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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
Radialreifen mit einem die Laufflächenregion verstärkenden
Gürtel.
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Die Leistungsfaktoren eines mit einem Gürtel versehenen
Reifens, beispielsweise Lenkstabilität,
Verschleißwiderstand, Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit, Widerstand
gegen Gürtellagenkantenlösung und dergleichen werden
durch die elastischen Eigenschaften des Gürtelcords,
besonders die Dehnung bei einer gegebenen Cordbelastung
und den Elastizitätsmodul beeinflußt. Deshalb ist es
ein Ziel der Reifenkonstruktion, geeignete Corde für
den Gürtel auszuwählen. Bis jetzt ist ein Cord, welcher
aus einem einzelnen Material, wie beispielsweise
Nylonfaser, aromatische Polyamidfasern, Stahlfilamenten und
dergleichen hergestellt ist, als ein Gürtelcord
eingesetzt worden.
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Wenn jedoch solch ein herkömmlicher Einzelmaterialcord
verwendet wird, ist es schwierig, die
Reifenleistungsfaktoren durchweg zu verbessern, da die elastische
Eigenschaft des Cords auf einen vom verwendeten Material
abhängigen, schmalen Bereich begrenzt ist, und
infolgedessen ist die Konstruktionsfreiheit ebenfalls in einem
schmalen Bereich begrenzt.
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Wenn organische Fasercorde mit einem relativ geringeren
Modul und demgemäß mit einem höheren Prozentsatz an
Dehnung, wie beispielsweise Nylonfasercorde, verwendet
werden, kann die Beanspruchungskonzentration in den
Gürtellagenkanten aufgrund der wiederholten Deformation
während
des Betriebs durch die Dehnung des Cords gemildert
werden, und dadurch, und auch aufgrund dessen, daß
solche Corde ein gutes Anhaften an Gummi besitzen, wird
der oben erwähnte Widerstand gegen Gürtelkantenlösung
geschaffen. Aufgrund der höheren Dehnung ist der Gürtel
jedoch in einem Ringeffekt unterlegen, und
infolgedessen werden Lenkstabilität, Verschleißwiderstand und
Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit verschlechtert.
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Wenn organische Fasercorde mit einem relativ höheren
Modul und demgemäß mit einem geringeren
Dehnungsprozentsatz, wie beispielsweise aromatische Polyamidcorde,
verwendet werden, ist der Gürtel in Ringeffekt überlegen,
und somit werden Lenkstabilität, Verschleißwiderstand
und Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit verbessert.
Jedoch ergibt sich leicht eine Gürtelkantenlösung, da
eine Beanspruchungskonzentration aufgrund der
geringeren Dehnung und eines unterlegenen Anhaftens der Corde
nicht gemildert werden kann.
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Wenn ferner Stahlcorde mit einem extrem hohen Modul
verwendet werden, wird das Vorkommen von
Gürtelkantenlösung weiter erhöht, und Lenkstabilität, Fahrkomfort und
Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit sind in Gefahr,
durch übermäßig erhöhte Laufflächenstarrheit
beeinträchtigt zu werden. Ferner wird leicht die Gleichförmigkeit
im Reifenprofil gestört.
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Ein bekannter Reifen gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 wird z.B. in US-A-3 756 883 gezeigt.
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen
Radialreifen zu schaffen, welcher in verschiedenen
Leistungsfaktoren, wie beispielsweise dem Widerstand
gegen Gürtelkantenlösung, Lenkstabilität,
Verschleißwiderstand, Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit und
dergleichen durchweg verbessert ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt
ein Radialreifen eine Karkasse mit unter einem Winkel
von 75 bis 90 Grad in bezug auf den Reifenäquator
angeordneten Corden, und einen Gürtel, welcher radial
außerhalb der Karkasse angeordnet ist und Mehrfachlagen
paralleler Corde umfaßt, welche unter einem
Neigungswinkel von nicht mehr als 35 Grad zum Reifenäquator
gelegt sind, wobei jeder Gürtelcord aus wenigstens einem
Stahlstrang und wenigstens einem organischen Strang
zusammengesetzt ist, welche zusammengedreht sind, um den
Cord mit den folgenden elastischen Charakteristika zu
versehen: Die Dehnung des Cords beträgt nicht weniger
als 2 %, wenn er durch eine 5kg-Belastung belastet
wird, und die Dehnung des Cords beträgt nicht mehr als
4 %, wenn er durch eine 20kg-Belastung belastet wird.
