DE3411909C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gürtelreifen, der insbesondere für Personenkraftfahrzeuge und kleine Lastwagen geeignet ist.

Aus der DE 31 26 571 A1 ist ein Gürtelreifen bekannt, der zwecks Verbesserung der Lenkstabilität mit einem Füllstück aus einer besonderen Kautschukmischung versehen ist.

Aus der DE 23 32 720 A1 ist ein Luftreifen in Radialbauweise bekannt, bei dem zum Aufbau des Gürtels Polyester-Fäden verwendet werden, die einen niedrigen Polymerisationsgrad und eine Viskosität von 0,3 bis 0,8 aufweisen. Die Zwirnungskonstante liegt zwischen 0,15 und 0,45.

Die DE 33 37 349 A1 beschreibt einen Gürtelreifen, bei dem der Polyester-Cord eine Viskosität von 0,75 bis 0,97 und eine Verzwirnungskonstante von 0,4 bis 0,6 aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Rollwiderstand des Gürtelreifens zu verringern.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Der Patentanspruch 2 beschreibt eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gürtelreifens.

Bei der Verringerung des Rollwiderstandes eines Gürtelreifens der hier in Rede stehenden Art kommt es zugleich darauf an, andere Eigenschaften des Reifens nicht negativ zu beeinflussen, dies sind insbesondere die Kurvenstabilität, der Fahrkomfort gegen Erschütterungen und die Rutschfestigkeit auf nasser Straße.

Entscheidend für den Rollwiderstand eines Gürtelreifens ist der Innenaufbau des Reifens.

Hinsichtlich der Innenverstärkung eines Reifens geht die vorliegende Erfindung von der JP-Anmeldung 57/1 87 821 aus, die hauptsächlich ein Radial- oder Gürtelprofil (radial profile) der Karkasse betrifft, mit dem die Verringerung der Scherbeanspruchung bei der Wirkung der vertieften und erhabenen Bereiche des Profils in dem den Boden berührenden Bereich der Seitenwand unter wirksamer Steuerung der Biegedeformation in dem dem Wulstbereich benachbarten Bereich der Seitenwand erreicht werden kann. Beim Gegenstand des Patentes wird die Profilkurve eines Schulterbereichs mit starker Krümmung in der Karkassenlinie mit der Profilkurve eines Basisbereichs mit schwacher Krümmung in der Karkassenlinie mit einem speziellen Radialprofil kombiniert und eine neue vorteilhafte Anpassung von Polyesterfasern Cord für die Karkasse vorgenommen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Beziehung zwischen dem Radialprofil der Karkasse (ausgezogene Linie) und dem Bezugsbogen (gestrichelte Linie) in einem Gürtelreifen nach der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht des Verformungsverhaltens des Reifens bei normaler Belastung; und

Fig. 3 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Reifens im Querschnitt.

Wenn die üblicherweise verwendeten Corde aus organischen Fasern, wie Nylon-6-Fasern, Nylon-66-Fasern, gewöhnlichen Polyesterfasern (PET = Polyethylenterephthalat) oder ähnlichem, als Lagencord für die Karkasse verwendet werden, selbst wenn die Karkassenlinie das obige Karkassen-Radialprofil annehmen soll, bleiben die Lagencords frei von Spannung, wenn der aufgebaute Reifen unmittelbar nach der Vulkanisation aus der Form entnommen wird, um die Kontraktion des Reifens zu bewirken, so daß es tatsächlich schwierig ist, eine gewünschte Karkassenlinie im Seitenwandbereich des Reifens zu erhalten. Weiterhin wird, wenn man den erhaltenen Reifen nach der Vulkanisation unter hohem Innendruck erkalten läßt (PCI), das endgültige Reifenprofil vollständig verschieden von der Form, die während der Formgebung gegeben worden ist.

Bei Untersuchungen des Polyestercords wurde nun gefunden, daß die angestrebte Leistung bzw. Güte des Reifens zunächst dadurch erhalten werden kann, daß man die Dehnung Δ E unter einer Spannung von 18 g/tex (2 g/d) auf nicht weniger als 5% einstellt und die Summe aus Δ S und 0,4 Δ E (wobei Δ S die Wärmeschrumpfung bedeutet) auf nicht mehr als 5,0% in der Polyesterfaser.

