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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Super-Radialluftreifen,
und speziell auf Reifen, die für
Fahrzeuge, wie Lastwagen und Busse und dergleichen geeignet sind,
und insbesondere bezieht sie sich auf einen Super-Radialluftreifen,
bei dem unter harten Bedingungen bezüglich der Last, der Laufgeschwindigkeit
und dergleichen eine Cordschicht aus einer organischen Faser in
dem Wulstbereich des Reifens als eine für den Wulstbereich wirksame
Verstärkungsschicht
verwendet wird, um die Wulstbereichs-Haltbarkeit zu verbessern.
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Bei
dem Super-Radialluftreifen, der für Lastwagen, Busse und dergleichen
geeignet ist, ist es üblich, den
Reifen als Basisreifen für
die Neuprofilierung wiederzuverwenden, wenn der Laufflächengummi
eine Nutzungsgrenze bei der Abnutzung erreicht, weil es nicht wünschenswert
ist, einen neuen Reifen nur einmal zu verwenden. Wie in der 7, in der ein Schnitt eines
Hauptteils eines herkömmlichen
Reifen einschließlich eines
Wulstbereichs wiedergegeben ist, veranschaulicht ist, wird oft der
Fall beobachtet, in dem ein langer und breiter Riß oder ein
mit dem Wachstum des Risses verbundener Ablösungsausfall bei dem Ende 4te des
Umstülpbereichs 4t der
Karkasse 4 oder dem äußeren Ende 6e der
(im allgemeinen als Draht-Wulstschutzstreifen bezeichneten) gummigetränkten Stahlcordschicht 6 unter
den Elementen, die den Wulstbereich 1 bilden, hervorgerufen
wird. Der abgenutzte Reifen, der solche Defekte hat, ist als Basisreifen
ungeeignet, und eine Neuprofilierung eines solchen Reifen muß vermieden
werden. Wenn die Nutzungsbedingungen hart sind, wird der obenerwähnte Riß oder Ablösungsausfall
selbst bei dem neuen Reifen während
der Nutzungsdauer hervorgerufen.
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Der
obenerwähnte
lange Riß oder
Ablösungsausfall
in einem Endbereich, wie bei dem Ende 4te, dem Ende 6e oder
dergleichen, ist eine Folge der Konzentration einer großen Dehnung
in einem solchen Endbereich. Wie in der 8, in der ein Schnitt eines weiteren
herkömmlichen
Reifens wiedergegeben ist, veranschaulicht ist, werden häufig eine
oder mehr Cordschichten aus einer organischen Faser, zwei Schichten
bei der dargestellten Ausführungsform,
verwendet, um diese Dehnung zu beseitigen; zum Beispiel wird eine
Nylon-Cordschicht 15 (15-1, 15-2), die
im allgemeinen als Nylon-Wulstschutzstreifen bezeichnet wird, außerhalb des
Umstülpbereichs 4t der
Karkasse 4 angeordnet, und zwar allein, wie in dem Fall
der 8, oder zusammen
mit einer Stahl-Cordschicht 6 als Verstärkungsschicht, wie in dem Fall
der 9, und daran angrenzend, bei
einer Höhe,
wo sie den obigen Endbereich in der radialen Richtung des Reifens
genügend
bedeckt.
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Die
Aufbringung oder Hinzufügung
der Cordschicht 15 aus einer organischen Faser ergibt jedoch
keinen Effekt von dem gewünschten
Ausmaß,
und die Gründe
dafür wurden
untersucht, wobei sich die folgenden Tatsachen ergaben.
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Das
heißt,
als ein Teil der zwei Cordschichten 15-1, 15-2 aus
einer organischen Faser (siehe 8, 9) ist in der 10 die untere Hälfte eines
Reifens perspektivisch wiedergegeben, der in einer von dem vorderen
bis zudem hinteren Rand des Kontaktflecks reichenden Zone unter
Belastung läuft,
und die Cordfäden
CR (oben rechts in der Figur) und die Cordfäden CL (oben links in der Figur) der Cordschichten 15-1, 15-2 aus
einer organischen Faser sind so angeordnet, daß sie sich in einem Wulstbereich 1,
der dem Bodenkontaktgebiet der Reifenlauffläche entspricht, die sich bei
einem vorgegebenen Luftdruck und unter Belastung dreht, zwischen
den Schichten gegenseitig überkreuzen,
so daß bei
sowohl der oben links, als auch der oben rechts wiedergegebenen
Anordnung die Cordfäden
auf der vorderen Seite oder der hinteren Seite des Kontaktflecks
immer einer Kompressionsverformung unterworfen werden müssen.
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Obwohl
die genauen Gründe
dafür,
daß immer
eine Kompressionsverformung hervorgerufen wird, weiter unten beschrieben
werden, wird der Grad der Kompressionsverformung größer, wenn
weiterhin die Zugkraft und die Bremskraft auf den Reifen aufgebracht
werden. Wenn bei der Cordschicht 15 aus einer organischen
Faser eine axiale Kompressionskraft auf den Cordfaden aufgebracht
wird, wird der Modul des Cordfadens aus einer organischen Faser
bezüglich
der axialen Kompression sehr niedrig, so daß die Steifigkeit, die erforderlich
ist, um die Spannungsverringerungsfunktion der Cordschicht 15 aus
einer organischen Faser zu entwickeln, und die von Natur aus für das Umstülpende 4te der
Karkasse 4 oder das Ende 6e der Verstärkungsschicht 6 bestimmt
ist, stark verringert wird. Gemäß den Experimenten
beträgt
das Verhältnis
des axialen Kompressionsmoduls zu dem Zugmodul bei der in Gummi
eingebetteten Cordschicht aus einer organischen Faser nur ungefähr 0,1.
