DE69926437T2

DE69926437T2 - Radiale LKW-Reifen

Info

Publication number: DE69926437T2
Application number: DE69926437T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Kobe-shi Ueyoko
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2019-05-15
Also published as: EP0958946A3; DE69926437D1; EP0958946A2; US6478064B1; EP0958946B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, insbesondere auf einen Schwerlast-Radialreifen mit verbesserter Wulsthaltbarkeit ohne Erhöhung des Reifengewichtes.
Bei Schwerlast-Radialreifen für Lastkraftwagen, Busse und dergleichen wurde bisher, um die Wulsthaltbarkeit zu erhöhen, wie in 10 gezeigt das Volumen eines Wulstkernreitergummis (b), der zwischen einem Hauptabschnitt (a1) und Umschlagabschnitt (a2) der Karkasse angeordnet ist, erhöht, um die Steifigkeit des Wulstabschnittes zu erhöhen und dadurch die Verformung des Reifens unter Belastung in diesem Bereich zu verringern.
Ferner wird, um den Berührungsdruck zwischen dem Wulstabschnitt und dem Felgenhorn seiner Radfelge auszugleichen, der Wulstabschnitt an der axial äußeren Oberfläche mit einem konkaven Teil versehen, so dass er zu der gekrümmten inneren Oberfläche des Felgenhorns passt. Solch eine herkömmliche Wulststruktur ist z. B. in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. JP-A-9 263 113, die die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 offenbart, gezeigt.
In den letzten Jahren wurde eine Technik vorgeschlagen, bei der das Volumen und die Höhe des Wulstkernreitergummis erheblich verringert sind. Bei dieser Technik (nachfolgend als die schlanke Wulststruktur bezeichnet) wird, da die Wulstkernreitergummidicke verringert wird, die Dicke eines Wulstbandgummis (d), der axial außerhalb des Wulstkernreitergummis (b) angeordnet ist, relativ erhöht. Dies ist an sich vorzuziehen, da es besonders wirksam ist, um die Wulststeifigkeit gegen axiales Biegen nach außen zu erhöhen.
Jedoch neigt, wenn ein Reifen mit solch einer schlanken Wulststruktur wie in 9 gezeigt mit dem oben erwähnten konkaven Teil (e) versehen ist, die Wulsthaltbarkeit dazu abzunehmen, da während des Vulkanisierens des Reifens in einer Heizform der Wulstbandgummi (d) durch einen Vorsprung der Heizform, der vorgesehen ist, um den konkaven Teil zu bilden, gepresst wird, und der axial äußere Teil des Wulstbandgummis (d) fließt radial nach außen. Im Ergebnis wellt sich die Grenze (k) zwischen dem Wulstbandgummi (d) und dem Seitenwandgummi (f) und die Wulsthaltbarkeit ist verringert, und die Steifigkeitsverteilung ist gestört.
Des Weiteren wurde festgestellt, dass, selbst wenn der konkave Teil (e) nicht ausgebildet ist, dasselbe Problem – Wellungen der Grenze – auftritt, wenn ein Wulstkern (c) während des Vulkanisierens des Reifens axial nach außen bewegt wird und dann der Unterteil eines Wulstbandgummis (d) gedrückt wird und somit radial nach außen fließt, wie in 8 gezeigt. Es wurde auch festgestellt, dass solch eine Bewegung in enger Beziehung mit dem Neigungswinkel der axial äußeren Oberfläche des Wulstabschnittes nahe der Wulstferse, insbesondere dem Neigungswinkel während des Vulkanisierens des Reifens, steht.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schwerlast-Radialreifen auf der Grundlage einer schlanken Wulststruktur bereitzustellen, in dem Wellungen der Grenze zwischen Wulstbandgummi und Seitenwandgummi wirksam verhindert werden, um die Wulsthaltbarkeit zu verbessern, ohne die Reifengewichtsreduktion zu behindern.
In einer schlanken Wulststruktur ist andererseits der Karkasslagenumschlagabschnitt steiler gekrümmt als sonst, da das Volumen des Wulstkernreiters oberhalb des Wulstkerns verringert ist. Im Ergebnis kann sich während des Aufbauens eines Rohrreifens durch Zurückfe dern der Karkasskorde leicht ein Luftspalt zwischen dem Karkasslagenumschlagabschnitt und dem Wulstkernreitergummi bilden. Dies verringert auch erheblich die Wulsthaltbarkeit.
Es ist daher ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schwerlast-Radialreifen auf der Grundlage einer schlanken Wulststruktur bereitzustellen, in dem das Auftreten eines solchen Luftspaltes wirksam verhindert wird, um die Wulsthaltbarkeit zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Schwerlast-Radialreifen einen Laufflächenabschnitt, ein Paar Seitenwandabschnitte, ein Paar Wulstabschnitte, jeweils mit einem Wulstkern darin, eine Karkasse mit einer Lage aus Korden, die sich zwischen den Wulstabschnitten erstreckt und um einen Wulstkern in jedem Wulstabschnitt von der Innenseite zur Außenseite des Reifens umgeschlagen ist, um ein Paar Umschlagabschnitte und einen Hauptabschnitt dazwischen zu bilden, einen Wulstkernreitergummi, der zwischen jedem der Umschlagabschnitte und dem Hauptabschnitt angeordnet ist, wobei jeder der Umschlagabschnitte sich radial nach außen über ein radial äußeres Ende des Wulstkernreiters hinaus erstreckt, so dass er an den Hauptabschnitt angrenzt, einen Wulstbandgummi, der entlang zumindest einer axial äußeren Oberfläche von jedem der Wulstabschnitte angeordnet ist, um zumindest einen Felgenhornkontaktteil für einen Kontakt mit einem Felgenhorn einer Radfelge zu definieren, wobei die Höhe des radial äußeren Endes des Wulstkernreiters im Bereich von 7 bis 35% der Höhe der Karkasse am Reifenäquator liegt und niedriger ist als die Höhe des radial äußeren Endes des Wulstbandgummis und der Felgenhornkontaktteil kein konkaves Profil aufweist.