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Da der Gürtelcord mit einer spezifischen,
nicht-linearen Eigenschaft versehen ist, welche einen geringeren
elastischen Modul in einem leichten Belastungsbereich
und einen höheren elastischen Modul in einem schwereren
Belastungsbereich bietet, kann eine
Beanspruchungskonzentration auf den Lagenkanten durch die erhöhte
Corddehnung im mittleren Belastungsbereich gemildert
werden. Das Anhaften des Cords wird durch das
Vorhandensein des organischen Niedrigmodulstrangs verbessert,
welcher im Anhaften überlegen ist. Daher kann
Gürtelkantenlösung effektiv verhindert werden.
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In Betrieb, wenn der Reifen aufgepumpt ist, bietet der
Gürtelcord einen hohen elastischen Modul, und
infolgedessen können die Lenkstabilität, Verschleißwiderstand
und Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit auf dem
gleichen guten Niveau gehalten werden wie demjenigen der
Hochmoduleinzelmaterialcorde.
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Somit wird es möglich, die Reifenleistung durchweg zu
verbessern, was nicht durch Einzelmaterialcorde erzielt
werden kann.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun ausführlich anhand der beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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Fig. 1 eine Schnittansicht ist, welche eine
Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt,
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Fig. 2 eine Schnittansicht ist, welche ein
Beispiel der Gürtelcordstruktur zeigt,
und
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Fig. 3 ein Diagramm ist, welches die
Charakteristika von Gürtelcorden zeigt.
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In Fig. 1 stellt ein Reifen 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Radialreifen für Motorräder dar.
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Der Reifen 1 besitzt ein Paar von Wulstabschnitten 4,
sich radial außerhalb jedes Wulstabschnitts 4
erstreckende Seitenwandabschnitte 3, und einen sich
zwischen den radial äußeren Kanten der
Seitenwandabschnitte 3 erstreckenden Gummilaufflächenabschnitt.
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Der Reifen umfaßt ein Paar von Wulstkernen 5, von denen
einer in jedem Wulstabschnitt 4 angeordnet ist, eine
Karkasse 6 mit wenigstens einer Lage von Corden, welche
sich zwischen den Wulstabschnitten 4 erstreckt und um
die Wulstkerne 5 herum geschlagen ist, und eine
Gürtellage 7, welche zwischen der Karkasse und seiner
Lauffläche 2 angeordnet ist.
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Die Lauffläche 2 ist auf der Karkassenkrone angeordnet
und erstreckt sich, im wesentlichen parallel zum
Karkassenprofil, vom Zentrum der Krone zu dessen beiden
Seiten hin, und die axiale Breite der Lauffläche 2
zwischen den Laufflächenkanten ist größer als die maximale
Reifenquerschnittsbreite in den Seitenwandabschnitten,
damit während Kurvenfahren ein Radsturzdruck geschaffen
wird.
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Die Karkasse 6 besitzt wenigstens eine, unter 75 bis 90
Grad in bezug auf den Reifenäquator angeordnete Lage
von Corden. In dieser Ausführungsform ist die Karkasse
aus zwei Lagen 6A, 6B von Corden zusammengesetzt,
welche um die Wulstkerne 5 herum von der axialen
Innenseite zu deren Außenseite geschlagen sind, und die
beiden Kanten enden in den jeweiligen
Seitenwandabschnitten 3.
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Jedoch kann die Karkasse aus einer Lage oder Lagen,
welche von der axialen Außenseite zur Innenseite
umgeschlagen ist bzw. sind, oder einer Kombination einer
Lage oder Lagen, welche von der axialen Innenseite zur
Außenseite umgeschlagen ist bzw. sind und einer Lage
oder Lagen, welche von der axialen Außenseite zur
Innenseite umgeschlagen ist bzw. sind, zusammengesetzt sein.