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Außerdem wurde
bestätigt,
daß Rißbildungsausfall
in einem Endbereich der Cordschicht 15 aus einer organischen
Faser zu der Außenseite
des Reifens hin hervorgerufen wird. Als Ergebnis der Untersuchung über die
Ursache des Rißbildungsausfalls
wurde gefunden, daß der
Rißbildungsausfall
durch eine große
Zugdehnung, die auf den Gummi in der Umgebung des Endes 15e der
Cordschicht 15 aus einer organischen Faser zu der Außenseite
des Reifens hin aufgebracht wird, hervorgerufen wird. Das heißt, der
Luftdruck bei dem hauptsächlich
bei Lastwagen und Bussen verwendeten Super-Radialluftreifen beträgt zum Beispiel
6,8–8,8 MPa
(7,00–9,00
kp/cm2) bei Raumtemperatur, und er wird
noch größer, wenn
die Reifentemperatur beim Fahren des Fahrzeugs ansteigt. Wie in
der 9 gezeigt ist, wird
durch einen solchen größeren inneren
Druck eine große
Spannung T auf die Karkasse 4 aufgebracht, und die große Spannung
T ruft Zugkräfte
in der Richtung der Pfeile a, b in nicht nur dem Umstülpbereich 4t der
Karkasse 4, sondern auch in der Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6 und
der Cordschicht 15 aus einer organischen Faser hervor,
und daher werden der Umstülpbereich 4t,
die Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6 und
die Cordschicht 15 aus einer organischen Faser in der Wirkrichtung
der Zugkräfte
a, b gewaltsam verschoben. Durch eine solche gewaltsame Verschiebung
wird insbesondere eine große
Zugdehnung e in dem nahe bei dem Ende 15e der Cordschicht 15 aus
einer organischen Faser gelegenen Gummi hervorgerufen. Die Zugspannung
e wird durch die mittels einer strichpunktierten Linie wiedergegebene
Biegeverformung des Wulstbereichs 1 unter Belastung weiter
erhöht.
Folglich wird durch die mit der Drehung unter Belastung verbundene,
wiederholte Wirkung der Dehnungsamplitude der Zugdehnung bei dem
nahe bei dem Ende 15e der Cordschicht 15 aus einer
organischen Faser gelegenen Gummi Ermüdungsrisse hervorgerufen, die
wachsen und schließlich
den Ablösungsausfall
verursachen.
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Außerdem wird
in der letzten Zeit dringend gefordert, ein niedrigeres Querschnittsprofil
der Radialreifen für
Lastwagen und Busse zu verwirklichen, wodurch die Tendenz zu Niederquerschnittsreifen
verstärkt wird.
Bei dem unter einer schweren Last laufenden Niederquerschnittsreifen
ist die Verformung des Wulstbereichs 1 besonders stark,
und die Dehnungsamplitude der Zugspannung e wesentlich größer, so
daß der
Rißbildungsausfall
oder Ablösungsausfall
bei dem Ende 15e der zu der Außenseite des Reifens hin gelegenen Cordschicht 15 aus
einer organischen Faser verstärkt
wird, was bei dem herkömmlichen
Reifen kaum beobachtet wurde. Dieser Ausfalltyp ist eine neuere
Tendenz, und bisher gibt es keine wirksame Gegenmaßnahme.
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Außerdem wird
auf das Dokument EP-0194070A, in dem ein Reifen gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 beschrieben wird, und die Dokumente JP-A-52-043203,
JP-A-8150813 und JP-A-9024713 hingewiesen.
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Ein
Ziel der Erfindung ist daher, einen Super-Radialluftreifen zu verwirklichen,
bei dem eine Cordschicht aus einer organischen Faser als eine spannungsvermindernde
Schicht in vorteilhafter Weise Steifigkeit hervorruft bei dem Ende
des Umstülpbereichs
der Karkasse und dem Ende der Wulstbereichs-Verstärkungsschicht, die vorzugsweise
als einer Stahlcordschicht besteht, die sich über das Umstülpende in
der radialen Richtung des Reifens nach außen erstreckt, und außerdem die
Widerstandsfähigkeit
gegen Rißbildung
bei dem Ende der Cordschicht aus einer organischen Faser, selbst
bei einem Reifen, der ein kleines Querschnittsverhältnis hat,
wesentlich verbessert ist, um die Wulstbereichs-Haltbarkeit und
die Neuprofilierung, verglichen mit dem herkömmlichen Reifen, beträchtlich
zu verbessern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Super-Radialluftreifen verwirklicht, aufweisend
eine Karkasse aus mindestens einer gummigetränkten Cordlage mit radialer
Anordnung, die sich zwischen zwei in Wulstbereiche eingebetteten
Wulstkernen erstreckt, und von der Innenseite nach der Außenseite
des Reifens um den Wulstkern geschlungen ist, um einen Umstülpbereich
zu bilden, und mindestens eine gummigetränkte Cordschicht aus einer
organischen Faser, die sich auf der Außenseite des Umstülpbereichs über ein
Ende des Umstülpbereichs
in der radialen Richtung des Reifens nach außen erstreckt, wobei die Cordschicht
aus einer organischen Faser einen ersten gebogenen Bereich hat,
der bezüglich
des Umstülpbereichs
zu der Außenseite
des Reifens hin unter einem spitzen Winkel gebogen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der
erste gebogene Bereich bei einer Position gebogen ist, die in der
radialen Richtung des Reifens innerhalb von dem Ende des Umstülpbereichs
gelegen ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung liegt der Biegewinkel α des ersten gebogenen Bereichs
bezüglich
der Wickelrichtung des Umstülpbereichs
in einem radialen Schnitt des Reifens in dem Bereich von 15–60°.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist eine aus einer gummigetränkten Stahlcordschicht bestehende
Wulstbereichs-Verstärkungsschicht
zwischen dem Umstülpbereich
der Karkasse und der Cordschicht aus einer organischen Faser angeordnet,
und das in der radialen Richtung des Reifens äußere Ende der Verstärkungsschicht
ist in der radialen Richtung des Reifens innerhalb von dem Ende
des Umstülpbereichs
gelegen.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist das Ende des ersten gebogenen Bereichs der Cordschicht
aus einer organischen Faser das in der radialen Richtung des Reifens äußerste Ende der
Cordschicht.
