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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, insbesondere
auf eine Seitenwandstruktur, die in der Lage ist, die Haltbarkeit
zu verbessern.
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In
den letzten Jahren werden verbreitet Niederquerschnittsreifen, deren
Aspektverhältnis
weniger als 60 % beträgt,
verwendet. Insbesondere bei Reifen mit sehr niedrigem Querschnitt,
die bei Hochleistungs-Sportwagen, Personenwagen etc. verwendet werden,
erreicht das Aspektverhältnis
35 % oder weniger.
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Bei
solch einem Niederquerschnittsreifen wird, wie in 4 gezeigt,
da die Reifenquerschnittshöhe niedrig
ist, die Höhe
des Umschlags (a2) der Karkasse (a) relativ hoch und die Kante (e)
des Karkassumschlags (a2) gelangt in die Nähe des Reifenschulterbereichs
(d) oder des oberen Seitenwandabschnitts (c), die beim Fahren eine
große
Biegeverformung erfahren. Im Ergebnis nimmt die Wahrscheinlichkeit
einer Karkasslagen-Kantenablösung
infolge Spannungskonzentration an der Kante (e) zu. Es wird auf
die Offenlegung der US-A-3 598 165 und JP-A-03 246 103 hingewiesen.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen
bereitzustellen, bei dem die Karkasslagen-Kantenablösung wirksam
verhindert wird, um die Haltbarkeit zu verbessern.
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Dieses
Ziel wird durch einen Luftreifen gemäß Anspruch 1 erreicht.
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Nun
wird im Detail eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
von dessen Seitenwandabschnitt.
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3 ist
eine Querschnittsansicht eines in Vergleichstests verwendeten Referenzreifens.
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4 ist
eine Querschnittsansicht zum Erklären eines Problems eines Niederquerschnittsreifens.
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In
den Zeichnungen umfasst ein Luftreifen 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Laufflächenabschnitt 2,
ein Paar Seitenwandabschnitte 3, ein Paar Wulstabschnitte 4,
jeweils mit einem Wulstkern darin, eine Karkasse 6, die
sich zwischen den Wulstabschnitten 4 erstreckt, und einen
Laufflächenverstärkungsgürtel 7, 9.
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In
der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform
ist der Reifen 1 ein Radialreifen für Personenwagen, dessen Aspektverhältnis weniger
als 50 % (in diesem Beispiel 35 %) beträgt. Gezeigt ist sein normal aufgepumpter,
unbelasteter Zustand.
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Der
normal aufgepumpte, unbelastete Zustand bedeutet, dass der Reifen
auf eine Standardradfelge J aufgezogen und auf einen Standarddruck
aufgepumpt, aber mit keiner Reifenbelastung belastet ist. Die Standardfelge
ist die „Standardfelge" gemäß JATMA,
die „Messfelge" gemäß ETRTO,
die „Designfelge" gemäß TRA oder
dergleichen. Der Standarddruck ist der „maximale Luftdruck" gemäß JATMA,
der „Aufpumpdruck" nach ETRTO, der
maximale in der Tabelle „Tire
Load Limits at Various Cold Inflation Pressures" (Reifenbelastungsgrenzen bei verschiedenen
kalten Aufpumpdrücken)
gemäß TRA angegebene
Druck oder dergleichen. Im Fall von Personenwagenreifen werden jedoch
180 kPa als Standarddruck verwendet. Der unten erwähnte Standardbelastungszustand
bedeutet, dass der Reifen auf die Standardradfelge J aufgezogen
und auf den Standarddruck aufgepumpt und dann mit einer Standardbelastung
belastet wird. Die Standardbelastung ist die „maximale Tragfähigkeit" gemäß JATMA,
die „Tragfähigkeit" gemäß ETRTO,
der maximale in der oben erwähnten
Tabelle angegebene Wert gemäß TRA oder
dergleichen. Die unten erwähnten
verschiedenen radialen Höhen
werden hier in dem normal aufgepumpten, unbelasteten Zustand gemessen.
