DE69311920T2

DE69311920T2 - Radiale Luftreifen

Info

Publication number: DE69311920T2
Application number: DE69311920T
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Dobashi; Masato Hiruma; Nobuyuki Watanabe
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1992-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2013-01-30
Also published as: EP0554108B1; ES2106273T3; DE69311920D1; EP0554108A1; AU3201693A; AU647984B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, der für Personenwagen verwendbar ist, und insbesondere auf einen radialen Luftreifen, bei dem durch Verringerung des Rollwiderstandes und des Gewichts des Reifens ein niedriger Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs verwirklicht werden kann.
Als Mittel zur Verringerung des Rollwiderstandes des Reifens kann das Reifengewicht verringert werden. Zu diesem Zweck wird eine Methode zur Verringerung der Gummidicke in dem Laufflächenbereich des Reifens vorgeschlagen.
Gemäß einer solchen herkömmlichen Technik wird der Rollwiderstand kleiner, wenn die Gummidicke in dem Laufflächenbereich verringert wird. Wenn jedoch die Gummidicke kleiner als ein bestimmter Wert ist, sind der Rollwiderstand, sowie die Abnutzungsfestigkeit und der Fahrkomfort des Reifens in störender Weise verschlechtert, so daß es schwierig ist, gleichzeitig eine Verringerung des Rollwiderstandes und eine Verbesserung der Abnutzungsfestigkeit und des Fahrkomforts zu erhalten.
Wenn die Gummidicke in dem Laufflächenbereich für die Verringerung des Reifengewichts zu klein wird, nimmt nämlich die Biegesteifigkeit des Laufflächenbereichs bei dem Querschnitt in der Breitenrichtung des Reifens ab, wodurch ein Unterschied bei dem Rotationsdurchmesser des Reifens zwischen einem mittleren Gebiet und jedem Seitengebiet des Laufflächenbereichs erzeugt wird, weil die Bodenkontaktlänge der Laufflächenoberfläche in dem mittleren Gebiet klein, und in dem Seitengebiet groß ist. Als Folge davon wird während der Rotation des Reifens in den Seitengebieten eine starke Biegeverformung bei dem Querschnitt in der Breitenrichtung erzeugt, so daß die Dehnung der Lauffläche, und folglich der Rollwiderstand erhöht wird.
Bei dem herkömmlichen radialen Luftreifen für Personenwagen ist im allgemeinen die minimale Dicke der inneren Einlage nicht kleiner als 0,7 mm, wobei das Material Chlorbutylgummi ist. Die innere Einlage macht ungefähr 5% des Reifengewichts aus, und eine Verringerung der praktischen Leistungsmerkmale, wie der Lenkstabilität, des Fahrkomforts und dergleichen kommt kaum vor, selbst wenn die Dicke der inneren Einlage klein gemacht wird, so daß angenommen werden kann, daß eine Verringerung der Dicke der inneren Einlage das Reifengewicht und den Rollwiderstand des Reifens wirksam verringern kann. Bei dem herkömmlichen radialen Reifen muß die innere Einlage jedoch eine minimale Dicke von 0,7 mm haben, um eine Luftbarriere zu erhalten, so daß eine genügende Verringerung des Reifengewichts noch nicht erreicht wird.
Im allgemeinen weist der radiale Luftreifen einen Gürtel aus zwei oder mehr Gürtelschichten auf, von denen jede Stahlcordfäden enthält, so daß sich das Problem ergibt, daß es schwierig ist, einen niedrigen Kraftstoffverbrauch zu erreichen, weil das Reifengewicht groß wird. Selbst wenn beabsichtigt ist, den Kraftstoffverbrauch durch Verringerung der Dicke des Laufflächenbereichs, oder Verringerung der Breite der Stahlgürtelschicht zu verringern, kann der erwartete niedrige Kraftstoffverbrauch nicht erreicht werden. Außerdem ist die Dicke des Laufflächenbereichs kleiner, und die Steifigkeit des Gürtels niedrig, wodurch die Einwirkung von der Straßenoberfläche erhöht wird, so daß das Problem einer Erhöhung des Straßengeräuschs hervorgerufen wird.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die obenerwähnten Probleme der herkömmlichen Technik zu lösen, und einen radialen Luftreifen zu verwirklichen, bei dem der Rollwiderstand wirksam verringert werden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, einen radialen Luftreifen zu verwirklichen, bei dem ein niedriger Kraftstoffverbrauch erreicht werden kann und das Straßengeräusch wirksam verringert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein radialer Luftreifen verwirklicht, mit einem Laufflächenbereich, der eine Kappen- und Basisstruktur hat, zwei Seitenwandbereichen, die sich von den Laufflächenrändern in der radialen Richtung des Reifens nach innen erstrecken, zwei Wulstbereichen, die von den Seitenwandbereichen ausgehen, einer Karkasse aus mindestens einer Karkassenlage, die sich zwischen den Wulstbereichen erstreckt und Cordfäden enthält, die im wesentlichen unter einem Winkel von 90º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind, einem Gürtel aus zwei Gürtelschichten, von denen jede Cordfäden enthält, die unter einem relativ kleinen Winkel bezüglich der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Cordfäden dieser Schichten sich überkreuzen, und einer inneren Einlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenkontaktbreite des Laufflächenbereichs innerhalb eines Bereichs liegt, der der 0,55-0,70-fachen maximalen Breite des Reifens entspricht, und die Gummidicke des Laufflächenbereichs innerhalb eines Bereichs liegt, der der 0,05-0,08-fachen Reifenhöhe, gemessen ab der Wulstbasis des Wulstbereichs, entspricht, und der Basisgummi des Laufflächenbereichs einen tan δ von 0,02-0,07 hat, und der Seitenwandbereich eine Gummidicke von 1,0-2,5 mm und einen tan δ von 0,02-0,15 hat, und die innere Einlage aus bromiertem Butylgummi besteht und einen dünnsten Bereich von 0,2-0,7 mm hat.