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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftradialreifen, insbesondere eine
Verbesserung des Innenaufbaus des Laufflächenteils, die in der Lage ist,
das Geräusch während der Fahrt zu verringern, ohne die
Fahrleistungsfähigkeit zu opfern.
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In letzter Zeit gibt es eine große Forderung für einen Reifen mit wenig
Geräusch in zahlreichen Kategorien, wie Personenwagenreifen, RV-Reifen,
Reifen für 4-Rad-getriebene Wagen und dergleichen.
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Um das Fahrgeräusch eines Reifens zu verringern, sind viele
Anstrengungen unternommen worden, das Laufflächenprofil zu verbessern,
insbesondere im Fall der Personenwagenreifen. Jedoch ist es schwierig,
insbesondere in den Fällen von RV-Reifen, Reifen von 4-Rad-getriebenen Wagen
und dergleichen, deren Laufflächenprofile durch weite Nuten und in
Umfangsrichtung getrennte Laufflächenelemente, wie Blöcke, definiert sind,
das Fahrgeräusch dadurch zu verringern, daß nur das Laufflächenprofil
verbessert wird. Deshalb ist vorgeschlagen worden, die Härte des
Laufflächengummis, die des Gummierungsgummis für den Gürtel und/oder das
Volumen der Laufflächennuten zu verkleinern.
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Wenn jedoch die Härte des Laufflächengummi verkleinert wird, nimmt die
Kurvenfahrleistung ab. Infolgedessen wird die Lenkstabilität
verschlechtert.
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Wenn die Härte des Gürtelgummierungsgummis verkleinert wird, treten
ähnliche Probleme auf, weil die Verstärkungswirkung des Gürtels
abnimmt.
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Wenn das Volumen der Laufflächennuten verkleinert wird, werden die
Naßgriffleistungsfähigkeit und die Bremsleistungsfähigkeit verschlechtert.
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Eine derartige Verschlechterung der Fahrleistungsfähigkeit ist
insbesondere bei Schnee- und bei Matsch & Schnee-Reifen beachtlich. Deshalb ist
es nicht bevorzugt, die oben erwähnten Verfahren anzuwenden, obwohl
das Fahrgeräusch eines derartigen Reifens größer als das der
Personenwagenreifen ist. Somit kann das Fahrgeräusch nicht vollständig verringert
werden.
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Die oben erwähnten Geräuschverringerungsverfahren dienen im
allgemeinen dazu, die Amplitude des erzeugten Geräuschs zu verkleinern. Jedoch
selbst wenn das erzeugte Geräusch verringert wird, oder die Amplitude
von Schwingungen des Laufflächenteils verringert wird, ist es anfällig
dafür, durch Resonanz des Reifens verstärkt zu werden, wenn es von dem
Laufflächenteil zu den Seitenwandteilen übertragen wird.
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Im Frequenzbereich von ungefähr 1000 bis 1250 Hz ist eine derartige
Erscheinung beachtlich, und infolgedessen wird festgestellt, daß das
Fahrgeräusch nicht verringert ist, weil die menschlichen Ohren auf diesen
Frequenzbereich empfindlich sind.
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Als eine andere Möglichkeit kann das Fahrgeräusch verkleinert werden,
wenn eine Gummischicht zwischen den Lagen eines
Laufflächenverstärkungsgürtels angeordnet wird. Da jedoch die Gürtelsteiffheit verkleinert
ist, ist die Kurvenfahrleistung stark verringert und die
Fahrleistungsfähigkeit, wie die Lenkstabilität, ist stark verschlechtert.
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In einem weiteren Vorschlag, der in der EP-A-0 620 129 offenbart ist, ist
eine Geräuschdämpfungsgummischicht zwischen der Reifenkarkasse und
der radial inneren Gürtellage angeordnet. Diese Gummischicht weist eine
Breite des 0,6 bis 1,1-fachen der Breite der Gürtellage und eine Dicke von
0,9 bis 2,5 mm auf.
