DE3426511C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gürtelluftreifen für Motorräder entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Gürtelluftreifen ist ebenso wie seine Verwendung für Motorräder bereits bekannt (DE-OS 32 28 011).

Während bei Gürtelreifen für Vierradfahrzeuge die Reifenmittelebene stets zumindest annähernd vertikal zur Bodenoberfläche angeordnet ist und daher der Gürtel über seiner Breite parallel zur Bodenaufstandsfläche verläuft, ergeben sich beim Motorrad andere Verhältnisse. Beim Durchfahren einer Kurve wird das Motorrad zur Kurveninnenseite geneigt. Dazu besitzen die Motorradreifen eine runde Querschnittskontur, welche die entsprechenden Neigungen ermöglicht. Infolge der runden Querschnittskontur ist die Umfangslänge des Laufstreifens in seiner Mitte bzw. in der Reifenmittelebene am größten, nimmt von dort nach beiden Seiten hin ab und ist an den beiden Außenkanten des Laufstreifens am kleinsten. Da der Gürtel aus mehreren gummierten Einlagen aus nicht dehnbaren Cordfäden besteht, die unter einem Neigungswinkel von nicht mehr als 30° zur Reifenmittelebene geneigt sind, beträgt dieser Neigungswinkel beispielsweise in der Reifenmittelebene 25°, an einem mittleren Punkt zwischen dieser Mittelebene und der Laufstreifenkante 28° und an der Laufstreifenkante 35°. Aufgrund dieses Verlaufs ist die Reifensteifheit in Umfangsrichtung in der Mitte des Laufstreifens am größten, nimmt nach den Seiten hin ab und erreicht ihren Mindestwert an den Laufstreifenkanten.

Versuche haben bestätigt, daß die runde Lauffläche von Motorradreifen in eine an der Straßenoberfläche anliegende flache Form verformt wird, wobei der Bodenkontaktbereich etwa ein Drittel der gesamten Laufstreifenbreite beträgt. Dabei treten beträchtliche Zugspannungen in Umfangsrichtung an den beiden seitlichen Begrenzungen der Bodenkontaktfläche des Laufstreifens wie auch an den beiden Seitenkanten des Laufstreifens auf, die nicht in Bodenberührung kommen. Dieser Spannungszustand wiederholt sich bei jeder Bodenberührung des sich drehenden Reifens. Als Folge dieser Wechselbeanspruchung treten Risse am Grund der Profilnuten an den Seitenkanten des Laufstreifens auf, die den Seitenkanten des Gürtels entsprechen. Durch diese Rißbildung wird die Lebensdauer des bekannten Motorradreifens herabgesetzt.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dem Auftreten von Rissen in den beiden Randbereichen des Laufstreifens entgegenzuwirken, ohne daß auf die guten Eigenschaften des Gürtelreifens wie Abriebfestigkeit, Fahrkomfort und dergleichen verzichtet werden muß.

Diese Aufgabe wird gemäß der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist zwar ein Motorradreifen bekannt, bei dem an den beiden Laufflächen der Ränder jeweils eine in Umfangsrichtung durchlaufende Rippe vorgesehen ist (DE-OS 29 23 145), diese Rippen sind jedoch mit etwa 2,5% der Laufstreifenbreite sehr schmal. Außerdem fehlt bei diesem Reifen ein Gürtel. Ein solcher Reifen erreicht nicht die erstrebte Lebensdauer.

Es wurde festgestellt, daß bei einem Gürtelreifen, dessen Laufflächenrand von Profilblöcken gebildet ist, deren Breite 15% der Laufstreifenbreite beträgt und die durch Quernuten von der Tiefe der Nuten des Laufflächenprofils unterbrochen sind, Rißbildungen im Boden der Quernuten bereits nach einer Laufstrecke von 6000 km auftreten. Diese Risse vergrößern sich mit zunehmender Laufstrecke.

Beim erfindungsgemäßen Reifen mit das Laufflächenprofil seitlich begrenzenden ununterbrochenen Rippen setzt die Rißbildung abhängig von der Rippenbreite erst beträchtlich später ein, nämlich bei einer Rippenbreite von 5% der Laufstreifenbreite nach 13 000 km Laufstrecke, bei einer Rippenbreite von 15% der Laufstreifenbreite nach einer Laufstrecke von 25 000 km und bei einer Rippenbreite von 25% der Laufstreifenbreite wurde selbst nach einer Laufstrecke von 30 000 km noch keine Rißbildung festgestellt. Die danach zweckmäßige Erhöhung der Rippenbreite ist dadurch begrenzt, daß bei größerer Rippenbreite der Mittelbereich des Laufstreifens für die Bildung von Profilblöcken zu klein wird und nicht mehr den sonstigen Anforderungen entspricht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die rechte Hälfte einer Ausführungsform des Gürtelluftreifens gemäß der Erfindung.

