DE69734940T2

DE69734940T2 - Radiale Luftreifen

Info

Publication number: DE69734940T2
Application number: DE69734940T
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: 2006-08-24
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 Radialluftreifen, und insbesondere auf einen radialen Superluftreifen für Lastwagen und Busse, bei dem Risse, die bei einem Gürtel in einem Randbereich einer Kordlage 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, Radialluftreifens zunimmt, an dem Kordfadenende einer schmalen Kordlage unter den Kreuzkordlagen, die verschiedene Breiten haben, Risse hervorgerufen werden, wobei die Kordfäden dieser Kordlagen, unter mehreren Kordlagen, aus denen der Gürtel besteht, sich unter einem relativ kleinen Kordfadenwinkel bezüglich der Äquatorebene des Reifens überkreuzen. Die anfänglich hervorgerufenen Risse sind winzig, wie ein „Aufpicken" des Kordfadenendes, aber ein solcher winziger Riß wächst und bildet einen großen Riß längs des Kordfadens, wenn die Laufentfernung des Reifens zunimmt. Wenn das Rißwachstum bis zu einem gewissen Ausmaß fortschreitet, wächst das vordere Ende des Risses zu einem Kordfadenende des angrenzenden Kordfadens hin, und schließlich sind die Risse über im wesentlichen den ganzen Umfang der Kordlage längs eines Seitenrandes der Kordlage miteinander verbunden. Wenn das Rißwachstum bis zu diesem Stadium fortschreitet, wird Ablösungsausfall zwischen den Kreuzkordlagen hervorgerufen.
Demgemäß bestimmt die Zeitdauer von dem Auftreten von winzigen Rissen an dem Kordfadenende bis zu dem Wachstum von miteinander verbundenen Rissen längs des Seitenrandes der Kordlage 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 Stahlkordlagen bestehenden Gürtel zwischen den Randbereichen der zweiten und dritten schrägen Stahlkordlage, gezählt ab der Karkasse, ein Polstergummi 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 bis 75 und einen Elastizitätsmodul bei 300 % Dehnung von 130 bis 200 kp/cm² hat.
Weiterhin wird in JP-A-4-252705 ein radialer Superluftreifen beschrieben, bei dem ein Gürtelrandpolstergummi zwischen den Randbereichen von zwei schrägen Stahlkordlagen bei einem aus vier Stahlkordlagen bestehenden Gürtel angeordnet ist, und ein solcher Randbereich mit einer Gummischicht, die eine Dicke von 1,0 bis 3,0 mm hat, bedeckt ist, wobei der 50%-Elastizitätsmodul der Gummischicht kleiner als derjenige des Überzugsgummis für die Stahlkordlage ist, aber größer als derjenige des Basislaufflächengummis ist. Außerdem wird in JP-A-6-320906 ein radialer Superluftreifen vorgeschlagen, bei dem ein aus vier Stahlkordlagen bestehender Gürtel zwischen einem Basislaufflächengummi mit einem niedrigen Elastizitätsmodul und einer Karkasse angeordnet ist, und ein Polstergummi zwischen den Randbereichen der zweiten und dritten Kordlage, gezählt ab der Karkasse, angeordnet ist, und der Randbereich mit einer Gummischicht bedeckt ist, die eine Dicke von 0,8 bis 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 Kordlage 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 die Aufmerksamkeit auf die Offenbarungen von US-A-4 062 393 und JP-59-075 807A gelenkt, die dem Oberbegriff von Anspruch 1 entsprechen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Radialluftreifen mit einer verbesserten Nutzlebensdauer zu verwirklichen, bei dem die Rißfestigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen Rißwachstum in dem Randbereich der Kordlage, die den Gürtel bildet, insbesondere einer