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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Notlaufreifen, insbesondere
eine verbesserte Seitenwandstruktur, die das Gewicht des Reifens
reduzieren kann.
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Ein
Luftreifen vom alten Typ eines Notlaufreifens, dessen Seitenwandabschnitt
mit einer halbmondförmigen
dicken harten Gummischicht verstärkt
ist, die axial innerhalb der Karkasse angeordnet ist, ist aus dem Stand
der Technik weithin bekannt. In dem Fall von Reifengrößen für einen
Personenkraftwagen erfordert solch eine Gummischicht eine Dicke
von mehr als 15 mm über
einen großen
Bereich zwischen dem Laufstreifenschulterabschnitt und dem Wulstabschnitt,
um Belastungen des Reifens vollständig zu tragen, wenn der Reifen
platt ist. Dies erhöht
das Reifengewicht stark und dementsprechend verschlechtert sich
die dynamische Leistung unter normalen Laufbedingungen.
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Ein
Reifen gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung
Nr. 10-71807 (die dem US Patent Nr. 5,795,416 entspricht) bekannt,
die eine Technik offenbart, um die Belastungsunterstützungsleistung
des Seitenwandabschnitts zu erhöhen,
wobei eine Vielzahl an relativ dünnen
halbmondförmigen
Gummischichten zwischen den Karkasslagen liegt.
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Es
ist jedoch sogar für
diese Struktur schwierig, die neuesten strengen Anforderungen für eine Reduzierung
des Reifengewichts auf der Grundlage der Bestrebung in Richtung
Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Sparen von Ressourcen und ähnlichem
zu erfüllen.
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Es
ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen
vorzusehen, bei dem die Belastungsunterstützungsleistung des Seitenwandabschnitts
durch eine Verwendung einer Kombination von Verstärkungsgummischichten
und einer Stahlkord-Verstärkungsschicht
stark verbessert werden kann, und das Reifengewicht dabei reduziert
werden kann, während
die Notlaufleistung erhalten bleibt oder verbessert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Luftreifen
einen Laufstreifenabschnitt,
ein
Paar Seitenwandabschnitte,
ein Paar Wulstabschnitte, jeweils
mit einem Wulstkern und einem Wulstkernreiter darin,
wobei
der Wulstkernreiter aus Gummi hergestellt ist und sich von dem Wulstkern
radial nach außen
erstreckt,
eine Karkasse, die sich zwischen den Wulstabschnitten
erstreckt und aus einer innen liegenden Karkasslage und einer außen liegenden
Karkasslage zusammengesetzt ist,
wobei die innen liegende Karkasslage
sich zwischen den Wulstabschnitten durch den Laufstreifenabschnitt und
die Seitenwandabschnitte hindurch erstreckt und um den Wulstkern
in jedem Wulstabschnitt von der Innenseite zu der Außenseite
des Reifens umgeschlagen ist, um ein Paar Umschlagabschnitte und
einen Hauptabschnitt dazwischen zu bilden, wobei die außen liegende
Karkasslage außerhalb
der innen liegenden Karkasslage angeordnet ist und sich bis zu einer
Stelle zwischen dem Wulstkernreiter und dem Umschlagabschnitt in
jedem Wulstabschnitt erstreckt,
wobei jeder Wulstabschnitt
mit einer Stahlkord-Verstärkungsschicht
versehen ist, die einen axial inneren Abschnitt und einen axial äußeren Abschnitt
umfasst, die sich jeweils von der Unterseite des Wulstkerns entlang der
axialen Innenseite bzw. Außenseite
des Wulstkerns radial nach außen
erstrecken,
wobei jeder Seitenwandabschnitt mit einer axial
inneren Verstärkungsgummischicht
und einer axial äußeren Verstärkungsgummischicht
versehen ist,
wobei die axial innere Verstärkungsgummischicht entlang
der axial inneren Oberfläche
des Hauptabschnitts der innen liegenden Karkasslage angeordnet ist,
wobei
die axial äußere Verstärkungsgummischicht
zwischen der außen
liegenden Karkasslage und dem axial äußeren Abschnitt angeordnet
ist.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nun detailliert in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Schnittansicht eines Notlaufreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die den Seitenwandabschnitt und dessen Wulstabschnitt zeigt.
