DE2356344A1

DE2356344A1 - Pneumatischer sicherheitsreifen fuer motorraeder

Info

Publication number: DE2356344A1
Application number: DE2356344A
Authority: DE
Inventors: Akira Fujikawa; Takashi Takusagawa
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1972-11-13
Filing date: 1973-11-12
Publication date: 1974-05-30
Also published as: JPS5249603B2; IT1001714B; DE2356344C2; FR2206200B1; FR2206200A1; GB1449498A; JPS4970303A; US3911987A

Description

Pneumatischer Sicherheitsreifen für Motorräder

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Sicherheitsreifen für Motorräder und bezieht sich insbesondere auf einen pneumatischen Sicherheitsreifen, der eine derart hohe wandsteifigkeit besitzt, daß der Reifen im Falle einer Panne während des Betriebes und des Entv/eichens des im Reifen herrschenden pneumatischen Druckes das Gewicht des Motorrades tragen kann und so ein sicheres Fahren zu einer Reparaturstelle ermöglicht, ohne' daß die Geschwindigkeit auf einen sehr niederen Wert verringert werden muß.

Der erfindungsgemäße pneumatische Sicherheitsreifen weist gute Hochgeschwindigkeitsfahreigenschaften und gute Steuerbzw. _t Richtungsstabilität bei seiner Verwendung für Motorräder auf/

Für das Erreichen von Sicherheit im Augenblick einer Panne oder eines Bruches wurden bisher für vierrädrige Fahrzeuge verschiedene pneumatische Sicherheitsreifen dualer Struktur vorgeschlagenj beispielsweise ein zusammengesetzter Sicher-& ι y <ü> & s

heitsreifen mit einer äußeren Reifenwand herkömmlicher Bauart und einer inneren Viand, die innerhalb der durch die äußere Reifenwand gebildeten Reifenkammer angeordnet ist. Solche herkömmlichen Sicherheitsreifen für vierrädrige Fahrzeuge sind für die Vervrendung an zweirädrigen Motorrädern nicht geeignet, weil sie eine allzu große Gewichtserhöhung mit sich bringen können.

Bei den herkömmlichen Sicherheitsreifen dualer Struktur entweicht der pneumatische Druck in dem Zwischenrandraum zwischen der inneren Reifenwand und der äußeren Reifenwand, wenn die äußere "Reifenwand durchlöchert wird, so daß der pneumatische Druck innerhalb der inneren Reifenwand wirksam wird. Bei einem vierrädrigen Fahrzeug beeinflußt der Verlust von pneumatischem Druck aus dem Zwischenwandraum in einem der vier Reifen die Eigenschaften des Fahrzeugs nicht so stark, weil die verbleibenden drei Reifen ihre Eigenschaften gänzlich behalten. Im Falle eines Motorrades aber wird der Verlust von pneumati-. schein Druck im Zvrischenwandraum eines der beiden Reifen die Eigenschaften bzw. das Fahrverhalten des Motorrades ganz wesentlich beeinflussen, weil nur ein Reifen unversehrt bleibt. Desweiteren wird der Reifen bei einem Motorrad häufig relativ zur Senkrechten um einen großen Winkel geneigt, um eine große Zentripetalkraft zu erzeugen; der Winkel relativ zur Senkrechten wird im allgemeinen als "Schrägwinkel"(camber angle) bezeichnet. Wenn ein Sicherheitsreifen dualer Struktur bei einem Loch in der äußeren Reifenwand um einen großen Schrägwinkel geneigt wird, bev/irkt das Fehlen von pneumatischem Druck im Zwischenwandraum zwischen der inneren und äußeren Reifenwand,.dass die innere Reifenwand an der äußeren Reifenwand, die die Straßenoberfläche berührt, rutscht. Dadurch kann die Straßenhaftungsfähigkeit des Reifens verringert werden. Entsprechend ist der herkömmliche Sicherheitsreifen dualer Struktur auch vom Gesichtspunkt seiner Eigenschaften nicht für ein Motorrad geeignet.

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Der herkömmliche Sicherheitsreifen dualer Struktur hat andere ihm anhaftende Nachteile: insbesondere die lästige Reibung zwischen der inneren und äußeren Reifenwand und das Risiko eines zweiten Loches in der inneren Reifenwand.

Um diese Schwierigkeiten zu beheben, wurden verschiedene Abhilfemöglichkeiten für den Sicherheitsreifen dualer Struktur vorgeschlagen: insbesondere Verstärkungsglieder aus weichem Gummi hinzuzufügen, die in der japanischen Offenlegungsschrift 1 106/1972, die der GB-PS 30 030/1970- entspricht, beschrieben sind; einen ausgewählten Bereich der Seitenwände des Reifens mit faserigen Verstärkungslagen und Gummilagen zu verstärken; eine dicke Gummischicht an der inneren Oberfläche der Karkasse an der Rückseite der Reifenlaufwand wie bei Kriegsreifen anzuordnen. Diese ganzen Vorschläge betreffen aber Reifen für vierrädrige Fahrzeuge, und die Reifen, in denen diese Vorschläge ver-

für
wirklicht sind, sind nicht/Kotorräder geeignet. Zusätzlich führen diese Vorschläge nicht zu zufriedenstellenden Hochgeschwindigkeit seigenschaften und zu stabilen Fahreigenschaften.

