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Diese Erfindung betrifft pneumatische Radialreifen mit
verbesserten Laufeigenschaften.
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Insbesondere die Verbesserung der Laufeigenschaften bei
diesem Reifentyp wird bei pneumatischen Radialreifen für
Passagierfahrzeuge nachdrücklich verlangt, da es
erforderlich ist, immer ein stabiles Lenkverhalten im
Passagierfahrzeug zu gewährleisten, und zwar in Übereinstimmung mit
einer bemerkenswerten Ausrüstungsfülle und
Leistungskenndaten des Passagierfahrzeuges wie auch mit der
Vergrößerung und der Entwicklung der Straßennetze.
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Um die Laufeigenschaften des pneumatischen Reifen zu
verbessern, ist es notwendig, eine ausreichende Steifheit im
Laufflächenabschnitt und im Wulstabschnitt des Reifens zu
erhalten. Zu diesem Zweck werden als Gegenmaßnahmen in
Betracht gezogen: Eine Erhöhung der Verstärkung der
Laufflächen- und Wulstabschnitte, eine Erhöhung des Luftdruckes
im Reifeninnern und dergleichen.
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Jedoch ist die Menge der Verstärkungsglieder, die zur
Erhöhung der Verstärkung erforderlich sind und benutzt
werden im allgemeinen so hoch gesteigert, daß die Kosten in
unerwünschter Weise ansteigen. Wenn andererseits der
Innendruck höher wird, verringert sich der
Bodenkontaktbereich des Laufflächenabschnittes und behindert die
Übertragung der notwendigen Kraft. Infolgedessen werden das
Lenkverhalten sowie die Anzugs- und Bremseigenschaften
herabgesetzt.
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Dies bedeutet, daß der Reifen unter einem solchen
Innendruck eingesetzt werden sollte, daß eine Balance
eingehalten
wird, bei der sowohl die Vorteile durch die
Verstärkung der Steifigkeit und die Nachteile, die auf die
Herabsetzung der Leistungskenndaten zurückgehen, einbezogen
sind. Jedoch kann die Verstärkung der Steifigkeit ohne
Veranlassung eines Kostenanstieges durch die oben erwähnte
konventionelle Technik nicht erreicht werden.
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Es ist daher ein Ziel der Erfindung, einen neuartigen
pneumatischen Radialreifen für Automobile, insbesondere
Passagierfahrzeuge zu vermitteln, bei dem in vorteilhafter
Weise die Verstärkung der Laufflächen- und Wulstabschnitte
im Reifen realisiert ist, ohne dabei in übermäßiger Weise
ein Verstärkungsglied über die üblicherweise akzeptierte
Grenze hinaus zu benutzen und den Innendruck übermäßig zu
steigern.
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Gemäß der Erfindung wird ein verbesserte Laufeigenschaften
besitzender, pneumatischer Radialreifen vorgeschlagen, mit
einer Karkasse, die aus wenigstens einer, radialen
Cordlage zusammengesetzt ist, die sich als
Verkleidungsverstärkung für Seitenwandabschnitte toroidförmig zwischen
einem Paar von Wulstabschnitten und einem
Laufflächenabschnitt erstreckt, den sie mit den Wulstabschnitten
verbindet, wobei wenigstens eine Cordlage der Karkasse zur
Ausbildung eines aufgedrehten Aufbaues von der Innenseite
des Reifens her zu dessen Außenseite hin um den Wulstkern
des Wulstabschnittes gewickelt ist, und mit einem Gürtel,
der aus mehreren Cordschichten zusammengesetzt ist, die
als Laufflächenverstärkung entlang dem Scheitelabschnitt
der Karkasse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
dann, wenn der Reifen auf einer Normalfelge montiert und
unter einem Innendruck aufgeblasen ist, der 5 % eines
normalen Innendrucks entspricht, die Karkassenlinie der
Karkasse im Radialschnitt des Reifens in
Selbsthaltestellung ohne Belastung wenigstens zwei Wendepunkte zwischen
Positionen A und C und/oder zwischen Positionen C und B
besitzt, wobei A die Position ist, die jedem Ende des
Gürtels bei seiner maximalen Breite entspricht, B die
Position, die der Breite der Normalfelge entspricht, und C
die Position, die der maximalen Breite der Karkasse
entspricht.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen
