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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen radialen Luftreifen,
insbesondere auf einen radialen Luftreifen, der das Kurvenverhalten beim
Fahren mit hoher Geschwindigkeit und ebenso den Fahrkomfort verbessern
kann.
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In der letzten Zeit haben die Verbesserung der Straßennetze, die hohe
Leistung der Wagen, und die Erhöhung der Leistungsfähigkeit dazu geführt,
die Wagengeschwindigkeit immer mehr zu erhöhen. Während die
Fahreigenschaften bei hoher Geschwindigkeit auf geraden Straßen und
Fernstraßen natürlich zufriedenstellend ist, ist andererseits das
Kurvenverhalten bei solchen Wagen ein Problem. Das heißt, es besteht ein
Bedürfnis nach Eigenschaften, die Kurvenfahren bei hoher Geschwindigkeit
bei gleichzeitiger Sicherheit gewährleisten. Im allgemeinen wird als eine
Maßnahme zur Verbesserung des Kurvenverhaltens vorgeschlagen, die
Steifigkeit des Gebiets um die Wulstbasisbereiche durch
Verstärkungsschichten zu erhöhen, die sich von diesem Gebiet bis zu einer Zone mit
maximaler Breite in einem Seitenwandbereich erstrecken.
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Obwohl die Steifigkeit offensichtlich zunimmt, wenn solche
Verstärkungsschichten gewählt werden, wurden beim tatsächlichen Fahren des
Wagens Nachteile infolge des Gewichts, der Kosten, und einer weiteren
Verschlechterung des Fahrkomforts festgestellt.
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Angesichts der obigen Nachteile ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, einen radialen Luftreifen zu verwirklichen, der einen
verbesserten Fahrkomfort und ein verbessertes Kurvenverhalten hat, ohne das
Gewicht des Reifens zu erhöhen.
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In US-A-5186772 wird ein radialer Reifen beschrieben, der die
Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein radialer Luftreifen
vorgeschlagen, aufweisend: einen Laufflächenbereich, zwei Wulstbereiche,
die Wulstkerne enthalten, mindestens eine Karkassenschicht, die Cordfäden
aus einer organischen Faser aufweist, die im wesentlichen unter einem
Winkel von 90º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind,
und eine Gürtelschicht, die zwei Schichten aufweist, die sich unter einem
relativ kleinen Winkel bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens
überkreuzen und in einem Kronengebiet des Reifens und radial außerhalb der
Karkassenschicht angeordnet sind; wobei zum Aufbau des Wulstkerns im
wesentlichen mindestens ein Draht aufgewickelt ist, und ein Wulstzehen
Verstärkungsgummimaterial mit einer JIS-Härte von 80º bis 98º in der
axialen Richtung des Reifens innerhalb des Wulstkerns angeordnet ist, die
Breite des Wulstzehen-Verstärkungsgummimaterials in einem Bereich liegt,
der gleich der 0,5- bis 2,0-fachen Breite des Wulstkerns in der axialen
Richtung ist, und die Breite von dem äußeren Rand des Wulstkerns bis zu dem
inneren Rand des Wulstbereichs in der axialen Richtung des Reifens in einem
Bereich liegt, der gleich der 1,1- bis 3,0-fachen Breite des Wulstkerns in
der axialen Richtung des Reifens ist, und das seitliche Gebiet in der
axialen Richtung des Reifens und das innere Gebiet in der radialen Richtung
des Reifens um den Wulstkern, und das Wulstzehen-Verstärkungsgummimaterial
durch einen Wulstschutzstreifen verstärkt sind, der Cordfäden aus einer
organischen Faser enthält.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Form
des Wulstkerns im wesentlichen kreisförmig im Querschnitt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
die Form des Wulstkerns im wesentlichen quadratisch im Querschnitt.
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In dem Wulstbereich ist vorzugsweise ein Wulstprotektor angeordnet,
der die Lücke zwischen dem Felgenflansch und dem Wulstbereich ausfüllt.