Es sei hier darauf hingewiesen, daß im Falle eines pneumatischen Reifens für Motorräder die Notwendigkeit eines hohen Schrägschubs besteht. Bei vierrädrigen Fahrzeugen ist der Schrägwinkel des Reifens im wesentlichen in einem Bereich kleiner ¥inkel festgelegt, und der durch Neigen des Reifens hervorgerufene Schrägschub spielt keine so bedeutende Rolle wie der bei Motorradreifen. Genauer ausgedrückt neigt ein Motorradfahrer, der eine Kurve fährt, das Motorrad relativ zur Senkrechten in der Richtung, in die er drehen will, um einen Winkel, der als Schrägwinkel bekannt ist. In Abhängigkeit vom Schrägwinkel wird ein Schrägschub erzeugt, der über den pneumatischen Reifen auf das Motorrad wirkt. Bei dem Motorrad spielt der Schrägschub eine sehr wesentliche Rolle für die Zentripetalkraft zum Drehen des

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Motorrades und wirkt zusammen mit der Kantkraft, die dadurch hervorgerufen wird, daß dem Motorradreifen relativ zur Längs-mittellinie des Motorrades während der Drehung bzw. der Kurve ein Kurvenwinkel (slip angle) gegeben wird. Zu diesem Zwecke haben Motorradreifen im Vergleich zu denen von vierrädrigen Fahrzeugen im allgemeinen eine breitere Lauffläche', die sich über ihren Scheitelabschnitt erstreckt.

Der Erfindung liegt di.e Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Schwierigkeiten herkömmlicher Motorradreifen zu ' beseitigen, indem ein pneumatischer Sicherheitsreifen für Motorräder geschaffen wird, der auch nach einem Loch, einer Panne oder einem Bruch mit relativ hoher Geschwindigkeit gefahren v/erden kann, der gute Fahreigenschaften mit sich bringt und •ausgezeichnete Hochgeschwindigkeitseigenschaften aufweist. Der erfindungsgemäße pneumatische Sicherheitsreifen für Motorräder soll weiter nach einer Panne leicht zum Wiedergebrauch repariert werden können.

Diese Aufgabe wird durch einen pneumatischen Sicherheitsreifen für Motorräder mit einem Paar ringförmiger Wulste, einer sich zwischen den Wulsten erstreckenden toroidalen Karkasse, einer am Scheitelbereich der Karkasse an dieser befestigten Reifenlauffläche und einem Paar Seitenwandgummis, die an der Karkasse derart befestigt sind, daß sie sich von den Wulsten zu den Seitenrändern der Reifenlauffläche erstrecken, gelöst, der sich erfindungsgemäß durch ein Paar elastischer Verstärkungslagen auszeichnet, die sich längs der inneren Karkassenoberfläche erstrecken, aus Gummi mit einer Shore Α-Harte nicht geringer als 45 bestehend und einem dicken zentralen Bereich und dünner werdende Randbereiche haben und sich in Richtung zur Ä&uatorialebene des Reifens über die Uberschneidungslinie zwischen der

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ORK3INAL INSPECTED

Karkasse und dem Krümmungsradius der äußeren Reifenlauffläche an deren Seitenrand hinaus erstrecken, wobei die Entfernung X zwischen der Überschneidungslinie und dem äquatorialen Seitenrand der Verstärkungslage längs der Karkassenoberfläche nicht weniger als 20 % der Entfernung L zwischen der Überschneidungslinie zur Äquatorialebene längs der Karkassenoberfläche beträgt und die elastische Verstärkungslage eine maximale Dicke von etwa 3 bis 15 % der maximalen Querschnittsbreite der toroidalen Karkasse aufweist.

Die Verstärkungsgummilagen bewirken eine zusätzliche Steifigkeit des Seitenwandgummis, so daß der pneumatische Sicherheitsreifen auch nach einer Panne oder einem Bruch laufen kann.

Der erfindungsgemäße pneumatische Sicherheitsreifen für Motorräder kann zusätzliche faserige Verstärkungslagen in der Nähe der ringförmigen Wulste aufweisen.

Die Erfindung-wird im folgenden anhand einer schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen mit vorteilhaften Einzelheiten erläutert.

Es zeigens

Figuren 1A, 1B, 1C 1D schematische Schnittansichten verschiedener' Ausführungsformen des erfindungsgemäßen pneumatischen Sicherheitsreifens für Motorräder,

Figuren 2A und 2B schematische Schnittansichten erfindungsgemäßer pneumatischer Sicherheitsreifen mit zusätzlichen, faserigen Verstärkungslagen in der Nähe der Ringwulste,

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Fig.. 3A eine schematische Schnittansicht des pneumatischen Reifens gemäß Fig. 1A nach einem Loch, .

Fig. 3B eine schematische Schnittansicht eines herkömmlichen pneumatischen Sicherheitsreifens nach einem Loch,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der

Lage der Verstärkungsgummischichten im pneumatischen _t Sicherheitsreifen und dem Schrägschub,

Figuren 5A und 5B schematische Darstellungen des Kurvenwinkels ß bzw. des Schrägwinkels S .

