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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Radialluftreifen, und insbesondere auf einen Super-
Radialluftreifen für Lastwagen und Busse, bei dem Risse, die bei einem Gürtel in einem Randbereich einer
Cordschicht leicht hervorgerufen werden, und das Wachstum dieser Risse unter Kontrolle gehalten werden,
um das Auftreten von Ablösungsausfall infolge des Rißwachstums zu unterdrücken.
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Es ist gut bekannt, daß dann, wenn die Laufentfernung eines Radialluftreifens, der auf einem
Schwerfahrzeug, wie, einem kleinen oder großen Lastwagen oder Bus angebracht ist, zunimmt, Risse
hervorgerufen werden an dem Cordende einer schmalen Cordschicht unter den gekreuzten Cordschichten,
die verschiedene Breiten haben, wobei die Cordfäden dieser Schichten, unter den verschiedenen
Cordschichten, aus denen der Gürtel besteht, sich unter einem relativ kleinen Cordfadenwinkel bezüglich
der Äquatorebene des Reifens überkreuzen. Die anfänglich hervorgerufenen Risse sind winzig, und sehen
aus wie ein "aufgepicktes" Cordfadenende, aber ein solcher winziger Riß wächst und bildet einen großen
Riß längs des Cordfadens, wenn die Laufentfernung des Reifens zunimmt. Wenn das Rißwachstum bis zu
einem gewissen Grad fortschreitet, wächst das vordere Ende des Risses zu einem Cordfadenende des
benachbarten Cordfadens hin, und schließlich werden die Risse über im wesentlichen den ganzen Umfang
der Cordschichtlängs eines Seitenrandes der Cordschicht miteinander verbunden. Wenn das Rißwachstum
bis zu diesem Stadium fortschreitet, wird Ablösungsausfall zwischen den gekreuzten Cordschichten
hervorgerufen.
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Demgemäß bestimmt eine Zeitdauer, die von dem Auftreten von winzigen Rissen bei dem
Cordfadenende bis zu dem Wachstum von miteinander verbundenen Rissen längs des Seitenrandes der
Cordschicht auf ihrem Umfang die Nutzlebensdauer des Reifens hinsichtlich Gürtelablösungsausfall. Daher
wurden verschiedene Strukturen des Reifens vorgeschlagen, die auf die Verlängerung der Reifenlaufzeit
(Laufentfernung) abzielen, obwohl die Verbindung von Rissen unvermeidbar ist.
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In JP-A-4-183605 wird ein Super-Radialluftreifen vorgeschlagen, bei dem ein Kissengummi
zwischen den Randbereichen der zweiten und dritten gekreuzten Stahlcordschicht, gezählt ab der Seite der
Karkasse bei einem aus 3 bis 4 Stahlcordschichten bestehenden Gummi, angeordnet ist, und die obere Seite
eines Randbereichs der dritten Schicht mit einer Gummischicht, die eine Dicke von nicht weniger als 1,5
mm hat, so bedeckt ist, daß sie die dritte Schicht über eine Entfernung von nicht weniger als 20 mm von
dem Rand der Schicht überlappt, und die Gummischicht aus Gummi besteht, der eine JIS-Härte von 65-75
und einen Elastizitätsmodul bei 300%-Dehnung von 130-200 kp/cm² hat.
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Außerdem wird in JP-A-4-252705 ein Super-Radialluftreifen beschrieben, bei dem ein Gürtelrand-
Kissengummi zwischen den Randbereichen von zwei gekreuzten Stahlcordschichten bei einem aus vier
Stahlcordschichten bestehenden Gürtel angeordnet ist, und dieser Randbereich mit einer Gummifolie
bedeckt ist, die eine Dicke von 1,0-3,0 mm hat, und der 50%-Elastizitätsmodul der Gummifolie kleiner als
derjenige eines Beschichtungsgummis für die Stahlcordschicht, aber größer als derjenige eines Basis-
Laufflächengummis ist. Außerdem wird im JP-A-6-320906 ein Super-Radialluftreifen vorgeschlagen, bei
dem der aus vier Stahlcordschichten bestehende Gürtel zwischen einem Basis-Laufflächengummi mit
niedrigem Elastizitätsmodul und einer Karkasse angeordnet ist, und ein Kissengummi zwischen den
Randbereichen der zweiten und dritten gekreuzten Cordschicht, gezählt ab der Seite der Karkasse,
angeordnet ist, und der Randbereich mit einer Gummifolie bedeckt ist, die eine Dicke von 0,8-3,3 mm hat,
ähnlich wie in dem Fall von JP-A-4-252705, und weiterhin die Gummifolie eine JIS-Härte hat, die kleiner
als diejenige des Gummis für die zweite und dritte Cordschicht ist, und einen 50%-Elastizitätsmodul hat,
der größer als derjenige des Basis-Laufflächengummis ist.
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Der Effekt, daß das Rißwachstum unter harten Betriebsbedingungen, wie schwere Belastung, hohe
Laufgeschwindigkeit und dergleichen, unter genügender Kontrolle gehalten wird, kann jedoch selbst durch
eine der oben beschriebenen Gürtelstrukturen nicht erreicht werden, so daß Gürtelablösungsausfall selbst
bei den beschriebenen Reifen von Natur aus leicht hervorgerufen wird. Daher wird selbst dann, wenn der
Reifen runderneuert wird, Gürtelablösungsausfall vorzeitig hervorgerufen. Obwohl dieser Typ von Super-
Radialluftreifen für die Runderneuerung besonders geeignet ist, selbst wenn der neue Reifen vollständig
abgefahren ist, wird das Auftreten von großen Rissen, die den Reifen für die Runderneuerung ungeeignet
machen, in dem Randbereich des Gürtels häufig beobachtet. Daher wird gefordert, die Rißfestigkeit und die
Widerstandsfähigkeit gegen Rißwachstum in dem Randbereich des Gürtels weiter zu verbessern, und daher
die Widerstandsfähigkeit gegen Gürtelablösung beträchtlich zu verbessern.