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Gürtel eine radial innere Gürtelschicht aus Stahlcordfäden und eine radial äußere Gürtelschicht aus Cordfäden aus einer organischen Faser auf, wobei die radial äußere Gürtelschicht an ihren Seitenrändern in der Breitenrichtung des Laufflächenbereichs nach innen gefaltet ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Gummidicke bei einer Position, die von dem Bodenkontaktrand des Laufflächenbereichs zu dem Wulstbereich hin einen Abstand hat, der einer Umfangslänge von 3-10 mm entspricht, innerhalb eines Bereichs von 60-70% der Gummidicke des Laufflächenbereichs, und die Gummidicke bei einer Position, die von dieser Position zu dem Wulstbereich hin einen Abstand hat, der 12-17% der Umfangslänge entspricht, die von dem Kontaktrand des Wulstbereichs bei dem Felgenflansch bis zu dem Kontaktrand des Laufflächenbereichs reicht, innerhalb eines Bereichs von 40-50% der Gummidicke des Laufflächenbereichs.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine Hilfsschicht auf jedem Seitenbereich des Gürtels so angeordnet, daß sie sich über eine Position des Gürtels mit maximaler Breite zu einem Seitenwandbereich hin erstreckt, und aus Cordfäden besteht, die sich im wesentlichen in der Umfangsrichtung erstrecken, wobei der Elastizitätsmodul der Cordfäden kleiner als bei den Cordfäden des Gürtels ist, und die Umfangslänge eines Bereichs, der sich bei der Hilfsschicht von der maximalen Breite des Gürtels zu dem Seitenwandbereich hin erstreckt, innerhalb eines Bereichs von 8-15% der Breite des Gürtels liegt.
Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung sind:
die Bodenkontaktbreite des Laufflächenbereichs liegt innerhalb eines Bereichs, der der 0,60-0,65-fachen maximalen Breite des Reifens entspricht;
die Gummidicke des Laufflächenbereichs liegt innerhalb eines Bereichs, der der 0,065-0,075-fachen Reifenhöhe entspricht;
der Basisgummi des Laufflächenbereichs hat einen tan 5 von 0,03-0,05;
der Seitenwandbereich hat eine Gummidicke von 1,5-2,2 mm, und einen tan δ von 0,05-0,09; und
die innere Einlage hat einen dünnsten Bereich von 0,3-0,4 mm.
Der hier verwendete Ausdruck "Gummidicke des Laufflächenbereichs" bedeutet die in der Mitte des Laufflächenbereichs gemessene Dicke des Laufflächengummis einschließlich des Gleitbasisgummis, und der hier verwendete Ausdruck "Gummidicke des Seitenwandbereichs" bedeutet die Gummidicke, die bei einer der maximalen Reifenbreite entsprechenden Position gemessen wird.
Die Erfindung wird nun weiter beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die Folgendes darstellen:
Die Figur 1 ist eine radiale Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines radialen Luftreifens.
Die Figur 2 ist eine schematische Ansicht, die einen Apparat zum Messen des Rollwiderstandskoeffizienten bei dem Reifen schematisch veranschaulicht.
Die Figur 3 ist eine radiale Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines radialen Luftreifens, die der vorliegenden Erfindung entspricht.
Die Figur 4 ist eine radiale Schnittansicht einer dritten Ausführungsforrn eines radialen Luftreifens, die ebenfalls der vorliegenden Erfindung entspricht.
Die Figur 5 ist ein Diagramm, das die Schalldruckverteilung bei der Straßengeräuschfrequenz wiedergibt.
Die Figur 6 ist eine radiale Schnittansicht einer vierten Ausführungsform eines radialen Luftreifens,
Die Figuren 7a und 7b sind schematische partielle Schnittansichten, die weitere Ausführungsformen von Bereichen mit kleiner Gummidicke in dem Seitenrandgebiet des Laufflächenbereichs wiedergeben.
Bei den Zeichnungen veranschaulichen die Figuren 3 und 4 Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung; die in der Figur 1 und der Figur 6 veranschaulichten Reifen entsprechen nicht der Erfindung, aber geben dennoch einige bevorzugte Merkmale der Erfindung wieder.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Reifens der Erfindung besteht mindestens eine Hilfsschicht, die an jedem Seitenrand des Gürtels angeordnet ist und sich über eine Position, die der maximalen Gürtelbreite entspricht, zu dem Seitenwandbereich hin erstreckt, aus Cordfäden, die sich im wesentlichen in der Umfangsrichtung des Reifens erstrecken, wobei der Elastizitätsmodul der Cordfäden in der Hilfsschicht kleiner als bei den Cordfäden in der Gürtelschicht ist, wodurch die Biegeverformung in der Breitenrichtung des Reifens in der Bodenkontaktfläche während des Laufs des Reifens vermindert wird, so daß der Rollwiderstand verringert wird.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform liegt weiterhin die Umfangslänge des Bereichs der Hilfsschicht, der sich von der Position der maximalen Gürtelbreite zu dem Seitenwandbereich hin erstreckt, innerhalb eines Bereichs von 8-15% der Gürtelbreite, wodurch der Rollwiderstand des Reifens wirksamer verringert werden kann.
Wenn die Umfangslänge kleiner als 8% wird, kann die Biegeverformung des Laufflächenbereichs in der Breitenrichtung nicht wirksam in Grenzen gehalten werden, und folglich kann der Rollwiderstand des Reifens nicht genügend verringert werden, und wenn die Umfangslänge 15% übersteigt, wird die Verformung des Seitenwandbereichs groß, und nimmt das Reifengewicht in unerwünschter Weise zu, und folglich nimmt der Rollwiderstand zu.
