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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Fahrzeugreifen und mehr im einzelnen Lastwagenreifen
für den
schweren Einsatz. Die Erfindung ist besonders bei Lastwagen-Fahrvorgängen mit
langer Förderbewegung
beim Verringern der Abnutzung der Reifen der Vorderachse von Nutzen.
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Das
Problem unregelmäßiger Abnutzung
bei Langstrecken-Lastwagenreifen ist in der Technik wohlbekannt.
Lastwagenreifen, die eine Geradeausfahrt für einen großen Teil ihrer Lebensdauer
erfahren, entwickeln Abnutzungsmuster, die unterschiedlich sind.
Reifenspannungen aus dem Drehen und Manövrieren des Fahrzeugs liegen
nur für
begrenzte Zeit vor, verglichen mit Reifenspannungen, die von der
geraden Autobahn- bzw. Bundesstraßenfahrt mit hoher Geschwindigkeit
herkommen. Die Achsausrichtung des Lastwagens sowie die Verträglichkeit
der Lastwagenaufhängung
mit Lenkgestängen
werden bei der Erzeugung von Reifenabnutzung viel bedeutender. Normalspannungen
können
auch so wesentlich werden beim Erzeugen der Reifenabnutzung wie
die Längsspannungen
oder seitlichen Spannungen.
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Jene
Patente, die verschiedenartige Lösungen
für das
Problem der unregelmäßigen Abnutzung
und Haltbarkeit bei Lastwagenreifen an der Lenkachse offenbaren,
umfassen die US-Patente Nr. 4 214 618, 4 480 671, 4 890 658, 5 010
936, 5 099 899 und 5 131 444, das französische Patent Nr. 2 303 675
(FR675), das briti sche Patent Nr. 2 027 649 (GB649), das japanische
Patent Nr. 3-253 408 (JP408) und die PCT-Patentanmeldung Nr. 9 202
380-A (PCT380), wobei die US-A-4 480 671 einen Reifen gemäß dem Oberbegriff
der Ansprüche
1 und 7 offenbart. Diese Entgegenhaltungen offenbaren Mittel zum
Steuern der Gestalt eines Schulterbereiches einer Reifenlauffläche in der
Bemühung,
den Beginn unregelmäßiger Änderungen
in der Laufflächengestalt
zu begrenzen, wenn sich der Reifen abnutzt (d. h. Eisenbahnabnutzung).
Die Verwendung von Schulterrillen verschiedenartiger Größen und
an verschiedenartigen Stellen, wo der Berührungsbereich der Lauffläche in den
Schulterbereich übergeht,
ist offenbart. Jedoch offenbart keine dieser Entgegenhaltungen eine
Schulterrippe, die die Spannungen an der ersten, inneren Rippe verhindert,
um den Beginn der unregelmäßigen Abnutzung
zu verzögern
und deren Wachstum über
einen beträchtlichen
Teil der Lebensdauer der Reifenlauffläche zu verringern.
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Die
Verwendung schmaler Schulterrippen am Lastwagenreifen für die gelenkte
Vorderachse zum Steuern der Abnutzung an den Umfangs-Hauptrippen
ist in der Technik bekannt. Das allgemeine Problem bei den Lehren
der Technik ist durch die Tatsache gekennzeichnet, dass verhältnismäßig schmale
Schulterrippen und schmale Rillen, die die schmalen Schulterrippen
von der ersten inneren Rippe trennen, nur wirksam sind, wenn der
Reifen verhältnismäßig neu
ist. Die schmalen Schulterrippen nutzen sich rasch ab, und sie erzeugen eine
relativ große
Aussparung, so dass die schmale Schulterrippe keinen genügend großen Teil
der Reifenlast trägt,
nachdem anfängliche
Abnutzung erfahren wurde. Dieses Problem wird weder mit einer anfänglichen Aussparung
noch mit einer großen
anfänglichen
Aussparung gelöst,
da die Schulterrippe des Reifens während des anfänglichen
Abnutzungsvorganges ihre eigene, stabile Aussparungsgröße erzeugt.
Zum Verbessern der Abnutzung und Dauerhaftigkeit der Rippe wurde
die Verwendung breiterer Schulterrippen und etwas schmälerer Rillen
im australischen Patent 622 983 (AU983), in der PCT-Anmeldung Nr.
9 202 380-A (PCT380) und im japanischen Patent Nr. 2-253 408 (JP408)
offenbart. Diese Entgegenhaltungen werden in den folgenden Absätzen detaillierter
beschrieben.
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Das
australische Patent AU983 offenbart einen Reifen für Fahrzeuge,
die über
lange Strecken und bei Dauergeschwindigkeit mit mittleren bis hohen
Lasten auf dem Reifen fahren. Die Abnutzungs-Lebensdauer der Lauffläche ist
dadurch verbessert, dass man schmale Schulterrillen einfügt, die
eine Breite von 3,5 Millimetern haben, breite Schulterrippen, die
jeweils eine Breite von mindestens 13 Prozent der gesamten Berührungsbreite
haben, und eine Schulterrippenausnehmung mit einer Größe von zwischen
0,5 und 5,0 Millimetern. Die offenbarte Schulterrippenbreite ist
verhältnismäßig groß und beträgt mindestens
35 Millimeter für
einen Reifen mit einer Hauptlaufflächenbreite von 200 Millimetern.
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In
der PCT-Anmeldung PCT 380 ist ein Lastwagenreifen für lange
Strekken bei gleichmäßigen Geschwindigkeiten
offenbart, der eine erhöhte
Beständigkeit
gegenüber
der Ablösung
zwischen den Lagen einer unter der Lauffläche liegenden Verstärkung hat.
Die Ablösungsbeständigkeit
wird durch eine schmale Schulterrille, die eine Breite von zwischen
0,6 und 8 Millimetern aufweist, durch breite Schulterrippen, die
eine Breite von zwischen 17 und 34 Millimetern haben, und durch
eine Schulterrippenausnehmung verbessert, die eine Größe von weniger
als 40 Prozent der Tiefe der Hauptrillen der Lauffläche aufweist.
Wieder einmal ist die Breite der Schulterrippe verhältnismäßig groß, und auch
die bevorzugte Ausnehmung ist verhältnismäßig groß.
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Das
japanische Patent JP408 offenbart einen Reifen mit verringertem
Schulterabrieb und verringerter Kiesbeschädigung. Die Beständigkeit
gegenüber
Abrieb wird dadurch erreicht, dass man schmale Schulterrillen mit
einer Rillenbreite von 0,2 bis 3 Prozent der Breite der Hauptlauffläche umfasst,
während
die Schulterrippen eine Breite von mehr als 90 Prozent der Haupt-Rillentiefe
des Hauptabschnitts der Lauffläche
hat, mit einem um zwischen 20 und 60 Grad geneigten Berührungsoberflächenbereich,
aber das Patent sagt nichts aus über
die Größe der Schulterrippenausnehmung.
Der geneigte Berührungsoberflächenbereich
der Schulterrippe beträgt
mindestens 20 Grad, um dazu beizutragen, dass Kiesbeschädigungen
ebenso wie das Brechen und Reißen
von Rillen verhindert wird.
