DE102019218723A1 - Steel cord and pneumatic vehicle tires with such a steel cord in at least one belt ply - Google Patents
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Abstract
Stahlkord (2) der Konstruktion 1+2 als Festigkeitsträger in Gürtellagen (3) von Fahrzeugluftreifen radialer Bauart aus drei Filamenten (1) gleichen Durchmessers (df) von 0,20 mm bis 0,45 mm und mit einer Zugfestigkeit von 3.000 N/mm2bis 4.000 N/mm2, wobei zwei Filamente (1) miteinander mit einer ersten Schlaglänge und diese mit dem dritten Filament (1) mit einer zweiten Schlaglänge vertwistet sind.Die zweite Schlaglänge beträgt 9,00 mm bis 24,00 mm, das Verhältnis der ersten Schlaglänge zur zweiten Schlaglänge beträgt 0,75 bis 1,25.Steel cord (2) of construction 1 + 2 as reinforcement in belt layers (3) of pneumatic vehicle tires of radial design made of three filaments (1) of the same diameter (df) from 0.20 mm to 0.45 mm and with a tensile strength of 3,000 N / mm2bis 4,000 N / mm2, whereby two filaments (1) are twisted together with a first lay length and these are twisted with the third filament (1) with a second lay length. The second lay length is 9.00 mm to 24.00 mm, the ratio of the first Lay length to the second lay length is 0.75 to 1.25.
Description
Die Erfindung betrifft einen Stahlkord der Konstruktion 1+2 als Festigkeitsträger in Gürtellagen von Fahrzeugluftreifen radialer Bauart aus drei Filamenten gleichen Durchmessers von 0,20 mm bis 0,45 mm und mit einer Zugfestigkeit von 3.000 N/mm2 bis 4.000 N/mm2, wobei zwei Filamente miteinander mit einer ersten Schlaglänge und diese mit dem dritten Filament mit einer zweiten Schlaglänge vertwistet sind. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen radialer Bauart mit zumindest einer Gürtellage aus in ein Gummimaterial unter gegenseitigen Abständen eingebetteten Stahlkorden.The invention relates to a steel cord of construction 1 + 2 as a reinforcement in belt layers of pneumatic vehicle tires of radial design made of three filaments of the same diameter from 0.20 mm to 0.45 mm and with a tensile strength of 3,000 N / mm 2 to 4,000 N / mm 2 , wherein two filaments are twisted together with a first lay length and these are twisted with the third filament with a second lay length. The invention further relates to a pneumatic vehicle tire of the radial type with at least one belt layer made of steel cords embedded in a rubber material at mutual distances.
Die mit Stahlkorden als Festigkeitsträger verstärkten Gürtellagen in Fahrzeugluftreifen haben neben ihrer eigentlichen Aufgabe, die Umfangssteifigkeit des Fahrzeugluftreifens und damit eine lange Lebensdauer und Laufleistung des Fahrzeugluftreifens sicherzustellen, auch eine hohe Durchstoßfestigkeit im Fahrbetrieb aufzuweisen und in bestimmten Ländern auch das Bestehen von sogenannten Plunger-Tests (Durchstichtests) sicherzustellen. Insbesondere rollwiderstandsoptimierte, besonders dünne Gürtellagen mit entsprechend ausgeführten Stahlkorden können diesbezüglich oft nicht genügen. Massivere Stahlkordkonstruktionen, wie beispielsweise Konstruktionen des Typs 3+6, führen zu dicken Gürtelpaketen mit einem hohen Hystereseanteil durch einen hohen Anteil an Gürtelgummierung und tragen zu einem Anstieg des Rollwiderstandes des Reifens bei. Ist es ferner zum Bestehen von sogenannten Plunger-Tests erforderlich, eine hohe Durchstichfestigkeit des zu gewährleisten, so wird vor allem die Anzahl der Stahlkorde in den Gürtellagen, die Korddichte, angehoben, um das zwischen den Stahlkorden verbliebene Gummivolumens zu reduzieren, wodurch die Gefahr von verminderter Dauerhaltbarkeit des Gürtels durch Ermüdung und Durchtrennung der Gummierung in diesen hochbelasteten Bereichen ansteigt. Die Verwendung dicker Stahlkordkonstruktionen erhöht das Risiko von Gürtelbrüchen, da derartigen Stahlkorde eine relativ geringe Dauerhaltbarkeit