Bei dem radialen Luftreifen der Erfindung können das Reifengewicht und der Rollwiderstand wirksam verringert werden, wenn die Bodenkontaktbreite und die Gummidicke des Laufflächenbereichs, die Gummidicke des Seitenwandbereichs, und der tan δ des Laufflächenbasisgurnrnis und des Seitenwandgummis in geeigneter Weise ausgewählt werden, und miteinander kombiniert werden.
Bei diesem Reifen hat der dünnste Bereich der inneren Einlage eine Dicke von 0,2-0,7 mm, wodurch das Reifengewicht noch mehr verringert werden kann und der innere Verlust wirksam vermindert werden kann. Weiterhin besteht die innere Einlage aus bromiertern Butylgumrni, so daß selbst dann, wenn die Dicke klein ist, Luftlecks sehr wirksam verhindert werden können.
Wenn die Bodenkontaktbreite des Laufflächenbereichs kleiner als die 0,55-fache maximale Reifenbreite wird, verschlechtern sich die Abnutzungsfestigkeit und die Lenkstabilität, und wenn die Bodenkontaktbreite die 0,70-fache maximale Reifenbreite übersteigt, nehmen das Gewicht des Laufflächenbereichs und der Rollwiderstand zu, so daß sich der Kraftstoffverbrauch erhöht.
Wenn die Gummidicke des Laufflächenbereichs kleiner als die 0,05-fache Reifenhöhe wird, verschlechtern sich die Abnutzungsfestigkeit, der Fahrkomfort, und dergleichen, und wenn die Gummidicke die 0,08-fache Reifenhöhe übersteigt, nehmen das Gewicht und der innere Verlust zu, so daß sich der Kraftstoffverbrauch erhöht.
Wenn der tan 5 des Basisgummis in dem Laufflächenbereich kleiner als 0,02 wird, verschlechtern sich die Rißfestigkeit und die Schnittfestigkeit, so daß die Haltbarkeit verringert wird, und wenn der tan δ 0,07 übersteigt, nimmt der innere Verlust zu, so daß sich der Kraftstoffverbrauch erhöht.
Wenn weiterhin die Gummidicke des Seitenwandbereichs innerhalb des Bereichs von 1,0-2,5 mm liegt, ist das Gewicht des Seitenwandbereichs genügend verringert, während der Seitenwandbereich eine zufriedenstellende Schnittfestigkeit hat. Wenn die Gummidicke kleiner als 1,0 mm wird, kann eine genügende Schnittfestigkeit und dergleichen nicht aufrechterhalten werden, und wenn die Gummidicke 2,5 mm übersteigt, wird das Gewicht zu groß.
Wenn der tan δ des Gummis in dem Seitenwandbereich kleiner als 0,02 wird, wird leicht Rißbildung hervorgerufen, und wenn der tan δ 0,15 übersteigt, wird der innere Verlust zu groß, so daß sich der Kraftstoffverbrauch erhöht.
Wenn die Dicke des dünnsten Bereichs der inneren Einlage kleiner als 0,2 mm wird, wird die Gefahr der Entstehung von Luftlecks groß, und wenn die Dicke 0,7 mm übersteigt, können eine genügende Gewichtsverringerung und ein niedriger innerer Verlust nicht erreicht werden.
Bei einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung besteht der Gürtel aus einer radial inneren Gürtelschicht, die Stahlcordfäden enthält, und einer radial äußeren Gürtel schicht, die Cordfäden aus einer organischen Faser enthält, wodurch das Reifengewicht weiter verringert werden kann. Weiterhin ist die äußere Gürtelschicht an beiden Seitenrändern gefaltet, wodurch das entsprechend dem niedrigen Kraftstoffverbrauch aktualisierte Straßengeräusch wirksam verringert werden kann.
Bei einer weiteren modifizierten Ausführungsform der Erfindung liegt die Gummidicke bei einer Position, die von dem Bodenkontaktrand des Laufflächenbereichs zu dem Wulstbereich hin einen Abstand hat, der einer Umfangslänge von 3-10 mm entspricht, innerhalb eines Bereichs von 60-70% der Gummidicke des Laufflächenbereichs, und die Gummidicke bei einer Position, die von der obigen Position zu dem Wulstbereich hin einen Abstand hat, der 12-17% der Umfangslänge entspricht, die von dem Kontaktrand des Wulstbereichs bei dem Felgenflansch bis zu dem Kontaktrand des Laufflächenbereichs reicht, innerhalb eines Bereichs von 40-50% der Gummidicke des Laufflächenbereichs, wodurch ein Verringerung des Reifengewichts und eine große Flexibilität erreicht werden können, so daß die Verringerung des Rollwiderstandes und die Verbesserung des Fahrkomforts verwirklicht werden.
Bei dem Bereich mit verringerter Gummidicke hat der äußere Rand in der radialen Richtung des Reifens vorzugsweise einen Abstand von 3-10 mm von dem Bodenkontaktrand des Laufflächenbereichs, weil dann, wenn der Abstand kleiner als 3 mm wird, die Steifigkeit des Laufflächenrandbereichs zu klein wird, so daß vorzeitig anormale Abnutzung bei dem Laufflächenbereich hervorgerufen wird, und auch die Gummidicke in der Nähe des Gürtelrandes zu klein wird, so daß sich die Haltbarkeit verschlechtert, und dann, wenn der Abstand 10 mm übersteigt, die Steifigkeit in der Nähe des Laufflächenrandbereichs nicht in geeigneter Weise verringert werden kann und eine genügende Flexibilität nicht erreicht werden kann.
Weiterhin liegt bei dem Bereich mit verringerter Gummidicke das innere Ende in der radialen Richtung des Reifens vorzugsweise bei einer Position, die von der Position des äußeren Endes einen Abstand hat, der 12-17% der Umfangslänge entspricht, weil dann, wenn der Abstand kleiner als 12% wird, die Länge des Bereichs mit verringerter Gummidicke zu klein wird, so daß der niedrige Kraftstoffverbrauch und die Verbesserung des Fahrkomforts nur ungenügend erreicht werden, und dann, wenn der Abstand 17% übersteigt, die Länge des Bereichs mit verringerter Gummidicke zu groß wird, so daß die Steifigkeit zwischen dem Laufflächenbereich und dem Seitenwandbereich vermindert wird, und die Lenkstabilität sich verschlechtert.