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Außerdem wird auf das Patent FR-A-2671516 hingewiesen, in dem die Merkmale des
Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 beschrieben werden, und das sich auf einen Reifen für hohe
Geschwindigkeiten und schwere Lasten bezieht, wobei dieser Reifen aufweist: zwei Wulstkerne, eine
Karkasse, die eine Vielzahl von radial angeordneten Cordlagen aufweist, die sich zwischen den
Wulstbereichen erstrecken und um die Wulstkerne herumgeschlungen sind, wobei jeder der
herumgeschlungenen Teile der Karkassenlagen einen Endrand hat, und einen Gürtel, der eine Vielzahl von
parallelen Cordlagen aufweist, wobei jede der Gürtellagen Endränder hat, wobei jeder der Endränder aus
mindestens einer Cordlage in ein aus einem dünnen Gummiband gebildetes, grenzbedeckendes Element auf
eine solche Weise eingehüllt ist, daß der Abstand der Cordfäden zwischen einem Viertel und dem
Doppelten der Dicke der Verstärkungscordfäden liegt. Der Reifen eignet sich besonders als Flugzeugreifen.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Radialluftreifen mit einer verbesserten
Nutzlebensdauer zu verwirklichen, bei dem die Rißfestigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen
Rißwachstum in dem Randbereich der Cordschicht, die den Gürtel bildet, besonders einer schmalen
Cordschicht unter den gekreuzten Cordschichten, selbst unter harten Betriebsbedingungen des Reifens
genügend erhöht sind, während die mit dem Gürtel des Radialreifens verbundene, steifigkeitserhöhende
Funktion in genügender Weise aufrechterhalten wird, um dadurch die Widerstandsfähigkeit gegen
Ablösung bei einem neuen Reifen zu verbessern, und auch die Eignung für die Runderneuerung zu
verbessern.
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Gemäß der Erfindung wird ein Radialluftreifen verwirklicht, aufweisend eine radiale Karkasse, die
sich toroidförmig zwischen zwei in zwei Wulstbereiche eingebetteten Wulstkernen erstreckt, einen
Laufflächenbereich, und einen Gürtel, der auf den äußeren Umfang der Karkasse aufgebracht ist, um den
Laufflächenbereich zu verstärken, und der aus mindestens drei gummigetränkten Cordschichten besteht,
wobei die Cordfäden von zwei aneinandergrenzenden Schichten unter den Schichten sich unter einem
spitzen Cordfadenwinkel bezüglich der Äquatorebene des Reifens überkreuzen, um gekreuzte
Cordschichten zu bilden, wobei eine in der radialen Richtung des Reifens äußere Cordschicht der
gekreuzten Cordschichten eine kleinere Breite als eine innere Cordschicht hat, und mindestens ein
Beschichtungsgummi für die Cordschicht von kleiner Breite unter den Cordschichten, die den Gürtel bilden,
sich über ein Ende des Cords in dieser Schicht zu der Außenseite des Reifens hin erstreckt; und eine
Entfernung von dem Ende des Cords bis zu einem äußeren Ende des Beschichtungsgummis innerhalb des
Bereichs von 0,05-0,70 mm liegt.
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Im allgemeinen ragen die Cordfäden bei der Cordschicht, die den Gürtel bildet, im
unvulkanisierten Zustand ein wenig aus dem Beschichtungsgummi heraus, und die Cordschicht wird in
diesem Zustand in den unvulkanisierten Reifen eingebaut, der dann vulkanisiert wird, um einen
Produktreifen herzustellen, bei dem die Enden der Cordfäden in einem Zustand gehalten werden, in dem sie
aus dem Beschichtungsgummi leicht herausragen. Im Gegensatz dazu ist der Reifen der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß das Cordfadenende sicher und vollständig von dem Beschichtungsgummi eingehüllt
ist, wodurch sich der Effekt ergibt, daß das Ziel der Erfindung erreicht wird. Es ist wünschenswert, daß die
Entfernung von dem Ende des Cords bis zu dem äußeren Ende des Beschichtungsgummis innerhalb des
Bereichs von 0,10-0,50 mm liegt.
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Um den Effekt der Erfindung weiter zu verstärken, ist es wünschenswert, daß ein Gürtel-
Unterkissengummi zwischen der Karkasse und einem Randbereich der an die Karkasse angrenzenden
Cordschicht angeordnet wird, der einen 100%-Elastizitätsmodul hat, der dem 0,3-0,7-fachen I00%-
Elastizitätsmodul eines Beschichtungsgummis für die Cordschicht entspricht, und/oder, daß bei der
schmalen Cordschicht unter den gekreuzten Cordschichten entweder Cord aus einer organischen Faser oder
Stahlcord verwendet wird, und die Entfernung zwischen den Cordfäden bei einer vorgegebenen
Fadendichte ungleich ist.
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Die Erfindung wird nun weiter beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug
genommen wird, die Folgendes darstellen:
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Die Fig. 1 ist eine Schnittansicht der linken Hälfte des Hauptteils einer ersten Ausführungsform
eines Super-Radialluftreifens, der jedoch kein Reifen gemäß der Erfindung dieser Patentanmeldung ist.
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Die Fig. 2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des in der Fig. 1 wiedergegebenen Hauptteils.
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Die Fig. 3 ist eine teilweise abgewickelte perspektivische Ansicht, die eine Gruppe von in einer
schmalen Cordschicht angeordneten Cordfäden veranschaulicht.