Der Polyestercord wird erhalten durch Verzwirnen von mehreren Polyesterfasern derart, daß die durch die Gleichung

angegebene Verzwirnungskonstante innerhalb des Bereichs von 0,4 bis 0,6 liegt, anschließendes Aufbringen einer RFL-Lösung, das heißt einer durch Mischen erhaltenen wäßrigen Lösung von Resorcin, Formaldehyd und Latex, die üblicherweise als Klebmittel Verwendung findet, auf den erhaltenen Cord und anschließende Wärmebehandlung des so beschichteten Cords bei einer Temperatur von 230°C bis zum Schmelzpunkt. Die Polyesterfaser soll eine Grenzviskositätszahl von 0,75 bis 1,10, ein spezifisches Gewicht ρ von 1,356 bis 1,390, eine Doppelbrechung Δ N von 155 bis 165 × 10^-3 bis 195 × 10^-3 sowie eine Anzahl endständiger Carboxylgruppen von nicht mehr als 20 Äquivalenten je Tonne aufweisen.

Zwar kann durch Verwendung von Stahlcord, Cord aus Poly(1,4-phenylenterephthalamid) oder ähnlichem wie oben erwähnte Kontraktion bzw. Schrumpfung unterdrückt werden, weil der Elastizitätsmodul dieser Corde zu hoch liegt; es besteht aber die Gefahr, daß dabei der Fahrkomfort beeinträchtigt wird. Andererseits ist bei Verwendung von Reyoncord, der als allgemein verwendbarer Cord weit verbreitet ist, die Abnahme der Festigkeit in einem Karkassenbereich entsprechend der Profilkurve des Schulterbereiches deutlich sichtbar; außerdem ist dann der Widerstand gegenüber Stößen von der Straßenoberfläche gering.

Der Grund, warum das Verhältnis R/R′ in der Profilkurve des Schulterbereiches auf den Bereich von 0,65 bis 0,85 begrenzt ist, liegt in der Tatsache, daß, wenn das Verhältnis kleiner als 0,65 ist, die Biegesteifigkeit der Karkasse im Schulterbereich sehr stark verringert wird und die Deformation sich in einer relativ dickeren Region des Schulterbereichs konzentriert, um dazu beizutragen, daß keine Verminderung des Rollwiderstandes eintritt. Übersteigt andererseits das Verhältnis den Wert von 0,85, so wird die Biegesteifigkeit zu hoch auf Grund der Zunahme der Spannung, die auf die Karkasse einwirkt, so daß dies nicht nur zu keiner Verminderung des Rollwiderstandes führt, sondern auch noch den Fahrkomfort verschlechtert.

Hinsichtlich der Profilkurve des Basisbereiches in der Karkassenlinie wird - wenn die größte Entfernung f von dem Bezugsbogen weniger als 5 mm beträgt - nicht die erforderliche Steifigkeit in den Wulstbereichen erreicht, so daß eine ausreichende Stabilität beim Kurvenfahren nicht sichergestellt werden kann. Wenn andererseits f größer ist als 10 mm, so ist es allgemein schwer, das Verhältnis R/R′ im Bereich 0,65 bis 0,85 festzulegen bzw. einzustellen und der Fahrkomfort wird verschlechtert. Deshalb muß der Wert für f innerhalb des Bereiches von 5 bis 10 mm liegen.

Der Polyestercord hat eine geringe Wärmeschrumpfung und einen niedrigen Elastizitätsmodul. Im einzelnen ist es für den Polyestercord erforderlich, daß die Dehnung Δ E unter einem Zug von 18 g/tex nicht weniger als 5% beträgt und daß die Summe aus 0,4 Δ E und der Wärmeschrumpfung Δ S nicht mehr als 5% beträgt. Der Begriff "Wärmeschrumpfung Δ S" ist hier definiert durch die Schrumpfung einer 50 cm langen Cordprobe, nachdem sie 30 Minuten bei 177°C unter einer Last von 50 g gehalten worden ist. Wenn die Dehnung Δ E nicht weniger als 5% beträgt und der Wert Δ S + 0,4 Δ E über 5,0% hinausgeht, wird Δ S mehr als 3%, und in diesem Falle ist es schwer, das angestrebte Karkassen- Radialprofil zu erreichen. Liegt außerdem Δ E unter 5%, so wird der Fahrkomfort nachteilig verändert.

Der Grund, warum die Verzwirnungskonstante NT des Polyestercords, angegeben durch die obige Gleichung (1), auf den Bereich von 0,4 bis 0,6 begrenzt ist, beruht auf der Tatsache, daß wenn die Verzwirnungskonstante NT weniger als 0,4 beträgt, der Widerstand gegenüber Biegeermüdung außerordentlich gering ist, während andererseits, wenn NT mehr als 0,6 beträgt, es unmöglich ist, die erforderliche Festigkeit und Wärmeschrumpfung zu erzielen und es vor allem unmöglich ist, den Wert Δ S + 0,4Δ E in einem Bereich von nicht mehr als 5% zu halten.

