgeräusch), besonders das oben erläuterte Luftresonanzgeräusch,
ohne Verschlechterung des Aquaplaning-Widerstands vermindert
ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Luftreifen
einen Laufflächenteil, der mit zumindest einer Umfangsrille mit
einer axial inneren Rillenwand und einer axial äußeren
Rillenwand versehen ist, wobei die radial äußeren Kanten der axial
inneren und äußeren Rillenwände zu dem Reifenäquator verschoben
sind und die axial äußere Rillenwand die Oberfläche der
Lauffläche unter einem Neigungswinkel (Beta) von 0 bis 20 Grad
bezüglich der Senkrechten der Oberfläche der Lauffläche
schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß die axial innere Rillenwand
die Oberfläche der Lauffläche unter einem Neigungswinkel
(Alpha) von 25 bis 45 Grad bezüglich der Senkrechten zu der
Oberfläche der Lauffläche schneidet.
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Beim Fahren auf einer nassen Straße muß das zwischen der
Straßenoberfläche und der Lauffläche vorhandene Wasser durch
die Rillen abgeführt werden. Falls nicht, bleibt das Wasser
zwischen der Straßenoberfläche und den Laufflächenelementen,
wie z.B. Blöcken, Rippen und dergleichen, zurück, und man muß
damit rechnen, daß das Aquaplaning-Phänomen auftritt.
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In einer herkömmlich geformten Umfangsrille ist es
wahrscheinlich, daß Wasser in dem zentralen Laufflächenteil über
die Umfangsrille strömt, und es gibt einen axial auswärts
gerichteten Strom, weil sich die axial auswärts gerichtete
Rillenwand zu der Laufflächenkante hin neigt. Mit anderen Worten
bleibt das Wasser zwischen der Straßenoberfläche und den
Laufflächenelementen zurück, und es ist wahrscheinlich, daß
Aquaplaning auftritt.
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Im Gegensatz zu der herkömmlichen Rille ist der axial
auswärts gerichtete Wasserstrom über die Umfangsrille verringert,
weil die axial inneren und äußeren Rillenwände gemäß der
Erfindung
zu dem Reifenäquator hin geneigt sind, und das Auftreten
von Aquaplaning wird vermindert.
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Ferner ist die Querschnittsfläche geringer als bei der
herkömmlichen Rille, wie in Fig. 3 durch eine fiktive bzw.
strichpunktierte Linie dargestellt ist. Das Auftreten einer
Luftresonanz ist daher vermindert.
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Falls der oben erwähnte Winkel (Beta) kleiner als 0 Grad
ist, d.h. falls sich die axial äußere Rillenwand 7 zu der
Laufflächenkante hin neigt, wie oben erläutert, wird das Auftreten
von Aquaplaning wahrscheinlich. Falls der Winkel (Beta) größer
als 20 Grad ist, wird die Steifigkeit des Laufflächengummis um
den Teil der Rillenkante herum vermindert, und man muß damit
rechnen, daß ein ungleichmäßiger Verschleiß und ein Losreißen
stattfinden.
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Falls der oben erwähnte Winkel (Alpha) geringer als 25 Grad
ist, wird der Wasserstrom in die Rille von der axial innen
gelegenen Seite der Rille behindert und ein Wasserabfluß wird
vermindert. Falls der Winkel (Alpha) mehr als 45 Grad beträgt,
ist es wahrscheinlich, daß das in der Rille strömende Wasser zu
ihrer axial innen gelegenen Seite strömt. Als Folge wird in dem
Mittelteil der Lauffläche ein Wasserfilm gebildet, der den
Aquaplaning-Widerstand verringert.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun
ausführlich in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel von deren Laufflächenmuster; und
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Fig. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer
Umfangsrille.
