DE2838648A1 - Luftreifen - Google Patents
LuftreifenInfo
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Description
DR. ING. F.
DR. E. τ.PEOHMANN DK. ING. D. BEHRENS
DIPJL,. ING. It. GOETZ
8000 MÜNCHEN OO SCl'WEIGEHSTRASSE 2
ΓΕί,ϋΡΟΝ (089) ββ 20 01
TΛ..EX 5 24 070
ΤΚΙ.ΕΠΠΛΜΜΕ!
PHOTECTPATENT ΜϋΝΟΠΕΝ
1Α-51 323 5.September 19
Patentanmeldung
Anmelderin:
BRIDGESTONE TIRE COMPANY LIMITED 10-1, Kyobashi 1-Chome, Chuo-Ku
Tokio r Japan
Titel:
Luftreifen
90981 1
I)H. K. ν. I»JCC Il M Λ N N
I)H. ING. I). 75KUHKXS VZVl.. ING. H. GOKTK
PATENTANWÄLTE
S M UN OH KN PO
Si:il WEIOEHKTnASSB 2
Tj-;j.kfon (080) GfI 20 51
•ι rci.KX 5 24 070
PHOTBCTPATENT MÜNCHEN
1A-51 323
Luftreifen
Die Erfindung betrifft Luftreifen für Schwerlast-Straßenfahrzeuge und bezieht sich insbesondere auf einen Luftreifen
hoher Haltbarkeit mit einer Karkasse in Diagonalbauweise aus übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen,
von denen jede gummierte Cordfäden aus Chemiefaser (organischem Textilmaterial) aufweist.
Der Luftreifen nach der Erfindung wird hauptsächlich in groß.en Lastkraftwagen, Baustellenfahrzeugen, landwirtschaftlichen
Fahrzeugen, Industriefahrzeugen, Flugzeugen o.dgl. verwendet.
Der Luftreifen der eingangs beschriebenen Gattung, d.h. mit der Karkasse in Diagonalbauweise aus übereinanderliegenden,
gestapelten Einlagen, von denen jede gummierte Cordfäden aus Chemiefaser aufweist, hat neben einer Vielzahl
von Vorteilen jedoch auch einige Nachteile. Der bedeutendste Nachteil besteht darin, daß die Zahl der Karkasseneinlagen
beträchtlich erhöht werden muß, um dem Luftreifen jene Festigkeit zu verleihen, die für den Einsatz
des Luftreifens erforderlich ist.
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Ein Luftreifen mit einem Karkassenhauptteil aus dem gebräuchlichsten
Nyloncord mit der Garnnummer T260 den/2 hat
gewöhnlich 10 bis 20 Karkasseneinlagen, und bei einem großen Luftreifen übersteigt die Zahl dieser Karkasseneinlagen
schließlich 40.
Es leuchtet ein, daß, im Vergleich mit einem Stahl-Radialluftreifen,
der selbst bei großen Reifenabmessungen nur
eine Karkasseneinlage verwendet, die Verwendung einer so großen Anzahl von übereinanderliegenden, gestapelten Karkasseneinlagen
zu einer Verringerung der Wirtschaftlichkeit der Fertigung und zu einer Erhöhung der Reifenherstelüosten
führt.
Es ist bisher vorgeschlagen worden, zur Erhöhung der Festigkeit des einzelnen Cordfadens der Karkasseneinlage den Cordfadendurchmesser
und folglich die Zahl der Einzelfäden groß zu wählen, um unter Beibehaltung der für den Luftreifen
geforderten Festigkeit die Zahl der Karkasseneinlagen herabzusetzen. Wird beispielsweise bei einem Luftreifen statt
eines Karkassencordes mit der Garanumner 1260 den/2 ein Karkassencord
mit der Garnnummer 1890 den/2 verwendet, dann erhöht sich die Cordfestigkeit um den Faktor 3/2 und die Zahl
der Einlagen verringert sich um den Faktor 3/4. Entgegen der rechnerischen Erwartung verringert sich die Zahl der
Einlagen nicht um den Faktor 2/3, da die Anzahl der Corde herabgesetzt werden muß, um zwischen ihnen einen bestimmten
Zwischenabstand beizubehalten. Folglich ist es möglich, die erforderliche Anzahl von Einlagen von 30 auf etwa 22
zu verringern.
Dieses herkömmliche Verfahren hat den Nachteil, daß die
zahlenmäßig verringerten Karkasseneinlagen die Tendenz zu Cordfadenbruch, einem schwerwiegenden Luftreifenversagen,
verstärken.
Cordfadenbruch ist das Versagen eines Luftreifens, bei dem die Cordfäden der Karkasseneinlage aus den nachfolgend
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genannten Gründen brechen. Cordfadenbruch, tritt selten auf,
wenn der Luftreifen unter den richtigen Bedingungen eingesetzt wird, es kommt jedoch zu diesem Versagen, wenn der
Innen- oder Fülldruck des Luftreifens extrem klein wird, der Luftreifen stark belastet oder plötzlichen Stoßen ausgesetzt
wird, oder wenn die Luftreifengröße falsch gewählt wird und folglich die Karkassenfestigkeit unzureichend wird.
Versuche haben gezeigt, daß bei gleicher Karkassenfestigkeit die Verwendung eines Cordfadens von großem Durchmesser das
Versagen durch Cordfadenbruch häufiger hervorruft als die Verwendung eines Cordfadens von kleinem Durchmesser.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Luftreifen von großer Haltbarkeit mit einer Karkasse in Diagonalbauweise
aus übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen, von denen jede Cordfäden aus Chemiefaser aufweist, zu schaffen, der
die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden vermag, d.h. bei d!em die Zahl der Karkasseneinlagen
verringert werden kann, ohne daß Cordfadenbruch hervorgerufen wird, folglich die Wirtschaftlichkeit
der Fertigung verbessert und die Herstellkosten herabgesetzt werden können, und bei dem die Cordfadenbruchfestigkeit
erhöht werden kann, ohne daß sich die Produktivität verschlechtert.
