DE60022790T2

DE60022790T2 - Stahlseil zur verstärkung von gummiartikeln, gummi und stahlseile aufweisendes verbundmaterial, radialluftreifen, radialluftreifen für motorräder sowie luftreifen

Info

Publication number: DE60022790T2
Application number: DE60022790T
Authority: DE
Inventors: Sumito Nakagawa; Go Nagaya
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2020-11-18
Also published as: ES2248146T3; US7562684B2; US20050241741A1; WO2001090478A1; EP1284318B1; EP1284318A1; DE60022790D1; EP1284318A4

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft einen Stahlkord zum Verstärken eines Gummiartikels, der eine ausgezeichnete Haltbarkeit hat, einen Gummi-Stahl-Verbundstoff, der in der Lage ist, die Vorteile eines solchen Kords zu genießen, und einen Reifen, bei dem besonders die Haltbarkeit und der Fahrkomfort durch das Anwenden eines solchen Kords verbessert werden.
STAND DER TECHNIK
In einem Luftreifen als einem typischen Beispiel eines Gummiartikels, besonders einem unter einem verhältnismäßig niedrigen Innendruck verwendeten Reifen zur Verwendung bei einem Personenkraftwagen, einem Lieferwagen oder dergleichen, werden Kords aus organischen Fasern, wie beispielsweise Polyesterkord, Reyonkord, Nylonkord und dergleichen, als Verstärkungselement einer Karkasse verwendet, die ein Gerüst des Reifens bildet. Da ein gemäßigter Fahrkomfort besonders bei dem PKW-Reifen erforderlich ist, werden Kords aus organischen Fasern gewählt, die einen niedrigen Spannungswert (Modul) bei einer gleichbleibenden Dehnung haben.
Da die organische Faser einen verhältnismäßig niedrigen Modul hat und ein solcher Modul durch eine Hochtemperaturbehandlung beim Vulkanisieren des Reifens verringert wird, gibt es den Nachteil, daß es erforderlich ist, eine Kühlung auszuführen, während in den Reifen Luft eingespeist wird, um einen gleichbleibenden Innendruck aufrechtzuerhalten, oder das sogenannte Nachvulkanisierungsaufblasen (PCI – post cure inflation) unmittelbar nach dem Abschluß des Vulkanisierschritts, um ein Schrumpfen des Kords zu verhindern.
Und außerdem ist es erforderlich, die organische Faser einer Haftbehandlung zu unterziehen, um ein Haften an Gummi zu ermöglichen, so daß es das Problem gibt, daß die Produktivität des Reifens schlecht ist.
Darüber hinaus gibt es Probleme bei der Haftungshaltbarkeit zwischen organischer Faser und Gummi und der Wärmebeständigkeit der organischen Faser selbst unter einer höheren Temperatur. Zum Beispiel ist zu befürchten, daß auf Grund einer mit Hochgeschwindigkeitslauf verbundenen Wärmeerzeugung ein Abschälen bei der Haftung zwischen Kord und Gummi oder ein Verschmelzen des Kords verursacht wird.
In diesem Zusammenhang haben Stahlkords eine hohe Wärmebeständigkeit und sind mit Blick auf die Veränderung des Moduls und der Haftungshaltbarkeit vorteilhaft, so daß versucht wird, den Stahlkord als Karkassenlagenkord in dem PKW-Reifen anzuwenden.
Da der Modul des Stahlkords jedoch zu hoch ist, gibt es den Nachteil, daß bei einer solchen Art von Reifen, bei dem die Verformung des Seitenwandabschnitts groß ist, wie bei dem PKW-Reifen, die Verschlechterung des Fahrkomforts nicht vermieden werden kann.
Und außerdem hat der Stahlkord, verglichen mit dem Kord aus organischer Faser, einen sehr hohen Druckmodul. Daher kann der Stahlkord, wenn er als Karkassenlagenkord in dem unter einem verhältnismäßig niedrigen Innendruck verwendeten PKW-Reifen angewendet wird, die wiederholte Einwirkung von Druckverformung, wie sie zum Beispiel durch Knickverformung bei der Kurvenfahrt in einem großen Lenkwinkel verkörpert wird, nicht aushalten, und deshalb wird der Bruch des Kords verursacht. Dies ist ein großes Hindernis bei der Anwendung des Stahlkords auf die Karkassenlage.
Andererseits unterscheidet sich ein Motorradreifen in der Kurvenfahrtcharakteristik wesentlich von einem Vierradfahrzeugreifen, so daß sich die Entwicklung des Motorrad-Radialreifens verzögerte: Das heißt, die Kurvenfahrt des Motorradreifens wird verwirklicht durch Einwärtsneigen des Reifens bei der Kurvenfahrt, so daß sich ein Überhöhungswinkel ergibt, und Erzeugen eines Überhöhungsdrucks entsprechend der Größe des Überhöhungswinkels. Im Gegensatz dazu beruht die Kurvenfahrt des Vierradfahrzeugs auf einer Seitenführungskraft, erzeugt entsprechend der Größe eines Rutschwinkels, der dem Reifen durch ein Betätigen eines Griffs ohne Neigen des Reifens gegeben wird. Daher unterscheidet sich eine Profilform einer Lauffläche beträchtlich zwischen dem Motorradreifen und dem Vierradfahrzeugreifen. Bei dem Motorradreifen hat die Lauffläche eine Bogenform, die sich zwischen einem Paar von Seitenwänden hinauf zu Positionen, die einer maximalen Breite des Reifens in einer breitseitigen Richtung des Reifens entsprechen, erstreckt, und kann selbst an einem seitlichen Endbereich der Lauffläche eine Bodenberührungsform von nicht weniger als einem bestimmten Wert sichern, wenn der Überhöhungswinkel zunimmt. Bei dem Motorradreifen, der eine solche Laufflächenform hat, wird die Steifigkeit des Seitenabschnitts nicht gesichert, selbst wenn die Karkasse einfach zu einer Radialkarkasse gemacht wird, so daß sich die Anwendung der Radialstruktur, verglichen mit dem Vierradfahrzeugreifen, verzögert hat. Unter solchen Umständen werden verschiedene Techniken entwickelt, um die Radialstruktur bei dem Motorradreifen zu etablieren.
Zum Beispiel wird, um die Steifigkeit des Seitenabschnitts bei dem Motorradreifen, der eine Diagonalstruktur hat, zu sichern, eine Karkasse, die aus wenigstens zwei Lagen besteht, die jede in einem Neigungswinkel von etwa 30–40° im Verhältnis zu einer Äquatorialebene des Reifens angeordnete Kords enthält, so angewendet, daß sich die Kords zwischen den Lagen miteinander kreuzen. In diesem Fall wird jedoch die Biegesteifigkeit des Laufflächenabschnitts höher, so daß die Geradeauslaufstabilität behindert wird.