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Bei
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat
die Cordschicht aus einer organischen Faser den ersten gebogenen
Bereich und einen zweiten gebogenen Bereich, wobei der zweite gebogene
Bereich von dem Ende des ersten gebogenen Bereichs wieder zu der
Innenseite des Reifens hin gebogen ist, und der Neigungswinkel β des zweiten
gebogenen Bereichs bezüglich
der Wickelrichtung des Umstülpbereichs
in dem radialen Schnitt des Reifens in dem Bereich von 15–60° liegt.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hat die Cordschicht aus einer organischen Faser den
ersten gebogenen Bereich, den zweiten gebogenen Bereich, und einen
dritten gebogenen Bereich, wobei der dritte gebogene Bereich sich
von dem Ende des zweiten gebogenen Bereichs bei einer ungefähr gleich
großen
Entfernung von der äußeren Oberfläche des
Reifens in der radialen Richtung des Reifens nach außen erstreckt.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hat die Cordschicht aus einer organischen Faser den
ersten gebogenen Bereich und den dritten gebogenen Bereich, wobei
der dritte gebogene Bereich sich von dem Ende des ersten gebogenen
Bereichs bei einer ungefähr
gleich großen
Entfernung von der äußeren Oberfläche des
Reifens in der radialen Richtung des Reifens nach außen erstreckt.
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Bei
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat
die Cordschicht aus einer organischen Faser den ersten gebogenen
Bereich, den dritten gebogenen Bereich, und einen vierten gebogenen Bereich,
wobei der vierte gebogene Bereich sich von dem dritten gebogenen
Bereich zu der Innenseite des Reifens hin erstreckt und bezüglich der
Wickelrichtung des Umstülpbereichs
unter einem spitzen Winkel geneigt ist.
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Der
Neigungswinkel γ des
vierten gebogenen Bereichs bezüglich
der Wickelrichtung des Umstülpbereichs
liegt in dem Schnitt des Reifens vorzugsweise in dem Bereich von
15–60°.
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Bei
der Erfindung und den bevorzugten Ausführungsformen liegt die Länge des
ersten gebogenen Bereichs, des zweiten gebogenen Bereichs und des
dritten gebogenen Bereichs der Cordschicht aus einer organischen
Faser gewöhnlich
in dem Bereich von 4–50
mm.
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Bei
der Erfindung ist die Schicht aus einer organischen Faser zweckmäßigerweise
eine Nylon-Cordschicht.
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Die
Erfindung wird nun weiter beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
die Folgendes darstellen:
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Die 1 bis 6 sind schematische Schnittansichten
eines Hauptteils, einschließlich
eines Wulstbereichs, eines erfindungsgemäßen Super-Radialluftreifens,
bei einem Schnitt des Reifens gemäß einer Ebene, die die Rotationsachse
umfaßt.
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Der
in den 1 bis 6 wiedergegebene Super-Radialluftreifen
(nachstehend als Reifen bezeichnet) ist ein schlauchloser Reifen,
bei dem eine in dem JATMA-Standard (Ausgabe 1998) und dem ETRTO-Standard (Ausgabe
1998) definierte 15°-Tiefbettfelge
als zugelassene Felge (Ausdruck in dem JATMA-Standard definiert,
UMRISSE DER ZUGELASSENEN FELGE gemäß dem TRA-Standard, EMPFOHLENE
FELGEN, ZULÄSSIGE
FELGEN gemäß dem ETRTO-Standard)
verwendet wird.
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In
den 1 bis 6 weist der Reifen wie üblich zwei
Wulstbereiche 1 (nur eine Seite wiedergegeben), zwei damit
verbundene Seitenwandbereiche 2 (nur eine Seite wiedergegeben),
und einen Laufflächenbereich (nicht
wiedergegeben) auf, und er ist mit einer Karkasse 4 versehen,
die sich toroidförmig
zwischen zwei in die Wulstbereiche 1 eingebetteten Wulstkernen 3 erstreckt.
Die Karkasse 4 weist eine oder mehr radiale Cordlagen,
möglichst
gummigetränkte
Stahlcordlagen mit radialer Anordnung auf. Obwohl nicht wiedergegeben, weist
der Reifen außerdem
einen Gürtel
auf, der auf den äußeren Umfang
der Karkasse 4 aufgebracht ist und den Laufflächenbereich
verstärkt,
und möglichst
aus zwei oder mehr gummigetränkten,
schrägen
Stahlcordschichten besteht.
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Mindestens
eine Lage der Karkasse 4 hat einen Umstülpbereich 4t, der
von der Innenseite nach der Außenseite
des Reifens um den Wulstkern 3 geschlungen ist. In dem
Wulstbereich 1 sind eine oder mehr gummigetränkte Cordschichten 5 aus
einer organischen Faser, vorzugsweise gummigetränkte Nylon-Cordschichten (sogenannte Nylon-Wulstschutzstreifen)
vorgesehen, die sich auf der Außenseite
des Umstülpbereichs 4t über das
Ende 4te des Umstülpbereichs
in der radialen Richtung des Reifens nach außen (nachstehend als in der
radialen Richtung nach außen
bezeichnet) erstrecken, von denen zwei Cordschichten 5-1, 5-2 aus
einer organischen Faser in den 1–6 wiedergegeben sind. Vorzugsweise
ist mindestens eine Schicht der Cordschichten 5 (5-1, 5-2)
aus einer organischen Faser bei dem Reifen bis zu der Innenseite
der Karkasse 4 angeordnet.