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In den Fig. 1 bis 3 umfaßt ein Luftreifen 1 einen
Laufflächenteil 12, dessen Oberfläche 2 der Lauffläche konvex gebogen
ist, ein Paar axial beabstandete Wulstteile 14, ein Paar
Seitenwandteile 13, die sich zwischen den Laufflächenkanten E und
den Wulstteilen 14 erstrecken, ein Paar Wulstkerne 15, von
denen jeweils einer in jedem der Wulstteile 14 angeordnet ist,
eine Karkasse 16, die sich zwischen den Wulstteilen 14
erstreckt und um die Wulstkerne 15 von der axial innen gelegenen
Seite zu deren Außenseite umgestülpt sind, einen Gürtel 17, der
radial außerhalb der Karkasse 16 und innerhalb einer
Gummilauffläche
angeordnet ist, und, und einen aus Hartgummi hergestellten
Wulstfüller 18, der zwischen dem Hauptteil der Karkasse und
jedem umgestülpten Teil angeordnet ist und sich von dem Wulstkern
15 aus radial nach außen hin verjüngt.
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In dieser Ausführungsform ist der Reifen 1 ein Radialreifen
für einen Personenkraftwagen, und das als das Verhältnis der
Reifenquerschnittshöhe zur Reifenquerschnittsbreite definierte
Längenverhältnis beträgt 50%.
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Die Karkasse 16 in dieser Ausführungsform umfaßt zwei Lagen
Kordfäden, die radial unter einem Winkel von 75 bis 90 Grad
bezüglich des Reifenäquators C so angeordnet sind, daß die
Kordfäden in einer Lage die Kordfäden in der anderen Lage kreuzen.
Für die Karkaßkordfäden können organische Faserkordfäden, z.B.
Nylon, Polyester, Rayon, aromatische Polyamide oder
dergleichen, verwendet werden.
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Der Gürtel 17 in dieser Ausführungsform umfaßt eine radial
innere Lage und eine radial äußere Lage, wobei jede Lage aus
Kordfäden hergestellt ist, die parallel zueinander so gelegt
sind, daß die Kordfäden in einer Lage die Kordfäden in der
anderen Lage kreuzen. Für die Gürtelkordfäden können
Stahlkordfäden oder Kordfäden aus einer organischen Faser, z.B. Nylon,
Polyester, Rayon, aromatischem Polyamid oder dergleichen,
verwendet werden.
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Der Laufflächenteil 12 ist innerhalb der Laufflächenbreite
WT mit Umfangsrillen 3 und axialen Rillen 5 versehen.
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Die Umfangsrillen 3 erstrecken sich durchgehend in der
Umfangsrichtung des Reifens. Jede Rille hat eine Tiefe des 0,08
- bis 0,16-fachen der Laufflächenbreite WT und eine Rillenbreite
des 0,06- bis 0,12-fachen der Laufflächenbreite WT. Die
Rillenbreite wird in der Querrichtung der Rille gemessen.
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Nach Fig. 2 sind ein Paar axial innere Umfangsrillen 3A und
ein Paar axial äußere Umfangsrillen 3b vorgesehen.
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Die axial inneren Umfangsrillen 3A sind gerade Rillen, aber
die axial äußeren Umfangsrillen 3b sind zickzackförmige oder
gewellte Rillen. Die axial inneren Umfangsrillen 3A sind
einzeln auf jeder Seite des Reifenäquators C angeordnet. Die axial
äußeren Umfangsrillen 3B sind einzeln zwischen jeder der axial
inneren Umfangsrillen 3A und einer der Laufflächenkanten E
angeordnet.
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Die gepaarten Umfangsrillen 3A, 3B sind um den
Reifenäquator C bezüglich der axialen Lagen symmetrisch angeordnet.
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Die Rillentiefen HA und HB der Rillen 3A bzw. 3B sind die
gleichen Tiefen in dem Bereich des 0,08- bis 0,16-fachen der
Laufflächenbreite WT.
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Die Rillenbreiten WA und WB der Rillen 3A bzw. 3B liegen in
dem Bereich des 0,06- bis 0,12-fachen der Laufflächenbreite WT,
aber die Rillenbreite WA ist größer als die Rillenbreite WB.
(All dies gilt für neuwertige Reifen).
