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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen, im Spezielleren
eine verbesserte Gürtelstruktur
zur Verstärkung
des Laufflächenabschnitts.
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Bei
den Radialreifen, die mit einem Laufflächenverstärkungsbreaker versehen sind,
welche insbesondere für
einen Schnelllauf entworfen sind, sind üblicherweise so genannte Kantenprotektoren
oder Kantenbänder
auf der radialen Außenseite
der Breakerkanten vorgesehen, um zu verhindern, dass die Breakerkanten während eines
Schnelllaufs durch eine Zentrifugalkraft angehoben werden.
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Die
Verstärkungskorde,
die verbreitet in solch einer Bandstruktur verwendet werden, sind
organische Faserkorde mit einer herkömmlichen Doppelverdrillungsstruktur,
in der ein Kord durch Verdrillen mehrerer Stränge miteinander (letzte Verdrillung)
gebildet ist, wobei jeder Strang durch Verdrillen von organischen
Fasern miteinander (erste Verdrillung) in der entgegengesetzten
Richtung zu der letzten Verdrillung gebildet ist.
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In
einer Doppelverdrillungsstruktur wird ein scheinbarer Durchmesser
eines organischen Faserkords relativ groß im Vergleich mit der unten
erwähnten
Einzelverdrillungsstruktur. Demgemäß wird ein Band, das aus Doppelverdrillungsstrukturkorden
hergestellt ist, schwerer als ein Band, das aus Einzelverdrillungsstrukturkorden
hergestellt ist, selbst wenn die verwendeten Korde das gleiche Gewicht
aufweisen, da die Dicke und das Gesamtgewicht der Gummierung erhöht sind.
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Andererseits
zeigen die Doppelverdrillungsstrukturkorde während der Reifenherstellung
oder anders ausgedrückt,
wenn der Reifen nicht vulkani siert ist und somit die Korde noch
nicht fixiert sind, eine relativ große Dehnung bei einer relativ
geringen Belastung.
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Ein
Rohreifen ist während
der Vulkanisation einem hohen Aufpumpdruck unterworfen und somit
werden die Bandkorde darin gestreckt und nach der Vulkanisation
werden sie fixiert. Der Zug und die Streckung der Bandkorde, die
von der Verdrillungsstruktur abhängig
sind, können
durch Anpassen des Windungsdurchmessers, des Windungszugs, der Vulkanisationsbedingungen
und dergleichen gesteuert werden, was jedoch Fachkenntnis und Versuche,
die nicht kosteneffektiv sind, erfordert.
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Ein
Reifen gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist aus der
US
4 284 117 bekannt.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen
bereitzustellen, in dem durch Verwendung von Bandkorden, die eine
Einzelverdrillungsstruktur aufweisen, in der der Verdrillungskoeffizient,
die Dehnung in %, der Restzug und die Kordzahl auf eine ausgewogene
Weise eingerichtet sind, das Band seine maximale Verengungskraft
durch minimale Bandkorde zeigen kann und dadurch eine Reifengewichtsreduktion und
eine Kostenreduktion möglich
sind, ohne die Schnelllaufhaltbarkeit, die Schnelllaufspurhaltigkeit
und dergleichen zu verschlechtern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Luftreifen
eine Karkasse, die sich zwischen
Wulstabschnitten durch einen Laufflächenabschnitt und Seitenwandabschnitte
erstreckt,
einen Breaker, der radial außerhalb der Karkasse in dem
Laufflächenabschnitt
angeordnet ist, und
ein Band, das radial außerhalb des Breakers angeordnet
ist und aus einem oder mehreren Kord/en hergestellt ist, der/die
unter einem Winkel von nicht mehr als 5 Grad in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung
gelegt ist/sind, wobei der/die oben erwähnte/n eine oder mehreren Kord/e
jeweils aus einem organischen Faserkord hergestellt ist/sind, der
eine Einzelverdrillungsstruktur, eine Korddicke D von 500 bis 3200
dtex, einen durch das Produkt der Quadratwurzel der Korddicke D
und der Verdrillungszahl N pro 10 cm Länge des Kords definierten Verdrillungskoeffizienten
T von 150 bis 750 und eine Dehnung von 4,0 bis 8,0% unter einem
Zug von 2,7 g/dtex aufweist,
und eine Kordzahl des/der oben
erwähnten
einen oder mehreren Kords/e pro einer Breiteneinheit von 1 cm des
Bandes in einem Bereich von 5 bis 25 liegt,
wobei in einem
Zustand des Reifens, der nicht aufgepumpt und nicht mit einer Reifenbelastung
belastet ist, die Zugkraft Ls des Bandkords in dem Reifen in einem
Bereich von 4 bis 25 N liegt und ein Bandverengungsindex LI in einem
Bereich von 50 bis 250 N liegt, wobei der Bandverengungsindex LI
definiert ist als die Gesamtheit aller Zugkräfte Ls des einen oder der mehreren
Kords/e pro einer Breiteneinheit von 1 cm des Bands.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail in Verbindung mit
den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In 1 umfasst
ein Reifen 1 gemäß der Erfindung
einen Laufflächenabschnitt 2,
ein Paar Seitenwandabschnitte 3, ein Paar Wulstabschnitte 4 jeweils
mit einem Wulstkern 5 darin, eine Karkasse 6,
die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 erstreckt, einen
Breaker 7, der radial außerhalb der Karkasse 6 in
dem Laufflächenabschnitt 2 angeordnet
ist, und ein Band 9, das radial außerhalb des Breakers 7 angeordnet
ist.
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Der
Reifen 1 in dieser Ausführungsform
ist ein Radialreifen für
Personenwagen.
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Die
Karkasse 6 ist aus zumindest einer Lage von Korden zusammengesetzt,
die radial unter einem Winkel von 75 bis 90 Grad in Bezug auf die
Umfangsrichtung angeordnet sind, und die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch
den Laufflächenabschnitt 2 und
die Seitenwandabschnitte 3 erstreckt und in jedem Wulstabschnitt 4 um
den Wulstkern 5 herum umgeschlagen ist, um ein Paar Umschlagabschnitte 6b und
einen Hauptabschnitt 6a dazwischen zu bilden. Für die Karkasskorde
können
im Fall von Personenwagenreifen Korde aus organischer Faser, z.
B. Polyester, Rayon, Nylon, aromatischem Polyamid und dergleichen,
verwendet werden, wobei üblicherweise
Polyesterfaserkorde verwendet werden. Stahlkorde können jedoch
ebenfalls verwendbar sein. In diesem Beispiel besteht die Karkasse 6 aus
zwei Lagen 6A und 6B von Polyesterfaserkorden.
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Zwischen
dem Karkasshauptabschnitt 6a und -umschlagabschnitt 6b in
jedem Wulstabschnitt 4 ist ein Wulstkernreitergummi 8 angeordnet,
der sich von dem Wulstkern 5 radial nach außen erstreckt,
während
er sich zu seinem radial äußeren Ende
hin verjüngt.
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Der
Breaker 7 ist aus zumindest zwei Kreuzlagen 7A und 7B von
Korden mit einem hohen Elastizitätsmodul
zusammengesetzt, die schräg
unter einem Winkel von 10 bis 35 Grad in Bezug auf die Umfangsrichtung des
Reifens gelegt sind. Der Breaker 7 erstreckt sich über die
im Wesentlichen gesamte Breite des Laufflächenabschnitts 2.
Für die
Breakerkorde können
Stahlkorde, im Speziellen Monofilamentstahlkorde, organische Faserkorde
mit einem hohen Elastizitätsmodul,
z. B. Faserkorde aus aromatischem Polyamid, Faserkorde aus aromatischem
Polyester und dergleichen, ver wendet werden. In diesem Beispiel
ist der Breaker 7 aus zwei Kreuzlagen 7A und 7B von
Monofilamentstahlkorden zusammengesetzt.
