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Dokumentenidentifikation DE60125667T2 15.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001184206
Titel LKW-Reifen
Anmelder The Goodyear Tire & Rubber Co., Akron, Ohio, US
Erfinder Young, Austin Gale, Copley, Ohio 44321, US;
Young, Deborah Lynn, Copley, Ohio 44321, US;
Goldstein, Arthur Allen, Mayfield Village, Ohio 44143, US
Vertreter Kutsch, B., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., Colmar-Berg, LU
DE-Aktenzeichen 60125667
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.08.2001
EP-Aktenzeichen 011196847
EP-Offenlegungsdatum 06.03.2002
EP date of grant 03.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse B60C 11/01(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Lastkraftwagenreifen für Lenkachsen.

Die Verwendung von Laufflächen, die spezifisch für die Lenkachse von Lastkraftwagenreifen entworfen sind, war auf verschiedene Formen von Reifen vom Rippentyp gerichtet. Diese Nichtantriebsachse weist sowohl Kurvenfahrt- und Wendelasten als auch geradlinig verlaufende Lasten auf. Manche Fachleute glauben, dass die Profilrippen idealerweise eine den umfangsgerichteten Rillen benachbarte scharfe Kante haben sollten, um eine verbesserte Handhabung zu verschaffen.

Diese scharfen Kanten können während normalen Gebrauchs eine unregelmäßige Laufflächenabnutzung aufweisen. Eine hohe Abnutzungserosion ist im Schulterbereich des Reifens üblich. Dieses Problem wurde in dem am 6. November 1984 an Giron erteilten US-A- 4,480,671 angesprochen. Wie in 2 gezeigt, offenbarte Giron die Verwendung einer lateral angeordneten, in Umfangsrichtung durchlaufenden Rippe 4, die unter normalen Fahrbedingungen in Kontakt mit der Fahrbahn ist. Dabei beträgt die bzw. der von der Rippe 4 auf die Fahrbahn ausgeübte Kraft bzw. Druck weniger als die Kraft bzw. der Druck der Schulterrippe 6. Dieser Reifen 2 des Standes der Technik stützte sich auf die lateral befindliche Rippe, um die scharfe Kante der Schulterrippe zu schützen.

Eine alternative Gestaltungsherangehensweise war, eine nicht-vertiefte umfangsgerichtete Rippe 3 benachbart zu einer schmalen, in Umfangsrichtung durchlaufenden Rippe 7 und Schulterrippe 5 zu haben. Ein solcher Reifen wurde kommerziell als der Goodyear G259-Lenkreifen vertrieben, und dieser Reifen 1 weist eine statische Aufstandsfläche oder Laufflächenkontaktstelle auf, wie in 3 gezeigt.

Noch eine andere Gestaltungsherangehensweise wurde von dem R227-Lenkreifen der Bridgestone Tire & Rubber Company demonstriert, welcher eine schmale, in Umfangsrichtung durchlaufende gebogene Rille in der Seite einer Schulterrippe aufweist. Die schmale gebogene Rille erzeugt einen verringerten Schulterdruck und wirkt als eine Entkopplungsrille, wie in US-A- 4,995,437 gelehrt.

All diese Gestaltungsherangehensweisen stützen sich auf ein Merkmal in der Lauffläche. Diese Merkmale werden die Schulterabnutzung effektiv reduzieren, wenn die Lauffläche neu ist. Dies hat den bemerkenswerten Nutzen, das Einsetzen unregelmäßiger Abnutzung aufzuhalten. Die Laufflächenschulter ist am meisten zum Beginn unregelmäßiger Abnutzung geneigt, wenn die Lauffläche neu ist und auf einer maximalen Profildicke ist.

Beunruhigend ist jedoch, dass die Entkopplungsrippen in der Lauffläche zu Einreißen und Einschneiden neigen, während die Entkopplungsrille zum Festhalten von Steinen neigen kann. Demzufolge ist dieser Teil der Lauffläche potentiell anfällig für Beschädigung, wenn der Reifen gegen einen Bordstein oder ein anderes hartes Hindernis prallt.

Ein anderes, mit der Verwendung von Entkopplungsrillen in einer Lauffläche zusammenhängendes Problem ist die Unfähigkeit, eine gute Entkopplungsrille in einem runderneuerten Reifen zu rekonstruieren. In der Vergangenheit war es die übliche Praxis, keine runderneuerten Reifenmäntel bei einer Lenkreifenanwendung zu verwenden. Dementsprechend werden Lenkreifen, wenn sie abgenutzt sind, mit einem Profilmuster runderneuert, das zur Verwendung in einer Lenkachsen- oder Anhängerachsenposition geeignet ist. Diese Radpositionen erfahren keine Schulterabnutzungsprobleme, wenigstens nicht in dem Umfang, der mit einer Lenkachse assoziiert wird.

