DE60016857T2

DE60016857T2 - Luftreifen

Info

Publication number: DE60016857T2
Application number: DE60016857T
Authority: DE
Inventors: Kazunori Kodaira City Suzuki
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: JP2001071715A; EP1083064A2; ES2233294T3; EP1083064B1; US6371185B1; DE60016857D1; EP1083064A3

Description

Diese Erfindung betrifft einen Luftreifen und insbesondere einen radialen Luftreifen für Personenkraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen mit Vorderradantrieb, der eine ausgezeichnete Spurhaltigkeit und Fahrkomfort und eine geringe Lärmeigenschaft aufweist, indem der Lärmpegel in starkem Maß verringert wird, basierend auf dem Resonanzgeräusch des Reifenhohlraumes.
Beim Luftreifen für Personenkraftwagen (radialer Luftreifen) ist die Spurhaltigkeit insbesondere wichtig. Um diese Leistung auf ein hohes Niveau zu bringen, ist es üblich, einen harten oder superharten Wulstfüllgummi bei einem Wulstabschnitt zur Anwendung zu bringen.
Andererseits verringert die Anwendung eines derartigen Wulstfüllgummis den Fahrkomfort und hebt den Lärmpegel infolge des Resonanzgeräusches des Reifenhohlraumes an. Um die Spurhaltigkeit, den Fahrkomfort und die Lärmeigenschaft des Reifens zusammen auf höhere Niveaus zu bringen, wird daher vorgeschlagen, die Höhe, das Material, die Form und dergleichen des Wulstfüllgummis im Reifen unterschiedlich zu verändern.
Wenn es beabsichtigt ist, den Fahrkomfort zu verbessern, wird ein einfaches Mittel zur Reduzierung der Höhe des Wulstfüllgummis angewandt. In diesem Fall nimmt jedoch die Längssteifigkeit in der radialen Richtung des Reifens ab, während die Umfangs- und Seitensteifigkeit des Reifens gleichzeitig geringer werden. Da diese drei Steifigkeiten gleichzeitig herabgesetzt werden, werden die Spurhaltigkeit und die Lärmeigenschaft auf der Basis des Resonanzgeräusches des Reifenhohlraumes gleichzeitig verschlechtert. Mit anderen Worten, es ist schwierig, gleichzeitig die Spurhaltigkeit, den Fahrkomfort und die Lärmeigenschaft auf höheren Niveaus festzulegen.
Die Aufmerksamkeit wird ebenfalls auf die Offenbarung des US-A-5431209 gelenkt, die einen Reifen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschreibt.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, einen Luftreifen bereitzustellen, der die Spurhaltigkeit, den Fahrkomfort und die Lärmeigenschaft auf beträchtlich höheren Niveaus aufweist.
Entsprechend der Erfindung wird ein Luftreifen bereitgestellt, der aufweist: einen Laufflächenabschnitt; ein Paar Seitenwandabschnitte; ein Paar Wulstabschnitte; eine Karkasse aus einer oder mehreren gummierten Lagen, die radial angeordnete Korde darin enthalten und sich zwischen einem Paar Wulstkernen erstrecken, die in den entsprechenden Wulstabschnitten eingebettet sind, um diese Abschnitte zu verstärken; einen Gürtel, der den Laufflächenabschnitt verstärkt; und einen Wulstfüllgummi, der sich kegelförmig zwischen einem Hauptkörper und einem aufgerichteten Abschnitt der Karkasse nach außen vom Wulstkern in einer radialen Richtung des Reifens erstreckt, worin der Wulstfüllgummi in einer Anordnung des Reifens und einer zugelassenen Felge eine Höhe von nicht mehr als einer Höhe eines Felgenflansches aufweist, und worin der aufgerichtete Abschnitt der Karkasse eine Höhe aufweist, die nicht weniger als dem 0,5-fachen einer Schnitthöhe SHc der Karkasse von einer Felgengrößenlinie RL entspricht und sich über eine maximale Breitenposition der Karkasse und parallel zum Hauptkörper der Karkasse nach außen von einem kegeligen Ende des Wulstfüllgummis erstreckt, und ein Paar der Seitenwandverstärkungsschichten längs einer Außenseite des aufgerichteten Abschnittes angeordnet ist, um sich so von einer Position in der Nähe des kegeligen Endes des Wulstfüllgummis bis zu mindestens einer Position in der Nähe eines Endes des Gürtels über die Höhe des aufgerichteten Abschnittes zu erstrecken.
