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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Radial-Luftreifen
für Personenkraftwagen, und insbesondere auf eine Verbesserung bei dem
Gürtel eines für hohe Geschwindigkeiten geeigneten Niederquerschnitts-
Radialreifens.
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Personenkraftwagen können heute bei einer hohen Geschwindigkeit von
200-300 km/h stabil gefahren werden, und folglich wurden
Niederquerschnitts-Radialreifen entwickelt, die selbst bei einer so hohen
Geschwindigkeit und bei einem Querschnittsverhältnis von beispielsweise
nicht mehr als 0,6 ausreichende Laufeigenschaften haben.
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Wenn der Reifen bei einer so hohen Geschwindigkeit gefahren wird,
ergeben sich insbesondere Probleme, wie beispielsweise Ablösung der
Lauffläche von dem Gürtel, Ausbrechen des Laufflächen-Gummis und
dergleichen. Um diese Probleme zu lösen, ist es erforderlich, daß der
Reifen eine große Haltbarkeit oder eine sogenannte Hochgeschwindigkeits-
Haltbarkeit hat.
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Als Reifenstruktur, die eine solche Hochgeschwindigkeits-Haltbarkeit
hat, ist eine Struktur bekannt, bei der der Gürtel gebildet wird von
mindestens einer Hauptgürtelschicht, die außerhalb der Karkasse angeordnet
ist, und einer Hilfsgürtelschicht, die gummigetränkte Cordfäden aus
organischer Faser enthält, und die unter einer gewissen Spannung außerhalb
der Hauptgürtelschicht um die Hauptgürtelschicht herumgewickelt ist.
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Um die Hochgeschwindigkeits-Haltbarkeit sicherzustellen, hat die
Hilfsgürtelschicht insbesondere eine Zwei schicht-Struktur, wobei eine erste
Schicht über die ganze Breite der Hauptgürtelschicht um die
Hauptgürtelschicht herumgewickelt ist, und eine zweite Cordschicht in
Gebieten, die Inselbereichen der Lauffläche entsprechen, auf die erste
Schicht aufgewickelt ist. Außerdem hat die Hilfsgürtelschicht eine
Struktur, bei der eine bandförmige Lage, zu deren Herstellung Cordfäden
nebeneinander angeordnet und mit Gummi beschichtet wurden, über die ganze
Breite der Hauptgürtelschicht schraubenförmig um die Hauptgürtelschicht
herumgewickelt ist, wobei die gewickelten, bandförmigen Lagen sich in
Breitenrichtung um einen vorgegebenen Betrag gleichmäßig überlappen.
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Bei der obigen bisherigen Struktur der Hilfsgürtelschicht ist es
schwierig, in den Gebieten, die den Inselbereichen entsprechen, die zweite
Schicht auf die erste Schicht aufzuwickeln. Da das Cordende der zweiten
Schicht in den einzelnen Gebieten nicht festgehalten wird, ist außerdem der
Faßreifen-Effekt in der Umfangsrichtung des Reifens gering, und in der
Umgebung des Cordendes ergeben sich Probleme, wie beispielsweise Ablösung
der Lauffläche und Abplatzen von Teilen der Lauffläche. Weiterhin gibt es
bei jedem dieser Gebiete einen Anfang und ein Ende des Cords, so daß ein
stufenförmiger Unterschied bei der Steifigkeit der Karkasse hervorgerufen
wird, wodurch die Gleichmäßigkeit des Reifens nachteilig beeinflußt wird.