Fig. 2 und 3 die Abwicklung eines Abschnitts je eines anderen Laufflächenprofils.

Die in Fig. 1 nicht dargestellte linke Hälfte ist in bezug auf die Reifenmittelebene O-O zur rechten Hälfte symmetrisch. Die in Fig. 2 oder 3 dargestellte Laufflächenprofileinheit wiederholt sich in üblicher Weise mit veränderlicher Teilung über dem gesamten Laufstreifenumfang.

Gemäß Fig. 1 hat der Reifen 1 als Hauptbauteile eine toroidförmige Karkasse 2, einen Laufstreifen 4, der längs der Querschnittskontur der Karkasse 2 um deren Zenitabschnitt 3 so aufgelegt ist, daß er sich bis etwa zu den der größten Breite der Karkasse 2 entsprechenden Stellen erstreckt, und eine Seitenwand 5, die sich von beiden Enden des Laufstreifens 4 in radialer Richtung, bezogen auf den Reifen 1, nach innen erstreckt.

Die Karkasse 2 ist aus einer oder wenigen, beim gezeigten Beispiel aus zwei in Kautschuk eingebetteten Einlagen aufgebaut, die Fadencorde je mit Cordfäden aus z. B. Polyamid, Polyester, Reyon, Aramid o. dgl. aufweisen, welche zumindest in der Nähe der Reifenmittelebene O-O mit einem Neigungs- bzw. Faden- oder Zenitwinkel von 50° bis 90°, vorzugsweise von 65° bis 90°, angeordnet sind. Beide Endabschnitte der Karkasse 2 sind von innen nach außen um Wulstringe 6, die je in den radial inneren Rand der Seitenwand 5 eingebettet sind, zur Drehachse des Reifens 1 hin umgeschlagen und bilden Umschläge 2′. Bei der dargestellten Karkasse 2 enden die Umschläge 2′-1 und 2′-2 der Einlagen 2-1 und 2-2 im radial innengelegenen Abschnitt der Seitenwand 5 auf zweckdienlichen unterschiedlichen Niveaus. Daneben können die Umschläge 2′ der Karkasse 2 bis in einen weiter unten beschriebenen Gürtel 7 hinein geführt sein, derart, daß das Endstück des Umschlages 2′ zwischen der Karkasse 2 und dem Gürtel 7, zwischen den Einlagen 7-1 und 7-2 des Gürtels 7 oder zwischen dem Gürtel 7 und dem Laufstreifen 4 angeordnet ist. Dies kann dazu dienen, die Steifigkeit der Seitenwand 5 zu erhöhen.

Ist der Faden- bzw. Zenitwinkel in den Einlagen 2-1 und 2-2 der Karkasse 2 kleiner als 90°, sind die Einlagen 2-1 und 2-2 in jedem Falle so aufeinandergelegt, daß sich die Cordfäden der Einlagen 2-1 und 2-2 in bezug auf die Reifenmittelebene O-O kreuzen. Ferner ist zwischen der Karkasse 2 und dem Umschlag 2′ ein harter Kernreiter 8 aus Kautschuk mit einer Härte nach Shore A von nicht weniger als 60° angeordnet, der sich oberhalb des Wulstringes 6 konisch radial nach außen erstreckt. Bei Bedarf sind ferner auf der Innenseite des Umschlages 2′ oder, bei nicht dargestellten Ausführungsformen, auf der Außenseite oder auf beiden Seiten des Umschlages 2′ eine oder wenige Verstärkungscorde bzw. -einlagen 9 angeordnet, in denen Cordfäden aus Metall oder Fasermaterial in bezug auf die Cordfäden des Umschlages 2′ schräg angeordnet sind. Der Kernreiter 8 und die Verstärkungscordeinlage 9 tragen ebenfalls zur Erhöhung der Steifigkeit der Seitenwand 5 bei.

Vom Umschlag 2′, dem Kernreiter 8 und der Verstärkungscordeinlage 9 ist wenigstens eines - beim dargestellten Beispiel die Verstärkungscordeinlage 9 - mit seinem radial oberen Ende bis über eine Höhe h hinaus geführt, die nicht weniger als 60% der Seitenwandhöhe H beträgt, welche definiert ist als der vertikale Abstand zwischen einer Wulstsohle b und einem Seitenrand e des Laufstreifens 4, was zu einer solchen Verstärkung der Seitenwand 5 führt, daß ihre Biegesteifigkeit von ihrem radial innengelegenen Abschnitt zum Laufstreifen 4 hin allmählich abnimmt.