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Das
Band 9 ist aus zumindest einer Lage 11 von einem
oder mehreren Kord/en 10, der/die unter einem Winkel von
nicht mehr als 5 Grad, üblicherweise
nahezu null Grad in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung gelegt ist/sind,
zusammengesetzt. Das Band 9 bedeckt zumindest die axialen
Kanten 7E des Breakers 7, um zu verhindern, dass
sie auf Grund einer Zentrifugalkraft während eines Schnelllaufs angehoben
werden, und um die Schnelllaufhaltbarkeit zu verbessern. Somit kann
das Band 9 aus einer Bandlage mit voller Breite, die sich über die
Gesamtbreite des Breakers erstreckt, oder einem Paar axial beabstandeter
Kantenbandlagen, die zumindest jeweils eine der Kanten 7E bedecken,
oder einer Kombination einer Bandlage mit voller Breite und Kantenbandlagen
zusammengesetzt sein. In diesem Beispiel ist das Band 9 nur
aus einer Bandlage 11A mit voller Breite zusammengesetzt.
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Die
Bandlage 11 ist vorzugsweise aus spiralförmigen Wicklungen
eines oder mehrerer Kords/e 10 hergestellt. Beim Wickeln
des/der Bandkords/e 10 wird bevorzugt, dass ein Kautschukband
(aus einem Gummierungsrohgummi) von 2 bis 10 cm Breite, in dem ein
oder mehrere Kord/e 10 entlang seiner/ihrer Länge eingebettet
ist/sind, spiralförmig
gewickelt wird. Ferner kann es auch möglich sein, eine Bahn von gummierten,
parallelen Korden 10 zu wickeln, die eine Breite aufweist,
welche der Lagenbreite entspricht.
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Hier
ist der Bandkord 10 ein organischer Faserkord mit einer
Einzelverdrillungsstruktur, in der organische Fasern, die in einem
Bündel
zusammengefasst sind, einmal zu einem Kord verdrillt sind. Die Dicke
D des Kords 10 ist in einem Bereich von 500 bis 3200 dtex,
vorzugsweise 1000 bis 2500 dtex festgelegt. Der Verdrillungskoeffizient
T, der als das Produkt der Quadratwurzel der oben erwähnten Dicke
D und der Verdrillungszahl N (Umdrehungen) pro 10 cm Länge des
Kords definiert ist, ist in einem Bereich von 150 bis 750, vorzugsweise
200 bis 600 festgelegt. Die Dehnung in % des Kords unter einer Belastung
von 2,7 g/dtex ist in einem Bereich von 4,0 bis 8,0%, vorzugsweise
von 4,5 bis 7,0% festgelegt.
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Die
Dehnung in % wird gemäß der Japanischen
Industrienorm L 1017 – „Testing
Methods for Chemical Fiber Tire Cords" (Testverfahren für Chemiefaser-Reifenkorde),
Abschnitt 7.7 „Elongation
Percentage in Constant Load" (Dehnung
bei konstanter Belastung), 7.7.1 „Test in Standard Condition" (Test im Standardzustand) gemessen.