Außerdem beträgt die Gummidicke bei dem äußeren Rand vorzugsweise 60-70% der Gummidicke des Laufflächenbereichs, weil dann, wenn die Gummidicke kleiner als 60% wird, der Bereich mit verringerter Gummidicke zu dünn wird und bis nahe an den Gürtelrand heran reicht, so daß die Haltbarkeit (oder die Ablösungsausfallfestigkeit an dem Gürtelrand) sich verschlechtert, und dann, wenn die Gummidicke 70% übersteigt, der Effekt der Abnahme der Steifigkeit ungenügend wird. Andererseits beträgt die Gummidicke an dem inneren Ende vorzugsweise 40-50% der Gummidicke des Laufflächenbereichs, weil dann, wenn die Gummidicke kleiner als 40% wird, der Bereich mit verringerter Gummidicke zu dünn wird, so daß die Haltbarkeit (oder die Seitenschnittfestigkeit) sich verschlechtert, und dann, wenn die Gummidicke 50% übersteigt, der Effekt der Verringerung der Steifigkeit ungenügend ist.
In der Figur 1 ist eine erste Ausführungsform eines radialen Luftreifens im Schnitt wiedergegeben, wobei die Kennziffer 1 eine radiale Karkasse aus einer einzigen Karkassenlage bezeichnet, und die Kennziffer 2 einen Gürtel bezeichnet, der über einem Kronenbereich der Karkasse 1 angeordnet ist und aus zwei Gürtelschichten 2a, 2b besteht.
Bei dem Gürtel 2 erstrecken sich die Cordfäden der zwei Gürtelschichten 2a, 2b unter einem relativ kleinen Winkel bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens, wobei sie sich überkreuzen. Außerdem hat die innere Gürtelschicht 2a eine größere Breite als die äußere Gürtelschicht 2b.
Weiterhin ist eine Hilfsschicht 3 auf jedem Seitengebiet des Gürtels 2 angeordnet, wobei sie sich über eine Position mit maximaler Breite des Gürtels 2 zu einem Seitenwandbereich 8 des Reifens hin erstreckt.
Auf dem Gürtel 2 und der Hilfsschicht 3 ist ein Laufflächengummi angeordnet, der einen Laufflächenbereich 4 bildet. Die Breite BW des Gürtels 2 liegt innerhalb eines Bereichs, der 70-110% der Bodenkontaktbreite TW des Laufflächenbereichs 4 entspricht, während die Gummidicke D des Laufflächenbereichs 4 nicht größer als die 4,5-fache Dicke d des Gürtels 2 einschließlich der Dicke des Beschichtungsgummis ist.
Die Hilfsschicht 3 besteht aus Cordfäden, die sich im wesentlichen in der Umfangsrichtung des Reifens erstrecken, wobei der Elastizitätsmodul dieser Cordfäden kleiner als bei den Cordfäden in der Gürtelschicht ist, und eine Umfangslänge e eines Bereichs der Hilfsschicht 3, der sich von einer Position mit maximaler Gürtelbreite zu dem Seitenwandbereich hin erstreckt, liegt innerhalb eines Bereichs von 8-15% der Gürtelbreite BW.
Bei dem Reifen mit der obigen Struktur ist, wie oben erwähnt wurde, der Unterschied in der Bodenkontaktlänge zwischen dem mittleren Gebiet und dem Seitengebiet in dem Laufflächenbereich klein genug, wodurch der Rollwiderstand des Reifens wirksam verringert werden kann.
Um den Rollwiderstand eines solchen Reifens weiter zu verringern, sollte die obige Struktur vorzugsweise außerdem die folgenden Bedingungen erfüllen:
Jeder Endbereich der Karkasse 1 ist von der inneren nach der äußeren Seite des Reifens um einen Wulstkern 5 geschlungen, während ein Wulstfüller 6 außerhalb des Wulstkerns 5 zwischen einem Hauptkörper 1a und einem Umstülpbereich 1b der Karkasse 1 angeordnet ist, und ein Gummischutzstreifen 7 außerhalb des Umstülpbereichs 1b angeordnet ist.
Außerdem liegt die Gummidicke D des Laufflächenbereichs 4 innerhalb eines Bereichs, der der 0,05-0,08-fachen, vorzugsweise 0,065-0,075-fachen Reifenhöhe SH, gemessen ab der Wulstbasis des Wulstbereichs, entspricht, und die Bodenkontaktbreite TW des Laufflächenbereichs 4 innerhalb eines Bereichs, der der 0,55-0,70-fachen, vorzugsweise 0,60-0,65-fachen maximalen Reifenbreite SW entspricht, und beträgt der tan δ des Kappengummis für den Laufflächenbereich 4 0,07-0,15, und der tan δ des Basisgummis für den Laufflächenbereich 4 0,02-0,07, und liegt die Gummidicke t des Seitenwandbereichs 8 bei einer Position mit maximaler Reifenbreite SW innerhalb eines Bereichs von 1,0-2,5 mm, vorzugsweise 1,5-2,2 mm. Außerdem ist die ab der Wulstbasis gemessene Höhe h des Wulstfüllers 6 kleiner als die ab der Wulstbasis gemessene Höhe H des Gurnmischutzstreifens 7, während das Vol umenverhäl tnis von Wulstfüller 6 und Gummi schutzstreifen 7 innerhalb des Bereichs von 10-40%, vorzugsweise 20-30% liegt.
In diesem Fall hat der Gummischutzstreifen 7 eine maximale Dicke bei einer Position, die im wesentlichen dem radial äußeren Ende des Wulstfüllers 6 entspricht.
Bei der Struktur, die die obigen zusätzlichen Bedingungen erfüllt, ist das Reifengewicht noch weiter verringert und der Rollwiderstand sicherer verringert, so daß ein niedrigerer Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs verwirklicht wird.
Der Rollwiderstandskoeffizient bei einem Reifen 1 und einem Vergleichsreifen wird nun bei dem folgenden Vergleichstest bestimmt.
DIE ZU TESTENDEN REIFEN HABEN DIE REIFENGRÖßE 135/55R 16
Der Reifen 1 ist ein Reifen gemäß der Figur 1. Dabei beträgt die Bodenkontaktbreite TW des Laufflächenbereichs 97 mm, die Breite der inneren Gürtelschicht 2a 100 mm, die Breite der äußeren Gürtelschicht 2b 90 mm, die Gummidicke D des Laufflächenbereichs 5,8 mm, die Dicke d des Gürtels 2,3 mm, der Elastizitätsmodul der Cordfäden in der Hilfsschicht 180 kg/mm, der Elastizitätsmodul der Cordfäden in den Gürtelschichten 1,8 × 10&sup4; kg/mm, und die Umfangslänge der Hilfsschicht 13 mm.
Der Vergleichsreifen 1 ist ein Reifen, der die gleiche Struktur wie der Reifen 1 hat, wobei jedoch die Hilfsschicht 3 weggelassen wurde.
Der Vergleichsreifen 2 ist ein Reifen, der die gleiche Struktur wie der Reifen 1 hat, wobei jedoch die Hilfsschicht 3 weggelassen wurde, und die Breite der inneren Gürtelschicht 110 mm beträgt.