Diese Aufgabe ist bei einem Luftreifen von großer Haltbarkeit mit einem Karkassenhauptteil in Diagonalbauweise aus
einer Vielzahl von übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen, von denen jede gummierte Cordfäden aus Chemiefaser
(organischem Textilmaterial) aufweist, wobei die Cordfäden etwa einer Hälfte der genannten Einlagen und die Cordfäden
der restlichen Einlagen unter einem Winkel zur ümfangsmittellinie und in entgegengesetzten Richtungen schräg zueinander
angeordnet sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Karkassenhauptteil aus wenigstens zwei Arten von
Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, und daß die genannten Einlagengruppen so
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angeordnet sind, daß die Cordfäden der außenliegenden Einlagen von kleinerem Durchmesser sind als diejenigen der
innenliegenden Einlagen.
Andere Merkmale der Erfindung sind folgende:
1) Ein Karkassenhauptteil ist aus zwei Arten von Einlagengruppen
mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut, und ein Verhältnis zwischen den Cordfadendurchmessern
zugehöriger Einlagengruppen beträgt 1:0,89 bis
1:0,62.
2) Das Karkassenhauptteil, welches aus zwei Arten von Einlagengruppen
mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, ist von übereinanderliegenden, gestapelten
Einlagen gebildet, bei denen eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit
Cordfäden von kleinem Durchmesser zur die Umschlagabschnitte jeder Einlage nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen
τ, . ■, /in. der Mitte , ..„, „ . , , ,. _.
in einem Bereich/zwischen der der größten Breite des Luftreifens
entsprechenden Stelle und dem Wulst desselben 0,10 bis 0,88 ist.
3) Ein Karkassenhauptteil ist aus' drei Arten von Einlagengruppen
mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut, und ein Verhältnis der Cordfadendurchmesser zugehöriger
Einlagengruppen beträgt 1:0,89 bis 0,62 : 0,73 bis 0,40.
4) Das Karkassenhauptteil, welches aus drei Arten von Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern
aufgebaut ist, ist von übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen gebildet, bei denen eine Verhältniszahl für das
Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit Cordfäden von einem Zwischendurchmesser zur die Umschlagabschnitte
jeder Einlage nicht einschließenden Gesamtzahl
„. -, . . /in.der Mitte
der Einlagen m einem Bereich/zwischen der der größten
Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst
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desselben 0,11 bis 0,78 und eine Verhältniszahl für das
Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit Cordfäden von kleinem Durchmesser zur genannten Gesamtzahl
der Einlagen im genannten Bereich 0,07 bis 0,60 ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen vertikalen, zentralen Schnitt durch die Drehachse eines herkömmlichen Luftreifens mit
einer Darstellung eines Bereiches, in dem ein Versagen durch Cordfadenbruch hervorgerufen wird,
Pig. 2 eine grafische Darstellung der in dem in Fig. 1
gezeigten Bereich hervorgerufenen und gemessenen Beanspruchungen,
Fig. 3 ■ eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Gesamtfeinheit des Luftreifen-Cordfadens und
der Zeit bis zum Bruch des Luftreifen-Cordfadens auf Grund von Dauerdrehermüdung, und
Fig. 4, 5 und 6 vertikale, zentrale Schnitte durch die Drehachse verschiedener Ausführungsformen eines
Luftreifens nach der Erfindung.
Im allgemeinen ist sowohl ein Cordfaden mit hoher Garnnummer, der einen großen Außendurchmesser aufweist, als auch ein
Cordfaden mit niedriger Garnnummer, der einen kleinen Außendurchmesser hat, von Einzelfäden von gleichen Außendurchmessern
gebildet. Folglich unterscheidet sich der Cordfaden mit hoher Garnnuimer vom Cordfaden mit niedriger Garnnummer
durch die Gesamtzahl der ihn bildenden Einzelfäden. Außerdem ist die Verzwirnung dieser Cordfäden mit hoher und
niedriger Garnnunner von Textilingenieuren im voraus so
festgelegt worden, daß die theoretische Spannungs-Verformungskurve
bei beiden Cordfäden gleich ist.
Es ist folglich erkannt worden, daß die theoretischen oder experimentellen Dauerfestigkeiten dieser Cordfäden nicht
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voneinander verschieden sind. Ob der Cordfaden mit der hohen Garnnummer oder der Cordfaden mit der niedrigen Garnnummer
verwendet wird, diese Wahl wird in zweckentsprechender Weise durch Abstimmen anderer für einen solchen Luftreifentyp
erforderlicher Eigenschaften als der Dauerfestigkeit, beispielsweise der Sicherheit gegen Einstichverletzung,
der Platzsicherheit, der Lagentrennfestigkeit, der Verschleißfestigkeit,
des Erwärmungsverhaltens o.dgl., mit der Herstellbarkeit des Luftreifens getroffen.
Beim herkömmlichen Luftreifen, der so ausgelegt ist, daß die in verschiedenen Teilen des Luftreifens erzeugten Beanspruchungen
im wesentlichen einander gleich sind, konnte die Tatsache, daß beim Luftreifen aus den Cordfaden mit
hoher Garnnummer der Cordfadenbruch häufiger auftritt als
beim Luftreifen aus Cordfaden mit niedriger Garnnummer, nicht deutlich gemacht werden.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung der Ursache für die oben erwähnte, sich auf den herkömmlichen
Luftreifen beziehende Tatsache.