Die Seitenwand 5 hat in der Nähe des Laufstreifens 4 eine Walkzone 10, und der Reifen 1 weist ferner ein Wulstschutzband 11 aus z. B. Leinen auf.

Gemäß Fig. 2 und 3 ist die Oberfläche des Laufstreifens 4 in Blöcke 12-1, 12-2 und 12-3 mit regelmäßig gebogenen Umfangsnuten 13-1, 13-2 und 13-3 unterteilt, welche das Laufflächenprofil bilden.

Der zur Verstärkung des Laufstreifens 4 dienende Gürtel 7 erstreckt sich längs der Querschnittskontur der Karkasse 2 über eine Breite, die zumindest annähernd gleich ist der Breite des Laufstreifens 4, und ist vorzugsweise aus mehreren in Kautschuk eingebetteten Einlagen aufgebaut, die als bekannte Verstärkungsmaßnahme für den Gürtel 7 je nichtdehnbare Cordfäden aus z. B. Metall oder Aramid (KEVLAR) aufweisen. Wenn der Gürtel 7 gemäß Fig. 1 zwei Einlagen 7-1 und 7-2 aufweist, sind deren Cordfäden in bezug auf die Reifenmittelebene O-O unter einem Winkel von nicht mehr als 30° schräg und einander kreuzend angeordnet. Weil sich der Gürtel über die gesamte Breite des Laufstreifens 4 dessen Krümmung folgend erstreckt, die, wie in Fig. 1 erkennbar, beträchtlich größer ist als die eines Reifens für Vierradfahrzeuge, ist der Cordfadenverlauf bzw. die Cordfadenanordnung so, daß der Fadenwinkel im Gürtel 7 von der Mitte des Zenitabschnitts 3 der Karkasse 2 zu jedem Seitenrand e des Laufstreifens 4 hin in einem Bereich von 7° bis 20° allmählich zunimmt. Hinsichtlich der Breite, also der entlang der Konturkrümmung gemessenen Länge des Gürtels 7 ist beim gezeigten Beispiel die Breite W₁ der Einlage 7-1 größer als die Breite W₂ der Einlage 7-2. Es kann auch W₁ kleiner als W₂ sein. Ferner kann W₁ oder W₂ oder beide innerhalb eines Bereiches, der nicht Gegenstand der Erfindung ist, größer als die Breite W des Laufstreifens 4 sein, oder der Gürtel kann ein sogenannter Faltgürtel sein, bei dem eine breitere Einlage auf beiden Seiten an einer etwa dem Laufstreifenrand entsprechenden Stelle eingeschlagen ist.

Bei dem gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgeführten Gürtelreifen für Motorräder führt die Belastung der Bodenaufstandsfläche des Reifens 1 mit dem Gewicht des Motorrad-Hauptteils zwangsläufig zu einer Druckverformung entlang der Bodenaufstandsfläche. Folglich wird durch eine Verkleinerung des Kreuzungswinkels der Cordfäden im Gürtel 7 oder eine sogenannte pantographische Bewegung des Gürtels 7 die bekannte Vergrößerung der Umfangslänge der Karkasse 2 hervorgerufen, was dazu führt, daß im Laufstreifenkautschuk, in den der Gürtel 7 eingebettet ist, eine große Zugspannung an den freien Enden der Cordfäden des Gürtels 7 entsteht, der, wie schon erwähnt, eine auf die Verwendung für Motorräder abgestimmte besondere Cordfadenanordnung hat. Folglich wird bei jeder Umdrehung des Reifens 1 mit der durch die Drehung des Reifens 1 bedingten Verlagerung der Bodenaufstandsfläche eine solche Zugkraft mehrmals erzeugt.

Die Lage des Cordfadenendes im Gürtel wird gewöhnlich nicht im Zusammenhang mit der Lage der das Oberflächenprofil des Laufstreifens 4 bildenden Nut betrachtet. Wenn das Cordfadenende am Nutengrund angeordnet ist, führt dies zwangsläufig zum Entstehen unerwünschter Risse im Nutgrund.