In diesem Fall bedeutet der Begriff „zugelassene Felge", wie er hierin verwendet wird, eine Felge jeglicher Art und Größe des Reifens, die im JATMA YEAR BOOK 1999 beschrieben werden.
Bei einer bevorzugbaren Ausführung der Erfindung weist der Wulstfüllgummi eine JIS A-Härte innerhalb eines Bereiches von 50 bis 150 auf, und ein innerer Rand des Wulstfüllgummis weist in der radialen Richtung des Reifens eine Breite auf, die dem 1,0- bis 1,5-fachen einer maximalen Breite des Wulstkernes in einer sich drehenden axialen Richtung des Reifens entspricht.
Bei einer weiteren bevorzugbaren Ausführung der Erfindung weist die Seitenwandverstärkungsschicht eine Dicke von 0,3 bis 5,0 mm und einen E-Modul für Zugbeanspruchung von 49 kPa bis 49000 kPa (0,5 bis 500 kg Kraft/cm²) in der Umfangsrichtung des Reifens auf.
Bei einer weiteren bevorzugbaren Ausführung der Erfindung besteht die Seitenwandverstärkungsschicht aus einer Gummizusammensetzung, die einen E-Modul für Zugbeanspruchung von 49 kPa bis 4900 kPa (0,5 bis 50 kg Kraft/cm²) aufweist.
Bei einer weiteren bevorzugbaren Ausführung der Erfindung besteht die Seitenwandverstärkungsschicht aus einer gummierten Kordschicht mit einem E-Modul für Zugbeanspruchung von 19600 kPa bis 49000 kPa (200 bis 500 kg Kraft/cm²), und die gummierte Kordschicht enthält Korde aus organischen Fasern, die unter einem Kordneigungswinkel von nicht weniger als 0° mit Bezugnahme auf eine Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind.
Die Erfindung wird mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
1 eine zeichnerische Schnittdarstellung der rechten Hälfte einer Anordnung einer Ausführung des Luftreifens entsprechend der Erfindung mit einer zugelassenen Felge;
2 eine zeichnerische Schnittdarstellung der rechten Hälfte einer Anordnung eines Vergleichsreifens mit einer zugelassenen Felge; und
3 eine zeichnerische Schnittdarstellung der rechten Hälfte einer Anordnung eines konventionellen Reifens mit einer zugelassenen Felge.
In 1 wird im Schnitt eine Anordnung einer Ausführung des Luftreifens entsprechend der Erfindung mit einer zugelassenen Felge gezeigt.
In 1 weist der Luftreifen 1 auf: einen Laufflächenabschnitt 2; ein Paar Seitenwandabschnitte 3, die sich mit beiden Enden des Laufflächenabschnittes verbinden; und ein Paar Wulstabschnitte 4, die sich damit verbinden. Ebenfalls weist der Reifen 1 eine Karkasse 5 aus mindestens einer Lage, einer gummierten Lage aus radial angeordneten Korden bei der veranschaulichten Ausführung, und einen Gürtel 6 auf. Außerdem weist der Reifen den gleichen Aufbau auf beiden Seiten mit Bezugnahme auf eine Äquatorebene E des Reifens auf.
Die Karkasse 5 erstreckt sich zwischen einem Paar Wulstkernen 7, die in den entsprechenden Wulstabschnitten 4 eingebettet sind, um den Laufflächenabschnitt 2, die Seitenwandabschnitte 3 und die Wulstabschnitte 4 zu verstärken. Ebenfalls ist die Karkasse 5 mit einem aufgerichteten Abschnitt St versehen, der um den Wulstkern 7 von einer Innenseite des Reifens 1 in Richtung einer Außenseite davon in der radialen Richtung gewickelt ist. Daher wird ein Abschnitt der Karkasse 5, der nicht der aufgerichtete Abschnitt 5t ist, als ein Hauptkörper 5b bezeichnet.