Die Ergebnisse der von der Anmelderin durchgeführten sorgfältigen Untersuchungen und Versuche haben gezeigt, daß
der Cordfadenbruch durch Druckermüdung als Folge sich wiederholender Druckverformungen hervorgerufen wird, welche bei
Drehung des Luftreifens unter Last in den Karkassencordfäden
erzeugt werden.
In erster Linie wurde durch die Anmelderin die Cordfadenbruchfläche
in Einzelheiten untersucht, an der der Cordfadenbruch auftritt; dabei wurde aus dem Zustand der Bruchfläche
der den Cordfaden bildenden Einzelfäden geschlossen, daß der Cordfadenbruch durch Ermüdungsbruch des Einzelfadens
per se verursacht wird. Solange jedoch an der vorstehend
erwähnten "feststehenden Theorie des Standes der Technik
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über die Cordfadenernriidung" festgehalten wird, wonach
zwischen der Ermüdung des Cordfadens mit hoher Garnnummer und der Ermüdung des Cordfadens mit niedriger Garnnummer
weder ein theoretischer noch ein experimenteller Unterschied besteht, ist es schwierig, den Unterschied zwischen
diesen beiden Arten von Ermüdung, die tatsächlich hervorgerufen
wurden, zu verstehen.
Wegen der Tatsache, daß die "feststehende Theorie des Standes der Technik über die Cordfadenermüdung" im Widerspruch
zur realen Erscheinung steht, zweifelt die Anmelderin diese Theorie an.
Das heißt, die Ergebnisse von Untersuchungen der Grundlagen für die "feststehende Theorie des Standes der Technik über
die Cordfadenermüdung" haben gezeigt, daß, da der Cordfaden von Natur aus der Zugbeanspruchung unterliegt, sowohl
theoretische Entwicklungen als auch Versuche auf der Basis der Zugbeanspruchung oder Zugdehnung durchgeführt worden
sind, und daß daher die oben erwähnte feststehende Theorie genau nur auf die Zugdehnung angewandt werden sollte und
nicht auf die Druckbeanspruchung oder -verformung anwendbar ist.
Die Anmelderin hat festgestellt, daß die bei aufgeblasenem Luftreifen am Cordfaden angreifende Zugbeanspruchung um
die Hälfte bis zwei Drittel kleiner ist als die Zugbeanspruchung an der Krone des Luftreifens, und daß die Druckbeanspruchung
oder -verformung, die bei Drehung des Luftreifens unter Last in der Karkasse erzeugt wird, in einem Bereich in
der Mitte zwischen der Seitenwand des Luftreifens und dem Wulst desselben konzentriert ist, insbesondere in einem
in Fig. 1 mit a bezeichneten Bereich zwischen der außenliegenden Karkassenexnlage und der Zwischenkarkassenexnlage,
in welchem der Cordfadenbruch auftritt. Polglich hat die Anmelderin das Verhalten, insbesondere die Beanspruchung
bzw. Verformung gemessen, die bei Drehung des Luftreifens unter Last in den Cordfäden im genannten Bereich erzeugt
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wurde, und hat festgestellt, daß in den Cordfäden in einem solchen Bereich, eine große Druckbeanspruchung erzeugt
wird. Zug- und Druckbeanspruchungen, die während einer Drehung des Luftreifens erzeugt werden, sind in Fig. 2
dargestellt.
Wie vorstehend beschrieben, hat die Anmelderin das Druckverhalten des Cordfadens durch die Überlegungen bezüglich
der "feststehenden Theorie des Standes der Technik über die Cordfadenermüdung11 und anhand des Verlaufes der Cordfadenbeanspruchung
festgestellt. Die Ergebnisse von Versuchen und Untersuchungen haben gezeigt, daß, wenn der Luftreifen
der Druckbeanspruchung oder -verformung ausgesetzt ist, die Dauerfestigkeit des Cordfadens abhängig von der
Zunahme des Cordfadendurchmessers oder der Abnahme seiner Gesamtfeinheit plötzlich abnimmt.
Diese Erkenntnisse werden nun anhand eines praktischen Beispiels beschrieben. Ein hohler Zylinder aus Kautschuk
mit einem Außendurchmesser von 40 mm und einem Innendurchmesser
von 20 mm wurde an jedem Ende verschlossen und an seiner Außenseite mit zu prüfenden Cordfäden versehen. Die
Cordfäden wurden mit gleichem Zwischenabstand parallel zur Achsenrichtung des Zylinders angeordnet. Der Zylinder wurde
sodann durch Beaufschlagen mit einem Innendruck aufgeblasen und so gebogen, daß seine Achse unter einem Winkel von
geneigt war. Sodann wurde der gebogene Zylinder aus Kautschuk in eine Dauerprüf maschine eingespannt. Einer der
umgebogenen Abschnitte des KautschukZylinders wurde mit
einer Geschwindigkeit von 100 UpM um seine Mittelachse ge-· dreht, während der andere umgebogene Abschnitt drehbar abgestützt
wurde, um an den Cordfäden eine Dauer druckbean-r spruchung hervorzurufen.
Das heißt, die Cordfäden am umgebogenen Abschnitt wurden der Zugbeanspruchung unterworfen, wenn sie die Außenseite
des umgebogenen Abschnitts während der "Drehung'des Zylinders
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aus Kautschuk erreichten, und wurden auf gegenüber der Zugbeanspruchung zweifach höheren Druck beansprucht, wenn
sie während der Drehung des Kautschukzylinders die Innenseite des umgebogenen Abschnitts erreichten.
