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Beschreibung
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Gürtelreifen für Motorräder Die Erfindung betrifft Gürtelreifen für
Motorräder , die ein besseres Verhalten im Hinblick auf ein Auftrennen an beiden
Kantenbereichen des Breakers was sich häufig bei üblichen Reifen zeigt, besitzen.
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Die Entwicklung von Gürtelreifen für Motorräder geht zur Zeit auf
die Verbesserung bestimmter Eigenschaften, wie Verschleißbeständigkeit. Im allgemeinen
kann man sagen, daß sich hinsichtlich Eigenschaften und Leistungsfähigkeit Reifen
für Zweiradfahrzeuge wesentlich unterscheiden von solchen für Vierradfahrzeuge insbesondere
was die Sturzsteuerkraft, die beim Lauf bei einem großen Sturzwinkel erzeugt wird,
anbelangt. Wird ein Gürtelreifen für ein Motorrad verwendet, so beeinflußt die Flexibilität
der Seitenwand, die dem Gürtelreifen eigen ist, nachteilig die Ausbildung der obigen
Reaktionskraft, worin die Ursache für die Verzögerung einer Entwicklung von Gürtelreifen
für Motorräder zu suchen ist.
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Man war daher bestrebtldie Flexibilität der Seitenwand einzustellenlum
die Seitensteifigkeit mit einem wrinyBen EMb eines Umschlags zu verbessern, der
gebildet wird, minim eine Karkassenlage um den Wulstkern von innen nach außen gelegt
wird bis in einen Bereich lin welchem er zumindest mit jedem Endteil eines Breakersin
Berührung kommt und indem , zwischen
die Karkassenlage und den Umschlag
ein Füller angeordnet wird, der aus einem relativ harten Gummi besteht und im Querschnitt
eine solche Dreiecksform besitzt, daß der Füller maximale Dicke im unteren Bereich
besitzt, der den Wulstkern berührtlund sich zwischen die Seitenwände zumindest in
der Nähe über der maximalen Breite erstreckt. In diesem Fall erhält man tatsächlich
eine große Reaktionskraft für den Sturz, womit auch Probleme, die mit Gürtelreifen
an einem Motorrad auftreten können, zu lösen sind.
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Bei einem derartigen Gürtelreifen für Motorräder werden die Bodenberührungsbedingungen
in der Nähe der Laufflächenkanten besonders schwierig beim Fahren im Vergleich zu
einem Vierradfahrzeug, was möglicherweise zu einer Auftrennung im Kantenbereich
des Breaers führen kann. Dies ist bei Gürtelreifen für Motorräder ein ernstes Problem.
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Das bedeutet, daß Gürtelreifen für Motorräder neue Probleme aufwerfen,
indem nicht nur der Fahrkomfort verschlechtert wird aufgrund der Verstärkung der
Seitenwand mit dem Hartgummifüllerlsondern sich auch die Reifenverformung nahe der
Breakerkante konzentriert, so daß es an dieser Stelle zu einer Auftrennung kommen
kann.
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Aufgabe der Erfindung ist nun die Verbesserung eines Gürtelreifens
für Motorräder unter Beibehaltung der seitlichen Steifigkeit ausreichend zur Gewährleistung
der Lenkempfiichkeit und-stabilitätlwährend gleichzeitig das Auftrennen an den Breakerkantenvermieden
ist.
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Der erfindungsgemäße Gürtelreifen für Motorräder weist X einen Breaker
auf, der aus zumindest einerBreakerlage besteht, die aufgebaut ist aus undehnbaren
Corden, wie Polyaramid, Metall oder dergleichen, die in einem Winkel von nicht mehr
als 300 zur Umfangsrichtung der Lauffläche angeordnet sindt b)
weiters
einer Karkasse aus zumindest einer Lage enthaltend Corde aus organischem Material,
wie Nylon, Polyester, Rayon oder dergleichen, in einem Winkel von 70 bis 90" zur
Umfangsrichtung, wobei die Karkasse um einen Wulstkern von innen nach außen umgeschlagen
ist und der Umschlag in einen Bereich reicht, in welchem er zumindest mit jeder
Kante der äußersten Bieakerbge in Berührung1 kommt, undc) weitersist en Füller zwischen
Karkasse und Karkassenumschlag vorhanden, welcher eine im wesentlichen dreieckige
Querschnittsform hat und dessen maximale Dicke sich unten im Bereich des Wulstkerns
befindet und die Dicke in Radialrichtung des Reifens allmählich abnimmt. Die obige
Aufgabe wird in de erfindungsgemäßen Reifen dadurch gelöst, daß der Füller aus Hartgummi
besteht mit einer Härte Shore A 60 bis 950 und sich vom Wulstkern aufwärts bis etwa
40 bis 75 % der Höhe der Seitenwandlgemessen von der Wulstbasis, erstreckt und weit
spannungsdämpfende Schicht aus einem Gummi mit einer Härte Shore A 45 bis 700 vorgesehen
ist, welche um zumindest 100 geringer als die des Füllers ist undder einen (EstiPts-)
Modul von 50 bis 100 kg/cm2 unterhalb dem des Füllers besitzt. Die Dicke ist im
wesentlichen gleich der des .Bnxiers so daß sie im wesentlichen von der Karkasse
der Außenkante des Breakers in Axialrichtung des Reifens und dem Karkassenumschlag
eingeschlossen ist.