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Ein
anderes Konstruktionsmerkmal, das in der Technik bekannt ist, um
die Reifenlauffläche
beim Erhöhen
der Laufflächen-Lebenszeit
durch Verringern der unregelmäßigen Abnutzung
zu unterstützen,
ist der Zusatz räumlich
getrennter Drainagerillen, die sich von den Hauptrillen her seitlich
in die Hauptrippen erstrecken, sowie auch von den schmalen Schulterrillen
her in die ersten, inneren Rippen. Diese Drainage kann noch durch
geneigte Drainagerillen weiter verbessert werden, die in der Tiefenrichtung
von einer Normallinie zur Laufflächenoberfläche des
Reifens geneigt sind. Geneigte Drainagerillen sind im japanischen
Patent Nr. 5-338 418 (JP418) und in AU983 offenbart. In der JP418
sind die geneigten Drainagerillen so angeordnet, dass die Drainagerillen
ein inneres Ende haben, das dem oberflächenseitigen Ende während der
Vorwärtsdrehung
des Reifens nachläuft.
Diese geneigte Drainagerille wird verwendet, um die Rippensteifigkeit
zu senken. Keine Drainagerille ist neben dem schmalen Schulter-Endteil 2 (1) angegeben. Die geneigte
Drainagerillenanordnung, die in AU983 offenbart ist, ist unter einem
Winkel zur Normallinie an der Laufflächenoberfläche um zwischen 5 und 25 Grad
geneigt. Die Anordnung von Drainagerillen wird in dieser Entgegenhaltung
in Kombination mit einer sehr breiten Schulterrippe verwendet, wie
es schon vorher erörtert
wurde.
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In
einem noch anderen Konstruktionsmerkmal, das in der Technik dafür bekannt
ist, dass es die Reifenlauffläche
dabei unterstützt,
durch Verringerung der unregelmäßigen Abnutzung
die Lebensdauer zu erhöhen,
steuert die Laufflächenkonstruktion
das Maß normaler
Last auf den Hauptrippen durch Hinzufügen einer abgesetzten Rippe,
die neben der oder den zu schützenden
Rippen sitzt. In der Offenbarung der US444 berühren die abgesetzten Rippenzonen
den Boden innerhalb des Feldabschnitts der Hauptlaufflächenbreite,
um zum Tragen der Last des Reifens beizutragen. Die Gesamtbreite
innerhalb der abgesetzten Zonen liegt in einem Bereich von 5 bis
25 Prozent des Bodenberührungsbereiches
der Lauffläche,
und die abgesetzten Bereiche haben eine Ausnehmung, die proportional
zur Last auf dem Reifen und der Laufflächengröße ist, sowie umgekehrt proportional
zu dem Berührungsbereich
der Lauffläche
und dem Elastizitätsmodul
des Gummis der Lauffläche.
Größen der
Ausnehmung von 2 Millimetern oder mehr werden verwendet. Die Berührung der
abgesetzten Zone mit dem Boden beruht auf der Berührung mit
mindestens 50 Prozent, aber weniger als 200 Prozent der Maximallast
auf die Reifenlauffläche.
Jede abgesetzte Zone liegt innerhalb des Feldabschnitts der Lauffläche und
ist begrenzt durch zwei schmale Rillen oder schmale Einschnitte,
und die lasttragenden Feldabschnitte umfassen die volle seitliche
Breite des Reifens. Die Offenbarung der US444 sagt nichts bezüglich der
Breite schmaler Rillen und Einschnitte, sowie bezüglich abgesetzter
Zonen an den Seitenkanten der Reifenlauffläche.
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Ein
anderes Patent, das eine Laufflächenkonstruktion
offenbart, die das Maß normaler
Last steuert, die von einer abgesetzten Rippe aufgenommen wird,
die neben der Rippe oder den Rippen angeordnet ist bzw. sind, die
geschützt
werden soll(en), ist das britische Patent Nr. 532 534 (GB534). Rillen
zwischen den lasttragenden Rippen haben dünnere Rippen, die von den lasttragenden
Rippen durch schmale Rillen mit einer Breite von etwa 0,8 Millimetern
getrennt sind. Die dünneren
Rippen können
ausgenommen bzw. mit Zurücksetzungen
versehen sein, aber keine Werte sind für die Größe dieser Aussparungen angegeben.
Das Patent GB534 sagt nichts über
die ausgenommenen Rippen auf den seitlichen Ecken der Lauffläche.
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Ein
Bedarf verbleibt, eine Schulterrippe zu haben, die eine Opferrippe
wird, die in Berührung
mit der Bodenoberfläche
bleibt, um die Lasten zu verringern, die von der Haupt-Laufflächenbreite
aufgenommen werden, besonders von der ersten inneren Rippe. Ein
Mittel zum Beibehalten einer Last auf den Schulterrippen kann wirksam
die Spannungen an den Hauptrippen des Lastwagenreifens für die Lenkachse
während
der Geradeausfahrt verringern. Es ist ein Bedürfnis, zu veranlassen, dass
die Abnutzung der Lauffläche über die
Lauffläche
des Reifens gleichförmiger
ist. Die erste innere Rippe der Laufflächenbreite auf jeder seitlichen
Seite des Reifens ist hohen Lasten unterzogen, die verhältnismäßig hohe
Spannungen erzeugen, bei denen der Bedarf der Verringerung besteht,
um die Abnutzung an dieser ersten inneren Rippe zu verbessern, um
eine regelmäßige oder
gleichförmige
Abnutzung zu erreichen.
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Dementsprechend
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, für Schulterrippen außerhalb
beider seitlicher Kanten der Hauptlaufflächenbreite zu sorgen, die Opferrippen
werden, indem sie einen größeren Anteil der
Last auf den Reifen für
eine längere
Periode der Lebensdauer der Reifenlauffläche infolge Abnutzung aufnehmen.
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Insbesondere
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die ordnungsgemäße Gestalt
und die ordnungsgemäßen Abmessungen
der Opferrippen und schmaler Schulterrillen eines neuen Lastwagenreifens
zu lehren, so dass die Opferrippen beim Schutz des Hauptlaufflächenabschnitts
des Reifens wirksam bleiben, nachdem die Abnutzung begonnen hat.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, für seitliche
Opferschulterrippen für
Lastwagenreifen zu sorgen, um die unregelmäßige Abnutzung an den ersten
inneren Rippen zu verringern. Die Opferrippen haben dazu beizutragen,
das Einsetzen der unregelmäßigen Abnutzung
der Hauptrippen und deren Zunahme zu verzögern.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das Einsetzen der
unregelmäßigen Abnutzung
der Lastwagenreifen für
die Lenkachse während
langer Transportvorgänge
zu verringern. Die einset zende Abnutzung oder Eisenbahn-Abnutzung
neben Umfangsrillen ist von spezieller Bedeutung.