aufweisen. Bestimmte übliche Stahlkordkonstruktionen, wie beispielsweise Konstruktionen des Typs 2+2, erfordern zusätzlich eine große Gürtelgummierungsdicke, da die Gesamtdicke der Stahlkorde über ihre Länge stark variiert. Werden Stahlkorde mit größerer Zugfestigkeit verwendet, so verbessert dies zwar die Durchstichfestigkeit des Gürtels, verringert jedoch nicht den Rollwiderstand, da die Menge an Hysterese generierendem Gummimaterial gleichbleibt.The belt plies in pneumatic vehicle tires reinforced with steel cords as reinforcements have, in addition to their actual task of ensuring the circumferential rigidity of the pneumatic vehicle tire and thus a long service life and mileage of the pneumatic vehicle tire, also have a high puncture resistance when driving and in certain countries also pass so-called plunger tests ( Puncture tests). In particular, particularly thin belt layers with optimized rolling resistance and appropriately designed steel cords are often insufficient in this regard. More massive steel cord constructions, such as constructions of the type 3 + 6, lead to thick belt packages with a high proportion of hysteresis due to a high proportion of belt rubber and contribute to an increase in the rolling resistance of the tire. If it is also necessary to ensure a high puncture resistance of the so-called plunger tests, the number of steel cords in the belt layers, the cord density, is increased in order to reduce the rubber volume remaining between the steel cords, thereby reducing the risk of Reduced durability of the belt due to fatigue and severing of the rubber coating in these highly stressed areas increases. The use of thick steel cord constructions increases the risk of belt breakage, since such steel cords have a relatively low durability. Certain common steel cord constructions, such as constructions of the type 2 + 2, additionally require a large thickness of belt gum because the total thickness of the steel cords varies greatly along their length. If steel cords with greater tensile strength are used, this improves the puncture resistance of the belt, but does not reduce the rolling resistance, since the amount of rubber material which generates hysteresis remains the same.
Aus der
Die eingangs erwähnten Stahlkorde der Konstruktion 1+2 eignen sich grundsätzlich gut zur Verstärkung von Gürtellagen in Fahrzeugluftreifen, da sie eine über ihre Länge gleichbleibende Dicke aufweisen und eine gute Gummidurchdringung gewährleisten.The steel cords of construction 1 + 2 mentioned at the beginning are basically well suited for reinforcing belt layers in pneumatic vehicle tires, since they have a constant thickness over their length and ensure good rubber penetration.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Stahlkorde der Konstruktion 1+2 zur Verwendung als Festigkeitsträger in Gürtellagen derart zu verbessern, dass sie besonders gut an das Seitenkraftpotential des Reifens angepasst sind, insbesondere eine hohe Schräglaufsteifigkeit des Reifens sicherstellen, und das Handlingverhalten des Reifens positiv beeinflussen.The invention is based on the object of improving steel cords of construction 1 + 2 for use as reinforcement in belt plies in such a way that they are particularly well adapted to the tire's side force potential, in particular ensure a high degree of cornering rigidity of the tire, and positively influence the handling behavior of the tire .
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Stahlkord der Konstruktion 1+2, bei welchem die zweite Schlaglänge 9,00 mm bis 24,00 mm und das Verhältnis der ersten Schlaglänge zur zweiten Schlaglänge 0,75 bis 1,25 betragen.The object is achieved according to the invention with a steel cord of construction 1 + 2, in which the second lay length is 9.00 mm to 24.00 mm and the ratio of the first lay length to the second lay length is 0.75 to 1.25.
