DE69912856T2

DE69912856T2 - Lauffläche mit einer unterschiedlichen folge von profilelementen für geländewagenluftreifen

Info

Publication number: DE69912856T2
Application number: DE69912856T
Authority: DE
Inventors: Karl Eric Sundkvist; Timothy Michael Rooney; Terry John Waibel; Hiroyuki Fuchu-shi Aoki; Jin Higashimurayama-shi Osada
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: EP1192053B1; DE69912856D1; EP1192053A1; AU4433499A; WO2000076790A1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf mit veränderlichen Pitch-Längen versehene Laufstreifen für Geländereifen, insbesondere auf mit Pitch-Längen versehene Laufstreifen für ATV-Reifen mit sehr niedrigen Fülldrücken.
Hintergrund der Erfindung
Sich wiederholende Laufstreifenmuster an Fahrzeugreifen, die für den Gebrauch abseits der Straße entworfen worden sind, sind lange Zeit Ursache von Geräusch- und Vibrationsproblemen gewesen. Das Verändern der Anordnung der Laufstreifenelemente durch Variieren mehrfacher Größen der Laufstreifenelemente in einer vorgegebenen Anordnung ist lange Zeit üblich gewesen, um das Laufstreifengeräusch zu verringern. Diese Laufstreifenelementgrößenänderung wird gewöhnlich als das "Versehen mit Pitch-Längen" bezeichnet.
In den letzten Jahren ist die Praxis des Versehens von Geländereifen mit Pitch-Längen für landwirtschaftliche Fahrzeuge erwogen worden. Die an die Goodyear Tire & Rubber Company übertragenen US-Patente Nr. 5,733,394 und Nr. 5,843,248 zeigen den Wert des Versehens mit Pitch-Längen eines landwirtschaftlichen Reifens hinsichtlich einer Verringerung der durch das Auftreffen von Stollen hervorgerufenen Vibration auf. Die Stollenstoßvibration ist im Allgemeinen am stärksten als Vibration des Typs "Spitzenamplitude der ersten Harmonischen" wahrnehmbar.
Das US-Patent Nr. 5,733,394 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Die Vorteile eines Versehens von landwirtschaftlichen Reifen mit relativ langen Blöcken oder Stollen mit Pitch-Längen ist nun klar erkannt worden.
Eine neue Klasse von Fahrzeugreifen, bei der ein Versehen mit Pitch-Längen bisher umgangen worden ist, ist der ATV-Reifen (ATV = all-terrain vehicle = Geländefahrzeug). Diese Reifen werden bei sehr niedrigen Drücken von üblicherweise unter 7 psi (0,5 bar), im Allgemeinen von weniger als 4 psi (0,3 bar), betrieben, wobei 3 psi (0,20 bar) am häufigsten sind.
Diese Reifen sind im Allgemeinen sehr klein und weisen Felgen-Nenndurchmesser von 12,00 Zoll (30,5 cm) bis hinab zu etwa 6,00 Zoll (15 cm) auf. Die Reifen werden bei einem so niedrigen Druck betrieben, weil sie eine sehr kleine Federkonstante haben müssen. Die Reifen sind eine Schlüsselkomponente des Aufhängungssystems des Geländefahrzeugs. Diese Reifen mit im Übrigen sehr weichen Laufeigenschaften müssen im Gelände eine ausgezeichnete Traktion aufweisen, weshalb sie dementsprechend zahlreiche Traktionselemente verwenden, die einen Laufstreifen ergeben, der ein sehr niedriges Netto-Brutto-Verhältnis besitzt. Wie bei Traktorreifen für die Antriebsachse ist der Kontaktflächenbereich der Traktionselemente ziemlich klein. Anders als bei Traktorreifen für die Antriebsachse verwenden die ATV-Laufstreifen im Allgemeinen sehr kurze Traktionselemente, die an einem Laufstreifenumfang angeordnet sind, der üblicherweise dreimal kleiner oder noch kleiner als ein Traktorreifen für die Antriebsachse ist. Nicht unerwartet waren die ATV-Reifenkonstrukteure in Bezug auf den Wert eines Versehens des Laufstreifens mit Pitch-Längen ziemlich skeptisch. Es war zweifelhaft, ob bei einer Reifenanwen dung, bei der das Fahrzeuggeräusch so laut war, dass das Reifengeräusch kaum unterschieden werden konnte, irgendein realer Wert erzielt werden konnte.
