-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialreifen, in
welchem ungleichmäßiger Verschleiß, wie Schulterverschleiß
und Fersen- und Zehenverschleiß wirksam verringert ist.
-
In mit Gürtel versehenen Radialreifen, insbesondere jenen,
die mit einem steifen Stahigürtel oder Breaker versehen
sind, wird die Bodendruckverteilung leicht ungleichmäßig.
Infolgedessen kann ungleichmäßiger Verschleiß zwischen der
Laufflächenkrone und den Laufflächenschultern auftreten. Im
allgemeinen ist das Verschleißausmaß in der
Laufflächenschulter großer, als das der Laufflächenkrone. Ein derartiger
ungleichmäßiger Verschleiß wird Schulterverschleiß genannt.
-
Schulterverschleiß wird durch eine Differenz im
Reifendurchmesser zwischen der Laufflächenkrone und den
Laufflächenschultern infolge eines gekrümmten Laufflächenprofils
verursacht. Dies verursacht Schlupf gegenüber dem Boden, und die
Laufflächenschultern sind früher verschlissen als die
Laufflächenkrone.
-
Weiter tritt sogenannter Fersen- und Zehenverschleiß leicht
in der Laufflächenschulter auf, welcher Verschleiß ein
ungleichmäßiger Verschleiß zwischen den vorderen und hinteren
Kanten der Laufflächenelemente, wie Blöcke, ist.
-
Ein derartiger ungleichmäßiger Verschleiß kann verringert
werden, indem die Bodendruckverteilung über die gesamte
Bodenkontaktbreite ausgeglichen wird, wodurch die
Schlupfverteilung ausgeglichen wird.
-
Es wird angenommen, daß ungleichmäßiger Verschleiß durch
vergrößern des Krümmungsradius des Laufflächenprofils verrin
gert werden könnte. Jedoch wurde herausgefunden, daß, wenn
der Krümmungsradius übermäßig vergrößert ist, dann der
Bodendruck in der Laufflächenschulter vergrößert ist, und
infolgedessen Schulterverschleiß während Kurvenfahrt zunimmt und
Fersen- und Zehenverschleiß im Laufflächenkronenteil während
Geradeausfahrt zunimmt.
-
Andererseits sind als Gegenmaßnahmen gegen eine derartige
ungleichmäßige Bodendruckverteilung viele Vorschläge gemacht
worden, um einen spezifischen Krümmungsradius für den Gürtel
vorzusehen. Siehe beispielsweise US-A-4 442 879,
US-A-4 702 293, US-A-4 842 682, CA-A 2 018 217,
EP-A 323 519, EP-A 490 596, und JP-A 58-170602.
-
Es wurde jedoch herausgefunden, daß, selbst wenn der
Gürtelradius wie vorgeschlagen spezifisch definiert ist, die
Bodendruckverteilung nicht notwendigerweise gleichmäßig ist.
Beispielsweise wurde oft beobachtet, daß, selbst wenn der
Gürtelkantenteil im Krümmungsradius im Vergleich zum
Zentralteil verringert ist, der Bodendruck im Schulterteil
tatsächlich vergrößert wird und ungleichmäßiger Verschleiß
nicht verbessert wird.