TESTMETHODE

Jeder der obigen Reifen wird bis auf einen Innendruck von 2,5 kp/cm aufgeblasen und auf einer rotierenden Stahltrommel mit einem äußeren Durchmesser von 1707,6 mm und einer Breite von 400 mm, die eine glatte Oberfläche hat, unter einer Last L von 150 kp rotieren gelassen, wie in der Figur 2 gezeigt ist, wobei der Rollwiderstandskoeffizient bei einer Tragwelle des Reifens aufgrund der folgenden Gleichungen bestimmt wird:
Rollwiderstand FR = Ft × (1 + rT/RD)
Rollwiderstandskoeffizient RRc = FR/L (×10&supmin;&sup4;)
Ft: Rollwiderstand auf der Welle - Abstreichwert
RD: Radius der Trommel
rT: Rotationsradius des Reifens unter Last
L : Last

TESTERGEBNISSE

Die Testergebnisse werden durch einen Indexwert auf der Basis eines Indexwertes 100 für den Vergleichsreifen 1 ausgedrückt und sind in der Tabelle 1 wiedergegeben. Je kleiner der Indexwert ist, desto besser ist das Ergebnis. TABELLE 1
Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, kann der Rollwiderstandskoeffizient bei dem Reifen 1 infolge der Wirkung des Gürtels 2 und der Hilfsschicht 3 im Vergleich zu den Vergleichsreifen 1 und 2 wesentlich verringert werden.
In der Figur 3 ist eine zweite Ausführungsform eines radialen Luftreifens schematisch wiedergegeben, die der vorliegenden Erfindung entspricht, und im wesentlichen die gleiche Struktur wie die erste Ausführungsform der Figur 1 hat, wobei sie sich durch Folgendes unterscheidet:
Der Laufflächenbereich 4 besteht aus einem Kappengummi 4a und einem Basisgummi 4b, wobei der Basisgummi 4b einen tan δ von 0,02-0,07, vorzugsweise 0,03-0,05 hat. Die Bodenkontaktbreite TW des Laufflächenbereichs 4 liegt innerhalb eines Bereichs, der der 0,55-0,70-fachen, vorzugsweise 0,60-0,65-fachen maximalen Reifenbreite SW entspricht, und die Gummidicke D des Laufflächenbereichs 4 liegt innerhalb eines Bereichs, der der 0,05-0,08-fachen, vorzugsweise 0,065-0,075-fachen Reifenhöhe SH entspricht. Weiterhin hat der Seitenwandbereich 8 eine Gummidicke t von 1,0-2,5 mm, vorzugsweise 1,5-2,2 mm, und einen tan δ von 0,02-0,15, vorzugsweise 0,05-0,09.
Außerdem ist dieser Reifen auf seiner inneren Seite mit einer an den Umriß angepaßten, inneren Einlage 10 aus bromiertem Butylgummi versehen, die als Luftbarriere wirkt, wobei die Dicke des dünnsten Bereichs 0,2-0,7 mm, vorzugsweise 0,3-0,4 mm beträgt.
Bei diesem Reifen können das Reifengewicht und der Rollwiderstand wirksam verringert werden, so daß ein niedriger Kraftstoffverbrauch verwirklicht wird. Außerdem kann der innere Verlust noch weiter verringert werden, weil die minimale Dicke der inneren Einlage 10 0,2-0,7 mm beträgt.
Um den Rollwiderstand des obigen Reifens noch weiter zu verringern, wird die Höhe h des Wulstfüllers 6 kleiner als die Höhe H des Gurnmischutzstreifens 7 gemacht, während das Volumenverhältnis von Wulstfüller 6 und Gummischutzstreifen 7 wie bei der ersten Ausführungsforrn innerhalb des Bereichs von 10-40%, vorzugsweise 20-30% liegt. Die Schnittfestigkeit kann also dadurch erhöht werden, daß die Höhe H des Gurnmischutzstreifens 7 größer gemacht wird, und auch der Rollwiderstand des Reifens kann dadurch wirksam verringert werden, daß das Volumen des Wulstfüllers 6, der einen großen tan 5 hat, wesentlich kleiner als das Volumen des Gurnmischutzstreifens 7 gemacht wird.
Der Rollwiderstand und die Luftleckfestigkeit bei einem Erfindungsreifen 2 und einem Vergleichsreifen wird nun bei dem folgenden Vergleichstest bestimmt.

DIE ZU TESTENDEN REIFEN HABEN DIE REIFENGRÖßE 175/70R 13 UND SIND AUF EINER FELGE DES TYPS 5J × 13 MONTIERT, WOBEI DER INNENDRUCK 2,5 kp/cm BETRÄGT.