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3 ist
eine Schnittansicht eines anderen Beispiels des Notlaufreifens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4 ist
eine Schnittansicht eines Reifens, der in einem Vergleichstest als
Referenzreifen verwendet wird.
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In
den Zeichnungen umfasst ein Notlaufreifen 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Laufstreifenabschnitt 2, ein Paar axial
beabstandete Wulstabschnitte 4, von denen jeder einen Wulstkern 5 enthält, ein Paar
Seitenwandabschnitte 3, eine Karkasse 6, die sich
zwischen den Wulstab schnitten 4 erstreckt, und einen Laufstreifenverstärkungsgürtel 7,
der radial außerhalb
der Karkasse 6 in dem Laufstreifenabschnitt 2 angeordnet
ist.
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In 1 weist
der Notlaufreifen 1 eine Größe für Personenkraftwagen auf, und
es ist ein Zustand des Reifens gezeigt, in dem er auf eine Standardradfelge
montiert ist und auf einen Standarddruck ausgepumpt ist, jedoch
mit keiner Reifenlast belastet ist (im Nachfolgenden der "normal aufgepumpte
unbelastete Zustand").
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In
diesem Zustand wird die unten erwähnte Stelle P der maximalen
Querschnittsbreite des Reifens an der äußeren Oberfläche des
Seitenwandabschnitts definiert. Des weiteren wird der unten erwähnte Laufstreifenrand
TE an der äußeren Oberfläche des
Laufstreifenabschnitts als der axial äußerste Rand des Bodenkontaktbereichs
in einem normalen belasteten Zustand des Reifens definiert, der
auf die Standardradfelge montiert ist und auf den Standarddruck
aufgepumpt ist und mit einer Standardbelastung belastet ist.
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Hier
ist die Standardfelge die "standard
rim", die in der
JATMA spezifiziert ist, die "Measuring
Rim", die in der
ETRTO spezifiziert ist, die "Design
Rim", die in der
TRA spezifiziert ist oder ähnliche.
Der Standarddruck ist der "maximum
air pressure" in
der JATMA, der "Inflation
Pressure" in der
ETRTO, der maximale Druck, der in der "Tire Load Limits at Various Cold Inflation
Pressures"-Tabelle
in der TRA oder ähnlichen
angegeben ist. Im Fall von Reifen für Personenkraftwagen werden
jedoch 180 kPa als der Standarddruck verwendet. Die Standardbelastung
ist die "maximum
load capacity" in
der JATMA, die "Load
Capacity" in der
ETRTO, der Maximalwert, der in der oben genannten Tabelle in der
TRA angegeben ist, oder dergleichen.
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Die
oben genannte Karkasse 6 umfasst eine innen liegende Karkasslage 10 und
eine außen
liegende Karkasslage 11.
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Die
innen liegende Karkasslage 10 erstreckt sich zwischen den
Wulstabschnitten 4 und ist um den Wulstkern 5 in
jedem Wulstabschnitt 4 von der axialen Innenseite zur Außenseite
des Reifens umgeschlagen, um einen Hauptabschnitt 10A,
der sich von dem Wulstkern durch den Laufstreifenabschnitt 2 und
die Seitenwandabschnitte 3 zu dem Wulstkern hin erstreckt,
und ein Paar Umschlagabschnitte 10B an der axialen Außenseite
des Hauptabschnitts 10A zu bilden. Die Umschlagabschnitte 10B enden
innerhalb eines radialen Höhenbereichs
zwischen dem Laufstreifenrand TE und der Stelle P der maximalen
Querschnittsbreite des Reifens.