-
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen
Radialreifen zu schaffen, in welchem die Bodendruckverteilung
ausgeglichen ist, um ungleichmäßigen Verschleiß des
Schulterteils wirksam zu reduzieren.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Radialreifen
eine Karkasse, die sich zwischen Wulstteilen erstreckt und
um Wulstkerne umgeschlagen ist, einen Gürtel, der radial
außerhalb der Karkasse angeordnet ist und einen Breakergürtel
umfaßt, der aus einer breitesten Lage und einer
zweitbreitesten Lage zusammengesetzt ist, die einander kreuzen und eine
Gürteldickenzentrumslinie für die zwei Lagen definieren,
wobei die zweitbreiteste Lage die wirksame Gürtelbreite BE
definiert, und einen Laufflächengummi, der radial außerhalb
des Gürtels angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dicke A des Laufflächengummis am Reifenäquator CF größer ist
als die Dicke B an einem Kantenpunkt P des wirksamen
Gürtels, und eine Gürtelkantensturzhöhe CH im Bereich des 0,5
bis 0.75-fachen einer Schultersturzhöhe SH liegt, die
Gürtelkantensturzhöhe CH im Bereich des 0,5 bis 0,75-fachen einer
Karkassensturzhöhe KH liegt, wobei die Dicken des
Laufflächengummis die radialen Abstände zwischen der radial
äußersten Oberfläche des Gürtels und der Oberfläche der
Lauffläche sind, der Kantenpunkt P des wirksamen Gürtels der axial
äußersten Kante der wirksamen Gürtelbreite BE entspricht,
die Gürtelkantensturzhöhe CH der radiale Abstand zwischen
dem Kantenpunkt P des wirksamen Gürtels und einem axial
inneren Punkt Q ist, beide auf der
Gürteldickenzentrumslinie, der Punkt Q axial innen bezüglich des Punktes P in
einem axialen Abstand des 0,2-fachen der wirksamen
Gürtelbreite BE angeordnet ist, die Laufflächenschultersturzhöhe
SH der radiale Abstand zwischen einem axial äußeren Punkt R
und einem axial inneren Punkt 5 ist, beide auf der
Oberfläche der Lauffläche, der Punkt R an der gleichen axialen
Position wie der Punkt P angeordnet ist, der Punkt S an der
gleichen axialen Position wie der Punkt Q angeordnet ist,
die Karkassensturzhöhe KH der radiale Abstand zwischen einem
axial äußeren Punkt T und einem axial inneren Punkt U ist,
beide auf der Karkassendickenzentrumslinie, der Punkt T an
der gleichen axialen Position wie der Punkt P angeordnet
ist, und der Punkt U an der gleichen axialen Position wie
der Punkt Q angeordnet ist.
-
Während des Laufes eines Reifens wird der Laufflächengummi
in dem Schulterteilen wiederholt zusammengedrückt, und somit
wird dessen Dicke wiederholt geändert. Wie in Fig. 4
gezeigt, wird in der Bodenkontaktfläche eines Reifens der
Laufflächengummi
in dem Schulterteil zusammengedrückt, und
normalerweise wird die Dicke davon vergrößert, um den Bodendruck
in diesem Teil zu vergrößern.
-
In der vorliegenden Erfindung ist jedoch von vorneherein die
Laufflächengummidicke (B) im Laufflächenschulterteil so
festgelegt, daß sie kleiner als die Laufflächengummidicke (A) am
Reifenäquator ist. Daher wird eine Zunahme im Bodendruck im
Schulterteil infolge der vergrößerten Gummidicke verhindert.
-
Weiter wird, wie in Fig. 5 gezeigt, die Kante eines Gürtels
7 wiederholt während des Laufes verformt.
-
Wenn das CH/SH-Sturzverhältnis größer als 0,75 ist, wird die
Gürtelkante übermäßig gerundet und eine starke Beanspruchung
tritt leicht in der Gürtelkante auf, und infolgedessen wird
ungleichmäßiger Verschleiß durch die resultierende
Wärmeerzeugung weiter gefördert.
-
Um die Beanspruchung in der Gürtelkante zu minimieren,
werden idealerweise der verformte Zustand in der
Bodenkontaktfläche und der unverformte normale Zustand derart
konstruiert, daß sie im wesentlichen symmetrisch um eine axiale
gerade Linie (n) liegen, wie in Fig. 5 gezeigt, was durch
Festlegen des CH/SH-Sturzverhältnisses auf ungefähr 0,5
herbeigeführt wird. Wenn jedoch das CH/SH-Sturzverhältnis
kleiner als 0,5 ist, wird die Gürtelkante übermäßig flach,
und die Gürtelkante wird leicht im Unterteil der
Laufflächenschulternuten freigelegt.
-
Wenn des weiteren das CH/SH-Sturzverhältnis von 0,5 bis 0,75
und auch das CH/KH-Sturzverhältnis von 0,5 bis 0,75 beträgt,
unterscheidet sich die Schultersturzhöhe SH nicht sehr viel
von der Karkassensturzhöhe KH. Infolgedessen wird in der
Bodenkontaktfläche, in welcher die Karkasse in eine flache
Form verformt wird, die Karkasse beinahe parallel zur
Straßenoberfläche, was die Bodendruckverteilung verbessern kann.
-
Ein Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun
detailliert in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in denen:
-
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist,
-
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht des
Laufflächenteils davon ist,
-
Fig. 3 eine Querschnittsansicht ist, die schematisch ein
anderes Beispiel des Breakergürtels zeigt,
-
Fig. 4 eine Querschnittsansicht ist, die den
Bodenkontaktzustand eines Reifens erklärt,
-
Fig. 5 eine Querschnittsansicht ist, die die Bewegung einer
Breakergürtelkante erklärt, und
-
Fig. 6 ein Graph ist, der das Gürtelkantensturzhöhen
CH/Schultersturzhöhen SH-Verhältnis und das
Gürtelkantensturzhöhen CH/Karkassensturzhöhen KH-Verhältnis
von jedem Testreifen zeigt.