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Die Erfindung wird an den beiliegenden Zeichnungen weiter erläutert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen schematische Radial-Halbschnitte erfindungsgemäßer Gürtelreifen
für Motorräder.
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Es wurden umfangreiche Untersuchungen angestellt, um die Konzentration
der Verformungsbeanspruchung im Schulterteil des Reifens zu verringern oder zu dämpfen
während der Fahrt unter Last, um die Steifigkeit der Seitenwand mit dem Füller zu
verbessern. Es wurde festgestellt, daß die Spannungs- bzw.
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Belastungskonzentration an der Breakerkante wirksam vermieden werden
kann, indem während des Laufes unter Last eine relativ flexible Stelle der Seitenwand
in möglichst großem
Abstand von der Breakerkante vorgesehen wird
und gleichzeitig eine wirksame Dämpfung des Fortschreitens der Kraft, die auf die
Breakerkante einwirkt ,vorgenommen wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Reifen ist die Shore-Härte des Füllers auf
60 bis 950 begrenzt aufgrund der Tatsache, daß es bei einer Härte < 600 schwierig
wird ausreichend die Seitensteifigkeit eines Gürtelreifens und Sturzsteuerkraft
zu erreichen, während bei einer Härte > 950 die Spannungskonzentration in der
Seitenwand,insbesondere nahe der Schulter, während des Laufs unter Last sowie auch
die Verarbeitbarkeit bei der Reifenproduktion nachteilig beeinflußt werden.
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Schließlich ist es erforderlich, daß die Höhe des Füllers' der sich
vom Wulstkern aufwärts erstreckt, 40 bis 75 % der Höhe H der Seitenwand, gemessen
von der Wulstbasis an, beträgt.
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Ist dieser Höhenanteil s 40 %erreicht man nicht die gewünschte Seitensteifigkeit
der Seitenwand und bei > 75 % verschiebt sich die flexible Zone der Seitenwand
in den Schulterbereich, wodurch an der Breakerkante Spannungskonzentration auftritt.
Die Höhe des Füllers beträgt daher vorzugsweise 45 bis 70 % der Höhe H der Seitenwand.
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Die spannungsdämpfende Gummischicht soll eine Dicke, im wesentlichen
gleich der des Beakers besitzen. Da der Karkassenumschlag die Kante der äußersten
Beakerlage überdeckt, stört eine zu große oder zu geringe Dicke der spannungsdämpfenden
Gummischicht. das glatte Profil der torroidalen Karkassenlinie, so daß die Beibehaltung
gleichmäßiger Spannung unmöglich wird rund ergibt. darüber hinaus eine ungebührliche
Deformation im Bereich der Breakerkante , die ihrerseits wieder zu Belastungskonzentrationen
führt. Ist schließlich die Dicke der spannungsdämpfenden Gummi schicht etwas größer
in der Nähe der BreakerMante, , kann sich die flexible Zone der Seitenwand in Radialrichtung
des Reifens nach innen verlagern.
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In der spannungsdämpfenden Gummi schicht ist es notwendig die Härte
Shore A um zumindest 100 unter der des Füllers zu halten. Sie liegt bevorzugt zwischen
45 und 700, insbesondere zwischen 55 und 650.
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Ist der Unterschied der Härte zwischen Füller und spannungsdämpfenden
Gummischicht < 100, so ist die Verlagerung der flexiblen Zone und die Dämpfung
der Deformationsenergie gering und es ist schwierig 1die angestrebten Effekt zu
erreichen.
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Liegt die Härte Shore A der spannungsdämpfenden Gummi schicht 445°,
so kommt es zu keiner Verlagerung der flexiblen Zone, während bei einer Härte )700
die Spannungskonzentration an der Breakerkante durch ynergistische Wirkung des harten
Füllers in Radialrichtung innen im Reifen eher zunimmt.
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Der Modul der spannunngsdämpfenden Gummi schicht muß geringer sein
als der des Füllers und war 50 bis 100 kg/cm2 Ist der Modul < 50 kg/cm2 beobachtet
man keinen Einfluß auf die Verlagerung der flexiblen Zone, während bei einem Modul
> 100 kg/cm2 die Spannungskonzentration an der Breaerkane groß und der Dämpfungseffekt
auf die Deformationsenergie unzureichend ist.