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Es ist es deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Luftradialreifen zu schaffen, dessen Fahrgeräusch verringert ist, ohne die
Fahrleistungsfähigkeit zu opfern.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein
Luftradialreifen eine Karkasse, die eine äußere Lage und eine innere Lage umfaßt,
wobei jede Karkassenlage aus organischen Fasercorden hergestellt ist und
sich zwischen Wulstteilen durch einen Laufflächenteil und
Seitenwandteile erstreckt, einen Gürtel, der radial außerhalb der Karkasse in dem
Laufflächenteil angeordnet ist und eine radial innere Lage und eine radial
äußere Lage umfaßt, wobei jede Gürtellage aus Stahlgürtelcorden
hergestellt ist, eine erste Dämpfungsgummischicht, die zwischen der äußeren
Karkassenlage und der inneren Karkassenlage angeordnet ist, wobei die
erste Dämpfungsgummischicht eine axiale Breite (W1) des 0,8 bis 1,2-
fachen der axialen Breite (WB2) der radial innersten Gürtellage und eine
Dicke (T1) von 0,5 bis 2,0 mm aufweist, eine zweite
Dämpfungsgummischicht, die zwischen der äußeren Karkassenlage und der radial innersten
Gürtellage angeordnet ist, wobei die zweite Dämpfungsgummischicht eine
axiale Breite (W2) des 0,8 bis 1,2-fachen der axialen Breite (WB2) der
radial innersten Gürtellage und eine Dicke (T2) von 0,5 bis 2,0 mm aufweist.
Vorzugsweise weist jede der ersten und zweiten
Dämpfungsgummischichten eine Härte von 57 bis 67 Shore A (55 bis 65 Grad JIS (a)], einen 100
%-Modul von 20 bis 30 kgf/sq.cm und einen Verlusttangens von 0,05 bis
0,15 auf.
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Da die zweite Dämpfungsgummischicht zwischen dem Gürtel und der
Karkasse angeordnet ist, wird die Übertragung von Schwingung von dem
Gürtel zur Karkasse verkleinert, und gleichzeitig wird die Schwingung
absorbiert.
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Wenn die Schwingung des Gürtels, die bereits durch die zweite
Dämpfungsschicht gedämpft worden ist, zum Karkassenkronenteil übertragen
wird, wird die Schwingung wieder absorbiert, da die erste
Dämpfungsgummischicht zwischen den Karkassenlagen angeordnet ist, und die
Übertragung von dem Karkassenkronenteil zu den Seitenwandteilen wird
verkleinert.
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Infolgedessen wird, insbesondere im Frequenzbereich von ungefähr 1000
bis 1250 Hz, sowohl die Erzeugung von Schwingungen als auch die
Übertragung von dem Laufflächenteil zu den Seitenwandteilen wirksam
verkleinert. Infolgedessen wird das Fahrgeräusch in einem derartigen
Frequenzbereich wirksam verringert.
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Erfindungsgemäß ist keine Dämpfungsgummischicht zwischen den
Gürtellagen angeordnet. Deshalb wird die Starrheit des Gürtels
aufrechterhalten.
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Weil der starre Gürtel auf der relativ weichen Dämpfungsschicht fließt,
wenn der Gürtel geschwungen wird, werden die Schwingungen schnell in
der Umfangsrichtung verteilt, um von den Dämpfungsschichten absorbiert
zu werden.
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Da die erste Dämpfungsgummischicht nur im Kronenteil angeordnet ist,
ist ferner die Starrheit der Karkasse in den Seitenwandteilen nicht
verkleinert.
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Der Laufflächenteil ist deshalb durch den starren Gürtel verstärkt, und
die Seitenwandteile durch die Karkasse. Folglich ist der Reifen als ganzes
vollständig verstärkt und die Fahrleistungsfähigkeit ist verbessert.
