DE69722666T2

DE69722666T2 - Radiale Luftreifen

Info

Publication number: DE69722666T2
Application number: DE69722666T
Authority: DE
Inventors: Yoichi Kawagoe City Okamoto
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2017-01-23
Also published as: ES2198829T3; EP1170151A2; EP0976585B1; ES2163096T3; DE69714783T2; ES2182442T3; US6371184B1; EP0976587A2; ES2254293T3; DE69722666D1; EP0976587B1; US6311751B1; US6311750B1; EP0976586B1; JPH09263108A; US5779828A; US6308759B1; EP0785095B1; EP0976586A2; EP0785095A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf radiale Luftreifen, und insbesondere auf einen radialen Superluftreifen für Lastwagen und Busse, bei dem Risse, die bei einem Gürtel in einem Randbereich einer Cordschicht leicht hervorgerufen werden, und das Wachstum dieser Risse unter Kontrolle gehalten werden, um das Auftreten von Ablösungsausfall infolge des Rißwachstums zu unterdrücken.
Es ist gut bekannt, daß dann, wenn die Laufentfernung eines an einem Fahrzeug, wie einem kleinen oder großen Lastwagen oder einem Bus angebrachten, radialen Luftreifens zunimmt, an dem Cordfadenende einer schmalen Cordschicht unter den schrägen Cordschichten, die verschiedene Breiten haben, Risse hervorgerufen werden, wobei die Cordfäden dieser Cordschichten, unter mehreren Cordschichten, aus denen der Gürtel besteht, sich unter einem relativ kleinen Cordfadenwinkel bezüglich der Äquatorebene des Reifens überkreuzen. Die anfänglich hervorgerufenen Risse sind winzig, wie ein "Aufpicken" des Cordfadenendes, aber ein solcher winziger Riß wächst und bildet einen großen Riß längs des Cordfadens, wenn die Laufentfernung des Reifens zunimmt. Wenn das Rißwachstum bis zu einem gewissen Ausmaß fortschreitet, wächst das vordere Ende des Risses zu einem Cordfadenende des angrenzenden Cordfadens hin, und schließlich sind die Risse über im wesentlichen den ganzen Umfang der Cordschicht längs eines Seitenrandes der Cordschicht miteinander verbunden. Wenn das Rißwachstum bis zu diesem Stadium fortschreitet, wird Ablösungsausfall zwischen den schrägen Cordschichten hervorgerufen.
Demgemäß bestimmt die Zeitdauer von dem Auftreten von winzigen Rissen an dem Cordfadenende bis zu dem Wachstum von miteinander verbundenen Rissen längs des Seitenrandes der Cordschicht auf ihrem Umfang die Nutzlebensdauer des Reifens infolge Gürtelablösungsausfall. Daher wurden verschiedene Strukturen des Reifens vorgeschlagen, die auf eine Verlängerung der Reifenlaufzeit (Laufentfernung) abzielen, wenn die Verbindung der Risse auch unvermeidbar ist.
In JP-A-4-183605 wird ein radialer Superluftreifen vorgeschlagen, bei dem bei einem aus 3 bis 4 Stahlcordschichten bestehenden Gürtel zwischen den Randbereichen der zweiten und dritten schrägen Stahlcordschicht, gezählt ab der Karkasse, ein Kissengummi angeordnet ist, und die obere Seite eines Randbereichs der dritten Schicht mit einer Gummischicht, die eine Dicke von nicht weniger als 1,5 mm hat, so bedeckt ist, daß sie über eine Entfernung von nicht weniger als 20 mm von dem Rand der Schicht überdeckt wird, wobei die Gummischicht aus Gummi besteht, der eine JIS-Härte von 65–75 und einen Elastizitätsmodul bei 300% Dehnung von 130–200 kp/cm² hat.
Weiterhin wird in JP-A-4-252705 ein radialer Superluftreifen beschrieben, bei dem ein Gürtelrandkissengummi zwischen den Randbereichen von zwei schrägen Stahlcordschichten bei einem aus vier Stahlcordschichten bestehenden Gürtel angeordnet ist, und ein solcher Randbereich mit einer Gummischicht, die eine Dicke von 1,0–3,0 mm hat, bedeckt ist, wobei der 50%-Elastizitätsmodul der Gumnschicht kleiner als derjenige des Beschichtungsgummis für die Stahlcordschicht ist, aber größer als derjenige des Basislaufflächengummis ist. Außerdem wird in JP-A-6-320906 ein radialer Superluftreifen vorgeschlagen, bei dem ein aus vier Stahlcordschichten bestehender Gürtel zwischen einem Basislaufflächengummi mit einem niedrigen Elastizitätsmodul und einer Karkasse angeordnet ist, und ein Kissengummi zwischen den Randbereichen der zweiten und dritten Cordschicht, gezählt ab der Karkasse, angeordnet ist, und der Randbereich mit einer Gummischicht bedeckt ist, die eine Dicke von 0,8–3,3 mm hat, wie in dem Fall von JP-A-4-252705, und weiterhin hat die Gummischicht eine JIS-Härte, die kleiner als bei dem Gummi der zweiten und dritten Cordschicht ist, und einen 50%-Elastizitätsmodul, der größer als bei dem Basislaufflächengummi ist.
