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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen, insbesondere einen
Schwerlast-Radialreifen, bei dem eine Gürtelkantenlockerung effektiv
verhindert werden kann.
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Schwerlast-Radialreifen
für Lkw,
Busse und dergleichen, die ein relativ niedriges Querschnittsverhältnis aufweisen,
sind radial außerhalb
der Karkasse mit einem starren Gürtel
versehen, der im Allgemeinen aus drei oder vier Lagen aus Stahlkorden
gebildet ist.
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Wenn
das Querschnittsverhältnis
kleiner als 80 % ist und insbesondere die Breite des Gürtels die Querschnittshöhe des Reifens übersteigt,
wird eine Dehnung an den Gürtelkanten,
die hervorgerufen wird, wenn der Reifen über einen Bordstein und dergleichen
rollt, relativ groß,
und an den Kanten der radial innersten Gürtellage kann leicht ein Gürtelkantenlockerungsversagen
auftreten. Es ist somit schwierig, die Haltbarkeit von derartigen
Reifen mit niedrigem Querschnittsverhältnis aufrechtzuerhalten.
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Die
US-A-4082132 offenbart einen Schwerlast-Radialreifen mit einem Querschnittsverhältnis von
nicht mehr als 80 %, der eine Karkasse, einen Gürtel mit drei Lagen, die radial
außerhalb
der Karkasse angeordnet sind, eine Polstergummischicht und einen
Zwischenschicht-Plattengummi umfasst. Die Polstergummischicht ist
zwischen die Karkasse und den Gürtel
eingesetzt, und ihre Dicke ist größer als die des Zwischenschicht-Plattengummi, der
zwischen den beiden radial äußersten
Lagen des Gürtels
eingesetzt ist.
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In
der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP-A-63-103705 ist
ein Schwerlast-Radialreifen offenbart, bei dem, um zu verhindern,
dass sich der Laufflächengummi
von den Kanten eines vierlagigen Gürtels trennt, wie es in 3 gezeigt
ist, ein Abstand d2 von 1,5 bis 4,5 mm zwischen den Kanten der dritten Gürtellage
b3 und der radial inneren zweiten Gürtellage b2 vorgesehen ist.
Der beispielhaft angeführte
Reifen ist ein 10.00R20-14PR-Reifen, und der Abstand d1 zwischen
der Kante der inneren Gürtellage
b1 und der Karkasse (a) ist in der Figur als größer als der Abstand d1 (um
ungefähr
das doppelte) gezeigt.
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Derartige
Reifen sind jedoch trotzdem gegenüber einer Lockerung an der
Kante der inneren Lage anfällig,
und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Schwerlast-Radialreifen bereitzustellen, bei dem diese Gürtelkantenlockerung
effektiv verhindert werden kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Schwerlast-Radialreifen mit einem Querschnittsverhältnis von
nicht mehr als 80 % eine Karkasse, die eine Lage aus Korden umfasst,
die unter einem Winkel von 70 bis 90° in Bezug auf den Reifenäquator angeordnet
sind, einen Gürtel,
der drei Lagen aus parallelen Korden umfasst, die radial außerhalb
der Karkasse angeordnet sind, wobei die drei Lagen eine erste Lage,
eine zweite Lage und eine dritte Lage umfassen, die in dieser Reihenfolge
von der radialen Innenseite zur Außenseite angeordnet sind, wobei
die zweite Lage die breiteste der Gürtellagen ist und ihre axiale
Breite BW im Bereich des 1,00- bis 2,00-fachen der Querschnittshöhe H des
Reifens liegt, eine erste Gummidicke d1, die als der minimale Abstand
von dem axial äußeren Ende
der ersten Gürtellage
bis zu der Karkasse definiert ist, im Bereich von 1,0 bis 5,0 mm
liegt, eine zweite Gummidicke d2, die als der minimale Abstand von
dem axial äußeren Ende
der dritten Gürtellage
bis zu der zweiten Gürtellage
definiert ist, größer ist
als die erste Gummidicke d1, ein axialer Abstand W1 des axial äußeren Endes
der ersten Gürtellage
von dem axial äußeren Ende
der zweiten Gürtellage
und ein axialer Abstand W2 des axial äußeren Endes der dritten Gürtellage
von dem axial äußeren Ende
der zweiten Gürtellage
die folgende Bedingung erfüllen:
0 ≤ W1 – W2 ≤ 5,0 mm, und
ein Polstergummi zwischen der ersten Gürtellage und der Karkasse angeordnet
ist, um die erste Gummidicke d 1 bereitzustellen, wobei der Polstergummi
sich axial nach innen derart verjüngt, dass er ein axial inneres
Endes in einem axialen Abstand WO von 10,0 bis 25,0 mm von dem axial äußeren Ende
der ersten Gürtellage
aufweist.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlich in Verbindung mit den
begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittansicht,
die ihre Gürtelkante
zeigt; und
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3 ist
eine Querschnittsansicht zur Erläuterung
des Standes der Technik.