Wenn die Grenzviskositätszahl nicht mehr als 1,10 beträgt, erweist sich die Wärmeschrumpfung der Polyesterfaser für den obigen Cord als vorteilhaft; liegt hingegen die Grenzviskositätszahl unterhalb 0,75, so wird keine ausreichende Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit erreicht. Derartige Fasern sind daher nicht für den Lagencord der Karkasse geeignet. Liegt andererseits die Grenzviskositätszahl über 1,10, so ist es schwierig, das oben erwähnte Erfordernis von Δ S + 0,4Δ E 5% als Cordeigenschaften nach der Wärmebehandlung im Anschluß an das Eintauchen in die RFL-Lösung (gemischte wäßrige Lösung von Resorcin, Formaldehyd und Latex), die üblicherweise als Klebstoff bzw. Klebmittel verwendet wird, zu erfüllen. Beträgt die Doppelbrechung Δ N weniger als 165 × 10^-3, so ist die Beständigkeit gegenüber Wärmeabbau und die Festigkeit nach der Eintauch-Behandlung unzureichend; liegt andererseits die Doppelbrechung über 195 × 10^-3, so ist es unmöglich, vollständig beständige (stabile) kristalline und amorphe Zustände des Cords zu erreichen. Beträgt schließlich die Anzahl der endständigen Carboxylgruppen mehr als 20 Äquivalente je Tonne, so sind die daraus erhaltenen Corde ungeeignet als Reifencord auf Grund der Beeinträchtigung des Widerstandes gegenüber Abbau in der Hitze der Corde im Kautschuk bzw. Gummi.

Bei der Reifenherstellung durch Vulkanisation in der Form nach dem allgemeinen Reifenaufbau unter Verwendung der Poylestercorde mit den oben näher bezeichneten Eigenschaften als Lagencord für die Karkasse und unter Einstellung des Karkassen-Radialprofils, wie oben angegeben, wird der Reifen vorzugsweise unmittelbar nach der Vulkanisation aus der Vulkanisationstemperatur unter einem Innendruck von nicht mehr als 1,47 bar abgekühlt.

Das erfindungsgemäße Karkassen-Radialprofil ist ein Profil, das sich absichtlich von der natürlichen Gleichgewichtsform unterscheidet und auf Reifen mit beliebigen Aspekt- bzw. Höhen-/Breitenverhältnissen anwendbar ist.

Dieses Profil wurde vor allem auf Grund von Ergebnissen der nachfolgenden Untersuchungen über den Deformationszustand der Seitenwandbereiche beim Fahren des Gürtelreifens unter Belastung entwickelt.

Allgemein wird bei der Deformation des Seitenwandbereiches eine Biegedeformation und eine Scherdeformation unterschieden. Die Biegedeformation erfolgt (Krümmungsdeformation) überwiegend in einem niederen Bereich (oder einen Bereich nahe des Wulstbereiches) der Seitenwand, während die Scherdeformation hauptsächlich einen oberen Bereich (d. h. den Bereich nahe der Lauffläche bzw. Aufstandsfläche) der Seitenwand betrifft.

Wird der Reifen mit Belastung gefahren, so ist die Scherdeformation in dem oberen Bereich des Seitenwandbereiches in einer Stellung gerade unterhalb der Last gering, nimmt aber in der Nähe der vertieften und erhabenen Bereiche gegenüber dem Boden, d. h. des Profils, stark zu und trägt somit beträchtlich zum Energieverbrauch insgesamt bei.

Da die Scherdeformation bzw. Deformation unter Scherbeanspruchung und die Biegedeformation umgekehrt proportional sind, nimmt die Scherdeformation ab, wenn die Biegedeformation zunimmt.

Da der obere Bereich der Seitenwand allgemein eine relativ geringe Stärke aufweist, kann der Energieverbrauch insgesamt verringert werden, indem die Scherdeformation verringert wird, die in so hohem Maße zum Energieverbrauch beiträgt, selbst wenn die Biegedeformation, die konzentriert in der Stellung gerade unterhalb der Last bzw. Beladung auftritt, leicht erhöht bzw. verstärkt wird.

Um die Biegedeformation im oberen Bereich der Seitenwand zu verstärken oder zu erhöhen, muß die Krümmung in der Profilkurve des Schulterbereiches der Karkasse größer, d. h. stärker gemacht werden, der dem oberen Bereich des Seitenwandbereiches entspricht, wenn der Reifen unter normalem Innendruck auf eine normale Felge montiert ist. Auf Grund zahlreicher Untersuchungen hinsichtlich des Krümmungsradius R dieser Profilkurve wurde das Verhältnis R/R′, in dem R′ der Radius des Bezugsbogens, wie in Fig. 1 gezeigt, ist, innerhalb des oben definierten Bereiches festgelegt.