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Wenn die Härte der Dämpfungsgummischichten kleiner als 57 Shore A [55
Grad JIS (A)] ist, ist es schwierig, die Gürtelschwingung zu steuern oder
zu absorbieren. Wenn die Härte größer als 67 Shore A [65 Grad JIS (A)]
ist, wird die Übertragung von dem Gürtel zur Karkasse größer und das
Fahrgeräusch kann nicht verringert werden. Ferner nimmt die
Laufflächenstarrheit leicht übermäßig zu, was den Fahrkomfort verschlechtert
und ein niederfrequentes Geräusch vergrößert.
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Wenn die Dicke der Dämpfungsgummischichten größer als 2 mm ist, ist
die Laufflächenstarrheit kleiner und die Lenkstabilität ist verschlechtert.
Ferner ist das Reifengewicht ungünstig größer, und die
Reifengleichmäßigkeit, wie die Kraftschwankung, wird leicht gestört. Wenn die Dicke
kleiner als 0,5 mm ist, können die oben erwähnten Vorteile nicht erhalten
werden.
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Wenn die Breite W1, W2 der Dämpfungsgummischichten kleiner als 0,8-
fache der Breite WB2 der radial innersten Gürtellage ist, können die oben
erwähnten Vorteile nicht erhalten werden. Ferner wird die
Bodendruckverteilung leicht ungleichmäßig, was zu ungleichmäßigem
Laufflächenverschleiß und zu einer Abnahme der Lenkstabilität führt. Wenn die Breite
W1,
W2 größer als das 1,2-fache der Breite WB2 ist, nimmt die
Lenkstabilität ab. Ferner ist das Reifengewicht größer und die Laufflächendicke wird
leicht ungleichmäßig.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun in
Verbindung mit den Zeichnungen erläutert, in denen
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Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist und
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Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht ihres Laufflächenteils
ist.
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In Fig. 1 umfaßt ein Luftradialreifen 1 der vorliegenden Erfindung einen
Laufflächenteil 2 mit axialen Rändern, ein Paar axial beabstandete
Wulstteile 4, ein Paar Seitenwandteile 3, die sich zwischen diesen
erstrekken, ein Paar Wulstkerne 5, die jeweils in jedem der Wulstteile 3
angeordnet sind, eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstteilen 3 erstreckt,
und einen Gürtel 7, der radial außerhalb der Karkasse 6 in dem
Laufflächenteil 2 angeordnet ist.
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Die Karkasse 6 umfaßt mindestens zwei Lagen, und zwar eine äußere
Karkassenlage 6A und eine innere Karkassenlage 6B. In dieser
Ausführungsform umfaßt die Karkasse 6 nur die beiden Lagen 6A und 6B. Jede
der Lagen 6A und 6B umfaßt einen toroidischen Hauptteil, der sich von
dem einen der Wulstkerne 5 zu dem anderen durch die Seitenwandteile 3
und den Laufflächenteil 2 erstreckt, und ein Paar Umschlagteile 6b, die
jeweils in jedem Wulstteil 4 um den Wulstkern 5 herum von dessen
axialer Innenseite zu dessen Außenseite umgeschlagen sind.
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Die Karkassencorde in jeder Lage 6A, 6B sind radial unter einem Winkel
von 75 bis 90 Grad bezüglich des Reifenäquators C angeordnet. Die
Karkassencorde sind durch einen Gummierungsgummi gummiert, der eine
Härte von 52 bis 62 Shore A [50 bis 60 Grad JIS (A)] aufweist. Für die
Karkassencorde können organische Fasercorde, z.B. Nylon, Reyon,
Polyester, aromatisches Polyamid oder dergleichen verwendet werden.
Der Umschlagteil 6b2 der inneren Karkassenlage 6B weist ein oberes Ende
auf, das geringfügig, beispielsweise ungefähr 5 mm, radial innerhalb des
Punktes maximaler Reifenschnittbreite 22 angeordnet ist.
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Der Umschlagteil 6b1 der äußersten Karkassenlage 6A erstreckt sich
radial nach außen über das obere Ende des Umschlagteils 6b2 hinaus, in
einer bestimmten Entfernung, beispielsweise ungefähr 20 mm, so daß er
den Umschlagteil 6b2 vollständig bedeckt.
