DE2718710A1

DE2718710A1 - Luftreifen fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2718710A1
Application number: DE19772718710
Authority: DE
Inventors: Masao Samoto; Kazuhiro Tanaka; Kazumi Ueno
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1976-04-28
Filing date: 1977-04-27
Publication date: 1977-11-10
Also published as: AU489383B2; CA1057638A; AU2428077A; US4139040A; JPS52131305A; JPS5730681B2

Description

DR. ING. F. WUESTnOFF DR. E. ν. PECHMANN DR. IN«. D. BEHRENS DIPL. ING. H. GOETZ PATtNTANWAl.TE

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Patentanmeldung

Anmelder: BRIDGESTONE TIRE COMPANY LIMITED

No.1-1, 1-Chome, Kyobashi, Chuo-Ku Tokio, Japan

Titel:

Luftreifen für Fahrzeuge

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DR. INCi. F. WnKSTHOFF

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PATENTANWÄLTE

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Beschreibung Luftreifen für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen für Fahrzeuge, der einen Hauptkarkassenkörper aufweist, welcher aus einigen Karkasseneinlagen, wie bei einem Luftreifen in Radialbauweise, und einer verbesserten Wulstkonstruktion zusammengesetzt ist.

Ein Luftreifen in Radialbauweise hat einen Hauptkarkassenkörper, der aus allenfalls drei in Gummi eingebetteten verstärkenden Schichten zusammengesetzt ist, die je aus Corden aufgebaut sind, welche im wesentlichen rechtwinklig zur Hittellinie des Luftreifens angeordnet sind. Die beiden Enden dieser verstärkenden Schichten sind von innen nach außen um zwei Wulstdrähte herumgeschlagen, um zwei am Wulst befestigte Umschläge zu bilden.

Bisher war es üblich, den Umschlag vom Hauptkarkassenkörper zu trennen, um einen bestimmten Raum zu bilden, in den ein Füllstück aus Hartgummi eingesetzt wird, das sich von der Oberseite des Wulstdrahtes ausgehend erstreckt und auf den Wulst einwirkende äußere Kräfte dämpft, um den Wulst als Ganzes steif und haltbar zu machen.

Beim Lauf des Luftreifens sind die verstärkenden Corde der Karkasse durch den Innendruck, mit dem der Luftreifen

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beaufschlagt ist, Spannung ausgesetzt. Daraus ergibt sich, daß der Umschlag die Tendenz hat, stets in Richtung des Wulstdrahtes gezogen zu werden. Sas obere Ende des Umschlages, an dem die Anzahl der Corde der verstärkenden Schicht geändert ist, wird infolge der beim Drehen des Luftreifens erzeugten Belastung verformt. Zudem besteht die Gefahr, daß der Umschlag, insbesondere sein oberes Ende, übermäßig großer konzentrierter Spannung ausgesetzt ist, die durch unregelmäßige Verformungen etc. bedingt ist, welche hervorgerufen werden, wenn die äußere Kraft in einer Richtung parallel zur Fahrbahnoberfläche wirkt, wodurch ein Versagen infolge Lagentrennung ausgelöst wird.

Zur Vermeidung derartiger Spannungskonzentration ist versucht worden, das obere Ende des Umschlages mit einer zusätzlichen Cordschicht abzudecken oder den Umschlag nach oben bis zur Seitenwand reichen zu lassen. Keine dieser Maßnahmen hat jedoch zu völlig zufriedenstellenden Ergebnissen hinsichtlich starker Biegebewegung des Wulstes um das obere Ende eines Felgenflansches geführt, wodurch die Abrollweichheit des Luftreifens in Radialbauweise (Fahrkomfort) in bedeutendem Maße verschlechtert wird.