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Ein
noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lastwagenreifen
mit einer Gürtelpackung,
einer Karkasse, Wulstbereichen und Seitenwänden aufzubauen, der Opferrippen
und schmale Schulterrillen aufweist, um die Verringerung bei der
unregelmäßigen Abnutzung
der Haupt-Laufflächenbereiches
eines Reifens zu fördern,
was ein gleichförmiges
Abnutzungsmuster quer über
die Breite der Haupt-Reifenlauffläche ergibt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
obigen Ziele bzw. Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung
dadurch erreicht, dass man einen Reifen mit einer Opferrippe vorsieht,
die einen Formfaktor SF von mindestens 0,05 und höchstens 0,5
aufweist, wobei die genannte Rippe eine Breite im Bereich von 2,5
bis 12 Prozent der Laufflächenbreite aufweist,
und der auch den Zusatz einer Drainageanordnung an der seitlichen
Kante der äußeren Hauptrippe aufweist,
wie es in Anspruch 1 gelehrt ist. Diese Kombination fördert den
Schutz des Reifens gegen das Einsetzen unregelmäßiger Abnutzung und deren Zunahmen,
und zwar über
einen wesentlichen Teil der Lebenszeit der Reifenlauffläche.
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In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Lauffläche für einen
Schwerlast- oder Hochleistungsreifen vorgesehen. Der Reifen hat
eine Karkasse, die sich zwischen beabstandeten Wulstkernen erstreckt,
sowie einen Scheitelbereich außerhalb
der Karkasse mit einer Gürtelpackung,
um das Tragen der Lauffläche
in Berührung
mit einer tragenden Oberfläche
zu unterstützen.
Die Verbesserung weist eine Vielzahl von Hauptrippen auf, die durch
Rillen gebildet sind, die sich im allgemeinen in Umfangsrichtung
rund um die äußere Oberfläche des
Reifens erstrecken, um eine Hauptlaufflächenbreite zur Berührung der
tragenden Oberfläche
zu bilden. Eine Opferrippe ist vorgesehen, um die tragende Oberfläche auf
jeder seitlichen Seite der Hauptrippen zu berühren. Die Opferrippe ist eine
Schulterrippe, die von den Hauptrippen durch eine Schulterrille
getrennt ist, die eine Rillenbreite aufweist, die nicht größer als
1,5 Millimeter ist. Die Opferrippe hat eine Oberflächenbreite
im Bereich von etwa 2,5 Prozent bis etwa 12 Prozent der genannten
Laufflächenbreite. Die
Opferrippe hat eine Ausnehmung, die durch die radiale Versetzung
gegenüber
einem Querprofil der Hauptrippen definiert ist. Die Versetzung hat
einen Wert im Bereich von etwa 0,5 Millimeter bis etwa 2,0 Millimeter, wenn
der Reifen neu ist. Dieses Verbesserungen mindern die unregelmäßige Abnutzung
des Reifens.
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In
einer anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird eine Reifenlauffläche für einen
Schwerlast-Lastwagenreifen an einer Lenkachse eines Fahrzeugs verwendet,
das im Langstreckenbetrieb betrieben wird, um die Laufflächenabnutzung
zu verbessern. Die Reifenlauffläche
weist einen Hauptlaufflächenabschnitt auf,
der mindestens vier Umfangsrippen über eine Hauptlaufflächenbreite
aufweist, die von Hauptrillen getrennt sind, die eine Hauptrillentiefe
aufweisen, die sich rund um eine Außenoberfläche des Reifens zwischen den
seitlichen Kanten der Hauptlaufflächenbreite erstrecken. Eine
Oberfläche
des Hauptlaufflächenabschnitts definiert
ein seitliches Profil der genannten Hauptlauffläche. Ein Paar Opferrippen auf jeder
Seitenkante der genannten Lauffläche
ist von der Laufflächenbreite
durch eine schmale Schulterrille neben jeder der Seitenkanten getrennt.
Jede Opferrille hat eine seitliche Oberflächenbreite in einem Bereich
von Werten zwischen etwa 10 Millimeter und etwa 17 Millimeter. Die
schmale Schulterrille hat eine seitliche Breite in einem Bereich von
Werten zwischen etwa 0,2 Millimeter und etwa 1,5 Millimeter, sowie
eine Tiefe der schmalen Rille, die zwischen etwa 90 Prozent bis
etwa 110 Prozent der Hauptrillentiefe liegt. Die schmale Rille hat
an einem radial nach innen gelegenen Ende der schmalen Rille einen
vergrößerten Abschnitt,
um die Bildung von Brüchen
an diesem radial nach innen gelegenen Ende zu verringern. Die Opferrippe
hat einen Oberflächenbereich,
der radial zur Innenseite des Reifens hin durch eine radiale Versetzung
von einer gleichförmigen
Verlängerung
des seitlichen Profils zurückgesetzt
ist. Die Versetzung hat einen Wert im Bereich von etwa 0,5 Millimeter
bis etwa 1,5 Millimeter, wodurch die Laufflächenabnutzung des Lastwagenreifens
verbessert ist.
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In
einem anderen, erfindungsgemäßen Reifen
ist eine Opferrippe mit einem Formfaktor SF von mindestens 0,05
und höchstens
0,5, wobei die genannte Rippe eine Breite von 5 bis 20 Millimetern
hat, kombiniert mit einer Drainagerillenausbildung an der Seitenkante
der äußeren Hauptrippe,
wie es in Anspruch 7 gelehrt ist.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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Der
Aufbau, der zum Ausführen
der Erfindung konstruiert wurde, wird nachfolgend gemeinsam mit
anderen Merkmalen hiervon beschrieben.