Die Figuren 1A bis 1D stellen Echnittansichten verschiedener Ausführungsformen von pneumatischen Sicherhextsreifen für Motorräder, beispielsweise der Größe 3.50-18 4PR, dar. Gemäß Fig. 1A weist ein pneumatischer Sicherheitereifen 1 ein Paar ringförmiger Wulstkerne 4c und zwei Karkassenschichten auf, die sich zwischen den V/ulstkernen erstrecken und eine Karkassenlage formen und so eine toroidale Umfangsflache bilden. An der äußeren Oberfläche der Karkassenlage an ihrem Scheitelbereich ist eine Reifenlauffläche 2 aus Gummi befestigt, an den äußeren seitlichen Flächen der Karkassenlage ist jeweils Seitenwandgummi befestigt, der sich zwischen den Wulsten 4 zu den Seitenrändern E der Reifenlauffläche erstreckt. In Fig. 1A bilden die unteren Enden der Seitenwände 3 Wulstbereiche 4. Es sei darauf hingewiesen, daß bei einem Motorradreifen die äußere Oberfläche der Reifenlauffläche 2 stärker gekrümmt ist als die eines Reifens für ein vierrädriges Fahrzeug. Genauer ist der Äquatorialbereich C der Reifenlauffläche 2 wesentlich weiter von den Reifenwülsten 4 entfernt als die Seitenränder E der Reifenlauffläche 2, gemessen in einer Richtung senkrecht zur

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Drehachse des Reifens, während die Reifenlauffläche bei vierrädrigen Fahrzeugen eine mehr oder weniger flache Straßenberührungsfläche hat, die etwa gleichweit von der Drehachse entfernt ist. Der Reifen 1 ist mit seinem Wulstbereich 4 auf einer Metallfelge 4 montiert.

In der Ausführungsform des pneumatischen Sicherheitsreifens 1 gemäß Fig. 1A ist ein Paar elastischer Verstärkungslagen 5 an der inneren Umfangsflache der Karkassenlage derart befestigt, dag sie sich jeweils vom Wulstbereich 4 in Richtung zum äquatorialen Bereich D erstrecken. Die elastische Verstärkungslage 5 kann aus vergleichsweise hartem elastomerem Material, d.h. Gummi, bestehen. Der Einfachheit halber wird die elastomere Verstärkungslage 5 im folgenden als "Verstärkungsgummilage" bezeichnet, das Material, aus dem die elastische -Verstärkungslage 5 besteht; ist aber nicht nur auf Gummi beschränkt. Die Verstärkungsgummilage weist eine Shore Α-Härte von 80 auf. Jede der Vers.tärkungsgummilagen 5 hat einen dicken zentralen Bereich, und die Dicke nimmt in Richtung auf die einander entgegengesetzt liegenden Ränder zu allmählich ab. Jede elastische Verstärkungslage 5 erstreckt sich in Richtung zum Karkassenäquator D über die Überschneidüngslinie F zwischen der Karkassenlage und dem Krümmungsradius OE der Außenfläche der Reifenlauffläche an deren Rand E hinaus. Die Länge FB, um die sich die elastomere Verstärkungslage 5 über die ÜberschneiäTungslinie F hinauserstreckt, und die mit X dargestellt ist, beträgt etwa 60 % der Entfernung L zwischen der Überschneidungslinie F zum Äquator D der Karkassenlage. Die elastische Verstärkungslage 5 weist eine maximale Dicke von etwa 6,5 % de rmaximalen Breite der Karkassenlage in aufgeblasenem Zustand auf, parallel zur Drehachse des Reifens geraessen»

In der Fig. IA stellen die Buchstaben A und B diejenigen Punkte der Karkassenlage dar, die von der erwähnten Überschneidungslinie F Strecken X entfernt sind, die 60 % bzw. 20 % der

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Strecke L zwischen der Überschneidungslinie F und dem Äquator D eier Karkassenlage betragen.

Die beiden elastishen Verstärkungslagen 5 sind zueinander symmetrisch- relativ zu einer Ebene C durch den Äquator des Reifens angeordnet.

Erfindungsgemäß ist derjenige Bereich der elastischen Verstärkungslage 5, der maximale Dicke aufweist, so angeordnet, daß er dem mittleren Bereich des Seitenwandgummis 3zwischen dem Rand E der Reifenlauffläche 2 und dem Wulstbereich 4 gegenüberliegt, und die Dicke, der Verstärkungslage nimmt allmählich ab, je weiter sich die Verstärkungslage 5 in Richtung auf den Rand E und den Wulstbereich 4 zu erstreckt. Der Grund für die Auswahl dieser Dickenverteilung der Verstärkungslage 5 liegt darin, daß dadurch plötzliche Änderungen der wirksamen Steifigkeit der Kombination aus Seitenwand 3 und Verstärkungslage 5 vermieden werden. Tatsächlich ändert sich die wirksame Steifigkeit der beschriebenen Kombination sehr gleichmäßig, ohne irgendwelche plötzliche Änderungen, die einem stabilen Fahrverhalten des Reifens hinderlich wären.

Der Grund dafür, daß die elastische Verstärkungslage 5 in Richtung auf den Äquator D der Karkassenlage über die Überschneidungslinie F zwischen der Karkassenlage und dem Krümmungsradius OE des Reifenlaufflächenrandes E hinaus erstreckt, liegt darin, daß die Verbindung zwischen Seitenwandgummi 3 und der Reifenlauffläche 2 genügend verstärkt wird, um nach einer Reifenpanne bzw. einem Loch Fahren mit hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen. Diese Ausdehnung der elastischen Verstärkungslage 5 ist speziell für pneumatische Sicherheitsreifen für Motorräder wichtig, weil die Reifenlauffläche 2 des pneumatischen Reifens dieser Art nicht flach ist, sondern so gekrümmt ist, daß sie sich merklich vom Äquator der Reifenlauffläche weg erstreckt;

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die so Verlängerten Bereiche der Reifenlauffläche 2 sollten ebenfalls verstärkt sein.

