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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Radialreifen für ein Schwerlastfahrzeug,
insbesondere einen verbesserten Verstärkungsaufbau, der eine Karkasse
und einen Gürtel
umfasst und in der Lage ist, das Reifengewicht zu verringern, ohne
andere Leistungen, wie etwa die Reifenfestigkeit, -haltbarkeit und
dergleichen, zu verschlechtern.
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Im
Allgemeinen sind Radialreifen für
Schwerlastfahrzeuge, wie Lkw, Busse und dergleichen, auf der radialen
Außenseite
der Karkasse mit einem Stahlbreaker A versehen, der aus vier Lagen
A1-A4 aus Stahlkorden zusammengesetzt ist, wie es in 6 gezeigt
ist. Hinsichtlich der Kordwinkel der vier Lagen sind die Lagen derart
angeordnet, dass die Korde eine steife dreieckige Konstruktion bilden.
Somit ist der Breaker sehr starr, und der Reifen ist mit der erforderlichen
Festigkeit versehen.
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Andererseits
ist es heutzutage in Verbindung mit Umweltgesichtspunkten, insbesondere
der Kontrolle der Luftverschmutzung, der Rohstoffeinsparung, der
Abfallbeseitigung und dergleichen, erforderlich, zur Verringerung
des Reifengewichtes weniger Materialien und dergleichen zu verwenden.
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Wenn
lediglich die Anzahl von Breakerlagen verringert wird, wird natürlich die
Starrheit und Festigkeit unzureichend, und die Lenkstabilität nimmt
ab. Wenn beispielsweise die Breakerlagenanzahl auf zwei verringert
wird, ist es notwendig, um die oben erwähnte erforderliche Festigkeit
zu erhalten, die Korddicke und den Kordzählwert in jeder Lage zu erhöhen, und
der resultierende Breaker erhöht
gegen jede Erwartung das Reifengewicht noch mehr. In einem solchen
Breaker tritt darüber
hinaus leicht ein Ablösungsversagen
auf und die Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit nimmt ab, da der Starrheitsunterschied
zwischen der Breakerlage und der angrenzenden Karkasslage zu groß ist.
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Die
US-A-3 861 439, auf der der Oberbegriff des Anspruches 1 beruht,
offenbart einen leichten Schwerlast-Radialreifen, der mit zumindest
einer Karkasslage und zumindest zwei Laufflächenlagen gebildet ist. Die
Zugfestigkeit T, die die in einer Lage vorhandene Stahlmenge der
Lagen pro cm Lagenbreite, in Kilogramm ausgedrückt, darstellt, ist auf einen
Wert zwischen dem 5- und 15-fachen des Innenradius R des Reifens
in der Meridianebene, in Zentimetern ausgedrückt, reduziert.
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Das
Gewicht, die Festigkeit, die Lenkstabilität und die Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit
dieses Reifens sind noch nicht optimal.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwerlast-Radialreifen bereitzustellen,
bei dem das Reifengewicht reduziert ist, ohne die Festigkeit (Dorndurchstoßfestigkeit),
die Lenkstabilität, die
Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit und dergleichen zu verschlechtern.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Reifen von der oben erwähnten Art gelöst, der
zusätzlich
die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 dargelegten Merkmale
umfasst.
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Die
beiden Gürtellagen
umfassen vorzugsweise im Wesentlichen die gleiche Stahlmenge.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlich in Verbindung mit den
begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht
ist, die den Laufflächenabschnitt
von 1 zeigt;
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3 eine
schematische Perspektivansicht zur Erläuterung der Stahlmenge in seiner
Lage ist;
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4 eine
schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Gummidicke zwischen
den Karkasskorden und Gürtelkorden
ist;
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5 ein
Schaubild ist, das eine Beziehung zwischen der Gummidicke und der
Dorndurchstoßfestigkeit
zeigt; und
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6 eine
Querschnittsansicht ist, die einen Gürtelaufbau nach dem Stand der
Technik zeigt.
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In
den 1 und 2 umfasst ein Schwerlast-Radialreifen 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Laufflächenabschnitt 2,
ein Paar Seitenwandabschnitte 3, ein Paar Wulstabschnitte 4,
jeder mit einem Wulstkern 5 darin, eine torusförmige Karkasse 6,
die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 erstreckt, und
einen Gürtel 7,
der radial außerhalb
der Karkasse 6 in dem Laufflächenabschnitt 2 angeordnet
ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist der Reifen 1 ein Radialgürtelreifen für Lkw und
Busse.
