DE4119249A1

DE4119249A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE4119249A1
Application number: DE4119249A
Authority: DE
Inventors: Yukio Tozawa; Susumu Imamiya; Hiroyuki Kaido; Hisao Kato; Issei Nakakita
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1990-06-13
Filing date: 1991-06-11
Publication date: 1991-12-19
Also published as: FR2663265B1; FR2663265A1; US5603786A; JPH0446806A; JP2955767B2

Description

Die Erfindung betrifft Luftreifen, deren Gürtel mit Stahl cordeinlagen verstärkt sind.

Stahldrahtcord ist bekanntlich Cordeinlagen aus anderen Ma terialien hinsichtlich der physikalischen Festigkeit überle gen und wird daher u. a. als gürtelverstärkendes Element, insbesondere für den Protektor, der besonders stark belastet ist, umfangreich eingesetzt. Das spezifische Gewicht von Stahlcord ist jedoch relativ hoch; dies führt zu einem ent sprechend erhöhten Gewicht der Reifen - im Gegensatz zu der gewünschten Reduktion des Fahrzeuggewichts, um den Rollwi derstand auf der Fahrbahn und den Brennstoffbedarf zu redu zieren.

Die Flexibilität der Reifenelemente ist ein wesentlicher Faktor, um Probleme mit der Nachgiebigkeit des Reifens beim Abrollen auf der Fahrbahn zu vermeiden. Stahlcord in den Gürteln des Reifens ist theoretisch bevorzugt, wobei der Stahlcord aus möglichst viel Stahlfäden oder -drähten gebil det wird, die miteinander verdrillt sind, um eine erhöhte Flexibilität zu gewährleisten. Dies führt jedoch zu einer Zunahme der Leerräume in den Fasersträngen, die sich in Längsrichtung entlang der Cordachse erstrecken; dadurch kön nen Luft und Feuchtigkeit in die Leerräume eindringen und Korrosion oder Rosten des Cords verursachen. Bei den meisten Fahrzeugreifen neuerer Bauart wird daher eine Minimalzahl von zwei Stahldrähten verwendet, die miteinander verdrillt sind.

Wenn man zum Reduzieren des Reifengewichts die gesamte Quer schnittsfläche des Cords reduziert, würde sich die Stahl cordfestigkeit verringern. Daher ist vorgeschlagen worden, einen Stahlcord aus zwei miteinander verdrillten Drähten eines hochfesten Stahls mit hohem Kohlenstoffgehalt etwa ge mäß der JP-A-62-1 17 893 zu verwenden, wobei die zum Beschich ten oder Einbetten des Cords verwendete Gummimenge erhöht ist, um eine Auftrennung zwischen dem Beschichtungsgummi und dem Cord, insbesondere an den Rändern der Gürtel, möglichst zu verhindern. Je höher der Elastizitätsmodul des Beschich tungsgummis ist, um so geringer ist die für die Gürtel ver fügbare Flexibilität, so daß der Cord brechen oder reißen kann. Andererseits führt eine Zunahme des Gewichts des Be schichtungsgummis zu einer Erhöhung des Reifengewichts und seines Rollwiderstands.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Luftreifen mit Stahlcordgürtel zu schaffen, der ein relativ geringes Gewicht und einen reduzierten Rollwiderstand hat, und weitgehend immun gegen ein Ablösen des Cords von der Be schichtungsgummischicht an den Gürtelrändern ist, so daß ein Cordbruch oder -reißen vermieden wird.

Diese Aufgabe wird mit dem Merkmalen des Anspruchs gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt entlang der Meridianlinie eines Luftreifens;

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt eines Gürtelab schnitts des Reifens im vergrößerten Maßstab; und

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Rollwiderstandes des Reifens in Abhängigkeit von der mittleren Quer schnittsfläche des Beschichtungsgummis.

Gemäß Fig. 1 weist ein Luftreifen 100 für Kraftfahrzeuge ein Paar Wulste 101, eine Karkasse 102, die um die Wulstkerne 103 herum nach außen gefaltet ist, einen Protektor 104 und äußere und innere Gürtel 105 bzw. 106 auf, die sich zwischen der Karkasse 102 und dem Protektor 104 in Umfangsrichtung um den Reifen 100 erstrecken.

Die Gürtel 105 und 106 weisen jeweils mehrere Stahlcordein lagen 107 auf, die in eine Gummibahn oder Beschichtungsgummi 108 eingebettet sind (vgl. insbesondere Fig. 2).

Der Stahlcord 107 besteht aus zwei miteinander verdrillten Fäden oder Drähten aus hochzugfestem Stahl, der 0,80 bis 0,92 Gew.-% Kohlenstoff enthält. Bei einem Kohlenstoffgehalt von unter 0,80 Gew.-% ergibt sich eine Verringerung der Drahtfestigkeit. Ein Kohlenstoffgehalt von über 0,92 Gew.-% führt zu steifen Drähten, die auch schwer zu ziehen sind.

Der Beschichtungsgummi 108 hat einen Elastizitätsmodul (bei 100% Dehnung) im Bereich von 35 bis 55 kg/cm². Modulwerte kleiner als 35 kg/cm² weichen stark ab vom Modul des Cords 107 und würden zu einer Ablösung zwischen den Cordeinlagen 107 und dem Beschichtungsgummi 108 in den Gürteln 105, 106 führen. Modulwerte über 55 kg/cm² würden zum Bruch der Cord einlagen führen.