¥enn der pneumatische Sicherheitsreifen 1 auf diese V/eise durch die elastischen Verstärkungslagen 5 verstärkt ist, kann die Kombination des Seitenwandgummis 3 und der elastischen Verstärkungsgummilage 5 die mechanische Belastung des Reifens auch nach einem Loch oder einem Bruch tragen, wie in Fig. 3A dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß der erfindungsge-

er
mäße Sicherheitsreifen 1, auch wenn/durchlocht oder gebrochen ist, einen hohen Schrägschub und eine große Kantkraft vorbringen kann, die .beide genügen, um ein sicheres Fahren des Motorrades (nicht dargestellt) mit bemerkenswert hoher Geschwindigkeit, d.h. mit 80 km/h über eine Strecke von einigen 100 km zu ermöglichen.

Um die Seitensteifigkeit des pneumatischen Sicherheitsreifens 1 weiter zu verbessern, kann der Wulstbereich 4 durch eine geeignete Einlage (flipper), wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 1A angedeutet, verstärkt werden. Die Einlage kann durch einen geeigneten Wulstschutzstreifen (nicht dargestellt) oder ein anderes geeignetes Vmlstverstärkungsteil ersetzt werden. Die Verstärkung der Wulstbereiche 4 aber ist nicht erfindungswesentlich, sondern je nach Bedarf.

Es hat sich herausgestellt, daß der pneumatische Sicherheitsreifen 1 unter normalen Bedingungen sehr gute Eigenschaften aufweist, wie Hochgeschwindigkeitsstabilität, Schrägschub und Quer- bzw. Kurvenkräfte ; die Eigenschaften sind mit entsprechenden Eigenschaften eines herkömmlichen pneumatischen Motorradreifens ohne irgendwelche elastischen Verstärkungslagen vergleichbar, vorausgesetzt, daß die verschiedenen Ausbildungsfaktoren des Reifens 1 geeignet ausgewählt sind : insbesondere

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die Härte, Form und Abmessungen der elastischen Verstärkungslagen 5; faserige Materialien, winkelige Anordnung, Anzahl der Schichten, Größe und Anordnung der Einlagen oder Schutzstreifen; Gesamtform und Struktur des Reifens 1♦ Jede elastische Verstärkungslage 5, die Einsätze und die Wulstschutzstreifen müssen kontinuierliche Ringstruktur aufweisen, so daß die Steifigkeit des Reifens relativ zur Drehachse radial symmetrisch ist.

Um zu ermöglichen, daß der Motorradreifen über mehrere 100 km nach einem Loch mit hoher Geschwindigkeit fährt und um unter unbeschädigten Bedingungen hervorragende Eigenschaften sicherzustellen, müssen die folgenden drei Bedingungen erfüllt sein:

1. "Falten" der Seitenwandgummis 3 in der Nähe der Randbereiche E der Reifenlauffläche 2 nach einer Panne müssen verhindert werden. Die nachgiebige Verbiegung eines belasteten pneumatischen Reifens erhöht sich unvermeidlich nach einem Loch, weil der Innendruck durch das Loch verlustig geht. Trotz der erhöhten Biegung sollten sich die Seitenwandgummis nicht. falten.

2. Eine direkte Berührung der Innenfläche des Wulstbereiches mit der Innenfläche der Reifenlauffläche 2 muß verhindert werden; eine solche direkte Berührung ist in Fig. 3B dargestellt. Die direkte Berührung der Innenflächen des Reifens beschleunigt die Reibungsermüdung und die thermische Ermüdung des Reifens.

3. Es muß verhindert werden, daß sich die Wulstbereiche 4 und die Reifenlauffläche 2 ausbeulen.

Studien der Erfinder haben ergeben, daß die Lastträgfähigkeit des Motorradreifens dadurch erhöht werden kann, daß nur die Seitenwandgummis 3 des Reifens durch elastische Verstär-

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kungslagen 5 verstärkt werden. Die Verstärkung der Seitenwandgummis3 alleine aber ergab unter unbeschädigten Bedingungen keine zufriedenstellenden Fähreigenschaften: insbesondere hatte ein Motorradreifen, der nur mit den elastischen Verstärkungslagen an den Seitenwandgummis 3 ausgerüstet war, eine Neigung, während Geradeausfahrt längs eines geradlinigen Weges seitlich zuschwimmen, und die Fahrstabilität eines solchen Motorradreifens war schlecht, wenn er zum Kurvenfahren geneigt wurde.

Die Erfinder haben herausgefunden, daß die beschriebenen Schwierigkeiten, die beim Verstärken nur der Seitenwandgummis auftraten, d.h. das seitliche Schwimmen und die schlechte Fahrstabilität, dadurch gemildert werden können, daß die elastischen Verstärkungslagen 5 in Richtung auf.den Äquator D der Reifenkarkasse längs der Innenfläche der Karkasse unter der Reifenlauf- . fläche 2 vermindert werden können. Es sei angenommen, daß die Entfernung X die Länge desjenigen Teils der elastischen Verstärkungslage 5 darstellt, der sich in Richtung auf den Reifenäquator D über die Überschneidungslinie zwischen der Karkasse und dem Krümmungsradius OE der Außenfläche des Seitenrandes E der Reifenlaüffläche hinaus erstreckt. Wenn die Entfernung X nicht kleiner als 20'% der Entfernung L von der Überschneidungslinie zum Äquator D gewählt ist, hat sich die Fahrstabilität des Motorradreifens als merklich verbessert herausgestellt, und der« .Schrägschub des Motorradreifens wurde merklich verbessert.