schmalen Kordlage unter den Kreuzkordlagen, 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 Radialluftreifen bereitgestellt, der eine sich kreisringförmig zwischen einem Paar von in ein Paar von Wulstabschnitten eingebetteten Wulstkernen erstreckende Radialkarkasse, einen Laufflächenabschnitt und einen Gürtel umfaßt, darübergeschichtet um einen Außenumfang der Karkasse, um den Laufflächenabschnitt zu verstärken, und bestehend aus wenigstens drei gummierten Kordlagen, wobei Kords zweier benachbarter Lagen unter den Lagen in einem spitzen Kordwinkel im Verhältnis zu einer Äquatorialebene des Reifens miteinander gekreuzt sind, um Kreuzkordlagen zu bilden, wobei eine äußere Kordlage der Kreuzkordlagen in der Radialrichtung des Reifens eine Breite hat, schmaler als die einer inneren Kordlage, und die Kreuzkordlagen mit einem Abstandspolstergummi versehen sind, der Endabschnitte der Kreuzkordlagen trennt und sich von einem Ende der schmalen Kordlage zur Außenseiten des Reifens hin erstreckt, und der Abstandspolstergummi ein Gummiverbundstoff ist, bestehend aus einem inneren Gummi, der sich so erstreckt, daß er die Endabschnitte der Kreuzkordlagen voneinander trennt, und einem äußeren Gummi, der sich von dem inneren Gummi zur Außenseite des Reifens hin erstreckt, und wenigstens zwei unterschiedliche Gummizusammensetzungen hat, und 100%-Elastizitätsmoduln M_x', M_6i und M_6u (kp/cm²) eines Überzugsgummis für die schmale äußere Kordlage, den inneren Gummi (6i) und den äußeren Gummi (6u) ein Verhältnis von M_6u < M_6i ≤ M_x' herstellen.
Wenn der Abstandspolstergummi aus zwei Gummis besteht, kann sich die Position einer Fugenfläche zwischen dem inneren Gummi 6i und dem äußeren Gummi 6u als Standardpunkt entweder an einem Ende der schmalen Kordlage oder an einem Ende des Randdeckungsgummis befinden, der am Endabschnitt der Lage bereitgestellt wird, oder kann innerhalb eines Bereichs liegen, der von dem obigen Standardpunkt geringfügig zu der Innenseite oder der Außenseite des Reifens hin getrennt ist.
Um den Effekt der Erfindung weiter zu verstärken, ist es wünschenswert, daß ein Gürtelunterpolstergummi zwischen der Karkasse und einem Randbereich der an die Karkasse angrenzenden Kordlage angeordnet ist, und einen 100%-Elastizitätsmodul hat, der dem 0,3- bis 0,7-fachen 100%-Elastizitätsmodul des Überzugsgummis für die Kordlage entspricht, und/oder daß bei der schmalen Kordlage unter den Kreuzkordlagen entweder Kordfaden aus einer organischen Faser oder Kordfaden aus Stahl verwendet wird, und der Abstand zwischen den Kordfäden 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, der jedoch kein Reifen gemäß der Erfindung dieser Patentanmeldung ist.
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 Kordlage angeordneten Kordfäden wiedergibt.
Die 4 ist eine Schnittansicht der linken Hälfte eines Hauptteils einer zweiten Ausführungsform eines radialen Superluftreifens, der jedoch kein Reifen gemäß der Erfindung dieser Patentanmeldung ist.
Die 5 ist eine Schnittansicht der linken Hälfte eines Hauptteils einer Ausführungsform eines radialen Superluftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 6 ist eine teilweise schematische Schnittansicht senkrecht zu der Richtung, in der die Kordfäden in der schmalen Kordlage angeordnet sind.
Die 7 ist eine schematische Ansicht, die die auf die Kordfadenenden 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 Kordfadenendbereich einer schmalen Kordlage hervorgerufene Risse veranschaulicht.