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In
den Zeichnungen umfasst ein Schwerlast-Radialreifen gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Laufflächenabschnitt 2,
ein Paar Seitenwandabschnitte 3, ein Paar Wulstabschnitte 4 jeweils
mit einem Wulstkern 5 darin, eine Karkasse 6,
die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch den Laufflächenabschnitt 2 und die
Seitenwandabschnitte 3 erstreckt, und einen Gürtel 7,
der radial außerhalb
der Karkasse 6 in dem Laufflächenabschnitt 2 angeordnet
ist.
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Der
Reifen weist ein Querschnittsverhältnis (Querschnittshöhe H/Querschnittsbreite
W) von nicht mehr als 80 % auf (bei dieser Ausführungsform 65 %).
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In 1 ist
der Reifen auf eine normale Felge J aufgezogen und auf einen normalen
Druck aufgepumpt aber nicht mit einer Reifenlast belastet gezeigt.
Die später
beschriebenen Reifenabmessungen sind in diesem Zustand gemessen.
Hier ist die normale Felge die "Standard
Rim", die in JATMA
spezifiziert ist, die "Measuring
Rim" in ETRTO, die "Design Rim" in TRA oder dergleichen.
Der normale Druck ist der "Maximum Air
Pressure" in JATMA,
der "Inflation Pressure" in ETRTO, der maximale
Druck, der in der Tabelle "Tyre
Load Limits at Various Cold Inflation Pressures" in TRA angegeben ist, oder dergleichen.
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Die
Karkasse 6 ist aus zumindest einer Lage gebildet, die sich
zwischen den Wulstabschnitten durch den Laufflächenabschnitt 2 und
die Seitenwandabschnitte 3 erstreckt und um die Wulstkerne 5 in
den Wulstabschnitten 4 zur Befestigung an diesen umgeschlagen
ist. Die Karkasse ist bei dieser Ausführungsform aus einer einzigen
Lage 6a gebildet. Die Karkasslage 6a ist aus Korden
hergestellt, die radial unter einem Winkel von 70 bis 90° in Bezug
auf den Reifenäquator
C angeordnet sind. Für
die Karkasskorde werden bei dieser Ausführungsform Stahlkorde verwendet,
aber organische Faserkorde, z.B. Nylon, Rayon, Polyester und der gleichen
können
verwendet werden. Zwischen dem Hauptabschnitt und jedem Umschlagabschnitt
der Karkasslage 6a ist ein aus einer verjüngten Hartgummimischung
hergestellter Wulstkernreiter 8 angeordnet.
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Der
Gürtel 7 ist
aus einer Vielzahl von Lagen aus gummierten Korden gebildet, die
zumindest zwei gekreuzte Lagen umfassen. Der Gürtel 7 ist bei dieser
Ausführungsform
aus einer ersten Lage 7, einer zweiten Lage 7B,
einer dritten Lage 7C und einer vierten Lage 7D gebildet,
die in dieser Reihenfolge von der Karkasse 6 aus radial
nach außen
hin angeordnet sind. Der Kordwinkel der ersten Lage 7A ist
ein relativ großer
Winkel von 45 bis 70° in
Bezug auf den Reifenäquator
C. Der Kordwinkel von jeder der zweiten, dritten, vierten Gürtellagen 7B bis 7D ist
ein kleiner Winkel von 10 bis 40° in
Bezug auf den Reifenäquator
C. Bei diesem Beispiel sind die Korde der zweiten Lage 7B in
Bezug auf den Reifenäquator
C in der umgekehrten Richtung zu den Korden der dritten Lage 7C geneigt.
Die vier Gürtellagen
sind jeweils aus Stahlkorden hergestellt. Die vierte Gürtellage 7D ist
die mit der schmalsten axialen Breite, und die zweite Gürtellage 7B ist
die breiteste. Die maximale axiale Breite BW des Gürtels, die
somit bei diesem Beispiel die Breite der zweiten Lage 7B ist,
liegt im Bereich vom 1,00- bis 2,00-fachen, vorzugsweise dem 1,10-
bis 1,40-fachen der Querschnittshöhe H des Reifens. Das Verhältnis (BW/TW)
der maximalen axialen Breite des BW und der Laufflächenbreite
TW ist vorzugsweise im Bereich von 0,85 bis 1,10 festgelegt. Die
Lagenbreite der ersten Gürtellage 7A ist
kleiner als die der zweiten Gürtellage 7B aber
größer als
die der vierten Gürtellage 7D und
darüber
hinaus gleich oder geringer als die der dritten Gürtellage 7C.