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Die Laufflächenbreite WT erstreckt sich hier zwischen den
Laufflächenkanten E, d.h. über die maximale Bodenkontaktbreite
zwischen den axial ganz außen gelegenen Kanten E des
Bodenkontaktbereichs, wenn der Reifen auf seiner Standardfelge montiert
und auf seinen Standarddruck aufgeblasen und mit seiner
Standardlast belastet ist. Die Standardfelge ist die für den Reifen
durch z.B. JATMA (Japan), TRA (USA), ETRTO (Europa) und
dergleichen offiziell zugelassene Felge, und der
Standardinnendruck und die Standardlast sind der maximale Luftdruck und die
maximale Reifenlast für den Reifen, die in der Tabelle
Luftdruck/Maximallast der gleichen Verbände offiziell festgesetzt
sind.
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Die Amplitude WW von Spitze zu Spitze der zickzackförmigen
Umfangsrillen 3B liegt in dem Bereich des 0,5- bis 1,5-fachen
der Rillenbreite WB. Die Folge der gewellten Umfangsrillen 3B
ist, daß, falls während einer Kurvenfahrt ein Seitenschlupf
auftritt, er allmählich auftritt, und daher unter solch einer
anomalen Bedingung die Steuerbarkeit des Fahrverhaltens
aufrechterhalten wird, wodurch die Stabilität beim Kurvenfahren
wirksam verbessert wird. Dieser Effekt kann nicht erhalten
werden, falls die Amplitude WW geringer als das 0,5-fache der
Rillenbreite WB ist. Falls die Amplitude WW größer als das 1,5-
fache der Rillenbreite WB ist, wird die Wasserableitung der
Rille vermindert.
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Die axialen Rillen 5 erstrecken sich durchgehend von der
axial innersten Umfangsrille zu der Laufflächenkante E. Deren
Tiefe liegt vorzugsweise in dem Bereich des 0,7- bis 1,0-fachen
der der Umfangsrillen 3.
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In dieser Ausführungsform erstreckt sich jede der axialen
Rillen 5 durchgehend von einer Laufflächenkante E zu der
anderen Lauflächenkante E, während sie alle Umfangsrillen
schneidet.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, hat jede axiale Rille 5
eine geöffnete V-förmige Gestaltung, und alle von diesen sind in
der gleichen Richtung angeordnet. Diese V-förmige Gestaltung
ist in der Laufflächenmitte C eher abgerundet als abrupt
gebogen, so daß der Teil zwischen den axial inneren Umfangsrillen
3A eine konkave Krümmung (in Fig. 2) aufweist, und der axial
äußere Rillenteil zwischen den axial inneren Umfangsrillen 3A
und den Laufflächenkanten E weist eine umgekehrte konvexe
Krümmung auf. Durch solch eine Gestaltung wird der
Wasserstromwiderstand von den Umfangsrillen 3A und 3B zu den axialen
Rillen 5 auf die Laufflächenkanten E zu verbessert, um den
Aquaplaning-Widerstand zu unterstützen.
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In dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist das
Laufflächenmuster bzw. -profil um den Reifenäquator C
spiegelsymmetrisch. Das Laufflächenmuster kann jedoch so asymmetrisch
sein, daß die rechte Laufflächenhälfte in Umfangsrichtung gegen
die linke Laufflächenhälfte um beispielsweise einen halben
Abstand der axialen Rillen 5 verschoben ist.
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In dieser Ausführungsform sind die axial inneren und
äußeren Umfangsrillen 3A und 3B geneigte Rillen 4. Der Ausdruck
geneigte Rille 4 meint eine Rille mit einer axial inneren
Rillenwand 6 und einer axial äußeren Rillenwand 7, von denen die
radial äußeren Kanten 6E bzw. 7E zu dem Reifenäquator C so
verschoben sind, daß die Rillenwände eine Neigung zu dem
Reifenäquator hin aufweisen.
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Wie in Fig. 3 dargestellt ist, schneidet die axial innere
Rillenwand 6 die Oberfläche 2 der Lauffläche, was die radial
äußere Kante 6E definiert.