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Bei der letzteren Struktur der Hilfsgürtelschicht ist in der
Breitenrichtung kein gleichmäßig überlapptes Gebiet der bandförmigen Lage
vorhanden, so daß insbesondere die Tendenz besteht, daß eine geringe Dicke
des unterhalb der Rille gelegenen Gleitgummis erhalten wird (nicht mehr als
1 mm). Im Hinblick auf die Hochgeschwindigkeits-Haltbarkeit bei
Hochgeschwindigkeits-Reifen und zur Sicherstellung der Tiefe der
Umfangsrille für die Wasserableitungs-Eigenschaften ist es andererseits
erforderlich, daß die Gleitgummi-Dicke mindestens 1-2 mm beträgt, um eine
geringe Dicke des Laufflächengummis zu erhalten. Wie oben beschrieben
wurde, ist jedoch bei dieser Struktur der Hilfsgürtelschicht die
Gleitgummi-Dicke zu gering, so daß die Gefahr besteht, daß während des
Laufs bei hoher Geschwindigkeit auf dem Boden der Umfangsrille Risse
hervorgerufen werden.
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Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, einen Radial-
Luftreifen vorzuschlagen, der eine Struktur hat, bei der weniger Anfänge
und Enden des Cords in der Hilfsgürtelschicht vorhanden sind, damit kein
Unterschied bei der Steifigkeit der Karkasse hervorgerufen wird, und die
Gleichmäßigkeit, der Faßreifen-Effekt der Hilfsgürtelschicht, die
Hochgeschwindigkeits-Haltbarkeit, und der Wickelvorgang der
Hilfsgürtelschicht verbessert werden.
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Der Erfinder hat verschiedene Untersuchungen durchgeführt und
festgestellt, daß die obenerwähnten Probleme mittels einer spezifischen
Wickelart bei der Anbringung der Hilfsgürtelschicht auf der außerhalb der
Karkasse angeordneten Hauptgürtelschicht wirksam gelöst werden, und als
Ergebnis wurde die vorliegende Erfindung erhalten.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Radial-Luftreifen
vorgeschlagen, mit einer radialen Karkasse, die aus mindestens einer
Karkassenlage besteht, die sich zwischen zwei Seitenwandbereichen, die von
beiden Enden des Kronenbereichs in radialer Richtung nach innen verlaufen,
über einen zylindrischen Kronenbereich erstreckt, sowie einem Gürtel und
einer Lauffläche, die von dem Kronenbereich in der radialen Richtung nach
außen nacheinander auf der Karkasse angeordnet sind;
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wobei die Lauffläche eine Vielzahl von Umfangsrillen hat, die sich
in der Umfangsrichtung des Reifens erstrecken, und außerdem eine Vielzahl
von Inselbereichen hat, die durch diese Umfangsrillen und beide
Seitenränder der Lauffläche festgelegt sind;
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wobei der Gürtel mindestens zwei Hauptgürtelschichten aufweist, die
undehnbare Cordfäden enthalten, die unter einem Neigungswinkel von 15 - 35º
bezüglich der Äquatorebene des Reifens angeordnet sind, wobei die Cordfäden
dieser Schichten einander überkreuzen, und außerdem eine Hilfsgürtelschicht
aufweist, zu deren Bildung eine bandähnliche Lage außerhalb der
Hauptgürtelschicht über die volle Breite dieser Schicht aufgewickelt wird,
wobei zur Herstellung dieser bandähnlichen Lage wärmeschrumpfbare Cordfäden
nebeneinander angeordnet werden und dann mit Gummi beschichtet werden;
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dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsgürtelschicht eine Struktur hat,
bei der ein Gebiet, das im wesentlichen einem an den Laufflächenrand
angrenzenden Inselbereich entspricht, eine teilweise überlappte,
abwechselnde Anordnung aufweist von mindestens einer parallelen Schicht,
bei der sich die wärmeschrumpfbaren Cordfäden in der bandähnlichen Lage auf
dem gleichen Umfang im wesentlichen parallel zu der Äquatorebene
erstrecken, und mindestens einer schrägen Schicht, bei der die
wärmeschrumpfbaren Cordfäden der bandähnlichen Lage sich im wesentlichen
unter einer Neigung von (äußere Umfangslänge der
Hauptgürtelschicht)/(Breite der bandähnlichen Lage) erstrecken, während ein
Gebiet, das im wesentlichen der Umfangsrille in der Lauffläche entspricht,
eine sich wiederholende Anordnung der schrägen Schichten aufweist; und
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die bandähnliche Lage zumindest in jedem der obigen Gebiete im
wesentlichen kontinuierlich ist.
