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Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen
Gürtelreifen, bei dem Gürtelhaltbarkeit und Steuerungsstabilität
erheblich verbessert sind.
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Im allgemeinen sind Radialreifen mit einem Breaker oder
Gürtel versehen, um den Reifenlaufflächenabschnitt zu
verstärken. Für die Breakergürtel ist ein Kompaktcord weitverbreitet
verwendet worden, der einen 1X3-Aufbau aufweist.
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Wie in Fig. 6A gezeigt ist, besteht ein solcher Kompaktcord
aus drei Stahlmonofasern, die kompakt zusammen verdreht sind.
Das heißt, es wird kein Zwischenraum zwischen den
benachbarten Fasern gebildet. Deshalb ist ein geschlossener Raum H bei
dem Zentrum des Cords gebildet, und Überzugsgummi kann nicht
in diesen zentralen Raum H hinein eindringen. Demzufolge ist
der Teil der Oberfläche jeder Monofaser nicht durch den
Überzugsgummi bedeckt, der zu diesem zentralen Raum H benachbart
ist.
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Unbedeckte Teile werden durch jegliches Wasser leicht
korrodiert, das infolge von Beschädigung in den
Reifenlaufflächenabschnitt eindringt, und dann neigt Korrosion dazu sich
schnell durch den Raum H auszubreiten, was die
Reifenhaltbarkeit erheblich verringert.
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Um ein solches Ausgesetztsein der Stahlmonofaseroberfläche zu
vermeiden, ist ein loser oder offener Cord vorgeschlagen
worden, worin die Stahlmonofasern F lose zusammen verdreht sind,
wie in Fig. 6B gezeigt ist. Bei einem solchen Cord ist das
Eindringen von Überzugsgummi verbessert und die Oberflächen
der Fasern können durch den Überzugsgummi leichter bedeckt
werden, weil die Zwischenräume zwischen den Fasern
ausreichend
groß sind, damit der Überzugsgummi in den Cord leicht
eindringen kann, wenn die Cordspannung klein ist.
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Aufgrund der sehr großen Dehnung eines solchen losen Cords
unter einer kleinen Last neigt der Breakergürtel jedoch dazu,
sich zu dehnen oder ungleichmäßig zu verformen, wenn solche
losen Corde bei einem Rohreifen zusammengesetzt werden, um
einen Breakergürtel zu schaffen und der Reifen daraufhin bei
dem Vulkanisierungsverfahren unter Druck gesetzt wird, was
sich in einer schlechten Fertigreifengleichmäßigkeit und auch
einer Breakergürtelsteifigkeit auswirkt, die bei dem
Fertigreifen vermindert ist.
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Ein bekannter Reifen, der die Merkmale des Oberbegriffs des
Anspruchs 1 zeigt, ist z.B. durch EP-A-0 331 501 offenbart.
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Demzufolge sind Steuerungsstabilität, Rollwiderstand,
Lebensdauer des Reifens und dergleichen erheblich vermindert.
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Wenn außerdem während des Gummierens des Cords eine Spannung
auf den losen Cord aufgebracht wird, wird die Zwischenräume
zwischen den Fasern schmal oder geschlossen, was dann die
gleichen Probleme des Fehlens des Gummieindringens wie bei
dem Fall des ursprünglichen, geschlossenen Cords verursacht.