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Die Fig. 4 ist eine Ansicht der linken Hälfte eines Hauptteils einer zweiten Ausführungsform
eines Super-Radialluftreifens, der jedoch kein Reifen gemäß der Erfindung dieser Patentanmeldung ist.
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Die Fig. 5 ist eine teilweise abgewickelte Ansicht, die eine Gruppe von in einer weiteren
schmalen Cordschicht angeordneten Cordfäden bei einer Ausführungsform eines Super-Radialluftreifens
gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Die Fig. 6 ist eine teilweise schematische Schnittansicht senkrecht zu der Richtung, in der die
Cordfäden in der schmalen Cordschicht angeordnet sind.
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Die Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die eine auf die Cordfadenenden wirkende
Scherdehnung veranschaulicht.
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Die Fig. 8 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Rißlänge bzw. dem
Rollwiderstand und dem Elastizitätsmodulverhältnis wiedergibt.
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Die Fig. 9 ist eine schematische Ansicht, die in einem Cordfadenendbereich einer schmalen
Cordschicht hervorgerufene Risse veranschaulicht.
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Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 4, die einen Schnitt der linken Hälfte des Hauptteils
des Reifens bezüglich der Äquatorebene E wiedergeben, erstreckt sich eine radiale Karkasse 1 toroidförmig
zwischen zwei Wulstkernen (nicht wiedergegeben), die in zwei Wulstbereiche (nicht wiedergegeben)
eingebettet sind, und die Karkasse ist auf ihrem äußeren Umfang mit einem Gürtel 3 versehen, der einen
Laufflächenbereich 2 verstärkt. Außerdem hat ein Laufflächengummi 2, der bei jeder der obigen
Ausführungsformen wiedergegeben ist, eine Zweischichtstruktur aus einem Deckgummi 2tc und einem
Basisgummi 2tb.
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Der Gürtel 3 besteht aus mindestens drei gummigetränkten Cordschichten. Bei den
veranschaulichten Ausführungsformen besteht der Gürtel 3 aus vier gummigetränkten Cordschichten 3-1, 3-
2,3-3 und 3-4 in der angegebenen Reihenfolge, von der Seite der radialen Karkasse aus gesehen. Unter
diesen Cordschichten 3-1 bis 3-4 bilden die zwei aneinandergrenzenden Cordschichten 3-2 und 3-3
gekreuzte Cordschichten, bei denen die Cordfäden der zwei Schichten sich unter einem spitzen Winkel von
nicht mehr als 90º, der zwischen den Cordfäden der Schichten definiert ist, bezüglich der Äquatorebene E
des Reifens überkreuzen. Der Winkel zwischen den gekreuzten Cordfäden liegt vorzugsweise innerhalb des
Bereichs von 30-50º, um die Funktion des Gürtels 3 zufriedenstellend zu entwickeln. Mit anderen Worten,
es ist wünschenswert, daß die Cordfäden bei jeder der gekreuzten Cordschichten 3-2 und 3-3 unter einem
Winkel von 15-25º bezüglich der Äquatorebene E geneigt sind. Obwohl bei jeder der obigen
Ausführungsformen ein Satz gekreuzte Cordschichten vorhanden ist, kann der Gürtel zwei oder mehr Sätze
gekreuzte Cordschichten umfassen.
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Was den Gürtel 3, der die obige Struktur hat, betrifft, so ist die Breite der in der radialen Richtung
des Reifens außen gelegenen Cordschicht 3-3 unter den gekreuzten Cordschichten 3-2 und 3-3 kleiner als
die Breite der Cordschicht 3-2, so daß die Ränder der gekreuzten Cordschichten 3-2 und 3-3 einen
Stufenunterschied bilden, wie in jeder Zeichnung im Schnitt gezeigt ist. Außerdem ist die Breite von jeder
der Cordschichten, die den Gürtel bilden, im wesentlichen in gleiche Teile bezüglich der Äquatorebene E
geteilt.
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Die Ausführungsformen der Fig. 1-4 geben Reifen wieder, die keine Reifen gemäß der
Erfindung dieser Patentanmeldung sind.
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In den Fig. 1 und 2 ist die schmale Cordschicht 3-3 mit einem Randdeckgummi 4 versehen, der
den Randbereich der Schicht bedeckt. Der in den Fig. 1 und 2 wiedergegebene Randdeckgummi
bedeckt den Randbereich der Schicht 3-3 über ein Gebiet, das von der in der radialen Richtung des Reifens
inneren Oberfläche über den Rand bis zu der äußeren Oberfläche der Schicht reicht. Andererseits bedeckt
der in der Fig. 4 wiedergegebene Randdeckgummi 4 nur die in der radialen Richtung innere Oberfläche
des Randbereichs.
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Der Randdeckgummi 4 hat einen 100%-Elastizitätsmodul M&sub4; (kp/cm²), der größer ist als der
100%-Elastizitätsmodul Mx' des Beschichtungsgummis für die schmale Cordschicht 3-3. Insbesondere ist
es wünschenswert, daß der 100%-Elastizitätsmodul M&sub4; innerhalb eines Bereichs von dem 1,2-4,0-fachen
100%-Elastizitätsmodul Mx' des Beschichtungsgummis für die schmale Cordschicht 3-3 liegt.