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Die Erfindung wird nachstehend nur mittels eines Beispiels weiter
beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die
Folgendes darstellen:
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Die Figur 1a ist eine schematische partielle Schnittansicht eines
Radial-Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die Figur 1b ist eine schematische partielle Ansicht, die die
Struktur der Hilfsgürtelschicht in dem Reifen der Figur 1a veranschaulicht.
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Die Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht einer bandähnlichen
Lage, aus der die Hilfsgürtelschicht besteht.
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In der Figur 1a ist eine Ausführungsform der Struktur eines
erfindungsgemäßen Radial-Luftreifens wiedergegeben. Dabei bezeichnet die
Kennziffer 1 eine Karkasse, die Kennziffer 2 einen Gürtel, die Kennziffer
3 eine Lauffläche, die Kennziffer 4 Umfangsrillen, die sich parallel zu der
Äquatorebene des Reifens (Umfang in der Mitte der Lauffläche in
Breitenrichtung) erstrecken und einen geeigneten Abstand voneinander haben,
die Kennziffer 5 eine Hilfsumfangsrille, die bei dem Aquator des Reifens
angeordnet ist und eine geringere Tiefe und Breite als die Umfangsrille 4
hat, und die Kennziffer 6 einen Inselbereich zwischen den Umfangsrillen 4
oder zwischen dem Laufflächenrand T und der äußersten Umfangsrille 4.
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Die Karkasse 1 weist mindestens eine Karkassenlage (gewöhnlich 1-2
Lagen) auf, wobei jeder Endbereich von der inneren nach der äußeren Seite
des Reifens um einen Wulstkern (nicht wiedergegeben) geschlungen ist, um
einen Umstülpbereich zu bilden. Die Karkassenlage enthält Cordfäden aus
organischer Faser, wie Polyester, Reyon oder Nylon, die im wesentlichen
senkrecht zu der Äquatorebene (in radialer Richtung) angeordnet sind.
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Der Gürtel 2 weist mindestens zwei Hauptgürtelschichten 7 auf, die
gummigetränkte, undehnbare Cordfäden, wie beispielsweise Stahlcordfäden,
Cordfäden aus Fasern eines aromatischen Polyamids, oder dergleichen
enthalten, die unter einem Neigungswinkel von 15-35º bezüglich der
Äquatorebene angeordnet sind, wobei die Cordfäden dieser Schichten sich
überkreuzen, und außerdem eine Hilfsgürtelschicht 8 auf, zu deren Bildung
eine gummigetränkte Lage aus wärmeschrumpfbaren Cordfäden (z.B. Nylon-
Cordfäden) über die ganze Breite der Hauptgürtelschicht 7 so gewickelt
wurde, daß diese Cordfäden im wesentlichen parallel zu der Äquatorebene
ausgerichtet sind. Die Lauffläche 3 ist auf dem Gürtel 2 angeordnet.
