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Die Erfindung betrifft Reifen für Motorräder.
Insbesondere betrifft sie einen Reifen, der hohe Leistungen
erbringen kann, wie beispielsweise Reifen, die für Wettbewerbsrennen
erforderlich sind.
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Diese Reifen müssen eine sehr spezielle Struktur
haben, um während des Gebrauchs die sehr kritischen Bedingungen
oder Zustände zu ertragen. Es ist ausreichend, in Betracht zu
ziehen, daß sie mit sehr hohen Werten von Neigungswinkeln
laufen müssen, wobei der Neigungswinkel einen Wert von 55º
erreichen und sogar überschreiten kann.
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Es ist daran zu erinnern, daß der Neigungswinkel der
Winkel ist, der zwischen der Meridianebene des Reifens, der
schräg auf der Straße liegt (beispielsweise beim Kurvenfahren)
und der genannten Meridianebene vorhanden ist, wenn diese sich
in vertikaler Position befindet.
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Unter diesen Betriebsbedingungen muß die Seitenwand
des Reifens sehr starr sein. Tatsächlich hängt, wenn das
Fahrzeug mit einer gegebenen Geschwindigkeit entlang einer Kurve
fährt, der Wert des seitlichen Schubes, welcher die auf das
Fahrzeug wirkende Zentrifugalkraft ausgleicht, von der
Starrheit der Seitenwand ab.
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Daher bestimmt die Starrheit der Seitenwand die
maximale Geschwindigkeit, mit welcher das Motorrad durch eine Kurve
fahren kann.
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Viele Vorkehrungen sind getroffen worden zum
Verstärken und Versteifen der Reifenseitenwand, insbesondere durch
Verwendung radial stark verlängerter spezieller
Schnurstoffverstärkungen an der Reifenseitenwand, beginnend an der Wulstzone,
und/oder durch das Einsetzen von lünettenförmigem elastomeren
Material zwischen die Karkassenlagen oder nahe diesen oder
unter
die Enden des Gürtels.
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Ein anderes Beispiel der Verstärkung der Seitenwand
von Motorradreifen, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1
entsprechen, ist erhalten gemäß JP-A-5953204 mit einer
Reifenkarkasse, deren Seitenwände im wesentlichen geradlinig sind,
beginnend von einer Stelle nahe dem Endteil eines Gürtels,
angeordnet außerhalb der Stelle der Berührung mit dem Wulstkern.
Die Seitenwände der Karkasse müssen weiterhin in Richtung gegen
die Mittelachse des Reifens divergieren.
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Es ist auch aus der DE-A-3218315, die einen Reifen
für schwere Fahrzeuge, wie Lastkraftwagen und dergleichen
betrifft, bekannt, die Starrheit der Reifenseitenwände im Bereich
der Wulste zu erhöhen durch Erhöhung der Dicke der Wulste.
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Auf diese Weise bietet jedoch in einer kleinen Zone
um die Mitte der Seitenwand herum das Profil des Reifens eine
nach außen gerichtete Konkavität und hat verringerte Dicke,
wodurch Flexibilität in der Zone geschaffen ist, die verformt
werden soll, wenn die Reifen sich unter Last befinden. Wenn
Flexibilität der Seitenwand bei Reifen für Lastkraftwagen
erwünscht ist, muß dieses Merkmal bei Reifen für Motorräder
vermieden werden, welche mit hoher Geschwindigkeit fahren.
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Obwohl gewisse Ergebnisse erzielt worden sind,
führten solche Vorkehrungen immer zu einer beträchtlichen
Komplexität der Karkassenstruktur, woraus sich erhöhtes Gewicht des
Reifens ergab mit demgemäß größeren sich drehenden Massen, der
Schwierigkeit, die erzeugte Wärme abzuführen, einem Verlust an
Fahrkomfort, einem negativen Einfluß auf die Fahreigenschaften
des Reifens und einer Erhöhung der Herstellungskosten.
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Die Anmelderin hat nunmehr überraschend eine extrem
einfache Methode gefunden, gemäß welcher eine Verstärkung der
Reifenseitenwand bequem verwirklicht werden kann, ohne die
obengenannten Nachteile und ohne daß sich für den Reifen die
obengenannten negativen Konsequenzen ergeben.
