DE3611222C1

DE3611222C1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE3611222C1
Application number: DE3611222A
Authority: DE
Inventors: Isamu Tokorozawa Saitama Imai
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1985-04-08
Filing date: 1986-04-04
Publication date: 1986-10-30
Also published as: US4751952A; JPS61232902A

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen mit hervorragenden Eigenschaften, wie man sie bisher noch nicht erreichen konnte, wobei der Karkassen-Cord im Falle von Radialreifen aus 4,6-Nylon und der Gürtel-Cord aus Stahl, Polyaramid, Polyester oder deren Verbundwerkstoffen besteht und bei den Gürtelreifen die Corde des Breakers oder der Karkasse daraus bestehen.

Bei üblichen Radial- oder Gürtelreifen besteht der Karkassen-Cord aus Stahl, Polyaramid, Nylon, Polyester, Rayon oder dergleichen. In Reifen für relativ hohe Drucke für schwere Beanspruchungen bestehen die Corde aus Stahl, Polyaramid und Polyester. Hingegen werden Nylon, Polyester, Rayon und dergleichen in Reifen für Personenwagen mit relativ geringem Druck angewandt. Der Grund dafür liegt darin, daß unter hohem Druck

und schwerer Belastung die Dehnung des Karkassen-Cords klein gehalten werden soll (der Modul soft hoch sein) und die Belastung der Gürtelkanten oder Karkassenkanten bei Radialreifen wird so klein als möglich gehalten, wobei der Modul bei Reifen für Personenwagen eher nieder sein soll im Hinblick auf den angestrebten'Fahrkomfort. Der Werkstoff für Karkassen-Corde, die sich im Mittelbereich eignen, wurden bisher angestrebt, indem der Reifendruck erhöht und damit der Rollwiderstand herabgesetzt wird, und die Radialreifen sich für Leichttransporter oder dergleichen einbürgerten. Obwohl Polyester und Nylon im allgemeinen für derartige Anwendungsgebiete entsprachen, kommt es bei den Polyestern zu einer Hydrolyse mit der Amin-Komponente im Gummi, so daß Gegenmaßnahmen erforderlich sind, um die Wärmeentwicklung im Reifen so gering wie möglich zu halten. Andererseits hat Nylon einen geringen Modul und eine große Dehnung unter der Einwirkung des Reifendrucks und der Last. Nylon entspricht daher hinsichtlich der Dauerhaftigkeit nicht ganz.

Was nun die erforderlichen Eigenschaften von Karkassen-Cord in Diagonalreifen anbelangt, so soll er hervor- γ

ragende Widerstandsfähigkeit gegen Biegeermüdung besitzen, wozu sich insbesondere Nylon eignet. Hingegen I

besteht ein großer Bedarf an einer Verbesserung des Kurvenverhaltens und einer Verringerung der Geräuschentwicklung bei derartigen Diagnolreifen, was durch die Anwendung von Polyester anstelle von Nylon erreicht werden kann. Polyester weist jedoch den Nachteil einer möglichen Hydrolyse im Gummi auf, so daß die Situation vorliegt, bei der Polyester nur in Reifen verwendet werden kann, die zu einer geringen Wärmeentwicklung neigen.

Aufgabe der Erfindung ist daher ein Luftreifen ohne obiger Schwierigkeiten und Nachteile durch Verbesserung des Cordwerkstoffs, und zwar gilt dies für Diagonal- und Gürtelreifen, deren Cordlagen sich hinsichtlich Beständigkeit und Ermüdungsfestigkeit, wie Nylon, und hinsichtlich des Moduls wie Polyester bei Verwendung als Karkassen-Cord verhalten.