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Der umgeschlagene, axial äußere Karkassenlagenabschnitt
6a erstreckt sich radial nach außen über die radial
äußere Kante des umgeschlagenen, axial inneren
Karkassenlagenabschnitts 6b, um diese Kante zu bedecken, und
dadurch eine Beanspruchungskonzentration an der Kante
zu mildern.
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Um die laterale Steifigkeit des Reifens zu erhöhen, ist
die Höhe Ha der Kante des umgeschlagenen
Karkassenlagenabschnitts 6a bzw. die Höhe Hb der Kante des
umgeschlagenen Karkassenlagenabschnitts 6b in den Bereich
von 20 bis 40 % bzw. in den Bereich von 15 bis 30 % der
Reifenquerschnittshöhe H gelegt, alles von der
Wulstbasis aus gemessen. Ebenfalls ist ein aus hartem Gummi
hergestellter, sich verjüngend vom Wulstkern 5 auf den
Seitenwandabschnitt 3 zu erstreckender Kernreiter 8
zwischen dem Karkassenhauptabschnitt 6 und den
umgeschlagenen Abschnitten 6a, 6b angeordnet. Die Seitenwand 3 ist
ebenfalls aus hartem Gummi hergestellt.
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Für die Karkassencorde können organische Fasercorde,
beispielsweise Nylon, Kunstseide, Polyester oder
dergleichen mit einem Anfangselastizitätsmodul von nicht
mehr als 1500 kg/mm² verwendet werden. Bevorzugter
werden Corde mit einem Anfangselastizitätsmodul von
nicht mehr als 400 kg/mm², beispielsweise
Nylonfasercorde, verwendet.
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In diesem Fall werden beispielsweise 1000 bis 2000
Denier in ein Gummi eingebettete Nyloncorde mit einem
300 % Modul von 80 bis 230 kg/cm² bei einer Cordanzahl
von 35 bis 60 Corde/5 cm verwendet.
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Die Gürtellage 7 ist radial außerhalb der Karkasse 6
angeordnet und umfaßt Corde, welche unter 35 Grad oder
weniger in bezug auf den Reifenäquator gelegt sind. In
dieser Ausführungsform ist die Gürtellage aus zwei
Lagen 7a, 7b zusammengesetzt, welche jeweils vom
sogenannten Schnittkantentyp sind und sich über im
wesentlichen die ganze Breite der Lauffläche 2 erstrecken. Die
Corde in jeder Lage sind parallel zueinander, aber
kreuzweise zu denjenigen der nächsten Lage angeordnet.
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Der für die Gürtellage verwendete Cord 9 hat die
folgenden elastischen Charakteristika: Die Dehnung des Cords
beträgt nicht weniger als 2 %, wenn er mit 5kg belastet
ist, und die Dehnung des Cords beträgt nicht mehr als
4 %, wenn er mit 20kg belastet ist.
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Um solche Charakteristika zu erzielen, wird ein
Hybridcord als der Gürtelcord 9 verwendet, welcher aus
wenigstens einem organischen Strang und aus wenigstens einem
Stahlstrang zusammengesetzt ist, welche zusammengedreht
sind.
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer solchen
Gürtelcordstruktur, worin der Cord 9 aus zwei Stahlsträngen 10
und zwei organischen Strängen zusammengesetzt ist.
Jeder Stahlstrang 10 ist aus fünf zusammengedrehten
Stahlfilamenten SF zusammengesetzt, und jeder organische
Strang ist aus nur einem Nylonfilament NF
zusammengesetzt. Die Cordverdrehung liegt im Bereich von 30 bis
40 Drehungen/10 cm, und die Strangverdrehung liegt im
Bereich von 20 bis 40 Drehungen/10 cm.
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In Fig. 3 zeigt die gestrichelte Linie E die
Belastungs-Dehnungs-Kurve dieses Cords 9, welche zeigt, daß
der Cord 9 bei einer leichten Belastung einen
niedrigen, bei einer schweren Belastung aber einen hohen
elastischen Modul besitzt. Übrigens zeigt in Fig. 3 die
Linie N die Belastungs-Dehnungs-Kurve eines Nyloncords
(840d/2), die Linie SP zeigt diejenige eines
Spiralstahlcords (1x4x0,22), und die Linie S zeigt diejenige
eines Stahlcords (3x3x0,15).