Der Bogen BEC, wie in Fig. 1 gezeigt, ist lediglich ein Bezugsbogen und wesentlich von dem Karkassen-Radialprofil entsprechend der natürlichen Gleichgewichtsform verschieden, weil der obere Bereich des Seitenwandbereiches eine relativ geringe Stärke aufweist und relativ wenig starr ist, aber das Karkassen-Radialprofil, das auf der natürlichen Gleichgewichtsform basiert, sich sehr stark einem Teil EC des Bogens annähert.

Dies bedeutet, daß der Wert von 0,65 bis 0,85 für das Verhältnis R/R′ nicht erreicht werden kann, wenn nicht die natürliche Gleichgewichtsform verändert wird.

Ist das Verhältnis R/R′ größer als 0,85, so ist es unmöglich, eine Verbesserung des Rollwiderstandes durch Abnahme der Scherdeformation im oberen Bereich des Seitenwandbereiches durch vorsätzliche Abweichung von der natürlichen Gleichgewichtsform zufriedenstellend zu erreichen, wie im nachfolgenden Beispiel beschrieben ist. Andererseits konzentriert sich, wenn das Verhältnis R/R′ weniger als 0,65 beträgt, die Biegedeformation in einem relativ starken Stützbereich, wodurch die Verbesserung des Rollwiderstandes durch die Abnahme der Scherdeformation aufgehoben wird, wie oben erwähnt.

Der Energieverbrauch auf Grund der Biegedeformation in dem unteren Bereich des Seitenwandbereiches kann allgemein durch folgende Gleichung wiedergegeben werden:

Energieverbrauch = A · E · tan δ · ( Δ C) ² · S (2),

in der A eine Konstante ist, E der Elastizitätskoeffizient des unteren Bereiches der Seitenwand (des Reifens), Δ C die durch die Biegedeformation hervorgerufene Änderung der Krümmung im unteren Bereich der Seitenwand und S die Länge des unteren Bereiches der Seitenwand, gemessen von einem Punkt aus, der der maximalen Breite der Karkasse entspricht.

Es ergibt sich hieraus, daß wenn E, tan δ und S im wesentlichen konstant gehalten werden, der Energieverbrauch zu ( Δ C) ² proportional ist. Nun wurde die Änderung der Krümmung im unteren Bereich der Seitenwand gemessen, wenn tatsächlich eine Last auf den Reifen angewandt bzw. einwirken gelassen wurde; hierdurch wurden folgende Ergebnisse erzielt:

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird beim Einwirken einer normalen Last auf den Reifen der untere Bereich der Seitenwand zu einem Profil von umgekehrtem R deformiert. Anders gesagt, das konvexe Außenprofil mit dem Krümmungsradius R₁ vor der Deformation wird zu dem konkaven Außenprofil mit dem Krümmungsradius R₂ nach der Deformation unter Last verändert. Darüber hinaus kann die Änderung der Krümmung ( Δ C) ² im unteren Bereich der Seitenwand durch folgende Gleichung wiedergegeben werden:

Ist der Reifen auf eine normale Felge unter normalem Innendruck montiert, so beträgt - wenn der untere Bereich der Seitenwand bereits das umgekehrte R-Profil aufweist - die Änderung der Krümmung ( Δ C′) ²:

die deutlich geringer ist als ( Δ C) ² der Gleichung (3), so daß der Energieverbrauch in Übereinstimmung mit der Gleichung (2) gesenkt werden kann.

Unter diesem Gesichtspunkt ist es günstig, daß umgekehrte R-Profil dem unteren Bereich der Seitenwand zu geben, wenn der Reifen auf Normalinnendruck aufgepumpt ist. Es ist vor allem günstig, die Krümmung der Karkasse selbst umzukehren unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Biegedeformation hauptsächlich an der Karkasse produziert wird, die dem erzeugten Innendruck ausgesetzt ist.

Es wurden Untersuchungen durchgeführt hinsichtlich des Grades der Umkehr der Krümmung der Karkasse. Als Ergebnis wurde gefunden, daß dieser Grad wiedergegeben werden kann durch den maximalen Abstand (größte Entfernung) f zwischen der Karkassenlinie FB und dem Bogen  , wie in Fig. 1 gezeigt, und der angemessene Bereich für f macht 5 bis 10 mm aus.