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Die
erfindungsgemäßen Reifen
werden nun entsprechend den 1 bis 6 erklärt. Der in den 1 bis 4 wiedergegebene
Wulstbereich 1 hat eine Struktur, bei der die Cordschichten 5 aus
einer organischen Faser längs
des Umstülpbereichs 4t der
Karkasse 4 angeordnet sind, und der in den 5 und 6 wiedergegebene
Wulstbereich 1 hat eine Struktur, bei der die aus gummigetränkten Stahlcordfäden bestehende
Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6 (mittels
einer gestrichelten Linie wiedergegeben) an den Umstülpbereich 4t angrenzend
angeordnet ist, und das Ende 6e der Verstärkungsschicht 6 in
der radialen Richtung des Reifens innerhalb (nachstehend als in
der radialen Richtung innerhalb bezeichnet) von dem Ende 4te des
Umstülpbereichs 4t gelegen
ist, und die Cordschichten 5 aus einer organischen Faser
außerhalb
des Umstülpbereichs 4t angeordnet
sind, wobei sie die Wulstbereich-Verstärkungsschicht 6 dazwischen
einschließen.
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Bei
dem in den 1 bis 4 wiedergegebenen Wulstbereich 1 sind
die Cordschichten 5 aus einer organischen Faser in dem
Wulstbereich 1 innerhalb von einer nahe bei der Außenseite
des Wulstkerns 3 gelegenen Position, oder innerhalb von
einer 2–20
mm in der radialen Richtung innerhalb von dem Ende 4te des Umstülpbereichs 4t gelegenen
Position bei dem tatsächlichen
schlauchlosen Reifen der dargestellten Ausführungsformen an die äußere Oberfläche des
Umstülpbereichs 4t direkt
angrenzend angeordnet. Bei dem in den 5 und 6 wiedergegebenen Wulstbereich 1 sind
die Cordschichten 5 aus einer organischen Faser in einem an
die Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6 angrenzenden
Gebiet nahe bei dem Umstülpbereich 4t angeordnet,
und die Cordschichten 5 aus einer organischen Faser zwischen
dem Ende 6e der Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6 und
dem Ende 4te des Umstülpbereichs 4r an
den Umstülpbereich 4t angrenzend
angeordnet.
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Wie
in den 1 bis 6 gezeigt ist, sind die Cordschichten 5 (5-1, 5-2)
aus einer organischen Faser so angeordnet, daß sie sich von der nahe bei
der Außenseite
des Wulstkerns 3 gelegenen Position, oder von der 2–20 mm in
der radialen Richtung innerhalb von dem Ende 4te des Umstülpbereichs 4t gelegenen
Position bei dem schlauchlosen Reifen zu der Außenseite des Reifens hin und
von dem Ende 4te des Umstülpbereichs 4t in der
radialen Richtung nach außen
erstrecken, und bezüglich
des Umstülpbereichs 4t gespreizt
werden. Wenn die Entfernung zwischen der Anfangsposition der Spreizung
der Cordschicht aus einer organischen Faser bezüglich des Umstülpbereichs 4t und
dem Ende 4te des Umstülpbereichs 4t klein
ist, werden die Cordschichten 5 aus einer organischen Faser
gespreizt bezüglich
des Umstülpbereichs 4t und
der Wickelrichtung des Umstülpbereichs 4t angeordnet.
Die Wickelrichtung wird unten beschrieben.
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In
den 1 bis 6 haben die Cordschichten 5 aus
einer organischen Faser, die sich von dem Umstülpbereich 4t so erstrecken,
daß sie
sich bezüglich
des Umstülpbereichs 4t spreizen,
einen ersten gebogenen Bereich 5H1 ,
der in der radialen Richtung außerhalb
von der nahe bei der Außenseite
des Wulstkerns 3 gelegenen Position zu der Außenseite
des Reifens hin unter einem spitzen Winkel bezüglich des Umstülpbereichs 4t und
der Wickelrichtung des Umstülpbereichs 4t gebogen
ist. Genauer gesagt, der Biegewinkel α des ersten gebogenen Bereichs 5H1 bezüglich des Umstülpbereichs 4t und
der Wickelrichtung des Umstülpbereichs 4t liegt
in dem Beeich von 15–60°, vorzugsweise
20–40° in dem in
jeder Figur wiedergegebenen Schnitt des Reifens. Der hier verwendete
Ausdruck "Wickelrichtung
des Umstülpbereichs 4t'' ist definiert durch eine Tangente (nachstehend
als Wickellinie bezeichnet) an eine Linie (eine gekrümmte Linie
oder eine gerade Linie, oder eine zusammengesetzte Kurve aus einer
gekrümmten
Linie und einer geraden Linie), die in dem Schnitt des Wulstbereichs 1 durch
die Mitte der Dicke des Umstülpbereichs 4t hindurchgeht,
und zwar in dem Endbereich, der das Ende 4te des Umstülpbereichs 4t einschließt, oder
in einem Bereich, der von dem Ende 4te bis zu einer Position
reicht, die in der radialen Richtung 2–20 mm innerhalb davon gelegen
ist, was das gleiche wie oben ist. Der Umstülpbereich 4t und die
Wickelrichtung des Umstülpbereichs 4t umfassen
sowohl einen Fall, in dem sie in der radialen Richtung nach außen zu der
Außenseite
des Reifens hin geneigt sind, als auch einen Fall, in dem sie sich
in einer zu der Rotationsachse des Reifens senkrechten Richtung
in der radialen Richtung nach außen erstrecken und zu der Innenseite
des Reifens hin geneigt sind, was das gleiche wie oben ist. Was
die Cordschicht 5 aus einer organischen Faser, die den
ersten gebogenen Bereich 5H1 hat,
betrifft, so gibt es verschiedene Beispiele, wie unten angegeben
ist.