Rezente Durchbrüche bei der Runderneuerung von Reifen und bei der Fähigkeit, Reifenmäntel zu inspizieren, machen deutlich, dass in der nicht allzu fernen Zukunft die Runderneuerung kommerzieller Lastkraftwagenreifenmäntel für die Lenkachsenposition eine akzeptable, wenn nicht die bevorzugte Praxis werden wird.

Um sicherzustellen, dass die Lauffläche effektiv von der Seitenwand entkoppelt ist, das heißt, die Laufflächenschulter bleibt etwas unabhängig von den von der Seitenwand ausgeübten Kräften, muss ein neuer und stark verbesserter Weg der Entkopplung verschafft werden.

Die vorliegende Erfindung verschafft einen Weg zur effektiven Entkopplung der Laufflächenschulter, ohne irgendwelche Entkopplungsrippen oder -rillen in der Lauffläche anzubringen.

Die effektive Entkopplung der Laufflächenschulter findet im oberen Schulterbereich des Mantels an einer Stelle radial ausgerichtet oder vorzugsweise einwärts von der Gürtelstruktur und somit unter einer Laufflächenabrauhlinie statt, wenn der Reifenmantel zum Runderneuern vorbereitet wird.

EP-A-0 319 860 offenbart einen Luftreifen gemäß der Einleitung von Anspruch 1.

DE-A- 1480933 offenbart einen Reifen mit einer Vielzahl von Längsrillen im Schulterbereich des Reifens.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Lastkraftwagen-Radialluftreifen zur Verwendung an den Lenkachsen ist beschrieben. Der Reifen weist eine Lauffläche und einen Mantel auf. Der Mantel weist zwei Seitenwände, eine oder mehrere Radiallagen, die sich zu zwei ringförmigen Wülsten erstrecken, und eine radial zwischen der Lauffläche und den Karkassenlagen befindliche Gürtelverstärkungsstruktur auf.

Der Reifen weist eine Lauffläche und ein Paar Seitenwände auf. Die Lauffläche weist ein Paar Schulterprofilrippen auf. Jede Schulterrippe hat eine axial äußere Laufflächenwand.

Die Seitenwände sind ein Elastomermaterial, vorzugsweise Gummi, das die Außenseiten des Mantels bedeckt. Eine Seitenwand erstreckt sich radial einwärts von jeder Schulterrippe zu jedem radial inneren Wulst. Jede Seitenwand weist wenigstens zwei, bevorzugt drei oder mehr, in Umfangsrichtung durchlaufende Laufflächenentkopplungsrillen auf, die radial an oder einwärts von der Gürtelverstärkungsstruktur angeordnet sind. In einer Ausführung der Erfindung erstreckt sich wenigstens eine der Entkopplungsrillen generell seitwärts nach innen über einen Abstand, der ausreicht, um axial einwärts von der axial äußeren Profilwand der Lauffläche zu liegen, gemessen an der radial äußeren Oberfläche der Schulterrippe. Alternativ liegt in einer bevorzugten Ausführung jede Entkopplungsrille axial auswärts von der axial äußeren Profilwand.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Reifen, wenn er normal belastet und auf den Konstruktionsfülldruck PN aufgepumpt ist, einen Laufflächenkontaktdruck, wobei jede Schulterrippe einen Kontaktdruck kleiner oder gleich dem Fülldruck PN aufweist, gemessen ab einer axialen Mittellinie C, die gleichbeabstandet zwischen der Vorderkante und der Hinterkante der Profilaufstandsfläche verläuft. An der Äquator- oder umfangsgerichteten Mittelebene der Lauffläche hat die Profilaufstandsfläche eine durchschnittliche umfangsgerichtete Länge LC, wobei LC größer oder gleich der umfangsgerichteten Kontaktlänge LS der Schulterrippe ist. Der Reifen der bevorzugten Ausführungsform weist eine Vielzahl von Mittelrippen benachbart zu umfangsgerichteten Rillen auf jede Mittelrippe hat eine axiale Breite WC, WC kann in jeder Rippe verschieden oder dieselbe Breite sein, und wobei jede Schulterrippe eine axiale Breite WS hat, wobei WS wenigstens 110 % von WC ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Querschnittsansicht des Reifens 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.