Der Gürtel 6 wird auf einem äußeren Umfang der Karkasse 5 angeordnet, um den Laufflächenabschnitt 2 zu verstärken. Bei der veranschaulichten Ausführung weist der Gürtel 6 zwei gummierte Stahlkordquerschichten 6–1, 6–2, eine Kappenschicht 6–3 und eine Schicht 6–4 mit schmaler Breite auf. Die Kappenschicht 6–3 und bzw. die Schicht 6–4 mit schmaler Breite sind eine gummierte Schicht des spiralförmig aufgewickelten organischen Faserkordes.
Ebenfalls ist der Reifen 1 mit einem Wulstfüllgummi 8 versehen, der sich zwischen dem Hauptkörper 5b und dem aufgerichteten Abschnitt 5t in der Karkasse 5 nach außen von einer äußeren Umfangsfläche des Wulstkernes 7 in der radialen Richtung des Reifens erstreckt.
Bei einer Anordnung des Reifens 1 mit einer zugelassenen Felge 10 weist der Wulstfüllgummi 8 eine Höhe 8h (mm) auf, die niedriger ist als eine Höhe FH (mm) eines Flansches 10F der Felge 10. In diesem Fall werden alle diese Höhen von einer Felgengrößenlinie RL einer geraden Linie aus gemessen, die durch einen Felgendurchmesser D_R (mm) der Felge 10 verläuft, parallel zu einer sich drehenden axialen Linie (nicht gezeigt) des Reifens 1.
Diese Anordnung befindet sich in einem Selbsteinstellzustand des Reifens 1, der vollständig auf der Felge 10 angeordnet ist, der durch ausreichendes Füllen mit einem vorgegebenen Innendruck in der Anordnung und Vermindern des Luftdruckes daraus bis zu einem derartigen niedrigen Druck erhalten wird, daß der Reifen 1 eine angemessene Positur auf der Felge 10 annimmt. Außerdem wird die Felge 10 durch nur eine äußere Profillinie gezeigt.
Der aufgerichtete Abschnitt St erstreckt sich über eine Position A einer maximalen Breite W_A des Hauptkörpers 5b der Karkasse und weist eine Höhe 5tH (mm) auf, die nicht weniger als dem 0,5-fachen einer Schnitthöhe SHc (mm) der Karkasse 5 entspricht. Außerdem erstreckt sich der aufgerichtete Abschnitt 5t parallel zum Hauptkörper 5b der Karkasse nach außen vom kegeligen Ende des Wulstfüllgummis 8 in der radialen Richtung. Bei der veranschaulichten Ausführung erstreckt sich der aufgerichtete Abschnitt 5t nahe am Hauptkörper 5b der Karkasse.
Der Reifen 1 ist mit einem Paar Seitenwandverstärkungsschichten 11 versehen, die sich längs der Außenseite des aufgerichteten Abschnittes St erstrecken. Ein inneres Ende der Seitenwandverstärkungsschicht 11 in der radialen Richtung des Reifens ist in der Nähe des kegeligen Endes des Wulstfüllgummis 8 angeordnet, während ein äußeres Ende davon in der Nähe von mindestens einem Endabschnitt des Gürtels 6 angeordnet ist.
Um den Fahrkomfort gegenüber Schwingungen des Fahrzeuges und einem Innengeräusch zu verbessern, ist es ein wirksames Hilfsmittel, die Längssteifigkeit in der radialen Richtung des Reifens zu verringern. Als derartiges Hilfsmittel ist es wirksam, die Höhe des superharten Wulstfüllgummis 8 zu verringer, der nahe der Position A der maximalen Breite W_A der Karkasse 5 im konventionellen Reifen bis zur Nähe der Höhe FH des Flansches 10F der Felge 10 ausgedehnt wurde, wie in 1 gezeigt wird.