Um das obige Problem zu lösen, offenbart JP-B-7-41764, daß dem Motorradreifen, der eine Radialstruktur hat, durch das Aufbauen eines Gürtels mit wesentlich parallel zur Äquatorialebene angeordneten Stahlkords eine ausgezeichnete Geradeauslaufstabilität gegeben wird. Außerdem wird der Begriff „Geradeauslaufstabilität" als Konvergenz gegenüber einer äußeren Störung während des Laufs definiert.
Wenn die Stahlkords wesentlich parallel zur Äquatorialebene des Reifens angeordnet werden, verursacht das erneut das Problem, daß die Kords in dem Gürtel die wiederholten Einwirkungen von Druckverformung, wie sie durch die im Laufflächenabschnitt erzeugte Biegeverformung während des Laufens des Reifens unter Belastung verkörpert wird, nicht aushalten, und schließlich wird der Bruch des Kords verursacht. Das heißt, der herkömmliche Stahlkord hat einen verhältnismäßig hohen Druckmodul, so daß das Knicken in einem Teil des Kords erzeugt wird, selbst wenn die auf den Kord ausgeübte Druckverformung klein ist. Falls weiter eine Druckeinwirkung auf den Kord ausgeübt wird, schreitet die Biegeverformung in einem solchen geknickten Abschnitt fort, bis sie schließlich einen Ermüdungsbruch verursacht.
Andererseits offenbart JP-A-4-232035, daß bei dem Motorradreifen, der einen Gürtel hat, der wesentlich parallel zur Äquatorialebene des Reifens angeordnete Stahlkords enthält, als Gürtelkord ein Stahlkord verwendet wird, der eine Bruchdehnung von 4–8 % hat. Und außerdem offenbart das Japanische Patent Nr. 2935481, daß bei dem Motorradreifen, der einen Gürtel hat, der wesentlich parallel zur Äquatorialebene des Reifens angeordnete Stahlkords enthält, die Dehnung des Gürtelkords unter verschiedenen Lasten definiert wird.
In diesen Veröffentlichungen wird der Gürtelkord unter einem Gesichtpunkt der Reifenproduktion oder so, daß eine Verbesserung des Verschleißwiderstandes des Laufflächenabschnitts zu erwarten ist, ausgewählt. Da die ausgewählten Kords eine hohe Dehnung anzeigen, wird eingeschätzt, daß sie vorteilhaft wirken, um die Knickverformung zu regeln, wenn in dem Stahlkord, wie oben erwähnt, eine Druckverformung erzeugt wird.
Jedoch haben diese Kords einen Doppelstrangaufbau, erreicht durch weiteres Verdrillen mehrerer Stränge, die jeder aus mit einer kurzen Teilung verdrillten oder einer Formung unterworfenen Fäden bestehen, so daß der Kordherstellungsschritt kompliziert wird und die Produktivität, verglichen mit einem Kord mit einem Einzelstrangaufbau, der zum Beispiel mit einem Verdrillschritt vollständig hergestellt wird, schlecht ist, und deshalb bleibt hier ein Problem bei den Kosten bestehen.
Außerdem wird, wenn der Stahlkord auf den Gürtel angewendet wird, die Steifigkeit gesteigert, so daß die Lenkstabilität verbessert wird, aber Vibrationen, die auf den Laufflächenabschnitt einwirken, kaum gedämpft werden, und er neigt deshalb dazu, das Vibrationsdämpfungsvermögen zu beeinträchtigen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, sowohl Stahlkords, die geeignet sind, den Fahrkomfort und die Haltbarkeit zu verbessern, wenn ein Stahlkord als Karkassenlagenkord in einem unter einem verhältnismäßig niedrigen Innendruck verwendeten Reifen angewendet wird, als auch einen Gummi-Stahl-Verbundstoff und einen Reifen bereitzustellen, die in der Lage sind, die Vorteile eines solchen Kords zu genießen.
Und außerdem ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Weise vorzuschlagen, um bei einem Motorradradialreifen, der einen Gürtel umfaßt, der aus Stahkords mit einem Einzelstrangaufbau besteht, die Haltbarkeit zu verbessern, während gleichzeitig ausgezeichnete Geradeauslaufstabilität und ausgezeichnetes Vibrationsdämpfungsvermögen hergestellt werden.
Wenn die Stahlkords als Karkassenlagenkord in einem PKW-Reifen verwendet werden, ist es erforderlich, die Beständigkeit gegen Druckermüdung in einem Kord zu verbessern, während die Verringerung des Moduls entwickelt wird, um den Fahrkomfort zu sichern. In diesem Fall sollte berücksichtigt werden, daß der Korddurchmesser nicht so dick gemacht werden kann, weil der Seitenabschnitt des PKW-Reifens verhältnismäßig dünn ist. Die Erfinder haben verschiedene Untersuchungen in Bezug auf eine Weise vorgenommen, die diese Bedingungen erfüllt, und herausgefunden, daß es wesentlich ist, zusätzlich zu der Verringerung des Fadendurchmessers und der Verbesserung der Verdrillstruktur gegenüber der herkömmlichen Technik grundlegend die Dauerfestigkeit, angepaßt an einen Druckermüdungsmechanismus des Stahlkords, zu verbessern, und im Ergebnis dessen ist die Erfindung erzielt worden.
Und außerdem ist es, wenn der Stahlkord auf einen Gürtel eines Motorradradialreifens angewendet wird, erforderlich, die Haltbarkeit oder Beständigkeit gegenüber Druckermüdung in dem Kord zu verbessern, während die Geradeauslaufstabilität und das Vibrationsdämpfungsvermögen gesichert werden. Es hat sich gezeigt, daß es zu diesem Zweck wesentlich ist, zusätzlich zu dem Formen des Fadens und der Verbesserung der Verdrillstruktur gegenüber der herkömmlichen Technik grundlegend die Dauerfestigkeit, angepaßt an den Druckermüdungsmechanismus des Stahlkords, zu verbessern, und im Ergebnis dessen ist die Erfindung erzielt worden.
Das Wesen und der Aufbau der Erfindung werden nämlich in den folgenden Punkten 1–26 gezeigt.

1. Stahlkord zum Verstärken eines Gummiartikels, gekennzeichnet durch Verdrillen mehrerer Stahlfäden mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 2700 N/mm², wobei eine Gesamtbruchdehnung 3,0–7,0 % beträgt und ein Verhältnis eines Außendurchmessers des Kords zu einer Verdrillungsteilung nicht weniger als 0,07, aber nicht mehr als 0,15, beträgt.
2. Stahlkord zum Verstärken eines Gummiartikels nach Punkt 1, wobei der Kord einen Einzelstrangaufbau, geformt durch Verdrillen von 2 bis 7 Stahlfäden, hat.