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Die
Erfindung wird besser aus einer Lektüre der folgenden Beschreibung
und durch Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen verständlich,
die einen Teil hiervon bilden, worin ein Beispiel der Erfindung
gezeigt ist und worin:
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1 als Bezug eine bruchteilhafte
Draufsicht auf einen herkömmlichen
Reifen ist und ein vorliegendes Laufflächenmuster zeigt;
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2 eine bruchteilhafte Draufsicht
auf einen erfindungsgemäßen Reifen
ist und ein neues Laufflächenmuster
zeigt;
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3 ein vergrößertes Segment
des Bezugsreifens der 1 ist
und Einzelheiten der Lauffläche zeigt;
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4 ein vergrößertes Segment
des erfindungsgemäßen Reifens
ist und Einzelheiten der Lauffläche zeigt;
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5 ein radialer Querschnitt
des Bezugsreifens der 1 ist,
der an einer Stelle der Schulter längs der Linie 5-5 vorgenommen
wurde;
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6 ein radialer Querschnitt
des erfindungsgemäßen Reifens
ist, der an einer Stelle der Schulter längs der Linie 6-6 der 2 vorgenommen wurde;
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7A ein radialer Querschnitt
entweder der Bezugsreifens oder des Reifens dieser Erfindung ist, vorgenommen
an einer inneren Hauptrille längs
der Linie A-A der 1, 2, 3 oder 4;
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7B ein radialer Querschnitt
entweder des Bezugsreifens oder des Reifens dieser Erfindung ist, vorgenommen
an einer inneren Hauptrille längs
der Linie B-B der 1, 2, 3 oder 4;
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7C ein Umfangs-Querschnitt
eines Scheitelabschnitts des Reifens dieser Erfindung ist, vorgenommen
parallel zu einer schmalen Schulterrille und nahe dieser, längs Linie
C-C in 2;
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8 ein radialer Querschnitt
des Reifens dieser Erfindung ist und die Hälfte eines symmetrischen Reifens
zeigt, vorgenommen längs
Linie 8-8 in 2;
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9 ein Diagramm ist, das
eine mittlere Längs-Spannungsverteilung
als Funktion der Berührungslänge einer
ersten, inneren Rippe des Reifens dieser Erfindung und eines herkömmlichen
Reifens zeigt, gewonnen unter Verwendung eines Modells eines finiten
Elements, wobei die Rippe in Lastberührung mit einer tragenden Oberfläche steht;
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10 ein Diagramm ist, das
eine mittlere seitliche Spannungsverteilung als Funktion der Berührungslänge einer
ersten, inneren Rippe des Reifens dieser Erfindung und eines herkömmlichen
Reifens zeigt, gewonnen unter Verwendung eines Modells eines finiten
Elements, wobei die Rippe in Lastberührung mit einer tragenden Oberfläche steht;
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11 ein Diagramm ist, das
eine mittlere Normal-Spannungsverteilung als Funktion der Berührungslänge einer
ersten, inneren Rip pe des Reifens dieser Erfindung und eines herkömmlichen
Reifens zeigt, gewonnen unter Verwendung eines Modells eines finiten
Elements, wobei die Rippe in Lastberührung mit einer tragenden Oberfläche steht;
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12 ein Diagramm ist, das
eine mittlere Längs-Spannungsverteilung
als Funktion der Berührungslänge einer
ersten, inneren Rippe des Reifens dieser Erfindung und eines herkömmlichen
Reifens zeigt, gewonnen durch tatsächliche Reifenversuche, wobei
die Rippe in Lastberührung
mit einer tragenden Oberfläche steht;
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13 ein Diagramm ist, das
eine mittlere seitliche Spannungsverteilung als Funktion der Berührungslänge einer
ersten, inneren Rippe des Reifens dieser Erfindung und eines herkömmlichen
Reifens zeigt, gewonnen durch tatsächliche Reifenversuche, wobei
die Rippe in Lastberührung
mit einer tragenden Oberfläche
steht; und G26
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14 ein Diagramm ist, das
eine mittlere Normal-Spannungsverteilung als Funktion der Berührungslänge einer
ersten, inneren Rippe des Reifens dieser Erfindung und eines herkömmlichen
Reifens zeigt, gewonnen durch tatsächliche Reifenversuche, wobei
die Rippe in Lastberührung
mit einer tragenden Oberfläche steht.
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Beschreibung
einer bevorzugten Ausführung
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Es
wird nun detaillierter auf die Zeichnungen Bezug genommen; die Erfindung
wird nun detaillierter beschrieben. Der herkömmliche Reifen oder Bezugsreifen 10,
der in den 1, 3 und 5 dargestellt ist, hat schmale Schulterrippen 18,
die durch Schulterrillen 28 an den seitlichen Kanten der
Hauptlauffläche
definiert sind. Die schmalen Schulterrippen sind gegenüber dem
Hauptlaufflächenabschnitt
zurückgesetzt,
der Rippen 12, 14 und 16 aufweist, die
durch Rillen 22 und 24 definiert sind. Während der
normalen Fahrt des Fahrzeugs verbleiben die schmalen Rippen während der
Lebensdauer des Reifens zurückgesetzt,
um eine scharfe Kante 12a an den ersten, inneren Rippen 12 beizubehalten.
Die normale Laufbreite der Reifenlauffläche über alles liegt zwischen den
seitlichen Kanten 15. Die schmalen Rippen können auf
den ersten, inneren Ring während Manövern des
Fahrzeugs zusammengedrückt
werden, um die ersten, inneren Rippen abzustützen. Diese schmalen Schulterrippen,
die typisch für
die Technik sind, haben zusammen mit den ersten, inneren Rippen eine
Koppelungswirkung, um dazu beizutragen, ein flaches seitliches oder
querverlaufendes Profil der Oberfläche der Reifenlauffläche aufrechtzuerhalten.
Die schmalen Schulterrippen verschleißen in einem im Wesentlichen
selben Maße
wie der Hauptlaufflächenabschnitt,
um eine stabile, radiale Zurücksetzungs-
oder Versetzungsstrecke gegenüber
dem Profil der Hauptlauffläche
beizubehalten. Der stabile Versetzungswert ist jedoch verhältnismäßig groß, und die
Spannungen an den ersten, inneren Rippen 12 können verhältnismäßig groß bleiben,
besonders, nachdem der Reifen für
einen verhältnismäßig langen
Zeitraum gelaufen ist. Die vorliegende Erfindung erfüllt eine
Notwendigkeit, diese Spannungen zu begrenzen, und es kann während der
Lebensdauer des Reifens so bleiben, um das Einsetzen unregelmäßiger Abnutzung
zu verbessern.
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Der
Reifen 30 dieser Erfindung hat Opferschulterrippen 38,
die verhältnismäßig breit
sind, wie es in den 2, 4 und 6 dargestellt ist.
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Die
Opferrippen werden durch verhältnismäßig schmale
Schulterrillen 48 gebildet. Die seitliche Breite C einer
jeden Opferrippe hat unter einem Bereich von Werten einen Wert von
etwa 2,5 Prozent bis etwa 12 Prozent der Hauptlaufflächenbreite
TW (8).
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Der
bevorzugte Bereich von C-Werten liegt zwischen etwa 5 Prozent und
etwa 10 Prozent. Die seitliche Breite der Opferrippe eines typischen
Schwerlast-Lastwagenreifens hat innerhalb des Umfangs dieser Erfindung
einen Wert von zwischen etwa 5 Millimetern bis etwa 20 Millimetern.
Die bevorzugte Oberflächenbreite C
der Opferrippe ist liegt in einem Bereich von etwa 10 Millimeter
bis etwa 17 Millimeter. Die seitliche Breite C der Opferrippe kann
zwischen etwa 2,5 Prozent bis etwa 12 Prozent der Hauptlaufflächenbreite
der Reifenlauffläche
variieren. Die seitliche Breite der schmalen Schulterrille kann
innerhalb des Umfangs dieser Erfindung einen Wert haben, der so
groß wie
1,5 mm ist. Die Breite der schmalen Schulterrille 48 hat
bevorzugte Breitewerte G von weniger oder gleich 1,0 Millimeter.
Besonders die kleineren Breitenwerte G von etwa 0,2 Millimeter bis
zu etwa 0,4 Millimeter ergeben optimale Verbesserungen bei der unregelmäßigen Reifenabnutzung.
Praktische Werte der schmalen Schulterrille liegen in einem Bereich
von etwa 0,2 Millimeter bis etwa 1,0 Millimeter. Es muss jedoch
die Rissebildung in der Rille gesteuert werden.