Bei den Ausfühungsformen der 1, 4 und 5, die einen Schnitt der linken Hälfte des Hauptteils bezüglich der Äquatorebene E des Reifens wiedergeben, erstreckt sich eine Radialkarkasse 1 kreisringförmig 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 Kordlagen. Bei den wiedergegebenen Ausführungsformen besteht der Gürtel 3 aus vier gummigetränkten Kordlagen 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 in der angegebenen Reihenfolge, gesehen von der Seite der Radialkarkasse. Unter diesen Kordlagen 3-1 bis 3-4 bilden die zwei aneinandergrenzenden Kordlagen 3-2 und 3-3 Kreuzkordlagen, bei denen die Kordfäden der zwei Kordlagen sich unter einem spitzen Winkel von nicht mehr als 90° überkreuzen, wobei dieser Winkel zwischen den Kordfäden der Schichten und der Äquatorebene E des Reifens definiert ist. Der Winkel der schrägen Kordfäden 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 Kordfäden bei jeder der Kreuzkordlagen 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 Kreuzkordlagen vorhanden ist, kann der Gürtel 3 zwei oder mehr Sätze Kreuzkordlagen umfassen.
Was den Gürtel 3 mit der obigen Struktur betrifft, so ist die Breite der in der radialen Richtung des Reifens außen gelegenen Kordlage 3-3 unter den Kreuzkordlagen 3-3 und 3-3 kleiner als diejenige der Kordlage 3-2, so daß die Ränder der Kreuzkordlagen 3-2 und 3-3 einen Stufenunterschied bilden, wie in jeder Zeichnung im Schnitt gezeigt ist. Außerdem ist die Breite von jeder der Kordlagen, aus denen der Gürtel besteht, im wesentlichen in gleich große Teile bezüglich der Äquatorebene E unterteilt.
Die Ausführungsformen der 1–4 geben Reifen wieder, die keine Reifen gemäß der Erfindung dieser Patentanmeldung sind.
Im den 1 und 2 ist die schmale Kordlage 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 Überzugsgummis für die schmale Kordlage 3-3 ist. Insbesondere ist es wünschenswert, daß der 100%-Elastizitätsmodul M₄ innerhalb eines Bereichs von dem 1,2- bis 4,0-fachen 100%-Elastizitätsmodul M_x' des Überzugsgummis für die schmale Kordlage 3-3 liegt.
Bei jeder der obigen Ausführungsformen sind die Kreuzkordlagen 3-2 und 3-3 mit einem Abstandspolstergummi 5 versehen, der die Randbereiche dieser Schichten voneinander trennt, und dessen Dicke die Dicke t des Randdeckgummis 4 übersteigt. Der Abstandspolstergummi 5 hat einen 100%-Elastizitätsmodul M₅, der kleiner als der 100%-Elastizitätsmodul M_x des Überzugsgummis für die Kreuzkordlagen 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- bis 0,9-fachen 100%-Elastizitätsmodul M_x des Überzugsgummis für die Kreuzkordlagen 3-2 und 3-3 liegt. Wenn der Gürtel zwei oder mehr Sätze Kreuzkordlagen umfaßt, werden der Randdeckgummi 4 und der Abstandspolstergummi 5 auf eine schmale Kordlage aufgebracht, die mindestens eine maximale Breite unter den schmalen Kordlagen hat.
In der 2, auf die nun Bezug genommen wird, ist es vorteilhaft, daß der 100%-Elastizitätsmodul M₅ des Abstandspolstergummis 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 Kordlage 3-3, der Dicke G_5E des Abstandspolstergummis 5 längs einer vertikalen Linie VL, die von dem Rand der Schicht 3-3 nach der inneren Kordlage 3-2 der Kreuzkordlagen gezogen ist, des 100%- Elastizitätsmoduls M₄ des Randdeckgummis 4, und des 100%-Elastizitätsmoduls M_x des Überzugsgummis für die Kreuzkordlagen 3-2 und 3-3.