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Demgemäß ist ein Zweck der vorliegenden Erfindung die
Schaffung eines Reifens, der speziell für Zweiradfahrzeuge
geeignet und mit einer Struktur versehen ist, welche der
Seitenwand
einen hohen Starrheitswert erteilt und der demgemäß höhere
Geschwindigkeit beim Kurvenfahren ermöglicht im Vergleich zu
den Leistungen anderer normaler Reifen.
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Demgemäß ist ein Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ein Reifen für Motorräder, umfassend eine textile
Karkasse, einen Laufstreifen, der in der Kronenzone der Karkasse
angeordnet ist, und Seitenwände, die sich von den Enden des
Laufstreifens zu Wulsten erstrecken, um den Reifen an der
entsprechenden Montagefelge festzulegen, wobei jeder Wulst wenigstens
einen ringförmigen, in Umfangsrichtung undehnbaren
Verstärkungskern aufweist, die Karkasse wenigstens ein Paar von Lagen
aufweist, welche Verstärkungsschnüre und Enden haben, die um
die Verstärkungskerne herumgelegt sind, die Karkassenlagen im
Querschnitt ein nach innen konkaves gekrümmtes Profil darbieten
und das Profil der axial äußeren Fläche jeder Seitenwand an dem
genannten Querschnitt nach außen konkav ist, wenn der Reifen
luftlos ist, und die Stelle minimaler Dicke des Reifens, welche
die Reifenseitenwand in einen radial äußeren Teil und einen
radial inneren Teil unterteilt, an einer Höhe zwischen 40% und
60% der Querschnittshöhe liegt, und die maximale Dicke der
Seitenwand an der Stelle der Berührung mit der Außenfläche des
Montagefelgenflansches liegt, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) die Verstärkungsschnüre der Karkassenlagen in jeder Lage
parallel zueinander verlaufen und diejenigen der benachbarten
Lage kreuzen sowie mit Bezug auf die Umfangsrichtung
symmetrisch schräg verlaufen in einem Winkel zwischen 22º und 26º,
gemessen in der Reifenkrone, und daß
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(b) das Verhältnis von minimaler zu maximaler Dicke jeder
Seitenwand, gemessen in der Richtung rechtwinkelig zu dem Profil
der Karkassenlagen, zwischen 0,40 und 0,15 liegt, wobei die
minimale Dicke einen Wert zwischen dem 1,5fachen und dem
2fachen der Dicke der Karkasse hat, und der Wert des Schrägwinkels
und der Wert des Verhältnisses von minimaler zu maximaler Dicke
jeder Seitenwand so ausgewählt sind, daß die genannte axial
konkave Außenfläche des radial inneren Teils jeder Seitenwand
beim Aufblasen des Reifens auf seinen Betriebsdruck geradlinig
wird.
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Die Erfindung wird nachstehend mit größeren
Einzelheiten anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
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Ein Reifen gemäß der Erfindung weist eine Karkasse
auf, die in vollständig traditioneller Weise gebildet ist und
wenigstens ein Paar von gekreuzten Lagen 1 und 2 aufweist,
wobei ihre Enden um einen ringförmigen, in Umfangsrichtung
undehnbaren Metallring 3 gelegt sind, der üblicherweise als Kern
bekannt ist.
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Die Verstärkungskorde der Lagen können aus
irgendeinem in der Reifentechnologie bekannten Material gebildet
sein, insbesondere aus Reyon, wie es bei der Ausführungsform
des Reifens der Fall ist, die von der Anmelderin verwirklicht
worden ist.
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Die Winkelanordnung der obengenannten Korde kann in
einer Weise erfolgen, wie sie den Technikern des hier in Rede
stehenden Gebietes bereits bekannt ist. Insbesondere können in
der Krone im Bereich der Mittelebene m-m die Verstärkungskorde,
die in jeder Lage parallel zueinander verlaufen und die Korde
in der benachbarten Lage kreuzen, mit Bezug zur Umfangsrichtung
des Reifens in einem sehr hohen Winkel von nicht kleiner als
75º liegen, wobei hierdurch eine im wesentlichen radiale
Struktur geschaffen ist. Im übrigen können sie auch in kleineren
Winkeln angeordnet sein, jedoch nicht in Winkeln von kleiner
als 20º, wobei dann eine Struktur mit gekreuzten Lagen
geschaffen ist.