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Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen
pneumatischen Reifen zu schaffen, bei dem die obenerwähnten
Probleme durch Verbessern des Eindringens von Gummi in die
Breakergürtelcorde hinein gelöst werden können.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein
pneumatischer Reifen eine Karkasse, die sich zwischen
Wulstabschnitten des Reifens erstreckt, und einen Gürtel, der
radial außerhalb der Karkasse in einem Laufflächenabschnitt
des Reifens angeordnet ist, wobei der Gürtel einen
Breakergürtel
und einen Bandagengürtel umfaßt, der radial außerhalb
des Breakergürtels angeordnet ist, wöbei der Breakergürtel
mindestens eine Einlage aus Stahlcorden umfaßt, die unter
einem Winkel (Theta) bezogen auf den Reifenäquator in
Überzugsgummi eingebettet sind, der Bandagengürtel mindestens eine
Einlage aus mindestens einem organischen Fasercord umfaßt,
der spiralförmig um den Breakergürtel unter einem Winkel von
0 bis 3 Grad bezogen auf den Reifenäquator herum gewickelt
ist, wobei jeder der Breakergürtelcorde aus drei
Stahlmonofasern besteht, die eine gewellte Stahlmonofaser und eine
nicht-gewellte Stahlmonofaser aufweisen, wobei die drei
Stahlmonofasern kompakt zusammen verdreht sind, um
alternierende berührende Abschnitte und nicht-berührende Abschnitte
zwischen der gewellten Stahlmonofaser und der nicht-gewellten
Stahlmonofaser zu schaffen, wobei die nicht-berührenden
Abschnitte einen Zwischenraum (T) aufweisen, der nicht mehr als
0,6 mal des Durchmessers (d) der Stahlmonofasern beträgt,
wobei der oder jeder Bandagengürtelcord eine derartige
Elastizität aufweist, daß die Dehnung unter einer Spannung von 2,25
Grammidenier in dem Bereich von 2,5 bis 4,5 % liegt.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun,
lediglich beispielhaft, in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Reifens gemäß der
vorliegenden Erfindung ist;
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Cords ist, der
für dessen Breakergürtel verwendet ist;
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Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines geöffneten Teils des
Breakergürtelcords ist;
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Fig. 4A eine Draufsicht einer gewellten Monofaser ist, die
bei dem Breakergürtelcord verwendet ist;
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Fig. 4B eine Draufsicht einer nicht-gewellten Monofaser
ist, die bei dem Breakergürtelcord verwendet ist;
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Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Gummibands ist,
in das Breakergürtelcorde eingebettet sind;
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Fig. 6A eine Querschnittsansicht eines geschlossenen
Breakergürtelcords nach dem Stand der Technik ist; und
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Fig. 6B eine Querschnittsansicht eines offenen oder losen
Breakergürtelcords nach dem Stand der Technik ist.
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In Fig. 1 weist ein pneumatischer Reifen 1 eine Lauffläche 2,
ein Paar Wulstabschnitte 5, und ein Paar Seitenwände 3 auf,
die sich zwischen den Laufflächenrändern und den
Wulstabschnitten 5 erstrecken. Ein Wulstkern 4 ist in jedem
Wulstabschnitt 5 angeordnet, eine Karkasse 6 erstreckt sich zwischen
den Wulstabschnitten 5, wobei sie um jeden Wulstkern 4 herum
umgeschlagen ist, um einen Karkassenumschlagabschnitt 6b und
einen Hauptkarkassenabschnitt 6a zu bilden, und
Gürtelverstärkungen 9 und 14 sind radial außerhalb der Karkasse 6
unter der Lauffläche 2 angeordnet.
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Die Karkasse 6 umfaßt mindestens eine Einlage 6A aus Corden,
die unter 75 bis 90 Grad bezogen auf den Reifenäquator gelegt
sind.
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Zwischen dem Hauptkarkassenabschnitt 6a und jedem der
Umschlagabschnitte 6b ist ein Kernreiter 8 angeordnet, der aus
Hartgummi hergestellt ist. Die Kernreiter 8 erstrecken sich
von den Wulstkernen 4 sich verjüngend radial nach außen, um
den Wulstabschnitt 5 und die untere Seitenwand 3 zu
verstärken,
und dementsprechend die seitliche Steifheit des Reifens
zu erhohen.
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Die Karkasse 6 ist bei dieser Ausführungsform aus einer
Einlage 6A aus Nylonfasercorden zusammengesetzt. Für die
Karkasse werden bevorzugt organische Fasercorde, z.B. Polyester,
Rayon, aromatische Polyamide oder dergleichen verwendet.
Stahlcorde können jedoch verwendet werden.
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Die Gürtelverstärkungen weisen einen Breakergürtel 9 und
einen Bandagengürtel 14 auf, der radial außerhalb des
Breakergürtels 9 angeordnet ist.
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Bei dieser Ausführungsform besteht der Breakergürtel 9 aus
zwei Breakergürteleinlagen 9A und 9B. Die radial innere
Breakergürteleinlage 9A, die auf der Karkasse 6 angeordnet ist,
ist breiter als die radial äußere Breakergürteleinlage 9B,
die auf der inneren Breakergürteleinlage 9A angeordnet ist.
Der Breakergürtel 9 als ein Ganzes weist eine ausreichende
Breite auf, um die ganze Breite der Lauffläche 2 zu
verstärken.