In der 3, auf die nun Bezug genommen wird, bilden die beiden Ecken jedes Kordfadenendes C_3E in einer Gruppe von Kordfäden C₃ (in der 3 sind nur drei Kordfäden wiedergegeben), die in der schmalen Kordlage 3-3 angeordnet sind, in der abgewickelten Ansicht einen stumpfen Winkel und einen spitzen Winkel, und jedes Kordfadenende 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) × sinθ erfüllt bezüglich eines Neigungswinkels θ, der zwischen einer senkrechten Linie, die von einer Ecke eines Kordfadenendes C_3E eines bestimmten Kordfadens C₃ bis zu einer Mittelachsenlinie X₃ eines daran angrenzenden, weiteren Kordfadens C₃ gezogen ist, und der geraden Linie EL definiert ist, und einer Fadenanzahl von N Kordfäden 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 Abstandspolstergummi 5 angeordnet ist. Außerdem bezeichnet das Symbol Rc einen Überzugsgummi für den Kordfaden C₃ in der schmalen Kordlage 3-3.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der 5 beschrieben.
Ein Abstandspolstergummi 6, der in 5 gezeigt wird, trennt die Randbereiche der Kreuzkordlagen 3-2 und 3-3 voneinander und erstreckt sich, auf gleiche Weise wie im Fall von 1, von Ende der schmalen Kordlage 3-3 zur Außenseite des Reifens hin. Jedoch ist der Abstandspolstergummi 6 ein Gummiverbundstoff der aus einem inneren Gummi 6i zum Trennen der Randbereiche der Kreuzkordlagen 3-2 und 3-3 voneinander und einem äußeren Gummi 6u besteht, der sich vom inneren Gummi 6i zur Außenseite des Reifens hin erstreckt, und wenigstens zwei verschiedene Gummizusammensetzungen hat, was vollständig anders ist als im Fall von 1.
Selbst wenn der Randdeckgummi auf die schmale Kordlage aufgebracht wird, erfüllen der innere Gummi 6i und der äußere Gummi 6u immer die obige Positionsbeziehung. Wenn die 100%-Elastizitätsmoduln des inneren Gummis 6i und des äußeren Gummis 6u M_6i und M_6u sind, ist es notwendig, daß die 100%-Elastizitätsmoduln M_6i und M_6u und der 100%-Elastizitätsmodul M_x' des Überzugsgummis für die schmale Kordlage 3-3 eine Beziehung von M_6u < M_6i ≤ M_x' erfüllen. In der Tat ist es vorzuziehen, daß (M_6u/M_6i) innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 0,9 liegt und daß (M_6i/M_x') innerhalb eines Bereichs von 0,9 bis 1,0 liegt. Außerdem kann eine Trennungsfläche zwischen dem inneren Gummi 6i und dem äußeren Gummi 6u gegenüber der illustrierten Position nach innen oder nach außen geneigt sein.
Bei den Reifen, die die Kreuzkordlagen 3-2 und 3-3 in den 1 bis 5 aufweisen, ist es wünschenswert, daß ein Gürtelunterpolstergummi 9 zwischen der Karkasse 1 und dem Randbereich der Kordlage 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- bis 0,7-fachen 100%-Elastizitätsmodul M_x'' des Überzugsgummis für die Kordlage 3-1. Außerdem kann die gegenseitige Beziehung des 100%-Elastizitätsmoduls der Überzugsgummis für die Kordlagen 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 Stahlkordfäden oder Kordfäden aus einer organischen Faser, wie Aramidfaser-Kordfäden oder dergleichen als Kordfäden in der schmalen Kordlage verwendet. In diesem Fall ist es wünschenswert, daß die Kordfäden C₃ in einem zu der Anordnungsrichtung der Kordfäden 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 Kreuzkordlagen 3-2 und 3-3 in dem Randbereich der schmalen Kordlage 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 Kordfaden und dem Überzugsgummi längs der Anordnungsrichtung der Kordfäden in einem an dem Kordfadenende hervorgerufenen „Aufpick"-Stadium wirkt. Als Folge davon wächst der Riß in dem Überzugsgummi, der den Kordfaden umgibt, längs der Anordnungsrichtung der Kordfäden.