Die oben erwähnten Korde der Karkasslage können Stahlkorde sein, deren Querschnittsfläche im Bereich von 0,10 bis 0,25 mm² liegt, und entlang der Karkasse ist eine Karkassverstärkungsschicht derart angeordnet, dass sie sich zwischen zumindest den Punkten der maximalen Reifenbreite und den Kanten eines radial außerhalb der Karkasse in dem Laufflächenabschnitt angeordneten Gürtels erstreckt.
Weitere Aspekte der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen deutlich, in denen:
1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform ist;
2 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Wulstabschnittes von 1 ist, wenn der Reifen auf eine Radfelge aufgezogen ist;
3 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Wulstabschnittes ist, die dessen Profil in einer Reifenheizform zeigt;
4 eine schematische Darstellung ist, die Verteilungen der maximalen Hauptverformung zeigt;
5 und 6 schematische Darstellungen zur Erklärung eines Verfahrens zum Messen der maximalen Hauptverformung sind;
7 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform ist;
8 und 9 schematische Querschnittsansichten zur Erklärung der Probleme in einem schlanken Wulstkernreitergummi sind; und
10 eine schematische Querschnittsansicht ist, die eine herkömmliche Wulststruktur zeigt.
In den Zeichnungen umfasst ein Schwerlastreifen 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Laufflächenabschnitt 2, ein Paar axial beabstandeter Wulstabschnitte 4, ein Paar Seitenwandabschnitte 3, die sich dazwischen erstrecken, einen Wulstkern 5, der in jedem Wulstabschnitt 4 angeordnet ist, eine 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.
1 und 7 zeigen jeweils einen Meridianquerschnitt eines Schwerlast-Radialreifens 1 für Lastkraftwagen und Busse gemäß der vorliegenden Erfindung, der auf seine Standardradfelge J aufgezogen und auf seinen Standardinnendruck aufgepumpt, aber mit keiner Reifenbelastung belastet ist (nachfolgend als der unbelastete Standardzustand bezeichnet). „Standardfelge" ist hier die „Standardfelge" gemäß JATMA, die „Messfelge" gemäß ETRTO, die „Designfelge" gemäß TRA oder dergleichen. Der Standarddruck ist der „maximale Luftdruck" gemäß JATMA, der „Aufpumpdruck" nach ETRTO, der maximale in der Tabelle „Tyre Load Limits at Various Cold Inflation Pressures" (Reifenbelastungsgrenzen bei verschiedenen kalten Aufpumpdrücken) gemäß TRA angegebene Druck oder dergleichen. Die Standardbelastung ist die „maximale Tragfähigkeit" gemäß JATMA, die „Tragfähigkeit" gemäß ETRTO, der maximale in der oben erwähnten Tabelle angegebene Wert gemäß TRA oder dergleichen. In dieser Erfindung bezieht sich eine „radiale Höhe" oder „Höhe" auf eine radial von der Wulstbasislinie BL in dem unbelasteten Standardzustand gemessene Höhe, sofern nicht speziell erwähnt. Die Wulstbasislinie BL ist eine axiale Linie, die an den Wulstfersenpunkten, die dem Radfelgendurchmesser entsprechen, vorbei verläuft.
Der oben erwähnte Gürtel 7 umfasst zumindest zwei überkreuzte Breakerlagen. Für die Gürtelkorde können Stahlkorde und Korde aus organischen Fasern, z. B. aus Nylon, aromatischem Polyamid, Rayon und dergleichen verwendet werden.
In den in 1 und 7 gezeigten Ausführungsformen besteht der Gürtel 7 aus vier Lagen von parallelen Korden: einer radial innersten ersten Lage 7a aus unter einem Winkel von 50 bis 70 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C gelegten Stahlkorden; und äußeren zweiten bis vierten Lagen 7b, 7c und 7d, die jeweils aus unter einem Winkel von nicht mehr als 30 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C gelegten Stahlkorden hergestellt sind.
Der Wulstkern 5 ist aus zumindest einem Stahldraht hergestellt, der eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen gewickelt ist.
In den in 1 und 7 gezeigten Ausführungsformen ist die Querschnittsform des Wulstkerns 5 ein Vieleck (z. B. ein Sechseck), dessen radial innere Seite 5i im Wesentlichen parallel mit der Wulstunterseite S1 ist, so dass sie parallel mit der Felgenschulter J1 der Radfelge J wird, wenn der Reifen auf die Radfelge J aufgezogen ist. Der Neigungswinkel der inneren Seite 5i in dem aufgezogenen Zustand wird im Bereich von 10 bis 17 Grad (in diesem Beispiel etwa 15 Grad) in Bezug auf die axiale Richtung des Reifens festgelegt.
Wenn der Wulstkernreitergummi sehr klein ist, werden Bewegungen und die Biegeverformung der Karkasslage unter Belastungen relativ groß, und die Spannung der Karkasskorde ist groß. Im Ergebnis konzentriert sich eine große Beanspruchung auf alle Berührungspunkte mit dem Wulstkern, und die Karkasskorde können leicht durchtrennt werden.
Daher ist der Wulstkern 5 mit einer aus einem Textilgewebe und/oder einer Gummischicht hergestellten Wulstkernhülle bedeckt, um zu verhindern, dass die Karkasskorde den Wulstdraht direkt berühren.
In dem Fall einer aus Textilgewebe hergestellten Wulstkernhülle besteht das Textilgewebe aus Fäden aus organischen Fasern wie Nylon, Rayon, Polyester und dergleichen. Vorzugsweise sind die Fäden im Vergleich mit den üblichen Reifenkorden relativ dünn (z. B. 940 dtex/2 bis 1670 dtex/2). Es ist möglich, die Wulstkernoberfläche teilweise zu bedecken, aber vorzugsweise wird das Textilgewebe in zumindest einer einzelnen Schicht, vorzugsweise in einer doppelten Schicht um den Wulstkern 5 gewickelt, um die gesamte Oberfläche des Wulstkerns 5 zu bedecken.