Erfindungsgemäß wird daher 4,6-Nylon als Cordmaterial für die Karkasse bei Gürtelreifen und als Cordmaterial für Karkasse oder Breaker für Diagonalreifen verwendet, wodurch man bei den jeweiligen Anwendungsgebieten hervorragende Ergebnisse erzielt.
Bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen mit ringförmiger Lauffläche im Mittenteil sind die Seitenwandteile jeweils mit den entgegengesetzten Kanten der Lauffläche verbunden; die Wulstbereiche enthalten den Wulstdraht; die Karkasse erstreckt sich zwischen den beiden Wulstdrähten und ist über diese umgeschlagen und an den Enden fixiert. Ein Breaker besteht aus zwei oder mehreren Cordlagen, in denen die Corde in einem Winkel von 5 bis 60° zur Umfangsrichtung und zwischen Lauffläche und Karkasse angeordnet sind und sich in den benachbarten Lagen überkreuzen und die Corde der Karkasse oder des Breakers im wesentlichen aus 4,6-Nylon,

d. h. Polytetramethylenadipamid, bestehen; Die Corde erfüllen in dem Gummi des Reifens folgende Bedingungen:

E₂ = 5,0 - 9,0% _χ

E₂ + AS^ 13,0%

E₂ bedeutet die Dehnung in % eines Cords von 2,0 g/d und AS ist die Wärmeschrumpfung in %, gemessen an einem Cord bei 177⁰C unter einer Last von 20 g/Cord während 30 min. Der 100% Modul des Gummis soll zwischen 20 und 60 kg/cm² liegen, wobei 100% Modul den Modul des Gummis unter einer Spannung bei einer Dehnung von 100% bedeutet.

Der erfindungsgemäß verwendete Cord aus 4,6-Nylon hat eine geringere Wärmeschrumpfung als ein solcher aus 6,6-Nylon oder 6-Nylon und im wesentlichen die gleichen Eigenschaften im Gummi wie diese Produkte (JP-OS 59-88,911,59-88,910,59-87,140 und 59-76,914). Wesentlich ist jedoch, daß die Leistungsfähigkeit des

Reifens durch die im Gummi eingebetteten Corde bestimmt wird. Es gibt kein Beispiel, wonach 4,6-Nylon für Reifencorde mit hohem Modul angewandt worden ist. Selbst wenn der Modul auf irgendeine Weise durch Variieren der thermischen Bedingungen bei der Herstellung des Reifens beeinflußt würde, läßt sich der Cordmodul des Reifens nicht einstellen. Die Spannung und Temperatur der Corde während der Reifenvulkanisation sind wesentliche Faktoren. Natürlich ist es erforderlich, den gewünschten Modul durch Einstellung der Vulkanisationstemperatur und dem Druck während des Nachhärtens (PCI) für die entsprechenden Reifen einzustellen. Besitzt der Einbett-Gummi einen geringen Modul, so wird die Steifigkeit der Karkassenlagen unzureichend, während bei einem Einbett-Gummi mit hohem Modul die Widerstandsfähigkeit gegen Biegeermüdung herabgesetzt ist; es ist daher ein Ausgleich zu schaffen.

Ist nun E₂ bei den gummierten Cordlagen der Karkasse oder des Breakers nach der Erfindung >9, so ist eine vergleichbare Leistung wie bei Luftreifen mit Nylon-Karkassencorden kaum zu erreichen. Liegt jedoch E₂ unter 5%, so steigen andere Werte des Cords, insbesondere Wärmeschrumpfung, so daß es schwierig wird, Reifen mit gleichmäßiger Dimension während der Produktion herzustellen. E₂ ist ein Maß für den Modul und Λ S gibt die Größenordnung der Wärmeschrumpfung an, so daß E₂ + ASein Maß für die Beibehaltung des Moduls im Reifen ist. Das bedeutet, je kleiner E₂, um so besser ist der Reifen; jedoch AS wird mit sinkendem E₂ größer. Der Cord schrumpft unter der Wärmeeinwirkung bei der Reifenherstellung oder durch Wärmeentwicklung des Reifens beim Fahren, so daß E₂ zunehmen kann. Es ist daher wünschenswert, daß E₂ + AS kleiner, insbesondere nicht mehr als 13%, ist.