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Jede der Breakergürteleinlagen 9A und 9B ist aus parallelen
Corden 10 hergestellt, die in überzugsgummi 11 eingebettet
und unter einem Winkel (Theta) von 0 bis 35 Grad bezogen auf
den Reifenäquator gelegt sind, wobei die zwei Einlagen so
angeordnet sind, daß die Corde in der inneren
Breakergürteleinlage 9A die Corde in der äußeren Breakergürteleinlage 9B
kreuzen.
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Bei der vorliegenden Erfindung besteht jeder der
Breakergürtelcorde 10 aus drei Stahlmonofasern 12, die zusammen
verdreht sind, wie in Fig. 2 gezeigt ist, worin mindestens eine
der drei Stahlmonofasern gewellt ist, und mindestens eine der
verbleibenden zwei Stahlmonofasern nicht-gewellt ist.
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Der Breakergürtelcord 10 ist bevorzugt aus einer gewellten
Monofaser 12A und zwei nicht-gewellten Monofasern 12B
zusammengesetzt.
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Fig. 4A und Fig. 4B zeigen eine gewellte Monofaser 12A,
beziehungsweise eine nicht-gewellte Monofaser 12B, bevor sie zu
einem Cord verdreht sind. Wie in Fig. 4A gezeigt ist, ist die
gewellte Monofaser 12A vorher gewellt. Wie in Fig. 4B gezeigt
ist, ist die nicht-gewellte Monofaser 12B gerade.
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Wenn sie zusammen verdreht sind, wie in Fig. 2 und Fig. 3
gezeigt ist, weist der resultierende Breakergürtelcord 10
folglich Bereiche von keiner Zwischenfaserberührung auf, d.h.
nicht-berührende Abschnitte P zwischen der gewellten
Monofaser 12A und der nicht-gewellten Monofaser 12B, die benachbart
sind. Diese treten entlang der Länge des Cords auf.
Dementsprechend sind viele Öffnungen oder Zwischenräume T gebildet,
durch die Überzugsgummi in den zentralen Raum des Cords
eindringen kann.
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Bevor sie zu einem Cord verdreht ist, kann die gewellte
Monofaser 12A durch Biegen einer geraden Monofaser in einer
flachen Ebene bei kleinen Teilungen zweidimensional gewellt
werden. Alternativ kann die gewellte Monofaser 12A
beispielsweise durch Wickeln einer geraden Monofaser bei einem kleinen
Durchmesser und kleinen Teilungen dreidimensional gewellt
werden.
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Die Wellenteilungen betragen bevorzugt 0,31 bis 0,70 mal der
Endcordverdrehungsteilungen. Die Wellenhöhe (Scheitel-zu-
Scheitel) der gewellten Monofaser 12A beträgt bevorzugt 1,5
bis 2,5 mal des Durchmessers (d) der Monofaser 12A.
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Im allgemeinen weisen die Durchmesser der drei Monofasern 12A
und 12B den gleichen Wert (d) auf, aber sie können
verschieden sein.
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Bei der vorliegenden Erfindung sind die gewellte Monofaser
12A und die nicht-gewellte Monofaser 12B kompakt verdreht, so
daß die benachbarten Monofasern im allgemeinen einander
berühren. Folglich ist die Dehnung des Endcords wesentlich
kleiner als die des losen Cords nach dem Stand der Technik.
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Die obenerwähnten Zwischenräume T bei den nicht-berührenden
Abschnitten P beträgt nicht mehr als 0,6 mal des
Faserdurchmessers d.
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Um Steuerungsstabilität und Reifengleichmäßigkeit bestmöglich
zu verbessern, ist es bevorzugt, daß die Dehnung des
Breakergürtelcords 10 weniger als 0,3 % beträgt, wenn mit einer 5
kgf-Last getestet wird.
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Um dies zu erreichen und die notwendige Festigkeit für den
Breakergürtel zu schaffen, liegt der Durchmesser (d) der
Stahlmonofasern 12A und 12B in dem Bereich von 0,20 bis 0,35
mm, und mehr bevorzugt 0,25 bis 0,28 mm.
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Die obenerwähnte Teilung der Wellen ist geringer als die
cordverdrehungsteilung.