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Bei dem radialen Luftreifen der vorliegenden Erfindung hat der
Wulstkern, da er durch Aufwickeln von mindestens einem Draht gebildet ist,
eine niedrige Steifigkeit, und er kann die Last, verglichen mit einem
herkömmlichen Wulstkern, gleichmäßig tragen. Daher kann eine ausgezeichnete
Felgenanpassung erhalten werden, die Gleichmäßigkeit bei dem Zusammenbau
ergibt. Verformungen bei einem begrenzten Teil, die durch große
Verformungen beim Kurvenfahren hervorgerufen werden, werden daher
verhindert. Das Kurvenverhalten kann also verbessert werden, wenn de
Änderung der Kontaktform (besonders des Kontaktdrucks, usw.) vermindet
wird, was durch die obigen geringeren Verformungen erreicht wird, die
ermöglichen, daß große Zonen des Reifens die Last beim Kurvenfahren tragen.
Weiterhin kann die Form des Wulstkerns im wesentlichen kreisförmig oder
quadratisch im Querschnitt sein.
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Da ein Wulstzehen-Verstärkungsgummimaterial mit einer JIS-Härte von
80º - 98º in dem in der axialen Richtung des Reifens inneren Gebiet des
Wulstbereichs angeordnet ist, und ein Wulstschutzstreifen mit Cordfäden als
einer organischen Faser in dem in der axialen Richtung des Reifens
seitlichen Gebiet und dem in der radialen Richtung des Reifens inneren
Gebiet des Wulstkerns und des Wulstzehen-Verstärkungsgummimaterials
angeordnet ist, ist weiterhin ein Zusammenbruch des Wulstbereichs stark
vermindert, und das Kurvenverhalten kann zusätzlich zu dem durch den
Wulstkern erhaltenen Verbesserungseffekt weiter verbessert werden. Diese
gegenseitigen Effekte verbessern das Kurvenverhalten bei hoher
Geschwindigkeit. Bei dem radialen Luftreifen der vorliegenden Erfindung ist
nur der Gummi in dem Wulstbereich gehärtet, so daß das Gewicht des Reifens
nicht zunimmt.
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Wenn das Zehenrand-Verstärkungsgummimaterial eine Härte von weniger
als 800 hat, neigt der Wulstbasisbereich dazu, sich unter großen
Verformungen des Wulstbereichs zu bewegen. Dies hat in dem schlimmsten Fall
ein Abrutschen von der Felge zur Folge. Wenn der Zehenrand-
Verstärkungsgummi eine Härte von mehr als 98º hat, nimmt außerdem die
Steifigkeit des Wulstbereichs beträchtlich zu. Dies ist nicht günstig, weil
dies beispielsweise zur Folge hat, daß die Wulstzehe abbricht und die
Anpassung verschlechtert wird.
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Wenn die Breite des Zehenrand-Verstärkungsgummimaterials in der
axialen Richtung des Reifens kleiner als die 0,5-fache Breite des
Wulstkerns in der axialen Richtung des Reifens ist, hat dies ein Abrutschen
des Wulstes und einen Verlust der Kontrolle der Bewegung des Wulstbereichs
zur Folge, und wenn diese Breite größer als die 2,0-fache Breite des
Wulstkerns ist, hat dies eine Verschlechterung der Felgenmontage und der
Anpassung zur Folge.
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Wenn die Breite von dem äußeren Rand des Wulstkerns bis zu dem
inneren Rand des Wulstbereichs in der axialen Richtung des Reifens kleiner
als die 1,1-fache Breite des Wulstkerns in der axialen Richtung des Reifens
ist, hat dies ein Problem des Abrutschens von der Felge zur Folge, das
durch den Verlust der Kontrolle der Bewegung des Wulstbereichs unter großen
Verformungen des Wulstbereichs hervorgerufen wird, und wenn diese Breile
größer als die 3,0-fache Breite des Wulstkerns ist, hat dies eine
Verschlechterung der Felgenmontage und der Anpassung zur Folge.
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Wenn ein Wulstprotektor in dem Wulstbereich angeordnet wird, der die
Lücke zwischen dem Felgenflansch und dem Wulstbereich ausfüllt, kann ein
Zusammenbruch des Wulstbereichs in der axial äußeren Richtung weiter
zurückgehalten werden.