Der 100% Modul des Einbett-Gummis beträgt 20 bis 60 kg/cm². Ist er kleiner als 20 kg/cm², so ist die Steifigkeit des gummierten Cords in der Karkasse zu gering, so daß die Deformation mit der Zeit unter der Last des Reifens zunimmt, gleichbedeutend mit Verringerung der Haltbarkeit. Ist der 100% Modul andererseits größer als 60 kg/cm², ist zwar die Cord-Steifigkeit besser, jedoch wird das Input-Verhältnis gegenüber dem Cord mit der Zeit der Deformation größer, gleichbedeutend mit weitgehender Herabsetzung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Ermüdung der Corde.

Die Erfindung wird an den folgenden Beispielen weiter erläutert.

Beispiel 1

Sieben Arten von Gürtelreifen der Größe 700 R15 jeweils mit zwei Cordlagen in der Karkasse, deren Corde in der Tabelle 1 charakterisiert sind, wurden den Untersuchungen unterworfen. Die Reifen 1 und 2 sind Vergleichsreifen, da als Cordmaterial Polyester bzw. 6,6-Nylon diente. Die Reifen 3 und 4 sind erfindungsgemäße Reifen, die keine Beeinflussung von E₂ nach der Wärmebehandlung des Tauchens zeigen und E₂ der Corde in dem Reifen nicht mehr als 9% beträgt unter den Bedingungen des PCI. Reifen 5 ist wieder ein Vergleichsreifen, weil E₂ nicht weniger als 9% beträgt. Auch die Reifen 6 und 7 sind Vergleichsreifen, da der 100% Modul des Einbett-Gummis weniger als 20 bzw. mehr als 60 kg/cm² betrug.

Es wurden mit den Reifen folgende Untersuchungen durchgeführt und die Ergebnisse in der Tabelle 1 zusammengefaßt.

1. Haltbarkeit des Reifens (A)

Der Reifen wird auf einer Trommel mit 2 m Durchmesser anfangs mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h unter üblicher Last und Reifendruck gefahren und bei zunehmender Last um 20% in 8h bis zum Reifenbruch weitergefahren;

2. Haltbarkeit des Reifens (B)

Ein Reifen wird weiter auf einer Trommel mit 2 m Durchmesser unter der doppelten Last von normal bei Innendruck bis zum Bruch gefahren, und zwar mit 60 km/h, wobei die Wärmeentwicklung in der Lauffläche verringert wurde und es dabei zu einer Unordnung im Wulstbereich kam;

3. Haltbarkeit des Reifens (C)

Der Reifen wurde ununterbrochen auf obiger Trommel unter dem l,2fachen der üblichen Last bei üblichem Reifendruck bis zu 100 000 km gefahren. Die Unordnungen wurden bewertet nach Reifendruck und wenn die Fahrstrecke geschafft war, wurde die Reststärke des Cords bestimmt. Die Ermüdungseigenschaften des Reifens wurden in Bezug auf einen neuen Reifen bewertet.

Tabelle 1 (a)

60

Reifen

12 3 4 5 6 7

Cordmaterial

Karkasse Polyester 6,6-Nylon 4,6-Nylon 4,6-Nylon 4,6-Nylon 4,6-Nylon 4,6-Nylon

(den) (1500/2) (1260/2) (1260/2) (1260/2) (1260/2) (1260/2) (1260/2)