3. Stahlkord zum Verstärken eines Gummiartikels nach Punkt 2, wobei eine Gesamtquerschnittsfläche des Fadens, dargestellt durch Nπd²/4, nicht mehr als 0,35 beträgt, wenn die Zahl der Fäden, die den Kord ausmachen, N ist und ein Fadendurchmesser d (mm) ist.
4. Stahlkord zum Verstärken eines Gummiartikels nach Punkt 1, wobei ein Durchmesser des Stahlfadens 0,15–0,25 mm beträgt.
5. Gummi-Stahl-Verbundstoff, der durch Einbetten eines Stahlkords in Gummi hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlkord durch Verdrillen mehrerer Stahlfäden mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 2700 N/mm² hergestellt wird, und eine Gesamtbruchdehnung 3,0–7,0 % beträgt und ein Verhältnis eines Außendurchmessers des Kords zu einer Verdrillungsteilung nicht weniger als 0,07, aber nicht mehr als 0,15, beträgt.
6. Gummi-Stahl-Verbundstoff nach Punkt 5, wobei der Kord einen Einzelstrangaufbau, geformt durch Verdrillen von 2 bis 7 Stahlfäden, hat.
7. Gummi-Stahl-Verbundstoff nach Punkt 6, wobei eine Gesamtquerschnittsfläche des Fadens, dargestellt durch Nπd²/4, nicht mehr als 0,35 beträgt, wenn die Zahl der Fäden, die den Kord ausmachen, N ist und ein Fadendurchmesser d (mm) ist.
8. Gummi-Stahl-Verbundstoff nach Punkt 5, wobei ein Durchmesser des Stahlfadens 0,15–0,25 mm beträgt.
9. Radialreifen, der eine Karkasse aus (einer) sich kreisringförmig zwischen einem Paar von Wulstabschnitten erstreckenden Kordlage(n) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Karkasse einen Kord verwendet, der aus mehreren Stahlfäden mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 2700 N/mm² besteht, und eine Gesamtbruchdehnung des Kords 3,0–7,0 % beträgt.
10. Radialreifen nach Punkt 9, wobei ein Verhältnis des Außendurchmessers des Kords zur Verdrillungsteilung desselben nicht weniger als 0,07, aber nicht mehr als 0,12, beträgt.
11. Radialreifen nach Punkt 9, wobei der Kord einen Einzelstrangaufbau, geformt durch Verdrillen von 2 bis 7 Stahlfäden, hat.
12. Radialreifen nach Punkt 11, wobei eine Gesamtquerschnittsfläche des Fadens, dargestellt durch Nπd²/4, nicht mehr als 0,35 beträgt, wenn die Zahl der Fäden, die den Kord ausmachen, N ist und ein Fadendurchmesser d (mm) ist.
13. Radialreifen nach Punkt 9, wobei ein Durchmesser des Stahlfadens 0,15–0,25 mm beträgt.
14. Radialreifen nach Punkt 9, der ferner einen Gürtel umfaßt, der aus wenigstens zwei an einer Außenseite eines Scheitelabschnitts der Karkasse in einer Radialrichtung angeordneten Gürtellagen und wenigstens einer an einer Außenseite des Gürtels in der Radialrichtung angeordneten und durch spiralförmiges Wickeln eines Kords in einer Umfangsrichtung des Reifens hergestellten Gürtelverstärkungsschicht besteht.
15. Motorrad-Radialreifen, der eine sich kreisringförmig zwischen einem Paar von Wulstabschnitten erstreckende Karkasse, eine an einer Außenseite eines Scheitelabschnitts der Karkasse in einer Radialrichtung angeordnete Lauffläche und einen Gürtel, angeordnet zwischen der Karkasse und der Lauffläche und bestehend aus wenigstens einer Lage, die wesentlich parallel zu einer Äquatorialebene des Reifens angeordnete gummierte Kords enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Kord einen Einzelstrangaufbau, geformt durch Verdrillen von mehreren Stahlfäden mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 2700 N/mm², hat, und eine Gesamtbruchdehnung des Kords 3,0–7,0 % beträgt.
16. Motorrad-Radiakeifen nach Punkt 15, wobei der Kord aus 2 bis 7 Stahlfäden besteht.
17. Motorrad-Radialreifen nach Punkt 15, wobei ein Verhältnis des Außendurchmessers des Kords zur Verdrillungsteilung desselben nicht weniger als 0,07, aber nicht mehr als 0,12, beträgt.
18. Motorrad-Radialreifen nach Punkt 15, wobei ein Durchmesser des Stahlfadens 0,15–0,35 mm beträgt.
19. Motorrad-Radialreifen nach Punkt 15, wobei eine Gesamtquerschnittsfläche des Fadens, dargestellt durch Nπd²/4, nicht mehr als 0,35 beträgt, wenn die Zahl der Fäden, die den Kord ausmachen, N ist und ein Fadendurchmesser d (mm) ist.
20. Motorrad-Radialreifen nach Punkt 15, wobei eine Endenzahl der Kords im Gürtel 10–60 Kords/50 mm beträgt.
21. Motorrad-Radialreifen nach Punkt 15, wobei die Karkasse aus wenigstens einer Lage besteht, die Chemiefaserkords enthält, angeordnet in einem Neigungswinkel von 70–90° im Verhältnis zu einer Äquatorialebene des Reifens.
22. Motorrad-Radiakeifen nach Punkt 15, wobei ein Krümmungsgrad der Lauffläche 0,15–0,45 beträgt.
23. Motorrad-Radialreifen nach Punkt 15, wobei eine den Stahlkord für den Gürtel überziehende Gummizusammensetzung auf der Grundlage von 100 Gewichtsteilen Gummi 3–7 Gewichtsteile Schwefel und 0,2–1,5 Gewichtsteile Kobalt enthält.
24. Motorrad-Radialreifen nach Punkt 15, wobei in einem Bereich angrenzend an die Außenseite und/oder die Innenseite des Gürtels in der Radialrichtung eine zusätzliche Gummilage angeordnet wird, die auf der Grundlage von 100 Gewichtsteilen Gummi Schwefel und Kobalt in Gewichtsmengen enthält, die nicht weniger als 50 % der Mengen an Schwefel und Kobalt entsprechen, die in dem den Stahlkord für den Gürtel überziehenden Gummi enthalten sind.
25. Reifen, der eine sich kreisringförmig zwischen einem Paar von Wulstabschnitten erstreckende Karkasse, eine an einer Außenseite eines Scheitelabschnitts der Karkasse in einer Radialrichtung angeordnete Lauffläche und eine Verstärkungslage, angeordnet zwischen der Karkasse und der Lauffläche und bestehend aus gummierten Kords, angeordnet in einem Kordwinkel von nicht mehr als 10° im Verhältnis zu einer Äquatorialebene des Reifens, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kord einen Einzelstrangaufbau, geformt durch Verdrillen von mehreren Stahlfäden mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 2700 N/mm², hat, und eine Gesamtbruchdehnung des Kords 3,0–7,0 % beträgt.