Stahlkorde der Konstruktion 1+2 mit einem Schlaglängenverhältnis gemäß der Erfindung zeigen ein für gute Handlingeigenschaften und eine hohe Schräglaufsteifigkeit des Reifens vorteilhaftes Kompressionsverhalten. Die Stahlkorde werden bis zu einer Kompression von ca. 1% noch nicht plastisch verformt, wodurch sie bei ihrer Verwendung in den Gürtellagen eines Reifens für eine hohe Schräglaufsteifigkeit bei hoher Last sorgen. Die Kompressionskraft nimmt beim Erreichen der maximalen Kompression nicht schlagartig ab, sondern hat ein relativ „breites“ Kraftmaximum. Dieses Kompressionsverhalten ist für die Handlingeigenschaften des Reifens besonders vorteilhaft.Steel cords of construction 1 + 2 with a lay length ratio according to the invention show a compression behavior which is advantageous for good handling properties and a high cornering rigidity of the tire. The steel cords are not yet plastically deformed up to a compression of approx. 1%, which means that when they are used in the belt layers of a tire they ensure a high degree of cornering rigidity at high loads. The compression force does not suddenly decrease when the maximum compression is reached, but has a relatively “broad” maximum force. This compression behavior is particularly advantageous for the handling properties of the tire.
Bei einer bevorzugten Ausführung beträgt das Verhältnis der ersten Schlaglänge zur zweiten Schlaglänge 0,90 bis 1,10. Dieses Schlaglängenverhältnis bewirkt ein besonders vorteilhaftes Kompressionsverhalten des Stahlkordes in Gürtellagen.In a preferred embodiment, the ratio of the first lay length to the second lay length is 0.90 to 1.10. This lay length ratio causes a particularly advantageous compression behavior of the steel cord in belt layers.
Bevorzugt weisen die Filamente des Stahlkordes Durchmesser von 0,26 mm bis 0,40 mm auf. Der Durchmesser der Filamente wird dabei an den jeweiligen Einsatzzweck und die Bauart des Reifens angepasst, wobei Filamente mit Durchmessern von 0,26 mm bis 0,40 mm für einen Einsatz der Stahlkorde in Gürtellagen in PKW-Reifen bis schwereren C-Reifen besonders gut geeignet ist.The filaments of the steel cord preferably have a diameter of 0.26 mm to 0.40 mm. The diameter of the filaments is adapted to the respective application and the type of tire, with filaments with diameters from 0.26 mm to 0.40 mm being particularly well suited for use of the steel cords in belt layers in car tires up to heavier C-tires is.
Bevorzugt sind die Filamente im Stahlkord aus hochzugfestem Stahl gefertigt, wobei die Zugfestigkeit von Filamenten mit Durchmessern von 0,20 mm bis 0,30 mm 3.500 N/mm2 bis 4.000 N/mm2, die Zugfestigkeit von Filamenten mit einem Durchmesser von 0,30 mm bis 0,45 mm 3.000 N/mm2 bis 3.600 N/mm2 beträgt.The filaments in the steel cord are preferably made of high tensile strength steel, the tensile strength of filaments with a diameter of 0.20 mm to 0.30 mm being 3,500 N / mm 2 to 4,000 N / mm 2 , the tensile strength of filaments with a diameter of 0, 30 mm to 0.45 mm is 3,000 N / mm 2 to 3,600 N / mm 2 .
Die zweite Schlaglänge, welche die Schlaglänge des Stahlkordes ist, ist auf vorteilhafte Weise an den jeweiligen Filamentdurchmesser angepasst. Bevorzugt beträgt die zweite Schlaglänge bei Filamenten mit einem Durchmesser von 0,20 mm bis 0,30 mm 9,00 mm bis 18,0 mm, bei Filamenten mit einem Durchmesser > 0,30 mm bis 0,45 mm 14,00 mm bis 24,00 mm.The second lay length, which is the lay length of the steel cord, is advantageously adapted to the respective filament diameter. The second lay length for filaments with a diameter of 0.20 mm to 0.30 mm is preferably 9.00 mm to 18.0 mm, for filaments with a diameter> 0.30 mm to 0.45 mm, 14.00 mm to 24.00 mm.