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De r Modul E' des Gummis wird viskoelastrcmetrisch bestimmt mit einem
Iwamoto Seisakusho-Meßgerät unter Verwendung eines Prüfkörpers 20 5 2 mm mit Anfangslast
5 %, Amplitude 1 %,und 50 Hz bei 300C.
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Beispiel Ein Motorradreifen für das Hinterrad der Größe 140/90-16
mit einem Aufbau entsprechend Fig. 1 und ein Vorderradreifen mit einer Größe 100/90-19
und einem Querschnittsaufbau entsprechend Fig. 2 wurden hergestellt, das bedeutet,daß
Vorder- und Hinterrad, mit Ausnahme der Reifengröße, gleichen Aufbau hatten.
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Der BreSer 1 besteht aus zwei Schichten, die Karkasse 2 besteht aus
zwei Lagen und hat einen Umschlag 3 um den Wulstkern 4 und den Füller 5 sowie die
spannungsdämpfende Gummischicht 6.
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Beim Hinterrad war die Breite W entlang der gekruHmten Oberfläche
der Lauffläche 144 mm und die Seitenwandhöhe H 84 mm Breair 1 bestand aus einer
1. Schicht mit einer Breite w1 von 150 mm und einer 2. Schicht mit einer Breite
w2 von 130mm, jeweils enthaltend 1500 d/2 Corde aus Aramidfäden (Kevlar") in einem
Winkel von 220 zur Umfangsrichtung des Reifens, während sich die Corde der beiden
Breakerschichten überkreuzten. Die Karkasse 2 bestand aus 2.
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Lagen von 1890 d/2 Nyloncorden in einem Winkel von 900 zur Umfangsrichtung
des Reifens, wobei die 2. Cordlage um den Wulstdraht bis in eine Höhe h2 von 51
mm von der Basis des Wulstes und die 1. Cordlage bis zur Berührung mit der 2. Cordlage
mit einem Überlappungsbereich w3 von 15 mm umgeschlagen war. Wie oben bereits erwähnt
hatte Vorderradreifen und Hinterradreifen ganz ähnlichen Aufbau.
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Die Dauerhaftigkeit des Beakffls und die Steuerempfindlichkeit und
-s'abilität des Reifens wurden bewertet an Ausführungsformen mit Füller 5 und spannungsdämpfender
Gummi schicht 6 für Vorder- und Hinterradreifen entsprechend den Angaben in der
Tabelle.
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Die Haltbarkeit wird bestimmt durch ununterbrochenes Fahren eines
Motorrads mit den zu prüfenden Reifen bei einem Innendruck von 1,2 bar unter einer
maximalen Last(JIS)und Bestimmung der Fahrstrecke bis zum Auftreten von Fehlern.
Als Bezugspunkt mit 100 diente der Wert eines üblichen Reifens.
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Steuerempfindlichkeit und-stabilität wurden bewertet durch tatsächliche
Beobachtungen unter solchen Bedingungen,bei denen das Motorrad mit den zu prüfenden
Reifen auf einem Rundkurs von 4r3 km mit einer Maximalgeschwindigkeit von 180 km/h
gefahren wurde. Dabei wurden die Erfahrungen von 5 ' Fachleuten hinsichtlich Empfindlichkeit
und Steuerung bei Außeneinwirkungen auf die Geradeausfahrt und beim Kurvenfahren
ermittelt und auch hier wieder als Bezug der übliche Reifen mit 100 angenommen.
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Tabelle Füller Spannungsdämpfende Schicht h1 h1/H Shore A Modul Dicke
Shore A Modul Dauerhaft- Steuermm % kg/cm2 mm kg/cm² festigkeit empfindlichkeit
und -stabilitä üblicher Reifen 42 50 75 200 - - - 100 100 Vergleichs- 1 25 30 "
200 2 60 70 130 95 reifen " 2 70 83 " 200 " " " 85 105 " 3 42 50 55 60 " " " 130
95 " 4 " " 99 750 " " " 85 105 " 5 " " 75 200 4 " " 110 95 " 6 " " " " 2 40 " 115
100 " 7 " " " " " 75 200 80 105 " 8 " " " " " 60 40 115 100 " 9 " " " " " " 120
85 105 erfindungsgemäßer 42 50 75 200 2 60 70 130 110 Reifen Brcaker 2 mm dick.
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Schließlich zeigten sich auch gute Ergebnisse hinsichtlich der Laufeigenschaftenselbst
wenn der Versuch an einem Motorrad durchgeführt wurde, dessen Vorderreifen eine
diagonal-Karkasse hatte, während der Hinterreifen den erfindungsgemäßen Aufbau besaß.
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Ähnliche Ergebnisse erhält man mit Stahlcord anstelle von Aramidcorden
im Breaker.
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Aus der Tabelle ergibt sich deutlich die Überlegenheit der erfindungsgemäßen
Reifen hinsichtlich der Haltbarkeit 1 ohne daß dies auf Kosten der Steuerempfindlichkeit
oder stabilität ginge.
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