26. Reifen nach Punkt 25, wobei der Kord wesentlich parallel zur Äquatorialebene des Reifens angeordnet wird.

In 1 wird ein Radial-Luftreifen für einen Personenkraftwagen als konkretes Beispiel des Gummi-Stahl-Verbundstoffs nach der Erfindung gezeigt. Dieser Reifen umfaßt eine Karkasse 2, die sich kreisringförmig zwischen einem Paar von Wulstabschnitten 1 erstreckt, einen Gürtel 3 aus wenigstens zwei an einer Außenseite eines Scheitelabschnitts der Karkasse 2 in einer Radialrichtung des Reifens angeordneten Lagen und eine an einer Außenseite des Gürtels 3 in der Radialrichtung des Reifens angeordnete Lauffläche 4. Die Karkasse 2 ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Kords, die jeder eine Gesamtbruchdehnung von 3,0–7,0 % haben, aufgebaut und durch Verdrillen mehrerer Stahlfäden mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 2700 N/mm² geformt wird.
Um ein Kordbiegen und Kordbrechen durch auf die Karkasse ausgeübte Druckverformung als Problem zu vermeiden, wenn der Stahlkord auf die Karkasse 2 angewendet wird, ist es wirksam, daß die Gesamtbruchdehnung des Stahlkords zuerst auf einen Bereich von 3,0–7,0 % reguliert wird.
Bei den herkömmlichen Stahlkords ist der Druckmodul verhältnismäßig hoch, so daß selbst bei einer kleinen Druckverformung von beispielsweise weniger als 1 % eine Knickverformung in einem Teil des Kords erzeugt wird, und falls die Druckeinwirkung weiter ausgeübt wird, wird eine Biegeverformung nur in dem geknickten Abschnitt gefördert, so daß ein Ermüdungsbruch in dem geknickten Abschnitt verursacht wird. Folglich wird das Knicken während der Druckverformung in dem herkömmlichen Stahlkord erzeugt, und die Beanspruchung wird örtlich konzentriert, so daß die Senkung der Dauerfestigkeit bewirkt wird. Daher ist es zum Verbessern der Dauerfestigkeit sehr wirksam, das Auftreten des Knickens während der Druckverformung zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird die Gesamtbruchdehnung des Stahlkords auf nicht weniger als 3,0 % beschränkt. Das heißt, wenn die Gesamtbruchdehnung des Stahlkords nicht weniger als 3,0 % beträgt, ist es möglich, die Kompression zu absorbieren, um das Auftreten des Knickens vorher zu vermeiden, falls die Druckverformung auf die Kords in der Karkasse ausgeübt wird, und deshalb werden das Kordbiegen und das Kordbrechen vermieden, um die Verbesserung der Dauerfestigkeit zu erreichen.
Bei den Stahlkords nach der Erfindung wird der Modul, insbesondere der Anfangsmodul, durch das Beschränken der Gesamtbruchdehnung auf nicht weniger als 3,0 %, verglichen mit dem herkömmlichen Stahlkord, niedriger gemacht, und deshalb wird die Dehnung gegenüber einer niedrigen Beanspruchung gesichert, so daß es möglich ist, der Karkasse des Reifens eine gemäßigte Flexibilität zu geben. Daher wird im Fall der Verwendung des Stahlkords in der Karkasse der Fahrkomfort durch Anwenden des Stahlkords nach der Erfindung auf die Karkasse verbessert.
Andererseits wird, wenn die Gesamtbruchdehnung des Stahlkords 7,0 % überschreitet, die Größenveränderung in der Längsrichtung des Kords in einem die Karkassenlage bildenden Laufflächenelement groß, und die in dem Laufflächenelement erzeugte Verdrehung oder Verwerfung wird ebenfalls groß, was die Bearbeitbarkeit bei der Herstellung des Reifens verschlechtert. Daher kann die Bearbeitbarkeit bei der Herstellung des Reifens dadurch garantiert werden, daß die Gesamtbruchdehnung des Stahlkords nicht größer als 7,0 % gemacht wird.
Und außerdem ruft der Kord, der eine Gesamtbruchdehnung von mehr als 7,0 % hat, ein Problem bei seiner Herstellung hervor. Das heißt, es ist üblich, daß die Herstellung dieser Art des Kords ausgeführt wird durch Hindurchführen jedes Stahlfadens, vor dem Verdrillen mehrerer Fäden, durch eine Formvorrichtung, die mehrere in derselben im Zickzack angeordnete Stifte hat, Verdrillen mehrerer geformter Fäden und anschließend Hindurchführen durch eine Korrekturvorrichtung (einen Strecker), um die Qualität des Kords, insbesondere eine Geradheit desselben, zu garantieren, um ein Erzeugnis zu erhalten. Um mit solchen Schritten den Kord zu erzeugen, der eine Gesamtbruchdehnung von mehr als 7,0 % hat, ist es erforderlich, den Abstand zwischen den gegenseitigen Stiften in der Formvorrichtung groß zu machen. Und außerdem wird, wenn die Spannung nach dem Hindurchführen durch den anschließenden Verdrillungsschritt gelöst wird, die Erscheinung des Aufdrillens verursacht, und deshalb mangelt es an der Stabilität als einer Qualität des sich ergebenden Kords. Darüber hinaus ist es schwierig, eine gewünschte Dehnung zu erhalten, wenn der Kord duurch die Korrekturvorrichtung gefüht wird (d.h., das Formen etwas zurückgeführt wird).
Darüber hinaus ist es wichtig, daß die Zugfestigkeit des Fadens, der den Stahlkord ausmacht, nicht geringer als 2700N/mm² ist. Denn es ist erforderlich, daß die Zugfestigkeit des Fadens wenigstens 2700 N/mm² beträgt, um die gleiche Zähigkeit und das gleiche Gewicht zu erreichen wie bei einem Laufflächenelement, das aus Kords aus organischer Faser besteht.
Bei der Erfindung ist es, um die Gesamtbruchdehnung des Stahlkords auf nicht weniger als 3,0 % zu bringen, vorteilhaft, daß ein Verhältnis eines Außendurchmessers des Kords oder eines Außendurchmessers des Kords im Zustand des Einbettens in einen Gummiartikel, wie beispielsweise einen Reifen, zur Verdrillungsteilung desselben nicht weniger als 0,07, aber nicht mehr als 0,12, beträgt. Das heißt, wenn das Verhältnis des Außendurchmessers des Kords zur Verdrillungsteilung groß wird, wird ein Winkel des Fadens zu einer Belastungsrichtung groß, und deshalb steigt die Gesamtbruchdehnung. Besonders, wenn das Verhältnis des Außendurchmessers des Kords zur Verdrillungsteilung nicht kleiner als 0,07 ist, wird das Auftreten der Knickverformung des Kords beseitigt, und die Dauerfestigkeit wird verbessert. Andererseits werden, wenn das Verhältnis des Außendurchmessers des Kords zur Verdrillungsteilung zu groß wird, die Qualität und die Produktivität des Kords verschlechtert, und auch die Wirkung einer Verbesserung der zuvor erwähnten Beständigkeit gegen Druckermüdung ist klein, so daß das Verhältnis des Außendurchmessers des Kords zur Verdrillungsteilung wünschenswerterweise nicht mehr als 0,12 beträgt.