	Fortsetzung	Reifen	22,0	25	2	22,5	2	25	36 11 222	21,5	3	25	4	4	25	I	5	21,5	5	25	6	21,5	6	15	7	21,5	7	70	r
		1	5,0			7,0				7,0								7,0				7,0				7,0			'i •L
			18,0		20,0			19,0		20,7			19,0		19,0		19,0
5	nach Einbetten		200		140	3		180	9,5	180			140		100		180
	Festigkeit, kg	170 100	20 000	170 90	17 000		170 80	20 000	20,5	20 000	170 80	14 000	170 80	12 000	170 80	20 000
	E₂, %	4,0	100 000	4,0	80 000	4,0	100 000		100 000	2,0	90 000	4,0	55 000	4,0	60 000
	Bruchdehnung, %		60		60		90	170 80	90		92		90		60
10	PCI	22,0		22,5		21,5	Beispiel 1	6,5	21,0		21,5		21,5
	Temperature (D (2)	5,5		9,5	6,7			9,2		6,7		6,7
15	PCI Reifendruck, kg/cm²	18,5		22,0	18,1		21,5	20,4		18,1		18,1
	Cord im Reifen	4,5		6,0	5,6	6,9	4,5		5,6		5,6
	Festigkeit, kg	10,3	15,5	12,3	18,3	13,7	12,3	12,3
20	E₂, %				5,5
	Bruchdehnung, %	Reifen			12,4
	AS, %	1
	E₂ + AS, %
25	Tabelle 1 (b)

30
	Gummi
	M_m , kg/cm²
35	Reifen	t
	Haltbarkeitsprüfung	t
	A, %
	B, %
40	C,%
	Ermüdungseigen schaften, %
te
*5

Acht Arten von Diagonalreifen der Größe 700-15 mit vier Karkassenlagen und zwei Breakerlagen, deren Corde in der Tabelle 2 angegeben sind (6,6-Nylon, 840 d/2), wurden den Untersuchungen unterworfen, und zwar wurden die Kurvenstabilität (CP), der Verschleißwiderstand, die Lärmentwicklung in dB (A), der F. S.-Widerstand (Flex-Stop-resistance) und die Haltbarkeit ermittelt und die Ergebnisse in der Tabelle 2 zusammengefaßt.

a. Kurvenstabilität

Gleitwinkeln wurden einem Reifen 1° auf 1° gegen die Umfangsrichtung erteilt, während er gegen eine 3 m Trommel gedruckt mit einer Geschwindigkeit von 30 km/h unter üblicher Last und üblichem Innendruck gefahren wurde, die Axialkräfte des Reifens wurden bestimmt. Dividiert man die Kraft zum Zeitpunkt von 3° durch 3, so erhält man den Wert für die Kurvenkraft C. P.

b. Lärmprüfung

Der Reifen wurde über eine rauhe 3 m Trommel mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h unter üblicher Last und Innendruck in einer akustisch abgeschirmten Kammer gefahren und in unmittelbarer Nähe der Lauffläche der Schalldruck mit einem Mikrofon bestimmt und in dB (A) angegeben.

Wurde der Reifen Nr. 3 als 100 angesetzt, so ergeben sich die Verschleißwiderstände als Indices. Der F. S.Widerstand wurde nach dem Gefühl bewertet.

Die Dauerhaftigkeitsprüfung A wurde entsprechend vorgenommen, jedoch die Geschwindigkeit beginnend von
km/h alle 30 min um 10 kg/h erhöht. Die Geschwindigkeit, bei der ein Fehler auftrat, wird aufgezeichnet.
Im Haltbarkeitstest B läuft der Reifen über eine 2 m Trommel mit konstanter Geschwindigkeit von 60 km/h
unter üblichem Reifendruck und dem 1,5fachen der üblichen Last.

