DE3637825A1 - Pneumatischer vorderreifen fuer ein motorrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Vorderreifen für ein Motorrad, der sowohl bei Geradeausfahrt als auch in Kurven bei hohen Geschwindigkeiten ein gutes Fahrverhalten zeigt.

Es werden zunehmend Motorräder mit großem Gewicht gebaut, die im Vergleich mit älteren Motorrädern sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen. Mit dieser Entwicklung einher geht die Forderung, daß die Motorräder äußere Störungen auffangen können, wenig Treibstoff verbrauchen und auch bei hohen Geschwindigkeiten gute Laufeigenschaften aufweisen. Insbesondere die Fähigkeit, äußere Störungen aufzufangen, hat sich zunehmend zu einem ernsten Sicherheitsproblem entwickelt.

Der Ausdruck "Auffangen von äußeren Störungen" soll bedeuten, daß das Motorrad während des Fahrens von der Fahrbahnoberfläche übertragene Störungen "absorbieren" kann, wie beispielsweise Vibrationen des Handgriffs, welche vom Vorderreifen verursacht werden (das sogenannte "Shimmy"-Phänomen) oder auch Vibrationen des Fahrgestells, welche vom Rückreifen verursacht werden (das sogenannte "Wobble"-Wackeln). Es hat sich erwiesen, daß diese Störungen daraus resultieren, daß bei abgefahrener Lauffläche, genauer bei zur Hälfte oder noch weiter abgefahrenem Profil, die Scherfestigkeit der Lauffläche in einer Richtung parallel zur Drehachse des Reifens aufgrund der Abnutzung zunimmt, so daß schließlich die Fähigkeit der Lauffläche zum Absorbieren und Auffangen von von der Straßenoberfläche übertragenen Störungen oder anderen Einflüssen sinkt.

Zur Vermeidung dieses Nachteiles wurde bisher vorgesehen, die Stärke des Gummis zwischen benachbarten Schichten der Karkasse zu erhöhen oder die Lauffläche selbst zu verbessern.

Mit diesen Maßnahmen ist es zwar möglich, die oben beschriebenen Schwierigkeiten bei Geradeausfahrt des Motorrades zum Teil zu vermeiden, doch bestehen die Probleme bei der Kurvenfahrt weiter.

Bei den vorstehend beschriebenen Gegenmaßnahmen konnte eine gewisse Wirkung dadurch erzielt werden, daß die Lauffläche des Reifens des Motorrades mit einer Abdeck- und einer Basisstruktur derart versehen wurden, daß der Speichermodul (E′) der Abdeck- Gummischicht (der Lauffläche) größer oder gleich ist als bzw. wie der Speichermodul der Basis-Schicht (des Luftreifens), wie es in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 60-56 603 beschrieben ist.

Bei dieser herkömmlichen Kombination von Abdeck- und Basis- Laufflächengummis ist es aber schwierig, gleichzeitig die eingangs genannten Vibrationen (Shimmy-Erscheinung) des Vorderreifens des Motorrades zu vermeiden und dabei eine gute Laufstabilität bei hoher Geschwindigkeit des Motorrades zu gewährleisten. Letzteres ist darauf zurückzuführen, daß sich in der Lauffläche Block-Strukturen ausbilden.

Wie eingangs bereits gesagt, wird weiterhin angenommen, daß zur Vermeidung der Vibrationen im Vorderreifen die Festigkeit der Laufflächen-Oberfläche vermindert werden kann, so daß bisher entsprechende Maßnahmen ergriffen worden sind, wie eine Vergrößerung der Laufflächenschicht, die Anwendung von Laufflächengummi mit einem kleinen Speichermodul (E′), eine Vergrößerung der Gummilage zwischen benachbarten Schichten der Karkasse oder die Verwendung von Abdeck- und Basisstrukturen der Lauffläche, wobei der Speichermodul E′ der Abdeckstruktur größer ist als derjenige der Basisstruktur der Lauffläche, was insbesondere auch für einen bereits abgenutzten Reifen gelten soll. Bei diesen Maßnahmen wird aber die Laufstabilität des Reifens bei hohen Geschwindigkeiten beeinträchtigt und ein Kompromiß derart, daß gleichzeitig sowohl externe Störungen befriedigend absorbiert werden und eine gute Laufstabilität (Laufruhe) bei hohen Geschwindigkeiten erreicht wird, läßt sich aber kaum erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vorderreifen für Motorräder bereitzustellen, der eine gute Laufstabilität bei hohen Geschwindigkeiten aufweist, wobei der Reifen Vibrationen vermeidet, gute Griffeigenschaften sowohl auf trockenen als auch auf nassen Oberflächen aufweist und überdies eine lange Haltbarkeit besitzt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es möglich ist, gleichzeitig das Vibrationsverhalten und die Laufstabilität bei hohen Geschwindigkeiten zu verbessern indem die physikalischen Eigenschaften des Gummis in bestimmter Weise ausgebildet werden. Bei einer Reifen-Lauffläche mit Abdeck- und Basisstrukturen werden die Speichermoduln (E′) des Gummis der Abdeck- und Basisstrukturen auf bestimmte Werte beschränkt. Auch das Verhältnis des Verlust-Tangens zum Speichermodul (tan δ/E′) wird auf einen bestimmten Wert beschränkt. Überdies wird der 100%-Modul des Basis-Gummis über einen bestimmten Wert erhöht. Einzelheiten der erfindungsgemäß vorgesehenen Grenzwerte sind im Patentanspruch beschrieben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch einen pneumatischen Vorderreifen eines Motorrades gemäß der Erfindung; und