Teste de r Erfinder zeigen, daß die Härte des Gummimaterials der elastischen Verstärkungslagen 5 45 oder mehr in Shore A-Härte gemessen, betragen soll, vorzugsweise zwischen 60 und 90. Entsprechend den Testergebnissen sollte die maximale Dicke der elastischen Verstärkungslage 5₉ gemessen parallel zur Drehachse des Reifens, etwa 3 % bis 15 % der maximalen Breite der Karkasse, vorzugsweise etwa 9 % betragen. Wenn die Dicke der elastischen

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Verstärkungslage 5 weniger als 3 % der maximalen Karkassenbreite beträgt, kann der erwünschte Verstärkungseffekt nicht erreicht werden, während eine Dicke der elastischen Verstärkungslage über 15 % der maximalen Karkassenbreite dazu neigt, in der Verstär-r kungslage zu große Wärmeerzeugung zu verursachen, was zu einer Trennung der Verstärkungslage von den benachbarten Reifenlagen führen kann.

Wenn die Verstärkung über die Reifenlauffläche und die Seitenwandgummis gespannt wurde, konnte bei einer Änderung des Schrägwinkels keine weiche änderung des Schrägschubs erreicht werden. Andererseits biegt sich die Reifenlauffläche, wenn die Verstärkung an den Seitenwandgummis und den ¥ulstbereichen gespannt wurde, beim Fahren zu stark, so daß sich eine schlechte Fahrstabilität ergibt. Es wurde herausgefunden, daß die Gesamtdicke der Reifenwand einschließlich der Karkasse, der Reifenlauffläche und der Seitenwandgummis sich, entsprechend wie sie sich zwischen den beiden Vulstbereichen erstreckt, gleichmäßig und weich verändern sollte, so daß kein plötzlicher Wechsel der Steifigkeit des Reifens über die gesarate Strecke entsteht. Die Steifigkeit an den Grenzbereichen zwischen den Rändern der Reifenlauffläche 2 und den Seitenwandgummis 3 ist sehr wichtig, weil sie eine entscheidende Rolle beim Erzeugen des Schrägschubs spielt, wenn der Reifen 1 geneigt wird. Entsprechend sollte sich die Gesamtwanddicke an diesem Grenzbereich nicht zu schnell ändern. Erfindungsgemäß wird die Ausbildung der elastischen Verstärkungslage 5 so gewählt, daß entsprechend wie sich die Außenfläche des Reifens 1 vom Rand E der Reifenlauffläche 2 zum Seitenwandgummi 3 erstreckt, sich die Innenfläche des Reifens 1 etwa parallel zur Außenfläche erstreckt, damit sich im Grenzbereich eine etwa konstante Gesamtwanddicke ergibt.

Wenn der Reifen 1 mit einem begrenzten Kurvenwinkel ß , wie in Fig. 5A dargestellt, gefahren wird, oder wenn der Reifen

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ein Loch hat und unter den Bedingungen gemäß Fig. 3A gefahren wird, entsteht in demjenigen Wulstbereich4, der sich näher an der. Straßenoberfläche.befindet, eine Verwindungskraft.. Um die Widerstandsfähigkeit der Wulstbereiche des Reifens gegen eine solche Verwindungskraft zu unterstützen, ist es vorteilhaft, Wulstschutzstreifen und /oder Einlagen in den Wulstbereichen vorzusehen. Es sei darauf hingewiesen, daß solche Wulstschutzstreifen oder Einlagen auch hinsichtlich der Verbesserung der Kurvenkraftcharakteristika des Reifens wirksam sind.

Die Fig. 1B stellt eine gegenüber der in Fig. 1A dargestellten abgeänderte Ausführungsform eines pneumatischen Sicherheitsreifens für Motorräder dar. Bei dieser Ausführungsform wird ein^ Paar Verstärkungsgummilagen 5 verwendet, die zwischen zwei Karkassenschichten 6 des Reifens 1 angeordnet sind. Die Bauart des Reifens gemäß Fig. IB ist mit Ausnahme der Anordnung der Verstärkungslage 5 gleich der in Fig. 1A.

In Fig. 1C ist eine weitere abgeänderte Ausführungsform dargestellt. Die Reifenbauart gemäß Fig. 1C ist eine Art von Kombination der Bauarten gemäß den Figuren 1A und 1B, weil die Ausführungsform gemäß der Fig. 1C zwei Verstärkungsgummilagen verwendet, deren jede zwei Elemente 5a und 5b aufweist, wobei das Element 5a an der Innenfläche der Reifenwand angeordnet ist, während das Element 5b zwischen zwei Karkassenlagen 6 angeordnet ist. Die beiden Elemente 5a und 5b haben vergleichbare Größe und überlappen sich teilweise, während eine Karkassenlage 6 zwischen ihnen angeordnet ist. Die Gesamtdicke der Verstärkungslage 5, die die Summe der Dicken der beiden Elemente 5a und 5b ist, beträgt etwa 6,5 % der maximalen'Breite der aufgeblasenen Karkassenlage, parallel zur Drehachse des Reifens gemessen.

Bis auf die Verwandung der beiden Elemente 5a und 5b in den Verstärkungsgummilagen 5 ist die Bauart' gemäß Fig. 1C gleich der gemäß Fig. 1A.