Mit der Entstehung von ATV-Fahrzeugen hat sich eine neue Generation von umweltfreundlicheren Fahrzeugen entwickelt. Die Geräuschdämpfung der Auspufftöpfe und Motoren haben zu viel leiseren Fahrzeugen geführt. Die Geräuschbelastung durch diese Fahrzeuge kann stark herabgesetzt werden. Jäger und andere ATV-Begeisterte schätzen keine lauten ATV-Fahrzeuge.
Konfrontiert mit der Notwendigkeit, das Reifengeräusch und die Reifenvibration in allen Geschwindigkeitsbereichen von bis zu 50 mph (80 km/h) zu verringern, muss der ATV-Reifenkonstrukteur nach Reifenmustern suchen, die ohne Nachteil für die Traktion viel ruhiger laufen können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Niederdruck-ATV-Reifen zu erhalten, dessen Laufstreifengeräusch wesentlich reduziert ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Geräuschreduzierung mit einfachen Mitteln zu schaffen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es wird ein ATV-Reifen geschaffen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die kleinen (S), mittleren (M) und großen (L) Pitch-Längen in der folgenden Reihenfolge angeordnet: MLLLMSMMMSMSMLMMLMS. Alternativ sind die Pitch- Längen in der Reihenfolge MSMLMSMLMSMLMSMLMSM angeordnet. Am stärksten bevorzugt entspricht das Verhältnis von kleinen (S), mittleren (M) und großen (L) Pitch-Längen dem Größenverhältnis 9 : 10 : 11.
Definitionen
"Aspektverhältnis" des Reifens bedeutet das Verhältnis seiner Querschnittshöhe (SH) zu seiner Querschnittsbreite (SW).
"Axial" und sein adverbialer Gebrauch bedeutet Linien oder Richtungen, die zur Drehachse des Reifens parallel sind.
"Wulst" bedeutet jenen Teil des Reifens, der mit oder ohne weitere Verstärkungselemente wie etwa ein ringförmiges dehnbares Element, Wulstfahnen, Chipper, Kernreiter, Zehenschützer und Wulstbänder so geformt ist, dass er auf die Maßfelge passt.
"Gürtelverstärkungsstruktur" bedeutet wenigstens zwei ringsförmige Schichten oder Lagen aus parallelen Korden, die gewebt oder nicht gewebt sind und unter dem Laufstreifen liegen, mit dem Wulst nicht verankert sind und sowohl linke als auch rechte Kordwinkel im Bereich von 17° bis 27° in Bezug auf die Äquatorialebene des Reifens besitzen.
"Diagonalreifen" bedeutet einen Reifen, der eine in Schnittwinkeln verlaufende Karkasse besitzt, wobei der Winkel der Korde etwa 25 bis 50° in Bezug auf die Äquatorialebene des Reifens beträgt. Jede benachbarte Lage besitzt gleiche, jedoch in Gegenrichtung orientierte Korde.
"Karkasse" bedeutet die Reifenstruktur ohne die Gürtelstruktur, den Laufstreifen, den Unterprotektor und den Seitenwandgummi über den Lagen, jedoch einschließlich der Wülste.
"Unterbau" bedeutet die Reifenstruktur ohne den Laufstreifen und den Unterprotektor, jedoch einschließlich der Seitenwände.
"Umfangsrichtung" bedeutet Linien oder Richtungen, die sich längs des Umfangs der Oberfläche des ringförmigen Laufstreifens senkrecht zur axialen Richtung erstrecken.
"Maßfelge" bedeutet eine Felge mit einer spezifizierten Konfiguration und Breite.
"Felgen-Baubreite" ist die spezifische, handelsübliche Felgenbreite, die jeder Reifengröße zugewiesen ist und üblicherweise zwischen 75 und 90% der spezifischen Querschnittsbreite des Reifens beträgt.
"Äquatorialebene (EP)" bedeutet die Ebene senkrecht zur Drehachse des Reifens und durch die Mitte seines Laufstreifens.
"Aufstandsfläche" bedeutet die Kontaktfläche oder den Kontaktbereich des Reifenlaufstreifens mit einer ebenen Oberfläche und bei einer Geschwindigkeit von null unter normalen Last- und Druckbedingungen.