-
In den Fig. 1 und 2 umfaßt ein Radialreifen 1 gemäß der
vorliegenden Erfindung ein Laufflächenteil 2, ein paar axial
beabstandete Wulstteile 4, ein paar Seitenwände 3, die sich
zwischen den Laufflächenkanten und den Wulstteilen 4
erstrecken, ein paar Wulstkerne 5, einer in jedem Wulstteil 4
angeordnet, eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstteilen
4 erstreckt, einen Gürtel, der radial außerhalb der Karkasse
6 angeordnet ist, und einen Laufflächengummi 10, der auf und
radial außerhalb der Karkasse 6 angeordnet ist.
-
Die Karkasse 6 besteht aus einer inneren Lage 6A und einer
äußeren Lage 6B, die jeweils um die Wulstkerne 5 von der
axialen Innenseite zur Außenseite des Reifens umgeschlagen
sind, so daß sie daran befestigt sind.
-
Die Umschlagkante 6A1 der inneren Lage 6A endet radial
außerhalb des Wulstkerns 5, und die Umschlagkante 6B1 der äußeren
Lage 6B endet radial außerhalb der Umschlagkante 6A1 nahe
des Maximumbreitenpunktes des Reifens.
-
Jede Karkassenlage ist aus Corden zusammengesetzt, die
radial unter 60 bis 90 Grad bezüglich der
Reifenäquatorialebene CF angeordnet sind, um eine radiale oder semiradiale
Struktur zu ergeben.
-
Für die Karkassencorde können organische Fasercorde, z.B.
Nylon, Reyon, Polyester oder dergleichen oder Stahlcorde
verwendet werden.
-
Zwischen dem Karkassenhauptteil und jedem Umschlagteil in
jedem Wulstteil 4 ist ein aus einer Gummizusammensetzung
hergestellter Wulstkernreiter 8 angeordnet, der sich vom
Wulstkern 5 radial nach außen verjüngt.
-
Der Gürtel in dieser Ausführungsform umfaßt ein
Breakergürtel 7, der auf der radialen Außenseite der Karkasse 6
angeordnet ist, und einen Bandgürtel 9, der auf der radialen
Außenseite des Breakergürtels 7 angeordnet ist.
-
Der Breakergürtel 7 umfaßt eine radiale innere Lage 7 A und
eine radial äußere Lage 7B.
-
Jede Gürtellage 7A, 7B ist aus parallelen Stahlcorden
zusammengesetzt, die unter einem Winkel von 10 bis 30 Grad
bezüglich des Reifenäquators gelegt sind, so daß sie die nächste
Lage kreuzen.
-
Die äußere Gürtellage 7B oder zweitbreiteste Lage ist auf im
wesentlichen der gleichen Breite wie die Bodenkontaktbreite
der Lauffläche festgelegt.
-
Die Breite W7A der inneren Gürtellage 7A beträgt ungefähr
das 1,01 bis 1,20-fache der Breite W7B der äußeren
Gürtellage 7B.
-
Der Bandgürtel 9 ist in diesem Beispiel ein sogenannter
Kantenbandtyp, der aus einem Paar axial beabstandeter schmaler
Cordlagen besteht. Die Corde sind im wesentlichen parallel
zur Reifenäquatorialebene CF und einem Winkel von 0 bis 10
Grad, vorzugsweise 0 bis 5 Grad bezüglich der
Reifenäquatorialebene CF gelegt.
-
Jede schmale Lage weist eine Breite W9 von 15 bis 40 % der
Breite W7A der breitesten Gürtellage 7A auf, und ist so
angeordnet, daß sie alle Kanten der inneren und äußeren
Gürtellagen 7A und 7B abdeckt.
-
Für die Bandcorde werden dehnbare organische Fasercorde,
z.B. Nylon, Polyester, Reyon oder dergleichen verwendet.
-
Weiter ist ein keilförmiger Breakerpolstergummi 11 zwischen
jeder Laufflächenkante und der Karkasse 6 angeordnet, so daß
der Abstand zwischen dem Gürtel und der Karkasse auf die
Gürtelkante hin zunimmt.