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Die
in der 1 wiedergegebene
Cordschicht 5 aus einer organischen Faser ist ein Beispiel,
bei dem das Ende 5e des ersten gebogenen Bereichs 5H1 das in der radialen Richtung des Reifens äußerste Ende
ist.
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Die
in der 2 wiedergegebene
Cordschicht 5 aus einer organischen Faser ist ein Beispiel,
bei dem der erste gebogene Bereich 5H1 und
ein zweiter gebogener Bereich 5H2 ,
der von dem Ende bei der äußersten Seitenposition
des Bereichs 5H1 wieder zu der
Innenseite des Reifens hin gebogen ist, in einer Zone, die von der
nahe bei der Außenseite
des Wulstkerns 1 gelegenen Position bis zu dem Ende 5e reicht,
vorhanden sind. Wie in der 2 gezeigt
ist, ist der zweite gebogene Bereich 5H2 so
angeordnet, daß er
sich schräg
zu der Wickelrichtung des Umstülpbereichs 4t erstreckt,
und sein Neigungswinkel β in
dem Bereich von 15–60°, vorzugsweise
20–40° liegt.
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Die
in der 3 wiedergegebene
Cordschicht 5 aus einer organischen Faser ist ein Beispiel,
das den ersten gebogenen Bereich 5H1 ,
den zweiten gebogenen Bereich 5H2 ,
und einen dritten gebogenen Bereich 5H3 hat,
wobei sich der dritte gebogene Bereich 5H3 von
dem Ende des zweiten gebogenen Bereichs 5H2 in der
radialen Richtung so nach außen
erstreckt, daß eine
ungefähr
gleich große
Entfernung von der Oberfläche des
Reifens aufrechterhalten wird, wobei der dritte gebogene Bereich 5H3 ein Ende 5e hat.
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Die
in der 4 wiedergegebene
Cordschicht 5 aus einer organischen Faser ist ein Beispiel,
das den ersten gebogenen Bereich 5H1 und
den dritten gebogenen Bereich 5H3 hat,
wobei sich der dritte gebogene Bereich 5H3 von
dem Ende des ersten gebogenen Bereichs 5H1 so
nach außen
erstreckt, daß eine
ungefähr gleich
große
Entfernung von der Oberfläche
des Reifens aufrechterhalten wird, wobei der dritte gebogene Bereich 5H3 ein Ende 5e hat.
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Die
in der 5 wiedergegebene
Cordschicht 5 aus einer organischen Faser in dem Wulstbereich 1 ist
ein Beispiel, bei dem die Cordschicht 5 außerhalb
der Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6 gelegen
ist, die wiederum außerhalb
des Umstülpbereichs 4t des
Reifens gelegen ist, und die Cordschicht 5 den ersten gebogenen
Bereich 5H1 wird den dritten gebogenen
Bereich 5H3 hat, und bei dem Ende 5e des
dritten gebogenen Bereichs 5H3 endet.
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Die
in der 6 wiedergegebene
Cordschicht 5 aus einer organischen Faser ist ein Beispiel,
bei dem die Cordschicht 5 außerhalb der Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6 gelegen
ist, die wiederum außerhalb des
Umstülpbereichs 4t des
Reifens gelegen ist, und die Cordschicht 5 den ersten gebogenen
Bereich 5H1 , den dritten gebogenen
Bereich 5H3 , und einen vierten
gebogenen Bereich 5H4 hat, wobei
sich der vierte gebogene Bereich 5H4 von
dem Ende des dritten gebogenen Bereichs 5H3 zu
der Innenseite des Reifens hin erstreckt, und unter einem spitzen
Winkel bezüglich
der Wickelrichtung des Umstülpbereichs 4t geneigt
ist. Der Neigungswinkel γ des
vierten gebogenen Bereichs 5H4 bezüglich der
Wickelrichtung des Umstülpbereichs 4t liegt
in dem Bereich von 15–60°.
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Der
Biegewinkel α des
ersten gebogenen Bereichs 5H1 ,
der Neigungswinkel β des
zweiten gebogenen Bereichs 5H2 ,
und der Neigungswinkel γ des
vierten gebogenen Bereichs 5H4 sind
definiert als der Winkel zwischen einer Tangente (nachstehend als
Tangente des gebogenen Bereichs bezeichnet) an eine Linie (eine
gekrümmte
Linie oder eine gerade Linie, oder eine zusammengesetzte Linie aus
einer gekrümmten
Linie und einer geraden Linie), die in dem mittleren Teil jedes
gebogenen Bereichs durch die Mitte der Dicke des Bereichs hindurchgeht,
wobei der mittlere Teil verschieden ist von einer verrundeten Position
und der Wickellinie bei einem Schnittpunkt P zwischen der Tangente
des gebogenen Bereichs und der Wickellinie des Umstülpbereichs 4t.
Da es mehrere oder viele Tangenten des gebogenen Bereichs bzw. Wickellinien
gibt, wird ein mittlerer Wert von mehreren oder vielen Winkeln verwendet.
Wenn die zwei Cordschichten 5-1, 5-2 aus einer
organischen Faser verwendet werden, oder selbst in dem Fall von
drei oder mehr Schichten, liegen außerdem alle Cordschichten in
den Bereichen der obigen Winkel α, β, γ. Die Winkel α, β, γ sind in
typischer Weise bei einer Schicht wiedergegeben.