Die Laufflächenkanten E
sind definiert als die axial äußersten
Kanten des Bodenkontaktbereichs in dem Standardbelastungszustand.
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Die
Karkasse 6 umfasst zumindest eine Lage aus Korden, die
radial unter einem Winkel von 90 bis 75 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C
angeordnet sind und sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch
den Laufflächenabschnitt 2 und
Seitenwandabschnitte 3 erstrecken und um den Wulstkern 5 in
jedem der Wulstabschnitte 4 von der Innenseite zu der Außenseite
des Reifens umgeschlagen sind, um ein Paar Umschlagabschnitte 6b und
einen Hauptabschnitt 6a dazwischen zu bilden.
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Für die Karkasskorde
werden vorzugsweise Korde aus organischen Fasern, z. B. aus Polyester,
Nylon, Rayon und dergleichen verwendet. In Übereinstimmung mit der erforderlichen
Leistung können
aber auch Stahlkorde verwendet werden.
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In
diesem Beispiel besteht die Karkasse 6 aus zwei Lagen von
Korden aus organischen Fasern, und zwar einer inneren Karkasslage 6A,
die einen Hauptabschnitt 6a1 und ein Paar Umschlagabschnitte 6b1 umfasst,
und einer äußeren Karkasslage 6B,
die einen Hauptabschnitt 6a2 und ein Paar Umschlagabschnitte 6b2 umfasst.
In der äußeren Karkasslage 6B ist
die Höhe
Hb des radial äußeren Endes
des Umschlagabschnitts 6b2 in einem Bereich von weniger
als 50 %, in diesem Beispiel 1 bis 25 % der Reifenquerschnittshöhe H, jeweils
gemessen von der Wulstbasislinie BL, festgelegt. In der inneren
Karkasslage 6A ist die Höhe Ha des radial äußeren Endes
des Umschlagabschnitts 6b1 in einem Bereich von 35 bis
80 %, vorzugsweise 40 bis 65 % der Reifenquerschnittshöhe H, jeweils
von der Wulstbasislinie BL, festgelegt.
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Somit
kann gesagt werden, dass die Karkasse 6 aus dem Karkasshauptabschnitt 6a,
der sich von Wulstkern zu Wulstkern erstreckt, und einem Paar Karkassumschläge 6b,
das sich von der axialen Außenseite des
Wulstkerns zu dem oberen Seitenwandabschnitt erstreckt, besteht.
In diesem Beispiel ist der Karkasshauptabschnitt 6a aus
den Hauptabschnitten 6a1 und 6a2 hergestellt,
und jeder Karkassumschlag 6b ist aus den Umschlagabschnitten 6b1 und 6b2 hergestellt.
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Neben
der oben erwähnten
Kombination der Karkasslage 6A und der Karkasslage 6B können auch weitere
Kombinationen möglich
sein, z. B. eine Kombination der Karkasslage 6A mit hohen
Umschlagabschnitten 6b1 und einer weiteren Karkasslage,
die keinen Umschlagabschnitt aufweist, eine Kombination der Karkasslage 6A mit
hohen Umschlagabschnitten 6b1 und einer Karkasslage mit ähnlich hohen
Umschlagabschnitten und dergleichen. Ferner ist auch eine alleinige
Verwendung der Karkasslage 6A mit hohen Umschlagabschnitten 6b1 möglich.
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Die
Wulstabschnitte 4 sind zwischen dem Karkasshauptabschnitt 6a und
Karkassumschlag 6b jeweils mit einem aus einer Hartgummimischung
hergestellten Wulstkernreiter 8 versehen. Der Wulstkernreiter 8 erstreckt sich
von der radial äußeren Fläche des
Wulstkerns 5 radial nach außen, während er sich zu seinem radial äußeren Ende
hin verjüngt.
Seine axial innere Oberfläche
berührt
den Karkasshauptabschnitt 6a, und die axial äußere Oberfläche berührt den
Karkassumschlag 6b. Der Wulstkernreiter 8 ist
zusammen mit dem Wulstkern 5 vollständig in der Karkasse eingehüllt.