Aufgabe der Erfindung iet es daher, einen Luftreifen für Fahrzeuge zu schaffen, bei dem ein Wulst in der Weise ausgebildet ist, daß der Umschlag der Karkasse, insbesondere sein oberes Ende, konzentrierter Spannung nicht unterworfen ist, und der eine große Haltbarkeit aufweist und sich mit weniger hohen Kosten herstellen läßt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Luftreifen für Fahrzeuge mit einem torusförmigen Hauptkarkassenkörper, der aus einer gummierten Cordschicht zusammengesetzt ist, die darin eingebettete und in radialer Richtung des Luftreifens angeordnete Einlagencorde aufweist, und mit je einen Wulstdraht aufweisenden Wulsten, wobei der übrige Teil des Hauptkarkassenkörpers zwei Enden hat, die von innen nach außen um die Wulstdrähte herumgeschlagen sind, um einen

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Umschlag zu bilden, der in Luftreifengummi eingebettet und in dem Kompressionsbereich des Wulstes, der der Lage eines Felgenflansches entspricht, im wesentlichen dicht am Hauptkarkassenkörper angeordnet ist und einen Abschnitt hat, der sich entlang der Seitenfläche des Hauptkarkassenkörpers erstreckt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Wulst eines herkömmlichen Luftreifens in Radialbauweise,

Fig. 2, 3 und 4 Querschnitte durch verschiedene Ausführungeformen eines Wulstes von einem Luftreifen in Radialbauweise nach der Erfindung, und

Fig. 5 ein Diagramm, das die verbesserte Wirkung der

Seitensteifigkeit von Wulsten von Luftreifen in Radialbauweise nach der Erfindung gegenüber derjenigen eines Wulstes von einem herkömmlichen Luftreifen in Radialbauweise zeigt.

Fig. 1 zeigt einen Wulst 1 eines herkömmlichen Luftreifens in Radialbauweise. Im Wulst 1 ist ein Ende einer Sparkasseneinlage P eines Hauptkarkassenkörpers 3 um einen aus einer Vielzahl von Stahldraht-Bündeln zusammengesetzten Wulstdraht 2 von dessen Innenseite zu seiner Außenseite hin herumgeschlagen, um einen Umschlag 4 mit einer gegebenen Länge zu bilden. Der Umschlag 4 ist vom Hauptkarkassenkörper 3 getrennt, um einen bestimmten Raum zu bilden, in den ein dünnes, keilförmiges Füllstück 5 aus Hartgummi eingesetzt ist, dessen Basis an der Oberseite des Wulstdrahtes 2 angeordnet ist und das sich von dort ausgehend nach oben erstreckt. Die Aufgabe des Füllstückes 5 au« Hartgummi besteht darin, die auf den Wulst 1 einwirkende äußere Kraft zu dämpfen und den Wulst 1 als Ganzes steif zu machen.

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Beim Lauf des Luftreifens sind die in den Hauptkarkassenkörper 3 eingebetteten verstärkenden Corde infolge des Innendruckes, mit dem der Luftreifen beaufschlagt ist, Spannung ausgesetzt, so daß der Umschlag 4 die Tendenz hat, stets in Richtung des Wulstdrahtes 2 gezogen zu werden. Das obere Ende des Umschlages 4 ist derjenige Abschnitt des Hauptkaxkassenkörpers 3, bei dem sich die Anzahl der darin eingebetteten verstärkenden Corde ändert. Verformung des Luftreifens infolge der Belastung, der der Luftreifen bei jeder Drehung ausgesetzt ist, unregelmäßige Verformung des Luftreifens infolge der äußeren Kraft, die in waagerechter Richtung parallel zur Fahrbahnoberfläche wirkt und dergleichen bewirken, daß der Umschlag 4, insbesondere sein oberes Ende, konzentrierter Spannung unterworfen ist, wodurch Versagen des Luftreifens infolge Lagentrennung herbeigeführt wird.