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Jeder
Wulstabschnitt 4 ist zwischen dem Umschlagabschnitt 10B und
dem Hauptabschnitt 10A vorgesehen, wobei sich ein Wulstkernreiter 9,
der aus einem relativ hartem Gummi hergestellt ist, der vorzugsweise eine
Härte von
80 bis 96 Grad aufweist, von der radialen Außenseite des Wulstkerns 5 radial
nach außen
erstreckt, während
er sich zu seinem radial äußeren Ende 9E hin
verjüngt.
Die "Härte" eines Gummis bedeutet eine
Härte,
die mit einem Härtemesser
vom Typ A gemäß dem japanischen
Industriestandard K6253 gemessen ist.
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Die
außen
liegende Karkasslage 11 erstreckt sich zwischen den Wulstabschnitten 4 entlang
der Außenseite
des Hauptabschnitts 10A der innen liegenden Karkasslage 10,
wobei sie in jedem Wulstabschnitt 4 an der axialen Außenseite
des Wulstkernreiters 9 vorbeiführt. Im Gegensatz zu der innen
liegenden Karkasslage 10 sind die Ränder der außen liegenden Karkasslage 11 nicht
um die Wulstkerne 5 umgeschlagen und enden zwischen dem
Wulstkern 5 und dem Umschlagabschnitt 10B, so
dass sich die radiale Höhe
des radial inneren Endes der außen
liegenden Karkassla ge 11 in einem radialen Höhenbereich
zwischen dem radial äußersten
Ende und dem radial innersten Ende des Wulstkerns 5 befindet.
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Die
innen liegenden und außen
liegenden Karkasslagen 10 und 11 sind jeweils
aus Korden hergestellt, die radial unter einem Winkel von 75 bis
90 Grad in Bezug auf die Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind.
Für die
Karkasskorde können
organische Faserkorde, zum Beispiel Nylon, Polyester, Rayon, aromatisches
Polyamid und ähnliches
geeignet verwendet werden.
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Der
Gürtel 7 umfasst
einen Breaker, der mindestens zwei Querlagen 7A und 7B aus
Hochmodulgürtelkorden
wie beispielsweise aromatischem Faserkord aus aromatischem Polyamid,
Stahlkord und ähnlichem umfasst,
die unter einem Winkel von 10 bis 35 Grad in Bezug auf die Umfangsrichtung
des Reifens liegen. Der Breaker erstreckt sich im Wesentlichen über die
Gesamtbreite des Laufstreifenabschnitts. Es ist möglich, dass der
Gürtel 7 des
weiteren ein Band umfasst, das aus organischen Faserkorden wie zum
Beispiel Nylon oder ähnlichem
hergestellt ist und das an der Außenseite des Breakers unter
einem Winkel von nicht mehr als 5 Grad in Bezug auf die Umfangsrichtung
des Reifen spiralgewickelt ist.
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Die
Wulstabschnitte 4 sind jeweils mit einer Stahlkord-Verstärkungsschicht 20 versehen,
die sich in den Seitenwandabschnitt 3 erstreckt.
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Die
Stahlkord-Verstärkungsschicht 20 ist
aus einem Basisabschnitt 20A an der radialen Innenseite
des Wulstkerns 5, einem axial inneren Abschnitt 20i und
einem axial äußeren Abschnitt 20o hergestellt.
Der axial innere Abschnitt 20i erstreckt sich von dem Basisabschnitt 20A radial
nach außen,
wobei er an der axialen Innenseite des Wulstkerns 5 vorbei führt, und
an die axial äußere Oberfläche des
Hauptabschnitts 10A grenzt. Der axial äußere Abschnitt 20o erstreckt
sich von dem Basisabschnitt 20A radial nach außen, wobei
er an der axialen Außenseite
des Wulstkerns 5 und zwischen dem Wulstkernreiter 9 und
dem Umschlagabschnitt 10B vorbeiführt.