Eine zweite Verformung ist eine interlaminare Scherverformung γ₂₃, die zwischen dem Randbereich der schmalen Kordlage 3-3 und der Kordlage 3-2 in der Nähe des Endes C_3E des Kordfadens C₃ wirkt. Die interlaminare Scherverformung γ₂₃ bewirkt, daß der Riß hauptsächlich längs des Kordfadens wächst, und interlaminare 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 Kreuzkordlagen 3-2 und 3-3 herausgenommenen Kordfäden C₂, C₃ schematisch wiedergibt, während die 7(b) ein Grundriß der Kordfäden 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 Kordlage 3-3 gelegenen Gummis verursacht. Um das Rißwachstum unter Kontrolle zu halten und das Auftreten von Ablösungsausfall zu verhindern, ist es daher notwendig, die interlaminare Scherverformung γ₂₃ und die innerhalb der Ebene erfolgende Scherverformung LC gleichzeitig zu verringern. 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 M_x' des Überzugsgummis für die Kordlage 3-3 ist, tendiert die Scherverformung LC dazu, abzunehmen, und die interlaminare Scherverformung γ₂₃ tendiert dazu, zuzunehmen.
(2) Wenn der 100%-Elastizitätsmodul M₅ des Abstandspolstergummis 5, der mindestens außerhalb des Randes der Kordlage 3-3 gelegen ist, so festgelegt wird, daß er kleiner als der 100%-Elastizitätsmodul M_x' des Überzugsgummis für die Kordlage 3-3 ist, tendieren sowohl die Scherverformung LC, als auch die interlaminare Scherverformung γ₂₃ dazu, abzunehmen.
(3) Wenn der 100%-Elastizitätsmodul M6u des äußeren Gummis 6u so festgelegt wird, daß er kleiner als der 100%-Elastizitätsmodul M_x' des Überzugsgummis für die Kordlage 3-3 ist, nimmt die Scherverformung LC ab, ohne daß die interlaminare Scherverformung γ₂₃ zunimmt oder abnimmt.
(4) Wenn der 100%-Elastizitätsmodul M₉ des Gürtelunterpolstergummis 9 innerhalb eines Bereichs des 0,3- bis 0,7-fachen 100%-Elastizitätsmoduls M_x'' des Überzugsgummis für die Kordlage 3-1 liegt, tendieren sowohl die die Scherverformung LC, als auch die interlaminare Scherverformung γ₂₃ dazu, abzunehmen

Die obigen Punkte (1) bis (4) entwickeln ihre Effekte einzeln, aber die Tendenz der interlaminaren Scherverformung γ₂₃, bei dem Punkt (1) zuzunehmen, 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 Scherverformung 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 Abstandspolstergummis 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) bis (4) 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 Kordlage 3-3 gelegenen Gummis dadurch erhalten, daß der Randbereich der Kordlage 3-3 mit einem Gummi, der einen hohen Elastizitätsmodul hat, bedeckt wird, während, was die Verformung des Gummis zwischen den Kordlagen 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 Abstandspolstergummis 5 auf einen kleineren Wert festgelegt wird. Im einzelnen entwickelt der Punkt (3) den Effekt, Verformung zu absorbieren, durch Verschieben eines Stufenbereichs der Kordlage 3-2 (Stufendifferenzbereich zur Kordlage 3-3), weil der 100%-Elastizitätsmodul M_6u des äußeren Gummis 6u niedriger ist als der 100%-Elastizitätsmodul M_x' des Überzugsgummis für die Kordlage 3-3.
Bei dem Punkt (4) ist der 100%-Elastizitätsmodul M₉ des Gürtelunterpolstergummis 9 groß, so daß die Steifigkeit zwischen der Karkasse 1 und der Kordlage 3-1 zunimmt, und daher die Spannungsaufnahme der Kreuzkordlagen 3-2 und 3-3 durch eine solche Zunahme der Steifigkeit verringert wird, und die relative Verschiebung jeder Kordlage in der Umfangsrichtung unter Belastung verringert wird, wodurch sowohl die Scherverformung LC, als auch die interlaminare Scherverformung γ₂₃ abnehmen, während der Energieverlust über die Scherverformung zwischen der Karkasse 1 und der Kordlage 3-1 zunimmt, was nicht außer acht gelassen werden kann, weil das von dem Gürtelunterpolstergummi 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 bis 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 ein Wert des Elastizitätsmodul-Verhältnisses M₉/M_x'' aufgetragen, während auf der linken Ordinate ein Wert (Index) der Rißlänge K_L, und auf der rechten Ordinate ein 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.
Was die Scherverformung γ₂₃ betrifft, so wird nachstehend hauptsächlich die Bedeutung der Teilung des Abstandspolstergummis 6, der an der Scherverformung γ₂₃ beteiligt ist, in den äußeren Gummi 6u und den inneren Gummi 6i beschrieben.
Wenn der Randdeckgummi 4 mit einem größeren Wert des 100%-Elastizitätsmoduls M₄ aufgebracht wird, ist, selbst wenn eine interlaminare Ablösung erzeugt wird, die Scherverformung γ₂₃ in dem Randdeckgummi 4 kleiner als die Scherverformung γ₂₃ in dem Überzugsgummi für die Kordlage 3-3, so daß eine interlaminare Ablösung nie an dem Abstandspolstergummi 5 ankommt.
Falls es jedoch erforderlich ist, die Zahl von Bestandteilen zu verringern, oder falls es mit Blick auf die Produktivität schwierig ist, einen Randdeckgummi 4 zu verwenden, der einen höheren Elastizitätsmodul hat, wird der Abstandspolstergummi 5 gewählt. Selbst wenn der 100%-Elastizitätsmodul M₅ des Abstandspolstergummis 5 ein kleiner Wert ist, wird die Scherverformung γ_23'' in dem Abstandspolstergummi 5 größer, während die Scherverformung γ₂₃, die im Randbereich der Kordlage 3-3 erzeugt wird, verringert wird. Im Ergebnis dessen wird keine besondere ernsthafte Störung verursacht, während der Riß im „Aufpick"-Stadium im Überzugsgummi längs des Kords fortschreitet, aber sobald ein Riß bis zu der interlaminaren Ablösung wächst, wächst diese Ablösung schnell in dem Abstandspolstergummi 5 und verursacht eine Störung. Wenn daher kein Randdeckgummi 4 verwendet wird, der einen großen 100%-Elastizitätsmodul M₄ hat, ist es notwendig, nach dem Auftreten der interlaminaren Ablösung die folgende Gegenmaßnahme zu treffen.
Als Gegenmaßnahme wird der Abstandspolstergummi 6 so in den äußeren Gummi 6u und den inneren Gummi 6i geteilt, daß die 100%-Elastizitätsmoduln dieser Gummis die Beziehung von M_6u < M_6i ≤ M_x' erfüllen, wodurch der 100%-Elastizitätsmodul dieses Bereichs des Abstandspolstergummis 6 (des inneren Gummis 6i) bei der interlaminaren Ablösung nicht zu sehr verringert wird und der 100%-Elastizitätsmodul des äußeren Gummis 6u kleiner gemacht wird als derjenige des inneren Gummis, um die Scherverformung LC und die Scherverformung γ₂₃ in der gleichen Ebene zu verringern.
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 Kordfäden 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 Kordfäden 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 Kordfäden C₃ miteinander verbinden, dazu, im wesentlichen mit einer senkrechten Linie HL übereinzustimmen, die von einer stumpfwinkligen Ecke des Endes C_3E des Kordfadens C₃ nach einem weiteren angrenzenden Kordfaden C₃ gezogen wird, selbst wenn die obige Position nahe bei der Außenseite des Reifens liegt.
Eine 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 Kordfäden 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) × sinθ 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.
Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung der Erfindung wiedergegeben und sollen keine Begrenzung der Erfindung darstellen.