Werden Filamente im Stahlkord mit einem Durchmesser von 0,20 mm bis 0,30 mm verwendet, so beträgt deren Bruchkraft gemäß ASTM D 2969 bevorzugt 300 N bis 800 N, bei Filamenten mit einem Durchmesser > 0,30 mm bis 0,45 mm beträgt die Bruchkraft gemäß ASTM D 2969 720 N bis 1.600 N.If filaments in the steel cord with a diameter of 0.20 mm to 0.30 mm are used, their breaking strength according to ASTM D 2969 is preferably 300 N to 800 N, for filaments with a diameter> 0.30 mm to 0.45 mm the breaking force according to ASTM D 2969 720 N to 1,600 N.
Für den Einsatz in Gürtellagen von PKW-Reifen sind solche Stahlkorde besonders gut geeignet, deren Filamente einen Durchmesser von 0,25 - 0,29 mm und eine Zugfestigkeit von 3.500 N/mm2 bis 3.890 N/mm2 aufweisen, wobei die zweite Schlaglänge 13,00 mm bis 15,00 mm beträgt. Stahlkorde zur Verwendung in Gürtellagen von PKW-Reifen besitzen daher einen relativ kleinen Durchmesser, sodass die Gürtelgummierung relativ dünn sein kann, wobei das Schlaglängenverhältnis gute Handlingeigenschaften und eine hohe Schräglaufsteifigkeit sicherstellt. Ein als Festigkeitsträger in Gürtellagen von C-Reifen besonders geeigneter Stahlkord weist diese Vorteile vor allem dann auf, wenn er gemäß einer bevorzugten Ausführung Filamente mit einem Durchmesser von 0,37 - 0,41 mm aufweist, deren Zugfestigkeit 3.240 N/mm2 bis 3.590 N/mm2 beträgt, wobei die zweite Schlaglänge 19,00 mm bis 21,00 mm beträgt.Steel cords whose filaments have a diameter of 0.25-0.29 mm and a tensile strength of 3500 N / mm 2 to 3890 N / mm 2 are particularly suitable for use in the belt layers of car tires, the second lay length Is 13.00 mm to 15.00 mm. Steel cords for use in belt plies of automobile tires therefore have a relatively small diameter, so that the belt rubber coating can be relatively thin, the lay length ratio ensuring good handling properties and high cornering rigidity. A steel cord which is particularly suitable as a reinforcement in the belt layers of C-tires has these advantages above all if, according to a preferred embodiment, it has filaments with a diameter of 0.37-0.41 mm whose tensile strength is 3,240 N / mm 2 to 3,590 N / mm 2 , the second lay length being 19.00 mm to 21.00 mm.
Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen radialer Bauart mit zumindest einer Gürtellage aus in ein Gummimaterial unter gegenseitigen Abständen eingebetteten Stahlkorden, welche gemäß der Erfindung ausgeführt sind.The invention further relates to a pneumatic vehicle tire of the radial type with at least one belt ply made of steel cords embedded in a rubber material at mutual distances, which are designed according to the invention.
Das Gummimaterial der Gürtellagen, in welche Stahlkorde gemäß der Erfindung eingebettet sind, wird auf besonders vorteilhafte Weise zur Unterstützung und Erzielung besonders guter Handling- und Schräglaufeigenschaften auf besonders vorteilhafte Weise an die Stahlkorde angepasst.The rubber material of the belt layers, in which steel cords according to the invention are embedded, is adapted in a particularly advantageous manner to the steel cords to support and achieve particularly good handling and skewing properties.