"innere" bedeutet in Richtung der Mitte des Reifens, während "äußere" in Richtung seiner Außenseite bedeutet.
"einlaufseitig" bezieht sich auf einen Abschnitt oder Teil des Laufstreifens, der den Boden zuerst berührt, in Bezug auf eine Folge von solchen Teilen oder Abschnitten während der Drehung des Reifens in der bevorzugten Richtung.
"Netto-Brutto-Verhältnis" bedeutet das Verhältnis des Reifenlaufstreifen-Gummis, der mit einer harten, flachen Oberfläche einen Kontakt herstellt, zu der Fläche des Laufstreifens, die sich zwischen den Seitenkanten des Laufstreifens einschließlich der Abschnitte ohne Kontakt wie etwa der Rillen befindet, wenn diese Fläche bei aufgepumptem Reifen und unter Normallastbedingungen über 360° in Umfangsrichtung des Reifens gemessen wird.
"Normaler Fülldruck" bedeutet den Fülldruck des spezifischen Entwurfs und die Last, die von der geeigneten Normenorganisation für die Betriebsbedingungen des Reifens zugewiesen werden.
"Normallast" bedeutet den Fülldruck des spezifischen Entwurfs und die Last, die von der geeigneten Normenorganisation für die Betriebsbedingungen des Reifens zugewiesen werden.
"Lage" bedeutet eine ununterbrochene Schicht aus gummibeschichteten, parallelen Korden.
"Radial" und sein adverbialer Gebrauch bedeutet Richtungen, die sich radial zu der Drehachse des Reifens oder von dieser weg erstrecken.
"Radialreifen" bedeutet einen mit Gürteln versehenen oder in Umfangsrichtung beschränkten Luftreifen, in dem die von Wulst zu Wulst verlaufenden Lagenkorde unter Kordwinkeln zwischen 65° und 90° in Bezug auf die Äquatorialebene des Reifens liegen.
"Querschnittshöhe (SH)" bedeutet den radialen Abstand vom Nennfelgendurchmesser zum Außendurchmesser des Reifens in seiner Äquatorialebene.
"Querschnittsbreite" (SW) bedeutet den maximalen geradlinigen Abstand parallel zu der Achse des Reifens und zwischen dem äußersten Punkt seiner Seitenwände, wenn und nachdem er für 24 Stunden auf normalen Fülldruck aufgepumpt worden ist, jedoch unbelastet, ohne Erhebungen der Seitenwände, die durch die Etikettierung oder eine Verzierung bedingt sind, und ohne Schutzbänder.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten ATV-Reifens (10).
2 ist ein Seitenansichtsabschnitt des in 1 gezeigten Reifens (10).
3 ist ein Querschnittsansicht des Reifens (10) von 1.
Die 4, 5A, 5B, 6A und 6B zeigen von den Konturen eines Abschnitts des Reifenlaufstreifens aufgenommene Ansichten:
4 zeigt die Laufstreifenkontur des in 1 gezeigten Reifens (10) mit drei verschiedenen Bauzyklen oder Pitchen, kleinen (S), mittleren (M) und großen (L).
5A ist eine Ansicht eines Abschnitts der Reifenlaufstreifen-Kontur der bevorzugten Ausführungsform mit Pitch-Grenzen, die durch ein Laufstreifen-Traktionselement (44) gehen.
5B ist ein alternativer Laufstreifen, bei dem die Pitch-Grenze zwischen Traktionselementen (44) beabstandet ist.
Die 6A und 6B zeigen in ihrer Kombination die gesamten Drei-Baulängen-Pitch-Folgen eines erfindungsgemäßen Reifens in einer bevorzugten Ausführungsform.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Mit speziellem Bezug auf die 1–3 und 5A wird nun eine bevorzugte Ausführungsform des gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten ATV-Luftreifens (10) veranschaulicht.
