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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, insbesondere
auf eine Wulst- und untere Seitenwandstruktur, die das Reifengewicht
verringern kann, ohne andere Reifenfunktionen zu verschlechtern.
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In
den letzten Jahren ist es aus der Sicht des Umweltschutzes für Autoreifen
oder Luftreifen sehr wichtig geworden, das Reifengewicht zu verringern
Das Reifengewicht kann einfach verringert werden, indem die Dicke
der Gummikomponenten und die Lagenanzahl der Karkasse verringert
werden. Es besteht jedoch die Möglichkeit,
dass die Spurhaltigkeit durch die resultierende Abnahme der Reifensteifigkeit
verschlechtert wird. Wenn eine Gummidicke, z.B. die Seitenwandgummidicke,
verringert wird und im Ergebnis deren Nachgiebigkeit erhöht ist,
nimmt seine Schwingung zu, wenn in dem Reifen eine Resonanz der
Luft vorliegt, deren Grundfrequenz etwa 200 bis 250 Hz beträgt. Dies
wird ein Problem für
die neuen geräuscharmen
hochwertigen Personenwagen.
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In
der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung JP-B2-1-33 363 ist ein Radialreifen
für Personenwagen
offen gelegt, wobei die radiale Karkasse zumindest eine Lage aus
Korden aus Nylon oder Polyester oder Rayon umfasst, und, wie in 5 gezeigt,
der Wulstabschnitt zwischen einem Karkasslagen-Umschlagabschnitt
(c1) und einer Gummifülllage
(b) mit einer Verstärkungsschicht
(a) aus unter einem Winkel von 45 bis 75 Grad in Bezug auf die Karkasskorde
angeordneten Korden aus aromatischem Polyamid oder Metallkorden
versehen ist. Die Verstärkungsschicht
(a) erstreckt sich von der Wulstbasis zu einer radialen Höhe von 50 bis
75% der Reifenquerschnittshöhe.
Das radial äußere Ende
der Gummifülllage
(b), die einen dynamischen Elastizitätsmodul von zumindest 300 kg/cm2 aufweist, erstreckt sich zu einer radialen
Höhe von
30 bis 70% der Rei fenquerschnittshöhe. Das Ziel solch einer Struktur
besteht darin, die Spurhaltigkeit zu verbessern, indem der Wulstabschnitt
und der Seitenwandabschnitt effektiv verstärkt werden. Bei solch einem
Reifen ist eine erhebliche Gewichtserhöhung unvermeidlich, da der
Wulstabschnitt und der Seitenwandabschnitt durch die relativ groß dimensionierte
Gummifülllage
und Verstärkungsschicht
verstärkt
werden.
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Ein
weiteres Dokument, die EP-A-0 780 248, die dem Oberbegriff von Anspruch
1 entspricht, schlägt die
Verwendung einer Verstärkungskordschicht
in dem Wulstbereich mit einer Länge
vom etwa Dreifachen der Höhe
des Kernreiters vor.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen
bereitzustellen, bei dem das Reifengewicht verringert ist, ohne
dass eine andere Funktion wie z.B. Spurhaltigkeit, Geräuschverhalten
und dergleichen zu verschlechtert ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Luftreifen
einen Laufflächenabschnitt,
ein
Paar Seitenwandabschnitte,
ein Paar Wulstabschnitte jeweils
mit einem Wulstkern und einem Wulstkernreiter darin,
eine Karkasse
mit einer Lage aus Korden, die sich zwischen den Wulstabschnitten
durch den Laufflächenabschnitt
und die Seitenwandabschnitte erstreckt und um den Wulstkern in jedem
Wulstabschnitt von der Innenseite zu der Außenseite des Reifens umgeschlagen
ist, um ein Paar Umschlagabschnitte und einen Hauptabschnitt dazwischen
zu bilden,
wobei der Wulstkernreiter, der aus Hartgummi hergestellt
ist, zwischen dem Hauptabschnitt und dem Umschlagabschnitt angeordnet
ist und sich von dem Wulstkern radial nach außen erstreckt, wobei eine Länge (LA) des
Wulstkernreiters zwischen dem radial inneren Ende und dem radial äußeren Ende
davon in einem Bereich vom 0,1- bis 0,25-fachen der Querschnittshöhe (H) des
Reifens liegt,
eine Verstärkungskordschicht,
die entlang der axialen Innenseite jedes Umschlagabschnittes angeordnet
ist, wobei die Verstärkungskordschicht
ein radial äußeres Ende
(FU), das radial außerhalb
des radial äußeren Endes
(BU) des Wulstkernreiters, aber radial innerhalb des Punktes (M)
der maximalen Reifenquerschnittsbreite angeordnet ist, und ein radial
inneres Ende (FD) aufweist, das radial außerhalb des radial äußeren Endes
des Wulstkerns, aber radial innerhalb des radial äußeren Endes
(BU) des Wulstkernreiters angeordnet ist,
eine Länge (LB)
der Verstärkungskordschicht
zwischen dem radial inneren Ende und dem radial äußeren Ende davon in einem Bereich
vom 1,2- bis 2,0-fachen der Länge
LA des Wulstkernreiters liegt,
wobei die Seitenwandabschnitte
eine minimale Dicke (Wmin) aufweisen, die in einem Bereich von nicht
mehr als dem 0,5-fachen einer maximalen Dicke (Wmax) eines Bereichs
liegt, in dem die Verstärkungskordschicht vorhanden
ist.