In dem Fall einer aus einer Gummischicht bestehenden Wulsthülle wird deren Dicke derart festgelegt, dass die minimale Dicke von Gummi zwischen dem Wulstkerndraht und den Karkasskorden nicht weniger als 1,0 mm beträgt.
Im Übrigen wird, wie oben erklärt, für den Wulstkern 5 vorzugsweise Stahldraht verwendet, es können aber auch organische Materialien mit einem hohen Modul wie z. B. aromatisches Polyamid verwendet werden.
Die oben erwähnte Karkasse 6 umfasst zumindest eine Lage 6a aus radial angeordneten Korden, die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch den Laufflächenabschnitt 2 und die Seitenwandabschnitte 3 erstreckt und von der axialen Innenseite zur Außenseite des Reifens um die Wulstkerne 5 herum umgeschlagen ist, um ein Paar Umschlagabschnitte 6B und einen Hauptabschnitt 6A dazwischen zu bilden. Für die Karkasskorde können Stahlkorde und Korde aus organischen Fasern, z. B. aus Polyester, aromatischem Polyamid, Rayon, Nylon und dergleichen verwendet werden.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform besteht die Karkasse 6 aus einer einzelnen Lage 6a aus radial unter einem Winkel von 70 bis 90 Grad (in diesem Beispiel im Wesentlichen 90 Grad) in Bezug auf den Reifenäquator C angeordneten Stahlkorden.
Zwischen dem Karkasslagenhauptabschnitt 6A und -umschlagabschnitt 6B in jedem der Wulstabschnitte 4 ist ein Wulstkernreiter 8 angeordnet.
Der Wulstkernreiter 8 besteht aus einem Hartgummi mit einer JIS-A-Härte von 60 bis 99 Grad, vorzugsweise 70 bis 95 Grad, und ist von dem Wulstkern 5 radial nach außen verjüngt. Die radiale Höhe L1 seines radial äußeren Endes 8e wird im Bereich von 7 bis 35%, vorzugsweise 7 bis 20% (in diesem Beispiel etwa 13%) der radialen Höhe H der Karkasse 6 an dem Reifenäquator C festgelegt. Wenn die Höhe L1 weniger als 7% beträgt, ist es schwierig, den Reifen herzustellen. Wenn Sie mehr als 35% beträgt, wird die Verbesserung des Reifengewichtes und der Wulsthaltbarkeit zunichte gemacht.
Was das Profil des Wulstkernreiters 8 in einem Reifenmeridianquerschnitt betrifft, weist die axial innere Oberfläche des Wulstkernreiters 8, an der der Karkasslagenhauptabschnitt 6A anliegt, ein im Wesentlichen gerades Profil auf, die axial äußere Oberfläche, an der der Karkasslagenumschlagabschnitt 6B anliegt, weist aber ein konkaves Profil auf.
Was den Karkasslagenhauptabschnitt 6A betrifft, ist ein Teil zwischen einer Position, an der der Karkasslagenhauptabschnitt 6A mit dem Wulstkern 5 in Kontakt steht, und einer Position des äußeren Endes 8e des Wulstkernreiters 8 im Wesentlichen gerade ausgebildet.
Andererseits erstreckt sich der Karkasslagenumschlagabschnitt 6B radial nach außen entlang der axial äußeren konvexen Oberfläche des Wulstkernreiters 8 und dann erstreckt er sich von dem radial äußeren Ende 8e des Wulstkernreiters 8 entlang des Karkasslagenhauptabschnitts 6A, um einen angrenzenden Teil G zu bilden, in dem der Umschlagabschnitt 6B an den Hauptabschnitt 6A angrenzt. (Siehe 2.)
Dieser angrenzende Teil G besitzt eine Länge L im Bereich des 0,5- bis 5,0-fachen, vorzugsweise 1,0 bis 4,0-fachen der maximalen Querschnittsbreite BW des Wulstkerns 5, die in der zu der Wulstunterseite S1 parallelen Richtung auftritt.
Das radial äußere Ende Be des angrenzenden Teils G oder des Umschlagabschnitts 6B besitzt eine radiale Höhe L2 von nicht mehr als 50% (in diesem Beispiel 44%) der Karkasshöhe H und befindet sich auch radial innenliegend des Punktes P1 der maximalen Reifenquerschnittsbreite.
In dem angrenzenden Teil G wird die Dicke N von Gummi 22 zwischen den Karkasskorden 21 des Hauptabschnittes 6A und jenen des Umschlagabschnittes 6B im Bereich des 0,15- bis 4,5-fachen, vorzugsweise 1,3 bis 3,5-fachen des Durchmessers K der Karkasskorde 21 festgelegt, um die Teilungskraft dazwischen zu mildern. Diese Gummischicht 22 kann ein Gummierungsgummi für die Karkasse sein, in dieser Ausführungsform ist aber eine getrennte Unterplattenschicht mit im Wesentlichen derselben Härte wie der Karkassgummierungsgummi zwischen dem Hauptabschnitt 6A und Umschlagabschnitt 6B angeordnet.
Wenn die Länge L weniger als das 0,5-fache der Wulstkernbreite BW beträgt, nimmt die Wulsthaltbarkeit ab. Wenn die Länge L das 5,0-fache der Breite BW übersteigt, wird die Wulsthaltbarkeit nicht mehr verbessert und das Gewicht nimmt zu.
Wenn die Dicke N weniger als das 0,15-fache des Karkasskorddurchmessers K beträgt, kann leicht ein Ablösedefekt auftreten. Wenn die Dicke N mehr als das 4,5-fache des Durchmessers K beträgt, kann der Umschlagabschnitt 6B wegen Knickens der Korde leicht brechen und die Wärmeentwicklung nimmt zu.
In jedem der Wulstabschnitte 4 ist ein Wulstband 9 entlang der unteren Oberfläche und axial äußeren Oberfläche des Wulstabschnittes angeordnet.