Wenn die Höhe des Wulstfüllgummis 8 jedoch extrem verringert wird, werden beträchtliche Abnahmen der Umfangs- und Seitensteifigkeit im Reifen zusätzlich zur Abnahme der Längssteifigkeit in der radialen Richtung des Reifens hervorgerufen. Diese beträchtlichen Abnahmen der Steifigkeiten in den drei Richtungen verschlechtern die Spurhaltigkeit des Reifens und erhöhen das Niveau des Resonanzgeräusches des Reifenhohlraumes (Frequenzzone von etwa 250 Hz), und daher wird die Verschlechterung des Lärmpegels im Inneren des Fahrzeuges hervorgerufen, wodurch der Fahrkomfort verschlechtert wird.
Insbesondere wird das Resonanzgeräusch des Reifenhohlraumes durch die sekundäre Schwingungsart in der radialen Richtung des Reifens beherrscht. Dazu verringert die beträchtliche Herabsetzung der Höhe des Wulstfüllgummis 8 in starkem Maß den Effekt des Steuerns der sekundären Schwingungsart, und daher wird das Niveau des Resonanzgeräusches des Reifenhohlraumes in beträchtlichem Maß erhöht, um die Lärmeigenschaft zu verschlechtern. Der Reifen, der eine beträchtlich verringerte Umfangssteifigkeit aufweist, verursacht ebenfalls ein Problem bei der Traktionsleistung, wenn er auf einem Antriebsrad eines Fahrzeuges mit Vorderradantrieb verwendet wird.
In diesem Zusammenhang wird die Höhe 8h des superharten Wulstfüllgummis 8 im Reifen 1 entsprechend der Erfindung nicht größer ausgeführt als die Höhe FH des Flansches 10F der Felge 10, so daß die Längssteifigkeit in der radialen Richtung des Reifens verringert wird, um den Fahrkomfort zu verbessern.
Andererseits können die Umfangs- und Seitensteifigkeit im Reifen 1 durch Anbringen einer Seitenwandverstärkungsschicht 11 erhöht werden, wodurch die Spurhaltigkeit auf einem Niveau beibehalten werden kann, das dem des konventionellen Reifens gleich ist. Ebenfalls wird die sekundäre Schwingungsart in der radialen Richtung des Reifens 1 durch Hinzufügen der Seitenwandverstärkungsschicht 11 unterdrückt, um eine Vergrößerung der Masse zu bewirken, wodurch die Verschlechterung des Niveaus des Resonanzgeräusches des Reifenhohlraumes verhindert werden kann, um eine Lärmverringerung zu erreichen.
Tatsächlich ist es geeignet, eine Gummizusammensetzung mit einer JIS A-Härte von 50 bis 150 Grad beim Wulstfüllgummi 8 anzuwenden, um den vorangehend angeführten Effekt zu erreichen. Ebenfalls weist der innere Rand des Wulstfüllgummis 8 in der radialen Richtung des Reifens vorzugsweise eine Breite W₈ auf, die dem 1,0- bis 1,5-fachen einer maximalen Breite W₇ des Wulstkernes 7 in der sich drehenden axialen Richtung des Reifens entspricht. Auf diese Weise wird der innere Teil des Wulstabschnittes 4, der in der nähe des Wulstkernes 7 in der radialen Richtung angeordnet ist, verstärkt, was dazu beiträgt, die Spurhaltigkeit ohne eine Verschlechterung des Fahrkomforts zu verbessern.
Außerdem weist die Seitenwandverstärkungsschicht 11 vorzugsweise eine Dicke von 0,3 bis 5,0 mm auf. Wenn die Dicke weniger als 0,3 mm beträgt, kann eine ausreichende Umfangssteifigkeit im Reifen 1 nicht erhalten werden, während, wenn sie 5,0 mm übersteigt, kann die Längssteifigkeit in der radialen Richtung des Reifens 1 zu hoch werden, und der gewünschte gute Fahrkomfort kann nicht erhalten werden.