Der Effekt, daß das Rißwachstum unter harten Betriebsbedingungen, wie starke Belastung, hohe Laufgeschwindigkeit und dergleichen, genügend unter Kontrolle gehalten wird, kann jedoch selbst durch eine der oben beschriebenen Gürtelstrukturen nicht erreicht werden, so daß Gürtelablösungsausfall selbst bei den beschriebenen Reifen von Natur aus leicht hervorgerufen wird. Selbst wenn der Reifen aufvulkanisiert ist, wird daher Gürtelablösungsausfall vorzeitig hervorgerufen. Obwohl dieser Typ von radialem Superluftreifen für das Aufvulkanisieren besonders gut geeignet ist, selbst wenn der neue Reifen ganz abgefahren ist, werden in dem Randbereich des Gürtels häufig große Risse beobachtet, die den Reifen ungeeignet für das Aufvulkanisieren machen. Daher wird gefordert, die Rißfestigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen Rißwachstum in dem Randbereich des Gürtels weiter zu verbessern, und daher die Widerstandsfähigkeit gegen Gürtelablösung beträchtlich zu verbessern.
Außerdem wird auf das Dokument FR-A-2671516 hingewiesen, das sich auf einen Reifen für hohe Geschwindigkeiten und hohe Lasten bezieht, aufweisend zwei Wulstkerne, eine Karkasse, die eine Vielzahl von radial angeordneten Cordlagen aufweist, die sich zwischen den Wulstteilen erstrecken und um die Wulstkerne geschlungen sind, wobei jeder der um die Wulstkerne geschlungenen Teile der Karkassenlagen einen Endrand hat, und einen Gürtel, der eine Vielzahl von parallelen Cordlagen aufweist, wobei jede der Cordlagen Endränder hat, wobei jeder der Endränder von mindestens einer Cordlage in ein randbedeckendes Element eingehüllt ist, das durch ein dünnes Band aus Gummi so gebildet ist, daß der Abstand der Cordfäden zwischen einem Viertel und dem Doppelten der Dicke der Verstärkungscordfäden liegt. Der Reifen eignet sich besonders als Flugzeugreifen. Das Dokument bezieht sich weiterhin auf die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen radialen Luftreifen mit einer verbesserten Nutzlebensdauer zu verwirklichen, bei dem die Rißfestigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen Rißwachstum in dem Randbereich der Cordschicht, die den Gürtel bildet, insbesondere einer schmalen Cordschicht unter den schrägen Cordschichten, selbst unter harten Betriebsbedingungen des Reifens genügend erhöht werden, während die mit dem Gürtel des radialen Reifen verbundene, steifigkeitsverstärkende Funktion in genügender Weise aufrechterhalten wird, um dadurch die Widerstandsfähigkeit gegen Ablösung bei einem neuen Reifen zu verbessern, und auch die Aufvulkanisierungseignung zu verbessern.
Gemäß der Erfindung wird ein radialer Luftreifen verwirklicht, aufweisend eine radiale Karkasse, die sich toroidförmig zwischen zwei Wulstkernen erstreckt, die in zwei Wulstbereiche eingebettet sind, einen Laufflächenbereich, und einen Gürtel, der auf den äußeren Umfang der Karkasse aufgebracht ist, um den Laufflächenbereich zu verstärken, und aus mindestens drei gummigetränkten Cordschichten besteht, wobei die Cordfäden von zwei aneinandergrenzenden Cordschichten unter diesen Cordschichten sich unter einem spitzen Cordfadenwinkel bezüglich der Äquatorebene des Reifens überkreuzen, um schräge Cordschichten zu bilden, wobei die in der radialen Richtung des Reifens äußere Cordschicht der schrägen Cordschichten eine geringere Breite als die innere Cordschicht hat, und die schmale Cordschicht mit einem Randdeckgummi versehen ist, der jeden der Randbereiche dieser Schicht bedeckt, und mindestens der in der radialen Richtung äußere oder innere Bereich des Randdeckgummis in einer Richtung, die senkrecht zu den in der schmalen Cordschicht angeordneten Cordfäden ist, eine wellige Form hat, und die Höhe zwischen dem Boden und dem Scheitel der welligen Oberfläche in dem Bereich von 0,05–0,25 mm liegt.
In diesem Fall stimmt der Scheitel der welligen Form im wesentlichen mit der Position der zentralen Achsenlinie des in die schmale Cordschicht eingebetteten Cordfadens überein, während der Boden der welligen Form im wesentlichen mit einer zentralen Position zwischen den aneinandergrenzenden Cordfäden übereinstimmt. Außerdem liegt die Amplitude der welligen Oberfläche bei dem Randdeckgummi vorzugsweise in dem Bereich von 0,07–0,20 mm.
Um den Effekt der Erfindung weiter zu verstärken, ist es wünschenswert, daß ein Gürtel-Unterkissen-Gummi zwischen der Karkasse und einem Randbereich der an die Karkasse angrenzenden Cordschicht angeordnet ist, und einen 100%-Elastizitätsmodul hat, der dem 0,3–0,7-fachen 100%-Elastizizitätsmodul des Beschichtungsgummis für die Cordschicht entspricht, und/oder daß bei der schmalen Cordschicht unter den schrägen Cordschichten entweder Cordfaden aus einer organischen Faser oder Cordfaden aus Stahl verwendet wird, und der Abstand zwischen den Cordfäden bei einer vorgegebenen Fadendichte ungleich ist.
Die Erfindung wird nun weiter beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die Folgendes darstellen: Die 1 ist eine Schnittansicht der linken Hälfte eines Hauptteils einer ersten Ausführungsform eines radialen Superluftreifens die jedoch nicht der Erfindung dieser Patentanmeldung entspricht.
Die 2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des in der 1 wiedergegebenen Hauptteils.
Die 3 ist eine teilweise abgewickelte perspektivische Ansicht, die eine Gruppe von in einer schmalen Cordschicht angeordneten Cordfäden wiedergibt.