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Falls die Dehnung bei einer 5kgf-Belastung weniger als
2 % beträgt, ist die Wirkung, die an den
Gürtellagenkanten konzentrierte Beanspruchung zu reduzieren, nicht
ausreichend, um den Widerstand gegen Gürtelkantenlösung
zu bestätigen.
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Wenn die Dehnung bei einer 20kgf-Belastung mehr als 4 %
beträgt, verringert sich der Ringeffekt des Gürtels, um
Lenkstabilität, Verschleißwiderstand und
Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit zu verschlechtern.
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Die Corde 9 sind in Gummi mit einem 50 % Modul von 10
bis 40 kg/cm² eingebettet, um die Gürtellagen 7a und 7b
zu bilden.
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Hier müssen die Corde 9 die oben erwähnten elastischen
Charakteristika bewahren, nachdem die Vulkanisation
abgeschlossen worden ist.
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Falls es wegen der Vulkanisation einen Abfall im
Dehnungsprozentsatz gibt, muß er im Bereich von nicht
weniger als 30 % begrenzt werden, um die oben erwähnten
Wirkungen zu erhalten.
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Da die Belastungs-Dehnungs-Kurve oder die elastischen
Charakteristika eines verdrehten Cords durch
verschiedene Faktoren, wie beispielsweise die Anzahl der
Stränge, die Anzahl der Filamente in jedem Strang, die
Dicke des Strangs, die Dicke des Filaments, die
Ganghöhen der Cordverdrehung, Strangverdrehung und
Filamentverdrehung, verschiedene Verhältnisse zwischen den
Faktoren, welche den Stahlstrang betreffen und denjenigen,
welche den organischen Strang betreffen, und
dergleichen verändert werden, ist der Gürtelcord durch
seine elastischen Charakteristika als vielmehr seine
Struktur definiert.
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Da der Gürtelcord 9, wie oben erläutert, in einem
leichten Belastungsbereich einen geringeren elastischen
Modul und in einem schweren Belastungsbereich einen
höheren elastischen Modul besitzt, wird
Gürtelkantenlösung effektiv verhindert, während die Lenkstabilität,
Verschleißwiderstand,
Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit aufrechterhalten werden, und die gesamte
Reifenleistung somit verbessert wird.
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Testreifen der Größe 150/60R18 mit der in Fig. 1
gezeigten Struktur und den in Tabelle 1 angegebenen
Spezifikationen wurden vorbereitet und Innentests gemäß JATMA'S
Automobilreifensicherheitsstandard (Qualitätsstandard
für Motorradreifen) ausgesetzt. In diesen
Vergleichstests wurde der Reifen auf Gürtelkantenlösung
untersucht, nachdem der Reifen 1000km gelaufen war, der
Anstieg im Reifenaußendurchmesser wurde gemessen, und
ferner wurde die Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit
berechnet. Die Testresultate werden in Tabelle 1 gezeigt,
worin die Zeit und Geschwindigkeit im
"Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit"-Abschnitt bedeuten, daß ein
Laufflächentrennungsfehler nach einem Betrieb über diese
Zeit bei dieser Geschwindigkeit vorkam.
TABELLE 1
KARKASSE
Cordwinkel
Cordmaterial
GÜRTEL
Cordwinkel
Cordmaterial
Stahlstrang
Organischer Strange
Corddehnung
Cord
Gürtellagenkantenlösen
Anstieg im Reifendurchmesser
Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit
Lagig
Grad
Nylon
Lagen
Hybrid
Stahl &
Nylon
keine
einfach
Aramid
vorgekommen
einfach
Stahl
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Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden die
Arbeitsbeispielreifen 1 und 2 gemäß der vorliegenden Erfindung im
Vergleich mit den Referenzreifen in der gesamten
Reifenleistung verbessert.
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Da die Gürtellage aus Hybridcorden mit einem geringen
elastischen Modul in einem leichten Belastungsbereich
und einem hohen elastischen Modul in einem schweren
Belastungsbereich hergestellt wird, ist somit in der
vorliegenden Erfindung die Reifenleistung durchweg
verbessert.