Außerdem besteht, wenn der Kord auf den Gummiartikel angewendet wird, besonders, wenn der Kord, der eine große Formquantität hat, unter Spannung angewendet wird, eine Möglichkeit, daß sich der Außendurchmesser des Kords im Gummi um etwa 20 % verringert. In diesem Fall ist es ausreichend, daß das Verhältnis des Außendurchmessers des Kords zur Verdrillungsteilung nicht mehr als 0,15 beträgt, was den Außendurchmesser des Kords unmittelbar nach der Herstellung desselben einstellt.
Der hierin verwendete Begriff „Außendurchmesser des Kords" bedeutet einen Durchmesser, wenn ein Außenprofil des Kords ein Kreis ist, und einen halben Wert einer Summe der großen Achse und der kleinen Achse, wenn das Außenprofil eine Ellipse ist.
Dann ist der Kordaufbau nicht besonders eingeschränkt, es sei denn, daß die Wirkung zum Absorbieren einer auf die Gesamtheit des Kords ausgeübten Druckverformung durch gleichförmige Verformung jedes Abschnitts des Kords, wie bei der Erfindung zu erwarten, nicht behindert wird, und kann wahlweise aus einem Einzelstrangaufbau, wie beispielsweise 1 × N (N: 2–7) oder dergleichen, und einem Lagenaufbau, wie beispielsweise 1 × N (N: 2–8) oder dergleichen, ausgewählt werden. Darunter ist der Einzelstrangaufbau von 1 × N oder dergleichen zu bevorzugen. Das heißt, der Einzelstrangaufbau kann die Belastungskonzentration vermeiden, weil alle Fäden, die den Stahlkord ausmachen, die gleiche Spiralform haben und sich gleichförmig verformen, wenn Druckverformung auf den Kord ausgeübt wird. Ferner kann der Einzelstrangaufbau durch einen Verdrillungsschritt erzeugt werden, so daß es möglich ist, die zum Herstellen des Kords erforderlichen Kosten stark zu verringern.
Insbesondere ist es vorteilhaft, daß eine Gesamtquerschnittsfläche der Fäden, dargestellt durch das Produkt Nπd²/4 aus Fadenzahl N und Fadenquerschnittsfläche πd²/4, nicht mehr als 0,35 beträgt, wenn die Zahl der Fäden, die den Kord ausmachen, N ist und der Fadendurchmesser d (mm) ist. Die Gesamtquerschnittsfläche der Fäden Nπd²/4 ist eine Anzeige, die eine Größe einer Biegesteifigkeit im Stahlkord des Einzelstrangaufbaus zeigt. Daher wird die Biegesteifigkeit des Kords höher, wenn Nπd²/4 0,35 überschreitet, und wenn der Kord daher in einem auf die Karkasse aufgebrachten Laufflächenelement verwendet wird, wird der Vorgang des Faltens des Laufflächenelements beim Reifenaufbau schwierig, während, wenn der Kord in dem Reifen verwendet wird, eine Möglichkeit besteht, daß auf Grund einer großen Durchbiegung des Seitenabschnitts des Reifens, wenn er während der Schleppfahrt durch Einstich unter einem niedrigen Innendruck verwendet wird, eine plastische Verformung im Lagenkord verbleibt.
Und außerdem ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser des Fadens 0,15–0,25 mm, vorzugsweise 0,15–0,18 nun, beträgt. Das heißt, wenn der Fadendurchmesser geringer als 0,15 mm ist, wird das Ziehen bei der Herstellung des Fadens schwierig, während der Korddurchmesser dick wird und die Biegesteifigkeit des Kords zu groß ist und es daher Nachteile, wie beispielsweise eine Behinderung des Formens in dem Laufflächenelement und dergleichen, mit sich bringt, wenn der Fadendurchmesser 0,25 mm überschreitet.
Übrigens können allgemeine, auf diese Art von Stahlfäden angewendete, Stähle als Rohstoff des Stahlfadens verwendet werden. Konkret können Stähle verwendet werden, die weit reichen, von üblichem Stahl, der eine Zugfestigkeit von etwa 3000 N/mm² hat, bis zu superhochfestem Stahl, der eine Zugfestigkeit von etwa 4200 N/mm² hat.
Bei der in 1 gezeigten Reifenstruktur wird wenigstens eine Gürtelverstärkungsschicht 5, geformt durch spiralförmiges Wickeln eines Kords aus Chemiefaser in einer Umfangsrichtung des Reifens, wie in 2 gezeigt, über eine volle Breite des Gürtels 3 und/oder an beiden Endabschnitten des Gürtels angeordnet, wodurch die Steifigkeit in der Umfangsrichtung des Reifens gesteigert wird und die Druckeinwirkung auf den Karkassenlagenkord bei der Kurvenfahrt des Reifens verringert wird. Besonders, wenn mehrere Gürtelverstärkugsschichten 5 verwendet werden, wie in 2 gezeigt, ist es vorteilhaft, die Zahl der Schichten an beiden Endabschnitten des Gürtels gegenüber derjenigen an den anderen Bereichen desselben zu steigern.
Und außerdem kann der Stahlkord zum Verstärken des Gummiartikels nach der Erfindung selbst auf den Gürtel 3 und die Gürtelverstärkungsschicht 5 angewendet werden, gleichfalls wie bei der obigen Karkassenlage. Das heißt, der Stahlkord nach der Erfindung ist sehr wirksam bei der Anwendung auf Abschnitte, welche die Druckeinwirkung tragen und eine hohe, auf dem Stahlkord beruhende, Steifigkeit erfordern. Im einzelnen kann der Stahlkord nach der Erfindung vorteilhafterweise an die Anwendung auf die an beiden Enden befestigte Struktur, die durch die obige Karkassenlage verkörpert wird, die Anwendung auf einen Endlosgürtel, hergestellt durch spiralförmiges Wickeln des Kords längs einer Äquatorialebene des Reifens oder dergleichen angepaßt werden, statt der Anwendung auf einen schrägen Gürtel, der die Einwirkung durch eine Änderung des Kordwinkels mindert, z.B. durch geneigtes Anordnen der Kords im Verhältnis zur Äquatorialebene des Reifens.
Als nächstes wird der Fall des Anwendens des Stahlkords nach der Erfindung auf einen Motorrad-Radialreifen konkret beschrieben.
In 3 wird ein Radial-Luftreifen für ein Motorrad nach der Erfindung illustriert.