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Wenn
in der obenerwähnten 10, auf die nun Bezug genommen
wird, die aus einer organischen Faser bestehende Cordschicht 15 in
dem Wulstbereich 1, der dem Bodenkontaktgebiet des Laufflächenbereichs
bei dem in Pfeilrichtung unter einer Last W rotierenden, herkömmlichen
Reifen entspricht, in dem Bodenkontaktgebiet einer Reaktionskraft
von der Straßenoberfläche unterworfen
wird, werden die oben links gelegenen Cordfäden CL bei
einer Position, die dem vorderen Rand des Kontaktflecks entspricht,
einer Kompression in ihrer axialen Richtung unterworfen, wobei sich
eine wellige Tendenz ergibt, wie gezeigt ist, während die oben rechts gelegenen
Cordfäden
CR bei einer Position, die dem hinteren
Rand entspricht, einer Kompression in ihrer axialen Richtung unterworfen
werden, wobei sich eine wellige Tendenz ergibt, wie gezeigt ist,
und die beiden Cordfäden
CL, CR werden in
der Umgebung einer Position, die unmittelbar unter der Last W gelegen
ist (senkrechte Linie zu der Rotationsachse O des in der 10 wiedergegebenen Reifens)
zusammen einer Kompression unterworfen.
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In
der 9, in der die linke
Seite eines Schnitts eines Hauptteils einer Reifen-Felgen-Einheit
wiedergegeben ist, wenn ein solcher Reifen auf einer zugelassenen
Felge 10 angebracht ist, sind der Wulstbereich 1 und
der Seitenwandbereich 2 bei Aufblasung auf einen vorgegebenen
Luftdruck mittels einer ausgezogenen Linie wiedergegeben, und jeder
Bereich unter einer vorgegebenen Last ist mittels einer strichpunktierten
Linie wiedergegeben, wobei der mittels der strichpunktierten Linie
wiedergegebene Bereich in einem Zustand ist, der ein sogenanntes
Absenkphänomen
wiedergibt. Eine solche Absenkung kann als eine Biegeverformung verstanden
werden, genau wie die Befestigung des Wulstbereichs 1 an
einem Flansch 10F der Felge und einem Wulstsitz der Felge.
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Diese
Biegeverformung hat eine Kraft zur Folge, die von dem Seitenwandbereich 2 zu
dem Wulstbereich 1 hin gerichtet ist, wobei es schwierig
ist, die Wirkung einer solchen Kraft zu vermeiden. Unter der Annahme,
daß die
Kraft unvermeidbar ist, wird eine große triaxiale Dehnung betrachtet,
die in der Umgebung des Endes 4te des Umstülpbereichs 4t,
das eine große
Steifigkeit hat, oder in der Umgebung der Enden der Wulstbereichs-Verstärkungsschichten 6, 15,
die weiter oben als das Ende 4te gelegen sind, hervorgerufen
wird. Wenn die hauptsächliche
Dehnung, bei der die Scherdehnung null gemacht wird, und die aus
den senkrechten Dehnungen ε1, ε2, ε3 in den drei Richtungen besteht, zur Vereinfachung
als ein ebenes Problem angesehen wird, hat die in der 9 wiedergegebene, hauptsächliche
Dehnung einen Neigungswinkel von ungefähr 45° bezüglich des Endes 4te des
Umstülpbereichs 4t,
oder des Endes 6e der Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6,
das in der radialen Richtung außerhalb
des Endes 4te liegt, und ein solcher Neigungswinkel ist
der gleiche Winkel wie der obenerwähnte Biegewinkel α. Die Wirkrichtung
der hauptsächlichen
Dehnung ist die Pfeilrichtung in der 9,
oder die Richtung zu der Außenseite
des Reifen hin.
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Bei
dem Reifen oder schlauchlosen Reifen sind daher die Cordschichten 5 aus
einer organischen Faser so angeordnet, daß sie sich von der nahe bei
der Außenseite
des Wulstkerns 3 gelegenen Position oder von der 2–20 mm in
der radialen Richtung innerhalb von dem Ende 4te des Umstülpbereichs 4 gelegenen
Position über
das Ende 4te des Umstülpbereichs 4t hinaus
zu der Außenseite
des Reifens hin und in der radialen Richtung nach außen erstrecken,
oder von der 2–20
mm innerhalb von dem Ende 6e der Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6 gelegenen
Position über
das Ende 6e der Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6 hinaus
zu der Außenseite
des Reifens hin und in der radialen Richtung nach außen erstrecken,
und gespreizt sind bezüglich
des Umstülpbereichs 4t oder
der Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6,
oder mit anderen Worten, die gespreizten Cordschichten 5 aus
einer organischen Faser werden zu dem ersten gebogenen Bereich 5H1 , gemacht, wodurch die Anordnungsrichtung
der Cordfäden
aus einer organischen Faser in dem ersten gebogenen Bereich 5H1 der Cordschicht 5 aus einer
organischen Faser angepaßt
werden kann an die Zugrichtung der hauptsächlichen Dehnung zwischen dem
vorderen Rand und dem hinteren Rand des Kontaktflecks während der
Rotation der Reifen-Felgen-Einheit unter Belastung, um den Cordfäden aus
einer organischen Faser in dem Bereich 5H1 Spannung
zu geben, und daher ist es möglich,
die Steifigkeit der Cordschicht 5 aus einer organischen
Faser zu vergrößern und
die Haltbarkeit des Wulstbereichs 1 zu verbessern.
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In
der Tat, wenn der Biegewinkel α des
ersten gebogenen Bereichs 5H1 in
dem Bereich von 15–60°, vorzugsweise
20–40°, liegt,
kann die Spannung in vorteilhafter Weise auf die Cordfäden aus
einer organischen Faser in dem ersten gebogenen Bereich 5H1 aufgebracht werden.