Um dieses schwierige Problem auszuschalten, das sich im Zusammenhang mit der oben erwähnten Spannungskonzentration stellte, ist versucht worden, das obere Ende des Umschlages mit einer zusätzlichen Cordschicht 7 abzudecken oder den Umschlag 4 nach oben bis zu einer Seitenwand reichen zu lassen, jedoch hat bisher keine dieser Maßnahmen zu völlig zufriedenstellenden Ergebnissen hinsichtlich starker Biegebewegungen des Wulstes 1 um das obere Ende eines mit gestrichelten Linien gezeichneten Felgenflansches Rf geführt, wodurch die Abrollweichheit des Luftreifens in Radialbauweise (Fahrkomfort) in bedeutendem Maße verschlechtert wird.

Fig. 2 zeigt die rechte Hälfte von zwei Luftreifenwulsten. Die beiden Luftreifenwulste sind gegenüber der Mittellinie des Luftreifens symmetrisch angeordnet. Erfindungsgemäß ist der übrige Teil eines Hauptkarkassenkörpers 3 von innen nach außen um einen Wulstdraht 2 herumgeschlagen, um einen Umschlag 4 zu bilden. Der Umschlag 4 ist über eine Gumaischicht des Hauptkarkassenkörpers 3 dicht am letzteren angeordnet und erstreckt sich von unmittelbar oberhalb des Wulstdrahtes 2 entlang der Seitenfläche des Hauptkarkassenkörpers 3.

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Es ißt ein Gummikörper 9 vorhanden, der im Querschnitt dreieckig ist und aus einem Isoliergummi hergestellt ist, wie er zum Beschichten der als Wulstdraht 2 verwendeten Stahldrähte dient. Der Gummikörper 9 aus Isoliergummi ist im fließfähigen Zustand etwas beweglich und in einem Raum angeordnet, der von einer Cordschicht des HauptkarkasBenkörper β 3, einer Cordschicht des Umschlages 4 und dem Wulstdraht 2 umgeben ist, und in den er beim Vulkanisieren und Fassonieren des Luftreifens eingefüllt wird. Daraus ergibt sich, daß der Gummikörper 9 vom Füllstück 5 aus Gummi gemäß Fig. 1 gänzlich verschieden ist. Wenn der Luftreifen auf eine in Fig. 2 mit gestrichelten Linien gezeichnete Felge R aufgezogen und durch Beaufschlagen mit einem Innendruck aufgeblasen wird, unterliegt der zwischen der Felge R und dem Felgenflansch gelegene Abschnitt des Luftreifens einer Kompression. Außerdem wird der Wulst 1 infolge der äußeren Kraft, die auf ihn beim Lauf des Luftreifens einwirkt, durch Biegung verformt. In diesem Fall müssen der Hauptkarkassenkörper 3 und der Umschlag 4 der Karkasseneinlage F in engem Abstand voneinander angeordnet sein und sich über einem Bereich mit einer gegebenen Länge λ parallel zueinander erstrecken. Soweit die vorstehende Forderung erfüllt ist, kann eine kleine Menge von Füllgummi oberhalb des Wulstdrahtes 2 angeordnet werden.

Der Bereich von der Länge Ϊ. , in dem der Hauptkarkassenkörper 3 und der Umschlag 4 dicht nebeneinander angeordnet sind, ist abhängig vom Innendruck, mit dem der Luftreifen beaufschlagt ist. Im allgemeinen jedoch müssen der Hauptkarkassenkörper 3 und der Umschlag 4 in einem Bereich dicht nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sein, der wenigstens 5 mm beträgt.

An der Außenseite des Umschlages 4 ist ein Hartgummikörper 10 so angeordnet, daß er den Abschnitt des Wulstes 1, der oberhalb des Wulstfußes gelegen ist, steif macht. Der Haftgummikörper 10 hat eine Härte nach Shore A von wenigstens

55°, vorzugsweise im Bereich zwischen 65° und 95°. Bezogen

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auf die Höhe des Umschlages 4 kann die Höhe des Hartgummikörpers 10 so festgelegt werden, daß dessen oberes Ende über das obere Ende des Umschlages 4 hinaus reicht. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Hartgummikörper 10 nur am Fuß des Wulstes 1 anzuordnen. Außerdem kann eine Vielzahl von Gummikörpern verwendet werden, deren Gummimischungen voneinander verschieden sind.