Im Diagramm der Fig. 3> das die vorstehend erwähnten Versuchsergebnisse
zeigt, ist die Zeit bis zum durch Druckermüdung hervorgerufenen Bruch des zu prüfenden Cordfadens
am Kautschukzylinder in logarithmischem Maßstab an der Ordinate und die Gesamtfeinheit des zu prüfenden Cordfadens
an der Abszisse aufgetragen.
Aus Fig. 3 ergibt sich, daß bei einer Erhöhung des G-esamttiters
des Cordfadens, d.h. des Cordfadendurchmessers,die Dauerdruckfestigkeit des Cordfadens rasch abnimmt.
Die Erfindung geht von der oben erwähnten neuen Erkenntnis aus. Zur Lösung der oben erwähnten Aufgabe hat die Anmelderin
Versuche mit und Untersuchungen an der oben erwähnten Art von Luftreifenkarkasse in Verbindung mit der gestellten
Aufgabe durchgeführt und herausgefunden, daß das optimale Ergebnis durch die grundsätzliche Erklärung der folgenden
Bedingungen und durch gegenseitiges Ineinklangbringen aller folgenden Bedingungen erzielbar ist:
A. Verteilung und Milderung der an einem Bereich zwischen der Seitenwand eines Luftreifens und seinem
Wulst angreifenden Beanspruchung,
B. Beseitigung der Cordfadenermüdung.
Erfindungsgemäß ist das Karkassenhauptteil aus einer Vielzahl von gummierten Einlagen aufgebaut, von denen jede
parallele Cordfäden aus organischer Faser, z.B. Nylon, aufweist. Die Gesamtzahl der Einlagen ist in im wesentlichen
gleiche Hälften aufgeteilt, die unter einem Winkel zur TJmfangsmittellinie
des Luftreifens und in entgegengesetzten Richtungen schräg zueinander angeordnet sind, um wie im
Falle der herkömmlichen Techniken einen Diagonalaufbau zu erhalten.
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Es ist am zweckmäßigsten, eine gerade Zahl von übereinanderliegenden,
gestapelten Einlagen vorzusehen und die Cordfäden einander benachbarter Einlagen in entgegengesetzten
Richtungen schräg zueinander anzuordnen. Die einander benachbarten Einlagen können sich jedoch lokal in derselben
Richtung erstrecken. Es ist nicht immer notwendig, die Einlagen, deren Cordfäden sich in verschiedenen Richtungen erstrecken,
in gleicher Anzahl vorzusehen.
Ein solches Karkassenhauptteil ist aus wenigstens zwei Arten
von Einlagengruppen mit verschiedenen Cordfadendurchmessern aufgebaut. Diese zusammengesetzten Einlagengruppen sind so
angeordnet, daß der Cordfadendurchmesser von der innenliegenden Einlage zur außenliegenden Einlage hin allmählich
abnimmt.
Das heißt, eine erste Einlagengruppe hat Cordfäden von einem Cordfadendurchmesser, eine zweite Einlagengruppe weist
Cordfäden von einem anderen Cordfadendurchmesser auf, und
eine nte Einlagengruppe hat Cordfäden von einem Cordfadendurchmesser, der vom Cordfadendurchmesser der vorausgehenden
(n-1)ten Einlagengruppe verschieden ist. Wenigstens zwei
Arten aus dieser Vielzahl von Einlagengruppen sind so miteinander kombiniert, daß diejenige Einlagengruppe, welche
die Cordfäden mit dem relativ größten Durchmesser aufweist, nahe der innenliegenden Einlage des Karkassenhauptteils
und die Einlagengruppe, welche die Cordfäden vom relativ kleinsten Durchmesser hat, nahe der außenliegenden Einlage
des Karkassenhauptteils angeordnet ist* Es ist von Vorteil, wenn in der Zwischeneinlage die restlichen Einlagengruppen
so angeordnet sind, daß die Cordfadendurchmesser von der innenliegenden Einlage zur außenliegenden Einlage hin
schrittweise kleiner werden.
Aus praktischen Gründen ist bei der vorliegenden Erfindung der Cordfadendurchmesser durch die Dicke der gummierten,
parallelen textlien Cordfäden definiert.
* oder die betreffende innere 7i
bzw. äußere Einlage umfaßt. ' ' '
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Die oben erwähnten zwei Arten von Einlagengruppen weisen Cordfäden auf, deren Cordfadendurchmesser im Verhältnis
1:0,89 bis 1:0,62 gewählt sind. Wenn das Cordfadendurchmesser-Verhältnis
kleiner ist als 1:0,89» kann die Cordfadenbruchfestigkeit nicht in vollem Maße verbessert werden.
Folglich ist als untere Grenze des Cordfadendurchmesser-Verhältnisses 1:0,89 gewählt. Wenn dagegen das Cordfadendurchmesser-Verhältnis
größer ist als 1:0,62, wird die zur Beibehaltung derselben Karkassenfestigkeit erforderliche
Anzahl von Einlagen mit Cordfäden von kleinem Cordfadendurchmesser übermäßig groß, wodurch die Dicke der Karkasse
beträchtlich vergrößert wird. Wenn die Dicke der Karkasse beträchtlich groß wird, wird die Druckbeanspruchung bzw.
Druckverformung groß, welche in der als Ganzes betrachteten Karkasse in dem zwischen der Seitenwand des Luftreifens
und seinem Wulst gelegenen Bereich erzeugt wird; folglich nimmt auch die in den Cordfäden erzeugte Druckbeanspruchung
bzw. Druckverformung zu und somit könnte eine ausreichende Verbesserung der Cordfadenbruchfestigkeit nicht erzielt
werden, obwohl die Cordfäden von kleinem Durchmesser verwendet werden.