Bei jeder der obigen Ausführungsformen sind die gekreuzten Cordschichten 3-2 und 3-3 mit einem
Zwischenraumkissengummi 5 versehen, der die Randbereiche dieser Schichten voneinander trennt, und der
eine größere Dicke als die Dicke t des Randdeckgummis 4 hat. Der Zwischenraumkissengummi 5 hat einen
100%-Elastizitätsmodul M&sub5;, der kleiner als der 100%-Elastizitätsmodul Mx des Beschichtungsgummis für
die gekreuzten Cordschichten 3-2 und 3-3 ist. Insbesondere ist es wünschenswert, daß der 100%-
Elastizitätsmodul M&sub5; in dem Bereich unterhalb des 0,95-fachen, vorzugsweise in dem Bereich von dem 0,5-
0,9-fachen 100%-Elastizitätsmodul Mx des Beschichtungsgummis für die gekreuzten Cordschichten 3-2
und 3-3 liegt. Wenn der Gürtel zwei oder mehr Sätze gekreuzte Cordschichten umfaßt, werden außerdem
der Randdeckgummi 4 und der Zwischenraumkissengummi 5 auf eine schmale Cordschicht aufgebracht,
die mindestens eine maximale Breite unter den schmalen Cordschichten hat.
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In der Fig. 2, auf die nun Bezug genommen wird, ist es vorteilhaft, daß der 100%-
Elastizitätsmodul M&sub5; des Zwischenraumkissengummis 5 die Beziehung M&sub5; ≤ Mx - (M&sub4; - Mx) · (G4E/G5E)
erfüllt bezüglich der in der radialen Richtung inneren Dicke G4E des Randdeckgummis 4 an dem Rand der
schmalen Cordschicht 3-3, der Dicke G5E des Zwischenraumkissengummis 5 längs einer vertikalen Linie
VL, die von dem Rand der Schicht 3-3 nach der inneren Cordschicht 3-2 der gekreuzten Cordschichten
gezogen ist, des 100%-Elastizitätsmoduls M&sub4; des Randdeckgummis 4, und des 100%-Elastizitätsmoduls Mx
des Beschichtungsgummis für die gekreuzten Cordschichten 3-2 und 3-3.
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In der Fig. 3, auf die nun Bezug genommen wird, bilden die beiden Ecken jedes Cordfadenendes
C3E in einer Gruppe von in einer schmalen Cordschicht angeordneten Cordfäden C&sub3; (in der Fig. 3 sind nur
drei Cordfäden wiedergegeben) einen stumpfen Winkel und einen spitzen Winkel in der Ansicht der
abgewickelten Ebene, und jedes Cordfadenende C3E ist im wesentlichen auf einer geraden Linie EL
gelegen. Es ist wünschenswert, daß die Breite w des Randdeckgummis 4 die Beziehung w ≥ (50 mm/N) ·
sin θ erfüllt, bezüglich eines Neigungswinkels θ, der zwischen einer senkrechten Linie HL, die von
irgendeiner Ecke eines Cordfadenendes C3E eines bestimmten Cordfadens C&sub3; bis zu einer Mittelachsenlinie
x&sub3; eines anderen, benachbarten Cordfadens C&sub3; gezogen ist, und der geraden Linie EL definiert ist, und der
Fadendichte N der Cordfäden C&sub3; pro 50 mm, gemessen in der Richtung der senkrechten Linie HL. Das
Ende des Randdeckgummis 4, der die Breite w hat, endet jedoch innerhalb des Reifens in einem Gebiet, in
dem der Zwischenkissengummi 5 angeordnet ist. Außerdem bezeichnet das Symbol Rc einen
Beschichtungsgummi für den Cordfaden C&sub3; in der schmalen Cordschicht 3-3.
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Die Fig. 5 ist eine teilweise abgewickelte Ansicht eines Randbereichs einer schmalen Cordschicht
3-3 gemäß der Fig. 3, wobei die Cordfadenenden C3E bei einer Gruppe von in der Schicht angeordneten
Cordfäden C&sub3; (durch gestrichelte Linien wiedergegeben) im wesentlichen auf einer geraden Linie EL
liegen, und der Beschichtungsgummi Rc für den Cordfaden C&sub3; sich über jedes Cordfadenende C3E bis zu
einem Ende 3-3e erstreckt. Es ist erforderlich, daß die Entfernung y von dem Cordfadenende C3E bis zu dem
Ende 3-3e innerhalb des Bereichs von 0,05-0,70 mm, vorzugsweise 0,10&supmin;&sup0;,50 mm liegt. In diesem Fall ist
die Aufbringung des Randdeckgummis 4 nicht immer erforderlich. Wenn ein solcher Gummi aufgebracht
wird, sollte anstelle des obenerwähnten Randdeckgummis 4 im Hinblick auf die Produktivität vorzugsweise
ein Gummi aufgebracht werden, der die gleiche Gummizusammensetzung wie der Beschichtungsgummi für
die schmale Cordschicht hat.
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Bei den Reifen, die die gekreuzten Cordschichten 3-2 und 3-3 wie bei den Fig. 1-5 haben, ist es
wünschenswert, daß ein Gürtel-Unterkissengummi 9 zwischen der Karkasse 1 und dem Randbereich der am
nächsten bei der Karkasse 1 gelegenen Cordschicht 3-1 des Gürtels 3 angeordnet ist. In diesem Fall liegt der
100%-Elastizitätsmodul M&sub9; des Gummis 9 vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von dem 0,3-0,7-fachen
100%-Elastizitätsmodul Mx" des Beschichtungsgummis für die Cordschicht 3-1. Außerdem kann die
gegenseitige Beziehung des 100%-Elastizitätsmoduls bei Beschichtungsgummis für die Cordschichten 3-1
bis 3-3, die den Gürtel 3 bilden, Mx" = Mx' = Mx oder Mx" Mx' Mx sein.
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Weiterhin werden vorzugsweise Stahlcordfäden oder Cordfäden aus einer organischen Faser, wie
Aramidfaser-Cordfäden oder dergleichen als Cordfäden bei der schmalen Cordschicht verwendet. In diesem
Fall ist es wünschenswert, daß die Cordfäden C&sub3; in einem zu der Richtung der Cordfäden senkrechten
Schnitt in ungleichen Abständen angeordnet werden, wie in der Fig. 6 gezeigt ist.