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Zwischen dem Hauptteil 6a und jedem Umschlagteil 6b der Karkasse 6 ist
ein Gummiwulstkernreiter 8 angeordnet, wobei der Wulstkernreiter 8 sich
radial von dem Wulstkern 5 nach außen erstreckt und verjüngt, um den
Wulstteil 4 und den unteren Seitenwandteil in Zusammenwirkung mit
dem Karkassenumschlagteil 6b zu verstärken.
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Der Gürtel 7 umfaßt mindestens zwei Lagen, und zwar eine radial innerste
Gürtellage 7A und eine radial äußere, nächste Gürtellage 7B. Jede der
Gürtellagen 7A und 7B ist aus Stahlcorden hergestellt, die unter einem
Winkel von 10 bis 45 Grad bezüglich des Reifenäquators C gelegt und mit
einem Gummierungsgummi gummiert sind, der eine Härte von 52 bis 62
Shore A (50 bis 60 Grad JIS (A)] aufweist. Die Gürtellagen 7A und 7B sind
in unterschiedlichen Richtungen orientiert, so daß die Corde in der
Gürtellage 7A die Corde in der Gürtellage 7B kreuzen.
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Die axiale Breite WB1 der radial äußeren Gürtellage 7B liegt im Bereich
von 80 bis 90 % der Laufflächenbreite WT.
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Die axiale Breite WB2 der radial innersten Gürtellage 7A ist größer als die
Breite WB1 und liegt im Bereich von 90 bis 100 % der Laufflächenbreite
WT.
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Hier ist die Laufflächenbreite WT als die axiale Breite zwischen
Schnittpunkten F einer Verlängerungslinie der Laufflächenoberflächenlinie 2A
und einer Verlängerungslinie der Stützoberflächenlinie 2B definiert. Diese
Definition wird auf einen Reifen mit gerundeter Schulter angewandt, wie
in Fig. 1 gezeigt. Wenn jedoch die Reifenschulter mit einer Kante versehen
ist, ist die Laufflächenbreite WT als die axiale Breite zwischen diesen
Kanten definiert.
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In dieser Ausführungsform ist die Laufflächenoberfläche 2A im
Reifenmeridianschnitt durch einen Bogen mit einem einzigen Radius definiert,
dessen Zentrum auf der Reifenäquatorialebene C liegt und dessen
Krümmungsradius R das 1,0 bis 2,5-fache der maximalen Reifenbreite aufweist.
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Der Laufflächenteil 2 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, mit zwei
Dämpfungsschichten 9 und 10 versehen, von denen jede eine dünne Gummibahn ist.
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Die erste Dämpfungsgummischicht 9 ist zwischen der äußeren
Karkassenlage 6A und der inneren Karkassenlage 6B angeordnet. Die zweite
Dämpfungsgummischicht 10 ist zwischen der äußeren Karkassenlage 6A
und der radial innersten Gürtellage 7A angeordnet.
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Die erste Dämpfungsgummischicht 9 erstreckt sich kontinuierlich
zwischen ihren Axialrändern, und die axiale Breite W1 zwischen den Rändern
liegt im Bereich des 0,8 bis 1,2-fachen der oben erwähnten
Gürtellagenbreite WB2. Jeder Randteil davon ist verjüngt, um eine
Beanspruchungskonzentration der Karkassenlagen an dem Punkt zu vermeiden, der dem
Rand entspricht. Dieser verjüngte Randteil 9b weist eine Breite von nicht
mehr als dem 0,1-fachen, vorzugsweise nicht mehr als dem 0,06-fachen,
der Gesamtbreite W1 auf. Der Hauptteil, der zwischen den verjüngten
Randteilen 9b definiert ist, weist eine im wesentlichen konstante Dicke T1
von 0,5 bis 2,0 mm, bevorzugter von 0,8 bis 1,2 mm auf.