Diesbezüglich sind einige physikalische Eigenschaften des Gummimaterials der Gürtellagen von besonderer Bedeutung und besonders vorteilhaft. Bevorzugt weist das Gummimaterial der Gürtellagen eine Reißfestigkeit gemäß DIN 53504 von 10 N/mm2 bis 30 N/mm2, insbesondere von 13 N/mm2 bis 20 N/mm2, auf. Des Weiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gummimaterial der Gürtellagen eine Reißdehnung gemäß DIN 53504 von 200 % bis 600 %, vorzugsweise von 230 % bis 450 %, aufweist. Auch die Härte des Gummimaterials spielt bezüglich der Abstimmung auf den erfindungsgemäßen Stahlkord eine besondere Rolle, bevorzugt beträgt die Shore Härte A des Gummimaterials der Gürtellagen gemäß DIN 535015 60 bis 90, insbesondere 70 bis 85.In this regard, some physical properties of the rubber material of the belt layers are of particular importance and particularly advantageous. The rubber material of the belt layers preferably has a tear strength according to DIN 53504 of 10 N / mm 2 to 30 N / mm 2 , in particular 13 N / mm 2 to 20 N / mm 2 . Furthermore, it is particularly advantageous if the rubber material of the belt layers has an elongation at break according to DIN 53504 of 200% to 600%, preferably 230% to 450%. The hardness of the rubber material also plays a special role with regard to the coordination with the steel cord according to the invention; the Shore A hardness of the rubber material of the belt layers according to DIN 535015 is preferably 60 to 90, in particular 70 to 85.
Neben der Shore Härte A kommt auch der Rückprallelastizität des Gummimaterials bezüglich einer besonders vorteilhaften Abstimmung auf den Stahlkord Bedeutung zu. Das Gummimaterial der Gürtellagen weist daher eine Rückprallelastizität gemäß DIN 53515 von 30 bis 50, vorzugweise von 35 bis 45 bei Raumtemperatur und von 40 bis 65, vorzugsweise von 45 bis 60, bei 70° C auf.In addition to the Shore A hardness, the rebound resilience of the rubber material is also important with regard to a particularly advantageous coordination with the steel cord. The rubber material of the belt layers therefore has a rebound resilience according to DIN 53515 of 30 to 50, preferably from 35 to 45 at room temperature and from 40 to 65, preferably from 45 to 60, at 70.degree.
Ist der Fahrzeugluftreifen ein C- oder CP-Reifen, dessen nomineller Innendruck gemäß E.T.R.T.O.- Standards 5,25 bar bis 6,00 bar beträgt, besitzt er besonders gute Handlingeigenschaften und eine gut abgestimmte Schräglaufsteifigkeit, wenn seinen Gürtellagen einen erfindungsgemäße Stahlkorde in einer Korddichte von 60 bis 85 EPDM mit einem Kordabstand von 0,32 mm bis 0,81 mm enthalten, wobei die Dicke der Gummierungsschicht der Gürtellagen ober- und unterhalb der Stahlkorde 0,10 mm bis 0,25 mm beträgt.If the pneumatic vehicle tire is a C or CP tire, the nominal internal pressure of which is 5.25 bar to 6.00 bar according to ETRTO standards, it has particularly good handling properties and well-coordinated cornering rigidity if its belt plies have a steel cord according to the invention with a cord density of 60 to 85 EPDM with a cord spacing of 0.32 mm to 0.81 mm, the thickness of the rubber coating of the belt layers above and below the steel cords being 0.10 mm to 0.25 mm.
Bei C- oder CP-Reifen, deren nomineller Innendruck gemäß E.T.R.T.O.- Standards 3,25 bar bis 5,50 bar beträgt, werden bevorzugterweise die erfindungsgemäß ausgeführten Stahlkorde in den Gürtellagen derart vorgesehen, dass die Korddichte der Stahlkorde 80 bis 115 EPDM und der Kordabstand 0,24 mm bis 0,62 mm beträgt, wobei die Dicke der Gummierungsschicht ober- und unterhalb der Stahlkorde 0,10 mm bis 0,25 mm beträgt.In the case of C or CP tires, the nominal internal pressure of which according to ETRTO standards is 3.25 bar to 5.50 bar, the steel cords designed according to the invention are preferably provided in the belt layers in such a way that the cord density of the steel cords is 80 to 115 EPDM and the cord spacing 0.24 mm to 0.62 mm, the thickness of the rubber coating above and below the steel cords being 0.10 mm to 0.25 mm.