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Der
Hauptlaufflächenabschnitt
ist definiert durch Rippen 32, 34 und 36,
die durch Umfangsrillen 42 und 44 definiert sind.
Die Opferrippe hat eine minimale anfängliche Zurücksetzung oder radiale Versetzung
radial bezüglich
der seitlichen oder querverlaufenden Profillinie P des Hauptlaufflächenbereiches
nach innen von 0,5 mm (6 und 8). Die anfängliche
Zurücksetzung
H der Opferrippe radial innerhalb des Hauptlaufflächenabschnitts
eines neuen Lastwagenreifens liegt bevorzugt in einem Bereich von
etwa 1,0 Millimeter bis etwa 1,5 Millimeter. Die Zurücksetzung
einer äußeren Oberfläche der
Opferrippe gegenüber
der Profillinie kann sich innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ändern. Die
oberste Oberfläche
der Opferrippe kann einen Neigungswinkel S bezüglich der Profillinie mit einer
Größe von weniger
als etwa 15 Grad haben. Die Zurücksetzung
wird unter einem konstanten Abstand H gegenüber der Profillinie P bevorzugt,
was einen Neigungswinkel von Null Grad bezüglich der Profillinie ergibt
(6). Der Winkel Null
der Neigung trägt
dazu bei, dass die Opferrippe einen größeren Anteil der gesamten Reifenlast
aufnimmt (siehe 6).
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Die
normale Gesamtberührungsbreite
der Lauffläche
des Reifens erstreckt sich zwischen den seitlichen Kanten 35.
Die Laufflächenbreite
TW ist definiert als der seitliche Abstand zwischen den äußeren Kanten der
ersten inneren Rippen 32 (8).
Die Laufflächenbreite
ist der die hauptsächliche
Last tragende Teil der Breite der Lauffläche des Reifens. Die Fähigkeit
der Opferrippe, zum Tragen der Last, die auf den Reifen einwirkt,
beizutragen, ist kritisch beim Ausdehnen der Lebensdauer des Reifens
durch Verringern des Maßes
unregelmäßiger Abnutzung
der Lauffläche
des Reifens.
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Die
Gestalt des Schulterbereiches des Reifens 30 ist am besten
definiert durch einen Formfaktor, der sich auf die Oberflächenbreite
C, die Neigung M der Schulter 40 und die Tiefe D – H der
schmalen Schulterrille 48 bezieht (6). Die Neigung M ist ferner definiert
durch Bezug auf die Abbildung der 6A.
Eine Linie P' wird
paral lel zur seitlichen Profillinie P von der Unterseite 48a einer
schmalen Schulterrille 48 so konstruiert, dass sie die äußere Oberfläche 40 der
Reifenschulter an einem ersten Punkt 38b der Opferrippe 38 schneidet. Der
seitliche Abstand K wird von einer axial äußeren Seitenwand 48b der
schmalen Schulterrille zum ersten Punkt definiert. Ein zweiter Punkt 38a der
Opferrippe wird an der axial äußeren Kante
der obersten Oberfläche 39 der
Opferrippe definiert. Eine geneigte, gerade Linie 40a wird
zwischen dem ersten Punkt 38b und dem zweiten Punkt 38a konstruiert.
Ein Verhältnis
der axialen Erstrekkung der Neigungslinie 40a zur radialen
Erstreckung der Neigungslinie wird als Neigung M definiert. Das
heißt,
die Neigung M ist näherungsweise
gleich (K – C)/(D – H). Typische
Neigungswerte für
den Reifen dieser Erfindung liegen in einem Bereich von Werten, die
von etwa 0,1 bis etwa 0,3 reichen.
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Der
Formfaktor SF, der als SF = M × (D – H)/C definiert
ist, gemeinsam mit der Breite G der schmalen Rille, ist ein guter
Anzeiger für
die Fähigkeit
der Schulterausbildung, die erste innere Rippe zu schützen. Die Tiefe
D der schmalen Schulterrille liegt bevorzugt zwischen etwa 90 Prozent
und 110 Prozent der Hauptrillentiefe D' ( 8).
Der Formfaktor ist so, dass die Last auf den Reifen in einem größeren Teil
durch die Opferrippe getragen ist, um die Spannungen auf die erste
innere Rippe zu entlasten. Ein typischer Formfaktor SF für Reifen,
die gemäß der Erfindung
hergestellt wurden, hat einen Wert von etwa 0,05 bis etwa 0,50,
während
ein typischer Bezugsreifen oder konventioneller Reifen einen Formfaktor
von etwa 1,0 oder mehr haben würde. Der
bevorzugte Wert des Formfaktors ist etwa 0,2. Der Wert des Formfaktors
der Opferrippe dieser Erfindung ist so, dass die Last auf den Reifen
zum größeren Teil
von der Opferrip pe getragen wird, um die Spannungen an der ersten
inneren Rippe 32 zu entlasten. Zusätzlich ist die Breite der schmalen
Schulterrillen 48 so, dass die Opferrippen 38 die
ersten inneren Rippen 32 während der Geradeausfahrt berühren, um
die Normal- und Querlast auf dem Reifen noch weiter abzustützen.
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Es
wird nun auf 4 und 6 detaillierter Bezug genommen;
der Reifen 30 dieser Erfindung hat Opferrippen 38,
die sich über
die Breite TW des Hauptlaufflächenbereichs
hinaus erstrecken. Das Ziel ist es, den Hauptlaufflächenbereich
gegenüber
unregelmäßiger Abnutzung
und deren Zunahme während
der Lebenszeit des Reifens zu schützen und zu bewahren. Als Ergebnis
sorgen Schulterrippen, die geopfert werden, um einen größeren Teil
der Reifenlast während
eines längeren
Teils der Lebensdauer des Reifens zu tragen, für diesen Schutz. Die Schulterrippen
werden Opferrippen, weil sie nur während einer längeren Periode
der Zeit während der
Lebensdauer des Reifens wirksam sind. Sie nutzen sich gemeinsam
mit der Laufflächenbreite
TW des Reifens ab, und die zurückgenommene
oder radial versetzte Tiefe H wird nicht übermäßig, so dass die Opferrippen
fortfahren, während
der Geradeausfahrt des Fahrzeugs Kontakt mit der tragenden Fläche zu halten.
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Die
Schulter-Opferrippen 38 sind dazu konstruiert, die Hauptrippen
des Reifens vor hohen Spannungen zu entlasten; besonders während der
Geradeausfahrt. Zusätzlich
haben die Opferrippen dieser Erfindung eine geometrische Ausbildung,
die es ihnen erlaubt, ihre Wirksamkeit während eines längeren Anteils
der Lebensdauer des Reifens aufrecht zu erhalten. Dies wird durch
die baulichen Hauptmerkmale der Opferrippe erreicht. Das erste bauliche
Merkmal ist die Breite C der Opferrippe, die verhältnismäßig groß ist, wenn
man sie mit dem Hauptteil des Standes der Technik vergleicht. Das
zweite bauliche Merkmal ist die Verwendung einer geringen Zurücksetzung
H für die
oberste Oberfläche
der Opferrippe, die bezüglich
der seitlichen Profillinie P des Hauptlaufflächenbereichs radial nach innen
versetzt ist (6). Diese
beiden baulichen Merkmale sind einzig und allein für den Reifen
dieser Erfindung gewählt.
