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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, im Speziellen
auf einen Diagonalreifen mit einem verbesserten inneren Laufflächenstruktur,
die geeignet für
Rennkarts ist.
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Kartfahren
ist eine der am schnellsten wachsenden Formen des Motorsports weltweit.
In den letzten Jahren erreichte die maximale Fahrgeschwindigkeit über 100
Stundenkilometer und die Fahrstrecke in einem Rennen wurde erhöht. Die
Kartreifen, die ein niedriges Aspektverhältnis von nicht mehr als 0,5
und einen sehr kleinen Durchmesser von nicht mehr als 300 mm aufweisen,
müssen
nicht nur eine ausgezeichnete Schnelllaufleistung wie Manövrierbarkeit
(Griffigkeit), Beschleunigung (Traktion) und dergleichen, sondern
auch eine lange Lebensdauer besitzen, die die ausgezeichnete Leistung
erhalten kann, um eine Rundenzeit zu verkürzen.
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Die
EP-A-908 329 offenbart einen Reifen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1. Ein ähnlicher
Reifen ist in der US-A-4 945 964 offen gelegt.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Diagonalreifen
bereitzustellen, in dem Manövrierbarkeit,
Beschleunigung und dergleichen verbessert sind und der ungeachtet
einer weichen Laufflächengummimischung
mit hoher Hysterese eine lange Lebensdauer besitzt und es dadurch
möglich
macht, eine Rundenzeit zu verkürzen.
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Dieses
Ziel wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail in Verbindung mit
den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
von dem Wulstabschnitt derselben.
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3 ist
eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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4 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
von dem Wulstabschnitt derselben.
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In
den Zeichnungen umfasst ein Diagonalreifen 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Laufflächenabschnitt 2,
ein Paar Seitenwandabschnitte 3, ein Paar Wulstabschnitte 4,
jeweils mit einem Wulstkern 5 darin, und eine Karkasse 6,
die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 erstreckt. Der
Diagonalreifen 1 ist ein profilloser Rennreifen mit einem
geringen Aspektverhältnis
für Rennkarts
und weist einen Gesamtdurchmesser DT von nicht mehr als 300 mm und
ein Aspektverhältnis
(Höhe H/Breite
w) von nicht mehr als 0,5 auf.
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Ein
Laufflächengummi 2G ist
direkt an der radialen Außenseite
des Kronenabschnittes der Karkasse 6 angeordnet, und zwar
ist an der radialen Außenseite
der Karkasse 6 ein Laufflächenverstärkungsgürtel wie ein Breaker und Band
nicht vorgesehen.
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Der
Laufflächengummi 2G ist
aus einer Rennmischung hergestellt und sein Verlusttangens (tan
delta) liegt in einem Bereich von 0,40 bis 0,60. Somit ist der Hystereseverlust
relativ groß.
Im Ergebnis besteht die Möglichkeit,
dass während
eines Schnelllaufs die Temperatur des Laufflä chengummis mehr als 100 Grad
C erreicht und demgemäß werden
die Karkasskorde auf beinahe dieselbe Temperatur erwärmt. Ferner
ist seine Härte
in einem Bereich von 35 bis 70 Grad, vorzugsweise 40 bis 55 Grad
festgelegt.
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Um
eine Wärmeentwicklung
und einen daraus resultierenden Defekt in dem Laufflächenabschnitt
zu verhindern, wird ein relativ dünner Gummi als der Laufflächengummi 2G verwendet
und seine Dicke T ist in einem Bereich von 3,0 bis 5.0 mm an dem
Reifenäquator
C festgelegt. Die Dicke T ist über
die gesamte Laufflächenbreite
beinahe konstant.
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Wenn
die Dicke T weniger als 3,0 mm beträgt und/oder die Härte weniger
als 40 Grad beträgt,
wird es unmöglich,
einen notwendigen MTBF-Zeitwert
zu erhalten.