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Mit
anderen Worten, der Karkassumschlag 6b erstreckt sich derart
radial nach außen über das
radial äußere Ende
des Wulstkernreiters hinaus, dass er den Karkasshauptabschnitt 6a in
einem vorbestimmten Bereich zwischen zwei radialen Höhen berührt und
einen Berührungsteil 17 bildet.
Danach trennt sich der Karkassumschlag 6b wieder von dem
Karkasshauptabschnitt 6a. Dieser Trennungsteil 19 setzt
sich bis zu seinem radial äußeren Ende
Y fort. Zwischen diesen zwei radialen Höhen liegt die maximale Querschnittsbreite
des Karkasshauptabschnitts 6a in dem oben erwähnten normal
aufgepumpten, unbelasteten Zustand.
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Der
oben erwähnte
Laufflächenverstärkungsgürtel umfasst
einen Breaker 7 und optional ein Band 9.
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Der
Breaker 7 umfasst zwei gekreuzte Lagen 7A und 7B aus
parallel zueinander unter einem Winkel von etwa 10 Grad bis etwa
40 Grad in Bezug auf den Reifenäquator
gelegten Korden mit einem hohen Modul.
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Das
Band 9 ist aus Korden aus organischen Fasern, deren Kordwinkel
in Bezug auf den Reifenäquator im
Wesentlichen null und zwar maximal etwa 5 Grad betragen, hergestellt.
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In
diesem Beispiel besteht der Breaker 7 aus zwei gekreuzten
Lagen 7A und 7B aus parallelen Stahlkorden, und
das Band 9 besteht aus einem Paar axial beabstandeter Kantenlagen 9A,
die die Breakerkanten bedecken, und einer Lage 9B mit voller
Breite, die im Wesentlichen die gesamte Breite des Breakers 7 bedeckt.
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Der
Laufflächenabschnitt 2 ist
radial außerhalb
des Gürtels
mit einem Laufflächengummi 10 versehen. Der
Laufflächengummi 10 ist
so definiert, dass er zwischen der radialen Außenseite des Gürtels (Band 9)
und der Laufflächenfläche 2a vorhanden
ist. Was andererseits die axiale Ausdehnung betrifft, ist der Laufflächengummi 10 so
definiert, dass er sich zumindest zwischen den oben erwähnten Laufflächenkanten
E erstreckt. Üblicherweise
erstreckt er sich geringfügig über die
Laufflächenkanten
E hinaus. Der Laufflächengummi 10 kann
aus einer einzigen Gummimischung hergestellt sein, es ist aber auch
möglich,
den Laufflächengummi 10 aus
zwei oder mehr verschiedenen Gummimischungen, die eine geschichtete
Struktur bilden und die radial äußerste Oberteilgummischicht
und die radial innerste Basisgummischicht umfassen, herzustellen.
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Auf
jeder Seite des Laufflächengummis 10 ist
ein Wing-Gummi 11, der den Laufflächengummi 10 und den
unten erwähnten,
oberen Seitenwandgummi Sg überbrückt, angeordnet.
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Der
Wing-Gummi 11 ist aus einer weicheren Gummimischung als
der Laufflächengummi
hergestellt und weist eine Härte
gemäß JIS-Typ-A-Durometer von 45
bis 60 Grad, vorzugsweise 50 bis 58 Grad, noch bevorzugter 52 bis
56 Grad auf. Der Wing-Gummi 11 ist so definiert, dass er
eine axial innere Fläche 15,
die die Seitenfläche
des Laufflächengummis 10 berührt, eine
radial äußere Fläche 16,
die sich von dem Schnittpunkt R zwischen der axial inneren Fläche 15 und
der äußeren Oberfläche des
Reifens axial nach außen
und radial nach innen zu einem Punkt P erstreckt, während sie
einen Teil der äußeren Oberfläche des
Reifens defi niert, eine axial äußere Oberfläche 13,
die sich von dem Punkt P zu einem Punkt Q auf dem Karkasshauptabschnitt 6a (in
diesem Beispiel 6a2) radial nach innen erstreckt, und eine
radial innere Fläche 12,
die sich von dem Punkt Q zu dem Schnittpunkt zwischen der axial
inneren Fläche 15 und
dem Karkasshauptabschnitt 6a erstreckt, während sie
an den Karkasshauptabschnitt 6a stößt, aufweist.