Wie zuvor erwähnt, ist der Bogen   lediglich der Bezugsbogen und unterscheidet sich von dem Karkassen-Radialprofil, das auf der natürlicher Gleichgewichtsform basiert. Vor allem wird der untere Bereich der Seitenwand ein Bereich mit relativ hoher Steifigkeit, weil die Karkasse um den Wulstkern herum radial nach außen gerichtet umgeschlagen und ein Kautschuk- bzw. Gummifüllstoff zwischen die Karkasse und deren Umschlagteil oder -bereich eingefüllt ist, um den Wulstbereich zu verstärken. Das auf der natürlichen Gleichgewichtsform beruhende Karkassen-Radialprofil liegt daher allgemein innerhalb des in Fig. 1 gezeigten Bogens  .

Der Wert von 5 bis 10 mm für f kann jedoch nur erreicht werden, wenn die Karkassenlinie vorsätzlich gegenüber der natürlichen Gleichgewichtsform verändert und die Krümmung der Karkasse in dem unteren Bereich der Seitenwand umgekehrt wird, was sich deutlich von der üblichen Gleichgewichtsform unterscheidet. Liegt der Wert für f unterhalb 5 mm, so kann der Energieverbrauch in Übereinstimmung mit den obigen Gleichungen (2) bis (4) nicht zufriedenstellend gesenkt werden; macht f hingegen mehr als 10 mm aus, so wird nicht nur die Spannung der Karkasse in dem unteren Bereich der Seitenwand unter dem erzeugten Innendruck zu hoch und beeinträchtigt die Dauerhaftigkeit, sondern es wird der Sitz von Reifen und Felge verschlechtert.

Auf diese Weise nimmt die Deformation unter dem erzeugten Innendruck im unteren Bereich der Seitenwand (des Reifens) unterhalb der Stellung entsprechend der maximalen Breite der Karkasse zu und dies beeinflußt die Spannungsverteilung der Karkasse. Infolgedessen ist die Spannung der Karkasse in der Nähe des Wulstbereiches groß, der eine größere Deformation nach außen und eine größere scheinbare Steifigkeit aufweist, während die Außendeformation bzw. Deformation nach außen gering ist in einem Bereich, der sich von dem oberen Bereich der Seitenwand zu dem Stützbereich hin erstreckt, so daß die Spannung der Karkasse in diesem Bereich relativ gering ist und zu einer geringeren scheinbaren Steifigkeit führt. Hierdurch wird der Rollwiderstand verbessert, während gleichzeitig die übrigen Eigenschaften, wie Kurvenstabilität, Fahr- bzw. Abrollkomfort gegen Erschütterungen und Rutschfestigkeit auf nasser Straße, ausgewogen bleiben, wie weiter unten noch angegeben.

Wenn dem Reifen ein Gleitwinkel gegeben wird, wirkt eine Seitenkraft auf den Reifen und verursacht die seitliche Deformation des Reifens. Beim erfindungsgemäßen Reifen hingegen wird die Steifigkeit gegenüber der Seitendeformation größer, da die Spannung der Karkasse in der Nähe des Wulstbereiches hoch und die scheinbare Steifigkeit groß ist, so daß eine hohe Kurvenfahrkraft und besonders gute Kurvenstabilität bei einem großen (weiten) Gleitwinkel entwickelt werden.

Dieser verbesserte Effekt wird besonders deutlich auf trockener Straßenoberfläche, aber auch auf nasser Straßenoberfläche beobachtet. Beispielsweise ergibt sich dieser Effekt deutlich durch den Unterschied in der Fahrzeit, die für die gleiche Slalomstrecke auf nasser Straße (wie auf trockener Straße) benötigt wird.