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Wenn
der Verlusttangens (tan delta) weniger als 0,40 beträgt, wird
die Griffigkeitsleistung unzureichend für eine Rennkartanwendung. Wenn
der Verlusttangens (tan delta) mehr als 0,60 beträgt, besteht,
da die Wärmeentwicklung
stark zunimmt, eine Tendenz zu Reifenplatzern. Die Gummihärte bedeutet
hier die Durometer-Type-A-Härte,
gemessen gemäß der japanischen
Industrienorm JIS-K6253 bei einer Temperatur von 23 Grad C.
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Der
Verlusttangens (tan delta) wird mit einem von IWAMOTO SEISAKUSYO
hergestellten Viskoelastizitätsspektrometer
unter den folgenden Bedingungen gemessen: Anfangsdehnung 10 %, Amplitude
der dynamischen Beanspruchung +/–1 %, Frequenz 10 Hz, Temperatur
50 Grad C.
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Die
Karkasse 6 umfasst zwei Kreuzlagen 6A und 6B aus
Korden 10, die mit einem Gummierungsgummi 11 gummiert
sind. In jeder der Kreuzla gen 6A und 6B sind die
Korde 10 unter einem bestimmten Winkel in dem Bereich von
25 bis 38 Grad in Bezug auf den Reifenäquator angeordnet. Der Kordwinkel
der inneren Lage 6A ist numerisch im Wesentlichen derselbe
wie der Kordwinkel der äußeren Lage 6B.
Aber in Bezug auf die Richtung sind sie einander entgegengesetzt,
und zwar sind ihre Neigungen in Bezug auf den Reifenäquator entgegengesetzt.
Jede Lage 6A, 6B erstreckt sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch
den Laufflächenabschnitt 2 und
die Seitenwandabschnitte 3 und ist in jedem Wulstabschnitt 4 von
der Innenseite zu der Außenseite
des Reifens um den Wulstkern 5 umgeschlagen, um ein Paar
Umschlagabschnitte und einen Hauptabschnitt dazwischen zu bilden.
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Die
Wulstabschnitte 4 sind jeweils zwischen dem Karkassumschlagabschnitt
und -hauptabschnitt mit einem Wulstkernreitergummi 8 versehen.
Der Wulstkernreitergummi 8 erstreckt sich von dem Wulstkern 5 radial
nach außen
in den Seitenwandabschnitt 3, um Steifigkeit für den Wulstabschnitt 4 bereitzustellen
und einen unteren Seitenwandabschnitt zu verstärken. Der axial innere Umschlagabschnitt
erstreckt sich bis zu etwa 50 % der Reifenquerschnittshöhe H. Der
axial äußere Umschlagabschnitt
erstreckt sich über
50 % der Reifenquerschnittshöhe
H über
das radial äußere Ende
des Wulstkernreitergummis 8 hinaus.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die Karkasse 6 zumindest eine Lage 12 aus
Polyethylen-2,6-naphthalat- (PEN-) Faserkorden 10A.
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Die
Dicke D des PEN-Faserkords 10A ist in einem Bereich von
500 bis 2500 dtex festgelegt. Was die Kordstruktur betrifft, wird
vorzugsweise eine regelmäßige Schichtstruktur
verwendet, wobei die PEN-Fasern in einer ersten Richtung zu einer
Litze verdrillt sind (Litzenverdrillung) und zwei Litzen in der
entgegengesetzten Richtung zu einem Kord verdrillt (Kord verdrillung)
sind. Die Litzenverdrillung und Kordverdrillung sind vorzugsweise
in einem Bereich von 30 bis 60 Drehungen/10 cm festgelegt.
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Vorzugsweise
ist eine mittlere prozentuale Dehnung des PEN-Faserkords 10A bei
einer Belastung von 66 N in einem Bereich von 2,0 bis 4,0 % festgelegt.