Fig. 2 eine schematische Detailansicht eines Teils des Reifens gemäß Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 weist die Lauffläche 3 des erfindungsgemäßen Luftreifens eine Abdeck-Gummischicht 3 a auf, die radial außen an der Lauffläche vorgesehen ist, und eine Basis-Gummischicht 3 b, die von der Abdeck-Gummischicht 3 a verschiedene Eigenschaften aufweist und näher an der Karkasse 2 des Reifens angeordnet ist.

Wie in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, liegt die maximale Stärke h des Gummis der Basisschicht unmittelbar unterhalb einer Ausnehmung in der Lauffläche im Bereich von 0,2 bis 1, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 0,8 der Stärke H, die der Abstand zwischen dem Boden der Ausnehmung in der Lauffläche und der äußeren Oberfläche der Karkasse ist.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Abdeckschicht der Lauffläche der Speichermodul (E′) des Abdeckgummis sowie das Verhältnis des Verlust-Tangens zum Speichermodul (tan δ/E′) im Bereich von 50 bis 120 kg/cm² bzw. 3,0 × 10^-3 bis 6,0 × 10^-3 liegen, um gleichzeitig einen guten Widerstand gegen die eingangs genannten Vibrationen und gute Griffeigenschaften des Reifens zu erzielen. Ist der Speichermodul E′ kleiner als 50 kg/cm², so ist die Laufstabilität und Haltbarkeit des Reifens schlecht. Übersteigt dieser Wert 90 kg/cm², so sind die Vibrationen nicht hinreichend vermieden.

Ist das Verhältnis tan δ/E′ kleiner als 3,0 × 10^-3, so läßt die Greifqualität des Reifens nach, während bei Werten größer als 6,0 × 10^-3 der Hitzestau im Reifen Überhand nimmt und die Haltbarkeit des Reifens bei hohen Geschwindigkeiten unerwünscht abnimmt.

Es wird also gefordert, daß bezüglich des Basisabschnittes der Lauffläche der Speichermodul (E′) des Gummis im Bereich von 30 bis 50 kg/cm² liegt, daß das Verhältnis des Verlusttangens zum Speichermodul (tan δ/E′) nicht größer ist als 5,0 × 10^-3 und daß der 100%-Modul nicht kleiner ist als 25 kg/cm² und um zumindest 5 kg/cm² größer ist als derjenige des Gummis der Abdeckschicht, um für hohe Laufgeschwindigkeiten sowohl die erwünschte Laufstabilität und Haltbarkeit des Reifens zu erzielen. Ist in diesem Falle E′ kleiner als 30 kg/cm², so läßt die Laufstabilität nach, während bei Überschreiten von 50 kg/cm² bezüglich der Vibrationen keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden. Übersteigt das Verhältnis tan δ/E′ den Wert von 5,0 × 10^-3, so ist der Wärmestau beim Lauf des Reifens übermäßig groß und die Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit läßt, ebenso wie beim Abdeckgummi, nach. Liegt der 100%-Modul unterhalb von 25 kg/cm² oder beträgt die Differenz zwischen den 100%-Moduln des Abdeck- und des Basisgummis weniger als 5 kg/cm², so kann kein befriedigendes Laufverhalten bei hohen Geschwindigkeiten erzielt werden.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele erläutert.

Als Testreifen wurden solche des Formats 110/90-16 gewählt, die eine herkömmliche Karkasse aufweisen, welche aus zwei Schichten zusammengesetzt ist, die jeweils 6,6-Nylon-Fäden aufweisen. Bei derartigen Testreifen wurden Abdeck- und Basisstrukturen mit den nachfolgend in Tabelle 1 genannten Eigenschaften des Gummis verwendet.