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Die Erfindung wird nun nur mittels eines Beispiels weiter
beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die
Folgendes darstellen:
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die Figur 1 ist ein Querschnitt eines hauptsächlichen Teils des
Wulstbereichs einer Ausführungsform eines Reifens der vorliegenden
Erfindung;
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die Figur 2 ist ein Querschnitt eines hauptsächlichen Teils des
Wulstbereichs einer weiteren Ausführungsform des Reifens der vorliegenden
Erfindung;
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die Figur 3 ist ein Querschnitt eines hauptsächlichen Teils des
Wulstbereichs einer weiteren Ausführungsform eines Reifens der vorliegenden
Erfindung, der einen Wulstprotektor hat; und
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die Figur 4 ist ein Querschnitt eines hauptsächlichen Teils des
Wulstbereichs noch einer weiteren Ausführungsform eines Reifens der
vorliegenden Erfindung, der einen Wulstprotektor hat.
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In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Kennziffern gleiche Teile.
Die vorliegende Erfindung wird zunächst unter Bezugnahme auf die
Figur 1 erklärt.
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Wie in der Figur 1 wiedergegeben ist, weist der radiale Luftreifen
dieser Ausführungsform zwei Wulstkerne 12 und eine toroidförmige
Karkassenschicht 14 auf. Die Karkassenschicht 14 hat mindestens eire
Karkassenlage 16, die eine gewisse Anzahl von Cordfäden enthält, die sich
in der radialen Richtung erstrecken. Bei dieser Ausführungsform sind zwei
Karkassenlagen 16 wiedergegeben.
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Bei dieser Ausführungsform überkreuzen sich die Karkassenlagen 16,
die Cordfäden aus einer organischen Faser haben, die sich unter einem
Winkel von 80º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens erstrecken; der
Winkel von 80º ist innerhalb des Anwendungsbereichs der Erfindung zu
betrachten, der erfordert, daß die Cordfäden der Karkassenschicht im
wesentlichen unter einem Winkel von 90º bezüglich der Umfangsrichtung des
Reifens angeordnet sind. Die organischen Cordfäden der Karkassenlage 16
können sich unter einem Winkel von 90º bezüglich der Umfangsrichtung des
Reifens erstrecken.
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Die Karkassenlage 16 weist auf: einen Hauptbereich 16A, der in der
axialen Richtung des Reifens auf der inneren Seite des Wulstkerns 12
angeordnet ist, und einen Umstülpbereich 16B, der um den Wulstkern 12
geschlungen ist und auf der in der axialen Richtung des Reifens äußeren
Seite des Wulstkerns 12 angeordnet ist. Die Karkassenlage erstreckt sich
von einem Wulstkern 12 bis zu dem anderen Wulstkern 12.
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Obwohl für den Wulstkern 12 ein Seilwulst mit einem kreisförmigen
Querschnitt, der erhalten wird, wenn ein Draht (Durchmesser 1,0 mm)
spiralförmig um den Kerndraht gewickelt wird, und ein Einlitzenwulst mit
einem quadratischen Querschnitt (siehe Figur 2), der erhalten wird, wenn
ein von der inneren Seite nacheinander aufgewickelter Draht aufgeschichtet
wird, vorzuziehen sind, ist der Querschnitt nicht auf diese Formen
beschränkt.
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Ein Wulstkern 12 dieser Ausführungsform ist ein Seilwulst, der
erhalten wird, wenn ein Draht um den Kerndraht (Durchmesser 1,0 mm)
gewickelt wird. Die Breite L3 des Wulstkerns 12 in der axialen Richtung des
Reifens beträgt 8 mm.
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Eine Gürtelschicht (in der Zeichnung nicht wiedergegeben), die
Gürtellagen aufweist, die eine gewisse Anzahl von Cordfäden haben, die
einander überkreuzen und sich bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens
schräg erstrecken, ist radial außerhalb der Karkassenschicht 14 angeordnet.
