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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen
für Schwerlastverwendung, in welchem die Schulterabnutzung
verringert ist und die Spurtreue verbessert ist.
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In den Reifen für schwere Fahrzeuge, zum Beispiel LKW,
Bussen und dergleichen, ist eine rechteckige Schulter, in
welcher wie in Fig. 4 gezeigt, eine auswärtsgekrümmte
Laufflächenaußenseite (a) und eine einwärtsgekrümmte
Strebenaußenseite (b) sich an den Laufflächenrändern bei ungefähr einem
rechten Winkel schneiden, verwendet worden.
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Eine derartige rechteckige Schulter hat den Vorzug einer
gleichmäßigen Bodendruckverteilung, und dadurch wird die
ungleichmäßige Laufflächenabnutzung weniger und das
Abnutzungsleben der Lauffläche ist ausgezeichnet.
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In derartigen Reifen mit einer rechteckigen Schulter sind
die Laufflächenränder jedoch anfällig, während des Laufens
auf groben Straßen beschädigt zu werden, und weiter ist die
Richtungsstabilität nicht gut. Das heißt, Wandern des
Fahrzeugs tritt während des Laufens auf einer Straße mit einer
Oberfläche auf, die unregelmäßig in der lateralen Richtung
geneigt ist, zum Beispiel einer ausgefahrenen Straße.
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Die in weitem Maße verwendeten Gegenmaßnahmen für derartige
Probleme sind, eine runde Schulter zu verwenden, in welcher
der Laufflächenteil (c) mit einem Bogen (R) wie in Fig. 5
gezeigt abgerundet ist; oder eine verjüngte Schulter, in
welcher der Laufflächenrandteil durch eine abgeschrägte
Außenseite (e) wie in Fig. 6 gezeigt, gebildet ist. Ein
derartiger Reifen ist auch aus der EP-A-0 267 139 bekannt.
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Jedoch tritt in Reifen mit einer runden Schulter, wenn der
Bodendruck in dem Bereich nahe dem Laufflächenrand
verringert wird, Schulterabnutzung auf, in welcher die
Laufflächenschulterteile auf schnelle Weise im Vergleich mit den
Laufflächenkronenteilen abgenutzt sind.
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Auf der anderen Seite ist in Reifen mit einer abgeschrägten
Schulter die Verbesserung der Spurtreue nicht hinreichend.
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen
Schwerlastreifen zu schaffen, welcher sowohl bezüglich der
Spurtreue als auch der Schulterabnutzungsleistungsfähigkeit
verbessert ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein
Luftreifen für Schwerlast ein Laufflächenprofil, das sich
zwischen Laufflächenrändern (PT) erstreckt, ein
Strebeprofil, das sich radial einwärts von einem Punkt (PB) auf
der Oberfläche von jeder Reifenseitenwand erstreckt, und ein
verbindendes Profil, das sich zwischen jedem Laufflächenrand
(PT) und dem Punkt (PB) erstreckt, worin in einem
Querschnitt, der die Reifenachse einschließt, das
Laufflächenprofil durch einen Bogen gebildet ist, der eine auswärts
hervorstehende konvexe Krümmung eines Radius (TR) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes Strebeprofil durch einen
Bogen mit einer einwärts vorstehenden konkaven Krümmung
eines Radius (BR) gebildet ist, jedes verbindende Profil
durch einen Bogen mit einer auswärts hervorstehenden
konvexen Krümmung gebildet ist und das Laufflächenprofil an
dem Laufflächenrand (PT) schneidet, um eine gewinkelte Ecke
zu bilden, und auf glatte Weise mit dem Strebeprofil an dem
Punkt (PB) verbunden ist, das Verhältnis (t/m) des radialen
Abstandes (t) zwischen dem Laufflächenrand (PT) und dem
Äguatorialpunkt (C) auf dem Laufflächenprofil zum axialen
Abstand (m) dazwischen 0,09 bis 0,12 beträgt, das Verhältnis
(m/L) des axialen Abstandes (m) zum axialen Abstand (L)
zwischen dem Äquatorialpunkt (C) und einem imaginärem Punkt
(PS) bei welchem der Laufflächenbogen mit dem
Krümmungsradius (TR) und der Strebebogen mit dem Krümmungsradius (BR)
einander schneiden, wenn sie verlängert werden, 0,85 bis
0,95 beträgt, und der Neigungswinkel (0) der tangentialen
Linie (T) auf das Verbindungsprofil, gezeichnet bei jedem
Laufflächenrand (PT) 20 bis 60 Grad mit Bezug auf die
radiale Richtung des Reifens beträgt.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun
detailliert mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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Fig. 1 eine Querschnittsansicht ist, die ein
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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Fig. 2 ein Diagramm ist, das das Profil davon
zeigt;
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Fig. 3 eine entwickelte Draufsicht ist, die das
Laufflächenmuster davon zeigt; und
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Fig. 4 - 6 schematische Querschnittsansichten sind, die
jede ein Profil nach dem Stand der Technik
zeigen.