Die 4 ist eine Schnittansicht der linken Hälfte eines Hauptteils einer zweiten Ausführungsform eines radialen Superluftreifens die jedoch nicht der Erfindung dieser Patentanmeldung entspricht.
Die 5 ist eine vergrößerte schematische Schnittansicht in einer Richtung, die senkrecht zu den in einem Randbereich einer schmalen Cordschicht angeordneten Cordfäden ist, bei einer Ausführungsform eines radialen Superluftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 6 ist eine teilweise schematische Schnittansicht senkrecht zu der Richtung, in der die Cordfäden in der schmalen Cordschicht angeordnet sind.
Die 7 ist eine schematische Ansicht, die die auf die Cordfadenenden wirkende Scherverformung veranschaulicht.
Die 8 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Rißlänge bzw. dem Rollwiderstand und dem Elastizitätsmodul-Verhältnis wiedergibt.
Die 9 ist eine schematische Ansicht, die in einem Cordfadenendbereich einer schmalen Cordschicht hervorgerufene Risse veranschaulicht.
Bei den Ausführungsformen der 1 und 4, die einen Schnitt der linken Hälfte des Hauptteils bezüglich der Äquatorebene E des Reifens wiedergeben, erstreckt sich eine radiale Karkasse 1 toroidförmig zwischen zwei Wulstkernen (nicht wiedergegeben), die in zwei Wulstbereiche (nicht wiedergegeben) eingebettet sind, und die Karkasse 1 ist auf ihrem äußeren Umfang mit einem Gürtel 3 versehen, der den Laufflächenbereich 2 verstärkt. Außerdem hat der bei jeder der obigen Ausführungsformen wiedergegebene Laufflächengummi 2 eine Zweischichtstruktur aus einem Deckgummi 2tc und einem Basisgummi 2tb.
Der Gürtel 3 besteht aus mindestens drei gummigetränkten Cordschichten. Bei den wiedergegebenen Ausführungsformen besteht der Gürtel 3 aus vier gummigetränkten Cordschichten 3–1, 3– 2, 3–3 und 3–4 in der angegebenen Reihenfolge, gesehen von der Seite der radialen Karkasse. Unter diesen Cordschichten 3-1 bis 3-4 bilden die zwei aneinandergrenzenden Cordschichten 3-2 und 3-3 schräge Cordschichten, bei denen die Cordfäden der zwei Cordschichten sich unter einem spitzen Winkel von nicht mehr als 90° überkreuzen, wobei dieser Winkel zwischen den Cordfäden der Schichten und der Äquatorebene E des Reifens definiert ist. Der Winkel der schrägen Cordfäden liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 30–50°, um die Funktion des Gürtels 3 in zufriedenstellender Weise zu erfüllen. Mit anderen Worten, es ist wünschenswert, daß die Cordfäden bei jeder der schrägen Cordschichten 3-2 und 3-3 unter einem Winkel von 15-25° bezüglich der Äquatorebene E geneigt sind. Obwohl bei jeder der obigen Ausführungsformen ein Satz schräge Cordschichten vorhanden ist, kann der Gürtel 3 zwei oder mehr Sätze schräge Cordschichten umfassen.
Was den Gürtel 3 mit der obigen Struktur betrifft, so ist die Breite der in der radialen Richtung des Reifens außen gelegenen Cordschicht 3–3 unter den schrägen Cordschichten 3–3 und 3–3 kleiner als diejenige der Cordschicht 3–2, so daß die Ränder der schrägen Cordschichten 3–2 und 3-3 einen Stufenunterschied bilden, wie in jeder Zeichnung im Schnitt gezeigt ist. Außerdem ist die Breite von jeder der Cordschichten, aus denen der Gürtel besteht, im wesentlichen in gleich große Teile bezüglich der Äquatorebene E unterteilt.
Die Ausführungsformen der 1-4 sind Reifen, die nicht der Endung dieser Patentanmeldung entsprechen.
In den 1 und 2 ist die schmale Cordschicht 3-3 mit einem Randdeckgummi 4 versehen, der den Randbereich der Schicht bedeckt. Der in den 1 und 2 wiedergegebene Randdeckgummi 4 bedeckt den Randbereich der Schicht 3-3 über ein Gebiet, das von der in der radialen Richtung des Reifens inneren Oberfläche über den Rand bis zu der äußeren Oberfläche reicht. Andererseits bedeckt der in der 4 wiedergegebene Randdeckgummi 4 nur die in der radialen Richtung innere Oberfläche des Randbereichs.
Der Randdeckgummi 4 hat einen 100%-Elastizitätsmodul M₄ (kp/cm²), der größer als der 100%-Elastizitätsmodul M_x des Beschichtungsgummis für die schmale Cordschicht 3-3 ist. Insbesondere ist es ünschenswert, daß der 100%-Elastizitätsmodul M₄ innerhalb eines Bereichs von dem 1,2–4,0-fachen 100%-Elastizitätsmodul M_x, des Beschichtungsgummis für die schmale Cordschicht 3-3 liegt.
Bei jeder der obigen Ausführungsformen sind die schrägen Cordschichten 3-2 und 3-3 mit einem Zwischenraumkissengummi 5 versehen, der die Randbereiche dieser Schichten voneinander trennt, und dessen Dicke die Dicke t des Randdeckgummis 4 übersteigt. Der Zwischenraumkissengummi 5 hat einen 100%-Elastizitätsmodul M₅, der kleiner als der 100%-Elastizitätsmodul M_x des Beschichtungsgummis für die schrägen Cordschichten 3-2 und 3-3 ist. Insbesondere ist es wünschenswert, daß der 100%-Elastizitätsmodul M₅ nicht über dem 0,95-fachen, und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von dem 0,5– 0,9-fachen 100%-Elastizitätsmodul M_x des Beschichtungsgummis für die schrägen Cordschichten 3-2 und '3–3 liegt. Wenn der Gürtel zwei oder mehr Sätze schräge Cordschichten umfaßt, werden der Randdeckgummi 4 und der Zwischenraumkissengummi 5 auf eine schmale Cordschicht aufgebracht, die mindestens eine maximale Breite unter den schmalen Cordschichten hat.