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Die Gummimischung, die als der Überzugsgummi 11 verwendet
ist, weist bevorzugt einen komplexen Elastizitätsmodul E* von
45 bis 150 kgf/cm² auf. Der komplexe Elastizitätsmodul E*
wird hier unter den folgenden Bedingungen gemessen: 10 %
Anfangsverformung, 10 Hz Sinuswelle mit 2 % Amplitude, und bei
einer Temperatur von 70 Grad C, wobei ein Teststück verwendet
wird (4 mm Breite, 30 mm Länge, und 2 mm Dicke), durch ein
Viskoelastizitäts-Spektrometer, das von IWAMOTO SEISAKUSYO
hergestellt ist.
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Wenn der komplexe Elastizitätsmodul E* weniger als 45 kgf/cm²
beträgt, wird die Breakergürtelsteifigkeit für
Steuerungsstabilität unzureichend, und der Schnittwiderstand der
Breakergürtelcorde während scharfer Kurvenfahrt ist vermindert. Wenn
der komplexe Elastizitätsmodul E* mehr als 150 kgf/cm²
beträgt, wird es schwierig, daß der Überzugsgummi in den Cord
eindringt.
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Ferner beträgt der Knickfestigkeitskoeffizient K von jeder
der Breakergürteleinlagen mehr als 80 und weniger als 180.
Der Knickfestigkeitskoeffizient K ist hier definiert durch
die Cordzahl M pro 5 cm Breite geteilt durch Sinus (Theta).
Der Winkel (Theta) ist der Breakergürtelcordwinkel bezogen
auf den Reifenäquator.
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Die Cordzahl M bei dieser Ausführungsform liegt in dem
Bereich von 38 bis 45 Corden/5 cm.
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Wenn der Knickfestigkeitskoeffizient K nicht mehr als 80
beträgt, sind der Schnittwiderstand des Breakergürtelcords
während scharfer Kurvenfahrt und die Steuerungsstabilität
verschlechtert. Wenn der Knickfestigkeitskoeffizient K nicht
weniger als 180 beträgt, ist der Laufkomfort verschlechtert,
und das Reifengewicht ist übermäßig.
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Der obenerwähnte Bandagengürtel 14 ist aus mindestens einer
spiralförmigen Cordeinlage zusammengesetzt.
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Bei dieser Ausführungsform besteht der Bandagengürtel 14 aus
einer breiten Bandageneinlage 15 und einem Paar schmaler
Randbandageneinlagen 16.
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Die breite Bandageneinlage 15 ist auf den Breakergürtel 9
gewickelt, und deren Breite ist im wesentlichen die gleiche
oder mehr als die Breite des Breakergürtels 9, um die ganze
Breite des Breakergürtels zu bedecken.
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Die Randbandageneinlagen 16 sind radial außerhalb der
Randabschnitte des Breakergürtels 9 herum gewickelt, bei dieser
Ausführungsform, auf die breite Bandageneinlage 15.
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Jede der Bandageneinlagen 15 und 16 ist durch spiralförmiges
Wickeln eines einzelnen Cords oder einer Vielzahl paralleler
Corde 21 gebildet.
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Bei dieser Ausführungsform sind zwei parallele Corde 21
verwendet, die in einen Überzugsgummi 22 in einer Form eines
Gummibands 20 oder langen Streifens eingebettet sind, wie in
Fig. 5 gezeigt ist.
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Um die obenerwähnten Bandageneinlagen 15 und 16 zu bilden,
ist das Band 20 radial außerhalb des Breakergürtels 9 bei
jedem Gürtelrandabschnitt doppelt und dazwischen einzeln herum
gewickelt.
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Der oder jeder Gürtelcord 21 ist bei jeder der
Bandageneinlagen unter einem Winkel von 0 bis 3 Grad bezogen auf den
Reifenäquator C geneigt.
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Die Bandagengürtelcorde 21 weisen eine solche Elastizität
auf, daß die Dehnung E 2,5 bis 4,5 % beträgt, wobei
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E = (L1-L0)/L0 x100 %,
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L0 eine Einheitslänge des Cords bei keiner Last ist, und L1
die obenerwähnte Einheitslänge des Cords ist, der durch
Aufbringen einer Last von 2,25 Gramm/Denier gedehnt ist.
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Dementsprechend ist die Dehnung des Bandagengürtelcords 21
verglichen mit herkömmlichen organischen Fasercorden für
Bandagengürtel bedeutend vermindert, bei denen die Dehnung
ungefähr 7 bis 10 %beträgt.