Eine Gürtelverstärkungsschicht (in der Zeichnung nicht wiedergegeben)
grenzt an die Gürtelschicht an und ist in der radialen Richtung des Reifens
außerhalb der Gürtelschicht und in dem in der Breitenrichtung des Reifens
seitlichen Gebiet angeordnet. Weiterhin ist eine Lauffläche (in der
Zeichnung nicht wiedergegeben) radial außerhalb der Gürtelschicht und der
Gürtelverstärkungsschicht angeordnet.
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Ein Zehenrand-Verstärkungsgummimaterial 18 ist radial innerhalb des
Wulstkerns 12 bei der Karkassenlage 16 angeordnet. Das Zehenrand-
Verstärkungsgummimaterial 18, dessen Oberfläche zu der inneren Seite des
Reifens bei dem Wulstbereich 20, der Reifenfelge und der Karkassenlage 16
hin gerichtet ist, hat eine ungefähr dreieckige Form im Querschnitt. Die
Härte des Zehenrand-Verstärkungsgummimaterials 18 beträgt 80º - 98º,
vorzugsweise 85º - 97º Die Härte des Zehenrand-Verstärkungsgummimaterials
18 dieser Ausführungsform beträgt 95º.
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Die Breite L2 des Zehenrand-Verstärkungsgummimaterials 18 in der
axialen Richtung liegt in dem Bereich der 0,5- bis 2,0-fachen, vorzugsweise
0,5- bis 1,5-fachen Breite des Wulstkerns 12 in der axialen Richtung des
Reifens.
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Die Höhe H des Zehenrand-Verstärkungsgummimaterials 18 in der
radialen Richtung des Reifens beträgt bei dieser Ausführungsform 10 mm.
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Die Breite L1 von dem äußeren Rand des Wulstkerns bis zu dem inneren
Rand des Wulstbereichs in der axialen Richtung des Reifens liegt
vorzugsweise in dem Bereich der 1,1- bis 3,0-fachen Breite L3 des
Wulstkerns in der axialen Richtung des Reifens. Bei dieser Ausführungsform
ist die Breite L1 gleich der 1,7-fachen Breite von L3.
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Ein Leinwand-Wulstschutzstreifen 22 ist im wesentlichen längs des
seitlichen Gebietes in der axialen Richtung des Reifens und des inneren
Gebietes in der radialen Richtung des Reifens um den Wulstkern 12 und des
Zehenrand-Verstärkungsgummimaterial 18 angeordnet. Um den Leinwand-
Wulstschutzstreifen 22 zu bilden, sollte das Zehenrand-
Verstärkungsgummimaterial 18 vorzugsweise vorher auf den Leinwand-
Wulstschutzstreifen 22 aufgebracht werden und zusammen mit diesem Leinwand-
Wulstschutzstreifen 22 geformt werden.
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Die Funktion dieser Ausführungsform wird nachstehend erklärt. Da bei
dem radialen Luftreifen 10 dieser Ausführungsform der Wulstkern 12, der
durch Aufwickeln von mindestens einem Draht gebildet wurde, ein runder
Wulstkern mit kreisförmigem Querschnitt ist, hat er eine niedrige
Steifigkeit (die Zugfestigkeit ist die gleiche), und er kann die Last
gleichmäßig tragen. Verformungen bei einem begrenzten Teil, die durch große
Verformungen beim Kurvenfahren hervorgerufen werden, werden daher
verhindert. Das Kurvenverhalten kann also verbessert werden, wenn die
Änderung der Kontaktform (besonders des Kontaktdrucks, usw.) verringert
wird, was durch die obige Verringerung der Verformungen erreicht wird,
wodurch der großen Zone des Reifens ermöglicht wird, die Last beim
Kurvenfahren zu tragen.