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Die von der Anmelderin bevorzugte Lösung umfaßt eine
Struktur mit gekreuzten Lagen, deren Korde mit Bezug auf den
Umriß der Meridianebene in einem Winkel zwischen 22º und 26º
liegen, wobei dieser Winkel jedoch im besonderen auf 24º
begrenzt ist.
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In der Kronenzone des Reifens befindet sich ein
gewöhnlicher Laufstreifen 4, der mit einem erhabenen Muster
versehen ist, um auf diese Weise Straßenhaftung des Reifens auch
bei nasser Straße zu gewährleisten.
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Zwischen die Karkasse und den Laufstreifen kann zuvor
ein Gürtelgebilde 5 eingesetzt werden, dessen Breite im
wesentlichen der Breite des Laufstreifens entspricht und das in
Umfangsrichtung und in axialer Richtung undehnbar ist. Selbst das
Gürtelgebilde ist nach bekannten Techniken ausgeführt, wobei es
insbesondere ein Paar von Lagen aufweist, welche Korde
enthalten, die in jeder Lage parallel zueinander verlaufen und,
vorzugsweise symmetrisch zueinander, mit Bezug auf die
Umfangsrichtung des Reifens in einem kleinen Winkel schräg verlaufen,
der praktisch zwischen 15º und 30º liegt.
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Für dieses Gürtelgebilde können Materialien für die
Verstärkungskorde verwendet werden, wie sie bereits in der
Reifentechnologie bekannt sind, insbesondere Polyamid, Metall,
Aramidfasern. Weiterhin können für das Gürtelgebilde
geometrische Konfigurationen angewendet werden, die hinsichtlich der
Anzahl und der Anordnung den bereits bekannten obengenannten
Lagen entsprechen.
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Das Profil der obengenannten Karkassenstruktur ist
sehr bogenförmig für den Zweck, den Laufstreifen herumgewickelt
zu halten, wie es tatsächlich für Reifen erforderlich ist, die
dazu verwendet werden, Zweiradfahrzeuge auszurüsten.
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Bei dem reifen gemäß der Erfindung ist der
Kronenabschnitt definiert als der Abschnitt, der radial zwischen dem
Rippenpunkt des Reifens (Schnitt der äußeren Fläche mit der
Meridianebene m-m) und der Sehne C, d. h. der axialen geraden
Linie liegt, in deren Bereich der Reifen seine maximale Breite
hat. Als Seitenwand wird der Abschnitt definiert, der radial
zwischen der obengenannten Sehne C und einer Sehne T liegt, d. h.
der geraden Linie, die axial sowie tangential an die Spitze
der Flansche 7 der Montagefelge verläuft, und der Wulstteil
oder Wulstabschnitt ist der Abschnitt, der radial zwischen der
Sehne T und der Montagefelge liegt.
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Offensichtlich entspricht die radiale Höhe der drei
aufeinanderfolgenden Abschnitte der Querschnittshöhe, d. h. der
radialen Gesamthöhe H des Reifens.
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Der radiale Abstand f zwischen der Sehne C mit einem
maximalen Wert und der radial inneren Fläche des Reifens im
Bereich der Meridianebene m-m ist als Abweichung bezeichnet. Aus
Zweckmäßigkeitsgründen hat ein Reifen gemäß der Erfindung einen
Abweichungswert, der vorzugsweise zwischen 20% und 40% der
Querschnittshöhe H liegt.
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Beim Prüfen der Seitenwand des Reifens ist zuerst
eine unterbrochene Linie 6 festzustellen, welche in
traditionellen Reifen das konvexe Profil der Außenfläche darstellt.
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Es ist beim Vergleich mit einem Reifen gemäß der
Erfindung ein Unterschied sofort festzustellen, daß bei letzterem
ein konkaves Profil vorliegt, welches nach außen gewandt ist
und sich radial zwischen dem Ende des Laufstreifens und dem
Ende der Montagefelge erstreckt.