Der gezeigte Reifen (10) besitzt einen Felgen-Nenndurchmesser von 12 Zoll (30 cm oder weniger). Alternativ kann der Durchmesser irgendeiner für die ATV-Verwendung geeigneten Größe wie etwa 10, 8 oder 6 Zoll (25, 20, 15 cm) entsprechen. Der Reifen (10) besitzt eine Drehachse, eine Äquatorialebene (EP) und eine maximale Querschnittsbreite. Der Reifen (10) besitzt einen Unterbau (12) und einen Laufstreifen (40). Der Unterbau (12) kann eine kordverstärkte, gummibeschichtete Karkasse (14) und ein Paar Wulstabschnitte (20) umfassen. Die Karkasse (14) besitzt einen Laufstreifen (40), ein Paar Seitenwände (22), eine zwischen jedem Wulstabschnitt (20) verlaufende Seitenwand, wobei in der Darstellung in 3 die Karkasse (14) zwei Diagonallagen (15) aufweist, die sich von Wulst (20) zu Wulst (20) erstrecken und optional eine Breaker-Verstärkungsstruktur besitzen können, die zwei Breaker-Lagen (13) radial außerhalb der Kar kassenlagen (15) umfasst. Der Laufstreifen (40) des Reifens (10) ist radial außerhalb des Unterbaus (12) angeordnet. Der bevorzugte Reifen besitzt einen Lastindex von 2 Sternen (oder wenigstens 5 psi, 395 Pfund oder 180 kg). In Abhängigkeit von den geforderten Betriebsbedingungen können mehrere Breaker-Lagen oder Karkassenlagen verwendet werden.
ATV-Geländereifen mit kleinem Durchmesser verwenden wegen ihrer Größe eine kleinere Anzahl von Traktionsstollen oder Traktionselementen (44). Dies bedeutet, dass unter Beibehaltung eines Elementabstands, der ausreichend groß ist, um eine Traktion an weichen Oberflächen zu bewirken sowie sicherzustellen, dass sich der Laufstreifen (40) nicht mit Schlamm zusetzt, weniger Traktionselemente (44) längs des Umfangs des Reifens (10) beaufschlagt werden können. Weniger Elemente (44) bedeuten, dass die Geräusch-, Vibrations- und Fahrverhaltensprobleme stark zunehmen, was die Lösung dieser Probleme höchst wichtig macht, wenn der Reifen 10 von den Betreibern von Geländefahrzeugen angenommen werden soll. Die Öffnung und Tiefe der Elemente (44) bedeutet, dass der Reifen eine ausgezeichnete Traktion aufweisen sollte. Die neuartige Lösung in Bezug auf das Versehen mit Pitch-Längen der Erfinder macht die Verwendung eines solchen Laufstreifens möglich.
Wie in den 4–5B gezeigt ist, kann ein Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Vielfalt von Stollenabständen entworfen sein. Die bevorzugte Ausführungsform verwendet drei Bauzyklen (S), (M), (L), wobei alternativ vier Bauzyklen (S), (M₁), (M₂) und (L) verwendet werden können. Ein Vorteil der Verwendung variabler oder unterschiedlicher Abstände ist der, dass das Laufstreifen-Baumuster eine Vielfalt von Stollenformen verwenden kann und dabei einen ausreichenden Abstand der Stollen (44) in der Mitte des Laufstreifens (40) beibehalten kann, um sicherzustellen, dass sich der Reifen (10) nicht mit Schlamm zusetzt und die Stollen oder Traktionselemente (44) bei hohem Drehmoment oder hohen Lasten keine ernsten Verformungsprobleme machen.
In den gezeigten Ansichten der 4, 5A, 5B, 6A und 6B definiert der Abstand in Umfangsrichtung zwischen den Pitch-Grenzen (60) die Pitch- oder Bauzykluslänge (S), (M) oder (L). Zur Erleichterung der Messung sind diese Längen in einer Ebene CP gezeigt, wobei die Ebene CP an jeder betreffenden Laufstreifenkante (30, 32) angeordnet ist. Die Laufstreifenkanten (30, 32) sind als Ort definiert, an dem die radial äußere Oberfläche (56) des Stollens (44) das axial äußere Ende (45) des Stollens (44) schneidet. Im Allgemeinen sind diese Orte längs des Laufstreifens ausgerichtet. Bei Anwendungen, in denen die äußeren Enden benachbarter Stollen nicht ausgerichtet sind, kann die Ebene CP bestimmt werden, indem einfach ein fester Abstand radial außerhalb in Bezug auf die Äquatorialebene wie etwa 75% der Querschnittsbreite des Reifens genommen wird. Die Wahl der Ebene CP kann insofern etwas willkürlich sein, dass sie lediglich jenem relativen Abstand der Stollen längs des Laufstreifen entspricht, der von Wichtigkeit ist.