Das Wulstband 9 ist aus einem Gummi mit einem höheren Elastizitätsmodul als ein an der axial äußeren Seite der Karkasse angeordneter Seitenwandgummi 10 hergestellt. Zum Beispiel besitzt der Wulstbandgummi 9 einen 100%-Modul von 55 bis 75 kgf/cm², und der Seitenwandgummi 10 besitzt einen 100%-Modul von 10 bis 20 kgf/cm². Wenn der 100%-Modul des Wulstbandes weniger als 55 kgf/cm² beträgt, wird die Steifigkeit des Wulstabschnittes unzureichend. Wenn der 100%-Modul des Wulstbandes mehr als 75 kgf/cm² beträgt, nimmt die Wärmeentwicklung zu und die Wulsthaltbarkeit nimmt ab. Wenn der 100%-Modul des Seitenwandgummis weniger als 10 kgf/cm² beträgt, ist es schwierig, die Karkasse 6 vor äußeren Schäden zu schützen. Wenn der 100%-Modul des Seitenwandgummis mehr als 20 kgf/cm² beträgt, verliere die Seitenwandabschnitte an Biegsamkeit und Risse treten auf.
Das Wulstband 9 (Höhe L3) erstreckt sich unter direktem Kontakt mit dem Karkasslagenumschlagabschnitt 6B von der radialen Innenseite des Wulstkerns 5 radial nach außen über das äußere Ende 8e (Höhe L1) des Wulstkernreiters 8 hinaus, aber nicht über das äußere Ende Be (Höhe L2) des Umschlagabschnittes 6B hinaus. Für die Wulststeifigkeit ist zu bevorzugen, dass die Wulstbandhöhe L3 mehr als die mittlere Höhe Lg des angrenzenden Teils G beträgt. (Somit gilt L1 < L3 < L2, vorzugsweise, L1 < Lg < L3 < L2)
Ferner ist es vorzuziehen, dass der Abstand L0 zwischen dem Wulstbandende 9e und dem Karkassumschlagende Be im Bereich von 5 bis 15 mm liegt, um eine Wulstbandablösung von den Karkasskorden zu verhindern.
Der Wulstbandgummi 9 und der Seitenwandgummi 10 sind derart gespleißt, dass die Grenze 11 dazwischen durch eine glatte oder sanfte konkave Kurve, die allgemein von dem Karkasslagenumschlagabschnitt 6B zu der äußeren Oberfläche des Reifens radial nach innen geneigt ist, definiert ist. Daher nimmt die axiale Dicke TC des Wulstbandgummis 9 von dem radial inneren Ende P2 des Seitenwandgummis 10 zu dem äußeren Ende 9e radial nach außen allmählich ab. Die Dicke Tc nimmt jedoch von der radialen Innenseite des Wulstkerns 5 zu dem äußeren Ende 5Eo des Wulstkerns 5, in diesem Beispiel zu dem Endpunkt P2, radial nach außen allmählich zu. Bei der Höhe des äußeren Endes 5Eo des Wulstkerns 5 ist die Gummidicke TC1 im Bereich des 0,5- bis 2,0-fachen, vorzugsweise 0,7 bis 1,5-fachen der maximalen Querschnittsbreite BW des Wulstkerns 5 festgelegt, damit eine ausreichende Wulststeifigkeit erhalten wird. Die axial zwischen dem Karkasslagenumschlagabschnitt 6B und der äußeren Oberfläche des Reifens gemessene Ge samtgummidicke wird in der Nähe des äußeren Endes 8e des Wulstkernreiters 8 ein Maximum.
Ferner ist das radial innere Ende P2 der Grenze 11 oder die radial äußere Kante P2 des Wulstbandes 9 an der Reifenaußenfläche vorzugsweise bei einer Höhe L4 des 1,2- bis 2,5-fachen der Höhe L5 des Felgenhorns Jf angeordnet. Wenn die Höhe L4 weniger als das 1,2-fache der Felgenhornhöhe L5 beträgt, scheuert der Seitenwandgummi 10 an dem Felgenhorn Jf, wenn die Reifenverformung groß ist. Wenn sie mehr als das 2,5-fache von L5 beträgt, nimmt die Wärmeentwicklung von dem Wulstbandgummi zu und Risse können an der Oberfläche des Wulstbandes 9 auftreten.
Des Weiteren ist, wie in 3 gezeigt, die minimale Gummidicke T4 unter dem Wulstkern zwischen den Karkasskorden 21 und der Wulstunterseite S1 im Bereich von 1,0 bis 5,0 mm festgelegt. Wenn die Gummidicke T4 weniger als 1,0 mm beträgt, neigt der Wulstbandgummi 9 zu Rissbildung. Wenn sie mehr als 5,0 mm beträgt, nimmt die Eingriffskraft zwischen dem Reifen und der Radfelge zu und die Haltbarkeit nimmt ab.
Um zu verhindern, dass die Grenze 11 sich wellt, ist das Profil der Innenseite der Reifenvulkanisierheizform speziell definiert. Da das Profil der Innenseite der Heizform dem Profil des Reifens entspricht, wenn er nicht auf einer Radfelge aufgezogen ist, wird das Profil S des Wulstabschnitts 4 in solch einem freien Zustand gemäß 3 beschrieben.
Das Profil S des Wulstabschnitts 4 besteht aus einem Profil S1 für die Wulstunterseite, das mit der Felgenschulter J1 in Kontakt steht, einem Profil S2 für die Wulstferse und einem Profil S3 für den Teil, der mit dem Felgenhorn Jf in Kontakt steht.
Das Profil S1 ist durch eine im Wesentlichen gerade Linie oder eine gekrümmte, aus geraden Segmenten zusammengesetzte Linie definiert.
Das Profil S3 ist durch eine gekrümmte Linie definiert, die keinen konkaven Teil aufweist.
Das Profil S2 ist durch eine gekrümmte, konvexe Linie definiert, die einen relativ kleinen Radius im Vergleich mit dem Profil S3 aufweist.