(Bei diesem Beispiel: 7C < 7A < 7C < 7B).
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Im
Meridianquerschnitt des Reifens sind die erste und die zweite Gürtellage 7A und 7B jeweils
als konvexer Bogen gekrümmt,
der eine Krümmung
aufweist, die ähnlich
ist wie die der äußersten
Karkasslage 6a, und die Krümmungsmittelpunkte befinden
sich auf dem Reifenäquator.
Die Krümmung
der ersten Lage 7A ist so festgelegt, dass sie geringfügig größer ist
als die der radial äußersten
Karkasslage 6a. Infolgedessen ist ein Raum zwischen der
Karkasse 6 und jeder der axial äußeren Kanten der ersten Gürtellage 7A gebildet,
obwohl die erste Lage 7A die zweite Lage 7B über die
gesamte Breite berührt.
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In
diesem Raum ist ein Polstergummi G1 angeordnet. Unter der ersten
und der zweiten Gürtellage 7A und 7B verjüngt sich
der Polstergummi G1 von der Gürtelkante
bis zu seinem axial inneren Ende P. Darüber hinaus verjüngt er sich
von der Gürtelkante
P bis zu der axial äußeren Kante,
die sich in dem oberen Seitenwandabschnitt B (Schulterbereich) befindet.
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Da
der Polstergummi G1 einer hohen Dehnung ausgesetzt ist, wenn der
Reifen beispielsweise über einen
Bordstein fährt,
sind geeignete Eigenschaften in Bezug auf Härte und Flexibilität erforderlich,
um zu verhindern, dass der Polstergummi aufgrund einer derartigen
Dehnung reißt.
Es ist daher besonders bevorzugt, dass der Gummi ein Bruchdehnung
EB von 480 bis 520 %, eine Zugfestigkeit TB von 28,0 bis 32,0 MPa,
eine Reißfestigkeit
TR von 580 bis 630 N/cm und eine Massenänderung Dm von 300 bis 330
% aufweist.
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Gemäß JIS K6258
ist die "Massenänderung
Dm" definiert als
Dm
100 = {(m3 – m1)/m1} × 100
ml
= die Masse eines Teststückes
(vulkanisierter Kautschuk)
m3 = das Massenmaß, nachdem
das Teststück
in eine Flüssigkeit
(Toluol) über
eine vorbestimmte Zeitdauer (ungefähr 22 Stunden) eingetaucht
worden ist.
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Die
Bruchdehnung EB und die Zugefestigkeit TB werden gemäß dem Japanischen
Industriestandard (JIS) K6251 "Zugtestverfahren
für vulkanisierten
Kautschuk" unter
Verwendung einer Probe "Hanteltyp
Nr. 3" gemessen.
Die Reißfestigkeit
TR wird gemäß JIS K6252 "Reißtestverfahren
für vulkanisierten
Kautschuk" unter
Verwendung einer Probe "(b)
Kerbwinkeltyp" gemessen.
Die Massenänderung
Dm (Anschwellung) wird gemäß JIS K6258 "Testverfahren der
Wirkung von Flüssigkeiten
für vulkanisierten
Kautschuk", 4.5.2
(1) und 4.6.1., unter Verwendung von Toluol als Flüssigkeit
(Eintauchtzeit: 22 +/– 0,25
Stunden) gemessen.
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Die
Beschränkung
der Massenänderung
Dm wird von Gesichtspunkten aus vorgenommen, die von der JIS(A)-Härte und
dergleichen, die die Härte
der Oberfläche
von Gummi angeben, verschoben sind. Das heißt, die Beschränkung wird
von dem Gesichtspunkt der Quervernetzung von Kautschuk aus vorgenommen. Indem
die Massenänderung
Dm und die Reißfestigkeit
TR erhöht
werden, kann die Rissbeständigkeit
des Polstergummis G1 effektiv erhöht werden.