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Es ist gut bekannt, daß die Wachstumsrate von Rissen, die in dem Randbereich der schmalen
Cordschicht 3-3 der gekreuzten Cordschichten 3-2 und 3-3 leicht hervorgerufen werden, von zwei Arten
von Scherdehnungen, die durch Verformung bei Bodenkontakt hervorgerufen werden, bestimmt wird.
Unter diesen Dehnungen ist die erste Dehnung eine Scherdehnung ψst, die zwischen dem Cordfaden und
dem Beschichtungsgummi in der Richtung der Cordfäden in einem an dem Cordfadenende hervorgerufenen
"Aufpick"-Stadium wirkt. Als Folge davon wächst der Riß in dem Beschichtungsgummi, der den Cordfaden
umgibt, in der Richtung der Cordfäden.
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Die zweite Dehnung ist eine interlaminare Scherdehnung γ&sub2;&sub3;, die zwischen dem Randbereich der
schmalen Cordschicht 3-3 und der Cordschicht 3-2 in der Nähe des Endes C3E des Cordfadens C&sub3; wirkt. Die
interlaminare Scherdehnung γ&sub2;&sub3; bewirkt hauptsächlich ein Wachstum des Risses längs des Cordfadens,
wodurch interlaminare Ablösung hervorgerufen wird, und dann bestimmt sie das Fortschreiten der
interlaminaren Ablösung. Das Verhalten dieser Scherdehnungen γst und γ&sub2;&sub3; ist in den Fig. 7(a) und (b)
veranschaulicht. Die Fig. 7(a) ist eine perspektivische Ansicht, in der nur die aus den Randbereichen der
gekreuzten Cordschichten 3-2 und 3-3 herausgenommenen Cordfäden C&sub2;, C&sub3; schematisch wiedergegeben
sind, während die Fig. 7(b) eine Draufsicht der Cordfäden C&sub2; und C&sub3; ist.
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Wie in der Fig. 7(b) gezeigt ist, wird die Scherdehnung γst durch die in der gleichen Ebene
erfolgende Scherdehnung LC des nahe bei dem Rand der Cordschicht 3-3 gelegenen Gummis
hervorgerufen. Um das Rißwachstum unter Kontrolle zu halten und das Auftreten von Ablösungsausfall zu
verhindern, ist es daher notwendig, gleichzeitig die interlaminare Scherdehnung γ&sub2;&sub3; und die in der gleichen
Ebene erfolgende Scherdehnung LC zu verringern. Die Verringerung der beiden Scherdehnungen γ&sub2;&sub3; und
LC wird nachstehend beschrieben.
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Zunächst werden die folgenden Schlußfolgerungen wiedergegeben:
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(1) Wenn der 100%-Elastizitätsmodul M&sub4; des Randdeckgummis 4 so festgelegt wird, daß er größer als der
100%-Elastizitätsmodul Mx' des Beschichtungsgummis für die Cordschicht 3-3 ist, tendiert die
Scherdehnung LC dazu, abzunehmen, und die interlaminare Scherdehnung γ&sub2;&sub3; tendiert dazu, zuzunehmen.
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(2) Wenn der 100%-Elastizitätsmodul M&sub5; des Zwischenraumkissengummis 5, der mindestens außerhalb
von dem Rand der Cordschicht 3-3 gelegen ist, so festgelegt wird, daß er kleiner als der 100%-
Elastizitätsmodul Mx' des Beschichtungsgummis für die Cordschicht 3-3 ist, tendieren sowohl die
Scherdehnung LC, als auch die interlaminare Scherdehnung γ&sub2;&sub3; dazu, abzunehmen.
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(3) Wenn der 100%-Elastizitätsmodul M&sub9; des Gürtel-Unterkissengummis 9 innerhalb eines Bereichs von
dem 0,3-0,7-fachen 100%-Elastizitätsmodul Mx" des Beschichtungsgummis für die Cordschicht 3-1 liegt,
tendieren sowohl die Scherdehnung LC, als auch die interlaminare Scherdehnung y&sub2;&sub3; dazu, abzunehmen.
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Die obigen Punkte (1)-(3) entwickeln ihren Effekt einzeln, aber die Tendenz der interlaminaren
Scherdehnung y&sub2;&sub3;, bei dem Punkt (1) zuzunehmen, ist unerwünscht, so daß es erforderlich ist, den Punkt (1)
mit dem Punkt (2) zu kombinieren. Wenn bei einer solchen Kombination der 100%-Elastizitätsmodul M&sub4;
nicht kleiner als 1,2 · Mx' ist, und der 100%-Elastizitätsmodul M&sub5; nicht größer als 0,95 · Mx' ist, ist es
möglich, die Tendenz der interlaminaren Scherdehnung γ&sub2;&sub3;, zuzunehmen, unter Kontrolle zu halten, und
weiterhin die Scherdehnung LC unter Kontrolle zu halten.
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Weiterhin trägt die Kombination der Punkte (1) und (2) zu nicht nur der Abnahme der
Scherdehnung LC, sondern auch zu der wirksamen Kontrolle der interlaminaren Scherdehnung y&sub2;&sub3; bei,
wenn die 100%-Elastizitätsmodule M&sub4;, M&sub5; und Mx und die Dicke G4E des Randdeckgummis 4 und die
Dicke 05E des Zwischenraumkissengumrnis 5 in geeigneter Weise so festgelegt werden, daß die Beziehung
M&sub5; ≤ Mx - (M&sub4; - Mx) · (G5E) erfüllt wird.
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Was die Abnahme der in der gleichen Ebene erfolgenden Scherdehnung LC bei den obigen
Punkten (1)-(3) betrifft, so gelten die folgenden Überlegungen.
