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Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Hochgeschwindigkeitsreifen für Schwerlastfahrzeuge, der
insbesondere für Flugzeuge geeignet ist.
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Seit kurzem weisen Reifen, die unter Schwerlast- und
Hochgeschwindigkeitsbedingungen benutzt werden,
beispielsweise Flugzeugreifen, für strukturelle
Dauerhaftigkeit, Laufeigenschaften und niedrigen
Kraftstoffverbrauch einen radialen Aufbau auf. Bei solchen
Flugzeugreifen ist jedoch eine größere Dauerhaftigkeit
im Vergleich zu Reifen, die in anderen Bereichen
genutzt werden, erforderlich, da sie im Zustand eines
hohen inneren Drucks, schwerer Belastung und hoher
Geschwindigkeit verwendet werden. Insbesondere kann der
Wulstteil in den Randbereichen der Karkasse und in
deren Nähe aufgrund der Zugbeanspruchung, die durch
Biegedeformation durch große Lasten zu den Zeiten des
Abhebens oder Landens verursacht werden, leicht abgeschält
oder beschädigt werden. Deshalb wurde bisher versucht,
eine Biegedeformation durch eine Erhöhung des
Wulstvolumens oder durch eine Verstärkung der
Wulststeifigkeit mit aus organischen oder anorganischen Kordfasern
bestehenden Versteifungsschichten zu unterdrücken.
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Bei solchen Verstärkungsmaßnahmen der Steifigkeit
konnte jedoch die interne Wärmeerzeugung aufgrund der
Biegedeformation nicht vermindert werden und
befriedigende vorbeugende Wirkungen gegenüber Wulstteilschäden
wurden nicht erzielt.
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Die Erfinder studierten dementsprechend die
Biegedeformation des Wulstes durch Ausführung von
Rollsimulationstests und anderen ähnlichen Tests, die dem "Federal
Aviation Administration Technical Standard Order
TSO-C62c" entsprechen. Bei Vergleich des
Reifenwulstteils A0 ohne Belastung und des Reifenwulstteils A1 mit
wie in Figur 2 dargestellt angegebener Belastung, der
auf seine spezielle Felge R aufgezogen und auf seinen
angegebenen Innendruck aufgepumpt war, wurde gefunden,
daß die interne Wärmeerzeugung des Wulstteils kleiner
ist, wenn die Wulstdeformation h0-h1 kleiner ist, wobei
h0-h1 die Differenz zwischen der ursprünglichen Höhe h0
und der belasteten Höhe h1 ist, d.h. die Länge zwischen
der äußeren Oberfläche der Wulstteile A0 und A1 an der
Vertikallinie, die von dem äußeren Rand des
Felgenflansches Ra und dem oberen Rand des Felgenflansches Ra wie
in Figur 3 gezeigt, ausgeht. Die Erfinder wissen, daß
die Wärmeerzeugung des Wulstteils etwas erhöht ist,
wenn die Steifigkeit durch eine Zunahme der Dicke der
Wulstteile, insbesondere der Befestigungsdicke, die die
Dicke des biegsamen Teils ist, zunimmt, um die
Wulstdeformation h0-h1 zu verringern.
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Die Erfinder führten weitere Forschung durch und
entdeckten, daß durch Verwendung eines Gummis hohen Moduls
als ein Wulstreiter die belastete Höhe h1 erhöht wird
um die Wulstdeformation h0-h1 zu vermindern, ohne dabei
praktisch die anfängliche Höhe h0 zu verändern, und daß
die im Wulstteil im belasteten Zustand auftretende
Scherbeanspruchung vermindert werden kann, um die
Wulstdauerhaftigkeit zu erhöhen, indem der Modul von innen
nach außen in der Richtung der Reifenachse vermindert
wird.
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Ein bekannter Reifen gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 ist beispielsweise in EP-A-0 323 208 gezeigt.
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Ein hauptsächliches Ziel der Erfindung ist es, einen
Hochgeschwindigkeitsreifen für Schwerlastfahrzeuge zu
schaffen, der eine Verminderung der
Wulstbiegedeformation und der Wulstwärmeerzeugung besitzt, um einen
Wulstschaden zu unterdrücken.