Bei der Verwendung von drei verschiedenen Bauzyklen (S), (M) und (L) wird angenommen, dass die Anzahl von Stollen (44) in jeder Gruppe oder Zeile von Stollen (44) gleich ist und zwischen 12 und 24 Stollen pro Gruppe liegt, wenn in der Mittenebene des Reifens um den Gesamtumfang gemessen wird.
Wie in den 4–6B gezeigt ist, können die Stollen (44) verschiedene Formen wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, geradlinige, gekrümmte oder mehrwinkelige Polygone besitzen. Ferner können sie nach innen verlaufen und die Äquatorialebene nicht schneiden oder wie in den 4, 5A und 6 die Äquatorialebene schneiden. Die herkömmliche Praxis in der ATV-Reifentechnik war, regelmäßig oder gleichmäßig beabstandete Laufstreifenstollen zu verwenden. Das heißt, dass die Laufstreifenstollen in Umfangsrichtung einen einzigen Abstand oder einen einzigen Pitch besaßen.
Um in Sachen des Massenungleichgewichts zu korrigieren wurde an einem exemplarischen Reifen des Typs AT25X11-10, wie er in 1 gezeigt ist, eine Folge von 19 Pitchen ausprobiert, die drei Bauzyklenlängen, kleine (S), mittlere (M) und große (M), verwendete. Die optimierte Pitch-Folge war wie folgt: SMMMSMSMLMMLMSMLLLM. Alternativ die Folge MSMLMSMLMSMLMSMLMSM. Am stärksten bevorzugt entspricht das Verhältnis von kleinen (S), mittleren (M) und großen (M) Pitch-Längen dem Größenverhältnis 9 : 10 : 11. Diese bevorzugte Folge ist in dem Laufstreifenabschnitt der 6A und 6B gezeigt. Der Laufstreifen (40), wie er in 4 gezeigt ist, ist in mehrere, sich in Umfangsrichtung wiederholende Bauzyklen (S, M, L) unterteilt, wobei die Bauzyklen insgesamt wenigstens drei verschiedene Bauzyklenlängen aufweisen, die eine kurze Länge (S), eine mittlere Länge (M) und eine große Länge (L) umfassen. In der Ausführungsform der 4, 5A, 6A und 6B verlaufen die Bauzyklen von der ersten Laufstreifenkante (30) bis zur zweiten Laufstreifenkante (32) parallel zur Drehachse, wobei sie die Äquatorialebene schneiden. Die Stollen der Mittenliniengruppe oder -zeile (62) verlaufen in Umfangsrichtung über zwei oder mehr in Umfangsrichtung benachbarte Bauzyklen (S, M, L), wobei jeder Stollen (44) dieser Mittenlinienzeile oder -gruppe (62) innerhalb zweier Zyklen liegt und in Umfangsrichtung um wenigstens einen Abschnitt eines Bauzyklus in Bezug auf die in Umfangsrichtung benachbarten Stollen (44) der anderen Zeilen von Stollen (44) versetzt sind.
Um die Probleme des Massenungleichgewichts weiter zu verringern, wurde bestimmt, dass die Breite (W) jedes Stollens (44) proportional zu jener Bauzykluslänge (S), (M) oder (L) gemacht werden sollte, in der der größte Teil der radial äußeren Oberfläche (56) des Stollens (44) liegt. Wie in
5B gezeigt ist, befindet sich die gesamte radial äußere Oberfläche (56) jedes Stollens (44) vorzugsweise innerhalb eines Bauzyklus. Jeder Bauzyklus (S), (M) oder (L) besitzt eine einlaufseitige Grenzlinie (60) und eine auslaufseitige Grenzlinie (60). Der Abstand in Umfangsrichtung zwischen der einlaufseitigen und der auslaufseitigen Grenzlinie (60) definiert einen Bauzyklus. Diese einlaufseitigen und auslaufseitigen Grenzlinien schneiden vorzugsweise die einlaufseitige Kante (52) oder die auslaufseitige Kante (54) eines Stollens (44) der Mittenlinie in Zeile (62), wobei sich, wie in 5A gezeigt ist, die einlaufseitigen Kanten (52) und die Grenzlinien (60) schneiden. Die einlaufseitige Grenzlinie (60) eines Bauzyklus fällt außerdem mit der auslaufseitigen Grenzlinie (60) eines in Umfangsrichtung benachbarten Bauzyklus zusammen. Wie dargestellt ist in den 5A und 5B ein einziges Bezugszeichen (60) gezeigt. Wie in 5B gezeigt ist, können alternativ die Grenzlinien in Umfangsrichtung zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Stollen (44) innerhalb einer Gruppe oder Zeile beabstandet sein.