die Höhen H&sub1;, H&sub2; und M der Positonen A, B und C, gemessen
von der Felgenbasislinie der Normalfelge in den Bereichen
0,80-1,0, 0,10-0,25 bzw. 0,35-0,70 der maximalen
Karkassenhöhe (H), gemessen von derselben Felgenbasislinie aus.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung
beschrieben, in der:
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Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, welche
die Karkassenlinie gemäß der Erfindung
zeigt;
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Fig. 2 eine schematische Schnittansicht des
Radialreifens gemäß der Erfindung ist;
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Fig. 3 eine schematische Ansicht ist, welche
ein Deformationsverhalten beim Aufblasen
auf einen normalen Innendruck zeigt;
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Fig. 4 eine schematische Ansicht ist, die einen
Vergleich des Karkassenprofils zeigt,
wie es in den Vergleichen von Fig. 5 und
6 Anwendung findet;
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Fig. 5 eine graphische Darstellung ist, die
einen Vergleich der Spannungsverteilung
im Gürtel zwischen dem Reifen gemäß der
Erfindung und dem herkömmlichen Reifen
zeigt; und
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Fig. 6 eine graphische Darstellung ist, die
einen Vergleich der Spannungsverteilung
der Karkassenlage zwischen dem
erfindungsgemäßen Reifen und dem
herkömmlichen darstellt.
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In Fig. 1 ist in Schnittansicht eine linke Hälfte eines
pneumatischen Radialreifens für ein Passagierfahrzeug
gemäß der Erfindung in dessen Radialrichtung in
Selbst-Haltestellung ohne Belastung dargestellt, wenn der Reifen auf
einer Felge montiert und auf einen Innendruck
aufgeblasen ist, der 5 % eines normalen Innendruckes entspricht.
Dieser Reifen ist mit Bezug auf den Äquator des Reifens
symmetrisch.
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In Fig. 1 bedeuten: Bezugszeichen 1 einen Wulstabschnitt,
Bezugszeichen 2 einen Seitenwandabschnitt, Bezugszeichen 3
einen Laufflächenabschnitt, Bezugszeichen 4 einen
Wulstkern, Bezugszeichen 5 eine Karkasse, Bezugszeichen 6 einen
Gürtel und Bezugszeichen 7 eine Normalfelge, in die der
Wulstabschnitt 1 eng eingepaßt ist.
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Die Karkasse 5 ist aus wenigstens einer radialen Cordlage
zusammengesetzt, die sich toroidförmig zwischen den
Wulstabschnitten 1 erstreckt. Bei der dargestellten
Ausführungsform besteht die Karkasse aus einer einzigen
Cordlage, es können jedoch auch zwei oder drei Lagen verwendet
werden. In jedem Falle wird wenigstens eine Cordlage um
den Wulstkern 4 herum von der Innenseite des Reifens nach
dessen Außenseite hin gewickelt, um so in üblicher Weise
einen aufgedrehten Aufbau auszubilden.
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In der obigen Reifenschnittansicht ist in der Selbsthalte-
Stellung ohne Belastung ein Schnittpunkt einer
senkrechten Linie, die von einem breitseitigen Ende einer
Gürtelcordlage mit einer maximalen Breite im Gürtel 6 zu einer
Felgenbasislinie RL des Normalreifens 7 mit der Karkasse 5
gezogen ist, als eine Position A definiert. Ein
Schnittpunkt einer senkrechten Linie, die von der
Felgenbasislinie RL mit der Karkasse 5 in einer Stellung gezogen ist,
die einem Ende der Felgenbreite der Normalfelge 7
entspricht, ist als eine Position B definiert, und ein Punkt,
der der maximalen Breite der Karkasse 5 entspricht, ist
als eine Position C definiert. Ferner ist eine Gerade, die
durch die Position C und parallel zur Felgenbasislinie RL
verläuft, mit CL bezeichnet. Ein Radius eines Kreisbogens
mit einem Mittelpunkt auf der Geraden CL und durch die
Positonen A und C verlaufend, ist mit RA bezeichnet. Ein
Radius eines Kreisbogens mit einem Mittelpunkt auf der
Geraden CL und durch die Positonen B und C verlaufend, ist
mit RB bezeichnet. Darüber hinaus bedeuten in der Karkasse
5, die als eine meanderförmige Kurve dargestellt ist,