Tabelle 1

Die Messung der in Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften des Gummis erfolgte mittels eines Elastizitäts-Spektrometers der Firma Iwamoto Seisakusho, wobei der Speichermodul (E′) und der Verlust-Tangens δ bei 30°C im Vergleich mit einem Gummi gemessen wurden, der Abmessung von 20 mm Länge × 5 mm Breite × 2 mm Stärke aufweist, wobei die anfängliche Streckung 5% und die Amplitude 1% betragen, sowie die Frequenz bei 50 Hz und der Temperaturbereich im Bereich von -10°C bis +50°C liegt.

Die folgenden Tests wurden mit den vorstehenden Vergleichsbeispiel- und Beispiel-Reifen durchgeführt:

a) Prüfung des Widerstandes gegen Vibrationen:

Die vorstehenden Testreifen wurden auf dem Vorderrad eines Motorrades (Sportmotorad mit 750 ccm) montiert, während auf dem Hinterrad ein Reifen der Größe 130/80-18 montiert wurde. Ein Sandsack mit einem Gewicht von 10 kg wurde auf der rückwärtigen Ablage des Motorrades befestigt, um den Widerstand bezüglich der Vibrationen zu untersuchen. Die Vorder- und Hinterreifen wurden bis auf 2,25 kg/cm² aufgeblasen, bevor der eigentliche Lauftest begann.

Bei dem Lauftest wurde das Motorrad aus einer Geschwindigkeit von 100 km/h ohne Anhalten aufgrund seiner Trägheit laufengelassen, wobei der Fahrer das Auftreten von Vibrationen um die Steuerachse des Vorderreifens zu beurteilen hatte.

Die Resultate sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Je höher der angegebene Wert ist, um so besser ist der Widerstand des Reifens gegen Vibrationen.

b) Test bezüglich der Stabilität bei Geradeausfahrt und bei Kurvenfahrt:

Unter den gleichen Bedingungen wie oben, wurde das Motorrad auf einem Kreis-Kurs von 4,3 km mit einer Maximalgeschwindigkeit von 200 km/h gefahren, wobei der Fahrer die Stabilitäten bezüglich der Geradeausfahrt und der Kurvenfahrt zu beurteilen hatte.

Die Testergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben. Je höher der angegebene Wert ist, umso bessser sind die genannten Stabilitäten.

c) Test bezüglich der Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit:

Jeder der Testreifen wurde auf einer Trommel unter einer Last von 215 kg mit einer Geschwindigkeit von 81 km/h für 2 Stunden und sodann ohne Last für 3 Stunden laufengelassen. Danach wurde die Last von 215 kg wieder auf den Reifen aufgebracht und die Trommelgeschwindigkeit wurde alle 30 Minuten erhöht, bis der Reifen brach. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Laufgeschwindigkeit und die Laufzeit (Minuten) ermittelt, welche die Hochgeschwindigkeitsstabilität des Reifens wiedergeben.

Die Resultate sind in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Es ergibt sich aus Tabelle 2, daß beim Vergleichsbeispiel 4 zwar der Widerstand bezüglich der Vibrationen (des sogenannten Shimmying) durch Senkung des Speichermoduls (E′) des Abdeck- und des Basisgummis im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 3 verbessert worden ist, das jedoch die Stabilitäten bei Geradeausfahrt und bei Kurvenfahrt verschlechtert worden sind.

Hingegen zeigt sich beim erfindungsgemäßen Beispiel (Tabelle 2, letzte Spalte), daß die Stabilitäten bezüglich Geradeausfahrt und Kurvenfahrt gegenüber den Vergleichsbeispielen verbessert werden können, wobei gleichzeitig auch der Widerstand gegen Vibrationen im gleichen Maße wie beim Vergleichsbeispiel 4 verbessert werden konnte. Dabei wurden der Speichermodul (E′) des Basis-Gummis verringert und der 100%-Modul dieses Gummis auf nicht weniger als 25 kg/cm² begrenzt.

Claims (1)

1. Pneumatischer Vorderreifen für Motorräder mit einer Lauffläche, einem Paar von Seitenwänden und einer diese verstärkenden toroidalen Karkasse, gekennzeichnet durch folgenden Laminat-Aufbau der Lauffläche:
   eine Abdeck-Gummischicht, deren Gummi einen Speichermodul (E′) nach dem Vulkanisieren im Bereich von 50 bis 120 kg/cm² und ein Verhältnis des Verlust-Tangens zum Speichermodul (tan δ/E′) im Bereich von 3,0 × 10^-3 bis 6,0 × 10^-3 aufweist, und eine Basisschicht mit einem Gummi, dessen Speichermodul (E′) nach dem Vulkanisieren im Bereich von 30 bis 50 kg/cm² liegt, dessen Verhältnis (tan δ/E′) nicht mehr als 5,0 × 10^-3 beträgt und dessen 100%-Modul nicht geringer als 25 kg/cm² und zumindest um 5 kg/cm² höher ist als derjenige des Gummis der Abdeck-Schicht.