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In Fig. 1 ist Schwerlastreifen 1 ein Lastkraftwagen-/ Bus-
Radialreifen mit einer typischen Größe von 10.00R20-14PR und
ist in dem normal aufgepumpten Zustand gezeigt, aufgezogen
auf der spezifizierten Felge der Größe 7,50VX20 und
aufgepumpt auf den maximalen spezifizierten Druck.
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Der Reifen 1 hat ein Laufflächenteil 5, ein Paar von axial
beabstandeten Wulstteilen 3 und ein Paar von
Seitenwandteilen
4, die sich dazwischen erstrecken.
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Der Reifen 1 umfaßt ein Paar von Wulstkernen 2, von denen
einer in jedem Wulstteil angeordnet ist, eine Karkasse 6 mit
zumindest einer Lage von Korden, die sich zwischen den
Wulstteilen erstrecken und um die Wulstkerne von der axialen
Innenseite zu der Außenseite davon umgeschlagen sind, einen
steifen Gürtel 7, der radial außerhalb der Karkasse und
innerhalb einer Gummilauffläche angeordnet ist, und einen
Wulstscheitel 9 angeordnet in jedem Wulstteil und zwar
zwischen dem umgeschlagenen Teil der Karkassenlage und dem
Hauptteil.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die Karkasse aus einer
Lage 6A von Korden zusammengesetzt, die radial in einem Winkel
von 70 bis 90 Grad mit Bezug auf den Reifenäquator CO
angeordnet sind.
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Für die Karkassenkorde werden Stahlkorde verwendet, aber
organische Faserkorde, zum Beispiel Nylon, Polyester, Rayon,
aromatisches Polyamid und dergleichen und anorganische
Faserkorde können verwendet werden.
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Der Gürtel 7 in diesem Ausführungsbeispiel ist aus ersten
bis vierten Schichten 7A, 7B, 7C und 7D zusammengesetzt, die
in dieser Reihenfolge von der radial inneren Karkassenseite
zu der äußeren Seite angeordnet sind.
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Die radial innerste Gürtellage 7A ist aus Stahlkorden
zusammengesetzt, die in einem Winkel von 40 bis 70 Grad mit Bezug
auf den Reifenäquator CO gelegt sind und die zweiten bis
vierten Gürtellagen 7B - 7D sind jede zusammengesetzt aus
Stahlkorden, die in einem Winkel von 10 bis 30 Grad mit
Bezug auf den Reifenäquator gelegt sind.
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Mit Hinblick auf die Kordneigungen, die auf dem
Reifenäquator basieren, sind, um einen steifen triangulierten Aufbau
für den Gürtel zu schaffen, die erste Lage 7A und die zweite
Lage 7B in der gleichen Richtung geneigt, aber die zweite
Lage 7B ist in einer entgegengesetzten Richtung zu jener der
dritten Lage 7C geneigt, um einander zu kreuzen und weiter
sind die dritte Lage 7C und die vierte Lage 7D in der
gleichen Richtung geneigt.
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Der Gürtel 7 ist auf der radialen Außenseite der Karkassen
angeordnet und der Hauptteil des Gürtels oder der innersten
Gürtelschicht kommt in direkten Kontakt mit der Karkasse,
aber zwischen jedem der Randteile davon und der Karkasse ist
ein keilförmiges Breakerkissen 10 angeordnet, das aus
weichem Gummi hergestellt ist, um so einen Abstand zu schaffen,
welcher sich graduell in Richtung auf die axiale Außenseite
des Reifens erhöht.
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Weiter sind, um auf effektive Weise die Scherbeanspruchung
zu verteilen und zu mildern, welche anfällig ist, in einem
Bereich zwischen dem Breakerkissen und dem Gürtelrandteil
konzentriert zu sein, die Lagenränder derart verschoben, daß
die zweite Lage 7B am breitesten ist, und die erste Lage 7A
weist nahezu die gleiche Breite wie die dritte Lage 7C auf,
aber geringfügig schmaler und die radial äußerste vierte
Lage 7D ist am schmalsten.
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Überdies ist zwischen jedem Randteil der dritten Lage 7C und
der zweiten Lage 7B ein keilförmiger Gummistreifen
angeordnet, um einen sich graduell erhöhenden Abstand dazwischen
wie in Fig. 1 gezeigt zu schaffen.