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Die
radial äußere Fläche 16 ist
axial außerhalb
der Laufflächenkante
E ausgebildet, und der Abstand dazwischen ist vorzugsweise in einem
Bereich von 2 bis 10 mm festgelegt, wodurch ein teilweiser Verschleiß des relativ
weichen Wing-Gummis infolge seines Bodenkontakts vermieden werden
kann.
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Der
oben erwähnte
Punkt Q entspricht dem Trennungspunkt des oben erwähnten Trennungsteils 19, und
der Trennungsteil 19 erstreckt sich entlang der axial äußeren Oberfläche 13.
Mit anderen Worten, ein sich verjüngender radial innerer Endabschnitt
des Wing-Gummis 11 ist zwischen dem Karkasshauptabschnitt 6a und
Karkassumschlag 6b bis zu dem Trennungspunkt Q eingesetzt.
Der Trennungsteil 19 endet in der Mitte der axial äußeren Oberfläche 13.
In einem Bereich von seinem radial äußeren Ende Y zu dem Punkt P
gelangt der Wing-Gummi 11 mit dem oberen Seitenwandgummi
Sg in Kontakt.
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Der
obere Seitenwandgummi Sg ist in jedem Seitenwandabschnitt 3 angeordnet
und aus einer anderen Gummimischung als der Wing-Gummi 11 hergestellt.
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In
diesem Beispiel bildet, wie in 2 gezeigt,
der obere Seitenwandgummi Sg einen axial nach außen vorstehenden Felgenprotektor 4a,
der über
das Felgenhorn F der Radfelge J übersteht.
Da der obere Seitenwand gummi Sg relativ dick ist, ist es notwendig,
den Seitenwandabschnitt mit einer entsprechenden Dehnbarkeit zu
versehen, indem die Härte
verringert wird. Daher ist die Härte
des oberen Seitenwandgummis Sg gemäß JIS-Typ-A-Durometer in einem
Bereich von 45 bis 65 Grad, vorzugsweise 50 bis 60 Grad festgelegt.
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An
der radialen Innenseite des oberen Seitenwandgummis Sg ist ein unterer
Seitenwandgummi Bg, der härter
als der obere Seitenwandgummi Sg ist, angeordnet, um die Biegesteifigkeit
des Seitenwandabschnitts 3 zu verbessern. Die Härte des
unteren Seitenwandgummis Bg gemäß JIS-Typ-A-Durometer ist in
einem Bereich von 65 bis 95 Grad, vorzugsweise 70 bis 85 Grad festgelegt.
Der obere Seitenwandgummi Sg gelangt mit dem Wing-Gummi 11 in
einem Bereich zwischen den Punkten P und Y in Kontakt und er gelangt mit
dem Karkassumschlag 6b in einem Bereich zwischen dem Punkt
Y und einem Punkt S auf der axial äußeren Fläche des Karkassumschlags 6b in
Kontakt. In diesem Beispiel ist der Punkt S in dem oben erwähnten Berührungsteil 17 angeordnet.
Die Grenze zwischen dem oberen Seitenwandgummi Sg und unteren Seitenwandgummi
Bg verläuft
axial nach außen
und radial nach innen von dem Punkt S zu einem Punkt T an der Unterseite
des Felgenprotektors 4a. Der untere Seitenwandgummi Bg
weist eine radial äußere Fläche, die
den die oben erwähnte
Grenze definierenden oberen Seitenwandgummi Sg berührt, eine
axial innere Fläche,
die den Karkassumschlag 6b berührt, und eine axial äußere Fläche, die
zu der Außenseite
des Reifens offen liegt und sich zumindest über einen Bereich, der unter
einer kollabierten Bedingung oder Schwerlastbedingungen mit dem
Felgenhorn F in Kontakt gelangen kann, erstreckt, auf. Im Ergebnis
weist der untere Seitenwandgummi Bg eine allgemein dreieckige Querschnittsform
auf.