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Nun
wird in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
von seinem Wulst und seiner unteren Seitenwand.
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3 ist
ein Graph, der die Spurhaltigkeit und das Niederfrequenz-Fahrbahngeräusch als
eine Funktion des Verhältnisses
LB/LA zeigt.
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4 ist
eine schematische Draufsicht, die eine Teststrecke für einen
Spurhaltigkeitstest zeigt.
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5 ist
eine Querschnittsansicht, die die Struktur nach dem Stand der Technik
zeigt.
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In
den Zeichnungen umfasst ein Luftreifen 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Laufflächenabschnitt 2,
ein Paar axial beabstandeter Wulstabschnitte 4 jeweils
mit einem Wulstkern 5 darin, ein Paar Seitenwandabschnitte 3,
eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 erstreckt,
und einen Gürtel 7, 9 der
radial außerhalb
der Karkasse 6 in dem Laufflächenabschnitt 2 angeordnet
ist.
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In 1 ist
ein Radialreifen der Größe 225/60R16
für Personenwagen
in einem normal aufgepumpten, unbelasteten Zustand gezeigt. In diesem
Zustand weist der Reifen 1 eine Querschnittshöhe H und
einen Punkt M der maximalen Reifenquerschnittsbreite in dem Seitenwandabschnitt 3 auf.
Der normal aufgepumpte, unbelastete Zustand hier derart, dass der
Reifen auf eine Standardfelge aufgezogen und auf einen Standarddruck
aufgepumpt, aber mit keiner Reifenbelastung belastet ist. Die Standardfelge
ist die „Standardfelge" gemäß JATMA,
die „Messfelge" gemäß ETRTO,
die „Designfelge" gemäß T&RA oder dergleichen.
Der Standarddruck ist der „maximale
Luftdruck" gemäß JATMA,
der „Aufpumpdruck" nach ETRTO, der
maximale in der Tabelle „Tire
Load Limits at Various Cold Inflation Pressures" (Reifenbelastungsgrenzen bei verschiedenen
kalten Aufpumpdrücken)
gemäß T&RA angegebene
Druck oder dergleichen. Die Standardbelastung ist die „maximale
Tragfähigkeit" gemäß JATMA,
die „Tragfähigkeit" gemäß ETRTO,
der maximale in der oben erwähnten
Tabelle gemäß T&RA angegebene
Wert oder dergleichen.
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Die
Karkasse 6 umfasst zumindest eine Lage aus Korden, die
unter einem Winkel von 90 bis 70 Grad in Bezug auf den Reifenäquator radial
angeordnet sind, und erstreckt sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch
den Laufflächenabschnitt 2 und
die Seitenwandabschnitte 3 und ist in jedem Wulstabschnitt 4 von
der Innenseite zu der Außenseite
des Reifens um den Wulstkern 5 umgeschlagen, um so ein
Paar Umschlagabschnitte 6b und einen Hauptabschnitt 6a dazwischen
zu bilden. In diesem Beispiel ist die Karkasse 6 aus einer einzigen
Lage 6A aus radial unter 90 Grad angeordneten Korden zusammengesetzt.
Für die
Karkasskorde werden geeigneterweise Korde aus organischen Fasern
wie z.B. Nylon, Polyester, Rayon und aromatischem Polyamid und dergleichen
verwendet.
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Der
Gürtel
umfasst einen Breaker 7 und ein optionales Band 9,
das an der radialen Außenseite
des Breakers 7 angeordnet ist.
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Der
Breaker 7 ist an der radialen Außenseite der Karkasse 6 angeordnet
und aus zumindest zwei gekreuzten Lagen 7A und 7B aus
parallelen Korden, die unter einem Winkel von 10 bis 35 Grad in
Bezug auf die Umfangsrichtung gelegt sind, zusammengesetzt. Für den Breaker
können
Korde mit einem hohen Modul wie z.B. Korde aus Fasern aus aromatischem
Polyamid, Stahlkorde und dergleichen verwendet werden.