Wenn das Cordfadendurchmesser-Verhältnis übermäßig groß
wird, wird außerdem in der Grenzfläche zwischen benachbarten Einlagengruppen, welche die Cordfäden gemäß dem oben erwähnten
Cordfadendurchmesser-Verhältnis aufweisen, eine übermäßig große Schubspannung erzeugt, wodurch die Trennfestigkeit
des Luftreifens verringert wird.
Erfindungsgemäß sind die beiden Arten von Einlagengruppen, deren Cordfadendurchmesser-Verhältnis innerhalb des oben
erwähnten Bereiches liegt, ungefähr in der Mitte zwischen der der größten Breite des Luftreifens entsprechenden
Stelle und dem Wulst desselben so angeordnet, daß eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen aus
der Einlagengruppe mit Cordfäden von kleinem Durchmesser zur den TJmschlagabschnitt jeder Einlage nicht einschließenden
Gesamtzahl der Einlagen zwischen 0,10 und 0,88, vorzugsweise
zwischen 0,13 und 0,67 liegt.
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ts
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Ist die Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von
Einlagen mit Cordfäden von kleinem Cordfadendurchmesser zur Gesamtzahl der Einlagen kleiner als 0,10, ist eine
ausreichende Verbesserung der Cordfadenbruchfestigkeit unmöglich;
folglich ist 0,10 als untere Grenze festgelegt.
Wenn dagegen die Verhältniszahl für das Verhältnis der
Anzahl von Einlagen mit Cordfäden von kleinem Cordfadendurchmesser zur Gesamtzahl der Einlagen 0,88 übersteigt,
tritt der Nachteil auf, welcher sich bei übermäßig großem Cordfadendurchmesser-Verhältnis zeigt. Das heißt, die für
die Beibehaltung derselben Karkas.senfestigkeit erforderliche
Anzahl von Einlagen mit Cordfäden von kleinem Cordfadendurchmesser
wird übermäßig groß, wodurch die Dicke der Karkasse beträchtlich vergrößert wird. Wenn die Dicke der Karkasse
beträchtlich groß wird, wird die Druckbeanspruchung bzw. Druckverformung beträchtlich groß, welche in dem
zwischen der Seitenwand des Luftreifens und seinem Wulst gelegenen Bereich erzeugt wird; folglich nimmt auch die
an den Cordfäden angreifende Druckbeanspruchung bzw. Druckverformung zu und somit könnte eine ausreichende Verbesserung
der Cordfadenbruchfestigkeit nicht erzielt werden, obwohl
die Einlage mit den Cordfäden von kleinem Durchmesser verwendet wird. Aus den vorstehend genannten Gründen ist die
obere Grenze auf 0,88 festgelegt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist unter der der größten Breite
des Luftreifens entsprechenden Stelle die der größten Breite der äußersten Einlage der Karkasse entsprechende
Stelle zu verstehen.
Wenn drei Arten von Einlagengruppen verwendet werden, ist, wie weiter oben beschrieben, ein Verhältnis der Durchmesser
der Cordfäden dieser drei Arten von Einlagengruppen im Bereich 1:0,89 bis 0,62 : 0,73 bis 0,40 gewählt. Die Gründe
für die Festlegung der unteren und oberen Grenze des vorstehend genannten Verhältnisses sind die gleichen wie im
Zusammenhang mit dem Cordfadendurchmeseer-Verhältnis der
oben erwähnten zwei' Arten von Einlagengruppen beschrieben.
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Die drei Arten von Einlagengruppen, deren Cordfadendur chmesser- Verhältnis innerhalb des oben erwähnten Bereiches
liegt, sind ungefähr in der Mitte zwischen der der größten 'Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst
desselben so angeordnet, daß eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit
Cordfäden von einem Zwischendurchmesser zur den Umschlagabschnitt jeder Einlage nicht einschließenden Gesamtzahl
der Einlagen 0,11 bis 0,78, vorzugsweise 0,13 bis 0,63 und
eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit Cordfäden von kleinem Durchmesser
zur den Umschlagabschnitt jeder Einlage nicht einschließenden
Gesamtzahl der Einlagen 0,07 bis 0,60, vorzugsweise 0,10 bis 0,55 ist. Die Gründe für die Festlegung
der unteren und oberen Grenze des vorstehend genannten Verhältnisses sind die gleichen wie im Zusammenhang mit dem
Cordfadendurchmesser-Verhältnis der oben erwähnten zwei
Arten von Einlagengruppen beschrieben.
Wenn die Gesamtzahl der Einlagen beträchtlich groß ist, ist es selbstverständlich möglich, wenigstens vier Arten
von Einlagengruppen von verschiedenen Cordfadendurchmessern miteinander zu kombinieren.
Es ist vorteilhaft, wenn die Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern so angeordnet sind, daß
die Grenzfläche zwischen diesen Einlagengruppen zwischen den Einlagen eines Bündels von um denselben Wulstkern
herumgelegten bzw. umgeschlagenen Einlagen gelegen ist. Wieviele Arten von Einlagengruppen mit verschiedenen Cordfadendurchmessern
kombiniert werden und in welchem Verhältnis, diese Wahl ist bei der Konstruktion des Luftreifens
unter Berücksichtigung der Einsatzbedingungen für den Luftreifen und der Herstellkosten zu treffen.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß es durch die Erfindung möglich ist, die Anzahl der Karkasseneinlagen zu verringern,
ohne Cordfadenbruch und irgendwelche andere Versagensaften
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herbeizuführen, ferner die Produktionsleistung zu verbessern und die Herstellkosten zu senken. Außerdem schafft die Erfindung
die Möglichkeit zur Erhöhung der Cordfadenbruchfestigkeit, ohne die Produktivität zu verringern und die
Sicherheit gegen irgendwelche andere Versagensarten herabzusetzen.