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Die
Stahlkord-Verstärkungsschicht 20 besteht
aus einer Lage von parallelen Stahlkorden, die unter einem Winkel
von 15 bis 45 Grad in Bezug auf die Umfangsrichtung des Reifens
liegen und eine Kordzahl oder einen Kordtiter von 30 bis 45/5 cm
aufweisen. Vorzugsweise wird der Durchmesser der Stahlkorde in einem Bereich
vom etwa 0,003- bis 0,010-fachen der Querschnittshöhe H des
Reifens in dem normal aufgepumpten unbelasteten Zustand angesetzt.
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In
dem Beispiel, das in 2 gezeigt ist, erstreckt sich
der axial innere Abschnitt 20i radial nach außen über das
radial äußere Ende 9E des
Wulstkernreiters 9 hinaus. An der radialen Innenseite des äußeren Endes 9E grenzt
der axial innere Abschnitt 20i an den Hauptabschnitt 10A und
den Wulstkernreiter 9. An der radialen Außenseite
des äußeren Endes 9E grenzt
er an den Hauptabschnitt 10A und die außen liegende Karkasslage 11.
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Der
axial äußere Abschnitt 20o erstreckt
sich radial nach außen über das
radial äußere Ende 9E des Wulstkernreiters 9 hinaus
und des weiteren über
das radial äußere Ende
des Umschlagabschnitts 10B hinaus, wobei er an den Umschlagabschnitt 10B grenzt.
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Die
Seitenwandabschnitte 3 sind jeweils mit einer axial inneren
Verstärkungsgummischicht 30 und
einer axial äußeren Verstärkungsgummischicht 31 versehen.
Die axial innere Verstärkungsgummischicht 30 ist entlang
der axialen Innenseite der Karkasse angeordnet, d.h., in diesem
Beispiel entlang des Hauptabschnittes 10A der innen liegenden
Karkasslage 10. Die axial äußere Verstärkungsgummischicht 31 ist
zwischen der außen
liegenden Karkasslage 11 und dem axial äußeren Abschnitt 20o angeordnet.
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Für die axial
inneren und äußeren Verstärkungsgummischichten 30 und 31 wird
vorzugsweise ein Gummi mit geringem Wärmeaufbau und einem komplexen
Elastizitätsmodul
von 7,0 bis 12,0 MPa und einem Verlustfaktor von nicht mehr als
0,02 verwendet. Das komplexe Elastizitätsmodul und der Verlustfaktor
werden unter der folgenden Bedingung gemessen: einer Temperatur
von 70 Grad C, einer Frequenz von 10 Hz, einer dynamischen Verzerrung
von ± 2
%.
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Die
axial inneren und äußeren Verstärkungsgummischichten 30 und 31 weisen
jeweils eine Halbmondform auf, die sich von einem dicken zentralen
Abschnitt M mit einer maximalen Dicke Ta und Tb zu deren radial
inneren Enden 30L, 31L und deren radial äußeren Enden 30U, 31U hin
verjüngt.
Die maximale Dicke Ta, Tb des zentralen Abschnittes M ist in der
Nähe der
radialen Höhe
Hm der Stelle P der maximalen Querschnittsbreite des Reifens angeordnet.
Hier meint der Ausdruck "in
der Nähe" einen radialen Höhenbereich zwischen
der Höhe
Hm +15 % der Höhe
H (radial auswärts)
und der Höhe
Hm –10
% der Höhe
H (radial einwärts).
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In
diesem Beispiel ist die axial innere Verstärkungsgummischicht 30 zwischen
dem Hauptabschnitt 10A und einem Innerliner 8 angeordnet.
Der Innerliner 8 ist aus einem gasundurchlässigen Gummi
hergestellt und entlang der inneren Oberfläche des Reifens angeordnet,
wobei er dem Reifenhohlraum zugewandt ist. Sein radial inneres Ende 30L ist
radial innen von dem radial äußeren Ende 9E des
Wulstkernreitergummis 9 angeordnet. Sein radial äußeres Ende 30U ist
in dem Laufstreifenabschnitt 2 unterhalb des Gürtels 7 angeordnet.