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Um die Hilfsgürtelschicht 8 zu bilden, wird eine gummigetränkte,
bandähnliche Lage 10 (nachstehend einfach Band genannt) fortlaufend über
die ganze Breite auf den äußeren Umfang der Hauptgürtelschicht 7
aufgewickelt, wobei zur Herstellung der bandähnlichen Lage 10 eine Vielzahl
von wärmeschrumpfbaren Cordfäden 9, wie beispielsweise 3-18 Cordfäden,
nebeneinander angeordnet wird, wie dies in der Figur 2 gezeigt ist. Wie in
der Figur 1b gezeigt ist, hat ein Gebiet der Hilfsgürtelschicht 8, das
mindestens dem Inselbereich 6 entspricht, der an den Laufflächenrand T
angrenzt, das heißt, ein Gebiet, das jedem der zwei Inselbereiche 6 nahe
bei dem Laufflächenrand T entspricht, und das verschieden von dem mittleren
Bereich der Lauffläche bei der veranschaulichten Ausführungsform ist, eine
Zweischicht-Struktur aus einer teilweise überlappten, abwechselnden
Anordnung einer parallelen Schicht 8a, bei der sich die wärmeschrumpfbaren
Cordfäden 9 auf dem gleichen Umfang im wesentlichen parallel zu der
Äquatorebene erstrecken, und einer schrägen Schicht 8b, bei der sich die
wärmeschrumpfbaren Cordfäden 9 im wesentlichen unter einer Neigung von
(äußere Umfangslänge der Hauptgürtelschicht 7)/(Breite des Bandes 10)
kontinuierlich ab der parallelen Schicht 8a erstrecken, während das
verbleibende Gebiet der Hilfsgürtelschicht, das verschieden von den obigen
Gebieten ist, das heißt, ein Gebiet, das jeder der Umfangsrillen 4 der
Lauffläche entspricht, und das mittlere Gebiet der Lauffläche bei der
wiedergegebenen Ausführungsform eine Einschicht-Struktur hat, die eine sich
wiederholende Anordnung der obigen schrägen Schichten 8b ist.
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Die Breite des Bandes 10 liegt vorzugsweise in dem Bereich von 3-15
mm. Bei einer Breite von weniger als 3 mm nimmt die Windungszahl so zu, daß
die Wickelleistung abnimmt, und bei einer Breite von mehr als 15 mm wird
die Verschiebung des Bandes pro Windung in der Breitenrichtung der
Lauffläche so groß, daß es schwierig wird, die Wickelart des Bandes zu
ändern und dabei die Seitenränder der angrenzenden Bänder an der Grenze
zwischen den obigen Gebieten zu treffen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Radial-Luftreifen hat die Lauffläche außer
den obigen Umfangsrillen 4 und der Hilfsumfangsrille 5 gewöhnlich viele
seitliche Rillen (nicht wiedergegeben), die die Umfangsrillen 4 miteinander
verbinden, und die äußerste Umfangsrille 4 mit dem Laufflächenrand T
verbinden. Durch die Umfangsrillen, die seitlichen Rillen und den
Laufflächenrand T werden beispielsweise insgesamt fünf Reihen von
Inselbereichen 6 (longitudinalen Blockgruppen) festgelegt.
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Bei der wiedergegebenen Ausführungsform sind insgesamt vier
Umfangsrillen 4 vorgesehen, wobei deren Anzahl vorzugsweise 4-8 beträgt.
Außerdem sollten die seitlichen Rillen im Hinblick auf die
Wasserableitungs-Eigenschaften vorzugsweise unter einem spitzen Winkel
bezüglich der Umfangsrillen 4 zu dem Aquator des Reifens hin
zusammenlaufen, wobei sie die gleiche oder eine geringere Breite und Tiefe
als die Umfangsrillen 4 haben sollen.
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Wenn das Gebiet der Hilfsgürtelschicht, das mindestens dem
Inselbereich entspricht, der an den Laufflächenrand angrenzt, aus der
teilweise überlappten, abwechselnden Anordnung der parallelen und der
schrägen Schichten besteht, und das Gebiet der Hilfsgürtelschicht, das
mindestens einer Umfangsrille entspricht, nur aus schrägen Schichten
besteht, kann zur Bildung der oberen und der unteren Schicht bei einer
solchen Hilfsgürtelschicht-Struktur das Band kontinuierlich aufgewickelt
werden, ohne es durchzuschneiden, und dann kann nicht nur der Anfang,
sondern auch das Ende des Bandes außerhalb des Bodenberührungsbereichs der
Lauffläche angeordnet werden, so daß der Faßreifen-Effekt der
Hilfsgürtelschicht weiter verstärkt wird.