Pig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Wulstes des Luftreifens in Radialbauweise nach der Erfindung. Beim gezeigten Beispiel ist zwischen den Hauptkarkassenkorper und den Umschlag 4 am oberen Abschnitt des letzteren eine dämpfende Gummischicht 11 eingesetzt. Die dämpfende Gummischicht 11 ist mit dem Ziel ausgebildet, Scherspannung aufzunehmen, die an dem zwischen dem Hauptkarkassenkorper 3 und dem Umschlag 4 gelegenen Abschnitt des Wulstes 1 infolge von darauf einwirkender äußerer Kraft auftritt. Um diesen Zweck zu erfüllen, ist es vorteilhaft, wenn die weiche dämpfende Gummischicht 11 aus einer Gummimischung hergestellt wird, deren Härte gleich oder etwas geringer ist als die Härte des Beschichtungsgummis des Hauptkarkassenkörpers 3·

Fig. 4 zeigt eine andere abgewandelte Ausführungsform des Wulstes des Luftreifens in Radialbauweise nach der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wirkt eine Cordschicht 12 zusammen mit dem Hartgummikörper 10 als verstärkende Schicht zur weiteren Verbesserung der Steifheit des Wulstes 1. Die verstärkende Cordschicht 12 ist an der Außenseite des Hartgummikörpers 10 neben diesem angeordnet. Eine and ere Möglichkeit besteht darin, die verstärkende Cordschicht 12 neben dem Aufschlag 4 anzuordnen oder in den Hartgummikörper einzubetten. Die auf ihre Längsrichtung bezogene Anordnung der verstärkenden Cordschicht 12 relativ zum Umschlag 4 und zum Hartgummikörper 10 kann in zweckdienlicher Weise abhängig vom Verwendungszweck des Luftreifens gewählt werden, ebenso wie die Anzahl der verstärkenden Cordschichten 12, der Fadenwinkel und das Material ihrer Corde etc.

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Um die Verstärkungswirkung des wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Wulstes nach der Erfindung festzustellen, wurden Spannungen, die an der Außenfläche des durch Beaufschlagen mit einem Innendruck aufgeblasenen Luftreifens am oberen Ende des Umschlages 4 des Hauptkarkassenkörpers und an in vertikaler Richtung je im Abstand vom oberen Ende des Umschlages 4 gelegenen Stellen auftraten, mit einem Dehnungsmesser, insbesondere mit einem Dehnungsmeßstreifen G gemäß Fig. 1 gemessen. Die so erzielten Meßergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 denen bei einem herkömmlich ausgebildeten Wulst gegenübergestellt.

Tabelle 1 Meßstelle Luftreifen

ABC

10 mm oberhalb des oberen

Endes des Umschlages 4 +2,4% +2,5$ +3,5$

oberes Ende des Umschlages 4 + 3»0$ + 3,1$ + 5»O$

10 mm unterhalb des oberen

Endes des Umschlages 4 +2,5$ +2,8$ +3,9$

Der Luftreifen, an dem die Messungen vorgenommen wurden, hatte die Größe 165 SR 13 und wies einen Hauptkarkassenkörper 3 auf, der sich aus 1 Einlage mit einer radial angeordneten Polyester-Cordschicht und einer Gürtelschicht aus 2 Einlagen mit je einer Stahlcordschicht zusammensetzte. In der vorstehenden Tabelle 1 ist A ein Luftreifen in der Ausbildung wie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben, B ein Luftreifen in der Ausbildung wie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben, und C ein herkömmlicher Luftreifen mit einer verstärkenden Cordschicht 7 gemäß Fig. 1. Bei allen drei Luftreifen A, B und C betrug die Länge des Umschlages 4, gemessen vom unteren Ende des Wulstdrahtes 2, 35 mm.