In der 2, auf die nun Bezug genommen wird, ist es vorteilhaft, daß der 100%-Elastizitätsmodul M₅ des Zwischenraumkissengummis die Beziehung M₅ ≤ M_x – (M₄ – M_x) × (G_4E/G_5E) erfüllt bezüglich der in der radialen Richtung inneren Dicke G_4E des Randdeckgummis 4 an dem Rand der schmalen Cordschicht 3-3, der Dicke G_5E des Zwischenraumkissengummis 5 längs einer vertikalen Linie VL, die von dem Rand der Schicht 3-3 nach der inneren Cordschicht 3-2 der schrägen Cordschichten gezogen ist, des 100%-Elastizitätsmoduls M₄ des Randdeckgummis 4, und des 100%-Elastizitätsmoduls M_x des Beschichtungsgummis für die schrägen Cordschichten 3-2 und 3-3.
In der 3, auf die nun Bezug genommen wird, bilden die beiden Ecken jedes Cordfadenendes C_3E in einer Gruppe von Cordfäden C₃ (in der 3 sind nur drei Cordfäden wiedergegeben), die in der schmalen Cordschicht 3-3 angeordnet sind, in der abgewickelten Ansicht einen stumpfen Winkel und einen spitzen Winkel, und jedes Cordfadenende C_3E liegt im wesentlichen auf einer geraden Linie EL. Es ist wünschenswert, daß die Breite w des Randdeckgummis 4 die Beziehung w ≥ (50 mm/N) × sin θ erfüllt bezüglich eines Neigungswinkels Θ, der zwischen einer senkrechten Linie, die von einer Ecke eines Cordfadenendes C_3E eines bestimmten Cordfadens C₃ bis zu einer Mittelachsenlinie X₃ eines daran angrenzenden, weiteren Cordfadens C₃ gezogen ist, und der geraden Linie EL definiert ist, und einer Fadenanzahl von N Cordfäden C₃ pro 50 mm, gemessen in Richtung der senkrechten Linie HL. Der Rand des Randdeckgummis 4, der die Breite w innerhalb des Reifens hat, liegt jedoch in einem Gebiet, in dem der Zwischenraumkissengummi 5 angeordnet ist. Außerdem bezeichnet das Symbol Rc einen Beschichtungsgummi für den Cordfaden C₃ in der schmalen Cordschicht 3-3.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der 5 beschrieben.
In der 5 ist ein Schnitt des Randbereichs der schmalen Cordschicht 3-3 in einer zu den Cordfäden C₃ dieser Schicht senkrechten Richtung wiedergegeben. Wie aus der 5 ersichtlich ist, bildet ein Randdeckgummi 24 eine Welle auf mindestens der in der radialen Richtung inneren oder äußeren Seite (auf beiden Seiten bei der wiedergegebenen Ausführungsform). Die Höhe H zwischen dem Boden und dem Scheitel der welligen Form liegt in dem Bereich von 0,05–0,25 mm, vorzugsweise 0,07–0,20 mm. Diese spezielle Welle kann dadurch gebildet werden, daß eine gummigetränkte, unausgehärtete Cordschicht auf ihren beiden Seiten gepreßt wird mittels einer ähnlichen Kammrolle wie eine Kammrolle zum Ausrichten vieler Cordfäden unmittelbar vor dem Beschichten mit Gummi bei der Herstellung eines unausgehärteten Ausgangselements für die schmale Cordschicht mittels einer Kalanderwalze, oder daß die Dicke eines unausgehärteten Beschichtungsgummis soweit wie möglich verringert wird. Bei der letzteren Methode ist jedoch die Dicke des Beschichtungsgummis zu klein, und daher kann der Cordfaden bei dem Beschichtungsgummi freigelegt sein, wodurch in dem freigelegten Cordfadenbereich Haftungsbruch hervorgerufen wird, so daß die Dicke des Beschichtungsgummis so beschränkt werden sollte, daß der Cordfaden bei dem Beschichtungsgummi nicht freigelegt wird.
Bei den Reifen, die die schrägen Cordschichten 3-2 und 3-3 in den 1-5 aufweisen, ist es wünschenswert, daß ein Gürtelunterkissengummi 9 zwischen der Karkasse 1 und dem Randbereich der Cordschicht 3-1 bei dem am nächsten bei der Karkasse 1 gelegenen Gürtel 3 angeordnet wird. In diesem Fall liegt der 100%-Elastizitätsmodul M₉ des Gummis 9 vorzugsweise innerhalb des Bereichs von dem 0,3– 0,7-fachen 100%-Elastizitätsmodul M_x _'' des Beschichtungsgummis für die Cordschicht 3-1. Außerdem kann die gegenseitige Beziehung des 100%-Elastizitätsmoduls der Beschichtungsgumnis für die Cordschichten 3-1 bis 3-3, aus denen der Gürtel besteht, M_x'' = M_x' = M_x oder M_x'' ≒ M_x' ≒ M_x sein.
