DE3432792C2

DE3432792C2 - Luftreifen für Motorräder

Info

Publication number: DE3432792C2
Application number: DE3432792A
Authority: DE
Inventors: Toshiharu Kodaira Tokio/Tokyo Kikutsugi; Yoichi Higashiyamato Tokio/Tokyo Kitazawa
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1983-09-09
Filing date: 1984-09-06
Publication date: 1985-08-29
Also published as: JPS6056603A; DE3432792A1; US4588009A

Description

Die Erfindung betrifft Luftreifen für Motorräder verbesserten Fahrverhaltens.

Bei bekannten Reifen für Motc.Täder ist eine Gummilage, die den äußeren Umfang einer totoidalen Karkasse bedeckt aufgebaut aus einem Laufflächengummi im Kronenbereich der Karkasse und einem Seitengummi für die Seitenwände oder auch als einheitliche Gummilage, die sich über den Kronenbereich und die Seitenwände erstreckt.

Bei den bekannten Reifen wurde im Laufflächenbereich ein Gummi mit einer hervorragenden Verschleißfestigkeit Rutsclulcherheit und Kurvenstabilität und in den Seitenflächen oder Flanken des Reifens ein Gummi mit hervorragender Biegpfestigkrit angewandt. Im Falle einer einteiligen Gummidecke mußte ein Kompromiß hinsichtlich der Eigenschaften geschlossen werden, wie sie für die Lauffläche und für die Seitenwand erforderlich sind, was jeweils auf Kosten einer Her Eigenschaften im anderen Bereich geht Alle diese Reifen zeigten keine Probleme, solange sie neu sind, jedoch kommt es mit zunehmendem Verschleiß auch zu zunehmenden Schwierigkeiten, insbesondere wenn der Reifen bereits mindestens zur Häifie abgefahren ist nämiich:

1) in dem Vorderradreifen kommt es zu einem als Flattern bezeichnenden Phänomens, was zu einem Vibrieren des Lenkrades führt und

2) im Hinterradreifen kommt es zu einem als Taumeln bezeichnenden Phänomen, welches zu einem Vibrieren des gesamten Fahrzeugkörpers führt

Intensive Untersuchungen dieser beiden Phänomene ergaben, daß sie darauf beruhen, daß die Gummischicht

der Lauffläche abgefahren ist und wenn sie zumindest bis zur Hälfte abgefahren ist, steigt die Lenksteifigkeit der Lauffläche in Richtung parallel zur Umdrehungsachse des Reifens durch den Verschleiß, wobei schließlich die Funktion der Lauffläche zur Aufnahme und Dämpfung von Straßenunebenheiten und äußerlichen Einwirkungen verringert wird.

Abgesehen von derartigen Untersuchungen, hat man bisher versucht, die Gunmistärke zwischen benachbarten Karkassenlagen zu erhöhen, als Gegenmaßnahme gegen obige Schwierigkeiten. Damit lassen sich diese so Schwierigkeiten zu einem gewissen Ausmaß beim Geradeausfahren mit dem Motorrad beheben, jedoch bleiben die Schwierigkeiten beim Kurvenfahren unverändert, sodaß dies letztlich nicht als Lösung der Probleme zu bezeichnen ist. Schließlich geht die Tendenz dahin, Motorräder größer zu machen und die Geschwindigkeit zu erhöhen, sodaß sich die oben aufgezeigten Probleme als echtes Sicherheitsrisiko entwickeln können.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die oben aufgezeichneten Probleme der Lauffläche von Reifen für Motorräder zu lösen und eine Reifen für Motorräder zu bringen, der sich durch hervorragende Aufnahmefähigkeit für äußere Störungen oder Beschädigungen erweist und eine Lauffläche besitzt, von der sich die beiden Seitenwände erstrecken und die von einer toroidalen Karkasse verstärkt wird. Diese Lauffläche hat einen Schichtaufbau aus einer Gummiunterlage mit einem dynamischen Modul E' von 50 bis 90 kg/cm² und einem Verhältnis des Tangens des Verlustwinkels zum dynamischen Modul tan ölE'von 1,5 · 10-³ bis 5 · 10^-3 und einem Deckgummi, 6Q dessen dynamisches Modul zumindest entsprechend riem der Gummiunterlage ist, vorzugsweise darüber und zwar das 1,3 bis 2,5fache des dynamischen Moduls der Gummiunterlage; schließlich sind Unterlage und Decklage als eine Körper angeordnet über der Karkasse zwischen der Seitenwänden bis an die Stellen entsprechend der maximalen Reifenbreite.