Der Erfindungsreifen 2 ist ein Reifen, wie er in der Figur 3 wiedergegeben ist, wobei die Karkasse 1 aus Polyethylenterephthalatfaser- Cordfäden von 1000d/2 besteht, jede der Gürtelschichten 2a, 2b aus 1×4 Stahlcordfäden besteht, die unter einem Winkel von 20º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind, das Verhältnis der Bodenkontaktbreite TW des Laufflächenbereichs (= 114 mm) zu der maximalen Reifenbreite SW (= 175 mm) 0,651 beträgt, das Verhältnis der Gummidicke D des Laufflächenbereichs (= 7 mm) zu der Reifenhöhe SH (= 123 mm) 0,057 beträgt, der tan 5 des Basisgummis des Laufflächenbereichs 0,03 beträgt, die innere Einlage 10 aus bromiertem Butylgurnrni besteht und eine minimale Dicke von 0,3 mm hat, die Höhe h des Wulstfüllers 6 15 mm beträgt, die Höhe H des Gurnmischutzstreifens 7 32 mm beträgt, und das Volurnenverhältnis von Wulstfüller und Gumrnischutzstreifen 26% beträgt.
Der Vergleichsreifen 3 ist ein Reifen, der die gleiche Struktur wie der Erfindungsreifen 2, wobei jedoch der tan δ des Basisgummis in dem Laufflächenbereich 0,08 ist, der tan 5 des Gummis in dem Seitenwandbereich 0,15 ist, und die innere Einlage aus chloriertern Butylgummi besteht und eine minimale Dicke von 0,8 mm hat.

TESTMETHODEN

Der Rollwiderstand wird mittels eines Trägheitslaufprozesses bestimmt, nachdem der Reifen auf einer rotierenden Stahltromrnel mit einem äußeren Durchmesser von 1707,6 mm und einer Breite von 350 mm, die eine glatte Oberfläche hatte, mit einer Geschwindigkeit von 0-180 km/h unter einer Last von 300 kg rotieren gelassen wurde.
Um die Luftleckfestigkeit zu bestimmen, wird die Änderung des inneren Drucks bestimmt, nachdem der Reifen in dem auf der Felge montierten Zustand 3 Monate lang stehen gelassen wurde.

TESTERGEBNISSE

Die Testergebnisse sind in der Tabelle 2 durch einen Indexwert angegeben. Je größer der Indexwert ist, desto besser ist das Ergebnis. TABELLE 2
Wie aus der Tabelle 2 ersichtlich ist, hat der Erfindungsreifen 2 selbst dann, wenn die Dicke der inneren Einlage klein gemacht wird, die gleiche Luftleckfestigkeit wie der Vergleichsreifen 3, während das Reifengewicht und der innere Verlust verringert sind, so daß der Rollwiderstand wirksam verringert wird.
In der Figur 4 ist eine dritte Ausführungsform eines radialen Luftreifens schematisch wiedergegeben, die der Erfindung entspricht, wobei diese Ausführungsform im wesentlichen die gleiche Struktur wie der Reifen der zweiten Ausführungsform hat, und sich durch Folgendes unterscheidet:
Bei dem Gürtel 2 dieses Reifens besteht die radial innere Gürtelschicht 2a aus Stahlcordfäden, und die radial äußere Gürtelschicht 2b aus Cordfäden aus einer organischen Faser, wobei sie an beiden Rändern in der radialen Richtung des Reifens nach außen, und in der Breitenrichtung des Laufflächenbereichs nach innen gefaltet ist.
Bei dem Reifen der dritten Ausführungsform können das Reifengewicht und der Rollwiderstand wirksam verringert werden, so daß der niedrige Kraftstoffverbrauch in zufriedenstellender Weise verwirklicht wird.
Der Rollwiderstand und das Straßengeräusch bei dem Erfindungsreifen 3 und einem Vergleichsreifen werden nun bei dem folgenden Vergleichstest bestimmt.

DIE ZU TESTENDEN REIFEN HABEN DIE REIFENGRÖßE 195/65R 14 UND SIND AUF EINER FELGE DES TYPS 6J × 14 MONTIERT, WOBEI DER INNENDRUCK 2,0 kp/cm BETRÄGT

Der Erfindungsreifen 3 ist ein Reifen, wie er in der Figur 4 wiedergegeben ist, wobei die Karkasse 1 aus Polyethylenterephthalatfaser- Cordfäden von 1000d/2 besteht, das Verhältnis der Bodenkontaktbreite TW des Laufflächenbereichs (= 137 mm) zu der maximalen Reifenbreite SW (= 200 mm) 0,685 beträgt, das Verhältnis der Gummidicke D des Laufflächenbereichs (= 8 mm) zu der Reifenhöhe SH (= 125 mm) 0,064 beträgt, der tan δ des Basisgummis des Laufflächenbereichs 0,03 beträgt, der Seitenwandbereich 8 eine Gummidicke t von 2,2 mm und einen tan δ von 0,07 hat, die radial innere Gürtelschicht 2a aus 1×4 Stahlcordfäden besteht, die unter einem Winkel von 20º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind, die radial äußere Gürtelschicht 2b aus Cordfäden von 1500d/2 aus einer aromatischen Polyamidfaser besteht, die unter einem Winkel von 20º bezüglich der Umfangsrichtung angeordnet sind und an beiden Rändern in der Breitenrichtung des Reifens nach innen gefaltet sind, die innere Einlage 10 aus bromiertem Butylgummi besteht und eine minimale Dicke von 0,3 mm hat, die Höhe h des Wulstfüllers 6 15 mm beträgt, die Höhe H des Gummischutzstreifens 7 32 mm beträgt, und das Volumenverhältnis von Wulstfüller und Gummischutzstreifen 26% beträgt.
Der Vergleichsreifen 4 ist ein Reifen, der die gleiche Struktur wie der Erfindungsreifen 3 hat, wobei jedoch der tan δ des Basisgummis in dem Laufflächenbereich 0,08 beträgt, der tan δ des Gummis in dem Seitenwandbereich 0,16 beträgt, die innere und die äußere Gürtelschicht jeweils aus 1×4 Stahlcordfäden besteht, und die innere Einlage aus chloriertem Butylgummi besteht und eine minimale Dicke von 0,8 mm hat.