In dieser Ausführungsform ist ferner kein konkaver Teil von der radial äußeren Kante P3 des Profils S3 zu der radialen äußeren Kante P2 des Wulstbandes 9 an der Reifenaußenfläche ausgebildet. Der untere Teil der Seitenwand zwischen der äußeren Kante P3 und dem Punkt P1 der maximalen Reifenbreite ist durch eine glatt gekrümmte konvexe Linie 25 definiert. Diese konvexe Linie 25 kann eine Kurve mit einem einzigen Radius oder mit mehreren Radien sein.
Andererseits ist es auch wichtig zu verhindern, dass der Wulstkern 5 durch den hohen Druck, der während des Vulkanisierens des Reifens in der Heizform auf die Innenseite des Reifens aufgebracht wird, axial nach außen bewegt wird. Daher wird in der Heizform an derselben radialen Position oder Höhe wie der Mittelpunkt zwischen dem äußeren Ende 5Eo und inneren Ende 5Ei des Wulstkerns 5 der Neigungswinkel α des Profils S in Bezug auf die axiale Richtung mit nicht weniger als 55 Grad, vorzugsweise nicht weniger als 57 Grad, aber nicht mehr als 65 Grad festgelegt. Mit anderen Worten, der Reifen wird in einer Heizform mit dem negativen Profil des oben erklärten Reifenprofils S vulkanisiert. Im Ergebnis können Bewegungen des Wulstkerns 5 axial nach außen während des Vulkanisierens des Reifens und die daraus resultierende Bewegung des Wulstbandgummis radial nach außen gesteuert werden, um eine Wellung der Grenze zu verhindern. Wenn der Winkel α weniger als 55 Grad beträgt, ist es schwierig, die Wellung zu verhindern. Wenn er mehr als 65 Grad beträgt, verschlechtern sich Fahrleistungen wie die Spurhaltigkeit und dergleichen.
Andererseits wird, wenn die Wellung der Grenze 11 verhindert wird, mit anderen Worten, wenn die Hauptursache für eine Verschlechterung der Wulsthaltbarkeit in einer schlanken Wulststruktur beseitigt wird, das Ablösen des Innerliners 12 ein Problem. Der Innerliner 12 ist ein gasundurchlässiger Kautschuk – wie ein Butylkautschuk, der zumindest 50 Gewichtsteile von halogeniertem Butylkautschuk enthält –, der entlang der Innenseite des Reifens angeordnet ist. Um diese Ablösung zu verhindern, ist es notwendig, dass der Innerliner 12 sich nicht bis unter den Wulstkern 5 erstreckt. Ferner wird das radial innere Ende 12e des Innerliners 12 vorzugsweise oberhalb der Wulstzehe und neben dem axial inneren Ende P5 des Wulstkerns 5 angeordnet, um zu verhindern, dass der Innerliner 12 während des Aufziehens auf die Felge einer starken Scherkraft durch die Radfelge ausgesetzt ist.
Vergleichstest 1
4 zeigt Verteilungen der maximalen Hauptverformung des in den 1–3 gezeigten Reifens und eines in 10 gezeigten herkömmlichen Reifens. Wie in 4 gezeigt weist der herkömmliche Reifen eine bemerkenswerte Spitze Z auf, die bis 7% oder 8% reicht, der Beispielreifen weist jedoch keine Spitze auf und die maximale Hauptverformung ist auf weniger als 3,0% verringert.
Somit sind Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Hauptverformung ε(%) in einem Bereich von dem Punkt P1 der maximalen Reifenquerschnittsbreite zu dem äußeren Ende P3 des Felgenhornkontaktteils S3 keine solche Spitze aufweist, die um zwei oder mehr Prozentpunkte über dem Wert am Punkt P1 der maximalen Reifenquerschnittsbreite liegt, wenn der Reifendruck von 50 kPa auf den Standarddruck zunimmt. Daher wird verhindert, dass sich in diesem Bereich Risse bilden, und daher rührende Wulstschäden werden verhindert.
Im Übrigen wird die maximale Hauptverformung ε, wie in den 5 und 6 gezeigt, wie folgt gemessen. Zuerst wird die Oberfläche des Seitenwandabschnittes 3 und Wulstabschnittes 4 eines Testreifens aufgeraut und mit Naphtha gewaschen. Ein Kleber wird auf die aufgeraute Oberfläche aufgebracht und eine sich radial erstreckende Messreferenzlinie RL wird gezogen. Markierungen oder eine Reihe von Kreisen in weißer Tinte (Titanoxid + DOP + Rizinusöl) werden mittels Siebdruckverfahren auf ein Vinylband 15 kopiert. Dann wird, um die Markierungen zu kopieren, das Vinylband 15 entlang der Messreferenzlinie auf die aufgeraute Oberfläche des Testreifens aufgebracht, wobei der Reifen auf seiner Standardfelge aufgezogen und auf einen Innendruck von 50 kpa aufgepumpt ist. Des Weiteren werden, nachdem der Reifen auf seinen Standardinnendruck aufgepumpt worden ist, die Markierungen an dem Reifen auf ein leeres Band kopiert. Die Markierungen (in Referenzzustand, in dem 50 kpa aufgebracht wurden, und dem Vergleichszustand, in dem der Standarddruck aufgebracht wurde), die wie oben erklärt erhalten wurden, werden vergrößert, um jeden in 6 gezeigten Referenzpunkt zu messen. Die maximale Hauptverformung kann aus den folgenden Gleichungen 1 bis 11 berechnet werden.