Als nächstes wird der Fahrkomfort gegenüber Erschütterungen erläutert, wenn die Reifen über auf einer Straßenoberfläche willkürlich verteilte Erhöhungen rollen. Bei einem gewöhnlichen Gürtelreifen ist, da der Gürtel aus mehreren Gürtellagen, die jeweils Corde mit einem hohen Elastizitätsmodul in einem sehr engen bzw. spitzen Winkel zur Reifenmittelebene enthalten, über dem Laufflächenbereich bzw. der Aufstandsfläche der Karkasse angeordnet ist, die Biegesteifigkeit in der Richtung der Dicke bzw. Stärke der Lauffläche außerordentlich hoch. Infolgedessen wird die Lauffläche beim Fahren über Erhebungen der Straßenoberfläche nicht vollständig deformiert, so daß nicht der gesamte Stoß, der an der Lauffläche erzeugt wird, vom Seitenwandbereich absorbiert bzw. aufgefangen werden kann und ein Teil dessen durch den Wulstbereich und den Felgen- bzw. Radkranz auf die Reifen-Achswelle übertragen wird und dadurch Vibrierungen bzw. Erschütterungen erzeugt. Die Verbesserung des Fahrkomforts gegenüber derartigen durch Stoß erzeugten Erschütterungen beruht hauptsächlich darauf, wie der Stoß durch eine Fläche oder einen Bereich, die bzw. der sich vom Seitenwandbereich zum Wulstbereich hin erstreckt, absorbiert und gedämpft wird. Im Falle des erfindungsgemäßen Karkassen- Radialprofils ist die Spannung der Karkassenlage in dem Bereich niedrig, der sich von dem oberen Bereich der Seitenwand zu dem Stützbereich hin erstreckt und die scheinbare Steifigkeit ist gering; dies bedingt die Verbesserung der stoß-absorbierenden Eigenschaft.

Für die Dämpfungseigenschaft gegenüber durch Stoß erzeugte Erschütterung ist die Funktion der gedämpften Vibration oder Erschütterung maßgeblich, die durch folgende Gleichung wiedergegeben wird:

F(t) = B e^{- γ t} sin[2 π (t - t₀)/T ] (5),

in der F(t) die Schlagkraft, B die Amplitude der Erschütterung (bzw. Schwingung), q der Dämpfungskoeffizient und T die Periode der Erschütterung (bzw. Schwingung) ist. Die Zeit, die zum Dämpfen der Amplitude der Erschütterung B auf B/e benötigt wird, wird durch die folgende Gleichung als Dämpfungszeit definiert:

t = l/γ (6).

In diesem Zusammenhang wurde das Karkassen-Radialprofil nach der Erfindung mit einem Karkassen-Radialprofil auf der Basis der natürlichen Gleichgewichtsform verglichen. Im Falle des Karkassen-Radialprofils nach der Erfindung ist die Spannung (der Zug) der Karkassenlage in dem Bereich, der sich von dem oberen Bereich der Seitenwand zum Stützbereich hin erstreckt, gering, ebenso die scheinbare Steifigkeit, so daß die Dämpfungszeit länger wird, d. h. die Stoß-Erschütterung läßt sich schwer dämpfen. Infolgedessen kann, wenn die Dämpfungseigenschaft verbessert werden kann, unter Verwendung des Karkassen- Radialprofils nach der Erfindung, das Problem, daß die Verbesserung des Rollwiderstandes zu einer Verschlechterung von anderen Eigenschaften bzw. Leistungen des Reifens führt, wie oben angegeben, gelöst werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt der Gürtelreifen nach der Erfindung eine Verstärkung für den Reifenkörper, bestehend aus einer Karkasse 3 zusammengesetzt aus mindestens einer gummierten Cordlage, enthaltend Corde aus organischen Fasern, angeordnet in im wesentlichen der radialen bzw. Gürtelebene des Reifens, wobei diese Lage um jeden Wulstkern 1 von innen nach außen gewickelt ist, so daß ein Kautschuk- bzw. Gummifüller 2 dazwischen angeordnet ist, die sich vorzugsweise weiter nach außen in radialer Richtung erstreckt, sowie einen Gürtel 4, der um den Kronenbereich der Karkasse 3 herum über der Karkasse angeordnet ist und aus mindestens zwei gummierten Lagen besteht, die jeweils Corde mit hohem Elastizitätsmodul enthalten, die in einem relativ kleinen bzw. spitzen Winkel zur Reifenmittelebene angeordnet sind und die einander überkreuzen; der Reifen umfaßt weiterhin ein Kautschukteil oder -element für einen Seitenwandbereich 5 auf jeder Seite der Karkasse 3 sowie einen Kautschukteil für den Laufflächenbereich 6 auf dem Außenumfang des Gürtels 4. In montiertem Zustand dieses Reifens auf einer Felge 7 unter Innendruck weist die Karkasse ein solches Gürtel- bzw. Radialprofil im Reifenquerschnitt auf, daß das Verhältnis R/R′ innerhalb des Bereiches von 0,65 bis 0,85 liegt und der Wert für f innerhalb des Bereiches 5 bis 10 mm, wobei R der Radius eines Kreises ist, der durch die Punkte F, I und C geht, R′ der Radius eines Kreises ist, der durch die Punkte B, E und C geht und f der maximale Abstand zwischen einem Teil FB der Karkasse 3 und einem Bogen  ist, gesehen aus der Richtung dieses Bogens, mit der Maßgabe, daß ein Punkt A ein Punkt der Außenfläche des Reifens auf der Felgenaußenseite ist, ein Punkt B einen Schnittpunkt bedeutet zwischen der Karkasse 3 und einer Geraden, die sich von dem Punkt A zum Reifeninneren parallel zur Rotationsachse des Reifens erstreckt, ein Punkt C einen Schnittpunkt zwischen der Karkasse 3 und einer rechtwinkligen Geraden ist, die vom Punkt B in radialer Richtung des Reifens gezogen ist, ein Punkt D den Mittelpunkt des geraden Segmentes darstellt, ein Punkt E ein Schnittpunkt zwischen einer Geraden, die durch den Mittelpunkt D parallel zur Rotationsachse des Reifens verläuft und einer Geraden ist, die durch einen Punkt F an der maximalen Breite der Karkasse geht und senkrecht zur Rotationsachse des Reifens gezogen ist, ein Punkt G, der ein Schnittpunkt ist zwischen einer Geraden, die vom Punkt F zum Reifeninneren hin parallel zur Rotationsachse des Reifens gezogen ist und des Segmentes , ein Punkt H der Mittelpunkt ist eines geraden Segmentes , und ein Punkt I ein Schnittpunkt ist zwischen der Karkasse 3 und einer Geraden, die parallel zur Rotationsachse des Reifens durch den Punkt H verläuft.