Dieser Reifen umfaßt eine sich kreisringförmig zwischen einem Paar von Wulstkernen 1 erstreckende Karkasse 2, einen Gürtel, angeordnet an einer Außenseite eines Scheitelabschnitts der Karkasse 2 in einer Radialrichtung des Reifens und bestehend aus wenigstens einer Lage, die längs einer Äquatorialebene O des Reifens angeordnete Kords enthält, und eine an einer Außenseite des Gürtels 3 in der Radialrichtung des Reifens angeordnete Lauffläche 4. Er wird gekennzeichnet durch das Anwenden eines Kords, der eine Gesamtbruchdehnung von 3,0–7,0 % und einen Einzelstrangaufbau, geformt durch Verdrillen von mehreren Stahlfäden mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 2700 N/mm², hat, auf den Gürtel 3.
In diesem Fall ist es, um ein Kordbiegen und weiteres Kordbrechen durch auf den Gürtel ausgeübte Druckverformung als Problem zu vermeiden, wenn der Stahlkord auf den Gürtel 3 des Motorradreifens angewendet wird, wirksam, daß die Gesamtbruchdehnung des Stahlkords auf einen Bereich von 3,0–7,0 % reguliert wird.
Das heißt, wie zuvor erwähnt, wird bei dem herkömmlichen Stahlkord, weil der Druckmodul verhältnismäßig hoch ist, selbst bei einer kleinen Druckverformung von beispielsweise weniger als 1 % die Knickverformung in einem Teil des Kords erzeugt, und falls die Druckeinwirkung weiter ausgeübt wird, wird eine Biegeverformung in einem solchen geknickten Abschnitt gefördert, so daß ein Ermüdungsbruch in dem geknickten Abschnitt verursacht wird. Folglich wird das Knicken während der Druckverformung in dem herkömmlichen Stahlkord erzeugt, so daß die Beanspruchung örtlich konzentriert wird, so daß die Senkung der Dauerfestigkeit bewirkt wird. Daher ist es zum Verbessern der Dauerfestigkeit sehr wirksam, das Auftreten des Knickens bei der Druckverformung zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird die Gesamtbruchdehnung des Stahlkords auf nicht weniger als 3,0 % beschränkt. Das heißt, wenn die Gesamtbruchdehnung des Stahlkords nicht weniger als 3,0 % beträgt, ist es möglich, falls die Druckverformung auf den Gürtel ausgeübt wird, die Kompressionskraft zu absorbieren und das Auftreten des Knickens vorher zu vermeiden, und deshalb werden das Kordbiegen und das Kordbrechen vermieden, um die Verbesserung der Dauerfestigkeit zu erreichen.
Und außerdem wird bei den Stahlkords nach der Erfindung der Modul, insbesondere der Anfangsmodul, durch das Bringen der Gesamtbruchdehnung auf nicht weniger als 3,0 %, niedriger gemacht als der des herkömmlichen Stahlkords, so daß die Dehnung gegenüber der niedrigen Beanspruchung gesichert wird und es möglich ist, dem Gürtel des Reifens eine angemessene Flexibilität zu geben. Daher wird durch Anwenden des Stahlkords nach der Erfindung auf den Gürtel das Vibrationsdämpfungsvermögen verbessert.
Andererseits wird, wenn die Gesamtbruchdehnung des Stahlkords 7,0 % überschreitet, die Größenveränderung in der Längsrichtung des Kords bei der Herstellung des Kords zu groß, und daher ist es schwierig, der Reifen stabil herzustellen, und es werden, wie zuvor erwähnt, Probleme bei der Herstellung des Reifens verursacht.
Darüber hinaus ist es wichtig, daß die Zugfestigkeit des Fadens, der den Stahlkord ausmacht, nicht geringer als 2700N/mm² ist. Denn wenn die Zugfestigkeit des Fadens nicht weniger als 2700 N/mm² beträgt, wird die unerläßliche erforderliche Gesamtfestigkeit in dem Reifen erreicht, ohne den Fadendurchmesser übermäßig zu verdicken, um die erforderliche Zugfestigkeit in dem Reifen zu erreichen.
Wie zuvor erwähnt, ist es, um die Gesamtbruchdehnung des Stahlkords, insbesondere des Kords des Einzelstrangaufhaus, auf nicht weniger als 3,0 % zu bringen, vorteilhaft, daß ein Verhältnis eines Außendurchmessers des Kords oder eines Außendurchmessers des Kords in einem Zustand des Einbettens in einen Gummiartikel, wie beispielsweise einen Reifen, zu einer Verdrillungsteilung desselben nicht weniger als 0,07, aber nicht mehr als 0,12, beträgt.
Übrigens ist es, wenn das Außenprofil des Kords ein Kreis ist, ausreichend, den Durchmesser des Kreises als einen Außendurchmesser des Kords zu messen, aber wenn das Außenprofil eine Ellipse ist, werden die Werte der großen Achse und der kleinen Achse an vier Stellen am Umfang des Reifens und an drei Positionen jeder Stelle (Mittelabschnitt, Reihenendabschnitt und Gegenreihenendabschnitt) gemessen, und ein Durchschnittswert der gemessenen Werte ist ein Außendurchmesser.
Dann wird der Einzelstrangaufbau von 1 × N (N: 2–7) als Kordaufbau empfohlen, unter dem Gesichtspunkt eines Falls, bei dem die Wirkung zum Absorbieren einer auf die Gesamtheit des Kords ausgeübten Druckverformung durch gleichförmige Verformung jedes Abschnitts des Kords ist, wie bei der Erfindung zu erwarten, und die Herstellungskosten, wie zuvor erwähnt.
Im Fall der speziellen Anwendung auf den Gürtel des Motorradreifens ist es vorteilhaft, daß die Gesamtquerschnittsfläche des Fadens, dargestellt durch das Produkt Nπd²/4 aus der Fadenzahl N und der Fadenquerschnittsfläche πd²/4, nicht mehr als 0,50 beträgt, wenn die Zahl der Fäden, die den Kord ausmachen, N ist und ein Fadendurchmesser d (mm) ist. Eine solche Gesamtquerschnittsfläche Nπd²/4 ist eine Anzeige, die eine Größe einer Biegesteifigkeit im Stahlkord des Einzelstrangaufbaus zeigt. Daher wird die Biegesteifigkeit des Kords hoch, wenn Nπd²/4 0,50 überschreitet, und deshalb ist die Biegesteifigkeit außerhalb der Fläche des Laufflächenabschnitts zu hoch, so daß die Bodenberührungsfähigkeit beträchtlich verringer wird und sich das Vibrationsdämpfungsvermögen ebenfalls verringert.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser des Fadens 0,15–0,35 mm, vorzugsweise 0,18–0,25 mm, beträgt, wenn der Kord auf den Gürtel des Motorradreifens angewendet wird. Das heißt, wenn der Fadendurchmesser geringer als 0,15 mm ist, wird das Ziehen bei der Herstellung des Fadens schwierig, während der Korddurchmesser dick wird und die Biegesteifigkeit des Kords zu groß ist, wenn der Fadendurchmesser 0,35 mm überschreitet, so daß sich die Bodenberührungsfähigkeit verringer, aber auch die Biegebeanspruchung an der Oberfläche des Fadens bei der Biegeverformung groß wird, was im Hinblick auf die Haltbarkeit nachteilig ist.