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Nach der vorliegenden Erfindung umfaßt ein
Hochgeschwindigkeitsreifen für Schwerlastfahrzeuge eine
radiale Karkasse mit einem Hauptkörperteil, das sich von
einer Lauffläche durch Seitenwände zu einem Wulstkern
in jedem der beiden Wülste erstreckt, und
zurückgefaltete Teile, von denen jedes an jedem Rand des
Hauptkörpers um den Wulstkern zurückgefaltete ist, eine
Gürtelschicht, die radial außerhalb der Karkasse angeordnet
ist, sich verjüngende Gummiwulstreiter, von denen sich
jeder in der Radialrichtung zwischen dem Hauptkörper
und dem zurückgefalteten Teil von dem Wulstkern nach
außen erstreckt, Gufliseitenpackungen von geringer
Dicke, von denen jede entlang der äußeren Oberfläche
der Karkasse in der Axialrichtung des Reifens
angeordnet ist, und Gummiseitenwände, von denen jede die
Gummiseitenpackung bedeckt und die sich von dem Wulst zu der
Seitenwand erstrecken, um die äußere Oberfläche des
Reifens zu bilden, wobei der 100 % Modul MP der
Gummiseitenpackung 53 bis 95 kg/cm² beträgt, der 100 % Modul
MA des Wulstreiters 78 bis 120 kg/cm² beträgt, der 100
% Modul MS der Seitenwand 14 bis 50 kg/cm², und diese
100 % Modulnwerte MP, MA, MS zueinander in der
Beziehung MS < MP < MA stehen.
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einer Lauffläche durch Seitenwände eines Wulstkernes in
jeden der zwei Wülste erstreckt und zurückgefaltete
Teile, von denen jedes um den Wulstkern an jedem Rand
des Hauptkörpers zurückgefaltet ist, eine
Gürtelschicht, die radial außerhalb der Karkasse angeordnet
ist, sich verjüngende Gummiwulstreiter, von denen sich
jede in der Radialrichtung nach außen zwischen dem
Hauptkörper und dem zurückgefalteten Teil des
Wulstkernes erstreckt, Gummiseitenpackungen von geringer
Dicke, von denen jede entlang der äußeren Oberfläche
der Karkasse in der Axialrichtung des Reifens
angeordnet ist, und Gummiseitenwände, von denen jede die
Gummiseitenpackung bedeckt und sich von dem Wulst zu der
Seitenwand erstreckt, um die äußere Oberfläche des
Reifens zu bilden, wobei der 100 % Modul MP der
Gummiseitenpackung 53 bis 95 kg/cm² beträgt, der 100 % Modul
MA der Wulstspitze 78 bis 120 kg/cm² beträgt, der 100 %
Modul MS der Seitenwand 14 bis 50 kg/cm² beträgt, und
diese 100 % Moduln Werte MP, MA, MS in der Beziehung MS
< MP < MA stehen.
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Vorzugsweise ist die Höhe HP des Seitenpackungsgummis
in der radialen Richtung von der Wulstbodenlinie zu dem
oberen Ende davon größer als die Höhe HA des
Wulstreitergummis von der Wulstbodenlinie zu dem oberen Ende
davon und kleiner als 1/2 der Reifenschnitthöhe H, und
die Höhe HA des Wulstreitergummis ist größer als die
Felgenflanschhöhe HR von der Wulstbodenlinie zu dem
oberen Ende davon.
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Als Wulstreitergummi ist ein Gummi hoher Härte mit
einem Modul bei 100 %iger Streckung (im folgenden als
100 % Modul bezeichnet) von 78 bis 120 kg/cm²
angegeben. Als Folge wird die Steifigkeit des Wulstteils
erhöht und die Wulstdeformation h0-h1 wird vermindert.