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Des
Weiteren ist ein Bandverengungsindex LI in einem Bereich von 50
bis 250 N, vorzugsweise 55 bis 200 festgelegt. Der Bandverengungsindex
LI ist die gesamte Zugkraft (N) der Bandkorde 10 pro einer
Breiteneinheit von 1 cm des Bandes 9, wenn der Reifen nicht
aufgepumpt und nicht belastet ist. Somit kann der Bandverengungsindex
LI durch Multiplizieren der oben erwähnten Kordzahl M/1 cm und der
Zugkraft Ls eines Bandkords 10 in dem Reifen in dem oben
erwähnten
Zustand erhalten werden, wenn die Zugkräfte durch die Breiteneinheit
im Wesentlichen konstant sind. In der schmalen Breiteneinheit von
1 cm kann es möglich
sein, die Zugkräfte
als im Wesentlichen konstant anzusehen. Ferner kann die Zugkraft
Ls als nahezu unabhängig
davon, ob der Reifen auf einer Radfelge aufgezogen ist oder nicht,
angesehen werden. Somit kann die Zugkraft Ls wie folgt erhalten
werden. Zuerst wird der Laufflächengummi
teilweise von dem Reifen in seinem natürlichen Zustand entfernt, so
dass es möglich
wird, einige Korde 10, die gemessen werden sollen, zu spezifizieren,
und dann wird die Länge
La des in dem Reifen verbliebenen Kords 10 gemessen. Im
Hinblick auf die Genauigkeit wird bevorzugt, dass die Länge La etwa
einen Meter beträgt
und die Messung an zumindest drei verschiedenen Positionen vorgenommen
wird. Nachdem die Länge
La gemessen wurde, wird der Bandkord 10 der Länge La aus
dem Reifen als ein bandartiges Muster von etwa 10 mm Breite zusammen
mit dem umgebenden Gummi und den benachbarten Korden entnommen.
Und der Kord 10 wird davon getrennt und die Länge Lb des resultierenden
geschrumpften Kords 10 wird gemessen. Unter Verwendung
einer Zugprüfvorrichtung
wird die Dehnung des Bandkords 10 gemessen, während die
Zugkraft verändert
wird, um eine Belastungs-Dehnungs-Kurve zu erhalten, und aus der
Kurve wird die Zugkraft Ls unter einer Spannung, die der Dehnung
von der Länge
Lb zu der Länge
La entspricht, erhalten. Die obigen Messungen sind bei der vorliegenden
Erfindung in einem konstanten Zustand bei einer Temperatur von 20
Grad C und einer Feuchtigkeit von 67% vorzunehmen.
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Für die Bandkorde 10 können zusätzlich zu
Korden aus organischer Faser mit einem relativ niedrigen E-Modul
Zug, z. B. Nylon, Polyester, Rayon und dergleichen, Korde aus organischer
Faser mit einem hohen Elastizitätsmodul
wie z. B. Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterphthalat (PET),
aromatisches Polyamid und dergleichen verwendet werden. In diesem
Beispiel wird ein Nylonfaserkord verwendet.
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Im
Vergleich mit einer Doppelverdrillungsstruktur kann eine Einzelverdrillungsstruktur
den scheinbaren Korddurchmesser verringern. Infolgedessen kann die
Dicke des Bandes verringert werden, um das Gewicht zu reduzieren.
Da der Kordverdrillungskoeffizient T auf den oben erwähnten Bereich
verringert ist, sind die Kordfestigkeit und der Zug-Elastizitätsmodul
verbessert und die Verengungskraft zu dem Breaker 7 nimmt
zu.
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Wenn
der Kordverdrillungskoeffizient T mehr als 750 beträgt, wird
es schwierig, die Verengungskraft, die Schnelllaufhaltbarkeit und
die Schnelllaufspurhaltigkeit zu verbessern. Wenn der Kordverdrillungskoeffizient
T weniger als 150 beträgt,
besteht die Tendenz, dass die Kordfestigkeit abnimmt und sich die
Haltbarkeit verschlechtert.
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Wenn
die Korddicke D mehr als 3200 dtex beträgt, nimmt nicht nur das Bandgewicht,
sondern auch die Wärmeentwicklung
von den Korden zu. Wenn die Korddicke D weniger als 500 dtex beträgt, wird
es für
das Band schwierig, eine ausreichende Verengungskraft bereitzustellen,
selbst wenn die Kordzahl verringert ist.
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Wenn
die Dehnung in % weniger als 4,0% beträgt, kann das Band der Verformung
des Reifens nicht folgen. Wenn die Dehnung in % mehr als 8,0% beträgt, ist
es schwierig, die Schnelllaufhaltbarkeit und die Schnelllaufspurhaltigkeit
zu verbessern.