Übrigens können allgemeine, auf diese Art von Stahlfäden angewendete, Stähle als Rohstoff des Stahlfadens verwendet werden. Konkret können, wie zuvor erwähnt, Stähle verwendet werden, die weit reichen, von üblichem Stahl, der eine Zugfestigkeit von etwa 3000 N/mm² hat, bis zu superhochfestem Stahl, der eine Zugfestigkeit von etwa 4200 N/mm² hat.
Der obige Stahlkord ist auf den Gürtel vorzugsweise mit einer Endenzahl von 10–60 Kords/50 mm anzuwenden. Wenn die Endenzahl geringer ist als 10 Kords/50 min, ist die Steifigkeit zu gering, und die Lenkstabilität wird gestört, während die Steifigkeit zu hoch ist und sich die Bodenberührungsfähigkeit verringert, wenn sie 60 Kords/50 mm überschreitet.
Der Gürtel kann ein Element sein, hergestellt durch Überziehen vieler parallel zur Äquatorialebene des Reifens angeordneter Kords mit Gummi, oder ein Element, hergestellt durch spiralförmiges Wickeln eines Bands aus einem oder mehreren mit Gummi überzogenen Kords, längs der Äquatorialebene des Reifens. Es ist wirksamer, die Erfindung auf den letzteren Fall anzuwenden. Im letzteren Fall entspricht die Zahl der an einem Schnitt in der breitseitigen Richtung des Reifens angeordneten Kords der obigen Endenzahl.
Als Überzugsgummi für den Stahlkord in dem Gürtel kann eine Gummizusammensetzung verwendet werden, die auf der Grundlage von 100 Gewichtsteilen Gummibestandteil 3–7 Gewichtsteile Schwefel und 0,2–1,5 Gewichtsteile Kobalt enthält, um das Haftungsvermögen zwischen Gummi und Kord zu verbessern.
Außerdem ist es vorteilhaft, daß in einem Bereich angrenzend an den Gürtel außen und/oder innen in der Radialrichtung eine zusätzliche Gummilage angeordnet wird, die auf der Grundlage von 100 Gewichtsteilen Gummi Schwefel und Kobalt in Gewichtsmengen enthält, die nicht weniger als 50 %, vorzugsweise nicht weniger als 80 %, der jeweiligen Mengen an Schwefel und Kobalt entsprechen, die in einem Überzugsgummi für den Stahlkord in dem Gürtel enthalten sind. Das heißt, von einem Gesichtspunkt des Haftungsvermögens zwischen dem Kord und dem Gummi in dem Gürtel ist es vorteilhaft, die zusätzliche Gummischicht in dem Bereich angrenzend an den Überzugsgummi des Gürtels außen und/oder innen in der Radialrichtung anzuordnen, um das Wandern von in dem Überzugsgummi für den Gürtel eingeschlossenem Schwefel und Kobalt zur Umgebung des Gürtels hin zu verhindern. Darüber hinaus ist es sogar in dem Sinn wichtig, daß, wenn der Gürtel durch Wickeln eines Bands aus mit Gummi überzogenem/n Kord(s) längs einer Äquatorialebene des Reifens hergestellt wird, die Anordnung der zusätzlichen Gummischicht außerhalb des Überzugsgummis das starke Verringern der Haftung an dem Kord verhindern kann, selbst wenn ein Teil des Überzugsgummis für den Kord abgebröckelt ist.
Andererseits besteht die Karkasse des Motorradreifens nach der Erfindung aus wenigstens einer Karkassenlage, die Chemiefaserkords, wie beispielsweise Nylonkord, Polyesterkord, Reyonkord, Kord aus aromatischem Polyamid oder dergleichen, enthält, angeordnet in einem Kordneigungswinkel von 70–90° im Verhältnis zur Äquatorialebene des Reifens. Außerdem zeigt die Ausführungsform von 3 eine Karkasse 2, die aus zwei Lagen 2a und 2b besteht, wobei ein um den Wulstkern 1 gewickeltes Umschlagende der Karkassenlage 2b vom Umschlagende der Karkassenlage 2a in der Radialrichtung des Reifens nach außen angeordnet wird.
Und außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Lauffläche 4 einen Krümmungsgrad von 0,15–0,45 hat. Der hierin verwendete Begriff „Krümmungsgrad der Lauffläche" definiert ein Differenzverhältnis im Radius zwischen einem Laufflächenende und einer Mitte der Laufflächenbreite zu der Laufflächenbreite oder, wie in 3 gezeigt, B/A. Wenn der Krümmungsgrad weniger als 0,15 beträgt, erscheint das Laufflächenende vorzeitig und die Greifkraft geht verloren, während, wenn er 0,45 überschreitet, der Reifen über ein notwendiges Niveau eingefallen ist und es schwierig ist, den Griff wirksam zu nutzen.
Ferner ist es möglich, die Verbesserung der Lenkstabilität (starres Gefühl) zu unterstützen durch Anordnen wenigstens einer Gürtelverstärkungsschicht, die gummiüberzogene Chemiefaserkords, wie beispielsweise Nylonkord, Polyesterkord, Reyonkord, Kord aus aromatischem Polyamid oder dergleichen, enthält, angeordnet in einem Kordneigungswinkel von 70–90° im Verhältnis zur Äquatorialebene des Reifens an der Innenseite und/oder der Außenseite des Gürtels 3 in der Radialrichtung und über eine volle Breite des Gürtels 3 und/oder in beiden Endabschnitten desselben, um die Steifigkeit in der Umfangsrichtung des Reifens zu steigern.