Außerdem werden vorzugsweise Stahlcordfäden oder Cordfäden aus einer organischen Faser, wie Aramidfaser-Cordfäden oder dergleichen als Cordfäden in der schmalen Cordschicht verwendet. In diesem Fall ist es wünschenswert, daß die Cordfäden C₃ in einem zu der Anordnungsrichtung der Cordfäden senkrechten Querschnitt in ungleichen Abständen angeordnet werden, wie in der 6 gezeigt ist.
Es ist gut bekannt, daß das Wachstum von Rissen, die bei den schrägen Cordschichten 3–2 und 3–3 in dem Randbereich der schmalen Cordschicht 3-3 leicht hervorgerufen werden, von zwei Arten von Scherverformungen, die durch Verformung bei dem Bodenkontakt erzeugt werden, verursacht wird. Unter diesen Verformungen ist die erste Verformung eine Scherverformung γ_st, die zwischen dem Cordfaden und dem Beschichtungsgummi längs der Anordnungsrichtung der Cordfäden in einem an dem Cordfadenende hervorgerufenen "Aufpick"-Stadium wirkt. Als Folge davon wächst der Riß in dem Beschichtungsgummi, der den Cordfaden umgibt, längs der Anordnungsrichtung der Cordfäden.
Eine zweite Verformung ist die interlanünare Scherverformung γ₂₃, die zwischen dem Randbereich der schmalen Cordschicht 3-3 und der Cordschicht 3-2 in der Nähe des Endes C_3E des Cordfadens C₃ wirkt. Die interlaminare Scherverformung γ₂₃ bewirkt, daß der Riß hauptsächlich längs des Cordfadens wächst, und interlanünare Ablösung verursacht, und dann bestimmt sie die Zunahme der interlaminaren Ablösung. Das Verhalten dieser Scherverformungen γ_St und γ₂₃ ist in den 7(a) und (b) veranschaulicht. Die 7(a) ist eine perspektivische Ansicht, die nur die aus den Randbereichen der schrägen Cordschichten 3-2 und 3-3 herausgenommenen Cordfäden C₂, C₃ schematisch wiedergibt, während die 7(b) ein Grundriß der Cordfäden C₂ und C₃ ist.
Wie in der 7(b) gezeigt ist, wird die Scherverformung γ_st, durch die innerhalb der Ebene erfolgende Scherverformung LC des nahe bei dem Rand der Cordschicht 3-3 gelegenen Gummis verursacht. Um das Rißwachstum unter Kontrolle zu halten und das Auftreten von Ablösungsausfall zu verhindern, ist es daher notwendig, die interlanünare Scherverformung γ₂₃ und die innerhalb der Ebene erfolgende Scherverformung LC gleichzeitig zu veningern. Die Verringerung der beiden Scherverformungen γ₂₃ und LC wird nachstehend beschrieben.
Zunächst werden die folgenden Schlußfolgerungen wiedergegeben:

(1) Wenn der 100%-Elastizitätsmodul M₄ des Randdeckgummis 4 so festgelegt wird, daß er größer als der 100%-Elastizitätsmodul Mx des Beschichtungsgummis für die Cordschicht 3-3 ist, tendiert die Scherverformung LC dazu, abzunehmen, und die interlaminare Scherverformung γ₂₃ tendiert dazu, zuzunehmen.
(2) Wenn der 100%-Elastizitätsmodul M₅ des Zwischenraumkissengummis 5, der mindestens außerhalb des Randes der Cordschicht 3-3 gelegen ist, so festgelegt wird, daß er kleiner als der 100%-Elastizitätsmodul M_x des Beschichtungsgummis für die Cordschicht 3-3 ist, tendieren sowohl die Scherverformung LC, als auch die interlaminare Scherverformung γ₂₃ dazu, abzunehmen.
(3) Wenn der 100%-Elastizitätsmodul M₉ des Gürtelunterkissengummis 9 innerhalb des Bereichs von dem 0,3–0,7-fachen 100%-Elastizitätsmodul M_x'' des Beschichtungsgummis für die Cordschicht 3-1 liegt, tendieren sowohl die Scherverformung LC, als auch die interlanünare Scherverformung γ₂₃ dazu, abzunehmen.

Die obigen Punkte (1)–(3) entwickeln ihre Effekte einzeln, aber die Tendenz der interlaminaren Scherverformung γ₂₃, zuzunehmen, bei dem Punkt (1) ist unerwünscht, so daß es erforderlich ist, den Punkt (1) mit dem Punkt (2) zu kombinieren. Wenn bei einer solchen Kombination der 100%-Elastizitätsmodul M₄ nicht kleiner als 1,2 × M_x' ist und der 100%-Elastizitätsmodul M₅ nicht größer als 0,95 × M_x ist, ist es möglich, die Tendenz der interlaminaren Scherverformung γ₂₃, zuzunehmen, unter Kontrolle zu halten, und außerdem die Scherverformung LC unter Kontrolle zu halten.
Weiterhin trägt die Kombination der Punkte (1) und (2) nicht nur zu der Abnahme der Scherverformung LC, sondern auch zu der wirksamen Kontrolle der interlaminaren Scherverfonnung γ₂₃ bei, wenn die 100%-Elastizitätsmoduln M₄, M₅ und M_x, und die Dicke G_4E des Randdeckgummis 4 und die Dicke G_5E des Zwischenraumkissengummis 5 in geeigneter Weise so festgelegt werden, daß die Beziehung
M₅ ≤ M_x – (M₄ – M_x) × (G_4E/G_5E) erfüllt wird.
Was die Abnahme der innerhalb der Ebene erfolgenden Scherverformung LC bei den obigen Punkten (1)–(3) betrifft, so gelten die nachstehenden Überlegungen.