Gleichung 1: Im Referenzzustand ist die Umfangslänge Lc0 = {(x10 – x20)2 + (y10 – y20)2}1/2
Gleichung 2: Im Referenzzustand ist die radiale Länge Lr0 = {(x30 – x40)2 + (y30 – y40)2}1/2
Gleichung 3: Im Referenzzustand ist die Länge in einer 135-Grad-Richtung L1350 = {(x50 – x60)2 + (y50 – y60)2}1/2
Gleichung 4: Im Referenzzustand ist die Umfangslänge Lc1 = {(x11 – x21)2 + (y11 – y21)2}1/2
Gleichung 5: Im Referenzzustand ist die radiale Länge Lr1 = {(x31 – x41)2 + (y31 – y41)2}1/2
Gleichung 6: Im Referenzzustand ist die Länge in einer 135-Grad-Richtung L1351 = {(x51 – x61)2 + (y51 – y61)2}1/2
Gleichung 7: Die Umfangsverformung εc = (Lc1 – Lc0)/Lc0
Gleichung 8: Die radiale Verformung εr = (Lr1 – Lr0)/Lr0
Gleichung 9: Die Verformung in einer 135-Grad-Richtung ε135 = (L1351 – L1350)/L1350
Gleichung 10: Scherungsverformung γ = εc + εr – 2 × ε135
Gleichung 11: Die maximale Hauptverformung ε = (εc + εr)/2 + {(εc – εr)2 + γ2}1/2/2
Vergleichstest 2
Schwerlast-Radialreifen der Größe 11R22,5 mit den in Tabelle 1 angegebenen Spezifikationen wurden vorbereitet und auf Wulsthaltbarkeit und Beständigkeit gegen Seitenwandrissbildung getestet.
Wulsthaltbarkeitstest: Unter Verwendung einer Reifentestwalze wurden die Testreifen 10 000 km unter den folgenden Bedingungen gefahren, und die zurückgelegte Strecke bis zum Auftreten sichtbarer Schäden wurde gemessen.
Fahrgeschwindigkeit: 20 km/h
Reifenbelastung: 9000 kgf
Radfelge: 8,25 × 22,5 Standardfelge
Innendruck: 1000 kPa
In Tabelle 1, die die Wulsthaltbarkeit zeigt, ist die zurückgelegte Strecke in km/10.000 km durch einen Index angegeben, der darauf basiert, dass er beim herkömmlichen Reifen gleich 100 ist. Je höher der Wert, umso besser die Haltbarkeit.
Risswiderstandstest: Die Testreifen wurden auf eine Standardradfelge der Größe 8,25 × 22,5 aufgezogen und auf einen Innendruck von 800 kPa aufgepumpt und für vierzehn Tage unter den folgenden Bedingungen in eine Ozonkammer gelegt. Danach wurde eine äußere Überprüfung hinsichtlich Rissbildung in der Seitenwandoberfläche durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Ozonkonzentration: 50 pphm
Raumtemperatur: 40 Grad C
7 zeigt eine Modifikation der Karkassstruktur.
In der oben erklärten neuen Wulststruktur, in der der Karkasslagenumschlagabschnitt 6B steil entlang des Wulstkernreiters 8 gekrümmt ist, besteht, wenn dicke Stahlkarkasskorde verwendet werden, auf Grund des Zurückfederns derselben während des Herstellens des Reifens die Möglichkeit, dass sich ein Luftspalt zwischen dem Karkasslagenumschlagabschnitt 6B und dem Wulstkernreitergummi 8 bildet. In dieser Ausführungsform werden daher biegsamere Karkasskorde verwendet.
Um Wiederholungen zu vermeiden, werden nur Unterschiede zu der früheren Ausführungsform beschrieben.
Die Karkasse 6 umfasst zumindest eine Lage 6a aus Korden 21, die radial unter einem Winkel im Bereich von 60 bis 90 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C angeordnet und, wie bei der früheren Ausführungsform beschrieben, von der Innenseite zu der Außenseite des Reifens um die Wulstkerne 5 herum umgeschlagen sind.
Die Karkasskorde 21 in diesem Beispiel sind biegsame dünne Stahlkorde, deren Querschnittsfläche vorzugsweise im Bereich von 0,10 bis 0,25 mm² festgelegt ist. Somit ist ihre Querschnittsfläche etwa die Hälfte jener der vorhergehenden Ausführungsform.
Vorhergehende Ausführungsform: 0,385 mm²
(Kordausführung: 3 × 0,20 + 7 × 0,23)
Diese Ausführungsform: 0,172 mm² (45%)
(Kordausführung: 1 × 3/0,27)
Des Weiteren ist die Menge an Stahl vorzugsweise im Bereich von 5,0 bis 10,0 mm² festgelegt, wobei die Stahlmenge als das Produkt der Querschnittsfläche eines Kords und der Kordzahl pro 5 cm Lagenbreite, gezählt unter dem Wulstkern, definiert ist.
Diese Ausführungsform: 6,88 mm²
Vorhergehende Ausführungsform: 14,63 mm²
Die Länge L des angrenzenden Teiles G der Karkasslage ist im Bereich des 1,0- bis 4,0-fachen der maximalen Querschnittsbreite BW des Wulstkerns 5 festgelegt.
In dieser Ausführungsform ist entlang der Karkasse 6 eine Karkassverstärkungsschicht 19 angeordnet.
Die Karkassverstärkungsschicht 19 wird aus Verstärkungskorden 26, die radial unter einem Winkel von 70 bis 90 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C angeordnet sind, hergestellt. Für die Verstärkungskorde 26 können Stahlkorde oder Korde aus organischen Fasern, z. B. Nylon, Polyester, Rayon, aromatischem Polyamid und dergleichen verwendet werden. Vorzugsweise werden jedoch Korde verwendet, die hinsichtlich Material und Struktur identisch mit den oben erwähnten Karkasskorden 21 sind. Ferner ist es im Fall von Stahlkorden vorzuziehen, dass die Kordzahl im Wesentlichen dieselbe wie jene der Karkasslage 6a ist.
Die Karkassverstärkungsschicht 19 erstreckt sich zumindest zwischen dem Punkt P1 der maximalen Reifenquerschnittsbreite und einer Gürtelendlinie 7E, die senkrecht auf die Karkasse 6 von der Kante des Gürtels 7 gezogen wird.