Zu diesem Zweck ist gemäß Fig. 1 bis 3 eine Schulternut 14 vorgesehen, welche die Blöcke 12-1, 12-2 und 12-3 des Oberflächenprofils des Laufstreifens 4 vom Seitenrand e des Laufstreifens 4 trennt und eine verhältnismäßig breite Rippe 15 bildet, die sich zwischen der Schulternut 14 und dem Laufstreifenseitenrand e, an dem das Cordfadenende des Gürtels 7 angeordnet ist, in Umfangsrichtung entlang dem Laufstreifen 4 erstreckt. Die Breite w der Rippe 15 beträgt zwischen 5% und 25% der Laufstreifenbreite W, und die Rippe 15 ist über den gesamten Umfang des Laufstreifens 4 zumindest annähernd ununterbrochen.

Unter "zumindest annähernd ununterbrochen" wird auch eine Ausführung verstanden, bei der die Rippe 15 durch Quernuten scheinbar unterbrochen ist, die je eine beträchtlich geringere Tiefe als die das Laufflächenprofil bestimmende Nut haben, oder durch Schrägnuten 16, die je mit einem Neigungswinkel α von nicht mehr als 40°, vorzugsweise von 25° bis 35°, in bezug auf die Reifenmittelebene O-O ausgebildet sind. Die Tiefe der Schrägnuten 16 ist nicht so gering, vorausgesetzt, daß die Kautschukdicke in der Rippe 15 die Zugspannung auf das Cordfadenende der Gürtels 7 aufnehmen kann, weil dieser Fall auch die erwartete Wirkung der Rippe 15 verschafft. In Fig. 3 ist die Anordnung der Schrägnuten 16 dargestellt.

Außerdem ist die Nuttiefe, insbesondere die Tiefe der Quernut, gewöhnlich gleich einer Dicke des Laufstreifenkautschuks zwischen dem Gürtel 7 und dem Nutgrund, und die Quernut kann mit so geringer Tiefe ausgeführt sein, daß die Dicke bis zur Nuttiefe der Umfangsnuten 13-1, 13-2 und 13-3 etwa dem 2fachen eines Rutsch-Grundmaßes (skid base gauge) entspricht.

Gemäß Fig. 2 und 3 ist die Schuternut 14 mit der Umfangsnut 13-3 durch eine zusätzliche Schrägnut 17 verbunden.

Um eine Bestätigung der Leistungen des in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebauten Gürtelreifens für Motorräder zu erhalten, wurden Vergleichsversuche unter den nachstehend genannten Bedingungen durchgeführt. Für das Vorderrad wurde ein Reifen der Größe 100/90 R 19, für das Hinterrad ein Reifen der Größe 120/90 R 18 verwendet. Bei diesem Versuch wurde ein Motorrad mit einem 750-ccm-Motor auf einem Rundkurs von 4,3 km von einem erfahrenen Fahrer unter zumindest annähernd gleichen Fahrbedingungen gefahren.

Bei dem zu prüfenden Gürtelreifen war die Karkasse 2 aus zwei in Kautschuk eingebetteten Einlagen 2-1 und 2-2 aus Polyester-Cordfäden 1500 d/2 mit einem Fadenabstand entsprechend 20 Fäden/25 mm und einem Zenitwinkel von 75° (s. Fig. 1) zusammengesetzt, wobei die Cordfäden der Einlagen 2-1 und 2-2 miteinander gekreuzt waren, das Ende des Umschlages 2′-1 zwischen der Karkasse 2 und dem seitlichen Endstück des Gürtels 7 angeordnet war und der Umschlag 2′-2 an einer Stelle entsprechend 50% der Seitenwandhöhe H endete. Der Kernreiter 8 aus Kautschuk von einer Härte nach Shore A von 75° war zwischen der Karkasse 2 und dem Umschlag 2′-1 in einem Bereich reichend von oberhalb des Wulstringes 6 bis zu einer Stelle entsprechend 75% der Seitenwandhöhe H angeordnet. Die Verstärkungscordeinlage 9 aus Polyester-Cordfäden 1500 d/2 war so angeordnet, daß sie bis zu einer Stelle entsprechend 65% der Seitenwandhöhe H reichte.

Als Oberflächenprofil seines Laufstreifens 4 hatte der erfindungsgemäß ausgebildete Versuchsreifen das Profil gemäß Fig. 2, wogegen der Vergleichsreifen dasselbe Laufflächenprofil gemäß Fig. 2 hatte, mit der Ausnahme, daß die Rippe 15 eine Reihe von Blöcken aufwies, die dem Block 12-3 zumindest annähernd gleich waren. In jedem Falle betrugen die Verhältnisse Rippe und Block zur Laufstreifenbreite W je 15%.