Das heißt, die Erfindung schafft die Möglichkeit, das Auftreten von Cordfadenbruch bis zum Ende der Lebensdauer des
Luftreifens zu verhindern. Außerdem sind die Cordfäden mit dem optimalen Durchmesser unter optimalen Bedingungen abhängig
vom Betrag und der Verteilung der bei Drehung des Luftreifens unter Last erzeugten Druckbeanspruchung so angeordnet,
daß die Cordfadenermüdung bei allen Einlagen die gleiche ist. Folglich kann die Dicke der Karkasse kleiner
gewählt werden als bei der Karkasse, bei der alle Einlagen Cordfäden von kleinem Durchmesser aufweisen. Dies kann die
Druckbeanspruchung in dem zwischen der Seitenwand des Luftreifens und seinem Wulst gelegenen Bereich der Karkasse
und im Cordfaden herabsetzen. Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Luftreifen eine Cordfadenbruchfestxgkeit
aufweisen, die derjenigen des herkömmlichen Luftreifens, bei dem alle Karkasseneinlagen Cordfäden von kleinem Durchmesser
haben, weit überlegen ist, wodurch das Auftreten von Cordfadenbruch vollständig verhindert wird. Es ist
selbstverständlich, daß die Anwendung der verringerten Einlagenzahl die Verbesserung der Produktivität und die
Senkung der Herstellkosten sichert.
Da die Erfindung' eine kleinere Karkassendicke als beim herkömmlichen
Luftreifen ermöglicht, bei dem alle Karkasseneinlagen Cordfäden von kleinem Durchmesser aufweisen, ist
es außerdem möglich, Wärmestauung in der Karkasse wirksam auszuschließen. Da das Verhältnis zwischen den Cordfadendurchmessern
benachbarter Einlagengruppen begrenzt ist, ist es ferner möglich, eine Erhöhung der in der Grenzfläche
zwischen den Einlagengruppen erzeugten Schubspannung zu
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verhindern, wodurch die Trennfestigkeit des Luftreifens
verbessert wird.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist das Chemiefasermaterial
(organische Textilmaterial) für den Cordfaden der Karkasseneinlage nicht auf Nylon "beschränkt, sondern
kann hochelastisches Fasermaterial aus Reyon, Vinylon, Polyester, einem aromatischen Polyamid o.dgl. sein.
Die Erfindung wird nun anhand konkreter Beispiele beschrieben.
Fig. 4 zeigt einen vertikalen, zentralen Schnitt durch die Drehachse eines erfindungsgemäß ausgebildeten Luftreifens,
bei dem es sich um eine dritte Art von Breitfelgen-Luftreifen
mit normalem Laufflächenprofil für Baustellenfahrzeuge der Größe 23.5-25 16PR handelt, wobei die Angabe 16PR auf die
Ausführung mit Baumwollgarn bezogen ist.
Beim gezeigten Beispiel hatte ein Wulst 1 zwei Gruppen von Wulstkernen 1a und 1b. Eine ein Earkassenhauptteil bildende
Einlage 2 wies zwei Arten von Einlagengruppen mit Nylon-Cordfäden der Nummer I89O den/2 bzw. 1260 den/2 auf. Die
Gesamtzahl der Einlagen betrug 8.
Unter der Gesamtzahl der Einlagen war ein Einlagenbündel 2a aus 4 Einlagen mit Nylon-Cordfäden der Nummer 1890 den/2
aufgebaut und von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1a umgeschlagen, um einen
Umschlag zu bilden. Das andere Einlagenbündel 2b war aus 2 Einlagen mit Nylon-Cordfäden der Nummer 1260 den/2 aufgebaut
und von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1b umgeschlagen, um einen
Umschlag zu bilden. Das restliche Einlagenbündel 2c war aus 2 Einlagen mit Nylon-Cordfäden der Nummer 1260/2 zusammengesetzt
und von der Außenseite des Luftreifens zu dessen Innenseite hin an einer Wulstferse umgebogen, erstreckte sich
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unter der Unterseite der Wulstkerne 1a und 1b in Richtung einer Wulstzehe 1c und war an dieser befestigt.
Die parallelen Cordfäden der Einlagen 2a, 2b und 2c waren etwa 36° gegen die Umfangsmittellinie der Luftreifenkrone
geneigt, wobei die parallelen Cordfäden der Einlagen 2b sich in entgegengesetzter Richtung zu den parallelen Cordfäden
der Einlagen 2a und die parallelen Cordfäden der Einlagen 2c sich in entgegengesetzter Richtung zu den parallelen Cordfäden
der Einlagen 2b erstreckten.
An der Krone 5 des Luftreifens war um die Einlage 2 ein Zwischenbau 7 aus 2 Einlagen mit Cordfäden aus Nylon der
Nummer 840 den/2 aufgelegt.
Beim gezeigten Beispiel hatten die von den Einlagen aus Nylon-Cordfaden der Nummer 1890 den/2 gebildeten Einlagen 2a
einen Cordfadendurchmesser von 0,76 mm, die von den Einlagen aus Nylon-Cordfaden der Nummer 1260 den/2 gebildeten Einlagen
2b und 2c einen solchen von 0,61 mm. Ein Verhältnis dieser Cordfadendurchmesser betrug 1:0,80. Die Verhältniszahl
für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppen 2b und 2c mit Cordfäden von kleinem Durchmesser
zur den Umschlagabschnitt jeder Einlage nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen war 0,50.