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Bei dem Punkt (1) wird der Effekt der Kontrolle der in der gleichen Ebene erfolgenden
Verformung des nahe bei dem Rand der Cordschicht 3-3 gelegenen Gummis erhalten, wenn der
Randbereich der Cordschicht 3-3 mit einem Gummi mit großem Elastizitätsmodul bedeckt wird, während,
was die Dehnung des Gummis zwischen den Cordschichten 3-2 und 3-3 bei dem Punkt (2) betrifft, die
Scherdehnung LC und die interlaminare Scherdehnung γ&sub2;&sub3; verringert werden, wenn für den 100%-
Elastizitätsmodul M&sub5; des Zwischenraumkissengummis 5 ein kleinerer Wert festgelegt wird.
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Bei dem Punkt (3) ist der 100%-Elastizitätsmodul M&sub9; des Gürtel-Unterkissengummis 9 groß, so
daß die Steifigkeit zwischen der Karkasse 1 und der Cordschicht 3-1 zunimmt, und daher die
Spannungsaufnahme der gekreuzten Cordschichten 3-2 und 3-3 durch eine solche Zunahme der Steifigkeit
verringert wird, und die relative Verschiebung jeder Cordschicht in der Umfangsrichtung unter Belastung
verringert wird, wodurch sowohl die Scherdehnung LC, als auch die interlaminare Scherdehnung y&sub2;&sub3;
abnehmen, während der Energieverlust durch die Scherdehnung zwischen der Karkasse 1 und der
Cordschicht 3-1 zunimmt, was nicht ignoriert werden kann, weil das von dem Gürtel-Unterkissengummi 9
eingenommene Volumen groß ist. Dies steht im Gegensatz zu einer neueren Forderung nach einer weiteren
Verringerung des Kraftstoffverbrauchs, so daß der 100%-Elastizitätsmodul M&sub9; vorzugsweise innerhalb
eines Bereichs von dem 0,3-0,7-fachen 100%-Elastizitätsmodul Mx" liegt, wie in der Fig. 8 gezeigt ist, um
ein Gleichgewicht zwischen der Dehnung und dem niedrigen Kraftstoffverbrauch (niedrigen
Rollwiderstand) zu erreichen.
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In der Fig. 8 ist auf der Abszisse das Elastizitätsmodulverhältnis M&sub9;/Mx" aufgetragen, während
auf der linken Ordinate die Rißlänge KL (Index) aufgetragen ist, und auf der rechten Ordinate der
Rollwiderstand R. R. (Index) aufgetragen ist. Wie aus der Fig. 8 ersichtlich ist, stehen die Rißlänge KL und
der Rollwiderstand R. R. in einer sich widersprechenden Beziehung zueinander.
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Nachstehend wird die Kontrolle und Verringerung der Scherdehnung 723 selbst beschrieben.
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In der Fig. 9, auf die nun Bezug genommen wird, und in der eine Gruppe von Cordfäden C&sub3; als
eine abgewickelte Ansicht, ähnlich wie in der Fig. 3, wiedergegeben ist, wachsen Risse K, die in der Nähe
von jedem Ende C3E der Cordfäden C&sub3; infolge der Wirkung der Scherdehnung m hervorgerufen werden,
häufig zu einer Serie von Rissen K, wenn die Laufentfernung des Reifens zunimmt. In diesem Fall tendiert
die Position der Risse K, die zwischen den benachbarten Cordfäden C&sub3; verbinden, dazu, im wesentlichen
mit einer senkrechten Linie HL übereinzustimmen, die von einer stumpfwinkligen Ecke des Endes C3E des
Cordfadens C&sub3; nach einem anderen benachbarten Cordfaden C&sub3; gezogen ist, selbst wenn die obigen Position
nahe bei der Außenseite des Reifens gelegen ist.
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Der Abstand wm zwischen der geraden Linie EL und einer geraden Linie WL (in einer
abgewickelten Ansicht), die die Enden der Verbindungsstrecke der Risse K zwischen den benachbarten
Cordfäden C&sub3; miteinander verbindet, ist eine minimale Breite w des Randdeckgummis 4, so daß, wenn die
Breite w des Randdeckgummis 4 so festgelegt wird, daß sie nicht kleiner als (50 mm/N) · sin θ ist, das
durch die Scherdehnung ψst bewirkte Wachstumsgebiet des Risses K zu einem Reduzierungsgebiet der
Scherdehnung ηst gemacht wird, wodurch das Wachstum des Risses K unter Kontrolle gehalten werden
kann.
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Weiterhin ist der Beschichtungsgummi Rc für die in der schmalen Cordschicht 3-3 angeordneten
Cordfäden C&sub3; über das Cordfadenende C3E bis zu einem Ende 3-3e verlängert, so daß die Entfernung y
zwischen dem Cordfadenende C3E und dem:Ende 3-3e zu einem Bereich von 0,05-0,70 mm, vorzugsweise
0,10&supmin;&sup0;,50 mm gemacht wird (siehe Fig. 5), und der in der radialen Richtung äußere Bereich des
Cordfadens bei seinem Ende C3E mit dem Beschichtungsgummi Rc bedeckt wird, der einen relativ kleinen
100%-Elastizitätsmodul hat, wodurch die Scherdehnung γst verringert werden kann, und daher ist es
möglich, den Riß K bei hoher Produktivität auf einfache und wirksame Weise unter Kontrolle zu halten.
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Schließlich gibt es den relativ seltenen Fall, daß bei dem auf einer schlechten Straße laufenden
Reifen ein Vorsprung auf den Gürtel 3 einwirkt. In diesem Fall hat ein bei dem Ende C3E des Cordfadens C&sub3;
in der schmalen Cordschicht 3-3 hervorgerufener Riß die besondere Tendenz, von dem Ende C3E weg
anstatt in der Richtung der Cordfäden C&sub3; zu verlaufen, was völlig verschieden von dem obenerwähnten
Auftreten und Wachstum der Risse ist.