-
In dem Beispiel in den Fig. 1 und 2 ist jede der inneren und
äußeren Breakerlagen 7A und 7B eine sogenannte
Schnittkantenlage
mit voller Breite. Jedoch ist es möglich, eine andere
Gürtelstruktur zu verwenden, z.B. eine Kombination einer
radial äußeren Schnittkantenlage 7B und einer radial inneren
gefalteten Kantenlage 7A, deren Kanten auf der äußeren Lage
7B, wie in Fig. 3 gezeigt, nach hinten umgefaltet sind.
-
Der Radialreifen 1 ist auf seiner regulären Felge R
aufgezogen und auf seinen Standardinnendruck aufgepumpt, wobei die
reguläre Felge R die Felge ist, die offiziell zugelassen ist
für den Reifen durch TRA (USA), ETRTO (Europe), JATMA
(Japan) oder dergleichen, und der Standardinnendruck beträgt
75% des Maximumluftdruckes für den Reifen, der durch die
gleichen Gesellschaften offiziell spezifiziert wird. Unter
derartigen Standardbedingungen sind die Folgenden spezifisch
definiert.
-
Die wirksame Breite BE des Breakergürtels 7 ist als die
Maximumbreite eines Teils definiert, in welchem wenigstens
zwei Lagen miteinander überlappt sind, das heißt die
zweitbreiteste Breite. Daher ist nach dem Beispiel in den Fig. 1
und 2 die wirksame Gürtelbreite BE, die der radial äußeren
Lage 7B. In Fig. 3 ist die wirksame Gürtelbreite BE, die der
radial äußeren Lage 7B.
-
Weiter ist die Gürtelkantensturzhöhe CH als der radiale
Abstand zwischen dem Kantenpunkt P des wirksamen Gürtels und
einem axial inneren Punkt Q definiert, beide auf der
Gürteldickenzentrumslinie, wobei der Kantenpunkt P des wirksamen
Gürtels die axial äußerste Kante der wirksamen Gürteilbreite
BE ist, der Punkt Q axial innen bezüglich des Punktes P in
einem axialen Abstand des 0,2-fachen der wirksamen
Gürtelbreite BE angeordnet ist, und die Gürteldickenzentrumslinie
definiert ist, wie durch die zwei Gürtellagen gebildet,
welche die breiteste Lage 7A und zweitbreiteste Lage 7B
sind, die den oben erwähnten überlappten Teil definieren.
-
Das Gürtelprofil, welches die Gürteldickenzentrumslinie ist,
ist derart gekrümmt, daß dessen Zentralteil einen größeren
Krümmungsradius als dessen Kantenteile aufweist, und die
Gürtelkantensturzhöhe CH liegt im Bereich des 0,05 bis
0,4-fachen der wirksamen Gürtelbreite BE.
-
Wenn die Gürtelkantensturzhöhe CH weniger als das 0,05-fache
der wirksamen Gürtelbreite BE beträgt, wird die Gürtelkante
übermäßig flach, und die Laufflächengummidicke um die
Gürtelkante wird sehr klein. Infolgedessen steht am Ende der
Reifenlebensdauer die Gürtelkante an der Oberfläche der
Lauffläche vor, obwohl Laufflächennuten im Laufflächenkronenteil
verbleiben.
-
Wenn die Gürtelkantensturzhöhe CH mehr als das 0,4-fache der
wirksamen Gürtelbreite BE beträgt, wird die Gürtelkante
übermäßig gerundet. Infolgedessen nimmt Bewegung der
Laufflächenkante zu und der ungleichmäßige Verschleiß im
Laufflächenschulterteil wird gefördert.
-
Weiter sind die Karkasse 6 und die Oberfläche der Lauffläche
2A mit gekrümmten Profilen versehen, welche die folgenden
Bedingungen erfüllen.
-
Die Gürtelkantensturzhöhe CH beträgt mehr als das 0,5-fache,
aber weniger als das 0,75-fache der Schultersturzhöhe SH,
und weiter beträgt die Gürtelkantensturzhöhe CH mehr als das
0,5-fache, aber weniger als das 0,75-fache der
Karkassensturzhöhe KH.
-
Die Laufflächenschultersturzhöhe SH ist als der radiale
Abstand zwischen einem axial äußeren Punkt R und einem axial
inneren Punkt S definiert, beide auf der
Laufflächenoberfläche 2A, wobei der Punkt R an der gleichen axialen Position
wie der Punkt P angeordnet ist, und der Punkt S an der
gleichen
axialen Position wie der Punkt Q angeordnet ist.