Die mittlere prozentuale Dehnung ist hier bei einer Temperatur von
20 Grad C und einer Feuchtigkeit von 65 % gemessen.
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Was
die Dichte der PEN-Faserkorde 10A in der PEN-Kordlage 12 betrifft,
ist die Kordzahl N in einem Bereich von 35 bis 90/5 cm festgelegt,
und im Fall von Rennkarts ist es vorzuziehen, dass das Produkt DXN der
Korddicke D in dtex und der Kordzahl N (/5 cm) in einem Bereich
von 75000 bis 90000 festgelegt ist.
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Die
folgende Tabelle 1 zeigt Eigenschaften eines PEN-Faserkords, PET-Faserkords und Aramidfaserkords. Tabelle
1
- * Kordstruktur: eine regelmäßige Schichtstruktur
aus zwei Litzen.
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In
dem PET-Faserkord ist der Energieverlust (tan delta) wünschenswerterweise
sehr klein, wodurch es möglich
ist, den Rollwiderstand und die Beschleunigungsleistung zu verbessern.
Der Elastizitätsmodul schwankt
jedoch stark, wenn sich die Temperatur ändert. Wenn die Temperatur
von 25 Grad C auf 100 Grad C ansteigt, nimmt der Elastizitätsmodul
um etwa 20 % ab. Daher besteht eine Möglichkeit, dass die Manövrierbarkeit
sich bei einem Schnelllauf verschlechtert.
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In
dem Aramidfaserkord ist der Elastizitätsmodul hoch, und die Elastizitätsmodulschwankung
ist wünschenswerterweise
klein. Der Energieverlust ist jedoch relativ groß, was für die Beschleunigungsleistung
nicht wünschenswert
ist.
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In
dem Fall des PEN-Faserkords ist der Elastizitätsmodul höher als bei dem PET-Faserkord
und bei Raumtemperatur zeigt sich ein Wert nahe dem des Aramidfaserkords.
Ferner ist die Elastizitätsmodulschwankung
infolge von Temperaturänderung
wünschenswert
klein, und der Energieverlust (tan delta) ist ebenfalls klein.
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Somit
besitzt der PEN-Faserkord vorteilhafte Eigenschaften des PET-Faserkords und des
Aramidfaserkords. Im Ergebnis wird es möglich, die oben erwähnte Rennmischung
mit hoher Hysterese für
den Laufflächengummi 2G zu
verwenden, ohne die Steifigkeit zu verringern, und nicht nur die
Straßengriffigkeitsleistung,
sondern auch die Schnelllaufmanövrierbarkeit
können
verbessert werden.
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Wenn
die Korddicke D weniger als 500 dtex beträgt, wird die Biegesteifigkeit
des Laufflächenabschnittes
ungenügend,
um eine stabile Bodenkontaktfläche
bereitzustellen. Wenn die Korddicke D mehr als 2500 dtex beträgt, wird
die Biegesteifigkeit übermäßig hoch
und der Bodenkontaktbereich wird kleiner
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Wenn
die Verdrillungszahl weniger als 30 Drehungen/10 cm beträgt, nimmt
die Ermüdungsfestigkeit ab
und es besteht die Tendenz, dass ein Kordversagen auftritt. Wenn
die Verdrillungszahl mehr als 60 Drehun gen/10 cm beträgt, nimmt
die prozentuale Dehnung des Kords zu, und es wird schwierig, eine
ausreichende Steifigkeit für
einen Schnelllauf bereitzustellen.
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Wenn
die dazwischen liegende prozentuale Dehnung weniger als 2,0 % beträgt, besteht,
da die Karkasse eine Diagonalstruktur aufweist, die Tendenz, dass
die Karkasse eine teilweise Verformung verursacht. Wenn die mittlere
prozentuale Dehnung mehr als 4,0 % beträgt, wird es schwierig, die
Eigenschaften des PEN-Kords zu nutzen, und im Ergebnis ist es schwierig,
das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
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In
der in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsform
besteht die Karkasse 6 aus den beiden Kreuzlagen 6A und 6B und
beide der Lagen 6A und 6B sind die PEN-Kordlage 12.