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Das
Band 9 ist derart an der radialen Außenseite des Breakers 7 angeordnet,
dass es zumindest die Kantenabschnitte des Breakers 7 bedeckt.
Somit kann das Band 9 bestehen aus: (a) einer axial beabstandeten,
zweiteiligen Struktur, wobei die zwei Teile 9A die jeweiligen
Kantenab schnitte bedecken; (b) einer einteiligen Struktur, wobei
der Teil 9B sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des
Breakers 7 erstreckt; oder (c) einer Kombination der axial
beabstandeten zwei Teile 9A und des Teils 9B mit
voller Breite. Vorzugsweise wird das Band gebildet, indem zumindest
ein Kord aus organischen Fasern wie z.B. Nylon und dergleichen unter
einem Winkel von nicht mehr als 5 Grad in Bezug auf den Reifenäquator spiralförmig gewickelt
wird. In dieser Ausführungsform
ist das Band 9 eine Kombination von axial beabstandeten
zwei Teilen 9A und einem Teil 9B mit voller Breite
darauf.
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Die
Wulstabschnitte 4 sind jeweils zwischen dem Hauptabschnitt 6a und
dem Umschlagabschnitt 6b mit einem Wulstkernreiter 8 versehen.
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Der
Wulstkernreiter 8 ist aus einem Hartgummi hergestellt,
der sich von der radialen Außenseite 5S des
Wulstkerns 5 radial nach außen erstreckt, während er
sich zu seinem radial äußeren Ende
hin verjüngt. Vorzugsweise
ist der Wulstkernreiter 8 aus einem Gummi mit einer Härte (Typ-A-Durometerhärte gemäß der japanischen
Industrienorm K6253) von 60 bis 95 Grad hergestellt. Es ist wichtig,
das Volumen des Wulstkernreiters 8 zu minimieren, um das
Niederfrequenz-Fahrbahngeräusch
und das Reifengewicht zu verringern. Daher ist die Wulstkernreiterlänge LA,
die von dem radial inneren Ende BD und äußeren Ende BU des Wulstkernreiters 8 entlang
seiner Mittellinie N gemessen wird, in einen Bereich vom 0,1- bis
0,25-fachen der Reifenquerschnittshöhe H verringert.
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Ferner
sind die Wulstabschnitte 4 zwischen dem Karkasslagen-Umschlagabschnitt 6b und
dem Wulstkernreiter 8 jeweils mit einer Verstärkungskordschicht 10 versehen.
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Die
Verstärkungskordschicht 10 erstreckt
sich entlang der axial äußeren Fläche des
Wulstkernreiters 8. Die Verstärkungskordschicht 10 ist
aus einer einzigen Schicht aus Korden, die unter einem Winkel von
15 bis 60 in Bezug auf die Umfangsrichtung gelegt sind, zusammengesetzt.
Für die
Verstärkungskorde
werden in dieser Ausführungsform
Stahlkorde verwendet, es können
aber auch Korde aus organischen Fasern verwendet werden.
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Die
folgenden Punkte sind für
die Verstärkungskordschicht 10 sehr
wichtig:
- 1) die Länge LB der Verstärkungskordschicht,
die zwischen dem radial inneren Ende FD und äußeren Ende FU der Verstärkungskordschicht 10 entlang
der Verstärkungskordschicht 10 gemessen
wird, liegt in einem Bereich vom 1,2- bis 2,0-fachen der Wulstkernreiterlänge LA;
- 2) das radial äußere Ende
FU der Verstärkungskordschicht 10 ist
radial außerhalb
des radial äußeren Endes
BU des Wulstkernreiters 8, aber radial innerhalb des Punktes
M der maximalen Reifenquerschnittsbreite angeordnet;
- 3) das radial innere Ende FD der Verstärkungskordschicht 10 ist
radial außerhalb
des radial äußeren Endes des
Wulstkerns 5, aber radial innerhalb des radial äußeren Endes
BU des Wulstkernreiters 8 angeordnet; und
- 4) die axial äußere Fläche der
Verstärkungskordschicht 10 ist
vollständig
mit dem Karkasslagen-Umschlagabschnitt 6b bedeckt, um Defekte
in Form einer Ablösung,
die von dem radial inneren Ende FD und radial äu ßeren Ende FU der Verstärkungskordschicht 10 ausgehen,
zu beherrschen.