2 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines in US-A-4,480,671 offenbarten Reifens 2 des Standes der Technik.

3 ist eine beispielhafte statische Aufstandsfläche eines kommerziell als der Goodyear G259 vertriebenen Reifens 1 des Standes der Technik.

4 ist eine Illustration einer beispielhaften Aufstandsfläche eines G259-Reifens des Standes der Technik, der nach 100.000 Meilen Gebrauch eine wellenförmige Schulterrippenabnutzung aufweist.

5 ist eine beispielhafte Reifenaufstandsfläche der vorliegenden Erfindung, welche die Druckverteilung des Reifens, wie geformt, abbildet.

6 ist ein Querschnitt einer Hälfte des Reifens des erfindungsgemäßen bevorzugten Reifens.

7 ist ein Querschnitt eines Reifens einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Definitionen

"Kernprofil" bedeutet einen radial über dem Wulstkern und zwischen den Lagen und Umschlaglagen befindlichen Elastomerkernreiter.

"Wulst" bezieht sich auf den Teil des Reifens, der ein ringförmiges Zugelement umfasst, das von Lagenkorden umhüllt oder anderweitig verankert und geformt ist, mit oder ohne andere Verstärkungselemente, wie etwa Kernfahnen, Wulstverstärker, Kernprofile, Zehen-Gummistreifen und Wulstschutzstreifen, um auf die Entwurfsfelge zu passen.

"Gürtelstruktur" bedeutet zumindest zwei ringförmige Schichten oder Lagen paralleler Korde, gewebt oder nicht gewebt, die unter der Lauffläche liegen, nicht am Wulst verankert, und sowohl linke als auch rechte Kordwinkel im Bereich von 15° bis 68° in Bezug auf die umfangsgerichtete Mittellinie des Reifens aufweisen.

"Mantel" bedeutet die Karkasse, Gürtelstruktur, Wülste, Seitenwände und alle anderen Komponenten des Reifens, mit Ausnahme der Lauffläche und Unterlauffläche. Der Mantel kann neuer, unvulkanisierter Kautschuk oder zuvor vulkanisierter Kautschuk sein, der mit einer neuen Lauffläche ausgestattet werden muss.

"Wulstschutzstreifen" bezieht sich auf um die Außenseite des Wulsts plazierte schmale Materialstreifen, um Kordlagen vor der Felge zu schützen, die Durchbiegung über die Felge zu verteilen und den Reifen abzudichten. "Umfangsgerichtet" oder "in Umfangsrichtung" bezieht sich auf Linien oder Richtungen, die sich entlang dem Außenumfang der Oberfläche der ringförmigen Lauffläche lotrecht zur axialen Richtung erstrecken.

"Kord" bezieht sich auf eine der Verstärkungslitzen, womit die Gürtel und Karkassenlagen in dem Reifen verstärkt sind.

"Lateral" bedeutet eine axiale Richtung.

"Lage" oder "Karkassenlage" bedeutet eine durchlaufende Lage kautschukbeschichteter paralleler Elastomerkorde. "Radial" bedeutet Richtungen radial zur oder weg von der Rotationsachse des Reifens.

"Radialreifen" bedeutet einen mit Gürtel versehenen oder in Umfangsrichtung eingeschränkten Luftreifen, worin die sich von Wulst zu Wulst erstreckenden Lagenkorde in Kordwinkeln zwischen 65° und 90° in Bezug zur Äquatorebene des Reifens verlegt sind.

"Schulter" bedeutet den oberen Teil der Seitenwand gerade unterhalb der Laufflächenkante; Laufflächenschulter oder Schulterrippe bedeutet den Teil der Lauffläche nächst der Schulter.

"Seitenwand" bedeutet denjenigen Teil eines Reifens zwischen der Lauffläche und dem Wulst.

"Lauffläche" bedeutet eine Kautschuk- oder Elastomerkomponente einschließlich des Teils des Reifens, der unter normaler Befüllung und Last mit der Fahrbahn in Kontakt kommt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Querschnitt eines Radial-Luftreifens 10 zur Verwendung an Lenkachsen illustriert.

Der Reifen 10 hat eine Lauffläche 20 und einen Mantel 12. Der Mantel 12 hat zwei Seitenwände 14, 16, eine oder mehrere Radiallagen 18, die sich von zwei ringförmigen Wülsten 13 erstrecken und vorzugsweise um diese herumgeschlagen oder anderweitig daran befestigt sind, und eine radial zwischen der Lauffläche 20 und den Lagen 18 befindliche Gürtelverstärkungsstruktur 15.