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Als Folge dieses Profils ändert sich die Dicke der
Seitenwand von einem maximalen Wert im Bereich des Endes des
Laufstreifens zu einem minimalen Wert an der Schnittlinie A-A
(immer in der radial äußeren Mittelebene der Seitenwand
liegend), und danach wiederum zu einem maximalen Wert im Bereich
radial äußeren Fläche des Montagefelgenflansches.
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Für den Zweck der vorliegenden Erfindung teilt die
Schnittlinie A-A an der Stelle minimaler Dicke der Seitenwand
die Reifenseitenwand in zwei Abschnitte, nämlich einen radial
äußeren Abschnitt und einen radial inneren Abschnitt, von denen
der radial innere Abschnitt den Teil darstellt, der gegenüber
bekannten Reifen innovativ ist.
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An den drei angegebenen Stellen wird die Dicke
jeweils zweckmäßig gemessen in einer Richtung rechtwinklig zu dem
Profil der Karkassenlagen.
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Die Anmelderin hat gefunden, daß es zweckmäßig ist,
die minimale Dicke der Reifenseitenwand zwischen dem 1,5fachen
und dem 2fachen der Dicke der Karkasse zu halten mit einem
Wert des Verhältnisses zwischen der minimalen Dicke und der
maximalen Dicke, gemessen in der Richtung rechtwinklig zu dem
Profil der Karkassenlagen, der vorzugsweise zwischen 0,40 und
0,15 liegt.
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Vorzugsweise liegt die Stelle minimaler Dicke der
Reifenseitenwand an einer radialen Höhe h, die zwischen 40% und
60% der Gesamtquerschnittshöhe H liegt.
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Die Anmelderin hat besonders hervorragende Ergebnisse
mit den Reifen gemäß der Erfindung erzielt, die ein
H/C-Verhältnis zwischen 0,70 und 0,80 haben, obwohl die Erfindung
vorteilhaft angewendet werden kann bei Reifen mit einem
H/C-Verhältnis zwischen 0,55 und 0,90. Weiterhin hat es sich als
zweckmäßig erwiesen, die radiale Länge der Seitenwand, d. h.
des Abschnitts zwischen den Sehnen C und T auf einem Wert
zwischen 30% und 45% der Höhe H zu halten.
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Die obengenannten Werte beziehen sich auf einen nicht
aufgeblasenen Reifen. Tatsächlich bringt der Aufblasdruck die
Reifenstruktur in einen vorbelasteten Zustand mit einer
Spannung, die sehr vorteilhaft ist für das Verhalten des Reifens
während des Gebrauchs. Dennoch wird die Gestalt des
ursprünglich geformten Reifens teilweise modifiziert, insbesondere
durch Beseitigen der Hohlräume bzw. Vertiefungen an der axial
äußeren Fläche des radial inneren Abschnitts der Seitenwände,
die nunmehr ein im wesentlichen geradliniges Profil annehmen
bzw. haben.
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Ein Reifen gemäß der Erfindung überschreitet die
Grenzen der Leistungen, die bei Reifen gemäß dem Stand der
Technik vorhanden sind, beträchtlich. Dies zeigt insbesondere
eine nicht bedachte und unvorhergesehene Erhöhung der Starrheit
der Seitenwand mit einem sich daraus ergebenden verbesserten
Verhalten in Bezug auf die Neigung, welches es nunmehr
ermöglicht, vergleichsweise höhere Geschwindigkeiten beim
Kurvenfahren zu tolerieren, gegenüber den Geschwindigkeiten, die bei
bekannten Reifen möglich sind. Gleichzeitig wurde der Reifen
keinesfalls modifiziert hinsichtlich seiner Leistung während
geradlinigen Fahrens selbst bei sehr hoher Geschwindigkeit, wobei
jedoch sein Richtungsstabilitätsverhalten, sein
Straßenhaftungsvermögen und sein leichtes Lenkansprechen verbessert sind
und Gleichheit im Vergleich zu bekannten Reifen für alle
anderen Bedingungen erzielt ist.
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Ohne irgendeine Bindung oder Beschränkung der Zwecke
des Patents ist es die Auffassung der Anmelderin, daß mit der
folgenden Theorie die mit dem Reifen gemäß der Erfindung
erhaltene Verbesserung erklärt werden könnte.