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In der vorliegenden Erfindung ist, um die Spurtreue und den
Schulterabnutzungwiderstand auf effektive Weise zu
verbessern, das Profil des Reifens auf spezifische Weise
definiert,
wie in Fig. 2 gezeigt, welche einen Querschnitt des
Reifens einschließlich der Reifenachse CO zeigt.
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Das Reifenprofil umfaßt ein Laufflächenprofil 11, das sich
zwischen den Laufflächenrändern PT erstreckt, ein
Strebeprofil 13, das sich radial einwärts von einem Punkt PD auf
jeder Reifenseitenwand erstreckt, und ein verbindendes Profil
14, das sich zwischen dem Punkt PD und jedem Laufflächenrand
PT erstreckt.
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Das Laufflächenprofil 11 wird durch einen Bogen 20 mit einem
einzelnen Krümmungsradius TR gebildet und die Mitte davon
ist auf der Äquatorialebene des Reifens positioniert, so daß
das Laufflächenprofil radial auswärts des Reifens
anschwillt.
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Das Strebeprofil 13 wird durch einen Bogen 21 mit einem
einzelnen Krümmungsradius BR gebildet und die Mitte davon ist
axial auswärts der Seitenwand positioniert, so daß das
Profil einwärts des Reifens anschwillt.
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Das verbindende Profil 14 wird durch einen Bogen 12 mit
einem einzelnen Krümmungsradius R gebildet und die Mitte
davon ist axial einwärts der Seitenwand positioniert, um so
auswärts des Reifens anzuschwellen.
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Das verbindende Profil 14 ist glatt mit dem Strebeprofil 13
an dem oben erwähnten Punkt PB verbunden, daher ist der
Punkt PB ein Wendepunkt zwischen den Bögen 12 und 13. Das
verbindende Profil 14 schneidet das Laufflächenprofil 11 an
dem Laufflächenrand PT bei einem Winkel enger als ein
gerader Winkel und breiter als ein rechter Winkel, um so eine
gewinkelte Ecke zu bilden.
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Eine Tangentiallinie T des verbindenden Profils 14,
gezeichnet
an dem Laufflächenrand PT um sich radial auswärts zu
erstrecken, ist axial einwärts bei einem Winkel θ von 20 bis
60 Grad mit Bezug auf die radiale Richtung geneigt, wodurch
die Laufflächenränder daran gehindert werden, abgerissen zu
werden.
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Wenn der Winkel θ kleiner als 20 Grad wird, wird der Winkel
des Laufflächenrandes zu eng und der Laufflächenrand ist
anfällig darauf, abgezogen zu werden.
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Wenn der Winkel θ größer als 60 Grad ist, tritt ein Bereich
des verbindenden Profils 14 nahe dem Laufflächenrand mit dem
Boden in Berührung und die Schulterabnutzung beginnt von da.
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Weiter wird der Laufflächensturz, der durch das Verhältnis
t/m des radialen Abstandes t zwischen dem Laufflächenrand PT
und dem Mittelpunkt C auf dem Laufflächenprofil bei dem
Reifenäquator zu dem axialen Abstand m dazwischen definiert
ist, in dem Bereich von 0,09 bis 0,12 eingestellt.
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Wenn das Verhältnis t/m kleiner als 0,09 wird, wird der
Bodendruck in den Laufflächenschulterbereichen im Vergleich
zu dem Laufflächenmittelbereich groß und Schulterabnutzung
wird verursacht.
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Im Gegensatz wird, wenn das Verhältnis t/m größer als 0,12
ist, der Bodendruck im Zentralbereich groß und der
Zentralbereich nutzt sich schnell ab.
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Da das verbindende Profil durch den nach auswärts
gebauschten Bogen 12 gebildet ist, wird es einfach, über Vorsprünge
auf der Straßenoberfläche wie Furchen, Schienen und
dergleichen abzurollen und der Stoß, wenn darüber abgerollt wird,
kann gelindert werden.
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Da der Laufflächenrand PT gewinkelt ist und das
t/m-Verhältnis 0,09 bis 0,12 beträgt, wird die Bodendruckverteilung
gleichmäßig und ungleichmäßige Abnutzung, zum Beispiel
Schulterabnutzung der Lauffläche, kann verringert werden.