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Fig. 1D stellt eine weitere abgeänderte Ausführungsform gemäß der Fig. 1C dar. In der .Ausführungsform der Fig. 1D werden in jedem Paar von Verstärkungsgummilagen 5 zwei Elemente 5a · und 5b verwendet, wobei das zwischen den beiden Karkassenschichten 6 angeordnete Element 5b kleiner als das an der Innenfläche der Reifenv/and angeordnete Element 5a ist. Jedes kleinere Element 5b weist ein Ende auf, das in Berührung mit dem Wulstkern 4c ist. Das entgegengesetzte Ende jedes kleineren Elementes 5b überlappt teilweise mit dem größeren Element 5a, wobei eine Karkassenlage 6 dazwischen angeordnet ist.

Die Figuren 2A und 2B stellen weitere Beispiele des pneumatischen Sicherheitsreifens dar. Diese Beispiele sind Motorradreifen der 3.50-18 4PR Art. Die Bauart gemäß den Figuren 2A und 2B unterscheidet sich von den bisher geschilderten darin, daß in jedem der beiden Wulstbereiche 4 zusätzliche Verstärkungen angeordnet sind. In dem Ausführungsbeispiel 2A ist ein Wulstschutzstreifen 8 in jeder Seitenwand des Reifens derart angeordnet, daß er sich vom Wulstkern 4c etwa parallel zu den Karkassenlagen 6 erstreckt. Für die Ausbildung des Wulstschutzstreifens 8 überlappt eine gummierte Stahllage teilweise mit einer Verstärkungsgummilage 5, wobei zwischen beiden die Karkassenschichten 6 angeordnet sind. In der Ausführungsform gemäß Fig. 2A erstreckt sich der Wulstschutzstreifen 8, der aus der gummierten Fadenlage besteht, längs der Außenseite der Kar-. kassenschichten 6 bis in eine Höhe von etwa 40 mm vom unteren Rand des Wulstkerns 4c. Der Wulstschutzstreifen 8 ist hergestellt, indem 30,5 Fäden je 5 cm parallel zueinander angeordnet sind und die so ausgebildete Fadenlage gummiert ist. Die Fäden im Wulstschutzstreifen 8, der im Reifen eingebettet ist, haben einen Winkel von 45° relativ zur äquatorialen Richtung des Reifens. Jeder Faden des Wulstschutzstreifens 8 weist zwei Fasern von jeweils 0,23 mm, 7 Fasern mit dem gleichen Durchmesser, die konzentrisch um die beiden Fasern gedrillt sind, und eine

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Faser von 0,15 mm Durchmesser auf, die um den äußeren Umfang der 7 Fasern gewickelt ist.

Die Figur 2B stellt eine andere Ausführungsform des Reifens dar, der zwei Einlagen (flipper) 9 aufweist, die jede der zwei Wulstkerne 4c umgeben. Die beiden Einlagen 9 erstrecken sich längs zwei Karkassensehichten durch einen Zwischenraum zwischen den Schichten. Die maximale Entfernung, in' die sich die Einlagen erstrecken, beträgt 40 mm von dem unteren Rand des Wulstkerns 4c. Um eine plötzliche Änderung in der Steifigkeit des Wulstbereiches und in der Seitenwand des Reifens zu verhindern, sind zwischen benachbarten Enden der .Einlagen 9, wie aus Fig. 2B ersichtlich, etwa 5 mm Intervalle vorgesehen.

Jede Einlage 9 weist eine gummierte Rayonfadenlage mit einer Fadendichte von 35 Fäden je 5 on auf, und jeder Faden besteht aus drei 1,650 deii? Rayonfasern, Die Fäden der Einlage 9 sind 90 relativ zur Äquatorrichtung des Reifens angeordnet.

Die Erfinder haben die Beziehung zwischen der Harte der Verstärkungsgummilage 5, dem Haß" X, um das sich die Verstarkungsr gummilage 5 in Richtung auf den Reifenäquator über die Überschneidungslinie zwischen d^er Innenfläche der Karkasse und dem Krümmungsradius an dem Rand E der Reifenlauffläche 2 hinauserstreckt und dem Schrägschub Q, der von dem pneumatischen Sicherheitsreifen erzeugt wird, untersucht. Das Ergebnis ist in Fig. 4 dargestellt. Die Versuche wurden unter Pannenbedingungen durchgeführt, d.h. ohne die Innenseite des Reifens mit pneumatischem Druck zu beaufschlagen. In den Versuchen wurde für die Montage der Testreifen eine Metallfelge der Bauart 1.85Bx18 verwende t, und die Testreifen wurden mit 150 kg belastet. In der graphischen Darstellung in Fig. 4 stellt die Abszisse das X/L-Verhältnis dar, wobei X das obenbeschriebene Maß ist und L die

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Entfernung zwischen dem Äquator der Innenfläche der Karkasse und der Überschneidungslinie zwischen der Innenfläche der Karkasse und dem Krümmungsradius an dem Rand E der R.eifenlauffläche ist. Die Ordinate in Fig. 4 stellt den Schrägschub Q in kg bei einem Schrägwinkel of von 40° dar. Fig. 5B stellt schematisch den Schrägwinkel ο und die Richtung des Schrägschubs Q dar. Die Versuche wurden für Verstärkungsgummilagen 5 mit verschiedenen Shore A-Härtewerten durchgeführt: nämlich Shore A-Härten von 90, 80, 60,'45 und 30. Alle getesteten Reifen hatten Ver-. stärkungsgummilagen 5, die wie in Fig. 1A dargestellt, angeordnet waren; die maximale Dicke der Verstärkungslage war bei allen Versuchsreifen diegleiche, d.h. 9 % der maximalen Reifenkarkassenbreite. Jeder der Versuchsreifen war ein regulärer Diagonalreifen (bias tire) der Bauart 3.50-18 4FR für ein Motorrad-Hinterrad, und jeder Reifen wies zwei Karkassenschichten' mit 'Rayonfäden auf, wobei jeder Faden aus zwei 1,260 denier Rayonfasern besteht.