Der erfindungsgemäße Reifen wird nun an beiliegenden Figuren weiter erläutert:

F i g. 1 zeigt schematisch die Hälfte eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen Reifens für Motorräder und
F i g. 2 eine Detailansicht des Hauptteils des Reifens.

Der allgemeine Aufbau eines solchen Reifens ist bekannt, so daß auf weitere Details wohl nicht eingegangen werden muß. Fig. 1 zeigt eine toroidale Karkasse 2 aus mehreren Lagen, jeweils enthaltend Textilcorde. Sie

reicht im allgemeinen bis zu den Wulstdrähten, die nahe des Innenumfangsende der Seitenwand 1 in radialer Richtung zur Verstärkung vorhanden sind. Hat die Karkasse 2 einen Diagonalaufbau mit sich kreuzenden Corden in den Lagen, so sollte der Cordwinkel jeder Karkassenlage gegen die Ebene einschließlich der Mitten-Umfangslinie O-O des Reifens 28 bis 45° betragen. In manchen Fällen ist ein Breaker (nicht gezeigt) aus einer oder zwei Cordlagen enthaltend die gleiche Art von Corden mit gleichen Cordwinkel wie in Karkasse 2 Ober dem Kronenbereich 3 der Karkasse 2 aufgelegt Handelt sich bei der Karkasse 2 jedoch um eine sogenannte Gürtelstruktur, werden die gleichen Corde wie beim Diagonalaufbau in einer Karkassenlage und insbesondere im Gürtel angewandt, bestehend aus einer Anzahl von Cordlagen aus jeweils nicht dehnbaren Corden wie Stahlcord, P^'yaramid oder dergleichen anstelle des Breakers, wobei die Cordwinkel in der Karkasse und im Gürtel 70 bis 90° und nicht mehr als 30° zur Ebene, einschließlich der Mitten-Umfangslinie O-O, beträgt.

Eine Flächenschicht 4 befindet sich am Kronenteil 3 der Karkasse 2, die sich über die maximale Breite der Karkasse 2 als Ganzes erstreckt Die Stärke der Laufflächenschicht 4 ist im wesentlichen gleich über einen Bereich von der Mitten-Umfangslinie O-O bis zu jedem Seitenende der Lauffläche 4.

Nach der Erfindung ist die Laufflächenschicht 4 aus einer Deckschicht 4a, die sich in Radialrichtung des Reifens außen befindet, und einer Grundschicht 4b aufgebaut, die sich in der Nähe der Karkasse in Radiairichtung befindet und deren Eigenschaften von der Deckschicht 4a unterschiedlich sind. Schließlich kann in der Laufschicht 4 eine dritte Gummischicht (nicht gezeigt) vorgesehen werden.

Die urundschicht 4b erstreckt sich über den Hauptteil der Laufschicht 4 um die Mitten-Umfangsrichtung O-O und sollte zweckmäßiger Weise sich über die gesamte Breite der Laufschicht 4 erstrecken.

Im Hinblick auf die Schwingungsdämpfung wird vorgezogen, daß eine äußere Gummischic¹^. für die Seitenwand 1 sich aus dem Erstrecken der Grundschicht 4fc(F i g. 1) bildet

Die Grundschicht 4b kann entsprechend ;en Profilrillen 5 (F i g. 1) dünner gemacht werden zusätzlich zu sonst gleichmäßiger Materialstärke. In diesem FaU ist die maximale Stärke h der Gruiidschicht 4b (F i g. 2) das 0,2 bis I₁Ofache vorzugsweise das 03 bis 0,6fache des Abstands //zwischen dem Boden der Rillen 5 und der Außenfläche der Karkasse 2. Wenn das Verhältnis h : H < 0,2 ist, so ist nicht mit einer zufriedenstellenden Aufnahme äußerer Störungen oder Beeinträchtigungen zu rechnen, während bei einem Verhältnis, welches 1 überschreitet die Lenksteifigkeit übermäßig abnimmt im Bezug auf die Gummieigenschaften, wie im folgenden noch ausgeführt werden soll, was häufig und nachteilig die Kurvenstabilität und insbesondere die Steuereigenschaften beeinflußt