Ein drittes bauliches Merkmal, das verwendet werden kann, ist die
Neigung M des Seitenwandabschnitts der Opferrippe. Ein viertes bauliches
Merkmal der Erfindung ist die schmale Schulterrille 48.
Diese Rille hat eine Spaltbreite G und eine Tiefe D, die so gewählt sind,
dass für
Schutz für
den Hauptlaufflächenbereich
des Reifens gesorgt wird. Die Spaltbreite ist so, dass die Opferrippe 38 in
Berührung
mit der ersten inneren Rippe 32 tritt, wenn die Laufflächenoberfläche belastet
wird. Die Tiefe der schmalen Schulterrille, die zwischen etwa 90
Prozent und 110 Prozent der Tiefe der Hauptrillen liegt, ermöglicht es,
dass die Opferrippe 38 unabhängig von der ersten inneren
Rippe 32 während
der Lebensdauer der Lauffläche
des Reifens wirksam ist. Die Verhältnismäßig geringe Spaltbreite G,
die weniger als oder gleich 1,5 Millimeter beträgt, kann Spannungshäufungen
am Boden der schmalen Schulterrille erzeugen. Konzentrierte Spannungen
können
Brüche
in der Lauffläche
des Reifens erzeugen, die es erforderlich machen können, dass
der Reifen aus dem Dienst genommen wird, noch bevor die Laufflächenabnutzung
zum Problem wird. Ein Mindestradius für die Innenoberfläche der
schmalen Schulterrillen am Boden der Rillen von etwa 1,0 Millimeter
kann vorgesehen werden, um die Spannungshäufungen am Boden der schmalen
Schulterrillen zu entlasten.
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Eine
weitere Ausführung
der vorliegenden Erfindung umfasst den Zusatz von Drainagerillen
an den Seitenkanten einer jeden Umfangsrippe. Diese Ausführung kombiniert
die baulichen Merkmale der Opferrippen mit den schmalen Schulterrillen,
um den Schutz des Reifens gegen das Einsetzen unregelmäßiger Abnutzung
und deren Zunahme zu erhöhen.
Drainagerillen 45 sind für die äußere Kante der ersten inneren
Rippe 32 neben der schmalen Schulterrille 48 vorgesehen,
wie es in 4 dargestellt
ist. Drainagerillen 46 sind für die Hauptrippen 32, 34 und 36 neben
den Hauptrillen 42 und 44 vorgesehen. Die Drainagerillen 45 und 46 sind unter
einem Winkel L bezüglich
einer Seitenlinie 32a angeordnet. Die Drainagerillenbildung
erstreckt sich in einer Richtung von den Rillen weg, um mit der
Drehung des Reifens übereinzustimmen,
wie dargestellt ist. Der seitliche Winkel L hat einen Wert, der
in einem Bereich von etwa 15 Grad bis etwa 35 Grad liegt. Die Drainagerillen 45 und 46 können auch
einen Winkel V aufweisen, der bezüglich einer Normalen N zur
Laufflächenoberfläche nach
hinten geneigt ist, wie in 7C dargestellt.
Der zur Normalen geneigte Winkel V hat einen Wert, der im Bereich
von 0 Grad bis etwa 20 Grad liegt. Der bevorzugte Neigungswinkel
beträgt
etwa 5 Grad bis etwa 15 Grad.
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Als
ein Teil der vorliegenden Ausführung
für Drainagerillenbildung
an der Kante hat der bevorzugte Reifen 30 die selbe Drainagerillenbildung
in allen Kanten der Hauptrippen 32, 34 und 36,
wie in 2 und 4 dargestellt ist. Es liegt
jedoch innerhalb des Umfangs dieser Erfindung, eine unterschiedliche
Drainagerillenbildung für
eine Rippe zu haben, verglichen mit einer anderen Rippe. Die inneren
Umfangsrillen 42 und 44 sind in der bevorzugten
Ausführung
dieser Erfindung gleichartig ausgebildet. Bevorzugte Details der
inneren Ril len sind durch die Querschnitte der 7A und 7B dargestellt.
Der Boden der Rillen kann in einem sinusartigen Muster ausgebildet
sein, das sich in Umfangsrichtung rund um den Reifen erstreckt (1 und 2). Die äußeren Oberflächenkanten
der Rillen sind bevorzugt gerade. Deshalb haben die Seitenflächen der
Rillen einen unterschiedlichen Winkel, bezogen auf eine Umfangsebene
CP der Hauptrillen. Die bevorzugten Drainagerillen haben eine Kante 46a, 46b innerhalb
der jeweiligen Rippen, die parallel zur Umfangsebene der Rille sind.
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Eine
Ansicht im Querschnitt eines Beispiels des Reifens dieser Erfindung
ist in 8 dargestellt.
Der Reifen 30 ist symmetrisch, bezogen auf die Mittelebene
M des Reifens, so dass nur die Hälfte
des Reifens in diesem radial geschnittenen Querschnitt gezeigt werden
kann. Der Reifen dreht sich um die Drehachse AR des Fahrzeugrades.
Der Reifen umfasst die Rippen und Rillen der Reifenlauffläche T, wie
sie vorher erörtert wurden.
Gummimaterialien, die Standard für
Laufflächen
sind, können
für den
Reifen dieser Erfindung verwendet werden. Die Hauptlaufflächenbreite
TW für
die Hauptberührungsoberfläche des
Reifens ist gegen unregelmäßige Abnutzung
von der Opferrippe 38 und der schmalen Schulterrille 48 geschützt, wie
offenbart. Eine Gürtelpackung 60 unter
der Lauffläche
ist mit einer Vielzahl von Gürteln 62, 64 und 66 für den Reifen
dargestellt. Die Gürtel
sind in typischer Weise mit parallelen Metallseilen verstärkt, die
in jeder Lage unter einem spitzen Winkel zur Verstärkung der
benachbarten Lage überkreuz
laufen. Eine Karkasse 70 erstreckt sich unter dem Gürtel von
Wulst zu Wulst 90 und umrundet einen Wulstkern 92.
Die Karkasse hat mindestens eine Karkassenlage und bevorzugt mehrere
Lagen, die mit Metallseilen verstärkt sind, die sich im Allgemeinen
radial und axial zwischen den Wulstkernen erstrecken. Ein Seitenwandbereich 50 mit
einem Seitenwand-Gummiabschnitt 52 erstreckt
sich zwischen jedem Wulst und einer entsprechenden Seitenkante der
Gürtelpackung 60. Eine
innere Beschichtungslage 80 aus Gummimaterial trägt dazu
bei, dass der Reifen in aufgepumptem Zustand auf dem Fahrzeugrad
gehalten wird.