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Der Neigungswinkel (Alpha) der axial inneren Rillenwand 6
bezüglich der Senkrechten N1 zu der Oberfläche 2 der Lauffläche
liegt in dem Bereich von 25 bis 45 Grad, vorzugsweise 28 bis 35
Grad.
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Die axial äußere Rillenwand 7 schneidet ferner die
Oberfläche 2 der Lauffläche, was die radial äußere Kante 7E definiert.
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Der Neigungswinkel (Beta) der axial äußeren Rillenwand 7
bezüglich der Senkrechten N2 zu der Oberfläche 2 der Lauffläche
liegt in dem Bereich von 0 bis 20 Grad, vorzugsweise 5 bis 15
Grad.
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In dieser Ausführungsform ist eine gerade Umfangsrille 21,
deren Breite und Tiefe geringer als die der Umfangsrillen 3
sind, auf dem Reifenäquator C angeordnet.
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Außerdem sind axiale Rillen 22, deren Breite und Tiefe
geringer als die der oben erwähnten axialen Rillen 5 sind,
zwischen den axialen Rillen 5 angeordnet.
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Jede axiale Rille 22 erstreckt sich von einer Stelle
zwischen den Rillen 3A und 21 zu einer Stelle zwischen der Rille
3B und der Laufflächenkante E, wobei sie die Rillen 3A und 3B
schneidet.
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Wie oben erwähnt, können alle Umfangsrillen 3 eine geneigte
Rille 4 sein, aber beispielsweise können nur die gepaarten
inneren Rillen, die gepaarten äußeren Rillen oder eine der
inneren und äußeren Rillen eine geneigte Rille 4 sein.
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Testreifen der Größe 225/50R16, die mit Ausnahme der
Neigungen der Rillenwände den gleichen Aufbau und das gleiche
Laufflächenmuster bzw. -profil aufwiesen, die in den Fig. 1 und
2 dargestellt sind, wurden vorbereitet und auf die folgenden
Funktionen hin getestet.
1) Rollgeräusch
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Gemäß der Roll-Testprozedur, die im japanischen JASO-0602
bestimmt ist, ließ man einen mit den Testreifen ausgestatteten
Personenkraftwagen mit Vierradantrieb und 3.000 cm³ auf einer
geraden Teststrecke über 50 Meter bei einer Rollgeschwindigkeit
von 35 km/h rollen, und der maximale Geräuschpegel in dB(A) des
Passiergeräusches wurde mit einem Mikrophon gemessen, das in
einer Höhe von 1,2 Meter und einem Seitenabstand von 7,5 Meter
von der Mittellinie der Teststrecke auf halber Strecke
aufgestellt wurde.
2) Profilgeräusch
Ließ man den gleichen Testwagen bei einer Geschwindigkeit
von 100 km/h rollen, wurde das im Innern des Wagens vernommene
Laufgeräusch in fünf Stufen ausgewertet. Je höher die Stufe
war, desto leiser war das Geräusch.
3) Aquaplaning-Widerstand
Beim Kurvenfahren des gleichen Testwagens auf einer nassen
Straße mit einer Wassertiefe von 6 oder 7 mm bei einer
Geschwindigkeit von 80 km/h wurde der Kurven- bzw. Wenderadius
allmählich verringert, um die Querbeschleunigung zu erhöhen,
und die kritische Querbeschleunigung wurde als der seitliche
Aquaplaning-Widerstand gemessen. Die Ergebnisse sind durch
einen Index basierend darauf angegeben, daß der Vergleichsreifen
1 100 ist. Je größer der Index, desto besser ist der seitliche
Aquaplaning-Widerstand.
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Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, wurde durch die Tests
bestätigt, daß die Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung den
Vergleichsreifen im Laufgeräusch und Aquaplaning-Widerstand
überlegen sind.
Tabelle 1
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*1) Das Minuszeichen des Außenwand-Winkels gibt an, daß
sich die Wand zur Laufflächenkante neigt.