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Wenn
die Bruchdehnung EB und Massenänderung
Dm den obigen Bereich überschreiten,
neigt der Polstergummi dazu, übermäßig weich
zu werden und seine Verformung nimmt zu, und infolgedessen kann Gürtelkantenlockerung
auftreten. Wenn die Bruchdehnung EB und Massenänderung Dm unter dem obigen Bereich
liegen, neigt der Polstergummi G1 dazu, zu hart zu werden, und infolgedessen
reißt
er leicht.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist es sehr wichtig, dass die Dicke d1
des Polstergummis, die als der minimale Abstand zwischen dem axial äußeren Ende
der ersten Gürtellage 7A und
der Karkasse 6 definiert ist, im Bereich von 1,0 bis 5,0
mm festgelegt ist. Darüber
hinaus ist die Dicke d1 auf weniger als die Gummidicke d2 zwischen
der zweiten und der dritten Lage festgelegt, die als der minimale
Abstand definiert ist, der an dem axial äußeren Ende der dritten Gürtellage 7C gemessen
wird.
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Bei
dem herkömmlichen
Reifen, wie er in 3 gezeigt ist, ist die Dicke
d1 größer als
die Dicke d2. Infolgedessen sammelt sich die Dehnung des Gürtels in
dem dickeren Polstergummi an der Gürtelkante.
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Jedoch
wird erfindungsgemäß die Dehnung
auf den Gummi zwischen der zweiten und der dritten Lage sowie den
Polstergummi G1 verteilt, und die Gürtelkantenlockerung wird verhindert.
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Wenn
die Polstergummidicke d1 kleiner als 1,0 mm ist, kommen die Gürtelkordenden
der ersten Lage 7A zu nahe an die steifen Karkasskorde,
und die Korde neigen dazu, sich von dem Gummi zu trennen. Wenn die
Dicke d1 5,0 mm übersteigt,
ist es schwierig, den Reifen ohne Veränderung der Gürtellagenprofilierungsvorrichtung
herzustellen.
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Vorzugsweise
ist die Dicke d2 im Bereich von 2,0 bis 5,5 mm festgelegt, wobei
die Gummidicke als ein Abstand zwischen den Korden definiert ist.
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Bei
diesem Beispiel besteht der Gummi G2, der zwischen der zweiten und
der dritten Lage angeordnet ist, um den oben erwähnten Abstand d2 bereitzustellen,
aus der gleichen Gummimischung wie der Polstergummi.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der axiale Abstand WO zwischen dem axial äußeren Ende
der ersten Lage 7A und dem axial inneren Ende P des Polstergummis
G1 im Bereich von 10,0 bis 25,0 mm festgelegt, wodurch die Dehnung
an dem äußeren Ende
herabgesetzt ist.
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Wenn
der axiale Abstand WO kleiner als 10,00 mm ist, kann die Dehnung
nicht effektiv herabgesetzt werden. Wenn der axiale Abstand WO 25,0
mm übersteigt,
verschlechtert sich die Lenkstabilität.
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Darüber hinaus
ist es erforderlich, dass eine Differenz (W1 – W2) 0 bis 5,0 mm beträgt, wobei
W1
der axiale Abstand zwischen dem axial äußeren Ende der ersten Lage 7A und
dem axial äußeren Ende der
zweiten Lage 7B ist, und
W2 der axiale Abstand zwischen
dem axial äußeren Ende
der zweiten Lage 7B und dem axial äußeren Ende der dritten Gürtellage 7C ist.
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Infolgedessen
ist die Steifigkeit des axial äußeren Endabschnittes
der ersten Lage 7A verbessert. Wenn die Differenz (W1 – W2) negativ
ist, d.h. die erste Lage 7A breiter als die dritte Lage 7C ist,
konzentriert sich Dehnung leicht auf das Ende der ersten Lage 7A,
was nicht bevorzugt ist.
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Es
wurden Testreifen mit dem in
1 gezeigten
Grundaufbau hergestellt. Dann wurde unter Verwendung einer Trommeltestvorrichtung
die Laufzeit bis zum Auftreten einer Lockerung gemessen. Die Trommel war
mit einem Vorsprung an einer dem Laufstreifenschulterabschnitt des
Reifens entsprechenden Stelle versehen, so dass die Gürtelkante
darin wiederholt Spannung ausgesetzt wurde. Die Testergebnisse und
Reifenspezifikationen sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle
1
- Reifengröße: 385/65
- Radfelgengröße: 11,75 × 22,5
- Geschwindigkeit: 80 km/h
- Last: 140 % von TRA-Standardlast
- Reifendruck: 120 PSI (TRA-Standard)
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Aus
den Testergebnissen wurde bestätigt,
dass die Laufzeit von erfindungsgemäßen Beispielreifen erhöht war und
somit der Widerstand gegenüber
Gürtelkantenlockerung
effektiv verbessert war.