Bei beiden Reifen war der Gürtel 7 aus zwei Einlagen aus Aramid-Cordflächen 1500 d/2 mit einem Fadenabstand entsprechend 19,5 Fäden/25 mm und einem Zenitwinkel von 22° zusammengesetzt, wobei die Cordfäden dieser Einlagen miteinander gekreuzt waren und der Fadenwinkel am in der Rippe 15 oder dem entsprechenden Block angeordneten Fadenende des Gürtels 7 auf 37° vergrößert war.

Der Versuchsreifen wurde beim Vorderrad mit einem Innendruck von 2,0 kg/cm² und beim Hinterrad mit einem Innendruck von 2,25 kg/cm² gefüllt. Die Stabilität bei Geradeausfahrt in einem Bereich zwischen niedriger Geschwindigkeit und 200 km/h (Höchstgeschwindigkeit) wurde nach dem Auftreten von Flattern oder gekoppelter Schwingungen in Gierrollrichtungen der Vorder- und Hinterräder bewertet. Ferner wurde die Kurvenstabilität beim Befahren eines Rundkurses mit einer Kombination verschiedener Kurven mit einem Radius zwischen 30 und 300 m bewertet. Schließlich wurde der Versuchsreifen auf einer öffentlichen Straße mit Geschwindigkeiten zwischen 40 und 100 km/h bis zur völligen Abnutzung gefahren und danach auf Risse im Nutgrund untersucht. Die Versuchsergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung einen Gürtelluftreifen schafft, der in größerem Maße mit Vorteil bei Motorrädern verwendet werden kann, weil die Rissebildung im Nutgrund wirkungsvoll verhindert werden kann, was je nach Ausbildung des Laufflächenprofils unter Berücksichtigung der speziellen Querschnittsgestalt des Laufstreifens durch die Anordnung der Cordfäden im den Laufstreifen verstärkenden Gürtel erreicht wurde.

Claims (4)

1. Gürtelluftreifen für Motorräder

• - mit einer toroidförmigen Karkasse (2),
  • - die aus zur Umfangsrichtung des Reifens (1) geneigten Fadencorden (50°-90°) aus organischen Cordfäden aufgebaut ist und
  • - die von innen nach außen um Wulstringe umgeschlagen ist,
• - mit einem zwischen der Karkasse (2) und dem Karkassenumschlag (2′) angeordneten Kernreiter (8), der eine Härte nach Shore A von nicht weniger als 60° aufweist,
• - mit einer im Wulstbereich angeordneten Verstärkungseinlage (9) und einem Wulstschutzband (11),
• - mit einem zwischen der Karkasse (2) und einem Laufstreifen (4) über der Breite (W) des Laufstreifens (4) angeordneten Gürtel (7) mit mehreren in Kautschuk eingebetteten Einlagen (7-1, 7-2) aus nicht dehnbaren Cordfäden,
  • - die unter einem Neigungswinkel von nicht mehr als 30° gegen die durch die Mitte des Zenitumfangs gehende Reifenmittelebene (O-O) geneigt sind,
  • - die einlagenweise miteinander gekreuzt und
  • - die im Gürtel (7) so angeordnet sind, daß ihr Neigungswinkel von der Mitte des Zenitabschnitts (3) zum Seitenrand (e) es Laufstreifens (4) im Bereich von 7° bis 20° zunimmt, und
• - mit auf den Zenitabschnitt (3) der Karkasse (2) aufgelegtem Laufstreifen (4),
  • - der sich zwischen den der größten Karkassenbreite entsprechenden Stellen erstreckt und
  • - der in seiner Außenfläche ein Laufflächenprofil aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Laufflächenprofil an jedem Seitenrandabschnitt (e) eine Rippe (15) aufweist,
  • - die sich längs des Laufstreifenumfangs erstreckt und
  • - die von einer Breite (w) ist, die 5% bis 25% der Breite (W) des Laufstreifens (4) entspricht.

2. Gürtelluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (15) durch Quernuten unterbrochen ist, die von geringerer Tiefe als die Nuten (13-1, 13-2, 13-3) des Laufflächenprofils sind.

3. Gürtelluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (15) durch Schrägnuten (16) unterbrochen ist, die unter einem Neigungswinkel zur Reifenmittelebene (O-O) von nicht mehr als 40° verlaufen und eine Tiefe gleich oder kleiner der Tiefe der Nuten (13-1, 13-2, 13-3) des Laufflächenprofils aufweisen.