Außerdem weist die Seitenwandverstärkungsschicht 11 eine derartige Eigenschaft auf, daß der E-Modul für Zugbeanspruchung in der Umfangsrichtung des Reifens 1 vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 49 kPa bis 49000 kPa (0,5 bis 500 kg Kraft/cm²) liegt. Wenn der E-Modul für Zugbeanspruchung in der Umfangsrichtung kleiner ist als 0,5 kg Kraft/cm², kann die Verbesserung der Spurhaltigkeit unzureichend sein, während, wenn er 500 kg/cm² übersteigt, kann die Längssteifigkeit in der radialen Richtung des Reifens 1 unerwünscht vergrößert werden.
Als Material für die Seitenwandverstärkungsschicht 11, das dem E-Modul für Zugbeanspruchung in der Umfangsrichtung von 0,5 bis 500 kg Kraft/cm² entspricht, ist es von Belang, daß nur eine Gummizusammensetzung verwendet wird, und es ist von Belang, daß eine gummierte Kordschicht verwendet wird.
In der Gummizusammensetzung, die für die Seitenwandverstärkungsschicht 11 verwendet wird, liegt der E-Modul für Zugbeanspruchung in der Umfangsrichtung vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 49 kPa bis 4900 kPa (0,5 bis 50 kg Kraft/cm²). In der gummierten Kordschicht, die für die Seitenwandverstärkungsschicht 11 verwendet wird, liegt der E-Modul für Zugbeanspruchung in der Umfangsrichtung vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 19600 kPa bis 49000 kPa (200 bis 500 kg Kraft/cm²). Die gummierte Kordschicht weist vorzugsweise ebenfalls einen Kordneigungswinkel von nicht weniger als 0° mit Bezugnahme auf die Umfangsrichtung des Reifens auf. Als Kord sind organische Faserkorde, insbesondere Polyesterkorde, geeignet.
Der vorangehend erwähnte Reifen 1 ist als Reifen für einen Personenkraftwagen geeignet, insbesondere einen Reifen, der auf ein Antriebsrad eines Personenkaftwagens mit Vordenadantrieb montiert wird.
Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung der Erfindung vorgelegt und sind nicht als deren Einschränkung gedacht.
Es werden drei Radiallagenreifen für einen Personenkraftwagen mit einer Reifengröße von 195/65R15 vorgelegt, wobei ein erster Reifen ein Reifenbeispiel mit dem in 1 gezeigten Aufbau ist, ein zweiter Reifen ein Vergleichsreifen mit dem in 2 gezeigten Aufbau ist, und ein dritter Reifen ein konventioneller Reifen mit dem in 3 gezeigten Aufbau ist. Der Zweckmäßigkeit halber werden die gleichen Elemente wie in 1 mit den gleichen Symbolen in der Reifenanordnung verkörpert, die in 2 oder 3 mit der Felge gezeigt wird.
Mit Bezugnahme auf diese Reifen weist der Wulstfüllgummi 8 eine JIS A-Härte von 97 Grad auf. Die Höhe 8h des Wulstfüllgummis 8 in einem jeden der Reifen wird als eine Differenz (8h – FH) zur Flanschhöhe FH der Felge 10 in der Tabelle 1 gezeigt, und ebenfalls werden die Abmessungen der Seitenwandverstärkungsschicht 11, die nur aus der Gummizusammensetzung im Reifenbeispiel besteht, in der Tabelle 1 gezeigt. Alle diese Reifen weisen den gleichen Aufbau auf, anders als jene, die in der Tabelle 1 gezeigt werden.
Ein jeder dieser Reifen wird einem tatsächlichen Lauftest auf einer Versuchsstrecke bei Benutzung eines Personenkraftwagens mit Vorderradantrieb ausgesetzt. Bei diesem Test werden die Spurhaltigkeit, der Fahrkomfort und der Resonanzschalldruckpegel des Reifenhohlraumes dB(A) bewertet.
Die Spurhaltigkeit und der Fahrkomfort werden durch einen Index auf der Basis verkörpert, daß das Bewertungsergebnis des konventionellen Reifens durch einen Testfahrer entsprechend 100 beträgt, und der Resonanzgeräuschpegel des Reifenhohlraumes wird durch den gemessenen Schalldruck gezeigt. Mit Bezugnahme auf diese Eigenschaften werden gleichzeitig die entsprechenden Empfindungen des Testfahrers gezeigt.