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Wenn zur Bildung der Hilfsgürtelschicht das Band nach der
herkömmlichen Technik mit einer bestimmten, gleichmäßigen Überlappung über
die ganze Breite der Lauffläche aufgewickelt wird, kann außerdem die
erforderliche Gleitgummidicke nicht erhalten werden, wie dies oben erwähnt
wurde. Gemäß der Erfindung besteht andererseits das unterhalb der
Umfangsrille gelegene Gebiet der Hilfsgürtelschicht nur aus den
nebeneinander angeordneten, schrägen Schichten, so daß der Faßreifen-Effekt
bei dem Inselbereich verstärkt werden kann, ohne die Gleitgummidicke in dem
Gebiet unterhalb der Umfangsrille wesentlich zu vermindern, und folglich
kann die Hochgeschwindigkeits-Haltbarkeit verbessert werden. Wenn die
Anzahl der Hilfsgürtelschichten in dem Gebiet unterhalb der Umfangsrille
geringer ist, verglichen mit dem Gebiet unter dem Inselbereich, kann das
Band in einem Gebiet, das im wesentlichen gleich der Breite der
Umfangsrille ist, parallel zu der Umfangsrille angeordnet werden. Wenn
dagegen zur Bildung der Hilfsgürtelschicht nur das Band für die schräge
Schicht in der üblichen Weise schraubenförmig aufgewickelt wird, und dabei
das Band in dem Gebiet unterhalb der Umfangsrille nebeneinander angeordnet
ist, ohne sich zu überlappen, wirkt der angrenzende, überlappte Bereich bis
in das Gebiet unter der Umfangsrille hinein, oder wirkt der
nichtüberlappte Bereich bis in das Gebiet unter dem Inselbereich hinein, und
wird folglich die Gleitgummi-Dicke unterhalb der Umfangsrille zu klein,
wodurch Rißbildung hervorgerufen wird, oder der gewünschte Faßreifen-Effekt
bei dem Inselbereich nicht erhalten wird. Gemäß der Erfindung können daher
Reifen hergestellt werden, die eine verbesserte Hochgeschwindigkeits-
Haltbarkeit und eine verbesserte Gleichmäßigkeit haben.
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Bei der wiedergegebenen Ausführungsform ist die Hilfsgürtelschicht
eine Kombination aus zwei Schichten und einer Schicht in Breitenrichtung,
aber es kann auch eine Kombination aus drei Schichten und zwei Schichten,
oder eine andere Kombination verwendet werden. In dem letzteren Fall
erfolgt zuerst die Bildung der unteren Schicht(en), die verschieden von der
Kombination aus den äußersten zwei Schichten und der äußersten einen
Schicht ist (sind), und danach wird darauf die obige Kombination gebildet.
Wenn die Anzahl der zu bildenden unteren Schichten einer geraden Zahl
entspricht, können diese unteren Schichten aus der überlappten,
abwechselnden Anordnung einer parallelen und einer schrägen Schicht
bestehen, wie dies in der Erfindung festgelegt ist, oder das Band kann wie
bei der herkömmlichen Technik auf den vorher aufgewickelten Bereich
aufgewickelt werden.
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Das nachfolgende Beispiel wird zur Veranschaulichung der Erfindung
wiedergegeben.
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Ein radialer Test-Luftreifen der Reifengröße 245/40 ZR17 wurde gemäß
der in der Figur 1a wiedergegebenen Struktur hergestellt.
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Bei diesem Testreifen hatten die Umfangsrillen 4 eine Breite von 10
mm und eine Tiefe von 8 mm, während die Hilfsumfangsrille 5 eine Breite von
5 mm und eine Tiefe von 6 mm hatte. Die seitlichen Rillen hatten eine
Breite von 5 mm und eine Tiefe von 7 mm, und liefen unter einem Winkel von
80º bezüglich des Aquators des Reifens zu dem Aquator hin zusammen.
Weiterhin betrug der Winkel zwischen den seitlichen Rillen und der
Umfangsrille nahe bei dem Laufflächenrand 60º, und der Winkel zwischen den
seitlichen Rillen und der Umfangsrille in dem mittleren Bereich der
Lauffläche 70º.