Wenn die Stollen von gleichmäßiger Länge und Form sind und in der Stollenbreite (W) in Bezug auf die Bauzykluslänge proportional sind, bedeutet dies, dass die Laufstreifengummi-Masse längs des Reifens (10) gleichmäßiger verteilt sein kann. Die Form mit einer zur Länge des Bauzyklus proportionalen Stollenbreite W_S, W_M, W_L stellt sicher, dass das Volumen oder die Masse des Laufstreifengummis längs des Laufstreifens im Wesentlichen gleichmäßig ist. Es wird für möglich gehalten, den mit Pitch-Längen versehenen Laufstreifen bei Verwendung von drei oder mehr Bauzyklenlängen zu erhalten und einen Laufstreifen, der innerhalb ± 5 Gew.-% in jedem Viertel oder 90°-Abschnitt des Reifens (10) gleichmäßig ist, zu erhalten. Diese Gleichmäßigkeit verkleinert bei mit Pitch-Längen versehenen ATV-Reifen die Massenungleichgewichtsprobleme wesentlich.
Beim Entwurf eines mit Pitch-Längen versehenen ATV-Reifens (10), wie er oben beschrieben ist, legten die Konstrukteure eine maximale und eine minimale Breite der Stollen so fest, dass eine ausreichende Steifheit und Lasttragfähigkeit erhalten wird und dabei ein Brechen oder eine starke Verformung der Stollen (44) vermieden wird. Der bevorzugte Reifen der Erfindung von 5A besaß eine minimale Stollendicke von 15 mm. Die maximale Stollendicke (W) wurde so gewählt, dass sie etwa das 1,25fache der minimalen Stollenbreite betrug. Die Erfinder wählten dann 19 Pitche. Die Folge wurde berechnet und die Anzahl von großen, kleinen und mittleren Pitchen oder Bauzyklen festgelegt. Sie summierten dann auf, berechneten den Radialwinkel für einen (S)-, (M)- oder (L)-Bauzyklus und legten somit die Pitch-Länge am Außendurchmesser des Reifens fest. Die Summe der Pitch-Längen-Winkel war natürlich gleich 360°.
Die Konstrukteure positionierten dann, beginnend an einem Punkt des Umfangs, einen Stollen (44), positionierten dann nacheinander die weiteren Stollen (44) längs des Laufstreifens und entwickelten so vollständige Zeilen von Stollen (44). Die Erfinder beobachteten, dass eine mit dem Auge erkennbare Größen- oder Abstandsverzerrung der Stollen auftrat.
Die Erfinder, die dieses Phänomen beobachteten, bemerkten, dass dieses Problem auftrat, wenn die Bauzykluslänge von (L) nach (S), (L) nach (M), (S) nach (L), (S) nach (M), (M) nach (S) oder (M) nach (L) wechselte. Dies lieg daran, dass die Stollen (44) der mittleren Zeile zwei verschiedene Bauzyklusabstände überlappen können. Im Fall eines Stollens (44), der zwei Baulängen von ½ (S) und ½ (L) überspannt, bedeutet dies, dass der Stollen (44) von Zeile (62), der sich entweder in einem Bauzyklus (S) oder (L) befindet, nicht proportional ist. Die Größenübergangspunkte eines Bauzyklus können korrigiert werden, wenn der Stollen um ½ (L/2 + S/2) verschoben wird. Dies zentriert den Stollen (44). Dementsprechend kann der Konstrukteur als letzten Entwurfsschritt das Korrigieren der letzten entwickelten Gruppe von Stollen (44) an diesen Übergangsbereichen, an denen die Bauzyklenlängen wechseln, wählen.