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Da eine Zehenrand-Verstärkungsgummischicht 18 mit großer Härte axial
innerhalb des Wulstkerns 12 um die Karkassenlage 16 angeordnet ist, und ein
Leinwand-Wulstschutzstreifen 22 ebenfalls vorgesehen ist, wird ein
Zusammenbruch des Wulstbereichs 20 beim Kurvenfahren mit hoher
Geschwindigkeit stark vermindert, und das Kurvenverhalten kann zusätzlich
zu dem durch den Wulstkern 12 erreichten Verbesserungseffekt verbessert
werden. Bei dem radialen Luftreifen dieser Ausführungsform ist nur der
Gummi in dem Wulstbereich 20 gehärtet, und daher nimmt das Gewicht des
Reifens nicht zu.
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Wenn das Zehenrand-Verstärkungsgummimaterial 18 eine Härte von
weniger als 80º hat, neigt der Wulstbasisbereich 20A dazu, sich unter den
großen Verformungen des Wulstbereichs 20 zu bewegen. Dies hat in dem
schlimmsten Fall ein Abrutschen von der Felge zur Folge. Wenn das
Zehenrand-Verstärkungsgummimaterial 18 eine Härte von mehr als 98º hat,
nimmt die Steifigkeit des Wulstbereichs 20 beträchtlich zu. Dies ist nicht
günstig, da dies zum Beispiel ein Abbrechen der Wulstzehe und eine
Verschlechterung der Anpassung zur Folge hat.
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Wenn die Breite L2 des Zehenrand-Verstärkungsgummimaterials 18 in der
axialen Richtung des Reifens kleiner als die 0,5-fache Breite L3 des
Wulstkerns 12 in der axialen Richtung des Reifens ist, hat dies ein
Abrutschen des Wulstes und den Verlust der Kontrolle der Bewegung des
Wulstbereichs 20 zur Folge, und wenn die Breite L2 größer als die 2,0-fache
Breite L3 ist, hat dies eine Verschlechterung der Felgenmontage und der
Anpassung zur Folge.
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Wenn die Breite L1 von dem äußeren Rand des Wulstkerns 12 bis zu dem
inneren Rand des Wulstbereichs 20 in der axialen Richtung des Reifens
kleiner als die 1,1-fache Breite L3 des Wulstkerns 20 in der axialen
Richtung des Reifens ist, hat dies ein Problem des Abrutschens von der
Felge zur Folge, das durch den Verlust der Kontrolle der Bewegung des
Wulstbereichs 20 unter den großen Verformungen des Wulstbereichs
hervorgerufen wird, und wenn die Breite L1 größer als die 3,0-fache Breite
L3 ist, hat dies eine Verschlechterung der Felgenmontage und der Anpassung
zur Folge.
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Die folgenden Versuche zur Bestimmung des Fahrkomforts und des
Kurvenverhaltens wurden bei dem radialen Luftreifen dieser Ausführungsform,
einem herkömmlichen radialen Luftreifen, und einem radialen
Vergleichsluftreifen ausgeführt, wobei diese Reifen an einem Wagen
angebracht wurden.
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Bei dem herkömmlichen radialen Luftreifen war der Wulstkern ein
Litzen-Wulstkern von quadratischer Form und mit zwei Verstärkungsschichten,
der nicht mit der Zehenrand-Verstärkungsgummischicht versehen war. Bei dem
radialen Vergleichsluftreifen entsprach der Wulstkern zwar der vorliegenden
Erfindung, aber er war ebenfalls nicht mit der Zehenrand-
Verstärkungsgummischicht versehen.
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Bei dem Versuch bezüglich des Fahrkomforts wurde das Fahrgefühl über
eine Teststrecke von 6 km beurteilt, und bei dem Versuch bezüglich ses
Kurvenverhaltens wurde die Rundenzeit über die gleiche Strecke bestimmt.
Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 wiedergegeben, wobei die
Indexziffer 100 für den herkömmlichen radialen Luftreifen zugrunde gelegt
wurde. Je größer der Wert in der Tabelle ist, desto besser ist die
Eigenschaft.
TABELLE 1
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Gemäß dem in der Tabelle 1 wiedergegebenen Testergebnis weist der
radiale Luftreifen der vorliegenden Erfindung, verglichen mit dem
herkömmlichen Reifen und dem Vergleichsreifen, einen ausgezeichneten
Fahrkomfort und ein ausgezeichnetes Kurvenverhalten auf.