Markierungen X jeweils einen Wendepunkt der
Karkassenlinie. Eine Markierung Δ ist jeweils ein Punkt, der am
weitesten von einem Linienabschnitt entfernt ist, der die
Positionen A oder B mit dem Wendepunkt X verbindet, oder
ein Liniensegment, das benachbarte Wendepunkte X
miteinander verbindet. Unter Kreisbögen, die durch die Position
A oder B, den Wendepunkt oder benachbarte Wendepunkt und
den Punkt Δ verlaufen, ist ein Radius eines
Kreisbogens mit einem Mittelpunkt in der Innenrichtung des
Reifens und der den Punkt Δ mit Bezug auf die Gerade
CL zum Gürtel 6 hin lokalisiert als Standard RUi (i =
1,...nU) dargestellt und ein Radius eines Kreisbogens mit
einem Mittelpunkt in der Innenrichtung des Reifens und der
den Punkt Δ mit Bezug auf die Gerade CL zur Normalfelge
7 hin lokalisiert als ein Standard RLi (i = 1,...NL),
dargestellt. Ein Radius eines Kreisbogens mit einem
Mittelpunkt in der Außenrichtung des Reifens und der den
Punkt Δ mit Bezug auf die Gerade CL in Richtung des
Gürtels 6 hin lokalisiert, ist als Standard durch rUi (i =
1,...mU) dargestellt und ein Radius eines Kreisbogens mit
einem Mittelpunkt in der Außenrichtung des Reifens und der
den Punkt Δ mit Bezug auf die Gerade (CL) zur
Normalfelge 7 hin lokalisiert, ist als Standard durch rLi (i =
1,...mL) dargestellt. Gemäß der Erfindung liegen die
obigen Radien vorzugsweise in Bereichen der nachstehenden
Gleichungen (1)-(4) mit Bezug auf die Radien RA bzw. RB:
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Wie oben erwähnt, wird die Karkassenlinie so angenommen,
als habe sie wenigstens zwei Wendepunkte jeweils zwischen
den Positionen A und C und zwischen den Positionen B und
C, wodurch die Laufeigenschaften des Reifens verbessert
werden können, während lediglich herkömmliche Glieder
verwendet werden, ohne daß eine Neuhinzufügung oder
Veränderung mit Bezug auf den Aufbau des Reifens, wie auf das
Verstärkungsglied für die Laufflächen- und
Wulstabschnitte erforderlich wird, so daß die Erfindung
hinsichtlich Qualität und Produktivität des Reifens große Vorzüge
hat.
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Das oben erwähnte, besondere Profil der Karkassenlinie
wird erhalten durch Steuerung des Ausmaßes der
Gummiverteilung, die von einer Innenwand einer Form bis zur
Karkassenlage in Drehachsenrichtung des Reifens beim Aufbau
und Vulkanisieren des Reifens reicht.
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Darüber hinaus ist dann, wenn beabsichtigt ist, die
Änderung oder das Streuen der Karkassenlinie aufgrund eines
sogenannten "Gummiflusses" bei der Vulkanisierung streng
zu kontrollieren, die folgende Methode besonders wirksam.
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Dies bedeutet: Die Cordlage der Karkasse 5, die sich
zwischen den Wulstkernen 4 erstreckt, wird lediglich entlang
der Innenform des Reifens entsprechend der herkömmlichen
Aufbau- und Vulkanisierungsmethode angeordnet.
Andererseits kann erfindungsgemäß eine innere Linie 8 mit lokal
unterschiedlichen dicken Abschnitten 8', wie in Fig. 2
dargestellt, Anwendung finden.
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Daneben kann die Veränderung der Krümmung der
Karkassenlinie passend dadurch gesteuert werden, daß man
kontinuierliche Vorsprünge auf einem Umfang eines Bombierschlauches
zur Vulkanisierung an Positionen ausbildet, die den in
ihrer Krümmung geänderten Abschnitten der Karkassenlinie
entsprechen.
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Durch Inbetrachtziehen derartiger müheloser Mittel kann
die Karkassenlinie erfindungsgemäß passend gesteuert
werden, ohne eine Variation oder Streuung in der
Produktivität zu verursachen.
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Gemäß der Erfindung hat die Karkassenlinie des
pneumatischen Radialreifens im Radialschnitt in
Selbst-Haltestellung unter einem Innendruck, der 5 % eines normalen
Innendrucks entspricht, wenigstens zwei Wendepunkte
zwischen den Positionen A und C und/oder zwischen den
Positionen B und C.