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Obwohl
bei dem herkömmlichen
Reifen nur die Kompressionskraft ausschließlich auf die Cordfäden aus
einer organischen Faser in der Umgebung des Endes 4te des
Umstülpbereichs 4t,
und des in der radialen Richtung äußeren Endes der Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6 aufgebracht
wird, kann gemäß der Erfindung
eine Zugkraft, die die herkömmliche
Kompressionskraft kompensiert, auf die Cordfäden aus einer organischen Faser
in dem ersten gebogenen Bereich 5H1 der
Cordschicht 5 aus einer organischen Faser aufgebracht werden,
wodurch die Steifigkeit der Cordschicht 5 aus einer organischen
Faser, verglichen mit dem herkömmlichen
Fall, noch mehr vergrößert werden
kann, um den Spannungsverringerungseffekt an dem Ende 4te des
Umstülpbereichs 4t und
dem Ende 6e der Wulstbereichs-Verstärkungsschicht wesentlich zu
verstärken,
und schließlich
den Effekt einer wesentlichen Verbesserung der Haltbarkeit des Wulstbereichs
zu entwickeln. Solche Effekte sind wirksam, wenn das Querschnittsverhältnis bei
dem Reifen (gemäß JATMA-Standard,
Ausgabe 1998, NOMINALES QUERSCHNITTSVERHÄLTNIS in TRA, Ausgabe 1998,
und ETRTO, Ausgabe 1998) klein wird. Was diesen Punkt betrifft,
so wird die Erfindung vorzugsweise bei Reifen für Lastwagen und Busse mit einem
Querschnittsverhältnis
von nicht mehr als 70 angewandt.
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Auch
das Merkmal, daß die
Biegelänge δ des ersten
gebogenen Bereichs 5H1 , bzw. die
Länge ε des zweiten
gebogenen Bereichs 5H2 in dem Bereich
von 4–50
mm liegen, trägt
wirksam dazu bei, die Steifigkeit der Cordschicht aus einer organischen
Faser in der Umgebung des Endes 4te des Umstülpbereichs 4t und des
in der radialen Richtung äußeren Endes 6e der
Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6 zu
verbessern. Die Biegelänge
des dritten gebogenen Bereichs 5H3 kann
in dem obigen Bereich liegen. Selbst in dem Fall von zwei oder mehr
Cordschichten 5 aus einer organischen Faser liegt jede
Biegelänge
der gebogenen Bereiche 5H1 , 5H2 , 5H3 in
dem obigen Bereich.
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Außerdem bezeichnet
die Kennziffer 8 in den 1 bis 9 ein Versteifungselement.
Das Versteifungselement 8 besteht aus einem spitz zulaufenden
Versteifungselement 8-1 aus hartem Gummi, das bei dem Wulstkern 3 angeordnet
ist, und einem Versteifungselement 8-2 aus weichem Gummi,
das sich daran angrenzend in der radialen Richtung nach außen erstreckt.
Die innere Oberfläche
des Reifens ist mit einer inneren Einlage 9 bedeckt, bei
der bei dem schlauchlosen Reifen insbesondere ein luftundurchlässiger Gummi
verwendet wird. Das äußere Ende 5e des
ersten gebogenen Bereiches 5H1 der
zu der Innenseite des Reifens hin gebogen ist endet vorzugsweise
im Innern des Versteifungselementes 8-2 aus weichem Gummi.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele
weiter beschrieben.
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Es
werden schlauchlose Radialreifen der Größe 11/70R22.5 für Lastwagen
und Busse hergestellt, bei denen die Karkasse 4 eine einzige
gummigetränkte
Stahlcordlage mit radialer Anordnung ist, und der Gürtel aus
vier gummigetränkten,
schrägen
Stahlcordschichten besteht. Die Cordschicht 5 aus einer
organischen Faser ist ein Nylon-Wulstschutzstreifen, der Nylon-Cordfäden des
Typs 1260D/2 bei einer Fadendichte von 31,0 Cordfäden/5 cm
enthält,
und die Wulstbereichs-Verstärkungsschicht 6 ist
ein Draht-Wulstschutzstreifen,
der Stahlcordfäden
mit der Struktur 3 × 0,24
+ 9 × 0,225
+ 1 bei einer Fadendichte von 23,5 Cordfäden/5 cm hat. Die Höhe des Endes 4te des
Umstülpbereichs 4t der
Karkasse 4 ab der Basislinie (eine gerade Linie, die durch den
Schnittpunkt zwischen einer Verlängerungslinie
der Wulstbasis und einer Verlängerungslinie
eines Abschnitts des Wulstbereichs bei dem Flansch 10F der
Felge 10 hindurchgeht und parallel zu der Rotationsachse des
Reifens ist, wobei auf die 9 Bezug
genommen wird) ist 45 mm.
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Die
Beispiele 1 bis 9 und ein herkömmliches
Beispiel haben eine erfindungsgemäße Struktur des Wulstbereichs 1,
wie sie in den 1 bis 6 wiedergegeben ist. Der
Biegewinkel α (Grad)
und der Biegewinkel θ (Grad)
des ersten gebogenen Bereichs 5H1 ,
der Neigungswinkel β (Grad)
des zweiten gebogenen Bereichs 5H2 ,
der Neigungswinkel γ (Grad)
des vierten gebogenen Bereichs 5H4 ,
die Länge δ (mm) des
ersten gebogenen Bereichs 5H1 und
die Biegelänge ε (mm) des
zweiten gebogenen Bereichs 5H2 sind,
zusammen mit der entsprechenden Figurnummer, in der Tabelle 1 wiedergegeben.
Außerdem
hat das herkömmliche
Beispiel eine Wulstbereichsstruktur, wie sie in der 9 wiedergegeben ist.