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Überdies wird das Verhältnis m/L des axialen Abstandes in
zwischen dem Laufflächenrand PT und dem Mittelpunkt C zu dem
axialen Abstand L zwischen dem Mittelpunkt C und einem
imaginären Punkt PS, an welchem der Bogen des Radius TR und der
Bogen des Radius BR einander schneiden, wenn verlängert, in
dem Bereich von 0,85 bis 0,95 eingestellt, wobei der
verbindenden Außenseite 14 erlaubt ist, eine Breite t1 aufzuweisen
und die Krümmung R, welche für ein glattes Abrollen über
Vorsprünge auf eine gut ausgewogene Weise geeignet sind.
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Wenn das Verhältnis m/L kleiner als 0,85 ist, beeinträchtigt
der resultierende erhöhte Radius R die
Überrolleistungsfähigkeit und weiter wird die bodenberührende Breite exzessiv
verringert, was Zersetzung der Laufeigenschaften verursacht.
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Wenn das Verhältnis m/L größer als 0,95 ist, wird die Breite
t1 exzessiv verringert und eine effektive Verbesserung der
Überrolleistungsfähigkeit nicht erhalten.
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Fig. 3 zeigt ein Laufflächenmuster, welches für den Reifen
gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
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Die Lauffläche ist mit vier sich in der Umfangsrichtung
erstreckenden Hauptfurchen G versehen, um die Lauffläche in
fünf Rippen aufzuteilen: eine Mittelrippe 16A, zwei
Mittelrippen 16B und zwei Schulterrippen 16C.
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Die Mittelrippe 16A und die Schulterrippen 16C sind mit
Zickzack-Lamellen 17 versehen, die sich über die ganze Breite
der jeweiligen Rippen erstrecken.
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Die Mittelrippen 16B sind mit Zickzack-Furchen 18 mit im
wesentlichen der gleichen Gestalt wie die Lamellen 17, aber
einer breiteren Furchenbreite versehen. Die Furchen 18
erstrecken sich über die ganze Breite der jeweiligen Rippen,
um die Rippe in in Umfangsrichtung getrennte Blöcke zu
teilen.
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Weiter ist, um die Steifheit des Laufflächenrandes
einzustellen, der Laufflächenrand mit Lamellen oder Schnitten 19
versehen, die sich in der axialen Richtung des Reifens von der
Laufflächenaußenseite 11 zu der verbindenden Außenseite 14
erstrecken.
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Die vorliegende Erfindung kann auf Halbradialreifen und
Diagonalreifen zusätzlich zu Radialreifen angewendet werden.
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Testreifen der Größe 10,00R20 mit Spezifizierungen, die in
Tabelle 1 gegeben sind, wurden hergestellt und auf
Spurtreue, Schulterabnutzungswiderstand, Laufflächenleben und
Laufflächenrandbeständigkeit getestet. Die Testresultate
sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Im Spurtreueleistungsfähigkeitstest wurden Testreifen auf
den Vorderrädern eines Testfahrzeugs aufgezogen und das
resultierende Wandern des Fahrzeugs, wenn in eine Furche, die
auf einer rauhen Straße gebildet war, und aus dieser heraus
gefahren wurde, und der erforderte Handhabungsarbeitsgang
wurde in vier Rängen A-D als die Spurtreue des Reifens durch
das Gefühl des Fahrers evaluiert. (A: exzellent, B: gut, C:
genügend, D: schlecht).
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In dem Schulterabnutzungstest wurde der Testreifen auf einer
gut gepflasterten Straße bei einer konstanten
Geschwindigkeit unter der maximalen Reifenlast abgerollt, die in der
JIS spezifiziert ist, und die Größe der Laufflächenabnutzung
wurde an den Laufflächenschultern gemessen, wenn die Tiefe
der verbleibenden Hauptfurchen 10 mm erreichte (A: klein,
B: mittel, C: groß).
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In dem Laufflächenlebenstest wurde das oben erwähnte
Konstantgeschwindigkeitsabrollen fortgesetzt und die gesamte
Laufentfernung, bis es notwendig wurde, den Testreifen gegen
einen neuen Reifen aufgrund seiner Schulterabnutzung aus
zutauschen, wurde gemessen. Die Messungen sind durch einen
Index angezeigt, der auf der Annahme beruht, daß der Reifen
2 nach dem Stand der Technik 100 entspricht. Je größer der
Index, desto länger das Leben.
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In dem Randbeständigkeitstest, wurden, wenn der Reifen das
Ende des Laufflächenlebens in dem vorherigen Test erreichte,
die Laufflächenränder inspiziert, um zu finden, ob die
Ränder abgerissen waren. (A: keine, B: kleine, C: große)
TABELLE 1
Herkömmlich
Profil
Wandern
Schulterabnutzung
Laufflächenleben
Laufflächenrändabriß