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Da
der Bandverengungsindex LI in dem oben erwähnten Bereich festgelegt ist,
kann ein Geräusch
im Bereich einer relativ niedrigen Frequenz von 200 Hz verbessert
werden. Wenn der Index LI weniger als 50 beträgt, ist es schwierig, das Geräusch zu
verbessern. Wenn der Index LI mehr als 250 beträgt, besteht die Tendenz, dass
sich der Reifenrundlauf verschlechtert und sich ferner ein Geräusch, das
außerhalb
des Autos hörbar
ist, wie z. B. ein Vorbeifahrgeräusch,
verschlechtert. Durch Verwendung von Monofilamentstahlkorden als Breakerkorde
kann das Geräuschverhalten
weiter verbessert werden.
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Vergleichstests
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Testreifen
der Größe 195/65R15
(Felgengröße 6JX15)
für Personenwagen mit
der mit Ausnahme des Bandes gleichen Struktur wie in 1 gezeigt,
wurden hergestellt und auf Geräusch,
Spurhaltigkeit und Schnelllaufhaltbarkeit getestet.
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Die
Karkasse war aus zwei Lagen von Polyesterkorden mit 1100 dtex/2
(Kordwinkel; +88 und –88 Grad)
zusammengesetzt. Der Breaker war aus zwei Kreuzlagen von Stahlkorden
mit 1X1X0,42 (Kordwinkel: +20 und –20 Grad) zusammengesetzt.
Das Band war aus einer Bandlage mit voller Breite zusammengesetzt, die
durch spiralförmiges
Wickeln eines Bandes von 5 cm Breite gebildet war. Die übrigen Angaben
finden sich in Tabelle 1.
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Reifengewicht:
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Die
Reifengewichte sind als eine Differenz von Ref. 1 angegeben.
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Geräuschtest:
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Während einer
Fahrt eines an allen vier Rädern
mit Testreifen versehenen Personenwagens mit 2000 cm3 auf
einer ebenen Asphaltstraße
auf einer Reifenteststrecke bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h
wurde der Geräuschpegel
bei einer Frequenz von 200 Hz neben dem linken Ohr des Fahrers gemessen.
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Schnelllaufhaltbarkeitstest:
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Der
Test wurde wie folgt durchgeführt.
Der auf einer 6JX15-Radfelge aufgezogene und auf 280 kPa aufgepumpte
Testreifen wurde auf einer Reifenprüftrommel unter einer Reifenbelastung
von 80% von 492 kgf in einen Lauf versetzt, während die Temperatur um den
Reifen herum zwi schen 20 und 30 Grad C gehalten wurde. Von der Anfangsgeschwindigkeit
von 170 km/h wurde die Fahrgeschwindigkeit alle 10 Minuten in Schritten
von 10 km/h bis 200 km/h erhöht
und nach dem Erreichen von 200 km/h wurde die Geschwindigkeit alle
20 Minuten in Schritten von 10 km/h erhöht, und die Fahrstrecke bis
zu einem Schaden wurde zusammengezählt. Die Ergebnisse sind durch
einen Index angegeben, der darauf basiert, dass er für Ref. 1
100 beträgt. Je
größer die
Indexzahl ist, desto besser ist die Schnelllaufhaltbarkeit.
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Schnelllaufspurhaltigkeitstest:
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Während einer
Fahrt des Testwagens auf einer trockenen Asphaltstraße auf der
Teststrecke bewertete der Fahrer die Schnelllaufspurhaltigkeit aus
dem Lenkansprechen, der Steifigkeit und der Straßenhaftung. Die Ergebnisse
sind durch einen Index angegeben, der darauf basiert, dass er für Ref. 1
100 beträgt.
Je größer die
Indexzahl ist, desto besser ist die Spurhaltigkeit.
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Die
Testergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt.
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Aus
den Testergebnissen wurde bestätigt,
dass die Schnelllaufhaltbarkeit, die Schnelllaufspurhaltigkeit und
das Geräuschverhalten
der Reifen gemäß der vorliegenden
Erfindung verbessert werden können,
obwohl das Gewicht und die Kosten reduziert sind.