Die Ergebnisse werden ebenfalls in der Tabelle 1 gezeigt.
TABELLE 1
Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 1 zu ersehen ist, wird das Reifenbeispiel in mindestens einem von Fahrkomfort, Spurhaltigkeit und Schalldruckpegel verbessert, verglichen mit dem Vergleichsreifen und dem konventionellen Reifen.
Wie es vorangehend erwähnt wird, können entsprechend der Erfindung Luftreifen mit ausgezeichneter Spurhaltigkeit und Fahrkomfort und einer niedrigen Lärmeigenschaft bereitgestellt werden, indem in starkem Maß der Lärmpegel basierend auf dem Resonanzgeräusch des Reifenhohlraumes verringert wird.

Claims

Luftreifen (1), der aufweist: einen Laufflächenabschnitt (2); ein Paar Seitenwandabschnitte (3); ein Paar Wulstabschnitte (4); eine Karkasse (5) aus einer oder mehreren gummierten Lagen, die radial angeordnete Korde darin enthalten und sich zwischen einem Paar Wulstkernen (7) erstrecken, die in den entsprechenden Wulstabschnitten (4) eingebettet sind, um die Abschnitte zu verstärken; einen Gürtel (6), der den Laufflächenabschnitt verstärkt; und einen Wulstfüllgummi (8), der sich kegelförmig zwischen einem Hauptkörper (5b) und einem aufgerichteten Abschnitt (5t) der Karkasse nach außen vom Wulstkern (7) in einer radialen Richtung des Reifens erstreckt, worin der Wulstfüllgummi (8) in einer Anordnung des Reifens (1) und einer zugelassenen Felge (10) eine Höhe (8h) von nicht mehr als einer Höhe (FH) eines Felgenflansches (10F) aufweist, und worin der aufgerichtete Abschnitt (5t) der Karkasse eine Höhe (5tH) aufweist, die nicht weniger als dem 0,5-fachen einer Schnitthöhe (SHc) der Karkasse (5) von einer Felgengrößenlinie (RL) entspricht und sich über eine maximale Breitenposition (A) der Karkasse und parallel zum Hauptkörper (5b) der Karkasse nach außen von einem kegeligen Ende des Wulstfüllgummis (8) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar der Seitenwandverstärkungsschichten (11) längs einer Außenseite des aufgerichteten Abschnittes (5t) angeordnet ist, um sich so von einer Position in der Nähe des kegeligen Endes des Wulstfüllgummis (8) bis zu mindestens einer Position in der Nähe eines Endes des Gürtels (6) über die Höhe (5tH) des aufgerichteten Abschnittes (5t) der Karkasse zu erstrecken.
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulstfüllgummi (8) eine JIS A-Härte innerhalb eines Bereiches von 50 bis 150 aufweist und ein innerer Rand des Wulstfüllgummis in der radialen Richtung des Reifens eine Breite (W₈) aufweist, die dem 1,0- bis 1,5-fachen einer maximalen Breite (W₇) des Wulstkernes (7) in einer sich drehenden axialen Richtung des Reifens entspricht.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandverstärkungsschicht (11) eine Dicke von 0,3 bis 5,0 mm und einen E-Modul für Zugbeanspruchung von 49 kPa bis 49000 kPa (0,5 bis 500 kg Kraft/cm²) in der Umfangsrichtung des Reifens aufweist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandverstärkungsschicht (11) aus einer Gummizusammensetzung besteht, die einen E-Modul für Zugbeanspruchung von 49 kPa bis 4900 kPa (0,5 bis 50 kg Kraft/cm²) aufweist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandverstärkungsschicht (11) aus einer gummierten Kordschicht mit einem E-Modul für Zugbeanspruchung von 19600 kPa bis 49000 kPa (200 bis 500 kg Kraft/cm²) besteht, und daß die gummierte Kordschicht Korde aus organischen Fasern enthält, die unter einem Kordneigungswinkel von nicht weniger als 0° mit Bezugnahme auf eine Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind.