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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Reifensystem für einen
Motorradreifen, das einen Luftreifen, einen darin angeordneten Reifenkern
und eine in dem Kern angeordnete Drucktasche umfasst.
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Bei
Motorradreifen, die zur Geländefahrt
ausgelegt sind, wird ein Luftreifen gewöhnlich zusammen mit einem Reifenschlauch
verwendet, da der Fülldruck
des Reifens relativ niedrig ist. In diesem Fall ist deshalb der Reifenschlauch
gegenüber
Durchstichen anfällig,
wenn beispielsweise über
scharfkantige Objekte, wie Felsen, Stümpfe oder dergleichen, gefahren
und nach einem hohen Sprung gelandet wird.
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Um
derartige Durchstiche eines Reifenschlauchs zu verhindern, schlug
die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. JP-A-3-231008 die
Verwendung eines aus einem Schwammgummi hergestellten Puffers vor,
der zwischen dem Reifen und dem Schlauch angeordnet ist. Ein derartiger
Puffer dient dazu, Durchstiche zu verhindern. Jedoch wird die Haltbarkeit
des Puffers durch die Wärmeerzeugung
während
der Fahrt aufgrund von Reibung zwischen dem Reifen und dem Puffer
herabgesetzt. Wenn das Volumen des Puffers erhöht wird, um die Reibung zu
verringern, wird es schwierig, den Reifen auf die Felge aufzuziehen.
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Das
europäische
Patent EP-A-0 897 814, das am 24.02.1999 veröffentlicht wurde und dessen
benannte Staaten DE, FR und IT aber nicht GB sind, offenbart einen
Motorradreifen mit einem Hohlraum, der einen kreisringförmigen Reifenkern
enthält,
der aus einem elastischen geschlossenzelli gen Material hergestellt
und im Inneren mit einer Nut versehen ist, die eine Drucktasche
enthält.
Wenn sich der Reifenkern nicht in dem Hohlraum befindet, liegt diese
Querschnittsfläche
im Bereich des 3,1- bis 4,8-fachen
der Querschnittsfläche der
Nut, und die Summe aus der Querschnittsfläche des Reifenkerns und der
der Nut liegt im Bereich des 1,0- bis
1,3-fachen der Querschnittsfläche
des Hohlraums.
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Die
JP-A-10006707 offenbart einen Motorradreifen, der einen Puffer aus
geschlossenzelligem Material, das ein Ausdehnungsverhältnis von
400–1500%
aufweist, und einen Füllschlauch
in einem Hohlraum darin enthält.
Es wird ein Schmiermittel zwischen dem Puffer und dem Schlauch verwendet.
Derartige Anordnungen bieten keine gute Haltbarkeit in Verbindung
mit der Einfachheit der Montage der Bauteile an einer Radfelge, was
das Ziel der vorliegenden Erfindung ist.
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Dementsprechend
umfasst die vorliegende Erfindung ein Reifensystem, wie es in jedem
Hauptanspruch der beiden beigefügten
Anspruchssätze
dargelegt ist.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail in Verbindung mit
den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
Perspektivansicht einer Anordnung eines Luftreifens, eines Reifenkerns,
einer Drucktasche und einer Radfelge ist, die eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
Schnittansicht ist, deren rechte Hälfte die Anordnung zeigt, in
der die Drucktasche normal aufgepumpt ist, und deren linke Hälfte den
Reifenkern im freien Zustand und die Drucktasche auf 10% des Arbeitsdrucks
aufgepumpt zeigt; und
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3 ein
Schaubild zur Erläuterung
von Querschnittsflächen
des Reifenhohlraums, des Reifenkerns und der Nut ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Reifensystem 1 einen Luftreifen 2,
einen kreisringförmigen
Reifenkern 6, der in den Hohlraum des Reifens eingesetzt
ist, und eine kreisringförmige
Drucktasche 5, die in einer Nut angeordnet ist, die auf
der radialen Innenseite des Reifenkerns 6 ausgebildet ist.
Der Reifen 2, der Kern 6 und die Drucktasche 5 werden
im Voraus zusammengebaut. Dann wird die Anordnung auf eine Radfelge 3 aufgezogen.
Bei diesem System wird die Innenseite 4a des Reifens 2 durch
den Reifenkern 6 unter Druck gesetzt. Die Drucktasche 5 unterstützt die
Innenseite des Reifenkerns 6 durch ihren Fülldruck.
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Der
Reifen 2 umfasst einen Laufstreifenabschnitt 8,
ein Paar Seitenwandabschnitte 9 und ein Paar Wulstabschnitte 10.
Gewöhnlich
ist der Reifen 2 durch einen in jedem Wulstabschnitt angeordneten
Wulstkern und zumindest eine Karkasslage verstärkt, die sich zwischen den
Wulstabschnitten durch den Laufstreifenabschnitt und die Seitenwandabschnitte
erstreckt, und einen Gürtel,
der radial außerhalb
der Karkasse im Laufstreifenabschnitt angeordnet ist.
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Im
Vergleich mit Reifen auf anderen Gebieten, wie etwa Personenwagenreifen,
LKW/Bus-Reifen und dergleichen, ist der Laufstreifenabschnitt 8 mit
einem relativ kleinen Krümmungsradius
gekrümmt
und die maximale Reifenbreite liegt zwischen den Laufstreifenkanten.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist der Laufstreifenabschnitt 8 mit einer Vielzahl von
Blöcken 8a versehen, um
ein Blockprofil zu bilden.
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Die
Radfelge 3 umfasst ein Paar Felgenwulstsitze 3b,
auf denen die Reifenwulstabschnitte 10 sitzen, ein rundes
Bett 3a dazwischen und ein Paar Felgenhörner 3c, die sich
jeweils von dem axial äußeren Ende von
einem der Felgensitze 3b radial nach außen erstrecken.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind die Felgenhörner 3a und
Felgensitze 3b, wie es in 1 gezeigt
ist, jeweils mit einer großen
Anzahl von Vorsprüngen 11 mit
geringer Höhe
versehen, die sich jeweils in einer Richtung rechtwinklig zur Umfangsrichtung
des Reifens erstrecken. Daher erhöhen die Vorsprünge 11 effektiv
die Umfangsreibung zwischen dem Reifen 2 und der Felge 3 unter
Bedingungen eines relativ niedrigen Druckes. Ferner wird während des
Aufziehens des Reifens auf die Radfelge Luft zwischen dem Wulstabschnitt 10 und dem
Felgenhorn 3c durch den Zwischenraum hindurch freigegeben,
der um die Vorsprünge 11 herum
gebildet ist, und das Zurückhalten
von Luft, nachdem der Reifen auf die Radfelge aufgezogen ist, kann
verhindert werden.
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Die
Drucktasche 5 ist ein kreisringförmiger endloser Schlauch, der
aus einer luftundurchlässigen
Kautschukmischung hergestellt ist, die Butylkautschuk als Hauptkomponente
umfasst. Die Drucktasche 6 weist vor zugsweise unter 10%
Arbeitsdruck eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform auf,
wie sie in 1 und 2 gezeigt
ist, und ihre Mitte befindet sich an einer Stelle, die niedriger
als 50% der Querschnittshöhe
des Reifens ist, so dass der Reifenkern 6 auf die Innenseite 4a des
Reifens zu gepresst wird, wenn er auf den Arbeitsdruck aufgepumpt
wird. Hier liegt der Arbeitsdruck für die Drucktasche 5 beispielsweise
im Bereich von 70 bis 150 kPa, gewöhnlich im Bereich von 80 bis
120 kPa. Die Gummidicke der Drucktasche 5 liegt vorzugsweise
im Bereich des 0,03- bis 0,1-fachen des Durchmessers der Drucktasche
unter 10% des Arbeitsdrucks. Wenn sie kleiner als das 0,03-fache
des Durchmessers der Drucktasche ist, ist es schwierig, die notwendige
Festigkeit für
die Drucktasche zu erhalten. Wenn sie größer als das 0,1-fache des Durchmessers
ist, wird es schwierig, den notwendigen Druck auf die Innenseite
des Reifens aufzubringen, und das Reifengewicht nimmt ungünstigerweise
zu.
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Der
Reifenkern 6 ist ein kreisringförmiger Körper aus einem elastischen
geschlossenzelligen Material, das eine JIS-C-Härte von 10 bis 35 Grad, stärker bevorzugt
10 bis 30, und ein spezifisches Gewicht von 0,1 bis 0,2 aufweist.
Durch spezifisches Begrenzen der JIS-C-Härte, nämlich eine Härte der
Oberfläche,
können die
Griffigkeit bei Kurvenfahrt und das Handhabungsverhalten verbessert
werden. Bei diesem Beispiel wird ein Schwammgummi mit einer Ausdehnungsrate
von 400 bis 1500%, vorzugsweise 400 bis 1100% verwendet. Für das Gummimaterial
werden daher vorzugsweise Butylkautschukmischungen, wie etwa Butylkautschuk,
bromierter Butylkautschuk, halogenierter Butylkautschuk und dergleichen
verwendet. Wenn die Ausdehnungsrate kleiner als 400% ist, wird die
Stoßabsorptionsfähigkeit
des Reifenkerns 5 unzureichend und die Drucktasche wird
gegenüber
Durchstichen anfällig.
Darüber
hinaus ist der Fahrkomfort nicht gut. Wenn die Ausdehnungsrate größer als
1500% ist, wird die Lastunterstützung
durch den Reifenkern 5 unmöglich und die Stabilität während des
Geradeauslaufs und der Kurvenfahrt geht verloren.
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Das äußere Profil
des Reifenkerns 6 wird von dem inneren Profil des Reifens 2 aus
allmählich
verändert.
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Das
innere Profil 4a des Reifens ist im Allgemeinen oval, wobei
sich die Hauptachse in der axialen Richtung erstreckt.
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Ebenso
ist das äußere Profil
des Reifenkerns 6 im Allgemeinen oval, wobei sich die Hauptachse
des Ovals in der axialen Richtung erstreckt, aber beide Seiten des
Ovals angeschwollen sind, wie es in der linken Hälfte von 2 als
schraffierte sichelförmige
Fläche 13 gezeigt
ist.
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Die
maximale Dicke dieses angeschwollenen Abschnitts 13 oder
der maximale Unterschied zwischen den beiden Profilen tritt in der
Nähe aber
etwas radial außerhalb
des Punktes der maximalen Querschnittsbreite des Reifenkerns auf.
Die Differenz oder die Dicke nimmt allmählich in Richtung der radialen
Innenseite und Außenseite
ab, und das radial äußere Ende
reicht bis zum Mittelpunkt einer halben Querschnittsbreite W zwischen
der Äquatorialebene
des Reifens und dem axial äußersten
Punkt. Das radial innere Ende reicht bis ungefähr zu einem Drittel der Querschnittshöhe des Reifenkerns 6.
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Der
Reifenkern 6 erstreckt sich radial nach innen in die Nähe der Wulstunterseite,
und die radiale Höhe H6
des radial inneren Endes beträgt nicht
mehr als 25% der Höhe
Hf des Felgenhorns, jeweils von der Wulstbasislinie L aus gemessen.
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Die
radiale Innenseite des Reifenkerns 6 ist mit einer Nut 12 zum
Einsetzen der Drucktasche 5 darin versehen.
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Die
Nut 12 erstreckt sich durchgehend in der Umfangsrichtung
und ihre Querschnittsform ist ein Bogen mit mehr als 180 Grad, vorzugsweise
mehr als 210 Grad, aber weniger als 300 Grad (bei diesem Beispiel
ungefähr
270 Grad).
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Die
Dicke (b) des Reifenkerns 6 gemessen an einem Punkt an
der Außenseite
des Reifenkerns 6 in einem axialen Abstand des 0,85-fachen
der halben Reifenbreite W von der Äquatorialebene C des Reifens aus,
liegt im Bereich des 1,02- bis 1,10-fachen der Dicke (a), gemessen
am Reifenäquator
C.
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Ferner
ist die Querschnittsfläche
Sa des Reifenkerns 6 im freien Zustand, wenn er nicht in
den Reifenhohlraum eingesetzt ist, wie es in 3 gezeigt
ist, im Bereich des 3,1- bis 4,8-fachen der Querschnittsfläche Sb der
Nut 12 festgelegt.
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Darüber hinaus
liegt die Summe Sa + Sb der Querschnittsflächen Sa und Sb im Bereich des
1,0- bis 1,3-fachen der Querschnittsfläche Sc des Reifenhohlraums.
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Hier
ist die Querschnittsfläche
Sc als der Reifenhohlraum definiert, der durch die Reifeninnenseite 4a und
die Wulstbasislinie L umgeben ist, wenn der Reifen 2 auf
die Felge 3 ohne den Kern 6 aufgezogen und auf
seinen Standarddruck aufgepumpt ist, der durch eine Standardisierungsorganisation,
wie etwa JATMA (Japan), TRA (USA), ETRTO (Europa) und dergleichen,
spezifiziert ist.