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Die
Karkasse 6 besteht aus einer einzigen Lage 6A,
die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch den Laufflächenabschnitt 2 und
die Seitenwandabschnitte 3 hindurch erstreckt und um die
Wulstkerne 5 in jedem der Wulstabschnitte 4 von
der Innenseite zur Außenseite
des Reifens umgeschlagen ist. Die Karkasslage 6A ist aus
Stahlkorden hergestellt, die radial unter einem Winkel vom 70 bis
90 Grad (gewöhnlich
und bei diesem Beispiel 90 Grad) in Bezug auf den Reifenäquator C
angeordnet sind.
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Der
Gürtel 7 besteht
aus radial inneren und äußeren Lagen 7A und 7B.
Die Gürtelbreite
W, die als die maximale Breite WA der breiteren Lage definiert ist,
ist im Bereich des 0,80- bis 0,95-fachen (bei diesem Beispiel des
0,90-fachen) der Laufflächenbreite
TW oder der Bodenkontaktbreite festgelegt. Die Differenz zwischen
der Breite WB der schmalen Gürtellage
und der Breite WA der breiten Gürtellage
ist im Bereich von 4 bis 10 mm festgelegt, um Spannungskonzentration
zu vermeiden. Bei diesem Beispiel ist die innere Gürtellage 7A breiter
als die äußere Gürtellage 7B.
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Jede
der Gürtellagen 7A und 7B ist
aus Stahlkorden hergestellt, die parallel zueinander unter einem Winkel
von 0 bis 45 Grad, vorzugsweise 10 bis 30 Grad in Bezug auf den
Reifenäquator
C gelegt sind. Die Kordneigungsrichtungen der beiden Lagen sind
in Bezug auf den Reifenäquator
C umgekehrt.
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In
zumindest einem zentralen Laufflächenbereich
Y ist die Summe MB (= MB1 + MB2) der Stahlmenge MB1 der inneren
Gürtellage 7A und
der Stahlmenge MB2 der äußeren Gürtellage 7B im
Bereich des 6- bis 10-fachen der Stahlmenge MC der Karkasslage 6A festgelegt.
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Hier
ist der zentrale Laufflächenbereich
Y als ein zentraler Teil des Laufflächenabschnittes definiert, der
eine Breite aufweist, die gleich 50% der Gürtelbreite W ist.
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Im
Grunde ist die "Stahlmenge" einer Lage, wie
es in 3 gezeigt ist, als ein Quotient V/K des Gesamtvolumens
V des Stahls der Korde, das in einer kleinen Einheit 10 der
Lage mit einer Flächeneinheit
K (= L1 × L1)
vorhanden ist und durch diese Flächeneinheit
K dividiert ist, definiert.
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Wenn
die "Stahlmenge" entlang der Axialrichtung
des Reifens in dem oben erwähnten
zentralen Laufflächenabschnitt
Y konstant ist, kann die auf einer kleinen Einheit 10 beruhende
Grunddefinition zweckmäßig verwendet
werden. Wenn jedoch die "Stahlmenge" in dem zentralen
Laufflächenabschnitt
Y variiert, wird ein Teil, der dem gesamten Bereich Y entspricht,
anstelle einer kleinen Einheit 10 verwendet.
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Gewöhnlich ist
die Stahlmenge MC der Karkasslage 6A im Bereich von 0,09
bis 0,17 mm festgelegt. In diesem Fall liegt dementsprechend die
Gesamtstahlmenge MB der beiden Gürtellagen
im Bereich von ungefähr
0,54 bis 1,7 mm, ist aber vorzugsweise in einem schmaleren Bereich
von 0,76 bis 1,27 mm festgelegt.
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Darüber hinaus
ist es bevorzugt, dass die beiden Gürtellagen 7A und 7B im
Wesentlichen die gleiche Stahlmenge (d.h. MA=MB), und darüber hinaus
den gleichen Aufbau in Bezug auf den Kordaufbau, den Kordzählwert und
den Kordwinkel (numerisch) aufweisen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist ferner zur Verbesserung der Dorndurchstoßfestigkeit
die Dicke T des Gummis zwischen den Karkasskorden 12 der
Karkasslage 6A und den Gürtelkorden 11 der
radial benachbarten inneren Gürtellage 7A auf
einen Wert im Bereich von 0,7 bis 3,0 mm in zumindest dem oben erwähnten zentralen
Laufflächenbereich
Y erhöht.