Die Lagen 18 und die Gürtelverstärkungsstruktur 14 sind kordverstärktes Elastomermaterial, wobei die Korde vorzugsweise Stahldrahtfilamente sind und das Elastomer vorzugsweise ein vulkanisiertes Kautschukmaterial ist. Gleichermaßen haben die ringförmigen Wülste 13 zu einem Bündel eingeschlagene Stahldrähte, bekannt als der Wulstkern.

Eine Innenisolierungskomponente 19 aus bevorzugt Halobutylkautschuk bildet eine etwas luftundurchlässige Kammer, um den Luftdruck zu enthalten, wenn der Reifen 10 aufgepumpt ist.

Der Mantel 12 der bevorzugten Ausführung der Erfindung, wie in 1 illustriert, setzte einen Wulst 13 mit einem 8×10×9-sechseckigen Wulstkern ein, mit einem Elastomerkernprofil 61 radial über dem Wulst 13. Der Lagenumschlag 18A im Wulstbereich war mit einer Kernfahne 67, einem Wulstverstärker 62, Gum- und Gewebe-Wulstschutzstreifen 64, 65, Gumstreifen 66 und Elastomerkeilen 63 verstärkt.

Zusätzlich umfasste die Gürtelverstärkungsstruktur 15 einen Gumstrip aus Kautschukmaterial 75 und eine Vielzahl von Elastomerstreifen oder -keilen 72 in den seitlichen Enden der Gürtel 15 in Nähe der Entkopplungsrillen 24. Obwohl für die Praxis des erfinderischen Konzepts nicht erforderlich, sind diese Merkmale als in der bevorzugten Ausführung eingesetzte Merkmale offenbart.

Die Lauffläche 20 hat eine Vielzahl von in Umfangsrichtung durchlaufenden Rillen 22 und eine Vielzahl von Profilrippen 25, einschließlich eines Paars von Schulterrippen 25A, wobei eine Schulterrippe 25A jeder Seitenkante 21 der Lauffläche 20 benachbart ist.

Der Abstand auf halbem Weg zwischen den Seitenkanten 21 der Lauffläche definiert die umfangsgerichtete Mittellinie CL der Lauffläche 20.

Die radial äußeren, mit der Fahrbahn in Kontakt kommenden Oberflächen 26 der Vielzahl von Profilrippen 25, 25A definieren eine radial äußere Profiloberfläche 30. Die äußere Profiloberfläche 30 ist dem Paar von Seitenkanten 21 benachbart und erstreckt sich zwischen diesen. Eine Vielzahl von Lamellen oder Einschnitten 54 und 56 ist vorzugsweise an der Lauffläche 20 eingesetzt, wie in 5 gezeigt.

Wie in 1 gezeigt, befinden sich zwei oder mehr umfangsgerichtete Entkopplungsrillen 24 radial einwärts von jeder Schulterrippe 25A.

Wie in 5 gezeigt, weist die Lauffläche 20, wenn sie neu ist, eine statische Aufstandsflächen-Druckverteilung auf, wenn der Reifen normal belastet ist, sodass der Druck, ausgeübt entlang der axialen Mittellinie C der Aufstandsfläche auf die Schulterrippe 25A benachbart der Seitenkante 21 P3 ist, auf die Schulterrippe 25A benachbart der umfangsgerichteten Rille 22 P1 ist, auf die Rippe 25 seitlich benachbart zur Schulterrippe 25A an der Rille 22 P2 ist. Das Verhältnis der Druckverteilung in P1 ist etwa gleich P2 und etwa gleich P3.

Wie in 4 gezeigt, kann ein Reifen 1 des Standes der Technik, der G259, nach 100.000 Meilen Abnutzung eine beträchtliche wellenförmige Abnutzung im Schulterrippenbereich 2 aufweisen. Die Entkopplungs- oder vertiefte laterale Rippe 6 ist in diesem Abnutzungszustand wahrnehmbar durch Fahrbahnkontakt abgenutzt. Der Reifen 10 gemäß der bevorzugten Ausführung der Erfindung, wie in 1 illustriert, hat in denselben Schulterbereichen der Lauffläche 20eine viel gleichmäßigere Abnutzung. Sowohl der Reifen 1 des Standes der Technik als auch die Testreifen 10 waren von gleichartiger Größe, 295/75R22.5 und 11R22.5, und während der Auswertungen gleichartig belastet und aufgepumpt.