Unter der Annahme, daß die Laufschicht 4 grundsätzlich einen solchen Aufbau aus Grundschicht und Deckschicht nach der Erfindung aufweist muß die Gummischicht 4b eine dynamischen Modul E' von 50 bis 90, vorzugsweise von 60 bis 90 kg/cm² haben und das Verhältnis tan o/E'muB 2,5 · 10~³ bis 5 · IO-³, vorzugsweise 3 · IO-³ bis 4 · IO-³ betragen. In diesem Fall muß der dynamische Modul E'der Gummischicht 4b S 1 als der der Gummischicht 4a sein.

Ist der dynamische Modul E'der Gummischicht 4b < 50 kg/cm², ist die Lenksteifigkeit der Gummischicht 40 ungebührlich herabgesetzt, was einen unangenehmen Einfluß auf die Kurvenstabilität hat, während bei E' > 90 kg/cm², die Aufnahmefähigkeit für von außen einwirkenden Kräften von der Straßenoberfiäche herabgesetzt Wt. Ist schließlich das Verhältnis tan ölE' < 2,5 · IO-³, so kann es zu einem Problem hinsichtlich der Aufnahmefähigkeit äußerer Einwirkungen kommen und bei einem Verhältnis > 5 · 10~³ wird der Wärmestau während oes Fahrens übermäßig und insbesondere die Dauerhaftigkeit bei hoher Geschwindigkeit in unerwünscht^em Umfang herabgesetzt.

Was nun die Eigenschaften der Deckschicht 4a anbelangt so gibt es dafür keine besonderen Beschränkungen mit Ausnahme, daß der dynamische Modul E'gleich oder größer sein muß als der der Gummischicht Ab. Ist der dynamische Modul E' der Deckschicht 4a kleiner als der der Gummischicht 4b, ist die Lenksteifigkeit, die für die Laufflächenschicht 4 benötigt wird, verschlechtert, so daß die Kurvenstabilität nicht mehr entspricht.

Die obigen Gummieigenschafteu werden mit einem viscoelastischen Spektrometer (hergestellt von Iv/amoto Seisakusho) ermittelt, wobei der dynamische Modui E' und der Verlustwinkel tan δ bei 30° gegenüber einer Gummiprobe 20 mm Länge, 5 mm Breite, 2 mm Dicke unter solchen Bedingungen bestimmt wird, daß eine Anfangsspannung von 5%, eine Amplitude von 1%, eine Frequenz von 50 Hz, bzw. eine Temperatur von —10 bis 50° C herrschen.

Die Erfindung wird an folgendem Beispiel weiter erläutert:

Beispiel

Ein Vorderrad der Größe 100/90-18 und ein Hinterrad der Größe 120/90-18 wurden auf ein Motorrad montiert, wobei die Reifen jeweils Karkassen für Diagonalreifen aus 4 Cordlagen von Nyloncorden — wie üblich — enthielten. Bei dem erfindungsgemäßen Reifen entsprach die Laufflächenstruktur dem in Tabelle 1 gezeigten Aufbau, während ein Reifen mit einer Laufflächenschicht aus nur dem gleichen Gummi wie in der Deckschicht nach der Erfindung in einem üblichen Reifen zum Vergleich angewandt word-·.

	34 32 792	erfindungsgemäß üblich
Tabelle 1		110 110 3,5 · ΙΟ"³ 3,5 · 10-'
Andes Reifens		0,42 70 3,5 ■ 10-'
Gummideckscliicht 4a	E' kg/cm² tan ölE'
Gummigrundschicht Ab	Verhältnis hl H £'kg/cm² tan SIE'

Bei dem erfindungsgemäßen Reifen war die Breite der Gummigrundschicht Ab gleich der der Gummideckschicht 4a.