Bei dem Punkt (1) wird der Effekt der Kontrolle der innerhalb der Ebene erfolgenden Verformung des nahe bei dem Rand der Cordschicht 3-3 gelegenen Gummis dadurch erhalten, daß der Randbereich der Cordschicht 3-3 mit einem Gummi, der einen hohen Elastizitätsmodul hat, bedeckt wird, während, was die Verformung des Gummis zwischen den Cordschichten 3-2 und 3-3 bei dem Punkt 2 betrifft, die Scherverformung LC und die interlaminare Scherverformung γ₂₃ dadurch verringert werden, daß der 100%-Elastizitätsmodul M₅ des Zwischenraumkissengummis 5 auf einen kleineren Wert festgelegt wird.
Bei dem Punkt (3) ist der 100%-Elastizitätsmodul M₉ des Gürtelunterkissengummis 9 groß, so daß die Steifigkeit zwischen der Karkasse 1 und der Cordschicht 3-1 zunimmt, und daher die Spannungaufnahme der schrägen Cordschichten 3-2 und 3-3 durch eine solche Zunahme der Steifigkeit verringer wird, und die relative Verschiebung jeder Cordschicht in der Umfangsrichtung unter Belastung verringert wird, wodurch sowohl die Scherverformung LC, als auch die interlanünare Scherverformung γ₂₃ abnehmen, während der Energieverlust über die Scherverformung zwischen der Karkasse 1 und der Cordschicht 3-1 zunimmt, was nicht außer acht gelassen werden kann, weil das von dem Gürtelunterkissengummi 9 eingenommene Volumen groß ist. Dies steht im Widerspruch zu der neueren Forderung nach einer weiteren Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs, so daß der 100%-Elastizitätsmodul M₉ vorzugsweise innerhalb des Bereichs von dem 0,3–0,7-fachen 100%-Elastizitätsmodul M_x'' liegt, wie in der 8 gezeigt ist, um ein Gleichgewicht zwischen der Verformung und einem niedrigen Kraftstoffverbrauch (einem niedrigen Rollwiderstand) zu erreichen.
In der 8 ist auf der Abszisse der Wert des Elastizitätsmodul-Verhältnisses M₉/M_x'' aufgetragen, während auf der linken Ordinate der Wert (Index) der Rißlänge K_L, und auf der rechten Ordinate der Wert (Index) des Rollwiderstandes R. R. aufgetragen ist. Wie aus der 8 ersichtlich ist, stehen die Rißlänge K_L und der Rollwiderstand R. R. in einer widersprüchlichen Beziehung zueinander.
Die Kontrolle und Verringerung der Scherverformung γ₂₃ selbst werden nachstehend beschrieben.
In der 9, auf die nun Bezug genommen wird, und in der eine Gruppe von Cordfäden C₃ in einer abgewickelten Ansicht, ähnlich wie in der 3, wiedergegeben ist, wachsen Risse K, die in der Nähe von jedem Ende C_3E der Cordfäden C₃ durch die Wirkung der Scherverformung γ_st hervorgerufen werden, häufig zu einer Serie von Rissen K weiter, wenn der Reifen weiterhin läuft. In diesem Fall tendiert die Position der Risse K, die sich zwischen den aneinandergrenzenden Cordfäden C₃ miteinander verbinden, dazu, im wesentlichen mit einer senkrechten Linie HL übereinzustimmen, die von einer stumpfwinkligen Ecke des Endes C_3E des Cordfadens C₃ nach einem weiteren angrenzenden Cordfaden C₃ gezogen wird, selbst wenn die obige Position nahe bei der Außenseite des Reifens liegt.
Die Entfernung w_m zwischen der geraden Linie EL und einer geraden Linie WL (in einer abgewickelten Ansicht), die die Enden des verbundenen Verlaufs der Risse K zwischen den aneinandergrenzenden Cordfäden C₃ miteinander verbindet, ist eine minimale Breite w des Randdeckgummis 4, so daß, wenn die Breite w des Randdeckgummis 4 so festgelegt wird, daß sie nicht kleiner als (50 mm/N) × sind θ ist, das durch die Scherverformung γ_st hervorgebrachte, wachsende Gebiet des Risses K zu einem reduzierenden Gebiet der Scherverformung γ_st gemacht wird, wodurch das Wachstum des Risses K kontrolliert werden kann.
Wenn in der radialen Richtung auf mindestens einer Seite des Randdeckgummis 24 eine Welle gebildet wird (bei der wiedergegebenen Ausführungsform auf beiden Seiten) (siehe 5), oder wenn der Randdeckgummi 24 zwischen den Cordfäden C₃ so abgesunken ist, daß die Höhe H zwischen dem Boden und dem Scheitel der welligen Oberfläche in dem Bereich von 0,05–0,25 mm, vorzugsweise 0,07–0,20 mm liegt, kann der Effekt der Verringerung der Scherverformung γ_st wirksam entwickelt werden.
Zusätzlich zu den obenerwähnten Effekten wird der Abstand zwischen den in die schmale Cordschicht 3-3 eingebetteten Cordfäden C₃ als Ganzes ungleichmäßig gemacht, was dazu beiträgt, die Scherverformung γ_st, die innerhalb der Ebene erfolgende Scherverformung LC, und die interlaminare Scherverformung γ₂₃ zu verringern, und dazu dient, die Zeit zur Verbindung der Risse K (Laufzeit) zu verlängern.
Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung der Endung wiedergegeben und sollen keine Begrenzung der Erfindung darstellen.