Fig. 5 zeigt einen vertikalen, zentralen Schnitt durch die Drehachse eines erfindungsgemäß ausgebildeten Luftreifens,
bei dem es sich um eine erste Art von Luftreifen mit Speziallauffläche
für Baustellenfahrzeuge der Größe 24.00-49 42PR handelt.
Beim gezeigten Beispiel hatte ein Wulst 1 drei Gruppen von Wulstkernen 1a, 1b und 1c1. Eine ein Karkassenhauptteil
bildende Einlage 2 wies zwei Arten von Einlagengruppen mit Nylon-Cordfäden der Nummer 2520 den/2 bzw. 1260 den/2 auf.
Die Gesamtzahl der Einlagen betrug 22. In Pig. 5 sind je 2 Einlagen mit einer Linie bezeichnet.
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Unter der Gesamtzahl der Einlagen war ein Einlagenbündel 2a aus 6 Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer 2520 den/2
aufgebaut und von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1a umgeschlagen, um einen
Umschlag zu bilden. Ein anderes Einlagenbündel 2b war aus 6 Einlagen aus Nylon-Cordfaden zusammengesetzt, bestehend
aus 4 innenliegenden Einlagen 2b1 der Nummer 2520 den/2
und 2 außenliegenden Einlagen 2b" der Nummer 1260 den/2.
Dieses Einlagenbündel 2b war von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1b umgeschlagen,
um einen Umschlag zu bilden.
Ein weiteres Einlagenbündel 2c war aus 6 Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer 1260 den/2 zusammengesetzt und
von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1c1 umgeschlagen, um einen Umschlag zu
bilden..Ein noch weiteres Einlagenbündel 2d war von 4 Einlagen aus Nylon-Cordfaden der Nummer 1260 den/2 gebildet
und von der Außenseite des Luftreifens zu dessen Innenseite hin an einer Wulstferse umgebogen, erstreckte
sich unter der Unterseite der Wulstkerne 1a, 1b und 1c1
zu einer Wulstzehe 1d hin und war an dieser befestigt.
Die parallelen Cordfäden der Einlagen 2a, 2b, 2c und 2d waren etwa 35° gegen die Umfangsmittellinie der Luftreifenkrone
5 geneigt. Die parallelen Cordfäden der Einlagen 2b erstreckten sich in entgegengesetzter Richtung zu den
parallelen Cordfäden der Einlagen 2a, die parallelen Cordfäden der Einlagen 2c in entgegengesetzter Richtung zu
den parallelen Cordfäden der Einlagen 2b, und die parallelen Cordfäden der Einlagen 2d in entgegengesetzter Richtung
zu den parallelen Cordfäden der Einlagen 2c.
An der Krone 5 des Luftreifens war um die Einlage 2 ein Zwischenbau 7 aus 4 Einlagen mit Cordfäden aus Nylon der
Nummer 84O den/2 aufgelegt.
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Beim gezeigten Beispiel hatten die Einlagen 2a und 2b1aus
den Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer 2520 den/2 einen Cordfadendurchmesser von 0,90 mm, die Einlagen 2b",
'2c und 2d aus den Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer
1260 den/2 einen Cordfadendurchmesser von 0,61 mm. Ein
Verhältnis dieser Cordfadendurchmesser betrug 1:0,6.8. Die
Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen 2b", 2c und 2d mit Cordfäden vom kleineren Cordfadendurchmesser
zur die Umschlagabschnitte nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen in einem Bereich in der Mitte
zwischen der der größten Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst 1 war 0,55.
Pig. 6 zeigt einen vertikalen, zentralen Schnitt durch die Drehachse eines erfindungsgemäß ausgebildeten Luftreifens,
bei dem es sich um eine dritte Art von Breitfelgen-Luftreifen mit Hochstollen-Laufflächenprofil für Baustellenfahrzeuge
der Größe 37.25-35 36PR handelt.
Beim gezeigten Beispiel hatte ein Wulst 1 drei Gruppen von
Wulstkernen 1a, 1b und 1c1. Eine ein Karkassenhauptteil
bildende Einlage 2 wies drei Arten von Einlagengruppen mit Nylon-Cordfäden der Nummer 1890 den/2, 1260 den/2 bzw.
840 den/2 auf. Die Gesamtzahl der Einlagen betrug 24. In Pig. 6 sind je 2 Einlagen mit einer Linie bezeichnet.
Unter der Gesamtzahl der Einlagen war ein Einlagenbündel 2a aus 8 Einlagen mit Nylon-Cordfaden aufgebaut, die von
6 innenliegenden Einlagen 2a1 der Nummer I89O den/2 und
2 außenliegenden Einlagen 2a" der Nummer 1260 den/2 gebildet
waren. Die Einlagen 2a' und 2a" waren als Ganzes von der Innenseite des Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den
Wulstkern 1a umgeschlagen, um einen Umschlag zu bilden. Ein anderes Einlagenbündel 2b war aus 6 Einlagen mit Nylon-Cordfaden
zusammengesetzt, die von 4 innenliegenden Einlagen 2b1 der Nummer 1260 den/2 und 2 außenliegenden
/19 9 09811/094?