Bezugnehmend auf die Kurven in Fig. 4, insbesondere die Kurve für die Verstärkungsgumrailage mit einer Shore Α-Härte von 80, gibt die Verstärkung der Seitenwände des Reifens alleine, d.h. das X/L-Verhältnis 0 keine merkliche Verbesserung des Schrägschubs, verglichen mit dem eines Reifens ohne jede Verstärkungsgummilage. Wenn sich die Verstarkungsgummilage 5 bis unter die Reifenlauffläche 2 erstreckt, wird der Schrägschub jedoch erheblich verbessert. Mit einem X/L-Verhältnis von 20 %. ist der Schrägschub mehr als verdoppelt, verglichen mit einem nicht verstärkten Reifen.

Bezüglich der Härte der Verstärkungsgummilage 5 kann gesagt werden, daß bei einer Shore Α-Härte von 30 keine merkliche Verbesserung des Schrägschubes erreicht werden kann, auch v/enn die Verstärkungslage in Richtung auf den Reifenäquator bis zu einem X/L-Verhältnis von 60 ?·. ausgedehnt wird, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Um die erwünschte Verbesserung zu erreichen, ist

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- ie· -

eine Shore Α-Härte von nicht weniger als 45 notwendig. ·

Weitere Versuche wurden bezüglich der Verstärkungseffekte der Einlagen oder Schutzstreifen an den Wulstbereichen des Reifens durchgeführt. Das Ergebnis ist in der folgenden Tabelle
dargestellt, in der der Schrägschub und die Kantkraft der Testreifen in % derjenigen des Referenzreifens angegeben sind.

Versuchsreifen	I	Schrägschub Q (bei Schrägwinkel cP von 40 )	Kantkraft F (bei Kurvenwinkel ß von 6 )
Referenzreifen	J	100	1.00
Versuchsreifen	K	177 -	150
Versuchsreifen	392	285
Versuchsreifen	.400	540

Referenzreifen Testreifen¹ I Testreifen J Testreifen K

Reifen ohne jede Verstärkungsgummilage 5, der in Fig. 4 durch den schwarzen Fleck gekennzeichnet ist.

Reifen, der in Fig. 4 der Kurve mit der Shore A-Härte 80 mit X/L-Verhältnis 0 % entspricht.

Reifen, der in Fig. 4 der Kurve mit der Shore A-Härte 80 mit dem X/L-Verhältnis

60 % entspricht,

mit Reifen ähnlich dem Testreifen J/einer

Stahlfeinlage für jeden Wulst entsprechend JJKAnI

■Fig. 2A.

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Versuchsbedingungen: Innerer Reifendruck abgelassen; montiert auf einer Metallfelge von 1.85B'; heiastet mit 150 kg.

Wie aus der Tabelle ersichtlich, bewirkt, wenn die Reifenlauffläche durch die Verstärkungsgummilagen genügend verstärkt ist, die Zugabe von Einlagen oder Wulststreifen keine v/esentliehe Verbesserung des Schrägschubs. Die Kantkraft aber kann durch zusätzliche Einlagen auch nach Verstärkung der Reifenlauffläche durch die Verstärkungslagen 5 verbessert werden. Wenn auch in der Tabelle nicht dargestellt, so haben die Erfinder in ihren Versuchen herausgefunden, daß der Zusatz de r Einlagen allein keine wirkliche Verbesserung des Schrägschubes oder der Kant— kraft bewirkt. Die Kombination der Verstärkungsgummilagen 5 und der Einlagen 8 ruft daher bemerkenswerte Wirkungen hervor, wie aus der Tabelle ersichtlich.

Die Erfinder haben die folgenden Versuche mit den Versuchsreifen J und K aus der Tabelle durchgeführt.

1. Laufdauer nach Durchlöchern

Nach Ablassen des Innendruckes liefen die Versuchsreifen mit 60 km/h unter 150 kg Belastung 8 Stunden lang über eine Strecke von 480 km. Dabei zeigten sich keinerlei Schwierigkeiten.

2. Hochgeschwindigkeitslebensdauer

Nach dem beschriebenen Versuch der Laufdauer nach Durchlöchern wurden die Versuchsreifen auf gemessenen Innendruck aufgeblasen und es wurden Trommelteste entsprechend den Vorschriften der FMVSS (Federal Motor Vehicles Safety Standard No.119 mit den Versuchsreifen durchgeführt. Die Ergebnisse waren die gleichen wie die für normale Reifen, die nicht den Laufdauerversuchen unterzogen waren.