Wie in den 6 und 7 gezeigt, wird die von dem Reifen 10 aufgewiesene oben beschriebene Druckverteilung durch effektiv progressives Erhöhen der Breite WS der Profilschulterrippe 25A ab dem Punkt 40 der Krümmungsänderung zu der Seitenkante 21 erzielt. Dieses zugefügte Kautschukgebiet verschafft effektiv mehr Material in einem Gebiet, das zu starker Abnutzung neigt, und vermindert den Druck in dem Gebiet durch Verteilen der Last über eine breitere Rippe. Das Gebiet direkt über oder benachbart zu den Entkopplungsrillen 24 verbessert die Aufrechterhaltung der scharfen Kante 27 der Schulterrippe 25A.

Interessanterweise muss eine Obergrenze in der Druckänderungsmenge eingehalten werden, wobei P3 P1 nicht um 20 % überschreiten sollte, vorzugsweise 10 % oder weniger. Wenn zu viel Kautschuk zu der Schulterrippe 25A über den Entkopplungsrillen 24 hinzugefügt wird, so kann das Gebiet benachbart zu der umfangsgerichteten Rille 22 zu gering belastet werden. Wenn dieser Zustand auftritt, so kann ein als Erosionsabnutzung oder ungleichmäßige Abnutzung bekanntes Phänomen benachbart zur Rille 22 auftreten. Um das Auftreten dieses Problems zu verhindern, muss ein Gleichgewicht aufrechterhalten werden. Idealerweise nutzen beide Kanten sich über die Schulterrippen 24A mit derselben gleichförmigen Rate ab. Dieser Zustand erzielt eine günstigste geplante Kilometerleistung der Lauffläche.

Zur Erleichterung des Verständnisses des Dickenveränderungsverlaufs ist der Bereich der durch den Krümmungsradius Ri definierten radial äußeren Profilfläche 30, wie durch die Strichlinie 30A in den 6 und 7 gezeigt, ausgedehnt worden. Der Unterschied zwischen der durch Ri definierten Krümmung und der eigentlichen äußeren Profilfläche 30, definiert durch die Krümmung Re im Schulterbereich, ist somit einfach zu würdigen, wie in den 6 und 7 gezeigt.

In dem Reifen von 1 war der Laufflächenradius mit der Krümmung Ri ausgewählt als etwa 29 Zoll (74 cm) betragend. Ein Einzelradius Ri verschafft eine einfache Form des Formwerkzeugs. Alternativ können mehrere Krümmungsradien Ri verwendet werden. In diesen Fällen kann der Radius Ri am dichtesten an der Mittelebene CL etwa 25 Zoll (64 cm) betragen und Radien nächst der Schulter sind vorzugsweise wesentlich größer, außer an der Seitenkante der Schultern, wobei der Radius Ri sehr rund (d.h. klein) sein kann. All diese Profilformen sind durchführbar, teilweise aufgrund der akkordeonartigen Entkopplungsrillen 24 in der oberen Seitenwand, die es dem Reifenkonstrukteur ermöglichen, die für die jeweilige Anwendung höchstbevorzugte Profilform zu wählen. Externe Krümmungsradien Re in der Laufflächenschulter liegen ebenfalls deutlich innerhalb der möglichen Formwerkzeugformen.

Wie in 6 gezeigt, wurde die Dicke der Schulterrippe 25A von einer radialen Dicke (t) von 0,58 Zoll (15 mm) auf eine radiale Dicke (t max) von 0,65 Zoll (16,5 mm) erhöht, was einen Anstieg von etwa 0,07 Zoll (2 mm) ergab. Der externe Krümmungsradius Re wurde auf 35 Zoll (89 cm) eingestellt. In dieser Konfiguration wurde verbesserte Schulterabnutzung an der Kante 27 bestätigt, jedoch wurde ein merkliches Erosionsabnutzungsproblem benachbart zur Rille 22 beobachtet.

Wie in 7 illustriert, wurde durch Verändern des Re-Radius auf 999 Zoll (25,3 m) der Anstieg in (t max) relativ zu (t) auf 0,04 Zoll (1 mm) reduziert. Diese kleine Anpassung gestattet es der Lauffläche 20, sich an beiden Kanten der Schulterrippe 25A höchst gleichförmig abzunutzen. Wie aus dem Vorangehenden ersichtlich ist, kann eine kleine Veränderung in der Form der Laufflächenkrümmung, wie mit dem Formwerkzeug geformt, zu größeren Vorteilen in verbesserten Abnutzungsraten führen.