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Die zweite Dämpfungsgummischicht 10 weist im wesentlichen konstante
Dicke T2 von 0,5 bis 2,0 mm, insbesondere bevorzugt von 0,8 bis 1,2 mm,
über im wesentlichen ihre gesamte Breite auf. Ihre axiale Breite W2 liegt
im Bereich des 0,8 bis 1,2-fachen der oben erwähnten Breite WB2.
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In dieser Ausführungsform ist die Breite W2 kleiner als die Breite W1, die
im wesentlichen gleich der Breite des Hauptteils 9a der ersten
Dämpfungsgummischicht 9 ist.
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In den Figuren sind die Randteile nicht verjüngt, jedoch ist es auch
möglich, die Ränder wie die erste Dämpfungsgummischicht zu verjüngen.
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Die ersten und zweiten Dämpfungsgummischichten 9 und 10 sind aus
einer Gummizusammensetzung hergestellt, die härter als der
Karkassengummi und der Gürtelgummierungsgummi ist. Ihre Härte liegt im Bereich
von 57 bis 67 Shore A [55 bis 65 Grad JIS (A)], aber 3 bis 15 Grad größer
als die des Gummierungsgummis.
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Die ersten und zweiten Dämpfungsgummischichten 9 und 10 weisen
vorzugsweise einen Verlusttangens oder Verlustfaktor von 0,05 bis 0,15 und
einen 100 %-Modul (M100) von 20 bis 30 kgf/sq.cm. Wenn diese
Begrenzungen nicht erfüllt sind, tritt leicht eine Trennungsschaden von der
Karkasse 6 und dem Gürtel 7 auf und die Laufflächenhaltbarkeit nimmt ab.
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Der Verlusttangens und der komplexe Elastizitätsmodul (E*) sind bei den
folgenden Bedingungen gemessen: Temperatur 70 Grad C,
Anfangsdehnung 10 %, Frequenz 10 Hz und Amplitude 2 %, unter Verwendung eines
Viskoelastizitätsspektrometers, das von Iwamoto Seisakusho in Japan
hergestellt wird.
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Die oben erwähnten Dämpfungsgummischichten 9 und 10 werden durch
Wickeln einer dünnen Gummibahn und durch Verbinden von deren
Umfangsrändern, gewöhnlich indem diese sich geringfügig überlappen,
gebildet. Der Verbindungsteil der ersten Dämpfungsgummischicht 9 ist in
einer in Umfangsrichtung unterschiedlichen Position zu der der zweiten
Dämpfungsgummischicht 10, beispielsweise 180 Grad verschieden,
angeordnet, um die Kraftvariation zu verbessern.
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In jedem Seitenwandteil 3 ist ein Seitenwandgummi 15 auf der axialen
Außenseite der Karkasse 6 angeordnet, dessen Härte kleiner als die der
zweiten Dämpfungsgummischicht 10 ist. Die radial inneren und äußeren
Ränder des Seitenwandgummis 15 sind verjüngt, und der innere Rand ist
mit einem verjüngten, radial äußeren Rand eines Wulstgummis 16
überlappt und verbunden, wobei sich der Wulstgummi 16 radial von der
Wulstferse nach außen erstreckt. Der äußere Rand ist ebenso mit einem
verjüngten, axialen Rand eines Laufflächengummis 19 unter Verwendung
einer dünnen dazwischen angeordneten Bindungsschicht 17 überlappt
und verbunden. Die Bindungsschicht 17 ist aus einer
Gummizusammensetzung hergestellt, die eine Härte aufweist, die zwischen jenen des
Laufflächengummis 19 und des Seitenwandgummis 16 liegt. Ein Ende der
Bindungsschicht 17 reicht zur Reifenoberfläche, und das andere Ende zur
radialen Außenseite der radial äußersten Gürtellage, um alle
Gürtellagenränder zu bedecken. Der radial äußere Rand des Seitenwandgummis 15
ist in einen Raum H zwischen dem axialen Rand der zweiten
Dämpfungsgummischicht 10 und dem axialen Rand des Gürtels 7, in dieser
Ausführungsform der der weitesten, innersten Gürtellage 7A, eingesetzt.