Somit überlappen
sich die axial innere Verstärkungsgummischicht 30 und
der Gürtel 7 gegenseitig
mit einer bestimmten axialen Breite 13.
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Die
axial äußere Verstärkungsgummischicht 31 ist
zwischen der außen
liegenden Karkasslage 11 und dem axial äußeren Abschnitt 20o an
der axialen Außenseite
davon angeordnet. Ihr radial inneres Ende 31L ist radial
innen von dem äußeren Ende 9E des
Wulstkernreiters 9 angeordnet. Ihr radial äußeres Ende 31U ist axial
außen
von dem axial äußeren Rand
des Gürtels 7 angeordnet,
ohne den Gürtel 7 zu überlappen.
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Der
oben genannte axial äußere Abschnitt 20o der
Stahlkordverstärkungsschicht 20 erstreckt
sich radial nach außen über das
radial äußere Ende 31U der
axial äußeren Verstärkungsgummischicht 31 hinaus.
An der radialen Außenseite
des radial äußeren Endes 31U und
an der radialen Innenseite des radial inneren Endes 31L grenzt
der axial äußere Abschnitt 20o an
die außen
liegende Karkasslage 11.
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Demgemäß ist die
axial äußere Verstärkungsgummischicht 31 vollständig zwischen
dem axial äußeren Abschnitt 20o und
der außen
liegenden Karkasslage 11 eingehüllt. Der Wulstkernreitergummi 9 ist
ebenfalls vollständig
zwischen dem axial inneren Abschnitt 20i und der außen liegenden
Karkasslage 11 eingehüllt.
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Wenn
bei der Stahlkordverstärkungsschicht 20 der
Stahlkordwinkel größer als
55 Grad, der Kordtiter kleiner als 30/5 cm und/oder der Korddurchmesser
kleiner als 0,003 × H
ist, dann wird die Steifheit unzureichend und es ist schwierig,
Reifenbelastungen zu tragen. Wenn der Stahlkordwinkel kleiner als
15 Grad, der Kordtiter größer als
45/5 cm und/oder der Korddurchmesser größer als 0,010 × H ist,
dann wird es schwierig, einen Reifenrohling mit einer Exaktheit
herzustellen und des weiteren neigt die Haltbarkeit aufgrund einer Spannungskonzentration
an den Stahlkorden dazu, abzunehmen.
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Es
ist vorzuziehen, dass sich der axial innere Abschnitt 20i bis
zu einer radialen Höhe
S1 in einem Bereich vom 1,0- bis 1,5-fachen der radialen Höhe Hm erstreckt,
und sich der axial äußere Abschnitt 20o bis zu
einer radialen Höhe
S2 in einem Bereich vom 1,0- bis 1,6-fachen der radialen Höhe Hm und
weiter als die Höhe
S1 erstreckt. Die "radiale
Höhe" ist ein Abstand,
der in dem normalen aufgepumpten unbelasteten Zustand von der Wulstbasislinie
BL radial nach außen
gemessen wird. Die Wulstbasislinie BL ist, wie es aus dem Stand
der Technik weithin bekannt ist, eine axial gezogene Linie, die
an einer Stelle vorbeiführt,
die dem nominalen Radfelgendurchmesser entspricht.
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Wenn
die Höhe
S1 und/oder die Höhe
S2 weniger als 1,0 × H
betragen, dann ist es schwierig, die Notlaufleistung zu verbessern.
Wenn die Höhe
S1 größer als
1,5 × Hm
ist, die Höhe
S2 größer als
1,6 × Hm
ist und/oder die Höhe
S1 größer als
die Höhe
S2 ist, dann ist es schwierig, das Reifengewicht zu verringern.