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Des
Weiteren ist die Querschnittsfläche
Sa des Reifenkerns 6 vorzugsweise im Bereich des 0,76-
bis 1,1-fachen der Querschnittsfläche Sc des Reifenhohlraums
festgelegt.
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Deshalb
wird unter Betriebsbedingungen der Reifenkern 6 in den
angeschwollenen Abschnitten 13 stärker komprimiert als in den
anderen Abschnitten. Infolgedessen ist die Steifigkeit eines Teils
Y innerhalb der Reifenseitenwand 9 und der Schulter 8sh erhöht. Es ist
dementsprechend möglich,
die Reifenlast effektiv zu unterstützen, selbst wenn die Tasche 5 durchstochen
ist, und das Verhalten bei Kurvenfahrt und die Laufstabilität können verbessert
sein. Ferner können
in dem Laufstreifenmittelabschnitt, der Fahrkomfort, die Stoßabsorptionsfähigkeit
und die Straßengriffigkeit
effektiv verbessert werden, da die Kompression relativ niedrig ist. Ferner
wird während
des Aufziehens des Reifens auf die Felge verhindert, dass der Reifenkern
aus dem Zwischenraum zwischen den Wulstabschnitten herausgedrückt wird,
da der Reifenkern in der radialen Richtung weniger als in der axialen
Richtung komprimiert wird. Infolgedessen werden die Zusammenbauarbeit
und die Aufzieharbeit verbessert.
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Wenn
Sa kleiner als das 3,1-fache von Sb ist und/oder Sa + Sb kleiner
als das 1,0-fache von Sc ist, werden die Stoßabsorptionsfähigkeit,
das Verhindern von Durchstichen der Drucktasche und die Notlaufleistung
schlecht. Wenn Sa größer als
das 4,8-fache von Sb ist und/oder Sa + Sb größer als das 1,3-fache von Sc ist,
wird das Zusammenbauen schwierig und darüber hinaus nimmt die Wärmeerzeugung
von dem Reifenkern 6 zu.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist der Reifenkern 6 ferner auf seiner radialen Außenseite
mit einem spitz zulaufenden Vorsprung oder einem Auslauf 6E versehen.
Der Auslauf 6E erstreckt sich entlang des Reifenäquators
und seine Höhe
beträgt
ungefähr
1 bis 3 mm. Wenn die Drucktasche 5 auf den Arbeitsdruck
aufgepumpt ist, wird deshalb der Kontaktdruck zwischen dem Auslauf 6E und
der Innenseite 4a des Reifens relativ hoch, und es kann
verhindert werden, dass der Reifenkern 6 aus seiner Lage
herausgelangt, und Relativbewegungen können effektiv unterdrückt werden,
um die Wärmeerzeugung
zu verringern.
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Vergleichstest
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Die
folgenden Vergleichstests wurden unter Verwendung verschiedener
Reifenkerne vorgenommen. Die Spezifikationen und die Testergebnisse
sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Zusammenbauarbeitstest
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Unter
Verwendung eines Reifenhebels wurde ein Reifen, in den zuvor ein
Reifenkern und eine Drucktasche eingebaut wurden, fünfmal von
Hand auf eine Radfelge aufgezogen. Wenn die Drucktasche brach oder der
Reifen ein oder mehrmals nicht auf die Felge aufgezogen werden konnte,
wurde er dann als "schlecht" bewertet.
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Haltbarkeitstest
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Ein
Geländemotorrad
(250 cm3-Zweitakt-Motor), bei dem das Testreifensystem
an dem Hinterrad angewandt wurde, wurde kontinuierlich auf einer
Geländeteststrecke
mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 30 km/h gefahren, und
es wurde die Laufzeit bis zu irgendeinem Ausfall, der an dem Reifenkern
auftrat, gemessen (Standard = drei Stunden).
Innendruck: 80
kPa
Vorderer Reifen: 80/100-21
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Aus
den Testergebnissen wurde bestätigt,
dass die Haltbarkeit des Reifensystems gemäß der vorliegenden Erfindung
verbessert war, während
eine leichte und sichere Montage aufrechterhalten wurden.
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