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Die Figur 2 gibt eine Ausführungsform wieder, die im wesentlichen die
gleiche wie diejenige der Figur 1 ist, außer daß der Wulstkern 12 ein
Einlitzen-Wulst mit einem quadratischen Querschnitt ist, der erhalten wird,
wenn ein von der inneren Seite nacheinander aufgewickelter Draht
aufgeschichtet wird.
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Wie in der Figur 3 gezeigt ist, kann ein Wulstprotektor 24 in dem
Wulstbereich 20 des radialen Luftreifens 10 angeordnet werden.
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Der Wulstprotektor 24 hat eine ungefähr dreieckige Form im
Querschnitt, so daß er die Lücke von gleicher Form ausfüllt, die zwischen
dem Felgenflanschende 28A und dem Wulst 20 gebildet wird, wenn der radiale
Luftreifen 10 auf der Felge 28 angebracht wird. Die Lücke t zwischen dem
Wulstprotektor 24 und dem Felgenflansch 28A beträgt vorzugsweise 0 mm
(anhaftender Zustand) bis 5 mm. Die Seite des Wulstprotektors 24, die zu
dem Felgenflansch 28A hin gerichtet ist, hat vorzugsweise eine leiche
Krümmung längs des Felgenflanschs 28A.
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Um den Wulstprotektor 24 zu bilden, kann bei der Bildung des
unvulkanisierten Reifens ein Gummistreifen auf eine bestimmte Stelle des
Wulstbereichs 20 aufgebracht werden.
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Die Härte des Gummis des Wulstprotektors 24 nach der Vulkanisation
ist vorzugsweise größer als die Härte des Wulstbereichs 20.
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Eine kreisförmige Randlinie 26, der aus vorspringendem Gummi des
Wulstbereichs 20 besteht, wird vorzugsweise bei dem äußeren Rand des
Wulstprotektors 24 und auf der äußeren Seite des Wulstbereichs in der
radialen Richtung des Reifens (Richtung des Pfeils A) gebildet. Um die
Randlinie 26 zu bilden, muß die Form eine U-förmige Aussparung für die
Randlinie 26 in ihrer Oberfläche haben. Die U-förmige Aussparung der Form
ermöglicht, daß in der Form enthaltene Luft entweicht, wodurch ein
Lufteinschluß leicht beseitigt werden kann. Dies bewirkt, daß der Gummi in
der Form gleichmäßig fließt, und verhindert die Erzeugung von
ungleichmäßigen Bereichen. Die Randlinie 26 kann erforderlich zwei Linien
aufweisen.
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Bei dem radialen Luftreifen 10. der den Wulstprotektor 24 hat, kann
der Zusammenbruch des Wulstbereichs 20 vermindert werden, da eine Lücke von
dreieckiger Form im wesentlichen mit dem Wulstprotektor 24 ausgefüllt
werden kann. Dies bewirkt eine weitere Verbesserung des Kurvenverhältenis
eines Wagens. Die Lücke von dreieckiger Form zwischen dem Wulstbereich 20
und dem Felgenflansch 28A ist tatsächlich so klein, daß das Gewicht des fur
den Wulstprotektor 24 verwendeten Gummis praktisch nicht berücksichtigt
werden muß.
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Der Wulstprotektor kann nicht nur für den radialen Luftreifen 10, der
einen Wulstkern mit rundem Querschnitt hat, sondern auch für einen
Wulstkern, der einen Querschnitt von anderer Form hat, zum Beispiel für
einen Wulstkern mit quadratischem Querschnitt, wie in der Figur 4 gezeigt
(Einlitzen-Wulst mit quadratischem Querschnitt, der erhalten wird, wenn en
von der inneren Seite nacheinander aufgewickelter Draht aufgeschichtet
wird).
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Wie aus der obigen Erklärung hervorgeht, hat der radiale Luftreifen
der vorliegenden Erfindung einen ausgezeichneten Fahrkomfort und ein
ausgezeichnetes Kurvenverhalten ohne Erhöhung des Gewichts des Reifens.