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Einlagen 2b" der Nummer 84O den/2 gebildet waren. Diese
Einlagen 2b1 und 2b" waren als Ganzes von der Innenseite des
Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1b umgeschlagen, um einen Umschlag zu bilden. Ein weiteres
Einlagenbündel 2c war von 6 Einlagen aus Nylon-Cordfaden der Nummer 84O den/2 gebildet und von der Innenseite des
Luftreifens zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern 1c1
umgeschlagen, um einen Umschlag zu bilden. Ein noch weiteres Einlagenbündel 2d war von 4 Einlagen aus Nylon-Cordfaden
der Nummer 84O den/2 gebildet und an einer Wulstferse von der Außenseite des Luftreifens zu dessen Innenseite hin
umgebogen, erstreckte sich unter der Unterseite der Wulstkerne 1c1, 1b und 1a zu einer Wulstzehe 1d hin und war an
dieser befestigt.
Die parallelen Cordfäden der Einlagen 2a, 2b, 2c und 2d waren etwa 35° &
krone 5 geneigt.
krone 5 geneigt.
waren etwa 35° gegen die Umfangsmittellinie der Luftreifen-
Die parallelen Cordfäden der Einlagen 2b erstreckten sich in entgegengesetzter Richtung zu den parallelen Cordfäden
der Einlagen 2a, die parallelen Cordfäden der Einlagen 2c in entgegengesetzter Richtung der parallelen Cordfäden der
Einlagen 2b, und die parallelen Cordfäden der Einlagen 2d in entgegengesetzter Richtung zu den parallelen Cordfäden
der Einlagen 2c.
An der Krone 5 des Luftreifens war um die Einlage 2 ein Zwischenbau 7 aus 4 Einlagen mit Cordfäden aus Nylon der
Nummer 84O den/2 aufgelegt.
Beim gezeigten Beispiel hatten die Einlagen 2a1 aus den
Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer I89O den/2 einen
Cordfadendurchmesser von 0,76 mm, die Einlagen 2a" und 2b'
aus den Einlagen mit Nylon-Cordfaden der Nummer 1260 den/2
einen Cordfadendurchmesser von 0,61 mm, und die Einlagen 2b", 2c und 2d aus den Einlagen mit Nylon-Cordfaden der
Nummer 840 den/2 einen Cordfadendurchmesser von 0,51 mm.
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-J:
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Ein Verhältnis dieser Cordfadendurchmesser betrug 1:0,80:0,67.
Die Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl der Einlagen
2a" und 2b1 mit dem Cordfadenzwischendurchmesser
zur die Umschlagabschnitte nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen in einem in der Mitte zwischen der der
größten Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst 1 gelegenen Bereich war 0,25, während sie für
das Verhältnis der Anzahl der Einlagen 2b", 2c und 2d mit dem kleinen Cordfadendurchmesser zur oben genannten Gesamtzahl
der Einlagen im oben definierten Bereich 0,50 betrug.
80981 1 /0947
Leerseife
Claims (6)
- PATENTANSPRÜCHELuftreifen mit einem Karkassenhauptteil in Diagonalbauweise aus einer Vielzahl von übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen, von denen jede gummierte Cordfäden aus Chemiefaser (organischem Textilmaterial) aufweist, wobei die Cordfäden etwa einer Hälfte der genannten Einlagen und die Cordfäden der restlichen Einlagen unter einem Winkel zur Umfangsmittellinie und in entgegengesetzten Richtungen schräg zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß das Karkassenhauptteil (Einlage 2) aus wenigstens zwei Arten von Einlagengruppen (2a,2b) mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, und daß die Einlagengruppen (2a,2b) so angeordnet sind, daß die Cordfäden der außenliegenden Einlagen (2b) von kleinerem Durchmesser sind als diejenigen der innenliegenden Einlagen (2a).
- 2.Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -zeichnet , daß das Karkassenhauptteil (2) aus zwei Arten von Einlagengruppen (2a,2b) mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, und daß ein Verhältnis zwischen den Cordfadendurchmessern zugehöriger Einlagengruppen (2a,2b) 1:0,89 bis 1:0,62 beträgt.
- 3. Luftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Karkassenhauptteil (2), welches aus zwei Arten von Einlagengruppen (2a,2b) mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, von übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen gebildet ist, bei denen eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe (2b) mit Cordfäden von kleinem Durchmesser zur die Umschlagabschnitte jeder Einlage909811/094751 323nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen in einem Bereich in der Mitte zwischen der der größten Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst (1) desselben 0,10 bis 0,88 ist.
- 4. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karkassenhauptteil (2) aus drei Arten von Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, und daß ein Verhältnis der Cordfadendurchmesser zugehöriger Einlagengruppen 1:0,89 bis 0,62 : 0,73 bis 0,40 beträgt.
- 5. Luftreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Karkassenhauptteil (2), welches aus drei Arten von Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern aufgebaut ist, von übereinanderliegenden, gestapelten Einlagen gebildet ist, bei denen eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit Cordfäden von einem Zwischendurchmesser zur die Umschlagabschnitte jeder Einlage nicht einschließenden Gesamtzahl der Einlagen in einem Bereich in der Mitte zwischen der der größten Breite des Luftreifens entsprechenden Stelle und dem Wulst (1) desselben 0,11 bis 0,78 und eine Verhältniszahl für das Verhältnis der Anzahl von Einlagen der Einlagengruppe mit Cordfäden von kleinem Durchmesser zur genannten Gesamtzahl der Einlagen im genannten Bereich 0,07 bis 0,60 ist.
- 6. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Karkassenhauptteil (2) von Einlagengruppen gebildet ist, die um eine Mehrzahl von Wulstkernen (1a,1b,1c1) umgeschlagen sind, wobei die Grenzfläche zwischen benachbarten Einlagengruppen mit Cordfäden von verschiedenen Durchmessern zwischen Einlagen angeordnet ist, die zu einem Einlagenbündel gehören, das um denselben Wulstkern (1a,1b,1c1) umgeschlagen ist.90981 1 /0947
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