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Gemäß Tabelle 1 ist die an jedem der Luftreifen A und B nach der Erfindung hervorgerufene Spannung kleiner als die am herkömmlichen Luftreifen C erzeugte. Außerdem ist die am oberen Ende des Umschlages 4 des Hauptkarkassenkorpers 3 von den Luftreifen A und B nach der Erfindung hervorgerufene Spannung nicht so sehr verschieden von derjenigen, die an Stellen 10 mm oberhalb und unterhalb des oberen Endes des Umschlages 4 des Hauptkarkassenkorpers erzeugt wurde. Die vorstehenden Tatsachen zeigen, daß der erfindungsgemäß ausgebildete Wulst 1 den Vorteil hat, daß, da der Umschlag 4 des Hauptkarkassenkorpers 3 dicht neben dem Hauptkarkassenkörper 3 angeordnet ist, die Beanspruchung des oberen Endes des Umschlages 4 durch übermäßig starke konzentrierte Spannung ausgeschlossen ist.

Die drei Luftreifen der Typen A, B und C waren an Fahrzeugen montiert, die unter hoher Belastung durch eine Mehrzahl von Ballastgewichten gefahren wurden. Die Luftreifen wurden unter denselben Bedingungen bis zur vollständigen Abnutzung der Lauffläche gefahren. Sodann wurde das obere Ende des Umschlages 4 des Hauptkarkassenkorpers 3 herausgeschnitten, um Lagentrennung daran feststellen zu können. Die Luftreifen A und B nach der Erfindung zeigten keine Lagentrennung, während beim herkömmlichen Luftreifen eine entlang der Umfangerichtung des Luftreifens nicht durchgehend hervorgerufene Lagentrennung festzustellen war.

Die Versuche wurden auch mit Luftreifen durchgeführt, bei denen die Längen der Umschläge 4, gemessen ab dem unteren Ende der Wulstdrähte 2, 25 mm und 45 mm betrugen. Als Ergebnis der Versuche konnte festgestellt werden, daß, beim herkömmlichen Luftreifen, je kleiner die Länge des Umschlages 4, umso größer die hervorgerufene Lagentrennung, und daß die Luftreifen nach der Erfindung mit Umschlaglängen von 25 mm und 45 mm ausgezeichnete Steifigkeit aufwiesen. Versuche haben gezeigt, daß eine Länge? von wenigstens 5 mm für einen Bereich, in dem der Umschlag 4 dicht neben dem Hauptkarkassenkörper 3 angeordnet ist, eine zufriedenstellende Wirkung erzeugt.

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Bei dem wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Wulst 1 nach der Erfindung hat der Bereich, in dem der Umschlag 4 dicht neben dem Hauptkarkassenkörper 3 angeordnet ist, eine dynamisch wirkungsvolle Funktion. Das Ergebnis ist, daß die Seitensteifigkeit als wichtiges Merkmal, das sich im Kurvenverhalten des Luftreifens bemerkbar macht, verbessert ist.

Das Diagramm gemäß Fig. 5 zeigt die Seitensteifigkeit der oben erwähnten drei Luftreifen der Typen A, B und C in Abhängigkeit von seitlicher Verlagerung.

Die Seitensteifigkeit wurde in der folgenden Weise gemessen. Die Luftreifen A, B und C wurden mit einem Innendruck von 1»7 kg/cm aufgeblasen und dann gegen einen Schlitten gepreßt und an diesem befestigt, der eine sägezahnförmige, rutschsichere Fläche aufwies und mit 320 kg vertikal belastet war. Sodann wurde der Schlitten gegenüber diesen Luftreifen seitwärts gezogen. Es wurde die seitliche Last auf diese Luftreifen als Funktion des Betrages der Schlittenbewegung, d.h. die seitliche Verlagerung, gemessen.