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Mit
anderen Worten, die Verstärkungskordschicht 10 besteht
aus einem zwischen dem Wulstkernreiter 8 und Karkasslagen-Umschlagabschnitt 6b angeordneten
Hauptabschnitt 10A und einem vorstehenden Abschnitt 10B,
der von dem radial äußeren Ende
BU des Wulstkernreiters 8 vorsteht und zwischen dem Karkasslagen-Hauptabschnitt 6a und
Umschlagabschnitt 6b angeordnet ist, während er direkt damit in Kontakt
steht.
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Die
Länge alpha
des vorstehenden Abschnittes 10B, die zwischen den radial äußeren Enden
FU und BU entlang der Verstärkungskordschicht 10 gemessen
wird, ist in einem Bereich von nicht kleiner als 10,0 mm, vorzugsweise
nicht kleiner als 15,0 mm festgelegt.
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Der
radiale Abstand (K) des radial inneren Endes FD von dem radial äußeren Ende
des Wulstkerns 5 ist in einem Bereich vom 0,1- bis 0,5-fachen
der Wulstkernreiterlänge
LA festgelegt.
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Um
das Gummivolumen in dem Seitenwandabschnitt zu verringern, ist die
minimale Dicke Wmin des Seitenwandabschnittes 3 in dem
Bereich, in dem die oben erwähnte
Verstärkungskordschicht 10 vorhanden ist,
in einem Bereich von nicht mehr als dem 0,5-fachen der maximalen
Dicke Wmax festgelegt. Die Dicke ist hier als rechtwinklig zu der
Innenfläche
des Reifens gemessen definiert.
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In
dieser Ausführungsform
wird die Dicke des Seitenwandabschnittes in der Nähe des radial äußeren Endes
BU des Wulstkernreiters 8 zu einem Maximum. Von dieser
maximalen Dicke Wmax nimmt die Dicke zu der radialen Außenseite
hin allmählich
ab und wird zwischen dem radial äu ßeren Ende
FU der Verstärkungskordschicht 10 und
dem Punkt M der maximalen Reifenquerschnittsbreite zu einem Minimum.
Von dieser minimalen Dicke Wmin nimmt die Dicke in der Nähe des Punktes
M der maximalen Reifenquerschnittsbreite allmählich zu. Von dem Punkt M der
maximalen Reifenquerschnittsbreite zu einer Reifenschulter ist die
Dicke beinahe konstant.
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Dadurch,
dass der Wulstkernreiter 8 und der Hauptabschnitt 10A der
Verstärkungskordschicht
diese überlappen,
kann eine Seitensteifigkeit für
den Reifen bereitgestellt werden, die notwendig für die Spurhaltigkeit
ist. Da der vorstehende Abschnitt 10B der Verstärkungskordschicht
und der Hauptabschnitt 6a und Umschlagabschnitt 6b der
Karkasse aneinander grenzen, bilden ihre Korde eine steife Dreiecksanordnung
und die Umfangssteifigkeit ist erheblich erhöht, um die Spurhaltigkeit zu
verbessern. Wenn die Länge
alpha des vorstehenden Abschnittes 10B kleiner als 10,0
mm ist, ist es schwierig, die Umfangssteifigkeit zu erhöhen. Wenn
der vorstehende Abschnitt 10B sich über den Punkt M der maximalen
Reifenquerschnittsbreite hinaus erstreckt, nimmt die Umfangssteifigkeit übermäßig zu und
das Geräuschverhalten
verschlechtert sich. Wenn die Verstärkungskordschicht 10 den
Wulstkern 5 überlappt,
nimmt die vertikale Steifigkeit zu, da die Verstärkungskordschicht 10 an
dem steifen Wulstkern 5 befestigt ist, und verhindert die
Verbesserung des Niederfrequenz-Fahrbahngeräusches.
Wenn die Länge
LB der Verstärkungskordschicht
weniger als das 1,2-fache der Wulstkernreiterlänge LA beträgt, wird die Seitensteifigkeit
und/oder die Umfangssteifigkeit ungenügend und es ist schwierig,
die Spurhaltigkeit zu verbessern. Wenn die Länge LB mehr als das 2,0-fache
der Wulstkernreiterlänge
LA beträgt,
nimmt die Umfangssteifigkeit übermäßig zu und
verhindert die Verbesserung des Niederfrequenz-Fahrbahngeräusches,
und das Reifengewicht nimmt zu. Wenn die Wulstkernreiterlänge LA weniger als
das 0,1-fache der Reifenquer schnittshöhe H beträgt, ist es schwierig, eine
gute Spurhaltigkeit beizubehalten. Wenn die Wulstkernreiterlänge LA mehr
als das 0,25-fache der Reifenquerschnittshöhe H beträgt, ist es schwierig, das Reifengewicht
zu verringern und die vertikale Steifigkeit des Reifens nimmt zu,
was es schwierig macht, das Geräuschverhalten
(Niederfrequenz-Fahrbahngeräusch) zu
verbessern. Wenn die Dicke des Seitenwandabschnittes verringert
ist, zeigt der Seitenwandabschnitt eine Tendenz zum Schwingen, wenn
eine Resonanz der Luft in dem Reifen auftritt. Die erhöhte Umfangssteifigkeit
kann aber die Schwingung beherrschen und das Geräuschverhalten verbessern.