Die obige Erläuterung ist an Hand der linken Hälfte des Reifens, wie in Fig. 3 gezeigt, gegeben; die rechte Hälfte des Reifens ist in der Zeichnung nicht berücksichtigt, da der Reifen in seiner linken und seiner rechten Hälfte symmetrisch mit Bezug auf die Äquatorialebene O-O des Reifens aufgebaut ist.

Polyestercode mit den obenerwähnten Eigenschaften werden für die Karkasse 3 verwendet und der Gürtel 4 ist aus mehreren Lagen zusammengesetzt, die nicht streckbare bzw. nicht dehnbare Corde enthalten, wie Metallcorde, beispielsweise Stahlcorde, Corde aus organischen Fasern, beispielsweise Reyon, Polyester, aromatische Polyamidfasern oder ähnliches, Glasfasercorde und anderes mehr, die in einem spitzen Winkel von 10 bis 25° mit Bezug auf die Äquatorialebene des Reifens (Reifenmittelebene) angeordnet sind und einander überkreuzen.

Die Anordnung des Gürtels 4 kann nach beliebig bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise werden die einzelnen Lagen des Gürtels 4 übereinander um den Kronenbereich an beiden freien Enden aufgebracht; oder es wird mindestens eine Lage mit in der Wärme schrumpfbaren Corden, wie Nyloncorden, die parallel zur Äquatorialebene des Reifens angeordnet sind, auf der Außen-Umfangslinie des Gürtels 4 als zusätzliche oder Hilfslage aufgebracht, um zumindest die Kanten bzw. freien Enden der Gürtellage zu bedecken; oder es wird mindestens eine Lage des Gürtels an beiden Enden bzw. Kanten nach der Innenseite oder der Außenseite der anderen Lagen gefaltet bzw. umgeschlagen.

Das Karkassen-Gürtelprofil (bzw. -Radialprofil), das absichtlich von der natürlichen Gleichgewichtsform abweicht, wie oben angegeben, wird beibehalten, wenn der Reifen unter normalem Innendruck aufgepumpt wird, wodurch die Dämpfungseigenschaft gegen Stoß-Erschütterung verbessert sind. Der Gummifüller 2 kann aus einer einzigen Gummimasse, wie in Fig. 3 gezeigt, oder aus zwei oder mehr Gummimassen bestehen. Im letzteren Falle wird eine Gummimasse mit dem größten Volumen unter diesen Massen mit Eigenschaften hoher Härte und Hysterese versehen.

Die Eigenschaften des Gürtelreifens werden im folgenden Beispiel näher erläutert.