Das Testen der oben offenbarten mit Pitch-Längen versehenen Reifen (10) mit drei Bauzyklen ergab eine deutliche Reduktion der 2. und 3. Harmonischen durch das Versehen mit Pitch-Längen im Vergleich zur selben Reifenkonstruktion mit dem herkömmlichen einzigen oder gleichmäßigen Pitch. Die kleinen (S), mittleren (M) und großen (L) Bauzyklen besaßen ein Pitch-Verhältnis von 9 : 10 : 11. Bei einer Normierung der mittleren Baulänge auf 100 betrugen die große Bauzykluslänge 110 und die kleine Bauzykluslänge 90. Die maximale Veränderung vom kleinen zum großen Bauzyklus betrug 1,25. Diese optimierte Drei-Bauzyklen-Folge verringerte den Geräuschpegel der 2. Harmonischen durch das Versehen mit Pitch-Längen um 30%. Es wird angenommen, dass eine Pitch- oder Bauzyklusvariation von bis zu 1,25 die Laufstreifenerregung ohne große Massenungleichgewichtsprobleme höchst vorteilhaft auf einen annehmbaren Pegel senkt. Jedoch teilweise bedingt durch die sehr kleine Größe der Reifen ergibt eine Pitch-Variation von 1,25 ein unannehmbares äußeres Erscheinungsbild. Dementsprechend wählten die Konstrukteure eine Modifikation der Pitch-Folge, derart, dass kein Größenwechsel von S nach L oder L nach S in Umfangsrichtung benachbart ist. Dies begrenzte die Menge der Größenfolgen von Pitchen, die verwendet werden könnten, stark. Es bedeutete ferner, dass der Grad der Verringerung des durch Vibration hervorgerufenen Geräuschs durch diese zusätzliche Bedingung, die eigentlich bedeutet, dass zwischen jedem großen (L) und kleinen (S) Pitch längs des Laufstreifens (10) wenigstens ein mittlerer (M) Pitch verwendet werden muss, beschränkt wird. Diese zusätzliche Bedingung sorgte dafür, dass sich die maximale Pitch-Variation zwischen benachbarten Pitchen von 1,25 auf 1,1 verringert. Die resultierende Bewertung der Testreifen wies darauf hin, dass selbst unter dieser strengeren, vom Aussehen geleiteten Bedingung tatsächlich deutliche Verbesserung in der Geräuschreduzierung erzielbar waren.
Fachleute haben früher geglaubt, dass ein mehrfaches Versehen mit Pitch-Längen bei ATV-Reifen mit einem Netto-Brutto-Verhältnis von weniger als 30% bei wesentlich höheren Kosten wenig oder keinen Nutzen erbrächte. Die neuen ATV-Reifenkonstruktionen besitzen eine breitere, flachere Laufstreifenaufstandsfläche, was ein Versehen mit Pitch-Längen, insbesondere an der Stelle der hinteren Antriebsachse, besser durchführbar macht.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Verwendung von ATV-Reifen, wie sie in 1 gezeigt sind, bei Geschwindigkeiten von bis zu 80 km/h ohne ernstere Reifen-Geräusch-/Vibrationsprobleme.
Die Verwendung einer maximalen Pitch-Verhältnis-Variation von 1,1 wurde durch Erscheinungsbild- und Traktionsbedingungen erzwungen. Alternativ könnten auf Kosten der Erscheinungsbild- und Traktionsleistungsmerkmale geringfügig stärkere Variationen mit den erwarteten günstigen Vibrationsergebnissen verwendet werden.
Alternativ könnten auch Mehrfach-Bauzyklen von 4 oder mehr verwendet werden, jedoch sind sie natürlich etwa komplizierter und deshalb teurer.