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3. Fahrstabilität nach Durchlöchern

a) die Fahrstabilitit bei Geradeaüslauf mit 120 km/h war die gleiche wie die eines regulären aufgeblasenen Reifens.. Beim Verzögern trat kein Schwimmen oder seitliches Ausbrechen auf. Wenn die Bremse beim Fahren mit 60 km/h, betätigt wurde, stand der Reifen nach etwa 15m vollständig.

b) Beim Geradeausfahren mit 60 km/h wurde die Fahrspur um eine seitliche Entfernung von 3,6 m gewechselt. Der Spurwechsel war nach 15 m Fahrstrecke vollzogen, und unmittelbar nach dem Fahrspurwechsel trat kein Schwimmen oder seitliches Ausbrechen auf. ' ■

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen pneumatischen Sicherheitsreifens können die Verstärkungsgummilagen 5 in. ähnlicher Weise wie der Leufflächengummi extrudiert werden. Die extrudierten Verstärkungsgummilagen können einem trommelähnlichen Formgeber zugeführt werden, so daß ein Reifenbehälter ähnlich wie bei herkömmlichen Reifen hergestellt wird»· Der pneumatische Sicherheitsreifen kann in einem herkömmlichen Reifenherstellungsverfahren ohne wesentliche Abänderung geformt und vulkanisiert werden. "

Patentansprüche"

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Claims

Patentansprüche

1. j Pneumatischer Sicherheitsreifen für Motorräder mit einem Paar ringförmiger· Wulste, einer sich zwischen den wulsten erstreckenden toroidalen Karkasse, einer am Scheiterbereich der' Karkasse an dieser befestigten Reifenlauffläche und einem Paar Seitenwandgummis, die an der Karkasse derart befestigt sind, daß sie sich von den Wulsten zu den Seitenrändern der Reifenlauffläche erstrecken, gekennzeichnet durch ein Paar elastischer Verstärkungslagen (5; 5a, 5b), die sich längs der inneren Karkassenoberfläche erstrecken, aus Gummi mit einer Shore Α-Härte- nicht kleiner als 45 bestehend und einen dicken zentralen Bereich und dünner v/erdende Randbereiche haben und sich in Richtung zur Äquatorialebene C des Reifens (1) über die Überschneidungslinie F zwischen der Karkasse (6) und dem Krümmungsradius der Außenseite der Reifenlauffläche (2) an deren Seitenrand hinauserstrecken, wobei die Entfernung X zwi-. sehen der Überschneidungslinie F und dem äquatorialen Seitenrand der Verstärkungslage längs der Karkassenoberfläche nicht weniger als 20 % der Entfernung L zwischen der Überschneidungslinie F und de-r Äquatorialebene C längs der Karkassenoberfläche beträgt, und die elastische Verstärkungslage (5; 5a, 5b) eine maximale Dicke zwischen etwa 3 und 15 % der maximalen Breite der toroidalen Karkasse (6) hat.

2. Pneumatischer Sicherheitsreifen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Paar Verstärkungslagen (5b), die neben den ringförmigen Wulsten (4) angeordnet sind, wodurch

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die Bereiche des Reifens zwischen den ringförmigen Wulsten (4)
und den Seitenwandgummis (3) verstärkt v/erden.

3. Pneumatischer Sicherheitsreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die elastischen Verstärkungslagen (5; 5a, 5b) Gummilagen sind.

4. Pneumatischer Sicherheitsreifen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet , daß jede elastische
Verstärkungslage (5; 5a, 5b) einen dicksten Bereich z\tfischen
dem ringförmigen ¥ulst (4) und der Reifenlauffläche (2) aufweist, und die Dicke der Verstärkungslage (5) in Richtung auf
den Reifenäquator C und den Wulst (4) allmählich abnimmt.

5. Pneumatischer Sicherheitsreifen nach Anspruch 4, dadurch gekenn ζ eichnet , daß die elastischen Verstärlcungslagen (5) an der Innenfläche der innersten der Karkassenschichten angeordnet sind.

6. Pneumatischer Sicherheitsreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß jede elastische Verstärkungslage ( 5a, 5b) einen ersten an der Innenfläche der innersten
Karkassenschicht (6) angeordneten Teil und einen zweiten zwischen benachbarten Karkassenschichten (6) angeordneten Teil aufweist
und sich der erste und zweite Teil der elastischen Verstärkungslage (5a, 5b) teilweise überlappen, wobei eine Karkassenschicht (6) zwischen ihnen angeordnet ist.

7. ' Pneumatischer Sicherheitsreifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Teil der elastischen Verstärkungslage an einem Ende in Berührung mit dem ringförmigen Wulst (4c) ist.

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8. Pneumatischer Sicherheitsreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Entfernung X zwischen der Überschneidung F und dem äquatorseitigen Rand der Verstärkungslage (5) längs der Oberfläche der Karkasse etwa 60 % der Entfernung L "beträgt,und die elastische Verstärkungslage (5) eine maximale Dicke von etwa 6,5 % der Breite der toroidalen Karkasse aufweist.

9. Pneumatischer Sicherheitsreifen nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Paar Wulstschutzstreifen (8), die in der Nähe des ringförmigen Wulstes (4c) angeordnete Stahldrähte aufweisen und deren seitenwandseitiges Ende mit dem Wulstseitigen Ende der elastischen Verstärkungslage (5) überlappt, wobei die Karkassenschichten zwischen den Wulstschutzstreifen (8) und der Verstärkungslage (5) angeordnet sind.

10. Pneumatischer Sicherheitsreifen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Wulstschutzstreifen (8) parallele Fäden aufweist, die in einer Dichte von 30,5 Fäden je 5 cm und unter 45° relativ zum Reifenäquator angeordnet sind.

11. Pneumatischer Sicherheitsreifen nach Anspruch 4, g e kennzeichnet durch Rayonfadeneinlagen, die in den Wulstbereichen (4) angeordnet sind und deren eines Ende teilvreise mit der elastischen Verstärkungslage (5) überlappt, wobei die Karkassenschichten (6) zwischen der Einlage und der Verstärkungslage angeordnet sind.

12. Pneumatischer Sicherheitsreifen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen Rayonfäden aufweisen, die in einer Dichte von 35 Fäden je 5 cm und in einem Winkel von 90° relativ zum Reifenäquator angeordnet sind.

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