Wenn eine große
Kraft auf einen relativ schmalen Fleck in dem Laufflächenabschnitt
wirkt, kann dadurch die Kraft verteilt und gemildert werden. Darüber hinaus
begrenzt die Karkasse den Gürtel
weniger, was zulässt,
dass die Gürtelkorde 11 sich
etwas in Bezug zueinander bewegen können. Infolgedessen kann die
Dorndurchstoßfestigkeit
weiter verbessert werden.
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Wie
es in 5 gezeigt ist, die eine Beziehung zwischen der
Gummidicke T und der Dorndurchstoßfestigkeit zeigt, wird die
Dorndurchstoßfestigkeit
nicht verbessert, wenn die Gummidicke T kleiner als 0,7 mm ist.
Wenn die Dicke T 3,0 mm übersteigt,
nehmen das Reifengewicht und die Reifenkosten zu. Wenn die Stahlmenge
MB geringer als das 6-fache der Stahlmenge MC ist, nimmt die Dorndurchstoßfestigkeit
stark ab. Wenn die Stahlmenge MB größer als das 10-fache der Stahlmenge
MC ist, nimmt das Reifengewicht zu.
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Um
die oben erwähnte
Gummidicke T bereitzustellen, ist es möglich, die Dicke der Gummierung
für die
Karkasslage 6A und/oder die innere Gürtellage 7A zu erhöhen. Es
ist jedoch bevorzugt, eine separate Gummischicht 15 zwischen
der Karkasslage 6A und der Gürtellage 7A anzuordnen.
Deren Dicke T1 ist gewöhnlich
im Bereich von 1,0 mm +/– 0,5
mm festgelegt. Die Härte
dieser Gummischicht 15 ist derart eingestellt, dass sie
im Wesentlichen den gleichen Wert wie die der Gummierung hat, wenn
die Karkassgummierung und die Gürtelgummierung
die gleiche Härte
aufweisen. Wenn sie voneinander verschieden sind, kann der Mittelwert
verwendet werden. In Bezug auf das Reifenherstellungsverfahren wird
während
des Aufbaus eines Rohreifens vorzugsweise ein Streifen aus vulkanisiertem
Kautschuk als die Gummischicht 15 verwendet, um eine ge naue
Dicke aufrecht zu erhalten. Beispielsweise wird ein Streifen mit
einer Breite, die dem oben erwähnten zentralen
Laufflächenbereich
Y zumindest entspricht, um die Karkasskrone gewickelt, und der Gürtel wird
darauf aufgelegt.
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Vergleichstests:
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Es
wurden Testreifen der Größe 11R22,5
mit dem in 1 gezeigten Aufbau und den in
Tabelle 1 gezeigten Spezifikationen auf Dorndurchstoßfestigkeit,
Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit und Reifengewicht getestet.
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Dorndurchstoßfestigkeitstest:
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Gemäß dem japanischen
Industriestandard D4230 wurde die Bruchenergie (Dorndurchstoßfestigkeit des
Laufflächenabschnittes)
gemessen. Die gemessene Bruchenergie ist in Tabelle 1 durch einen
Index angegeben, der darauf beruht, dass der herkömmliche
Gürtelaufbau
100 ist. Je größer der
Index ist, desto höher ist
die Festigkeit.
Radfelge: 7,50 × 22,5-Standardfelge
Innendruck:
700 kPa
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Hochgeschwindigkeits-Haltbarkeitstest:
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Unter
Verwendung eines Rollenprüfstandes
wurde der Reifen gefahren, bis eine sichtbare Beschädigung beobachtet
wurde. Die Fahrgeschwindigkeit wurde alle drei Stunden mit einer
Stufe von 10 km/h erhöht. In
Tabelle 1 ist die Gesamtfahrstrecke durch einen Index angegeben,
der darauf beruht, dass der herkömmliche
Gürtelaufbau
100 ist. Je größer der
Index ist, desto besser ist die Haltbarkeit.
Anfangsgeschwindigkeit:
80 km/h
Last: 4000 kgf
Radfelge: 7,50 × 22,5-Standardfelge
Innendruck:
850 kPa.
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Reifengewicht:
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Das
Reifengewicht ist in Tabelle 1 durch einen Index angegeben, der
darauf beruht, dass der Reifen mit dem herkömmlichen Gürtelaufbau 100 ist. Je größer der
Index ist, desto leichter ist das Reifengewicht.
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Wie
es oben beschrieben wurde, können
das Reifengewicht, die Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit, die Dorndurchstoßfestigkeit,
die Lenkstabilität
und dergleichen der Schwerlast-Radialreifen gemäß der vorliegenden Erfindung
verbessert werden, obwohl die Anzahl von Gürtellagen verringert ist.
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