Es werden Radialreifen für Lastwagen und Busse bereitgestellt, die die Reifengröße 10.00R20, und eine Struktur wie in den 1 bis 5 gezeigt haben, bei der die Karkasse 1 eine einzige gummigetränkte, radial angeordnete Stahlkordlage ist, und der Gürtel 3 aus vier gummigetränkten Schichten besteht, von denen jede Stahlkordfäden mit der Struktur 3 × 0,20 + 6 × 0,36 enthält. Bei dem Gürtel 3 hat eine erste Kordlage 3-1 eine Breite von 160 mm, eine zweite Kordlage 3-2 hat eine Breite von 185 mm, eine dritte Kordlage 3-3 hat eine Breite von 160 nun, und eine vierte Kordlage 3-4 hat eine Breite von 80 mm, während der Kordfaden-Neigungswinkel jeder Kordlage bezüglich der Äquatorebene E des Reifens R52°, R18°, L18° und Ll8° in der Reihenfolge von der ersten bis zu der vierten Schicht ist (R bedeutet nach oben rechts, und L bedeutet nach oben links). Die Kreuzkordlagen sind daher die zweite und die dritte Kordlage.
Die Erfindung ist auch bei der dritten und vierten Kordlage anwendbar, falls die Kordfaden-Neigungsrichtungen der ersten bis vierten Kordlage bei dem Gürtel 3 R, R, L und R in dieser Reihenfolge sind, um Kreuzkordlagen zwischen der zweiten und dritten Kordlage und zwischen der dritten und vierten Kordlage zu bilden, und die Breiten der Kordlagen von der zweiten Kordlage bis zu der vierten Kordlage in dieser Reihenfolge schmaler gemacht sind. Außerdem können die Kordfaden-Neigungsrichtungen R, L gegeneinander ausgetauscht werden.
Die obigen Reifen, die eine gemeinsame Struktur haben, werden in drei Gruppen geteilt, nämlich Gruppe 1 bis Gruppe 3. Die Abmessungen und die Testergebnisse jeder Gruppe sind in den jeweiligen Tabellen wiedergegeben. Außerdem ist ein Gürtelunterpolstergummi 9, der einen 100%-Elastizitätsmodul M₉ von 23 kp/cm² hat, bei den Beispielen, den Vergleichsbeispielen und dem herkömmlichen Beispiel in jeder Gruppe aufgebracht.
Bei der Gruppe 1 werden die Reifen der Beispiele 1 bis 12 gemäß den 1 bis 3 und des Beispiels 13 gemäß der 6, zusammen mit den Reifen der Vergleichsbeispiele 1 bis 7 und einem herkömmlichen Reifen, hergestellt. Bei dem Reifen des Beispiels 13 sind die Kordfäden der Kordlage 3-3 in viele Bündel unterteilt, wobei jedes Bündel drei Kordfäden enthält, und die Bündel voneinander getrennt sind. Die Reifen der Beispiele 1 bis 13 sind jedoch keine Reifen gemäß der Erfindung dieser Patentanmeldung.
Die Reifen der Beispiele 1 bis 13 sind jedoch keine Reifen gemäß 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 Überzugsgummi für die Kordlagen 3-1 bis 3-4, aus denen der Gürtel besteht, verwendet. Bei jedem Reifen beträgt die Fadenanzahl N pro 50 mm der schmalen Kordlage 3-3 24 Kordfäden, und der Neigungswinkel θ zwischen der senkrechten Linie HL des Kordfadens C₃ und der geraden Linie EL (siehe 3) 72°, so daß der Wert von (50 mm/N) × sinθ 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 1–3 wiedergegeben.
Bei der Gruppe 2 werden die Reifen der Beispiele 14 bis 16 gemäß der 4 auf der Basis des Reifens des Beispiels 5, zusammen mit den Reifen der Vergleichsbeispiele 8 bis 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 Kordlagen 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 bis 16 sind jedoch keine Reifen gemäß der Erfindung dieser Patentanmeldung.
In der Gruppe 3 werden die Reifen der Beispiele 17 bis 20, die mit dem doppelten Polstergummi 6 versehen sind, der aus dem inneren Gummi 6i und dem äußeren Gummi 6u besteht, gemäß der 5 auf der Basis des Reifens des Beispiels 5, wobei der Randdeckgummi weggelassen wird, hergestellt, zusammen mit den Reifen der Vergleichsbeispiele 13 bis 17 und dem herkömmlichen Reifen. Die Werte der 100%-Elastizitätsmoduln M_6i, M_6u und M_x' des inneren Gummis 6i, des äußeren Gummis 6u und des Überzugsgummis für die Kordlagen 3-3 sind in der Tabelle 5 wiedergegeben.