Idealerweise sind die Entkopplungsrippen 24 auf einer radialen Höhe an oder unter den Kanten der Gürtelstruktur positioniert, wie illustriert ist. Unter normaler Last drücken die Rillen 24 sich etwas zusammen, wodurch sie veranlassen, dass die Lauffläche einen niedrigeren Kontaktdruck an den Profilrippen 25A aufweist und ein Verwinden der Schulterrippe reduziert wird. Während es möglich sein kann, eine große Entkopplungsrille 24 an diesen Stellen ausreichend zusammenzudrücken, wird es für weit überlegener gehalten, zwei, vorzugsweise drei oder mehr solcher Rillen 24 zu verwenden. Diese kleinen Rillen 24 haben vorzugsweise ein Ende, das von einem vollen Radius RG gebildet wird, wobei der volle Radius RG sich in einem festen oder vorbestimmten Abstand (d) einwärts hin zu den darunterliegenden Lagen 18 erstreckt. Vorzugsweise befindet sich die Entkopplungsrille 24 am dichtesten an der Lauffläche im Bereich von 0,0 Zoll (0 cm) bis 1,5 Zoll (3,7 cm) radial einwärts von der radial äußersten Gürtelkante, bevorzugter etwa 1,0 Zoll (2,54 cm).

Wenn der Reifen unter Last rotiert, drücken die Entkopplungsrillen 24 sich in einem "Akkordeon"-ähnlichen Vorgang zusammen. Diese Fähigkeit, sich in einer Reihe von Rillen zusammenzudrücken, erleichtert die Fähigkeit des Reifens sehr, seine Form bei Wende- und Kurvenfahrtmanövern aufrechtzuerhalten.

Die Lauffläche 20 an dem axial äußeren Teil der Laufflächenschulterrippe 25A hat eine Laufflächenwand 29. Die Laufflächenwand 29, wie gezeigt, kann eine radial äußere abgefaste Oberfläche 28 beinhalten, die sich zu der Kante 27 erstreckt. Wie gezeigt, liegt dieser Teil der Laufflächenschulterrippe 25A radial auswärts von den Seitenwandentkopplungsrillen 24.

Wenn die Lauffläche 20 sich abnutzt, bewegt die Kante 27 sich axial auswärts entlang der Fase 28. Dieses Merkmal ermöglicht es der Lauffläche, die Abnutzung dadurch zu kompensieren, dass Laufflächenelemente bei deren Abnutzung im allgemeinen steifer werden. Wenn die Kante 27 sich abnutzt, bewegt sie sich auswärts. Die Kante 27 bewegt sich über mehr Seitenwand-Entkopplungsrillen. Das bedeutet, der Steifigkeitsanstieg aufgrund von Abnutzung wird in einem großen Ausmaß gedämpft oder minimiert. Zusätzlich nimmt, wenn die Kante 27 sich auswärts bewegt, auch das Oberflächengebiet 26 der Rippe 25A an Breite zu. Das bedeutet, der Kontaktdruck kann sich, wenn die Lauffläche 20 sich abnutzt, tatsächlich geringfügig verringern.

Wie in 5 gezeigt, weist, wenn die Lauffläche neu ist, die Aufstandsfläche oder Kontaktstelle des Reifens einen Kontaktdruck auf, gemessen entlang einer Linie C, die gleich beabstandet zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante der Reifen in normal belastetem und normal aufgepumptem statischem Zustand ist. Der normal aufgepumpte Zustand, wie hierin verwendet, bedeutet den Entwurfsfülldruck PN. An der Kante 27 der Rippe 25A, welche die Linie C schneidet, ist ein Kontaktdruck P3 dargestellt. An der entgegengesetzten Seite der Rippe 25A benachbart der die Rille 22 schneidenden Linie C ist ein Kontaktdruck P1 dargestellt. An der gegenüberliegenden Rillenwand der benachbarten Rippe 25 entlang der Linie C ist ein Kontaktdruck P2 dargestellt. Diese Kontaktdrücke können durch Anheben der Kante 27 relativ zu der Kontur des Mittelteils der Lauffläche 20, wie durch den Radius Ri definiert, angepasst werden, wie vorangehend erörtert.