Für das Seitenwandgummi ist ferner ein weiches Gummi
mit dem 100 % Modul von 14 bis 50 kg/cm² angegeben, und
ein Seitenpackungsgummi mit einem 100 % Modul von 53
bis 95 kg/cm² ist zwischen ihnen vorgesehen. Der 100 %
Modul des Seitenpackungsgummis ist kleiner als jener
des Wulstreitergummis und größer als jener des
Seitenwandgummis, so daß die Scherbeanspruchung vermindert
ist um die Dauerhaftigkeit des Wulstteiles bei weiterer
Erhöhung der Steifigkeit zu erhöhen. Auf diese Weise
können Wulstschäden durch die synergetische Tätigkeit
der Verminderungswirkung der Biegebeanspruchung und der
verkleinerten, durch Deformation erzeugten Wärme durch
eine Verminderung der Wulstdeformation und durch
Verminderung der Scherbeanspruchungswirkung unterdrückt
werden.
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Ein Ausführungsbeispiel wird nun anhand eines Beispiels
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
offenbart, in denen:
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Figur 1 eine Schnittansicht ist, die eine
Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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Figur 2 ein schematisches Diagramm ist, das den
Biegedeformationszustand des Wulstes
zeigt; und
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Figur 3 ein Diagramm ist, das die Beziehung
zwischen den Höhen der äußeren Oberfläche
des Wulstes h0, h1 und der
resultierenden Wulsttemperatur zeigt.
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Figur 1 ist ein 46 x 17R20 Radialflugzeugreifen 1, der
auf seine bestimmte Felge R aufgezogen und auf seinen
bestimmten Innendruck aufgepumpt ist. Der Reifen 1
umfaßt einen Wulst 3 mit einem durch diesen laufenden
ringförmigen Wulstkern 2, eine Seitenwand 4, die an den
Wulst 3 anschließt und sich in der Radialrichtung des
Reifens nach außen zu einer Lauffläche 5 erstreckt, die
die äußeren Enden der beiden Seitenwände 4 verbindet.
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Zusätzlich weist der Reifen l eine Karkasse 7 auf, die
aus einer inneren Schicht 7A besteht, die aus mehreren,
beispielsweise vier inneren Lagen aufgebaut ist, die
von der Innenseite zu der Außenseite des Reifens um den
Wulstkern 2 gefaltet sind, und eine äußere Schicht 7B,
die aus mehreren, beispielsweise zwei, äußeren Lagen
aufgebaut ist, die den zurückgefalteten Abschnitt der
inneren Schicht 7A von der Außenseite zu der Innenseite
des Reifens umschließt.
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Die innere Schicht 7A weist an beiden Rändern eines
toroidförmigen Hauptkörperteils 70, das die Lauffläche
5 und die Seitenwände 4 durchläuft, einen
zurückgefalteten Teil 71 auf. Die äußere Schicht 7B weist ein nach
oben gebogenes Teil 74 auf, das das zurückgefaltete
Teil 71 an beiden Rändern des toroidförmigen
Hauptkörperteils 73 umschließt.
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Die inneren Lagen und die äußeren Lagen umfassen
Karkassenkorde aus organischen Faserkorden und die
Karkassenkorde sind in der Radialrichtung mit einer Neigung
von 70 bis 90 Grad gegenüber dem Äquator des Reifens
angeordnet. Bei der Karkasse 7 sind die Karkassenkorde
von benachbarten Lagen gekreuzt und in der
Umfangsrichtung alternierend geneigt. Als organische
Faserkorde können Kunstseide, Polyester, Vinylon, Nylon,
aromatische Polyamide oder ähnliches verwendet werden.
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Zusätzlich erstreckt sich zwischen dem Hauptkörperteil
70 und dem gefalteten Teil 71 der inneren Schicht 7A
der Karkasse ein Gummiwulstreiter 9 in radialer
Richtung von dem Wulstkern 2 nach außen. Weiter ist eine
Gummiseitenpackung 15 geringer Dicke, die sich in
radialer Richtung entlang der äußeren Oberfläche des
Hauptkörperteils 73 der Karkasse 7 nach innen und nach außen
erstreckt, in dem Wulst 3 vorgesehen. Das tiefere Ende
15a der Gummiseitenpackung 15 endet an der Seite des
Wulstkernes 2 an dem oberen Ende eines
Verstärkungsfüllstückes 16, das sich an der Bodenoberfläche des
Umwicklungsteils 74 erstreckt. Die Gummiseitenpackung 15 ist
ebenfalls von einer Gummiseitenwand 17 bedeckt, die die
äußere Seitenoberfläche des Reifens von dem Wulst 3 zu
der Seitenwand 4 bildet.