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Wenn die Dehnung weniger als 2,5 % beträgt, weist der
Laufflächenabschnitt eine Steifigkeit auf, die übermäßig erhöht
ist, und der Laufkomfort ist gestört. Wenn die Dehnung mehr
als 4,5 % beträgt, kann die Laufflächensteifigkeit nicht
erhöht werden, und die Steuerungsstabilität ist verschlechtert.
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Die Dehnung ist hier gemäß dem JIS-L1017-Verfahren gemessen.
Für die Einheit "Denier" ist das Nominaldenier des Cords
verwendet. Zum Beispiel beträgt das Gesamtnominaldenier eines
1500d/2 Polyestercords 3000, und eines 1260d/2 Nyloncords
2520. Folglich beträgt die Last für einen 1500d/2
Polyestercord 6,75 kg, und einen 1260d/2 Nyloncord 5,67 kg.
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Während es unausweichlich ist, daß die
Breakergürtelsteifigkeit verglichen mit einem herkömmlichen Kompaktcord, bei dem
drei Fasern entlang deren ganzer Länge miteinander in
Berührung sind, dadurch etwas vermindert ist, daß ein solcher Cord
verwendet ist, der eine gewellte Monofaser aufweist,
kompensiert der obenerwähnte Bandagengürtel 14 nicht nur die
Verminderung bei der Gürtelsteifigkeit, sondern erhöht auch die
Gürtelsteifigkeit als ein Ganzes.
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Ferner ist der Bandagengürtel 14 der radial äußerste Gürtel,
der keine Fuge in der Umfangsrichtung des Reifens aufweist.
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Deshalb sind das Hochgeschwindigkeitsleistungsverhalten wie
Hochgeschwindigkeitssteuerungsstabilität,
Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit und dergleichen wirksam verbessert. Ferner
sind die Stahlcorde geschützt.
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Testreifen der Größe 195/70R14, die den in Fig. 1 gezeigten
Aufbau und die Spezifikationen aufweisen, die in Tabelle 1
aufgeführt sind, wurden vorbereitet und auf
Steuerungsstabilität, Laufkomfort und Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit des
Reifens und Schnittwiderstand der Breakergürtelcorde
getestet. Die Testergebnisse sind auch in Tabelle 1 aufgeführt.
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Die Steuerungsstabilität und der Laufkomfort wurden durch
einen Testfahrer in fünf Stufen bewertet, worin Stufe drei
Standard ist. Je größer der Wert, desto besser das
Leistungsverhalten.
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Die Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit wurde durch die
Fahrentfernung bewertet, bis ein Versagen wie Risse während der
Fahrt bei einer Geschwindigkeit von 130 Kilometer/Stunde
verursacht wurde, wobei ein Rollenprüfstand verwendet wurde. Die
Ergebnisse sind durch einen Index angezeigt, der auf der
Annahme beruht, daß der Referenzreifen 1 100 beträgt. Je größer
der Wert, desto besser die Haltbarkeit.
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Der Schnittwiderstand wurde durch den Cordschnitt bewertet,
der bei dem Breakergürtel durch scharfe Kurvenfahrt eines
Testfahrzeugs verursacht wurde. Die Ergebnisse sind durch
einen Index angezeigt, der auf der Annahme beruht, daß der
Referenzreifen 2 100 beträgt. Je größer der Index, desto besser
der Widerstand.
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Bei der obenerwähnten breiten Bandageneinlage 15 können der
Cord oder die Corde 21 kontinuierlich von einem Rand zu deren
anderem Rand gewickelt werden, aber es ist auch möglich,
diskontinuierlich zu wickeln, um die Einlage in eine Vielzahl
von Teilabschnitten in der axialen Richtung des Reifens zu
teilen.
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Im Fall einer Vielzahl von Teilabschnitten kann der Aufbau
ferner voneinander verschieden sein, wobei zum Beispiel bei
dem Reifenäquator in zwei Teile geteilt wird, und die
spiralförmigen Wicklungsrichtungen oder die Cordwinkel umgekehrt
werden.
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Außerdem kann der Bandagengürtel 14 aus nur zwei breiten
Einlagen 15 zusammengesetzt sein.
TABELLE 1
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*1) W: eine einzelne breite Einlage
E: ein Paar axial beabstandeter Randeinlagen
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*2) PE: Polyester