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Die zwei Hauptgürtelschichten, von denen jede Stahlcordfäden mit der
Struktur 1x5 enthielt, die unter einem Neigungswinkel von 20º bezüglich des
Äquators angeordnet waren, und deren Schichten sich überkreuzten, waren
außerhalb der Karkasse angeordnet, und außerdem war die Hilfsgürtelschicht
so angeordnet, daß sie die Hauptgürtelschicht über die ganze Breite
bedeckte.
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Um die Hilfsgürtelschicht zu bilden, wurde ein 5 mm breites Band aus
fünf gummigetränkten Nylon-Cordfäden (1260d/2) aufgewickelt. In diesem Fall
wurde das Band, wie in der Figur 1b gezeigt ist, zunächst parallel zu dem
Aquator des Reifens aufgewickelt, und dann ab einem überlappten
Anfangspunkt unter einer Neigung von 0,175º (1820/5), oder mit einer
Quervorschubrate von 5 mm aufgewickelt, um in dem Gebiet der
Hilfsgürtelschicht, das jeder der zwei Reihen von Inselbereichen nahe bei
dem Laufflächenrand entspricht, eine Zwei schicht-Struktur zu bilden,
während bei jedem der anderen, verbleibenden Gebiete eine Einschicht-
Struktur verwirklicht wurde, wozu das Band in ähnlicher Weise wie bei dem
obigen, zweiten Wickelvorgang auf kontinuierliche Weise schraubenförmig
aufgewickelt wurde. Außerdem wurde das Band von dem Anfangspunkt bei einem
der Laufflächenränder bis zu dem Endpunkt bei dem anderen Laufflächenrand
kontinuierlich und fortlaufend aufgewickelt.
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In ähnlicher Weise wurde gemäß der in der Figur 1a wiedergegebenen
Struktur ein Vergleichsreifen hergestellt, wobei jedoch die erste und die
zweite Schicht der Hilfsgürtelschicht in herkömmlicher Weise getrennt
schraubenförmig aufgewickelt wurden.
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Diese Reifen wurden einem Trommeltest bezüglich der
Hochgeschwindigkeits-Haltbarkeit und einem Gleichmäßigkeits-Test
unterworfen, wobei die in der nachfolgenden Tabelle 1 wiedergegebenen
Ergebnisse erhalten wurden.
Tabelle 1
Testreifen
Vergleichsreifen
Hochgeschwindigkeits-Haltbarkeit
Gleichmäßigkeit
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Die Testergebnisse wurden durch eine Indexziffer ausgedrückt, wobei
als Basis die Indexziffer 100 für den Vergleichsreifen gewählt wurde. (Je
Größer die Indexziffer ist, desto besser ist die Eigenschaft.)
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Bei dem Trommeltest bezüglich der Hochgeschwindigkeits-Haltbarkeit
wurde der Reifen auf einer Felge von 8x17 Zoll bei einem Innendruck von
2,55 kp/cm² montiert, und auf einer Trommel bei einer Geschwindigkeit von
100 km/h unter einer Last von 400 kg während 10 Minuten laufen gelassen,
wonach die Geschwindigkeit mit einer Rate von 10 km/h alle 10 Minuten
erhöht wurde, bis der Reifen ausfiel.
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Bei dem Gleichmäßigkeitstest wurde die Gleichmäßigkeit des auf einer
17 Zoll breiten Felge montierten Reifens auf einer 33 Zoll-
Gleichmäßigkeits-Maschine bei einem Innendruck von 2,0 kp/cm² und einer
Last von 320 kg gemessen.
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Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, können gemäß der
vorliegenden Erfindung Reifen verwirklicht werden, die eine verbesserte
Hochgeschwindigkeits-Haltbarkeit und eine verbesserte Gleichmäßigkeit
haben, wenn mittels der Hilfsgürtelschicht der Faßreifen-Effekt verstärkt
wird. Außerdem kann der Reifenherstellungsvorgang vereinfacht werden, weil
die Hilfsgürtel schicht durch kontinuierliches, schraubenförmiges Aufwickeln
eines einzelnen Bandes gebildet wird.