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Die Lauffläche 5 weist eine Gürtelschicht 10 auf, die
in der radialen Richtung außerhalb und im Inneren der
Karkasse 7 angeordnet ist, und ein Schnittbreaker 14
ist zwischen der Gürtelschicht 10 und der Karkasse 7
angeordnet.
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Die Gürtelschicht 10 ist aus einer Vielzahl,
beispielsweise acht, Gürtellagen aufgebaut.
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Der Schnittbreaker 14 ist beispielsweise aus zwei
Schnittbreakerlagen aufgebaut. Dieser Schnittbreaker 14
verläuft in dem mittleren Teil der Lauffläche entlang
der Karkasse 7 über den Äquator des Reifens und ist in
seiner nach außen weisenden Richtung mehr und mehr von
der Karkasse 7 beabstandet, und seine äußeren Ränder
enden an einer Stelle von etwa 65 bis 85 % der
maximalen Breite W des Reifens, vorzugsweise an einer Stelle
im Bereich von 70 bis 78 %.
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Die Gürtelschicht 10 ist ferner dem Schnittbreaker 14
überlagert, und ihr äußerer Rand erstreckt sich über
den äußeren Rand des Schnittbreakers 14 nach außen. Der
äußere Rand ist auch zu der Steigung entlang der
äußeren Oberfläche des Reifens ausgerichtet. Die
Gürtelbreite liegt in einem Bereich von 70 bis 85 % der
maximalen Breite W des Reifens und der kleinste Abstand L1
von dem äußeren Ende des Gürtels zu der äußeren
Oberfläche des Reifens ist in einem Bereich von 3 bis 15 mm
eingestellt.
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Die die Gürtellagen bildenden Gürtelkorde sind aus
elastischen Korden niedriger Streckfähigkeit hergestellt,
und die parallelen Gürtelkorde sind unter einer Neigung
von 0 bis 20 Grad gegenüber dem Äquator des Reifens
angeordnet.
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Die äußere Oberfläche der Gürtelschicht 10 ist mit
einer Schutzschicht 18 überzogen, um die
Schnittbeständigkeit zu erhöhen.
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In dieser Erfindung ist der 100 % Modul MP der
Gummiseitenpackung auf 53 bis 95 kg/cm² eingestellt, der
100 % Modul MA des Wulstreiters ist auf 78 bis 120
kg/cm² eingestellt und der 100 % Modul MS der
Gummiseitenwand ist auf 14 bis 50 kg/cm² eingestellt.
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Ferner sind diese Moduln MP, MA, MS so eingestellt, daß
zwischen ihnen die Beziehung MS < MP < MA gilt.
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Diese 100 % Moduln des Gummiwulstreiters 9, der
Gummiseitenpackung 15 und der Gummiseitenwand 17 sind in
Tabelle 1 zusammen mit der Reißstreckung bzw. Reißdehnung
(%), der Reißbeanspruchung (kg/cm²) und den numerischen
Werten der oberen Gummis der Karkasse 7 zusammengefaßt.
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Infolgedessen wird der Gummi hoher Härte mit einem
100 % Modul von 78 bis 120 kg/cm² als Gummiwulstreiter
9 verwendet. Folglich wird die Steifigkeit des Wulstes
erhöht und die Wulstdeformation h0-h1 erniedrigt.
Darüber hinaus wird für die Gummiseitenwand 17 relativ
weicher Gummi mit einem 100 % Modul von 14 bis 50 kg/cm²
verwendet, und die Gummiseitenpackung 15 mit einem 100
% Modul von 53 bis 95 kg/cm², der kleiner als jener des
Gummiwulstreiters 9 und größer als jener der
Gummiseitenwand 17 ist, ist zwischen diesen vorgesehen.