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In dieser Ausführungsform wird die gleiche Gummizusammensetzung für
die ersten und zweiten Dämpfungsgummischichten 9 und 10 verwendet,
was für die Reifengleichmäßigkeit gewöhnlich bevorzugt ist. Es ist jedoch
möglich, unterschiedliche Gummizu sammen setzungen zu verwenden.
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Ein Beispiel der Gummizusammensetzung, die die oben erwähnten
Grenzen für die Härte, den Verlusttangens und den 100 %-Modul erfüllt, ist
wie folgt.
(Gewichtsteile)
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NR 75,00
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SBR 25,00
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Ruß (HAF) 45,00
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Aromatisches Öl 9,00
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Stearinsäure 2,00
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Hydrozinkit 5,00
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Mineralöl 0,75
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Schwefel 3,00
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Beschleuniger 1,50
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Shore A Härte 62 Grad
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JIS (A) Härte 60 Grad
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Verlusttangens 0,09
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Komplexer Elastizitätsmodul 48 kgf/sq.cm
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100 %-Modul (M100) 23 kgf/sq.cm
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300 %-Modul (M300) 110 kgf/sq.cm
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Testreifen der Größe 265/70R16, die den gleichen, in Fig. 1 gezeigten
Aufbau mit Ausnahme der Dämpfungsschichten aufwiesen, wurden
hergestellt, und auf Vorbeifahrgeräusch, Lenkstabilität und Rollwiderstand
getestet. Die Spezifikationen und Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
1) Vorbeifahrgeräusch
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Gemäß dem "Testverfahren für Reifengeräusch", das in der japanischen
JASO-C606 spezifiziert ist, wurde ein 4-Rad getriebener Wagen, der mit
Testreifen versehen war, über eine Entfernung von 50 Metern mit einer
Geschwindigkeit von 57 km/h auf einer geraden Teststrecke gefahren,
und der maximale Geräuschschallpegel in dB(A) wurde mit einem
Mikrofon gemessen, das in 1,2 Metern Höhe von der Straßenoberfläche und 7,5
Meter seitlich von der Fahrmittellinie im Mittelpunkt der Strecke
aufgestellt war.
2) Lenkstabilität
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Während der Fahrt des Testwagens wurde die Lenkstabilität durch das
Gefühl des Fahrers bewertet, wobei die Ergebnisse durch einen Index
angezeigt sind, der darauf beruht, daß der herkömmliche Reifen 100 ist.
3) Rollwiderstand
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Der Reifen wurde auf eine Standardfelge aufgezogen und auf 1,9 kg/sq.cm
aufgepumpt, und der Rollwiderstand wurde bei einer Fahrgeschwindigkeit
von 80 km/h unter einer Reifenlast von 275 kg unter Verwendung einer
Reifenrollwiderstandprüfeinrichtung vom Walzentyp mit einem
Walzendurchmesser von 1707,6 mm gemessen. Die Ergebnisse sind durch einen
Index angezeigt, der darauf beruht, daß der herkömmliche Reifen 100 ist.
Je kleiner der Wert ist, desto kleiner ist der Rollwiderstand.
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Es wurde aus den Tests bestätigt, daß im Vergleich mit dem
herkömmlichen Reifen der maximale Vorbeifahrgeräuschschallpegel der
Beispielreifen verringert war, während die Lenkstabilität im wesentlichen
aufrechterhalten wurde.
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Wie oben beschrieben, war bei dem Luftradialreifen gemäß der
vorliegenden Erfindung aufgrund der beiden Dämpfungsschichten das
Vorbeifahrgeräusch verringert, ohne die Fahrleistungsfähigkeit, wie die
Lenkstabilität und dergleichen, zu opfern.
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Die vorliegende Erfindung ist für Anwendungen, wie ein Schneereifen,
Matsch & Schnee-Reifen und 4-WD-Fahrzeugreifen geeignet.
Tabelle 1
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Anmerkung:
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Die in Tabelle 1 gezeigte Gummizusammensetzung wurde für die erste
und die zweite Dämpfungsschicht verwendet.