In 7 ist die Karkassverstärkungsschicht 19 an der Innenseite der Karkasse 6 angeordnet, erstreckt sich zwischen den Wulstabschnitten 4 und ist nicht um die Wulstkerne 5 umgeschlagen, so dass ihre Enden 19e sich unmittelbar axial innerhalb der Wulstkerne (5) befinden.
Des Weiteren ist an dem Reifenäquator CO die Dicke T2 von Gummi zwischen den Verstärkungskorden 26 der Karkassverstärkungsschicht 19 und den Karkasskorden 21 im Bereich des 1,0- bis 4,0-fachen des Durchmessers D2 entweder der Karkasskorden 21 oder der Verstärkungskorde 26, die nicht dicker als die anderen sind, festgelegt. Auch die Dicke T1 von Gummi zwischen den Karkasskorden 21 und den Gürtelkorden 25 ist im Bereich des 1,0- bis 4,0-fachen des Durchmessers D1 entweder der Karkasskorde 21 oder der Gürtelkorde 25, die nicht dicker als die anderen sind, festgelegt.
Daher wird die Stärke des Laufflächenabschnittes 2 (wie die Durchschlagfestigkeit) nicht nur durch den direkten Beitrag des Vorhandenseins der Karkassverstärkungsschicht 19, sondern auch auf Grund des Spannungsverteilungseffektes der erhöhten Gummidicken T1 und T2 wirksam verbessert.
Im Ergebnis ist es, obwohl die Gesamtmenge an Stahl in der Karkasslage 6a und der Karkassverstärkungsschicht 19 geringer ist als die Stahlmenge der Karkasse der vorhergehenden Ausführungsform, die aus einer einzigen Lage dickerer Stahlkorde besteht, möglich, die Reifenstärke auf demselben Niveau zu halten.
Was die Verlängerung der Karkassverstärkungsschicht 19 betrifft, muss sie, wie oben erklärt, zumindest den Bereich zwischen den Gürtelkanten und den Punkten P1 der maximalen Reifenbreite bedecken. Somit gibt es die folgenden Optionen: (a) sie kann sich kontinuierlich von einem der Punkte P1 zu dem anderen erstrecken oder (b) unter dem Gürtel oder zwischen den Gürtelkanten unterbrochen sein; und (c) nicht um die Wulstkerne herum umgeschlagen sein oder (d) von der Innenseite zur Außenseite des Reifens um die Wulstkerne herum umgeschlagen sein.
Im Fall (c) ist es möglich (e), dass sie zwischen dem Punkt P1 und dem Wulstkern 5 an der axialen Innenseite des Hauptabschnittes der Karkasslage 6a endet, es ist aber vorzuziehen (f), dass sie wie in 7 gezeigt neben dem Wulstkern endet.
Im Fall (d) ist es notwendig (g), dass sie radial innerhalb des radial äußeren Endes 8e des Wulstkernreiters 8 endet, und es ist vorzuziehen (h), dass sie neben dem Wulstkern endet.
In jedem Fall (a)–(d) ist es möglich, die Karkassverstärkungslage 19 entlang (i) der Innenseite des Hauptabschnittes der Karkasslage 6a, wie in 7 gezeigt, oder (j) der Außenseite des Hauptabschnittes anzuordnen.
In den oben erwähnten Ausführungsformen sind die Karkasskorde 21 Stahlkorde, es können aber auch Korde aus organischen Fasern wie z. B. Nylon, Polyester, Rayon, aromatischem Polyamid und dergleichen verwendet werden.
Vergleichstest 3
Schwerlast-Radialreifen der Größe 11R22,5 mit den in Tabelle 2 gezeigten Spezifikationen wurden vorbereitet und auf Wulsthaltbarkeit, Spurhaltigkeit, Durchschlagfestigkeit und Reifengewicht getestet.
Wulsthaltbarkeitstest: Wie oben.
Spurhaltigkeitstest: Ein an allen Rädern mit Testreifen versehener Zehn-Tonnen-Lastkraftwagen wurde auf Autobahnen gefahren, und der Testfahrer bewertete die Reifen in Bezug auf Lenkansprechen, Steifigkeit, Griffigkeit und dergleichen.
Radfelge: 8,25 × 22,5 Standardradfelge
Reifendruck: 800 kPa
Die Ergebnisse sind durch einen Index angegeben, der darauf basiert, dass er bei dem herkömmlichen Reifen gleich 100 ist. Je höher der Index, umso besser die Spurhaltigkeit.
Durchschlagfestigkeitstest: Die Bruchenergie wurde gemäß dem in der japanischen Industrienorm D4230 angegebenen Testverfahren gemessen.
Radfelge: 8,25 × 22,5 Standardfelge
Reifendruck: 800 kPa
Die Energie ist durch einen Index angegeben, der darauf basiert, dass er bei dem herkömmlichen Reifen gleich 100 ist. Je höher der Wert, umso höher die Festigkeit.
Reifengewicht: In Tabelle 2 sind die Reifengewichte durch einen Index angegeben, der darauf basiert, dass er bei dem herkömmlichen Reifen gleich 100 ist.