TESTMETHODEN

Der Rollwiderstand wird mittels eines Trägheitslaufprozesses bestimmt, nachdem der Reifen auf einer rotierenden Stahltromrnel mit einem äußeren Durchmesser von 1707,6 mm und einer Breite von 350 mm, die eine glatte Oberfläche hatte, mit einer Geschwindigkeit von 0-180 km/h unter einer Last von 400 kg rotieren gelassen wurde.
Um das Straßengeräusch zu bestimmen, wird das Geräusch in dem Innenraum des Fahrzeugs bei einer Position gemessen, die dem linken Ohr des Fahrers entspricht, wobei der Reifen an einem Fahrzeug angebracht wird, das einen Hubraum von 1600 cc hat, und dieses Fahrzeug auf einer rauhen Straßenoberfläche mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h gefahren wird.

TESTERGEBNISSE

Der Rollwiderstand des Erfindungsreifens 3 entspricht einem Indexwert von 105, wenn ein Indexwert von 100 für den Rollwiderstand des Vergleichsreifens 4 zugrunde gelegt wird. In diesem Fall ist das Ergebnis um so besser, je größer der Indexwert ist.
Als Straßengeräusch wird eine Schalldruckverteilung bei der Straßengeräuschfrequenz erhalten, wie sie von dem Diagramm der Figur 5 wiedergegeben wird, aus dem ersichtlich ist, daß der Schalldruckpegel als Gesamtwert bei dem Erfindungsreifen 3 um 1 dB niedriger als bei dem Vergleichsreifen 4 ist.
Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich ist, können der Rollwiderstand und das Straßengeräusch bei dem Erfindungsreifen 3 wirksam verringert werden.
In der Figur 6 ist eine vierte Ausführungsform eines radialen Luftreifens schematisch wiedergegeben, die im wesentlichen die gleiche Struktur wie die zweite Ausführungsform hat, und sich durch Folgendes unterscheidet:
Bei diesem Reifen liegt die Gummidicke h1 bei einer Position B, die von dem Bodenkontaktrand A des Laufflächenbereichs zu dem Wulstbereich hin einen Abstand hat, der einer Umfangslänge von 3-10 mm entspricht, innerhalb eines Bereichs von 60-70% der Gummidicke D des Laufflächenbereichs 4, und die Gummidicke h2 bei einer Position C, die von der Position B zu dem Wulstbereich hin einen Abstand hat, der 12-17% der Umfangslänge entspricht, die von dem Kontaktrand E des Wulstbereichs bei dem Felgenflansch 11 bis zu dem Kontaktrand A des Laufflächenbereichs reicht, innerhalb eines Bereichs von 40-50% der Gummidicke D des Laufflächenbereichs, wodurch die Gummidicke zwischen den Positionen B und C allmählich verändert wird.
Bei dem Reifen mit der obigen Struktur wird der dünner gemachte Bereich zwischen den Positionen B und C leicht verformt, so daß die Dehnungsenergie vermindert wird, wodurch der Rollwiderstand wirksam verringert wird.
Bei der wiedergegebenen Ausführungsform ist der dünner gemachte Bereich zwischen den Positionen B und C im Vergleich zu den anderen Bereichen ein wenig eingekerbt, so daß eine Aussparung in Form einer ringförmigen Rille gebildet wird. Der dünner gemachte Bereich kann jedoch mit den anderen Bereichen ohne Einkerbung verbunden werden, wie in der Figur 7a gezeigt ist, oder der dünner gemachte Bereich kann über eine vorspringende Verzierungslinie, die an dem radial inneren Rand des dünner gemachten Bereichs angeordnet ist, mit den anderen Bereichen glatt verbunden werden, wie in der Figur 7b gezeigt ist. Die in den Figuren 7a und 7b wiedergegebenen Ausführungsformen können die gleiche Funktion erfüllen und die gleiche Wirkung haben wie die in der Figur 6 wiedergegebene Ausführungsform.
Der Rollwiderstand und der Fahrkomfort des Reifens 4 und eines Vergleichsreifens werden nun bei dem folgenden Vergleichstest bestimmt.

DIE ZU TESTENDEN REIFEN HABEN DIE REIFENGRÖßE 155/65R 12 UND SIND AUF EINER FELGE DES TYPS 4X1/2J × 12 MONTIERT, WOBEI DER INNERE DRUCK 2,5 kp/cm BETRÄGT

Der Reifen 4 ist ein Reifen, wie er in der Figur 6 wiedergegeben ist, wobei die Karkasse 1 aus Polyethylenterephthalatfaser-Cordfäden von 1000d/2 besteht, die innere und die äußere Gürtelschicht jeweils aus 1×4 Stahlcord fäden besteht, die unter einem Winkel von 200 bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind, bei dem Kappengurnmi in dem Laufflächenbereich der tan δ bei 90ºC 0,11 beträgt, die Gummidicke des Seitenwandbereichs 2,2 mm beträgt, das Verhältnis der Bodenkontaktbreite TW des Laufflächenbereichs (= 95 mm) zu der maximalen Reifenbreite SW (= 157 mm) 0,605 beträgt, das Verhältnis der Gummidicke D des Laufflächenbereichs (= 7 mm) zu der Reifenhöhe SH (= 98,3 mm) 0,071 beträgt, der Abstand bei dem dünner gemachten Bereich von dem Bodenkontaktrand A bis zu der Position B 7 mm beträgt, die Gummidicke h1 bei der Position B 65% der Gummidicke D des Laufflächenbereichs beträgt, der Abstand von der Position B bis zu der Position C 14% der Umfangslänge (85 mm) zwischen den Positionen A und E beträgt, und die Gummidicke h2 bei der Position C 43% der Gummidicke D beträgt, die Höhe h des Wulstfüllers 6 15 mm beträgt, die Höhe H des Gurnmischutzstreifens 32 mm beträgt, und das Volumenverhältnis von Wulstfüller und Gummischutzstreifen 26% beträgt.
Der Vergleichsreifen 5 ist ein Reifen, der die gleiche Struktur wie der Reifen 4 hat, wobei jedoch der dünner gemachte Bereich weggelassen wurde.