Ferner ist die Belegungsrate des Stahlcords 107 und dem Be schichtungsgummi 108 ein weiterer wesentlicher Faktor für die Cord/Gummi-Ablösung und für den Cordbruch. Die Bele gungsrate des Cords 107 wird wiedergegeben durch eine mitt lere Querschnittsfläche Sa (mm²) des Stahlcords 107 pro 1 mm Einheitsquerschnittsbreite entsprechend dem Durchmesser d (Fig. 2) des Stahlcords 107. Erfindungsgemäß liegt dieser Wert Sa im Bereich von 0,10 mm² bis 0,15 mm². Die mittlere Querschnittsfläche Sb für den Beschichtungsgummi liegt im Bereich von 1,00 mm² bis 1,45 mm² und kann in vorteilhafter Weise aue der Formel Sb = (t+d) × 1-Sa berechnet werden. Der Ausdruck "mittlere Querschnittsfläche" kennzeichnet eine Querschnittsfläche gemittelt aus mehreren, vorzugsweise fünf, Probenpunkten eines bestimmten Reifengürtels.

In Fig. 2 ist der Cord-Cord-Abstand t über die Verbindung der aneinandergrenzenden Gürtellagen 105 und 106 darge stellt, wobei dieser Abstand vorzugsweise im Bereich von 0,6 mm bis 0,9 mm liegt, um optimale Reifeneigenschaften zu er zielen und den Gummiverbrauch zur Verringerung des Reifenge wichts auf einem Minimum zu halten.

Die Tabelle I zeigt Daten von insgesamt neun verschiedenen Prüfreifen und eines Vergleichsreifens, die zum Prüfen der Reifeneigenschaften unter den nachstehenden Bedingungen ein gesetzt wurden:

Reifenspezifikation
Reifengröße:
195/70 R14
Gürtelstruktur:	Gemäß Fig. 1
Stahlcord:	Kohlenstoffgehalt 0,82 Gew.-%; Verdrillungsganghöhe 14,5 mm

Rollwiderstandsprüfung

Diese Prüfung erfolgte auf einer Drehtrommel bei 80 km/h, bei einem Reifendruck von 1,9 kg/cm², mit einer 5,5J-Felge (nach dem Standard ISO 3911) und bei einer Belastung von 520 kgf. Die Prüfergebnisse sind besser bei kleineren Werten im Vergleich zum Indexwert 100 für den Vergleichsreifen.

Gürteltrennprüfung

Diese Prüfung erfolgte auf einer Innenraumtrommel bei 60 km/h während 100 Stunden bei einem Luftdruck von 1,7 kg/cm², einer Felge von 5,5 J, einem Schlupfwinkel von ±3° und einer variablen Belastung von 390 ±130 kgf. Der Gürtel-Cord-Ablö sevorgang wurde überprüft durch Ausmessen des Ablösegrades der Gürtelzwischenlagen vom Gürtelende zur Gürtelmitte. Werte unter und über 2 mm sind als "gut ("O") bzw. "schlecht" ("X") bezeichnet.

Cordbruchprüfung

Diese Prüfung erfolgte auf einer Innenraumtrommel bei 25 km/h während 40 Stunden bei einem Luftdruck von 1,4 kg/cm², einer 5,5J-Felge, einem Schlupfwinkel von ±4° und einer variablen Belastung von 400 ±200 kgf. Eine Anzahl gebrochener Cordeinlagen von weniger oder mehr als 3 sind alle "gut" ("O") bzw. "schlecht" ("X") bezeichnet.

Aus den Prüfergebnissen gemäß Tabelle I ergibt sich, daß ein Wert Sa von weniger als 0,10 mm² (d. h. eine mittlere Quer schnittsfläche des Stahlcords pro 1 mm Einheitsquerschnitts breite entsprechend dem Durchmesser d des Stahlcords) auf eine erhöhte Cordbruchneigung hinweist, während ein Wert Sa von mehr als 0,15 mm² sich eine Reifengewichtszunahme und damit ein verschlechterter Rollwiderstand ergeben.

Das Diagramm gemäß Fig. 3 mit den Prüfergebnissen aus Ta belle I zeigt den verbesserten Rollwiderstand bei einem Wert Sb im Bereich von 1,00 mm² bis 1,45 mm², wobei Sb die mitt lere Querschnittsfläche des Beschichtungsgummis pro 1 mm Querschnittsbreite der Gürtellage ist. Die in Fig. 3 einge tragenen Nummern entsprechen den Reifennummern gemäß Tabelle I.

Tabelle I

Claims

Luftreifen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mehreren Gürtellagen (105, 106) mit jeweils Stahlcordeinlagen im Be schichtungsgummi, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stahl cord (107) aus zwei miteinander verdrillten Drähten aus Stahl besteht, der 0,80 bis 0,92 Gew.-% Kohlenstoff enthält, daß die Stahlcordeinlagen (107) zwischen benachbarten Gür tellagen (105, 106) im Abstand (t) von 0,6 bis 0,9 mm ange ordnet sind, daß der Beschichtungsgummi einen Elastizitäts modul (bei 100% Dehnung) von 35 bis 55 kg/cm² hat, daß jede Stahlcordeinlage eine mittlere Querschnittsfläche (Sa) von 0,10 bis 0,15 mm² pro 1 mm Querschnittsbreite entsprechend einem Durchmesser (d) des Cords in der Gürtellage (105, 106) hat, und daß der Beschichtungsgummi eine mittlere Quer schnittsfläche (Sb) von 1,00 bis 1,45 mm² pro 1 mm Quer schnittsbreite der Gürtellage (105, 106) hat.