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Die Aufbringung eines Randdeckgummis 4, der einen 100%-Elastizitätsmodul M&sub4; hat, der größer
als der 100%-Elastizitätsmodul Mx des Beschichtungsgummis Rc für die schmale Cordschicht 3-3 ist, ist
vorteilhaft bei der Beseitigung einer solchen Tendenz. In diesem Fall wird daher der doppelte
Randdeckgummi 14 auf eine solche Weise verwendet, daß der 100%-Elastizitätsmodul M14i des inneren
Randdeckgummis 141 kleiner gemacht wird als der 100%-Elastizitätsmodul M14o des äußeren
Randdeckgummis 140, wodurch Gummi, der einen großen 100%-Elastizitätsmodul hat, der das Wachstum
von Rissen fördert, wie der Randdeckgummi 4, von dem Ende C3E des Cordfadens C&sub3; ferngehalten wird,
wodurch das Auftreten von Rissen unter Kontrolle gehalten wird, und gleichzeitig das Wachsturn der Risse
verzögert wird, und daher das Auftreten von Ablösungsausfall unter Kontrolle gehalten werden kann.
Zusätzlich zu den obenerwähnten Effekten wird der Abstand zwischen den in die schmale
Cordschicht 3-3 eingebetteten Cordfäden als Ganzes ungleich gemacht, was dazu beiträgt, die
Scherdehnung γst, die in der gleichen Ebene erfolgende Scherdehnung LC und die interlaminare
Scherdehnung γ&sub2;&sub3; zu verringern, und dazu dient, die Zeit zur Verbindung der Risse K (Laufzeit) zu
verlängern.
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Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung der Erfindung wiedergegeben und stellen
keine Begrenzung der Erfindung dar.
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Es werden Radialreifen für Lastwagen und Busse hergestellt, die die Reifengröße 10.00R20 und
eine Struktur wie in den Fig. 1-5 haben, wobei die Karkasse 1 eine einzige gummigetränkte
Stahlcordlage mit radialer Anordnung ist, und der Gürtel 3 aus vier gummigetränkten Schichten besteht,
von denen jede Stahlcordfäden mit der Struktur 3 · 0,20 + 6 · 0,36 enthält. Bei dem Gürtel 3 hat die erste
Cordschicht 3-1 eine Breite von 160 mm, die zweite Cordschicht 3-2 eine Breite von 185 mm, die dritte
Cordschicht 3-3 eine Breite von 160 mm, und die vierte Cordschicht 3-4 eine Breite von 80 mm, während
der Cordfaden-Neigungswinkel jeder Cordschicht bezüglich der Äquatorebene E des Reifens in der
Reihenfolge von der ersten bis zu der vierten Schicht R52º, R18º, L18º und L18º ist (R bedeutet nach oben
recht, und L bedeutet nach oben links). Die gekreuzten Cordschichten sind daher die zweite und die dritte
Cordschicht.
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Die Erfindung ist auch bei der. dritten und vierten Cordschicht anwendbar, falls die Cordfaden-
Neigungsrichtungen der ersten bis vierten Cordschicht in dem Gürtel R, R, L und R in der angegebenen
Reihenfolge sind, um gekreuzte Cordschichten zwischen der zweiten und dritten Cordschicht und zwischen
der dritten und vierten Cordschicht zu bilden, und die Breite der Cordschichten von der zweiten
Cordschicht bis zu der, vierten Cordschicht in der angegebenen Reihenfolge kleiner gemacht wird.
Außerdem können die Cordfaden-Neigungsrichtungen R, L ausgetauscht werden.
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Die obigen Reifen, die die gemeinsame Struktur haben, werden in drei Gruppen, und zwar Gruppe
1 bis Gruppe 3 aufgeteilt. Die Abmessungen und die Testergebnisse jeder Gruppe sind in den jeweiligen
Tabellen wiedergegeben. Außerdem wird ein Gürtel-Unterkissengummi 9, der einen 100%-
Elastizitätsmodul M&sub9; von 23 kp/cm² hat, bei den Beispielen, den Vergleichsbeispielen und bei dem
herkömmlichen Beispiel jeder Gruppe aufgebracht.
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Bei der Gruppe 1 werden Reifen der Beispiele 1-12 gemäß den Fig. 1-3, und des Beispiels 13
gemäß der Fig. 6 hergestellt, zusammen mit Reifen der Vergleichsbeispiele 1-7 und einem herkömmlichen
Reifen. Bei dem Reifen des Beispiels 13 sind die Cordfäden der Cordschicht 3-3 in viele Bündel aufgeteilt,
von denen jedes drei Cordfäden enthält, und die einzelnen Bündel sind voneinander getrennt. Die Reifen
der Beispiele 1 bis 13 sind jedoch keine Reifen gemäß der Erfindung dieser Patentanmeldung.
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Bei den Beispielen, den Vergleichsbeispielen und dem herkömmlichen Beispiel wird Gummi, der
die gleiche Gummizusammensetzung und den gleichen 100%-Elastizitätsmodul Mx hat, als
Beschichtungsgummi für die Cordschichten 3-1 bis 3-4, die den Gürtel bilden, verwendet. Bei jedem Reifen
beträgt die Fadenanzahl N pro 50 mm der schmalen Cordschicht 3-3 24 Cordfäden, und der
Neigungswinkel θ zwischen der senkrechten Linie HL des Cordfadens C&sub3; und der geraden Linie EL (siehe
Fig. 3) ist 72º, so daß der Wert von (50 mm/N) · sin θ gleich 1,98 ist. Die Werte der 100%-
Elastizitätsmodule, des Elastizitätsmodul-Verhältnisses, der Dicken G4E und G5E, und w, sowie von Mx -
(M&sub4; - Mx) · (G4E/G5E) bei diesen Beispielen sind in den Tabellen 1-3 wiedergegeben.