Claims

Schwerlast-Radialreifen, umfassend einen Laufflächenabschnitt (2), ein Paar Seitenwandabschnitte (3), ein Paar Wulstabschnitte (4), jeweils mit einem Wulstkern (5) darin, eine Karkasse (6) mit einer Lage (6a) aus Korden (21), die sich zwischen den Wulstabschnitten (4) erstreckt und um einen Wulstkern (5) in jedem Wulstabschnitt von der Innenseite zur Außenseite des Reifens umgeschlagen ist, um ein Paar Umschlagabschnitte (6B) und einen Hauptabschnitt (6A) dazwischen zu bilden, einen Wulstkernreitergummi (8), der zwischen jedem der Umschlagabschnitte und dem Hauptabschnitt angeordnet ist, einen Wulstbandgummi (9), der entlang zumindest einer axial äußeren Oberfläche von jedem der Wulstabschnitte angeordnet ist, um zumindest einen Felgenhornkontaktteil (S3) für einen Kontakt mit einem Felgenhorn (J1) einer Radfelge (J) zu definieren, wobei die axiale Dicke (TC) des Wulstbandgummis (9) von dem radial inneren Ende (P2) des Seitenwandgummis (10) allmählich radial nach außen bis zu dem äußeren Ende (9e) des Wulstbandgummis (9) abnimmt und die Höhe (L1) des radial äußeren Endes des Wulstkernreiters (8) im Bereich von 7 bis 35% der Höhe (H) der Karkasse am Reifenäquator (C) liegt, der Felgenhornkontaktteil (S3) kein konkaves Profil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Umschlagabschnitte (6B) sich radial nach außen über ein radial äußeres Ende (8e) des Wulstkernreiters (8) hinaus erstreckt, so dass er an den Hauptabschnitt (6A) angrenzt und einen angrenzenden Teil (G) bil det, wobei die Höhe (L1) des radial äußeren Endes des Wulstkernreiters (8) niedriger ist als die Höhe (L3) des radial äußeren Endes des Wulstbandgummis (9), der angrenzende Teil (G) derart definiert ist, dass die Dicke von Gummi (22) zwischen den Korden (21) des Hauptabschnittes (6A) und den Korden (21) des Umschlagabschnittes (6B) im Bereich des 0,15- bis 4,5-fachen des Durchmessers der Korde (21) liegt und der angrenzende Teil (G) eine Länge (L) im Bereich des 0,5- bis 5,0-fachen der maximalen Querschnittsbreite (BW) des Wulstkerns (5) aufweist, die in der Richtung parallel zur Wulstunterseite (S1) auftritt, der Wulstbandgummi (9) einen Elastizitätsmodul aufweist, der höher ist als der Elastizitätsmodul eines Seitenwandgummis (10), mit dem der Wulstbandgummi (9) verspleißt ist, und der Wulstbandgummi (9) sich von der radialen Innenseite des Wulstkerns (5), die mit dem Karkasslagenumschlagabschnitt (6B) in Kontakt steht, radial nach außen über das äußere Ende (8e) des Wulstkernreiters (8) hinaus erstreckt, sich aber nicht über das äußere Ende (Be) des Umschlagabschnittes (6B) hinaus erstreckt.
Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das radial äußere Ende (Be) des angrenzenden Teils (G) eine radiale Höhe (L2) von nicht mehr als 50% der Karkasshöhe (H) aufweist.
Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der 100%-Modul des Wulstbandgummis (9) im Bereich von 55 bis 75 kgf/cm² liegt, und der 100%-Modul des Seitenwandgummis (10) in einem Bereich von 10 bis 20 kgf/cm² liegt.
Reifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (L3) des Wulstbandgummis (9) nicht größer ist als die mittlere Höhe (Lg) des angrenzenden Teils (G).
Reifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (L0) zwischen dem äußeren Ende (9e) des Wulstbandgummis (9) und dem radial äußeren Ende (Be) des angrenzenden Teils (G) im Bereich von 5 bis 15 mm liegt.
Reifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (TC) des Wulstbandgummis von der radialen Innenseite des Wulstkerns (5) radial nach außen bis zu dem radial äußeren Ende (5Eo) des Wulstkerns (5) zunimmt und die Dicke (TC1) an dem äußeren Ende (5Eo) des Wulstkerns im Bereich des 0,5- bis 2,0-fachen der maximalen Querschnittsbreite (BW) des Wulstkerns (5) liegt.
Reifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Meridienquerschnitt des Reifens eine Grenze (11) zwischen einem Seitenwandgummi (10) und dem Wulstbandgummi (9) sich von der Karkasse bis zur äußeren Oberfläche des Reifens erstreckt, wobei sie sich radial nach innen neigt und eine glatte Kurve beschreibt.
Reifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innerliner (12) entlang der Innenseite des Reifens angeordnet ist, und dass der Innerliner (12) an der axialen Innenseite des Wulstkerns (5) in jedem der Wulstabschnitte (4) endet.
Reifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (L1) des radial äußeren Endes (8e) des Wulstkernreiters (8) im Bereich von 7 bis 20% der Höhe (H) der Karkasse liegt, die Korde der Karkasslage (6) Stahlkorde sind, ein Gürtel (7) radial außerhalb der Karkasse (6) in dem Laufflächenabschnitt angeordnet ist, und eine Karkassverstärkungsschicht (19) entlang der Karkasse (6A) derart angeordnet ist, dass sie sich zumindest zwischen den Gürtelkanten (7E) und den Punkten (P1) der maximalen Reifenbreite erstreckt.
Reifen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkassverstärkungsschicht (19) sich zumindest zwischen den Punkten (P1) der maximalen Reifenbreite erstreckt, und dass die Dicke (T2) von Gummi zwischen den Karkasskorden (6A) und den Verstärkungskorden der Karkassverstärkungsschicht (19) am Reifenäquator das 1,0- bis 4,0-fache des Durchmessers von entweder dem Karkasskord oder dem Verstärkungskord, welcher nicht dicker als der andere ist, beträgt, und die Dicke (T1) von Gummi zwischen den Karkasskorden und den Gürtelkorden an dem Reifenäquator (C) im Bereich des 1,0- bis 4,0-fachen des Durchmessers von entweder dem Karkasskord oder dem Gürtelkord, welcher nicht dicker als der andere ist, liegt.
Reifen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungskorde aus dem gleichen Material wie die Karkasskorde bestehen.
Verfahren zum Herstellen eines Schwerlast-Radialreifens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbesserung einen Schritt umfasst, dass der Reifen in einer Form vulkanisiert wird, deren Innenseite ein solches Profil aufweist, dass der Neigungswinkel α der äußeren Oberfläche des Reifens in der Form, gemessen an der gleichen radialen Stelle wie der Mittelpunkt zwischen dem radial äußeren Ende und dem radial inneren Ende des Wulstkerns, nicht kleiner als 55 Grad und nicht größer als 65 Grad in Bezug auf die axiale Richtung ist.