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In Fig. 3 ist ein Karkassenprofil mit zwei Wendepunkten
jeweils zwischen den Positionen A und C und den Positonen
B und C dargestellt, und zwar vor und nach dem Aufblasen
auf einen normalen Innendruck, wobei eine ausgezogene
Linie das Karkassenprofil vor dem Aufblasen darstellt, und
eine gestrichelte Linie das Karkassenprofil nach dem
Aufblasen bezeichnet. Hinsichtlich der Verformung zwischen
den Positionen A und C verformt sich ein Teil der
Karkassenlinie mit einem Krümmungsmittelpunkt in
Einwärtsrichtung des Reifens in der Nähe der Position A zum Inneren
des Reifens hin, ohne das Krümmungszentrum zu verändern,
während ein Teil der Karkassenlinie mit einem
Krümmungsmittelpunkt in einer Außenrichtung des Reifens sich nach
der Außenseite des Reifens hin verformt, wobei das
Krümmungszentrum zur Innenseite des Reifens hin verändert wird.
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Was die Verformung zwischen den Positionen B und C
anbelangt, so verformt sich ein Teil der Karkassenlinie
mit einem Krümmungsmittelpunkt in Außenrichtung des
Reifens unterhalb der Position C mit Bezug auf den Reifen
nach außen, wobei das Krümmungszentrum sich zur
Reifeninnenseite hin verändert, während ein Teil der
Karkassenlinie mit einem Krümmungsmittelpunkt in Einwärtsrichtung
des Reifens in der Nähe der Position A sich mit Bezug auf
den Reifen nach einwärts deformiert, ohne das
Krümmungszentrum zu verändern.
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Die entlang der Karkassenlinie hervorgerufene Spannung,
die auf die Verformung des Reifens zurückzuführen ist,
wird folgendermaßen betrachtet.
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In dem Abschnitt, in dem das Krümmungszentrum sich von der
Außenseite des Reifens zu dessen Innenseite hin verändert,
hat die Karkassenlinie Raum gegenüber der Verformung des
Reifens vor dem Aufblasen auf normalen Innendruck, so daß
die Spannung, die nach dem Aufblasen auf normalen
Innendruck entlang der Karkassenlinie erzeugt wird, klein
ist, und dementsprechend ist die Dehnung gering. Wenn in
ähnlicher Weise das Krümmungszentrum der Karkassenlinie
vor und nach dem Aufblasen auf der Innenseite des Reifens
gehalten und die Karkassenlinie während des Aufblasens auf
normalen Innendruck nach einwärts deformiert wird, ist die
Dehnung klein, und zwar aufgrund der Anwesenheit des
Raumes gegenüber der Deformation, während dann, wenn die
Karkassenlinie während des Aufblasens auf normalen Innendruck
nach außen verformt wird, die Dehnung in einem bestimmten
Ausmaß groß wird.
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In der Dehnungs- oder Spannungsverteilung zwischen den
Positionen A und C verformt sich die Karkassenlinie in der
Nähe der Position A nach einwärts, wobei das
Krümmungszentrum auf der Innenseite des Reifens gehalten wird, und
zwar durch das Aufblasen auf normalen Innendruck, so daß
die Dehnung klein ist. Weiterhin verändert sich die
Position des Krümmungszentrums in der Karkassenlinie, die
unter dem obigen Karkassenlinienteil liegt, von der
Außenseite des Reifens zu dessen Innenseite hin, so daß die
Dehnung klein wird.
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Dies bedeutet: Da die Karkassendehnung in der Nähe des
breitseitigen Endes des Gürtels 6 gering ist, steigt die
Gürtelspannung oder Gürteldehnung um einen Betrag derart,
daß die Karkassenspannung von einer Balance zwischen dem
Innendruck und der Summe der Karkassen- und Gürtelspannung
reduziert wird. In der Spannungsverteilung zwischen den
Positionen B und C verlagert sich das Krümmungszentrum in
der Karkassenlinie, die unter der Position C liegt, von
der Außenseite des Reifens zu dessen Innenseite hin, und
zwar aufgrund des Aufblasens auf normalen Innendruck, so
daß die Spannung gering ist. Andererseits verformt sich
die Karkassenlinie, die unter dem obigen
Karkassenlinienabschnitt liegt, nach auswärts, wobei das Krümmungszentrum
auf der Innenseite des Reifens gehalten wird, so daß die
Spannung nicht klein wird. Daher verschiebt sich ein Teil
der Karkassenspannung, der unter der Position 10 reduziert
ist, zum unteren Abschnitt der Karkassenlinie hin, und
zwar ausgehend von einem Ausgleich zwischen dem Innendruck
im Wulstabschnitt und der Karkassenspannung, um so die
Spannung in der Nähe des Wulstabschnittes noch mehr zu
verbessern.