PKW-, C- oder CP-Reifen, deren nomineller Innendruck gemäß E.T.R.T.O.- Standards 2,50 bar bis 3,75 bar beträgt und welche in ihren Gürtellagen Stahlkorde gemäß der Erfindung enthalten, sind derart ausgeführt, dass die Korddichte der Stahlkorde 70 bis 100 EPDM und ihr Kordabstand 0,37 mm bis 0,80 mm beträgt, wobei die Dicke der Gummierungsschicht ober- und unterhalb der Stahlkorde ebenfalls 0,10 mm bis 0,25 mm beträgt.Passenger car, C or CP tires, the nominal internal pressure of which is 2.50 bar to 3.75 bar according to ETRTO standards and which contain steel cords according to the invention in their belt layers, are designed in such a way that the cord density of the steel cords 70 to 100 EPDM and their cord spacing is 0.37 mm to 0.80 mm, the thickness of the rubber coating above and below the steel cords also being 0.10 mm to 0.25 mm.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen
-
1a bis1d Querschnitte im Längenverlauf eines Stahlkordes der Konstruktion 2+2 gemäß dem Stand der Technik, -
2 einen Abschnitt eines Querschnittes eines zweilagigen Gürtels eines Fahrzeugluftreifens mit Stahlkorden der Konstruktion 2+2, -
3 einen Querschnitt eines Stahlkordes der Konstruktion 3+6 gemäß dem Stand der Technik, -
4 einen Abschnitt eines Querschnittes eines zweilagigen Gürtels eines Fahrzeugluftreifens mit Stahlkorden der Konstruktion 3+6, -
5 einen Querschnitt eines Stahlkordes gemäß der Erfindung und -
6 einen Abschnitt eines Querschnittes eines zweilagigen Gürtels eines Fahrzeugluftreifens mit Stahlkorden gemäß der Erfindung.
-
1a to1d Cross-sections along the length of a steel cord of construction 2 + 2 according to the state of the art, -
2 a section of a cross section of a two-layer belt of a pneumatic vehicle tire with steel cords of construction 2 + 2, -
3rd a cross-section of a steel cord of construction 3 + 6 according to the prior art, -
4th a section of a cross section of a two-layer belt of a pneumatic vehicle tire with steel cords of construction 3 + 6, -
5 a cross section of a steel cord according to the invention and -
6th a portion of a cross section of a two-ply belt of a pneumatic vehicle tire with steel cords according to the invention.
Die Filamente
Stahlkorde
Die Stahlkorde
- Reißfestigkeit [N/mm2] (gemäß DIN 53504): 10-30, vorzugsweise 13-20,
- Reißdehnung [%] (gemäß DIN 53504): 200-600, vorzugsweise 230-450,
- Shore Härte A (gemäß DIN 53505): 60-90, vorzugsweise 70-85,
- Rückprallelastizität bei Raumtemperatur (gemäß DIN 53512): 30-55, vorzugsweise35-48, Rückprallelastizität bei 70°C (gemäß DIN 53512): 40-65, vorzugsweise 45-60.
- Tear strength [N / mm 2 ] (according to DIN 53504): 10-30, preferably 13-20,
- Elongation at break [%] (according to DIN 53504): 200-600, preferably 230-450,
- Shore hardness A (according to DIN 53505): 60-90, preferably 70-85,
- Rebound elasticity at room temperature (according to DIN 53512): 30-55, preferably 35-48, rebound elasticity at 70 ° C (according to DIN 53512): 40-65, preferably 45-60.
Wie bereits erwähnt findet der Stahlkord
In der nachstehenden Tabelle 3 sind für Reifen für drei verschiedene Einsatzzwecke, die mit Stahlkorden
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1, 1', 1''1, 1 ', 1' '
- FilamentFilament
- 2, 2', 2''2, 2 ', 2' '
- StahlkordSteel cord
- 3, 3', 3''3, 3 ', 3' '
- GürtellageBelt position
- aa
- KordabstandCord spacing
- dgdg
- Dicke der GummierungschichtThickness of the gum layer
- d, d', d''d, d ', d' '
- Durchmesser des StahlkordesDiameter of the steel cord
- dfdf
- FilamentdurchmesserFilament diameter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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