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Im
Hinblick auf die Spurhaltigkeit ist es vorzuziehen, die Untergrenze
für das
Verhältnis
LB/LA auf einen Wert in einem Bereich von nicht weniger als 1,5
festzulegen. Andererseits ist es im Hinblick auf das Niederfrequenz-Fahrbahngeräusch vorzuziehen,
die Obergrenze für
das Verhältnis
LB/LA auf einen Wert in einem Bereich von nicht mehr als 1,8 festzulegen.
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Vergleichstest
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Testreifen
der Größe 225/60R16
(Radfelgengröße: 7JX16)
für Personenwagen
wurden auf der Basis der in 1 gezeigten
Struktur hergestellt, es wurden jedoch verschiedene Parameter geändert, wie
in Tabelle 1 gezeigt, und die Reifen wurden wie folgt auf die Spurhaltigkeit
und das Geräuschverhalten
getestet.
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1. Spurhaltigkeitstest
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Unter
Verwendung eines FR-Personenwagens mit 4000 cm3,
der an den vier Rädern
mit Testreifen (Innendruck: 250 kPa) versehen war, wurde die Spurhaltigkeit
beim Fahren über
eine winkelige, in 4 gezeigte Strecke bei einer
Geschwindigkeit von 80 km/h (Simulation eines scharfen Spurwechsels)
von dem Testfahrer in zehn Stufen bewertet. Je höher die Stufe ist, umso besser
ist die Spurhaltigkeit.
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2. Geräuschverhaltenstest
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2.1 Niederfrequenz-Fahrbahngeräuschtest
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Der
oben erwähnte
Testwagen wurde auf einer rauen Asphaltstraße bei einer Geschwindigkeit
von 60 km/h gefahren. Während
der Fahrt wurde das Geräusch
in der Nähe
des rechten Ohres des Fahrers (Außenseite des Wagens) gemessen
und eine 1/3-Oktave-Frequenzanalyse wurde damit durchgeführt, um
ein in einem Niederfrequenzband von 100 bis 160 Hz aufgetretenes
Maximum zu erhalten.
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2.2 Resonanzgeräuschtest
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Der
oben erwähnte
Testwagen wurde auf einer rauen Asphaltstraße bei einer Geschwindigkeit
von 60 km/h gefahren. Während
des Fahrens bewertete der Testfahrer das im Inneren des Fahrzeugs
gehörte
Geräusch
in zehn Stufen. Je höher
die Stufe ist, umso besser ist das Geräuschverhalten.
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Die
Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Was ferner die Beispielreifen
1, 2 und 3 und die Referenzreifen 1 und 2 betrifft, sind die Testergebnisse,
die sich auf die Spurhaltigkeit und das Niederfrequenz-Fahrbahngeräusch beziehen,
in 3 als eine Funktion des Verhältnisses LB/LA aufgetragen.
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Die
Testergebnissen haben bestätigt,
dass die Gewichtsreduktion erzielt werden kann, während die Spurhaltigkeit
und das Geräuschverhalten
auf einem guten Niveau gehalten werden.
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Wie
oben beschrieben, ist in dem Luftreifen gemäß der vorliegenden Erfindung
das Gummivolumen in dem Seitenwandabschnitt und Wulstabschnitt reduziert,
um das Gewicht zu verringern, und um die resultierende Abnahme der
vertikalen Steifigkeit des Reifens auszugleichen, ist die Verstärkungskordschicht
in dem Grenzbereich zwischen dem Wulstabschnitt und dem Seitenwandabschnitt
angeordnet, während
sie den Wulstkernreiter überlappt,
um für
eine Umfangssteifigkeit zu sorgen. Daher kann eine gute Spurhaltigkeit
erhalten werden. Ferner kann durch die verringerte vertikale Steifigkeit
das Geräuschverhalten
verbessert werden. Somit ist das Reifengewicht effektiv verringert,
während
eine gute Spurhaltigkeit und ein gutes Geräuschverhalten erhalten bleiben.