Es wurden zehn Reifen getestet, wobei Reifen Nr. 1 zur Kontrolle bzw. Blindprobe diente, Reifen Nr. 2 und 3 nach der Erfindung aufgebaut waren und die Reifen Nr. 4 bis 10 zum Vergleich dienten. Die Herstellung erfolgte gemäß den Angaben in der nachfolgenden Tabelle 1. Bei diesen Reifen bestand die Karkasse 3 aus einer einzelnen Cordlage, enthaltend 1500 D/2 Polyestercorde, die in einem Winkel von 90° zur Äquatorialebene des Reifens angeordnet waren; der Gürtel 4 bestand aus zwei Lagen, die jeweils Stahlcorde enthielten (Verzwirnungs- bzw. Verdrehungskonstruktion 1 × 5 × 0,25 mm) und die in einem Winkel von 17° mit Bezug auf die Äquatorialebene des Reifens angeordnet waren, wobei sich die Corde der beiden Lagen gegenseitig überkreuzten. Die Ergebnisse der Vergleiche zwischen den einzelnen Reifen sind in der folgenden Tabelle 1 an Hand einer Bewertung angegeben, bei der mit 100 die Reifeneigenschaften bzw. -leistungen einschließlich des Rollwiderstandes des Kontrollreifens Nr. 1 bezeichnet werden.

Der Rollwiderstand wurde weiterhin wie folgt bewertet:
Der Teststreifen wurde auf einer Stahltrommel mit Durchmesser 707 mm rotiert, die durch einen Motor bis zu einer Geschwindigkeit von 50 km/h oder 100 km/h angetrieben wurde; dann wurde der Motorantrieb gestoppt und die Trommel drehte sich auf Grund ihrer Trägheit alleine weiter. Auf Grund der Geschwindigkeitsabnahme bzw. Verlangsamung der Trommel wurde der Rollwiderstand berechnet.

Wie oben angegeben, kann der Rollwiderstand in weitem Maße in einem gut ausgeglichenen Verhältnis zusammen mit Kurvenstabilität, Fahrkomfort gegen Erschütterung und Rutschfestigkeit auf nasser Straße verbessert werden, indem das Radialprofil der Karkasse wie beschrieben gestaltet und mit dem Material und den Eigenschaften der Corde für die Karkassenlage kombiniert wird.

Claims (3)

1. Gürtelreifen mit einer Reifenkontur, die ein Verhältnis R/R′ von 0,65 bis 0,85 besitzt

• a) R′ ist der Radius des Bezugsbogens BEC;
  B ist der Schnittpunkt der Karkassenlinie (3) und einer Geraden, die parallel zur Drehachse des Reifens ist und durch einen Punkt A geht, an dem sich der Reifen vom Felgenrad löst;
  C ist der Schnittpunkt der Karkassenlinie (3) mit einer Geraden, die senkrecht zu der Drehachse ist und durch B geht;
  E ist der Schnittpunkt der Geraden, welche durch den Mittelpunkt D der Geraden BC geht und parallel zur Drehachse ist, und einer Geraden, welche durch die maximale Karkassenbreite F geht und senkrecht zur Drehachse ist; und
• b) R ist der Radius der Reifenkontur der Schulter, der durch die Punkte F, I und C geht;
  I ist der Schnittpunkt zwischen der Karkassenlinie (3) und einer Geraden, die parallel zur Rotationsachse des Reifens durch H verläuft;
  H ist der Mittelpunkt des Abschnitts GC der Geraden BC;
  G ist der Schnittpunkt zwischen einer Geraden, die vom Punkt F zum Reifeninneren hin parallel zur Rotationsachse verläuft, mit der Geraden BC und die einen größeren Abstand f zwischen dem Bezugsbogen BEC und der Karkassenlinie FB von 5 bis 10 mm aufweist;

mit einem Gürtel aus zumindest zwei übereinander liegenden Cordlagen um den Kronenbereich der Karkasse, deren Corde in einem relativ kleinen Winkel zur Umfangsebene des Reifens angeordnet sind und sich überkreuzen,
und mit einer Karkasse von mindestens einer Polyestercordlage, die von der Innenseite zur Außenseite um den Wulstkern geschlagen ist, wobei die Corde aus einem Polyester mit einer Grenzviskosität von 0,75 bis 1,10, einem spezifischen Gewicht von 1,356 bis 1,390 g/cm³, einer Doppelbrechung Δ N von 155 · 10^-3 bis 195 · 10^-3 und einer Anzahl endständiger Carboxylgruppen von nicht mehr als 20 val/t bestehen, und der Polyestercord eine Dehnung Δ E von nicht weniger als 5% unter einem Zug von 18 g/tex aufweist und die Summe Δ S + 0,4 Δ E nicht mehr als 5% beträgt und Δ S die Wärmeschrumpfung des Cordes angibt.

2. Gürtelreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyestercord zusammengesetzt ist aus einem Bündel einer Vielzahl von Fäden mit einer Zwirnungskonstante NT von 0,4 bis 0,6, definiert durch die Gleichung in der N die Zwirnungszahl je 10 cm Cordlänge, D der Gesamttiter des Cordes und ρ das spezifische Gewicht des Fadens ist.