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Im
Fall einer Reifengröße für ein Personenkraftfahrzeug
von zum Beispiel 225/50R16 kann durch Einsetzen der oben genannten
Struktur die Summe Ta + Tb der maximalen Dicken Ta und Tb der inneren
und äußeren Verstärkungsgummischichten 30 und 31 auf
unter 12 mm beschränkt
werden, und eine Gewichtsreduzierung um etwa 0,6 kg ist möglich.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der der Seitenwandabschnitt, die
relativen axialen Stellen des axial äuße ren Abschnitts 20o,
die axial äußere Verstärkungsgummischicht 31 und
die außen
liegende Karkasslage 11 im Vergleich zu der vorhergehenden
Ausführungsform
verändert
sind. Der Rest ist nicht verändert.
Die oben genannten numerischen Beschränkungen für die vorhergehende Ausführungsform
können
auf diese Ausführungsform
angewendet werden.
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In
dieser Ausführungsform
erstreckt sich der axial äußere Abschnitt 20o radial
nach außen,
wobei er an den Wulstkernreiter 9 und den axial äußeren Abschnitt 20o grenzt.
Die außen
liegende Karkasslage 11 führt zwischen dem axial äußeren Abschnitt 20o und
dem Umschlagabschnitt 10B hindurch, wobei sie an den Umschlagabschnitt 10B grenzt.
Die axial äußere Verstärkungsgummischicht 31 ist
zwischen der außen
liegenden Karkasslage 11 und dem axial äußeren Abschnitt 20o angeordnet.
Auf die gleiche Weise wie in der vorhergehenden Ausführungsform
grenzt der axial äußere Abschnitt 20o an
die außen
liegende Karkasslage 11 an der radialen Außenseite
des radial äußeren Endes 31U und
an der radialen Innenseite des radial inneren Endes 31 L.
Dementsprechend ist die axial äußere Verstärkungsgummischicht 31 vollständig zwischen
diesen eingehüllt.
Der Wulstkernreitergummi 9 ist ebenfalls vollständig zwischen
den axial inneren und äußeren Abschnitten 20i und 20o eingehüllt.
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Vergleichstest
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Es
wurden Testreifen der Größe 225/50R16
für Personenkraftfahrzeuge
(Radfelgengröße: 16×7JJ) mit dem
Grundaufbau, der in 1 und 2 gezeigt
ist und den Spezifikationen, die in Tabelle 1 gezeigt sind, hergestellt
und wie folgt auf ihre Notlaufleistung getestet.
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Notlaufleistungstest:
ein japanischer FR-Personenkraftwagen mit 2500 cm3,
der an allen der vier Räder
mit Testreifen versehen wurde, (der Ven tileinsatz des rechten Vorderreifens
wurde entfernt, aber die anderen Reifen wurden normal aufgepumpt)
wurde kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h auf einer 2000
m-Kreisbahn gefahren, bis der Reifen brach (maximal 100 Runden),
um eine lauffähige
Distanz zu erhalten.
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Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 durch einen Index auf der Grundlage,
dass der des Referenzreifens 100 beträgt, erläutert. Je größer die
Indexzahl, desto besser die Notlaufleistung.
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Wie
es aus den Testergebnissen ersichtlich wird, könnte das Reifengewicht um 0,6
kg verringert werden, während
die Notlaufleistung auf dem gleichen Niveau wie das des Referenzreifens
gehalten wird.
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Neben
den Reifen eines Personenkraftfahrzeugs kann die vorliegende Erfindung
auf Kleintransporterreifen, Lastwagen-/Busreifen und ähnliche
angewendet werden.
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Die
axial innere Verstärkungsgummischicht
kann an der Innenseite eines Innerliners angeordnet sein, wobei
der Innerliner entlang der inneren Oberfläche der Karkasse vorgesehen
ist. Des weiteren ist es auch möglich,
den Innerliner durch Verwenden eines gasundurchlässigen Gummis als Deckgummi
für die
Karkasse wegzulassen.