TESTMETHODEN

Der Rollwiderstand wird mittels eines Trägheitslaufprozesses bestimmt, nachdem der Reifen auf einer rotierenden Stahltrommel mit einem äußeren Durchmesser von 1707,6 mm und einer Breite von 350 mm, die eine glatte Oberfläche hatte, mit einer Geschwindigkeit von 0-180 km/h unter einer Last von 400 kg rotieren gelassen wurde.
Der Fahrkomfort wird mittels eines Gefühlstests eines Fahrers bestimmt, wobei der Reifen an einem Fahrzeug angebracht ist, das auf einer rauhen Straße tatsächlich gefahren wird.

TESTERGEBNISSE

Die Testergebnisse sind in der Tabelle 3 durch einen Indexwert wiedergegeben. Je größer der Indexwert ist, desto besser ist das Ergebnis. TABELLE 3
Wie aus der Tabelle 3 ersichtlich ist, kann bei dem Reifen 4 der Rollwiderstand und der Fahrkomfort wirksamer verbessert werden als bei dem Vergleichsreifen 5.
Wie oben erwähnt wurde, kann gemäß der Erfindung der Rollwiderstand eines Reifens, sowie das Reifengewicht wirksam reduziert werden, so daß ein niedriger Kraftstoffverbrauch in genügender Weise verwirklicht wird, und außerdem kann eine Verringerung des Straßengeräuschs und eine Verbesserung des Fahrkomforts in zufriedenstellender Weise erreicht werden.

Claims

1. Radialer Luftreifen mit einem Laufflächenbereich (4), der eine Kappen- und Basisstruktur hat, zwei Seitenwandbereichen (8), die sich von den Laufflächenrändern in der radialen Richtung des Reifens nach innen erstrecken, zwei Wulstbereichen, die von den Seitenwandbereichen ausgehen, einer Karkasse (1) aus mindestens einer Karkassenlage, die sich zwischen den Wulstbereichen erstreckt und Cordfäden enthält, die im wesentlichen unter einem Winkel von 90º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind, einem Gürtel (2) aus zwei Gürtelschichten (2a, 2b), von denen jede Cordfäden enthält, die unter einem relativ kleinen Winkel bezüglich der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Cordfäden dieser Schichten sich überkreuzen, und einer inneren Einlage (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenkontaktbreite (TW) des Laufflächenbereichs (4) innerhalb eines Bereichs liegt, der der 0,55-0,70-fachen maximalen Breite (SW) des Reifens entspricht, und die Gummidicke (D) des Laufflächenbereichs (4) innerhalb eines Bereichs liegt, der der 0,05-0,08-fachen Reifenhöhe (SH), gemessen von der Wulstbasis des Wulstbereichs, entspricht, und ein Basisgummi (4b) des Laufflächenbereichs (4) einen tan 5 von 0,02-0,07 hat, und der Seitenwandbereich (8) eine Gummidicke (t) von 1,0-2,5 mm und einen tan 5 von 0,02-0,15 hat, und die innere Einlage (10) aus bromiertem Butylgummi besteht und einen dünnsten Bereich von 0,2-0,7 mm hat.

2. Radialer Luftreifen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gürtel (2) eine radial innere Gürtelschicht (2a) aufweist, die aus Stahlcordfäden besteht, und eine radial äußere Gürteischicht (2b) aufweist, die aus Cordfäden aus einer organischen Faser besteht und an ihren Seitenrändern in der Breitenrichtung des Laufflächenbereichs gefaltet ist.

3. Radialer Luftreifen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummidicke (h1) bei einer Position (B), die von dem Bodenkontaktrand (A) des Laufflächenbereichs zu dem Wulstbereich hin einen Abstand hat, der einer Umfangslänge von 3-10 mm entspricht, innerhalb eines Bereichs von 60-70% der Gummidicke (D) des Laufflächenbereichs (4) liegt, und die Gummidicke (h2) bei einer Position (C), die von der Position (B) zu dem Wulstbereich hin einen Abstand hat, der 12-17% der Umfangslänge entspricht, die von dem Kontaktrand (E) des Wulstbereichs bei dem Felgenflansch (11) bis zu dem Kontaktrand (A) des Laufflächenbereichs reicht, innerhalb eines Bereichs von 40-50% der Gummidicke (D) des Laufflächenbereichs (4) liegt.

4. Radialer Luftreifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Hilfsschicht (3) auf jedem Seitenbereich des Gürtels (2) so angeordnet ist, daß sie sich über eine Position des Gürtels mit maximaler Breite zu einem Seitenwandbereich (8) hin erstreckt, und aus Cordfäden besteht, die sich im wesentlichen in der Umfangsrichtung erstrecken, wobei der Elastizitätsmodul des Cordfadens kleiner als bei dem Cordfaden des Gürtels ist, und die Umfangslänge ( ) eines Bereichs, der sich bei der Hilfsschicht (3) von der maximalen Breite des Gürtels zu dem Seitenwandbereich (8) hin erstreckt, innerhalb eines Bereichs von 8-15% der Breite (BW) des Gürtel liegt.

5. Radialer Luftreifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenkontaktbreite (TW) des Laufflächenbereichs (4) innerhalb eines Bereichs liegt, der der 0,60-0,65-fachen maximalen Breite (SW) des Reifens entspricht.

6. Radialer Luftreifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummidicke (D) des Laufflächenbereichs (4) innerhalb eines Bereichs liegt, der der 0,065-0,075-fachen Reifenhöhe (SH) entspricht.

7. Radialer Luftreifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisgumrni (4b) des Laufflächenbereichs (4) einen tan δ von 0,03-0,05 hat.

8. Radialer Luftreifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenwandbereich (8) eine Gummidicke (t) von 1,5- 2,2 mm, und einen tan δ von 0,05-0,09 hat.

9. Radialer Luftreifen gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Einlage (10) einen dünnsten Bereich von 0,3- 0,4 mm hat.