Dadurch wird der schrittweise Steifigkeitsunterschied
vermindert, während die Steifigkeit weiter erhöht wird.
Die Scherbeanspruchung ist reduziert und die
Wulstdauerhaftigkeit ist erhöht. Auf diesem Wege können
Wulstschäden durch die synergetische Tätigkeit der
verminderten Biegebeanspruchung und Wärmeerzeugung
aufgrund Deformation durch die Verkleinerung der
Wulstdeformation
und die Reduzierung der Wirkungen der
Scherbeanspruchung drastisch unterdrückt werden.
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Darüber hinaus ist die Höhe HP des oberen Randes 5b der
Gummiseitenpackung 15 von der Wulstbodenlinie 3A in der
Radialrichtung größer eingestellt als die Höhe HA des
oberen Randes 9a des Gummiwulstreiters 9 von der
Wulstbodenlinie 3A, und kleiner als 1/2 der Schnitthöhe H
des Reifens. Die Höhe HA des oberen Endes 9a des
Wulstreitergummis 9 ist auch größer als die Höhe HR des
Felgenflansches von der Bodenlinie 3A zu dessen oberem
Rand.
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Um die Biegesteifigkeit des Wulstes zu erhöhen, ist es
erforderlich, daß die Höhe HA des oberen Endes 9a des
Gummiwulstreiters 9 größer ist als die Höhe HR des
Felgenflansches Ra, und indem die Höhe HP des oberen
Randes 15b der Gummiseitenpackung 15 größer als diese Höhe
HR eingestellt wird, wird die Biegesteifigkeit des
Wulstes wirksam erhöht. Mittlerweile ist es nicht
notwendig, diese Höhe HP größer als 1/2 der Schnitthöhe H des
Reifens einzustellen.
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Flugzeugreifen mit der in Figur 1 gezeigten
Reifenstruktur und einer Reifengröße von 46 x 17R20 wurden
zusammen mit Vergleichsbeispielen hergestellt, wobei die
100 % Moduln des Wulstreitergummis, des
Seitenpackungsgummis und des Seitenwandgummis wie in Tabelle 2
gezeigt, verändert wurden. Die Versuchsreifen wurden dem
Rollsimulationszustandstest (Belastung 100 %)
unterworfen, um die wiederholte Wulstdauerhaftigkeit gemäß der
"Federal Aviation Administration Technical Standard
Order TSO-C62c" zu messen. Die Ergebnisse sind in der
Tabelle 2 mit einem die Ausführungsform als 100
zugrundelegenden Index gezeigt. Je hoher der Index, desto
besser. Die Ausführungsformen erscheinen in ihrer
Wulstdauerhaftigkeit als exzellent. Im Vergleich mit dem
Referenzreifen 2 war die Ausführungsform in der
Wulsttemperatur unter den gleichen Bedingungen um etwa 5ºC
niedriger und die Wulstdeformation war um 1 bis 1,5 %
verkleinert.
TABELLE 1
100% MODUL
REISSSTRECKUNG
REISSBELASTUNG
WULSTREITERGUMMI
SEITENPACKUNGSGUMMI
SEITENWANDGUMMI
OBERES KARKASSENGUMMI
TABELLE 2
100% MODUL
ERGEBNIS
BEWERTUNG
AUSFÜHRUNGSFORM
REFERENZ 1
AUSGEFÜHRTE 300 TESTZYKLEN
LÖSUNG, DIE IN DEM ANFÄNGLICHEN STADIUM DES TESTS ZWISCHEN DEN KARKASSENLAGEN
UND DEM SEITENPACKUNGSGUMMI IM KONTAKTBEREICH DES WULSTTEILS AUFTRAT
DAS GLEICHE WIE OBEN
AUSGEFÜHRTE 300 TESTZYKLEN, LÖSUNG TRAT JEDOCH IN DEN INNEREN LAGEN AUF
MA :WULSTREITERGUMMI
MP :SEITENPACKUNGSGUMMI
MS :SEITENWANDGUMMI