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Der
oben erwähnte
Punkt T ist der radial äußerste Punkt
des unteren Seitenwandgummis Bg. Die Dicke des unteren Seitenwandgummis
Bg, gemessen in der axialen Richtung des Reifens, nimmt kontinuierlich von
dem unteren Seitenwandgummi Bg zu seinem radial äußeren Ende (Punkt S) und radial
inneren Ende hin ab.
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Die
Dicke des Wing-Gummis 11, gemessen in der axialen Richtung
des Reifens, nimmt kontinuierlich von dem Trennungspunkt Q zu dem
radial äußeren Ende
Y des Trennungsteils 19 hin zu. Die Dicke des Wing-Gummis 11 und
die Dicke des oberen Seitenwandgummis Sg, gemessen in der axialen
Richtung des Reifens, nehmen allmählich von dem radial äußeren Ende
Y zu dem Punkt P hin ab.
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Die
Dicke t1 des Wing-Gummis 11, gemessen entlang einer geraden,
senkrecht zu der äußeren Oberfläche des
Reifens gezogenen Linie N-N, die an dem äußeren Ende Y des Trennungsteils 19 vorbei
verläuft, ist
in einem Bereich von 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 8 mm festgelegt.
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Die
Gummidicke t2, gemessen entlang der oben erwähnten geraden Linie N-N von
dem äußeren Ende Y
des Trennungsteils 19 zu der äußeren Oberfläche des
Reifens, ist in einem Bereich von 1 bis 15 mm, vorzugsweise 2 bis
10 mm festgelegt.
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Die
Länge L1
des Trennungsteils 19, gemessen entlang der axial äußeren Oberfläche 13,
ist in einem Bereich von 1 bis 15 mm, vorzugsweise 3 bis 10 mm,
bevorzugter 5 bis 8 mm festgelegt.
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Die
Länge L2,
gemessen entlang der axial äußeren Oberfläche 13 von
dem radial äußeren Ende
Y zu dem Punkt P, ist vorzugsweise in einem Bereich von 3 bis 30
mm, bevorzugter 5 bis 20 mm festgelegt.
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Die
radiale Höhe
HQ des Punkts Q von der Wulstbasislinie BL ist in dem Bereich von
35 bis 75 %, vorzugsweise 40 bis 60 % der Reifenquerschnittshöhe H festgelegt.
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Vergleichstests
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Testreifen
der Größe 225/35ZR19
(Felgengröße: 8JX19)
mit dem in 1 gezeigten Aufbau wurden hergestellt
und wie folgt auf Haltbarkeit und Spurhaltigkeit getestet.
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1) Haltbarkeitstest
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Unter
Verwendung einer Testwalze mit einem Radius von 0,85 Meter wurde
der auf 220 kPa aufgepumpte Testreifen mit einer Geschwindigkeit
von 80 km/h unter einer Belastung von 5,5 kN gefahren und die Laufstrecke
bis zum Bruch wurde gemessen. Wenn die Laufstrecke 30.000 km erreichte,
wurde der Test beendet.
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2) Spurhaltigkeitstest
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Beim
Fahren eines an allen vier Rädern
mit Testreifen versehenen 2500-cm3-Personenwagens auf einer trockenen Asphaltstraße bewertete
der Testfahrer die Spurhaltigkeit basierend auf Ansprechen, Stabilität, Griffigkeit
und dergleichen. Die Ergebnisse sind durch einen Index angegeben,
der darauf basiert, dass er bei Ref. 1 gleich 100 ist. Je höher der
Index, umso besser die Leistung.
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Die
Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle
1
- *1) Ähnlich
wie 3, die der äußeren Karkasslage 6B entsprechende äußere Karkasslage
wurde aber entfernt.
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Die
Testergebnisse haben bestätigt,
dass die Reifen gemäß der Erfindung
sowohl in Haltbarkeit als auch in Spurhaltigkeit verbessert werden
können.