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In
einer weiteren in den 3 und 4 gezeigten
Ausführungsform
besteht die Karkasse 6 aus den zwei Kreuzlagen 6A und 6B,
wobei die innere Lage 6A die PEN-Kordlage 12 ist,
die äußere Lage 6B aber
eine Aramidkordlage 13 ist, die aus Aramidfaserkorden 10B besteht.
Da die innere Lage 6A mehr Druckbeanspruchung unterworfen
ist als die äußere Lage 6B,
werden die gegen solch eine Beanspruchung relativ starken PEN-Faserkorde 10A verwendet.
Indessen werden, da die äußere Lage 6B mehr
Zugbeanspruchung unterworfen ist als die innere Lage 6A,
die gegen Zugbeanspruchung sehr starken Aramidfaserkorde 10B verwendet.
Daher kann die Schnelllaufmanövrierbarkeit
durch die Aramidkordlage 13 weiter verbessert werden, während die
Traktionsleistung durch die PEN-Kordlage 12 verbessert
ist.
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In
jedem Fall ist die Härte
des Gummierungsgummis 11 für die Karkasskorde 10 (10A, 10B)
in einem Bereich von 50 bis 70 Grad, vorzugs weise 55 bis 65 Grad
festgelegt, der Gummi ist nämlich
relativ weich im Vergleich mit jenen in Luftreifen anderer Kategorien.
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Ferner
ist es vorzuziehen, dass die Härte
des Gummierungsgummis 11 größer als jene des Laufflächengummis 2G ist,
um eine Lösung
des Laufflächengummis 2G und
der PEN-Kordlage zu verhindern. Wie in den 2 und 4 gezeigt,
ist die Abdeckdicke (t) des Gummierungsgummis 11 über den äußersten
Karkasskorden 10 (10A, 10B) in einem
Bereich von nicht mehr als 1,0 mm festgelegt. Demgemäß beträgt der Abstand
zwischen dem Laufflächengummi 2G und
den äußersten
Karkasskorden 10 höchstens
1,0 mm. Die Abdeckdicke (t) liegt üblicherweise in einem Bereich
von 0,2 bis 0,5 mm.
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Wie
oben beschrieben ist der Laufflächengummi 2G sehr
dünn und
relativ weich. Demgemäß beeinträchtigen
die Eigenschaften der Karkasskorde und Karkasslagen die Reifenleistung
nicht wenig. Indem die Karkasse wie oben aufgebaut ist, kann die
Reifenleistung wie Griffigkeit, Traktion, Manövrierbarkeit und dergleichen
wirksam verbessert werden und gleichzeitig kann die Lebensdauer
erhöht
werden.
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Vergleichstests
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Diagonalreifen
für Rennkarts
mit der in 1 gezeigten Struktur wurden
hergestellt und Vergleichstests wurden durchgeführt.
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In
den Tests wurde ein mit Testreifen (Vorderreifengröße: 10 × 4,50-5,
Hinterreifengröße: 11 × 7,10-5) versehenes
Rennkart zehn Runden auf einer Rennstrecke mit 1050 Metern Gesamtlänge gefahren
und die Rundenzeit wurde gemessen. In Tabelle 2 sind die durchschnittliche
Rundenzeit der zweiten und dritten Runde und die durchschnittliche
Rundenzeit der neunten und zehnten Runde gezeigt. Ferner wurden
die Griffigkeitsleistung (Manövrierbarkeit),
Traktionsleistung (Beschleunigung) und das Beibehalten der Leistung
(Leistungsänderung)
nach dem Gefühl
des Fahrers in einer fünfstufigen
Skala bewertet. Je höher
die Stufe ist, umso besser ist die Leistung.
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Tabelle
3 – Gemeinsame
Spezifikationen