Tabelle 2 (a)

	Reifen	2*)	3*)	4	4	5	5	6*)	7*)	8*)
	1*)
Cordmaterial		Polyester	6,6-Nylon	4,6-Nylon	4,6-Nylon	4,6-Nylon	4,6-Nylon	4,6-Nylon
Karkasse	Rayon	(1500/2)	(1260/2)	(1260/2)	(1260/2)	(1260/2)	(1260/2)	(1260/2)
(den)	(1650/3)
nach Einbetten		22,0	23,0	21,0	20,7	21,0	21,0	21,0
Festigkeit, kg	24,0	5,5	8,0	7,0	9,3	7,0	7,0	7,0
E₂, %	4,0	18	21	19,0	20,5	19,0	19,0	19,0
Bruchdehnung, %	17,0	4,0	8,0	5,6	3,8	5,6	5,6	5,6
Wärme	1,2
schrumpfung, %
PCI
Temperatur, ⁰C		170	170	170	170	170	170	170
(D	170	95	90	80	80	80	110	80
(2)	100	6,0	6,0	6,0	8,0	6,0	6,0	6,0
PCI Reifen	6,0
druck, kg/cm²
Cord im Reifen		22,5	23,0	20,0	20,0	20,1	20,1	20,0
Festigkeit, kg	24,0	5,3	9,5	6,7	6,8	9,2	9,5	6,7
E₂, %	4,5	17,6	20,0	18,1	18,3	20,4	20,7	18,1
Bruchdehnung, %	17,5	4,3	7,0	5,6	5,7	4,5	4,2	5,6
AS, %	1,3	9,6	16,5	12,3	12,5	13,7	13,7	12,3
E₂ + AS, %	5,8
*) Vergleich
Tabelle 2 (b)
	Reifen	2*)	3*)	6*)	7*)	8*)
	1*)

Gummi	23	23	23	35	35	35	15	70
M_m%, kg/cm²
Reifen	140	135	100	125	124	102	101	120
CP	120	120	100	118	117	103	103	115
Verschleißindex	61	62	65	63	63	65	65	63
Lärm dB (A)	—	—	groß	—	—	groß- mittel	groß	—
F. S.-Widerstand	100	110	150	150	150	150	150	120
Haltbarkeits prüfung, km/h A	15 000 (CBU)	20 000 platzt	30 000 Fahr strecke geschafft	30 000 Fahr strecke geschafft	30 000 Fahr strecke geschafft	30 000 Fahr strecke geschafft	30 000 Fahr strecke geschafft	22 000 Auf trennung
B

*) Vergleich

Zusammenfassend kann also gesagt werden, daß erfindungsgemäß der Cord der Karkasse und/oder des Brea- λ

kers aus 4,6-Nylon besteht, dessen Dehnung E₁5 bis 9% und dessen Summe E₂+AS^ 13% ist für im Gummi des Reifens eingebettete Corde, während der 100% Modul des Gummis zwischen 20 und 60 kg/cm² liegt. Auf diese Weise lassen sich die Eigenschaften des Reifens, wie sich aus den Tabellen ergibt, insbesondere die Haltbarkeit von Gürtelreifen und die Kurvenstabilität und die Lärmentwicklung im Falle von Diagonalreifen, merklich verbessern.

35 f

Claims

Patentanspruch: ν

Luftreifen mit ringförmiger Lauffläche im Mittenbereich, deren Kanten mit den Seitenwänden verbunden sind und sich in diesen Wulstbereiche mit Wulstdrähten befinden und die Karkasse sich zwischen den Wulstdrähten erstreckt und um diese umgeschlagen ist und das Ende des Umschlags fixiert ist sowie ein Breaker vorgesehen ist aus zwei oder mehreren Cordlagen, in denen die Corde in einem Winkel von 5 bis 60% zur Umfangsrichtung liegen und sich zwischen Lauffläche und Karkasse befinden und sich in den benachbarten Lagen überkreuzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Corde der Karkasse und/oder des Breakers im wesentlichen aus Polytetramethylenadipat bestehen, eingebettet im Gummi des Reifens eine Dehnung E₂ zwischen 5 und 9% bei 2 g/den und eine Summe E₂ + AS S13% besitzen, wobei AS die prozentuale Wärmeschrumpfung der Corde bei 177° C unter einer Last von 20 g/Cord während 30 min bedeutet und der Einbett-Gummi einen 100% Modul von 20 bis 60 kg/cm² besitzt.