Ein wichtiges Merkmal des Reifens der bevorzugten Ausführung ist, dass die axialen Breiten WC der Profilrippen 25 tatsächlich von geringerer Breite sind als die axiale Breite WS der Schulterrippen 25A. Diese sind Durchschnittsbreiten, gemessen auf halbem Weg quer über jede jeweilige Profilrippe 25 und Rippen 25A. Bevorzugt sind die WS der Schulterrippen 25A in der Breite wenigstens 10 % größer als die Breite WC der Mittelrippen 25. Dieses Merkmal hilft, sicherzustellen, dass die Schulterrippen 25A eine insgesamt niedrigere Druckverteilung haben können als der Mittelrippenbereich der Lauffläche. Idealerweise haben die Schulterrippen 25A einen Kontaktdruck gleich oder kleiner als die Mittelrippen 25. Der Kontaktdruck der Schulterrippen sollte weniger betragen als der Fülldruck PN, während der Mittelrippen-Kontaktdruck gleich oder größer als der Druck PN ist. All diese Druckverteilungsbeziehungen werden durch eine Kombination von Profilbogenkrümmungen, Rippenbreitenvariationen und die einzigartigen Seitenwand-Entkopplungsrillen 24 erzielt. Die Seitenwand-Entkopplungsrippen 24 ermöglichen es dem Reifenkonstrukteur, die Laufflächenkante 27 steifer oder weicher zu machen, indem er einfach die Anzahl von Rillen 24, deren radialen Standort oder deren axiales Ausmaß anpasst. Diese Merkmale können individuell oder kollektiv abgestimmt werden, um Reifenleistung und Laufflächenabnutzung zu verbessern. Dies ist auf mehrere Weisen sehr günstig, wovon nicht die geringste das Erzielen einer dauerhafteren Lauffläche ist, die sich gleichförmig abnutzt, ohne eine Laufflächenentkopplungsrippe zu erfordern, welche als der zuverlässigste Weg zur Konstruktion einer Lauffläche für einen Lenkreifen erachtet worden war.

Wie dargestellt, kann der radiale Standort der Rillen 24 am Standort der Gürtel 15, wie in den 1 oder 6, oder radial unter den Gürteln 15 sein, wie in 7.

Ein zweites und noch wichtigeres Merkmal ist, dass die Entkopplungsrillen 24 sich unter der Laufflächenaufrauhlinie 90 befinden, wie in den 1, 6 und 7 dargestellt. Dies erleichtert die Runderneuerung. Derzeit werden in den meisten kommerziellen Lastkraftwagenreifenanwendungen runderneuerte Reifen nicht in der vorderen Lenkradposition verwendet. Dies ist so, weil die Einzelradposition jeder Lenkachse bedeutet, dass eine Laufflächenablösung oder plötzlicher Druckverlust, verglichen mit einer Zwillingsradpositionsachse, wie etwa den Antriebsachsen oder den Anhängerachsen, problematischer sein kann.

Da die Zuverlässigkeit bei der Runderneuerung kommerzieller Lastwagenreifen sich verbessert und mit neuen Fortschritten bei Felgen und Reifen und zugehörigen Wulstrückhaltevorrichtungen wird diese akzeptierte Praxis sich verändern, wobei runderneuerte Lenkreifen nicht nur akzeptiert werden, sondern wahrscheinlich bevorzugt werden, da der Mantel eine bewiesene Leistungsfähigkeit hat. Eingebaute Sensoren werden dem Runderneuerer sagen, ob der Reifen jemals übermäßiger Wärme aufgrund von Überladung oder unterbefülltem Betrieb ausgesetzt war. Das Vorhandensein dieser neuen Fähigkeiten bedeutet, dass idealerweise die Entkopplung der Lauffläche von der Seitenwand unter dem Laufflächenbereich stattfinden sollte. Die "akkordeonartigen" Entkopplungsrillen der vorliegenden Erfindungen gestatten, dass dieses Merkmal Teil des Mantels ist. Anders als jedes andere bis dato verwendete Konzept wird dieses Merkmal nach dem Runderneuern perfekt positioniert sein, da es ursprünglich in den Mantel eingeformt wurde und nach dem Runderneuern niemals verändert wird.

Ein dritter wichtiger Punkt der vorliegenden Erfindung ist, dass diese Form von Entkopplung sehr günstig für die Verwendung an der Antriebsachsen- und Anhängerachsenposition ist, wenn der Reifen runderneuert ist. Mit anderen Worten, selbst wenn die Radachsenposition verändert wird, scheinen keine negativen Konsequenzen vorzuliegen. Dies ist wahr, da, anders als bei den meisten Laufflächenentkopplungskonzepten vom Rippentyp, keine kleinen Anhängsel aus Kautschuk vorhanden sind, die eingeschnitten oder eingerissen werden könnten.