Es werden Radialreifen für Lastwagen und Busse verwirklicht, die die Reifengröße 10.00R20, und eine Struktur wie in den 1-5 haben. Die Karkasse 1 wird von einer einzigen gummigetränkten, radial angeordneten Stahlcordlage gebildet, und der Gürtel 3 besteht aus vier gummigetränkten Schichten, von denen jede Stahlcordfäden mit der Struktur 3 × 0,20 + 6 × 0,36 enthält. Bei dem Gürtel 3 hat eine erste Cordschicht 3-1 eine Breite von 160 mm, eine zweite Cordschicht 3-2 eine Breite von 185 mm, eine dritte Cordschicht 3-3 eine Breite von 160 mm, und eine vierte Cordschicht 3-4 eine Breite von 80 mm, während der Cordfaden-Neigungswinkel jeder Cordschicht bezüglich der Äquatorebene E des Reifens R52°, R18°, L18° und L18° in der Reihenfolge von der ersten bis zu der vierten Schicht ist (R bedeutet nach oben rechts, und L bedeutet nach oben links). Die schrägen Cordschichten sind daher die zweite und die dritte Cordschicht.
Die Erfindung ist auch bei der dritten und vierten Cordschicht anwendbar, falls die Cordfaden-Neigungsrichtungen der ersten bis vierten Cordschicht bei dem Gürtel 3R, R, L und R in dieser Reihenfolge sind, um schräge Cordschichten zwischen der zweiten und dritten Cordschicht und zwischen der dritten und vierten Cordschicht zu bilden, und die Breiten der Cordschichten von der zweiten Cordschicht bis zu der vierten Cordschicht in dieser Reihenfolge schmaler gemacht sind. Außerdem können die Cordfaden-Neigungsrichtungen R, L gegeneinander ausgetauscht werden.
Die obigen Reifen, die eine gemeinsame Struktur haben, werden in drei Gruppen geteilt, die die Gruppe 1 und die Gruppe 3 umfassen. Die Abmessungen und die Testergebnisse jeder Gruppe sind in den jeweiligen Tabellen wiedergegeben. Außerdem ist ein Gürtelunterkissengummi 9, der einen 100%-Elastizitätsmodul M₉ von 23 kp/cm² hat, bei den Beispielen, den Vergleichsbeispielen, und dem herkömmlichen Beispiel jeder Gruppe aufgebracht.
Bei der Gruppe 1 werden die Reifen der Beispiele 1-12 gemäß den 1-3 und des Beispiels 13 gemäß der 6, zusammen mit den Reifen der Vergleichsbeispiele 1-7 und einem herkömmlichen Reifen, hergestellt. Bei dem Reifen des Beispiels 13 sind die Cordfäden der Cordschicht 3-3 in viele Bündel unterteilt, wobei jedes Bündel drei Cordfäden enthält, und die Bündel voneinander getrennt sind. Die Reifen der Beispiele 1-13 entsprechen jedoch nicht der Erfindung dieser Patentanmeldung.
Bei allen Beispielen, Vergleichsbeispielen, und dem herkömmlichen Beispiel wird Gummi, der die gleiche Gummizusammensetzung und einen 100%-Elastizitätsmodul M_x hat, als Beschichtungsgummi für die Cordschichten 3-1 bis 3-4, aus denen der Gürtel besteht, verwendet. Bei jedem Reifen beträgt die Fadenanzahl N pro 50 mm der schmalen Cordschicht 3-3 24 Cordfäden, und der Neigungswinkel θ zwischen der senkrechten Linie HL des Cordfadens C₃ und der geraden Linie EL (siehe 3) 72°, so daß der Wert von (50 mm/N) × sin θ 1,98 ist. Die Werte der 100%-Elastizitätsmoduln, des Elastizitätsmodul-Verhältnisses, der Dicken G_4E und G_5E, von w und M_x – (M₄ – M_x) × (G_4E/G_5E) bei diesen Beispielen sind in den Tabellen wiedergegeben.
Bei der Gruppe 2 werden die Reifen der Beispiele 14–16 gemäß der 4 auf der Basis des Reifens des Beispiels 5, zusammen mit den Reifen der Vergleichsbeispiele 8–12 und einem herkömmlichen Reifen hergestellt. Bei diesen Reifen ist der Randdeckgummi 4 so angeordnet, daß er die dem Zwischenraumkissengummi 5 gegenüberliegende Oberfläche des Randbereichs auf der einen Seite (Innenseite in der radialen Richtung) der schmalen Cordschicht bedeckt und sich über den Randbereich nach der Außenseite des Reifens erstreckt, und ein Gummi, der die gleiche Gummizusammensetzung hat, wird als Gummi 4 und 5 und als Beschichtungsgummi für die Cordschichten 3-1 bis 3-4 des Gürtels verwendet. Die Werte der 100%-Elastizitätsmoduln M₄, M₅ und M_x sind in der Tabelle 4 wiedergegeben. Die Reifen der Beispiele 14-16 entsprechen jedoch nicht der Erfindung dieser Patentanmeldung.
In der Gruppe 3 werden die Reifen der Beispiele 17-19, die mit einem welligen Randdeckgummi 24 für die schmale Cordschicht 3-3 versehen sind, gemäß der 5 auf der Basis des Beispiels 5 hergestellt, zusammen mit den Reifen der Vergleichsbeispiele 13 und 14, die mit einem welligen Randdeckgummi versehen sind, der eine Höhe H zwischen dem Boden und dem Scheitel der welligen Oberfläche hat, die verschieden von der Höhe bei den Beispielen ist. Die Höhe H (mm) der welligen Form bei diesen Reifen ist in der Tabelle 5 wiedergegeben.