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Die
Verringerung in den Spannungen an den ersten inneren Rippen 32 des
bevorzugten Reifens 30 dieser Erfindung ist in den Diagrammen
der 9, 10 und 11 dargestellt.
Die kombinierte Wirkung der Reifenarchitektur und der Reifenmaterialien
kann unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitscomputers im Modell
dargestellt und analysiert werden. Die Ergebnisse für die Spannung
Sx in einer längsverlaufenden
X-Richtung an der ersten inneren Rippe sind in 9 gezeigt. Längsspannungen Sx für den Bezugsreifen 10 sind
als Kurve 110 gezeigt, und sind für den Reifen der vorliegenden
Erfindung als Kurve 130 gezeigt. Spannungen sind als in
der Breite verlaufende, mittlere Spannungswerte quer zur Rippe als
Funktion des Umfangsabstandes längs
der Berührungslänge der
ersten inneren Rippe aufgetragen. Die Rippe steht in Berührung mit
einer tragenden Oberfläche,
und Messungen sind auf die Mitte der Berührungslänge (Nullpunkt) bezogen. Diese Längsspannungen
zeigen den Bezugsreifen und den erfundenen Reifen so, dass sie im
wesentlichen die selbe Längsspannung
Sx aufweisen. Die Spannung Sx ist auch die Ursache, dass die Fahrkräfte für den Reifen
dieser Erfindung erhöht
werden müssen.
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Die
Ergebnisse für
die Spannungen Sy in der seitlichen Richtung Y an der ersten Rippe
sind in 10 gezeigt.
Seitliche Spannungen Sy für
den Bezugsreifen 10 sind als Kurve 210 gezeigt,
und sind für
die vorliegende Erfindung als Kurve 230 gezeigt. Spannungen
sind als in der Breite verlaufende, mittlere Spannungswerte quer
zur Rippe als Funktion des Abstandes längs der Berührungslänge der ersten inneren Rippe
aufgetragen. Die Rippe steht mit einer tragenden Oberfläche in Berührung, und
Messungen sind auf die Mitte der Berührungslänge (Nullpunkt) bezogen. Diese
seitlichen Spannungen zeigen den vorliegenden, erfundenen Reifen,
der seitliche Spannungen Sy aufweist, die viel niedriger sind als
die für
den Bezugsreifen.
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Die
Ergebnisse für
die Spannung Sz in einer senkrechten bzw. normalen Richtung Z an
der ersten, inneren Rippe sind in 11 gezeigt.
Normalspannungen Sz für
den Bezugsreifen 10 sind als Kurve 310 gezeigt,
und sind für
die vorliegende Erfindung als Kurve 330 gezeigt. Spannungen
sind als in der Breite verlaufende, mittlere Spannungswerte als
Funktion des Abstandes längs
der Berührungslänge der
ersten, inneren Rippe aufgetragen. Die Rippe steht in Berührung mit
einer tragenden Oberfläche,
und Messungen sind auf die Mitte der Berührungslänge (Nullpunkt) bezogen. Diese
Normalspannungen zeigen, dass der Reifen 30 der vorliegenden
Erfindung viel weniger Normalspannungen Sx als der Bezugsreifen 10 aufweist.
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Die
kombinierten Spannungen sind nach Computerberechnungen viel kleiner
für den
Reifen dieser Erfindung. Tatsächliche
Versuchswerte können
mit diesen errechneten Versuchswerten verglichen werden, um die
Verbesserungen des Reifens dieser Erfindung gegenüber dem
Bezugsreifen und anderen in der Technik noch weiter zu bestätigen. Tatsächliche
Ergebnisse von Abnutzungsversuchen sind auch in dem untenstehenden
Abschnitt über
experimentelle Ergebnisse offenbart, um die vorliegenden, errechneten
Ergebnisse der 9, 10 und 11 noch weiter zu bestätigen, indem
Verbesserungen gezeigt werden, die von der vorliegenden Erfindung
erreicht werden.
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Die
Verbesserungen in der unregelmäßigen Abnutzung
werden im Allgemeinen durch die Kombination einer Anzahl individueller
Verbesserungen erreicht. Die Vergrößerung der Breiten C der Opferrippe
und die Hinzufügung
einer Ausnehmung H für
diese Rippe ergibt eine Verringerung der Längsspannung Sx für die erste
innere Rippe 32. Auch ergibt bei der Verringerung der Ausnehmung
H gegenüber
der, die bei dem Bezugsreifen 10 verwendet wird, die Opferrippe 38 des
Reifens 30 der vorliegenden Erfindung weniger Abnutzung, was über einen
längeren
Zeitraum in der Lebensdauer des Reifens von Vorteil ist. Das Verringern
des Spaltabstandes G zwischen der Opferrippe 38 und der
ersten inneren Rippe 32 veranlasst die Rippen, einander
zu berühren,
um dazu beizutragen, die erste innere Rippe abzustützen und
die seitliche Spannung Sy an der ersten inneren Rippe zu verringern.
Weil die Opferrippe und die erste, innere Rippe einander im wesentlichen sperren,
wenn Last aufgebracht wird, sind die Kantenwirkungen an der Rippe
ausgeräumt,
und die Normalspannung Sz an der ersten, inneren Rippe ist verbessert.
Ein allgemeines, gegenseitiges Sperren sorgt für eine kräftigere Opferrippe, um mehr
Dauerhaftigkeit bei hohem Stoß und
bei scheuernden Umgebungen über den
gesamten Reifen hinzuzufügen.
Die Opferrippen der Lauffläche
der vorliegenden Erfindung nutzen mit einer geringeren Geschwindigkeit
ab als die schmalen Rippen des Bezugsreifens, wegen ihrer höheren radiale Entwicklung
(niedrigere radiale Verset zung), die veranlasst, dass die Opferrippe, über die
Lebensdauer des Reifens gesehen, länger vorteilhaft bleibt.
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Experimentelle Ergebnisse
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Ein
herkömmlicher
Reifen, der in der Technik bekannt ist, wurde gemeinsam mit einem
Reifen getestet, der im wesentlichen der selbe war wie der herkömmliche
Reifen, aber die Merkmale der vorliegenden Erfindung hatte. Die
Reifen waren Hochleistungs-Lastwagenreifen 275/80 R22.5 der selben
Größe, des
selben Lastbereichs und der selben Verwendung, wie dies durch die
Normen der Jahrbuchs der Reifen- und Felgen-Gesellschaft (Tire and
Rim Association, Inc.) in Copley, Ohio aus dem Jahre 1997 definiert
ist.
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Es
wurden zwei herkömmliche
Reifen und zwei Reifen der Erfindung auf Lenkachsen zweier identischer
Langstreckenfahrzeuge getestet und zwischen den Fahrzeugen zyklisch
ausgetauscht, um jede Differenz im Fahrzeug-Aufhängungssystem zu kompensieren.
Die folgenden Ergebnisse stellen die Verbesserungen dar, für die der
Reifen dieser Erfindung gesorgt hat.