Gemäß Fig. 5 ist bei einer seitlichen Verlagerung von 15 mm (Abszisse) die seitliche Last (Ordinate) 73 kg beim herkömmlichen Luftreifen C, 84,5 kg beim Luftreifen A nach der Erfindung, und 86 kg beim Luftreifen B nach der Erfindung. Die vorstehenden Versuchsergebnisse zeigen, daß die Seitensteifigkeit der Luftreifen A und B nach der Erfindung gegenüber der Seitensteifigkeit des herkömmlichen Luftreifens C um etwa 16$ verbessert ist.

Beim Herstellen des Luftreifens nach der Erfindung ist es vor dem Umschlagen des Hauptkarkassenkörpers 3 um den Wulstdraht 2 in einer Fassoniermaschine möglich, den Arbeitsgang des Einsetzens des Füllstückes 5 aus Gummi ale einzelne Komponente nahe an der Oberseite des WuIstdrahtes 2 wegzulassen. Wenn der Hartgummikörper 10 im voraus an die beiden Endabschnitte des Hauptkarkassenkörpers 3 angeklebt wird,

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ist es möglich, den Hartgummikorper 10 an einer bestimmten Stelle anzuordnen, wenn der Hauptkarkassenkörper 3 um den Wulstdraht 2 umgeschlagen wird. Als Ergebnis ist es möglich, einen manuellen Arbeitsgang wegfallen zu lassen.

Sie vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zeigten die Anwendung der Erfindung beim Luftreifen in Radialbauweise; die erfindungsgemäß erzielte verbesserte Wirkung kann sich auch bei Luftreifen beliebiger anderer Typen zeigen, die eine geringere Anzahl von Karkasseneinlagen aufweisen.

Der Wulst des Luftreifens nach der Erfindung kann die Steifigkeit des Wulstes verbessern, insbesondere ohne daß der Umschlag 4 des Hauptkarkassenkörpers 3 nach oben verlängert wird, wodurch die Haltbarkeit des Wulstes 1 ausreichend verbessert wird.

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Claims

ANSPRÜCHE

Luftreifen für Fahrzeuge, gekennzeichnet

einen torusförmigen Hauptkarkassenkörper (3)? der aus einer gummierten Cordschicht zusammengesetzt ist, die darin eingebettete und in radialer Richtung des Luftreifens angeordnete Einlagencorde aufweist, und durch je einen Wulstdraht (2) aufweisende Wulste (1), wobei der übrige Teil des Hauptkarkassenkorpers (3) zwei Enden hat, die von innen nach außen um die Wulstdrähte (2) herumgeschlagen sind, um einen Umschlag (4) zu bilden, der in Luftreifengummi eingebettet und in dem Kompressionsbereich des Wulstes (1), der der Lage eines Felgenflansches (Rf) entspricht, im wesentlichen dicht am Hauptkarkassenkörper (3) angeordnet ist und einen Abschnitt hat, der sich entlang der Seitenfläche des Hauptkarkassenkorpers (3) erstreckt.
2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Umschlag (4) des Hauptkarkassenkorpers (3) innerhalb eines Bereiches von wenigstens 5 mm im wesentlichen dicht am Hauptkarkassenkörper (3) angeordnet ist.
3. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Hartgummikörper (10) an der Außenseite des Umschlages (4) des Hauptkarkassenkorpers (3) so angeordnet ist, daß er den Wulst (1) steif macht.
4. Luftreifen nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das obere Ende des Hartgummikörpers (10) an einer Stelle angeordnet ist, die jenseits des oberen Endes des Umschlages (4) des Hauptkarkassenkorpers (3) gelegen ist.

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5. Luftreifen nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Cordschicht (12) entlang des Umschlages (4) des Hauptkarkassenkorpers (3) so angeordnet ist, daß sie den Wulst (1) verstärkt.
6. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine dämpfende Gummischicht (11) zwischen dem oberen Ende des Umschlages des Hauptkarkassenkörpers (3) und dem Hauptkarkassenkorper (3) angeordnet ist.

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