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Wenn ein Reifen um eine Kurve gefahren wird, wobei
seine Achse mit Bezug auf die horizontale Ebene der
Straßenoberfläche schräg verläuft, wirkt auf die Kronenfläche im
Bereich der Berührungsfläche des Reifens auch ein tangentialer
Schub F, dessen Wert von dem Neigungswinkel abhängt, d. h. von
der Schräglage der Reifenachse, und der die Zentrifugalkraft
ausgleicht, die auf das Fahrzeug wirkt.
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Unter der Wirkung dieses Schubes bzw. dieser
Schubkraft biegt sich die Seitenwand des Reifens, wodurch ein
axiales Verschieben der Krone des Reifens in Richtung von F mit
Bezug auf die Montagefelge hervorgerufen wird.
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Um das Verständnis dieser Erscheinung zu erleichtern,
kann dieses Problem schematisiert werden durch die Annahme, daß
die Reifenseitenwand ähnlich einem freitragenden Balken ist,
der an einem Ende, d. h. an der Felge eingespannt und an dem
anderen Ende, d. h. an der radial äußersten Stelle, an welcher
die minimale Dicke vorhanden ist, mit einer Kraft F
rechtwinklig zur Balkenachse belastet ist. Tatsächlich wird als Folge
der größeren Starrheit des Kronenabschnitts mit Bezug auf die
Seitenwand, die Kraft F im wesentlichen unverändert in ihrem
absoluten Wert und in ihrer Richtung auf den
Seitenwandabschnitt übertragen, der die minimale Dicke hat.
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Es ist dem Fachmann allgemein bekannt, daß unter den
genannten Bedingungen der Balken einem Biegemoment unterworfen
wird, welches an der Stelle, an welcher die Kraft angelegt ist,
einen Wert Null hat, welches sich jedoch allmählich bis zu
einem maximalen Wert an der Stelle der Einspannung erhöht. Als
Folge dieses Biegemomentes erfährt der Balken, der
gleichmäßigen Querschnitt hat, die maximale Biegung gerade so, wie es bei
den Seitenwänden mit im wesentlichen konstanter Dicke der
bekannten Reifen auftritt, die sich als Folge der Kraft F biegen,
was dazu führt, daß sie der maximalen Beanspruchung im Bereich
des Montagefelgenflansches unterworfen werden.
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Um irgendeine Biegung des Balkens zu vermeiden, wobei
alle anderen Bedingungen gleich sein sollen, sollte der Balken
einen Querschnitt haben, der sich in Richtung gegen das
eingespannte Ende zunehmend vergrößert derart, daß die Erhöhung des
Biegemomentes kompensiert wird, wobei auf diese Weise der Wert
von Spannung zu Beanspruchung (Kraft zu Fläche des geraden
Querschnitts) an dem Querschnitt des Balkens im wesentlichen
konstant gehalten wird.
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Der Reifen gemäß der Erfindung, der eine Seitenwand
hat, deren Dicke sich in radialer Richtung einwärts in Richtung
gegen die Montagefelge vergrößert, kann gut mit dem
obengenannten Balken verglichen werden, dessen Querschnitt sich in
Richtung gegen das eingespannte Ende vergrößert und der sich auch
in ähnlicher Weise verhält und sich gegenüber bekannten Reifen
in viel geringerem Ausmaß biegt, bei Gleichheit der angelegten
Kraft F. In anderen Worten ausgedrückt, besteht das Ergebnis
darin, daß die Seitenwand absolut sehr starr und viel starrer
ist als die Seitenwände bekannter Reifen, und zwar derart, daß
bei Gleichheit der Biegungen sehr hohe Werte der Schubkraft F
tolerierbar sind und demgemäß höhere Geschwindigkeiten beim
Kurvenfahren ermöglicht sind.
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Weiterhin ist offensichtlich, daß die vorliegende
Beschreibung lediglich anhand eines nicht begrenzenden Beispiels
erfolgte und daß demgemäß jeder Fachmann der Technik keine
Schwierigkeit haben wird, die Erfindung auszuführen mit allen
Alternativen, Modifikationen und Variationen, die, obwohl nicht
ausdrücklich beschrieben, aus der vorliegenden erfinderischen
Idee bequem abgeleitet werden können, ohne das Gebiet des
vorliegenden Patents zu verlassen, wie es durch die Ansprüche
definiert ist.