Im Wesentlichen beruht das durch die Verwendung von Seitenwand-Entkopplungsrillen 24 erzielte gesamte Erfindungsprinzip auf der Unempfindlichmachung des Schulterdrucks gegenüber sich verändernden Lasten. Die Lasten eines Lenkachsenreifens variieren aufgrund der vertikalen und lateralen Bewegungen des Reifens. Die Reifen des Standes der Technik weisen im Vergleich zu dem Reifen der vorliegenden Erfindung eine höhere Empfindlichkeit von Schulterdruck gegenüber Lastveränderung auf.

Ein 295/75R22.5-Reifen, der auf 120 psi (827 kPa) aufgepumpt worden war, wurde mit einer breiten Seitenwand-Entkopplungsrille 24 getestet, und ein Kontrollreifen ohne eine Entkopplungsrille wurde auf Kontaktdruckveränderung als eine Funktion von Lastvariationen zwischen 5400 lbs. und 6600 lbs. (2450 bis 2993 kg) getestet. Die Druckvariation für den Kontrollreifen betrug 118 bis 162 psi (814 bis 1117 kPa) und bei dem Testreifen betrug der Kontaktdruck an der Schulterkante 58 bis 82 psi (400 bis 565 kPa). Die Veränderungsrate betrug 0,040 zu 0,022 psi/lb (606 zu 335 Pa/kg), was bedeutet, dass der unempfindlich gemachte Reifen der Erfindung etwa die halbe Empfindlichkeit des Kontrollreifens hatte.

Natürlich kann auch der an der Kante erzielte niedrigere Kontaktdruck in manchen Fällen vorteilhaft sein, jedoch kann es in anderen Fällen nützlich sein, den Kontaktdruck am Standort P3 zu erhöhen. Die Entkopplungsrillen 24 gestatten es dem Konstrukteur, auch diese Nutzen zu erzielen, wie vorangehend festgehalten wurde.

Während das erfinderische Konzept in einer einzigen breiten Rille in der Seitenwand demonstriert werden kann, hält man es für am zweckmäßigsten bei einem Reifen mit 2, 3, 4 oder mehr Rillen 24.


Anspruch[de]
Ein Radial-Luftreifen (10) für die Lenkachse eines kommerziellen Lastkraftwagens, umfassend einen Mantel (12), wobei der Mantel wenigstens eine Radiallage (18), die sich zu einem Paar radial innerer Wülste (13) erstreckt, und eine radial auswärts von der Radiallage angeordnete Gürtelverstärkungsstruktur (15) aufweist, und eine radial auswärts von dem Mantel angeordnete Lauffläche (20); wobei der Reifen eine Lauffläche umfasst, welche ein Paar Schulterprofilrippen (25A) aufweist, wobei jede Schulterrippe (25A) eine axial äußere Laufflächenwand (29) hat und ein Paar Seitenwände (16), wobei eine Seitenwand sich radial nach innen von jeder Schulterrippe (25A) zu jedem radial inneren Wulst (13) erstreckt, wobei jede Seitenwand wenigstens zwei in Umfangsrichtung durchlaufende Laufflächen-Entkopplungsrillen (24) aufweist, die radial an oder einwärts von der Gürtelverstärkungsstruktur angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsrille (24) am dichtesten bei der Lauffläche (20) im Bereich von 0 Zoll (0 mm) bis 1, 5 Zoll (37 mm) radial einwärts von der radial äußersten Gürtelkante angeordnet ist. Der Reifen (10) von Anspruch 1, wobei jede Entkopplungsrille (24) sich generell seitwärts nach innen um einen Abstand erstreckt, der ausreicht, um axial auswärts von der axial äußeren Laufflächenwand (29) der Lauffläche (20) zu liegen, gemessen an der radial äußeren Oberfläche (30) der Schulterrippe. Der Reifen (10) von Anspruch 1, wobei die Lauffläche (20) eine Vielzahl von Mittelrippen (25), benachbart zu einer umfangsgerichteten Rille (22), aufweist, wobei jede Mittelrippe eine axiale Breite WC hat und wobei jede Schulterrippe (25A) eine axiale Breite WS hat, wobei WS wenigstens 110 % von WC beträgt. Der Reifen (10) von Anspruch 1, wobei die Entkopplungsrille (24) am dichtesten bei der Lauffläche (20) etwa 1 Zoll (25 mm) radial einwärts von der radial äußersten Gürtelkante angeordnet ist. Der Reifen (10) von Anspruch 1, welcher 3 Entkopplungsrillen (24) aufweist. Der Reifen (10) von Anspruch 1, welcher 4 Entkopplungsrillen (24) aufweist.






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