Mit obigen Reifen wurden folgende Untersuchungen durchgeführt und die Ergebnisse in der Tabelle 2 zusammengestellt.

Prüfmethoden
I) Widerstandsfähigkeit gegen Flattern

Der Körper eines Motorrads wurde auf einer geraden Straße unter Trägheit mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h ohne anzuhalten gefahren und das Auftreten von Schwingungen um die Lenkachse des Vorderrades bewertet aufgrund des Eindrucks des Fahrers. In diesem Fall war das Vorderrad aufgepumpt auf 2 kg/cm² und das Hinterrad auf 2.2 kg/cm² Innendruck.

2) Widerstandsfähigkeit gegen Taumeln

Das Motorrad wurde über einen Rundkurs von 4,3 km mit einer maximalen Geschwindigkeit von 200 km/h gefahren und dabei vom Fahrer die Kurvenstabilität gegenüber äußeren Einflüssen bewertet. Der Innendruck der Reifen entsprach dem oben angegebenen.

3) Haltbarkeit bei hoher Geschwindigkeit

Der Hinterradreifen (Größe 120/90-18) aufgepumpt auf 3 kg/cm², wurde auf eine glatte Stahltrommel mit einem Durchmesser von 1,6 m unter einer Last von 300 kg aufgepreßt und dann entsprechend einer Geschwindigkeit von 170 km/h gefahren. Nach 10 Minuten ohne Schwierigkeiten wurde weitere 10 Minuten gefahren, jedoch mit steigender Geschwindigkeit von 10 km/h, bis zum Auftreten von Schwierigkeiten.

Tabelle 2

Prüfung Reifenart üblicher Reifen erfindungsgemäßer Reifen

1. neue Reifen keine Schwierigkeiten keine Schwierigkeiten

50% abgefahren geringe Schwierigkeiten keine Schwierigkeiten

2. neue Reifen geringe Schwierigkeiten keine Schwierigkeiten

50% abgefahren geringe Schwierigkeiten keine Schwierigkeiten

3. keine Schwierigkeiten keine Schwierigkeiten

Aus obigen Versuchsergebnissen ist zu entnehmen, daß sich die erfindungsgemäßen Reifen hinsichtlich Flattern und Taumeln und dergleichen in unerwarteter Weise den üblichen Reifen bei einem Verschleiß von zumindest der Hälfte des Profils überlegen erwiesen. Selbst wenn man auf ein Motorrad als Vorderreifen einen üblichen und als Hinterreifen einen erfindungsgemäßen montiert, so zeigt sich diese Überlegenheit des erfindungsgemäßen Reifens hinsichtlich der Kurvenstabilität

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Luftreifen für Motorräder aus einer Laufflächenschicht und Seitenwänden an beiden Seiten der Laufflächenschicht, verstärkt durch eine toroidale Karkasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächenschicht aufgebaut ist aus einer Gummigrundschicht mit einem dynamischen Modul E' von 50 bis 90 kg/cm² und einem Verhältnis tan dlE' 2$ — 5 · 10~³ und einer Gummideckschicht deren dynamischer Modul zumindest gleich dem der Gummigrundschicht ist, und Grundschicht und Deckschicht als ein Körper über der Karkasse zwischen den Seitenwänden bis zu Stellen entsprechend der maximalen Reifenb-eite angeordnet sind.

Z Luftreifen für Motorräder aus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Deckschicht einen um 13 bis 2^mal so großen dynamischen Modul wie die Grundschicht besitzt

3. Luftreifen für Motorräder aus Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Verhältnis tan ό/Ε'3 bis4 · ΙΟ-³beträgt

4. Luftreifen für Motorräder aus Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß sich die Grundschicht über die ganze Laufflächenbreite erstreckt

5. Luftreifen für Motorräder aus Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Grundschicht sich über die Lauffläche bis in die Seitenwand erstreckt

6. Luftreifen für Motorräder aus Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Grundschicht eine maximale Stärke entsprechend der 0,2 bis 1 fachen Strecke vom Boden der Profilrille zur Außenfläche der KarkasseMat