-
Die Karkassensturzhöhe KH ist als der radiale Abstand
zwischen einem axial äußeren Punkt T und einem axial inneren
Punkt U definiert, beide auf der
Karkassendickenzentrumslinie, wobei der Punkt T an der gleichen axialen Position
wie der Punkt P angeordnet ist, der Punkt U an der gleichen
axialen Position wie der Punkt Q angeordnet ist, und die
Karkassendickenzentrumslinie als jene definiert ist, die
durch alle Karkassenlagen gebildet wird.
-
Des weiteren ist die Laufflächenschultersturzhöhe SH
vorzugsweise auf einen im wesentlichen gleichen Wert wie die
Karkassensturzhöhe KH festgelegt. Das heißt, das CH/SH-Verhältnis
und das CH/KH-Verhältnis sind vorzugsweise auf den gleichen
Wert festgelegt
-
Zudem ist die Dicke (B) des Laufflächegummis 10 am
Kantenpunkt P des wirksamen Gürtels auf einen kleineren Wert als
die Dicke (A) am Reifenäquator CF festgelegt, wobei die
Laufflächengummidicke als der von der radial äußeren Oberfläche
des Gürtels zur Oberfläche der Lauffläche 2A in der
Radialrichtung des Reifens gemessene Abstand definiert ist.
-
Testreifen der Größe 225/50R16 mit dem in Fig. 1 gezeigten
Aufbau, wurden hergestellt und auf
Schulterverschleißwiderstand und ungleichmäßigen Verschleißwiderstand getestet.
-
In dem Test war der Testreifen auf einem Vorderrad eines
FR-Typ-Personenwagen aufgezogen, und lief über 20 000
Kilometer bei maximaler Reifenbelastung und bei regulärem
Aufpumpdruck. Dann wurde die Differenz zwischen den
Reifendurchmessern, gemessen vor und nach dem Lauf, erhalten, um
Schulterverschleiß und ungleichmäßigen Verschleiß mit vier Rängen
zu bewerten. Die Testergebnisse sind Tabelle 1 gezeigt.
TABELLE 1
Bsp.
Ref.
CH/BE
CH/SH
CH/KH
A-B (mm)
TESTERGEBNIS *1 SCHULTERVERSCHLEISS UNGL. MÄSVERSCHLEISS
*1) A: AUSGEZEICHNET, B: GUT, C: STARKER VERSCHLEISS WURDE HERVORGERUFEN,
D: ERNSTHAFTER VERSCHLEISS WURDE HERVORGERUFEN
*2) EIN ERNSTHAFTER FERSEN- UND ZEHENVERSCLEISS WURDE IN DEM SCHULTERTEIL
HERVORGERUFEN.
*3) EIN STARKER FERSEN- UND ZEHENVERSCLEISS WURDE IN DEM KRONENTEIL
HERVORGERUFEN.
*4) EIN STARKER FERSEN- UND ZEHENVERSCLEISS WURDE IN DEM SCHULTERTEIL
HERVORGERUFEN.
*5) DER BREAKERRAND TRAT AUS DER LAUFFLÄCHENSCHULTEROBERFLÄCHE AM ENDE
DER LEBENSDAUER AUS.
-
Fig. 6 zeigt das CH/SH-Sturzverhältnis und das
CH/KH-Sturzverhältnis der Testreifen.
-
Wie oben beschrieben, sind in einem Radialreifen der
vorliegenden Erfindung die Laufflächengummidicke, die
Gürtelkantensturzhöhe, die Laufflächenschultersturzhöhe und die
Karkassensturzhöhe spezifisch definiert. Infolgedessen kann
Schulterverschleißwiderstand und Widerstand gegen ungleichmäßigen
Verschleiß wirksam verbessert sein.
-
Zusätzlich zu Personenwagenreifen, kann die vorliegende
Erfindung auch für Lastkraftwagen/Bus-Reifen, Reifen für
leichte Lastkraftwagen und dergleichen angewendet werden.
-
In der vorliegenden Erfindung kann der Bandagengürtel 9
eliminiert sein.
-
Weiter ist es möglich, andere Karkassenstrukturen
anzuwenden.
-
Es ist auch möglich, in jedem Wulstteil eine
Verstärkungscordschicht, um die Starrheit des Wulstteils zu vergrößern,
und/oder eine organische Cordschicht, Wulstband genannt,
anzuordnen, um zu verhindern, daß die innere Lage 6A durch den
Wulstkern 5 gescheuert wird.