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Im Ergebnis wird die Spannung gleichförmig über die
Karkassenlinie verteilt, so daß jedem Laufflächenabschnitt,
der eine große Straßengreifkraft erfordert, und jedem
Wulstabschnitt, der eine große Übertragungskraft zur Felge
hin erfordert, eine große Spannung erteilt werden kann.
Infolgedessen sind die Laufeigenschaften beträchtlich
verbessert.
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Darüber hinaus sind, um den Laufflächen- und
Wulstabschnitten die wirksamste Spannung zu erteilen, die
adäquaten Anordnungen der Krümmungsradien der Karkassenlinie und
der Positionen der Wendepunkte oder Radien RUi (i = 1,
...nU), RLi (i = 1,...nL), rUi (i = 1,...mU) bzw. rLi (i =
1,...mL) pro RA und RB, wie in Fig. 1 dargestellt,
günstigerweise so getroffen, daß sie jeweils in den folgenden
Bereichen liegen:
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Wenn weiterhin die Dicke der inneren Ausfütterung 8, wie
zuvor in Fig. 2 dargestellt, lokal verändert wird, ist es
wünschenswert, daß der Teil 8' der Fig. 2 1,7 bis 8 mal,
vorzugweise 2 bis 4 mal höher als die durchschnittliche
Dicke der inneren Ausfütterung ist, um so die Veränderung
der Verkleidungslinie in ausreichender Weise zu
unterdrücken.
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Das folgende Beispiel wird zur Illustration der Erfindung
gegeben und soll die Erfindung nicht beschränken.
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Es wurde ein Passagierfahrzeugreifen (Größe: 165 SR 13)
gefertigt mit zwei Stahlcordgürtellagen und einer
Karkassencordlage, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Die
Karkassenlinie dieses Reifens genügte RU1/RA 0,3, rU1/RA = 0,9,
RL1/RB = 0,3, rL1/RB 0,6 8 und RL2/RB = 0,55. Dann wurde
bei diesem Reifen der aktuelle Lauftest ausgeführt,
zusammen mit einem Test am herkömmlichen Reifen mit einem
Karkassenprofil im natürlichen Gleichgewichtszustand. Wenn im
Ergebnis die Laufstabilität durch eine 10-Punkte-Methode
gerechnet wurde, verbesserte sie sich um 1,5 Punkte im
erfindungsgemäßen Reifen im Vergleich mit dem
herkömmlichen Reifen.
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Das Profil der Karkassenlinie im erfindungsgemäßen Reifen
und im herkömmlichen Reifen ist in Fig. 4 dargestellt, in
der eine ausgezogene Linie ein natürliches
Gleichgewichtsprofil des herkömmlichen Reifens vor dem Aufblasen unter
normalen Innendruck ist und die gestrichelte Linie das
Karkassenprofil der Erfindung vor dem Aufblasen auf
normalen Innendruck darstellt. Weiterhin ist die Verteilung der
Gürtelspannung nach dem Aufblasen auf normalen
Innendruck im Reifen gemäß der Erfindung und im herkömmlichen
Reifen in Fig. 5 dargestellt, während die Verteilung der
Spannung in der Karkassenlage nach dem Aufblasen auf
normalen Innendruck im erfindungsgemäßen bzw.
herkömmlichen Reifen in Fig. 6 dargestellt ist.
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Wie oben erwähnt, kann gemäß der Erfindung die
Gürtelsteifigkeit und die Wulststeifigkeit des Reifens in
vorteilhafter Weise erhöht werden, ohne die Gürtel- und
Wulstverstärkungen zu verbessern oder den Innendruck zu steigern,
was zur Verbesserung der Laufeigenschaften beiträgt.