TABELLE 1
TABELLE 2
TABELLE 3
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Bei der Gruppe 2 werden Reifen der Beispiele 14-16 gemäß der Fig. 4 auf der Basis des Reifens
des Beispiels 5 hergestellt zusammen mit Reifen der Vergleichsbeispiele 8-12 und einem herkömmlichen
Reifen. Bei diesen Reifen ist der Randdeckgummi 4 so angeordnet, daß er die Oberfläche des Randbereichs
auf der einen Seite (Innenseite in der radialen Richtung) der schmalen Cordschicht, die dem
Zwischenraumkissengummi 5 gegenüberliegt, bedeckt, und sich über den Randbereich nach der Außenseite
des Reifens erstreckt, und Gummi mit gleicher Gummizusammensetzung wird als die Gummis 4 und 5 und
als der Beschichtungsgummi für die Cordschichten 3-1 bis 3-4 in dem Gürtel verwendet. Die Werte der
100%-Elastizitätsmodule M&sub4;, M&sub5; und Mx sind in der Tabelle 4 wiedergegeben. Die Reifen der Beispiele 14-
16 sind jedoch keine Reifen gemäß der Erfindung dieser Patentanmeldung.
TABELLE 4
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Bei der Gruppe 3 werden Reifen der Beispiele 17-19, bei denen ein Beschichtungsgummi Rc über
die ganze Breite der schmalen Cordschicht 3-3 aufgebracht wird, gemäß der Fig. 5 auf der Basis des
Reifens des Beispiels 5 hergestellt, zusammen mit Reifen der Vergleichsbeispiele 13, 14. Die Entfernung y
(mm) zwischen dem Cordfadenende C3E bei der schmalen Cordschicht 3-3 und dem Ende 3-3e des
Beschichtungsgummis Rc ist in der Tabelle 5 wiedergegeben.
TABELLE 5
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Jeder Reifen bei den Beispielen 1-16 und 17-19, den Vergleichsbeispielen 1-12 und 13-14, und den
herkömmlichen Beispielen der Gruppen 1, 2 und 3 wird auf einer Trommel einer Testmaschine unter den
Bedingungen innerer Druck: 7,00 kp/cm² und Last: 2600 kp angebracht, und bei einer Geschwindigkeit von
60 km/h über eine Entfernung von 100.000 km laufengelassen, und danach aus der Testmaschine
herausgenommen. Dann wird der Reifen zerschnitten, um die Rißlänge des am meisten gewachsenen
Risses unter den in dem Randbereich des Gürtels 3 hervorgerufenen Rissen zu messen. Ein solcher Riß wird
in dem Randbereich der dritten Cordschicht bei allen Reifen hervorgerufen. Die Rißlänge ist der
Durchschnitt der bei 30 Positionen in im wesentlichen gleichen Abständen bei dem Umfang des Reifens
gemessenen Werten, und sie wird durch einen Index wiedergegeben, auf der Basis, daß der Indexwert des
herkömmlichen Beispiels oder des Vergleichsbeispiels 100 ist. Je kleiner der Indexwert ist, desto besser ist
die Eigenschaft der Kontrolle des Auftretens von Rissen. Die Testergebnisse sind ebenfalls in den Tabellen
1-4 und der Tabelle 5 als "Störungsart" und Rißlänge (Index) wiedergegeben.
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Bei dem Ausdruck "Störungsart" bedeutet die Ablösung interlaminare Ablösung zwischen der
schmalen Cordschicht 3-3 und der Cordschicht 3-2, und die Formulierung "teilweise Ablösung auf dem
Umfang" bedeutet, daß die Ablösung längs des Umfangs teilweise hervorgerufen wird, und die
Formulierung "Aufpicken" bedeutet, daß die Störung an dem Rand der schmalen Cordschicht bis zu einem
Aufpickgrad unter Kontrolle gehalten wird.
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Wie aus den Tabellen 1-5 ersichtlich ist, weisen die Reifen der Beispiele 1-19 keine teilweise
Ablösung auf, und die Rißlänge ist stark verringert, so daß sie hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegen
Rißwachstum und der Ablösungsfestigkeit den Reifen der Vergleichsbeispiele und der herkömmlichen
Beispiele wesentlich überlegen sind.
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Wie oben erwähnt wurde, wird gemäß der Erfindung das Auftreten und das Wachstum von Rissen,
die in den Randbereichen der gekreuzten Cordschichten leicht hervorgerufen werden, in vorteilhafter Weise
unter Kontrolle gehalten durch Rationalisieren der Verteilung der 100%-Elastizitätsmodule zwischen den
Beschichtungsgummis für die gekreuzten Cordschichten in dem Gürtel und dem Gummi in der Nähe des
Randbereichs dieser Schichten, oder weiterhin durch Anordnung eines neuen Gummielements auf den
Randbereichen der gekreuzten Cordschichten, und eine geringe Vergrößerung der Breite des
Beschichtungsgummis für die schmale Cordschicht, ohne irgendeine Störung bei der Struktur des Gürtels
selbst hervorzurufen, wodurch es möglich ist, die Ablösungsfestigkeit des Gürtels wesentlich zu verbessern.
Als Folge davon können gemäß der Erfindung Super-Radialluftreifen verwirklicht werden, die nicht nur
eine lange Nutzlebensdauer als neues Produkt haben können, sondern auch für eine wiederholte
Runderneuerung genügend geeignet sind.