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Der
herkömmliche
Reifen und der Reifen dieser Erfindung haben im wesentlichen die
selben Abmessungen, ausgenommen die Geometrie der Schulterrippen
und schmalen Schulterrillen (siehe 6).
Tabelle 1 zeigt die geometrischen Parameter des herkömmlichen
Reifens und des Reifens dieser Erfindung. Die Tiefe der schmalen
Schulterrillen wurde gleich der Breite der Rillen der Hauptlauffläche ausgebildet,
oder etwa auf 15 Millimeter gebracht. Drainagerillen wurden in die
seitliche äußere Kante
der ersten Innenrippen mit einbezogen, wobei der herkömmliche
Reifen Null seitliche Winkel und Neigungswinkel aufwies und der
Reifen der Erfindung Drainagerillen mit einem seitlichen Winkel
L von etwa 25 Grad (4)
und Neigungswinkel V von etwa 10 Grad (7C) aufwies. Der Formfaktor des herkömmlichen
Reifens betrug 0,81, und der Reifen der Erfindung hatte einen Formfaktor
von 0,22.
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Der
Reifentest dauerte an, bis die Reifenabnutzung des herkömmlichen
Reifens eine Größe einnahm, um
die Reifen zu veranlassen, außer
Dienst gestellt zu werden. Die Reifen auf der rechten Seite wurden
auf der rechten Seite eines jeden Fahrzeugs behalten, wenn die Reifen
zwischen den Fahrzeugen vertauscht wurden. Eine Anzahl von Drehungen
bzw. Austauschvorgängen
wurde während
der Testperiode verwendet.
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TABELLE
1
SCHULTERGEOMETRIE DES TESTREIFENS PARAMETER (mm)
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Tabelle
II stellt die relative Größe der Abnutzung
j ede Rippe der rechtsseitigen Reifen dar, und Tabelle III stellt
die relative Abnutzung für
jede Rippe der linksseitigen Reifen dar. Größen der Abnutzung sind relativ der äußeren ersten
Innenrippe des herkömmlichen
Reifens angegeben. Relative Werte zurückgelegter Meilen bei Entnahme
des Reifens aus dem Dienst sind in der letzten Spalte ebenfalls
angegeben.
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TABELLE
II
RELATIVE HÖCHSTABNUTZUNG:
RECHTER REIFEN
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TABELLE
III
RELATIVE HÖCHSTABNUTZUNG:
LINKER REIFEN
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Die
Ergebnisse des Tests der relativen Abnutzung der Tabellen II und
III zeigen eine viel gleichförmigeres
Abnutzungsmuster für
die jeweiligen Rippen des Reifens dieser Erfindung. Für die rechtsseitigen
Reifen des Fahrzeugs lag die maximale Abnutzung auf der ersten inneren
Rippe auf der Innenseite des Reifens, bezogen auf das Fahrzeug.
Sie wurden beim gleichen Meilenstand aus dem Dienst entfernt, jedoch
die Abnutzung auf dem Reifen der Erfindung betrug lediglich 1,7/2,5 × 100 =
68 Prozent der für
den herkömmlichen
Reifen. Für
die linke Seite des Fahrzeugs lag die maximale Abnutzung beim herkömmlichen
Reifen auf der ersten inneren Rippe an der Außenseite des Reifens, auf das
Fahrzeug bezogen. Für
den linken Reifen der Erfindung lag die maximale Abnutzung auf der
inneren Seite des Reifens, wie vorher. Der linke Reifen dieser Erfindung wurde
bei einem Meilenstand aus dem Dienst gestellt, der um 1,5/1,0 × 100 =
50 Prozent größer war
als der Meilenstand des herkömmlichen
Reifens, und die Abnutzung des Reifens der Erfindung betrug nur
0,7/1,0 × 100
= 70 Prozent der beim herkömmlichen
Reifen. Diese Ergebnisse stellen die dramatischen Abnutzungsverbesserungen
des Reifens dieser Erfindung dar.
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Tatsächliche
Spannungsmessungen wurden für
die Versuchsreifen vorgenommen, um einen Vergleich mit den vorhergesagten
Spannungen zu treffen, und zwar unter Benutzung eines finiten Element-Modells (FEM) und
eines Hochgeschwindigkeitsrechners. Die Spannungsergebnisse der
Ergebnisse des computergestützten
Modells wurden bereits vorher offenbart und erörtert, wie in den Diagrammen
der 9, 10 und 11 dargestellt.
Neue Diagramme, die die relativen Maximalspannungen an den ersten
inneren Rippen zeigen und sich aus tatsächlichen Testergebnissen ergeben,
sind in den 12, 13 und 14 dargestellt.
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Die
tatsächlichen
Testergebnisse für
die Spannung Sx in einer längsverlaufenden
X-Richtung an der ersten, inneren Rippe sind in 12 gezeigt. Längsspannungen Sx für den herkömmlichen
Reifen sind als Kurve 112 gezeigt, und für die vorliegende
Erfindung sind sie als Kurve 132 gezeigt. Die tatsächlichen
Versuchsergebnisse für
die Spannung Sy in einer seitlichen Y-Richtung an der ersten Rippe
sind in 13 gezeigt. Seitliche
Spannungen Sy für
den herkömmlichen
Reifen sind als Kurve 212 gezeigt, und sind für die vorliegende
Erfindung als Kurve 232 gezeigt. Die tatsächlichen
Testergebnisse für
die Spannung Sz in einer Normalrichtung Z an der ersten, inne ren
Rippe sind in 14 gezeigt.
Normalspannungen Sz für
den herkömmlichen Reifen
sind als Kurve 312 gezeigt, und sind für die vorliegende Erfindung
als Kurve 332 gezeigt. Die allgemeinen Anmerkungen, die
schon vorher bezüglich
der mit dem FEM-Rechner erzeugten Spannungen gemacht wurden, finden
ihre allgemeine Anwendung auf Spannungen, die durch tatsächliche
Testergebnisse erhalten wurden. Tatsächlich sind die Diagramme ganz ähnlich.
Die Tabelle IV zeigt einen Vergleich zwischen der relativen Maximalspannung
an der ersten Rippe für
den herkömmlichen
Reifen, verglichen mit dem Reifen dieser Erfindung, in jedem Fall
für Spannungen
Sx, Sy und Sz.
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TABELLE
IV
RELATIVE MAXIMALSPANNUNGEN AN DEN ERSTEN, INNEREN RIPPEN
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In
allen Fällen
sind die Maximalspannungen geringer beim Reifen der Erfindung als
die Spannungen beim herkömmlichen
Reifen. Die selben, allgemeinen Größenverringerungen bei Sx, Sy
und Sz wer den für
den Reifen dieser Erfindung vermerkt, wenn man ihn in beiden Vergleichen
mit dem herkömmlichen
Reifen vergleicht. Die Normalspannungen Sz sind beim Steuern der
Abnutzung an der ersten, inneren Rippe des Reifens wesentlich. Diese
Testergebnisse bestätigen
den Wert der Opferrippen dieser Erfindung beim Verringern der Abnutzung
und beim Ausdehnen der Nutzlebensdauer des Reifens.