TABELLES
Jeder Reifen der Beispiele 1–16 und 17–19, der Vergleichsbeispiele 1–12 und 13–14, und der herkömmlichen Beispiele der Gruppen 1, 2 und 3 wird bei einem Innendruck von 7,00 kp/cm² und unter einer Last von 2600 kp auf der Trommel einer Testmaschine angebracht, und mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h über eine Entfernung von 100.000 km laufengelassen, und danach aus der Testmaschine herausgenommen. Dann wird der Reifen zerschnitten, um die Rißlänge des Risses, der unter den in dem Randbereich des Gürtels 3 hervorgerufenen Rissen am meisten gewachsen ist, zu messen. Ein solcher Riß wird bei allen Reifen in dem Randbereich der dritten Cordschicht hervorgerufen. Die Rißlänge ist ein Mittelwert der Werte, die bei 30 Positionen in im wesentlichen gleichen Abständen in dem Umfang des Reifens gemessen werden, und sie wird durch einen Indexwert wiedergegeben, auf der Basis eines Indexwertes 100 für das herkömmliche Beispiel oder das Vergleichsbeispiel. Je kleiner der Indexwert ist, desto besser ist die Eigenschaft zur Kontrolle des Auftretens von Rissen. Die Testergebnisse sind auch in den Tabellen 1–4 und 5 als "Störungsform" und Rißlänge (Index) wiedergegeben.
Bei dem Ausdruck "Störungsform" bedeutet Ablösung die interlaminare Ablösung zwischen der schmalen Cordschicht 3-3 und der Cordschicht 3–2, und die Formulierung "teilweise Ablösung auf dem Umfang" (oder "teilweise Ablösung") bedeutet, daß die Ablösung längs des Umfangs teilweise hervorgerufen ist, und die Formulierung "ungefähr Aufpicken" bedeutet, daß die Störung an dem Rand der schmalen Cordschicht auf einen Aufpickgrad beschränkt ist.
Wie aus den Tabellen 1–5 ersichtlich ist, tritt bei den Reifen der Beispiele 1–19 keine teilweise Ablösung auf, und die Rißlänge ist wesentlich geringer, so daß diese Reifen den Reifen der Vergleichsbeispiele und der herkömmlichen Beispiele bei der Widerstandsfähigkeit gegen Rißwachstum und der Widerstandsfähigkeit gegen Ablösung wesentlich überlegen sind.
Wie oben erwähnt wurde, wird gemäß der Erfindung das Auftreten und das Wachstum von Rissen, die in den Randbereichen der schrägen Cordschichten leicht hervorgerufen werden, in vorteilhafter Weise unter Kontrolle gehalten durch Rationalisierung der Verteilung der 100%-Elastizitätsmoduln zwischen den Beschichtungsgummis für die schrägen Cordschichten des Gürtels und dem Gummi in der Nähe des Randbereiches dieser Schichten, oder weiterhin durch Anordnung eines neuen Gummielements in den Randbereichen der schrägen Cordschichten und geringfügige Vergrößerung der Breite des Beschichtungsgummis für die schmale Cordschicht, ohne einen Nachteil bei der eigentlichen Struktur des Gürtels hervorzurufen, wodurch es möglich ist, die Ablösungswiderstandsfähigkeit des Gürtels wesentlich zu verbessern. Als Ergebnis können gemäß der Erfindung radiale Superluftreifen verwirklicht werden, die nicht nur als neue Reifen eine große Nutzlebensdauer haben, sondern auch für wiederholtes Aufvulkanisieren genügend geeignet sind.

Claims

Radialer Luftreifen, aufweisend eine radiale Karkasse (1), die sich toroidförmig zwischen zwei in zwei Wulstbereiche eingebetteten Wulstkernen erstreckt, einen Laufflächenbereich (2), und einen Gürtel (3), der auf den äußeren Umfang der Karkasse aufgebracht ist, um den Laufflächenbereich zu verstärken, und aus mindestens drei gummigetränkten Cordschichten (3-1, 3-2, 3-3) besteht, wobei die Cordfäden von zwei aneinandergrenzenden Schichten (3-2, 3-3) unter diesen Schichten sich unter einem spitzen Cordfadenwinkel bezüglich der Äquatorebene (E) des Reifens überkreuzen, um überkreuzte Cordschichten zu bilden, bei denen die in der radialen Richtung des Reifens äußere Cordschicht (3-3) der überkreuzten Cordschichten eine kleinere Breite als die innere Cordschicht (3-2) hat, und die schmale Cordschicht (3-3) mit einem Randdeckgummi (24) versehen ist, der jeden der Randbereiche der Schicht bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein in der radialen Richtung des Reifens äußerer oder innerer Bereich des Randdeckgummis (24) in einer Richtung, die senkrecht zu den in der schmalen Cordschicht (3-3) angeordneten Cordfäden ist, eine wellige Form hat, und die Höhe (H) zwischen dem Boden und dem Scheitelwert der welligen Oberfläche innerhalb eines Bereichs von 0,05–0,25 mm liegt.
Reifen wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gürtel-Unterkissengummi (9) zwischen der Karkasse (1) und einem Randbereich der an die Karkasse angrenzenden Cordschicht (3–1) angeordnet ist, und einen 100%-Elastizitätsmodul hat, der dem 0,3–0,7-fachen 100%-Elastizitätsmodul eines Beschichtungsgummis für die Cordschicht (3-1) entspricht.
Reifen wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß bei der schmalen Cordschicht (3-3) unter den überkreuzten Cordschichten (3-2, 3-3) entweder Cord aus einer organischen Faser oder Stahlcord verwendet wird, und die Entfernung zwischen den Cordfäden bei einer vorgegebenen Fadendichte ungleich ist.