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Bei
jedem Reifen der Beispiele 1 bis 9 und bei dem Reifen des herkömmlichen
Beispiels als Testreifen werden ein Test für die Wulstbereichs-Haltbarkeit
und ein Test für
die Rißfestigkeit
unter den folgenden Bedingungen ausgeführt. Der Reifen wird auf einer
zulässigen
Felge des Typs 7.50 × 22.5
unter den gemäß dem JATMA-Standard
(JATMA YEAR BOOK, 1998) definierten Felgen angebracht, und ein maximaler
Luftdruck von 8,3 MPa (8,5 kp/cm2), der
der gemäß dem JATMA-Standard
definierten, maximalen Tragfähigkeit
(EINZELREIFEN: 2720 kg, ZWILLINGSREIFEN: 2500 kg) entspricht, wird
auf die Reifen-Felgen-Einheit gegeben.
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Bei
dem Haltbarkeitstest wird der Reifen auf einer Trommel mit 1,7 m
Durchmesser bei einer Geschwindigkeit von 60 km/h unter einer schweren
Last von 4903 daN (5000 kp) laufengelassen, bis Probleme, hauptsächlich Ablösungsausfall,
bei dem Wulstbereich 1 hervorgerufen werden. Die Laufentfernung
bis zum Auftreten eines Problems wird durch einen Index wiedergegeben,
auf der Basis eines Indexwertes 100 für das herkömmliche Beispiel. Je größer der
Indexwert ist, desto besser ist die Eigenschaft. Der Indexwert der
Laufentfernung jedes Reifens ist in der vorletzten Zeile der Tabelle
1 wiedergegeben.
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Der
Test für
die Rißfestigkeit
ist ein Haltbarkeitstest bei einem die Neuprofilierung einschließenden Langzeittest
gemäß einer
Testmethode, die Langlauftest genannt wird, bei dem der Reifen auf
der gleichen Trommel wie oben bei einer Geschwindigkeit von 60 km/h
unter einer Last von 4001 daN (4080 kp) über 100.000 km laufengelassen
wird, und der Reifen danach herausgenommen wird, und dann zerschnitten
wird, um die Rißlänge bei
den Enden 5e, 15e der Cordschichten 5, 15 aus
einer organischen Faser zu messen. Die Rißrate wird durch Dividieren
der Rißlänge durch
die Laufentfernung von 100.000 km berechnet und durch einen Index
wiedergegeben, auf der Basis eines Indexwertes 100 für das herkömmliche
Beispiel. Je kleiner der Indexwert ist, desto besser ist die Eigenschaft.
Der Rißraten-Index
jedes Reifens ist in der letzten Zeile der Tabelle 1 wiedergegeben.
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Wie
aus den Ergebnissen in der Tabelle 1 ersichtlich ist, weisen alle
Beispielreifen, was die Verstärkung
und die Versteifung des Wulstbereichs betrifft, im allgemeinen eine
ausgezeichnete Wulstbereichs-Haltbarkeit auf weil die Laufentfernung
bei allen Beispielreifen die Laufentfernung des herkömmlichen
Beispiels unter der schwersten Last übersteigt.
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Wenn
die Ergebnisse in der Tabelle 1 im einzelnen geprüft werden,
ergibt sich, daß jeder
Reifen der Beispiele 1 bis 7, bei denen der als eine Wulstbereichs-Verstärkungsschicht
wirkende Draht-Wulstschutzstreifen 6 nicht
verwendet wird, eine Haltbarkeit aufweist, die die Laufentfernung
des herkömmlichen
Reifens übersteigt.
Außerdem
wurde jeder der Reifen 1 bis 7 (erstere Reifen) über die
gleiche Entfernung wie die Reifen der Beispiele 8 und 9 (letztere
Reifen) laufgelassen, wobei die gleichen zwei Nylon-Wulstschutzstreifen 5 und ein
einziger Draht-Wulstschutzstreifen 6 wie bei dem herkömmlichen
Beispiel verwendet wurden. Bei den ersteren Reifen kann gleichzeitig
sowohl eine Gewichtsverringerung, als auch eine Verbesserung der
Wulstbereichs-Haltbarkeit erreicht werden, während bei den letzteren Reifen
bei dem gleichen Gewicht und der gleichen Struktur eine beachtliche
Verbesserung der Wulstbereichs-Haltbarkeit erreicht werden kann.
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Wie
aus den obigen Testergebnissen ersichtlich ist, entwickelt die Cordschicht 5 aus
einer organischen Faser, wenn sie einen ersten gebogenen Bereich 5H1 hat, der bezüglich des Umstülpbereichs 4t zu
der Außenseite
des Reifens hin gespreizt ist, und der erste gebogene Bereich 5H1 einen geeigneten Bereich eines Biegewinkels α hat, wie
erwartet eine wirksame Steifigkeit, und sie dient dazu, die Spannung
bei dem Ende 4te des Umstülpbereichs 4t genügend zu
verringern.
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Gemäß der Erfindung
kann die Steifigkeit in einem Bereich der Cordschicht aus einer
organischen Faser, der das Ende des Umstülpbereichs der Karkasse bedeckt,
und sich über
das Umstülpende
hinaus als eine Wulstbereichs-Verstärkungsschicht in der radialen
Richtung des Reifens nach außen
erstreckt, beträchtlich vergrößert werden,
wodurch es möglich
ist, die Spannung, die während
der Rotation des Reifens unter Belastung auf die Enden aufgebracht
wird, wirksam zu verringern, wobei der Bereich der Cordschicht aus
einer organischen Faser eine große Steifigkeit hat, und außerdem ist
es möglich,
die Rißfestigkeit
bei dem Ende der Cordschicht aus einer organischen Faser in vorteilhafter
Weise zu verbessern. Als Ergebnis kann ein Super-Radialluftreifen
verwirklicht werden, der die Wulstbereichs-Haltbarkeit, verglichen mit derjenigen
des herkömmlichen
Reifens, beträchtlich
verbessern kann.