Jeder Reifen der Beispiele 1 bis 16 und 17 bis 20, der Vergleichsbeispiele 1 bis 12 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 bis 5 als „Störungsform" und Rißlänge (Index) wiedergegeben.
Bei dem Ausdruck „Störungsform" bedeutet Ablösung die interlaminare Ablösung zwischen der schmalen Kordlage 3-3 und der Kordlage 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 Kordlage auf einen Aufpickgrad beschränkt ist.
Wie aus den Tabellen 1 bis 5 ersichtlich ist, tritt bei den Reifen der Beispiele 1 bis 20 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 Kreuzkordlagen leicht hervorgerufen werden, in vorteilhafter Weise unter Kontrolle gehalten durch Rationalisierung der Verteilung der 100%-Elastizitätsmoduln zwischen den Überzugsgummis für die Kreuzkordlagen des Gürtels und dem Gummi in der Nähe des Randbereiches dieser Lagen, oder weiterhin durch Anordnung eines neuen Gummielements in den Randbereichen der Kreuzkordlagen und geringfügige Vergrößerung der Breite des Überzugsgummis für die schmale Kordlage, 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 bereitgestellt werden, die nicht nur als neue Reifen eine große Nutzlebensdauer haben, sondern auch für wiederholtes Aufvulkanisieren genügend geeignet sind.

Claims

Radialluftreifen, der eine sich kreisringförmig zwischen einem Paar von in ein Paar von Wulstabschnitten eingebetteten Wulstkernen erstreckende Radialkarkasse (1), einen Laufflächenabschnitt (2) und einen Gürtel (3) umfasst, darübergeschichtet um einen Außenumfang der Karkasse, um den Laufflächenabschnitt zu verstärken, und bestehend aus wenigstens drei gummierten Kordlagen (3-1, 3-2, 3-3), wobei Kords zweier benachbarter Lagen (3-2, 3-3) unter den Lagen in einem spitzen Kordwinkel im Verhältnis zu einer Äquatorialebene (E) des Reifens miteinander gekreuzt sind, um Kreuzkordlagen zu bilden, wobei eine äußere Kordlage (3-3) der Kreuzkordlagen in der Radialrichtung des Reifens eine Breite hat, schmaler als die einer inneren Kordlage (3-2), und die Kreuzkordlagen (3-2, 3-3) mit einem Abstandspolertergummi (6) versehen sind, der Endabschnitte der Kreuzkordlagen trennt und sich von einem Ende der schmalen Kordlage (3-3) zur Außenseiten des Reifens hin erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandspolstergummi (6) ein Gummiverbundstoff ist, bestehend aus einem inneren Gummi (6i), der sich so erstreckt, daß er die Endabschnitte der Kreuzkordlagen (3-2, 3-3) von einander trennt, und einem äußeren Gummi (6u), der sich von dem inneren Gummi (6i) zur Außenseite des Reifens hin erstreckt, und wenigstens zwei unterschiedliche Gummizusammensetzungen hat, und 100%-Modulen Mx', M6i und M6u eines Überzugsgummis für die schmale äußere Kordlage (3-3), den inneren Gummi (6i) und den äußeren Gummi (6u) ein Verhältnis von M6u < M6i ≤ Mx' haben.
Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gürtelunterpolstergummi (9) zwischen der Karkasse (1) und einem Endabschnitt der angrenzend an die Karkasse angeordneten Kordlage (3-1) angeordnet wird und einen 100%-Modul hat, der 0,3–0,7 mal dem 100%-Modul eines Überzugsgummis für die Kordlage (3-1) entspricht.
Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der schmalen Kordlage (3-3) unter den Kreuzkordlagen (3-2, 3-3) entweder Kord aus organischer Faser oder Stahlkord verwendet wird und der Abstand zwischen den Kords in einer gegebenen Endenzahl ungleich ist.