Beim Testen des mit Pitch-Längen versehenen Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung wurde eine Größe AT25X11-10 hergestellt. Der Reifen (10) hatte einen Querschnitt, wie er in 3 gezeigt ist. Der Reifen war speziell für eine Hinterradstelle eines ATV-Fahrzeugs entworfen worden. Die maximale Querschnittshöhe betrug 7,232 Zoll (18,4 cm), die maximale Querschnittsbreite betrug 11,4 Zoll (29 cm). Der Felgen-Nenndurchmesser ist 10 Zoll (25,4 cm). Das Verhältnis der maximalen Querschnittsbreite zum Felgen-Nenndurchmesser dieser Hinterreifen für ATV's beträgt wenigstens 80% und häufig 100% oder mehr. Dieses übergroße Breite-Felgendurchmesser-Verhältnis ist ziemlich ungewöhnlich. Fast kein Lastkraftwagen oder Personenwagen besitzt Reifen mit diesem kleinen Durchmesser relativ zur Breite des Reifens. Es wird angenommen, dass diese sehr breiten Laufstreifen, die sich an solch kleinen Durchmessern drehen, hohe Umdrehungen pro Minute erzielen, was zu einer sehr lauten Reifen führt. Die weit beabstandeten Laufstreifenstollen erzeugen harte Stöße an der Oberfläche bei vergleichsweise vielen Umdrehungen pro Minute. Aus diesem Grund erscheinen die Geräuschprobleme etwas überzogen. Dennoch scheinen die hinteren ATV-Reifen mit einem Laufstreifen, die breiter, und Stollen, die seitlicher als beim vorderen Reifen sind, lauter zu sein, weshalb sie am meisten von dem Versehen mit Pitch-Längen profitieren.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der, dass die Laufstreifenstollen absichtlich in einem Winkel orientiert sind, um jegliche einlaufseitigen oder auslaufseitigen Kanten der Stollen, die rein seitlich oder axial verlaufen, zu minimieren. Dies stellt sicher, dass das Phänomen des "Stollenschlagens", wenn die Kanten des Stollens die Kontaktfläche betreten oder verlassen, minimiert wird. Dies in Kombination mit der bevorzugten Pitch-Folge führte zu Ergebnissen einer Geräusch- und Vibrationsreduzierung über das Rauschspektrum der 2. und 3. Harmonischen von 30% oder mehr.

Claims

Radbaueinheit, die einen Geländefahrzeugreifen (10) umfasst, der auf eine Felge aufgezogen ist und einen ringförmigen Laufstreifen (40) sowie einen radial innen in Bezug auf den Laufstreifen (40) angeordneten Unterbau (12) besitzt, wobei der Unterbau (12) ein Paar radial innerer Wulstabschnitte (20), ein Paar Seitenwände (22), eine zwischen jedem Wulstabschnitt (20) und dem Laufstreifen (40) verlaufende Seitenwand (22) und eine radial innere Luftkammer, die um den Innenumfang des Reifens (10) verläuft, aufweist, wobei der Reifen (10) mehrere beabstandete Laufstreifenblöcke oder Traktionselemente (44) besitzt, die radial außerhalb von einer Laufstreifenbasis (42) verlaufen und in einer Matrix aus insgesamt 20 oder weniger Pitchen angeordnet sind, wobei die Pitche wenigstens 3 verschiedene, nämlich kleine (S), mittlere (M) und große (L) Pitch-Längen besitzen; wobei das Verhältnis von klein (S) zu groß (L) wenigstens 1,1 zu 1 ist; dadurch gekennzeichnet, dass – die Baueinheit einen Betriebsfülldruck in der Luftkammer von 7 psi (48,2 kPa) oder weniger besitzt; – der Reifen (10) einen Felgen-Nenndurchmesser (d) besitzt, der kleiner oder gleich 12,00 Zoll (30,5 cm) ist; und – die insgesamt 20 oder weniger Pitche in der Weise in einer Pitch-Folge liegen, dass in Umfangsrichtung keine Größenwechsel von klein (S) nach groß (L) oder von groß (L) nach klein (S) benachbart ist.
Radbaueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (W) jedes Stollens (44) proportional zu der Bauzykluslänge (S), (M) oder (L), in der der größte Teil der radial äußeren Oberfläche (56) des Stollens (44) liegt, ausgebildet ist.
Radbaueinheit nach Anspruch 1, bei der die Pitche (S), (M), (L) in Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass kein in Umfangsrichtung benachbarter Pitch um mehr als 10% größer oder um mehr als 10% kleiner als der mittlere Pitch (M) ist.
Radbaueinheit nach Anspruch 1, bei der der Betriebsfülldruck etwa 4 psi (26,7 kPa) beträgt.
Radbaueinheit nach Anspruch 1, bei der die kleinen (S), die mittleren (M) und die großen (L) Pitch-Längen wie folgt in einer Folge angeordnet sind: MLLLMSMMMSMSMLMMLMS.
Radbaueinheit nach Anspruch 1, bei der die kleinen (S), die mittleren (M) und die großen (L) Pitch-Längen wie folgt in einer Folge angeordnet sind: MSMLMSMLMSMLMSMLMSM.