Außerdem ist der Stahlkord nach der Erfindung sehr wirksam, um auf einen Abschnitt angewendet zu werden, der Druckeinwirkung ausgesetzt wird und eine hohe Steifigkeit durch den Stahlkord erfordert. Insbesondere ist nicht nur die Anwendung auf den Gürtel des obigen Motorradreifens, bei dem die Kords wesentlich parallel zur Äquatorialebene des Reifens angeordnet werden, statt der Anwendung auf den schrägen Gürtel, der die Einwirkung durch eine Änderung des Kordwinkels oder zum Beispiel durch ziemliches Neigen der Kords im Verhältnis zur Äquatorialebene des Reifens mindert, sondern auch die Anwendung auf die Gürtelverstärkungsschicht in verschiedenen Reifen sehr wirksam, bei denen die Kords in einem Kordwinkel von nicht mehr als 10° im Verhältnis zur Äquatorialebene, insbesondere wesentlich parallel zu derselben, angeordnet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform der Struktur in dem PKW-Reifen nach der Erfindung illustriert,
2 ist eine schematische Ansicht, die eine andere Ausführungsform der Struktur in dem PKW-Reifen nach der Erfindung illustriert,
3 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform der Struktur in dem Motorradreifen nach der Erfindung illustriert,
4 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Zugbelastung und der Dehnung bei einem Kord zeigt,
5 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Druckbelastung und der Verformung bei einem Kord zeigt,
6 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen Kordaußendurchmesser/Verdrillungssteigung und Druckverformung zeigt,
7 ist eine graphische Darstellung, die eine Dauerfestigkeit eines Kords zeigt,
8 ist eine graphische Darstellung, die eine Haltbarkeit eines Karkassenlagenkords in einem Reifen zeigt, und
9 ist eine schematische Ansicht, die eine Messung des Restermüdungsvermögens eines Kords illustriert.
BESTE ART ZUM UMSETZEN DER ERFINDUNG
[BEISPIEL 1]
In Bezug auf verschiedene, unter einer in Tabelle 1 gezeigten Spezifikation hergestellte, Stahlkords werden der Zugversuch und der Druckversuch vorgenommen und die Dauerfestigkeit untersucht. Außerdem werden der Durchmesser und die Teilungslänge des Stahlkords gemessen, durch Herausnehmen eines Stahlkords aus einer Spule unmittelbar nach der Herstellung, ohne eine zusätzliche Spannung auf den Kord auszuüben, Herausnehmen eines Fadens aus dem Kord, ohne eine zusätzliche Kraft auf den Kord auszuüben, Strecken des Fadens, um die spiralige Form zu erhalten, ohne Zug auf den Faden auszuüben, und Beobachten einer Amplitude in der in dem Faden erhaltenen spiraligen Form als dem Kordaußendurchmesser bzw. einer Teilung der spiraligen Form als einer Länge einer Verdrillungsteilung durch ein Vergrößerungsglas.
Bei dem Zugversuch wird der Stahlkord unmittelbar nach der Herstellung aus der Spule herausgenommen, ohne eine zusätzliche Spannung auf den Kord auszuüben, und nach JIS G3510 (1992) bei einem Greifabstand von 250 mm einer Anfangslast von 50 g ausgesetzt und mit einer Zuggeschwindigkeit von 25 mm/min gezogen, bis der Kord zerrissen ist, wobei währenddessen die zum Zerreißen des Kords erforderliche Maximallast und die Dehnung gemessen werden, um die Bruchlast und die Gesamtbruchdehnung zu bestimmen.
Beim Druckversuch werden die zu prüfenden Kords in eine zylindrische Gummiprobe eingebettet, so daß sie in einer Axialrichtung des Kords mit einer Achse der zylindrischen Probe überlappen, und es wird in der Axialrichtung des Kords ein Druck ausgeübt, um die Druckverformung und die Drucklast zu messen.
Die Beständigkeit gegen Druckermüdung in dem Kord wird bewertet durch Einbetten der zu prüfenden Kords in eine zylindrische Gummiprobe, so daß sie in einer Axialrichtung des Kords mit einer Achse der zylindrischen Probe überlappen, und wiederholtes Ausüben einer gleichbleibenden Druckverformung in der Axialrichtung des Kords, um die ausgeübte Zahl zu messen, bis der Kord zerbrochen ist.
Die oben gemessenen Ergebnisse werden in Tabelle 1 und 4 bis 7 gezeigt. In Tabelle 1 ist der Kord A ein Polyethylenterephthalat (PET)-Kord als Vergleichsbeispiel, und die Kords B und C sind herkömmliche Stahlkords, die eine kleine Fadenformqualität und eine kleine Gesamtbruchdehnung haben. Andererseits sind die Kords D bis F Kords nach der Erfindung, bei denen die Gesamtbruchdehnung dadurch verbessert wird, daß der Kordaußendurchmesser groß gemacht wird oder die Verdrillungsteilung kurz gemacht wird, um das Verhältnis von Kordaußendurchmesser zu Verdrillungsteilung groß zu machen.
In 4 wird eine Beziehung zwischen Zuglast und Dehnung in den in Tabelle 1 gezeigten Kords gezeigt. Wie aus dieser Abbildung zu ersehen, hat der PET-Kord als Kord A eine sehr große Dehnung und einen niedrigen Modul. Und außerdem haben die Kords B und C einen sehr hohen Anfangsmodul und eine kleine Dehnung bis zum Bruch des Kords, weil der Korddurchmesser klein ist und die Fäden im Kord einander wesentlich berühren. Andererseits hat jeder der Kords D, E und F nach der Erfindung einen verhältnismäßig großen Abstand zwischen den Fäden, so daß der Anfangsmodul bis zum Berühren der Fäden durch das Schließen der Verdrillung niedrig ist, und der Modul nach der Berührung zwischen den Fäden wird auf wesentlich das gleiche Niveau gesteigert wie derjenige der Kords B und C, und die Gesamtbruchdehnung ist größer als die des herkömmlichen Stahlkords.
Ähnlich wird in 5 die Beziehung zwischen Drucklast und Verformung in den Kords gezeigt. Wie aus dieser Abbildung zu ersehen, hat der PET-Kord als Kord A einen niedrigen Druckmodul, und ein Knicken des Kords wird nicht erzeugt. Und außerdem haben die Kords B und C ein kleines Verhältnis von Kordaußendurchmesser zu Verdrillungsteilung und einen verhältnismäßig hohen Druckmodul bei einem Anfangsdruck, und folglich wird bei einer kleinen Druckverformung von weniger als etwa 1 % eine Knickverformung in dem Kord erzeugt. Die Verformung zum Zeitpunkt der Knickverformung wird als Knickpunkt bezeichnet, was als Wendepunkt in der graphischen Darstellung von Drucklast und Verformung erscheint, und der Druckmodul sinkt nach der Knickverformung. Wenn der Druck selbst nach dem Auftreten der Knickverformung fortgesetzt wird, wird eine große Verformung nur in dem knickend verformten Abschnitt verursacht. Im Gegensatz dazu haben die Kords D bis F, insbesondere Kords, die ein großes Verhältnis von Kordaußendurchmesser zu Verdrillungsteilung haben, wie der Kord F, einen niedrigen anfänglichen Druckmodul, und die Knickverformung wird selbst über dem Knickpunkt der herkömmlichen Kords B und C nicht erzeugt.
In 6 wird eine Beziehung zwischen dem Verhältnis des Kordaußendurchmessers zur Verdrillungsteilung in dem Stahlkord und der Beständigkeit gegenüber Knicken gezeigt. Wie aus dieser Abbildung zu ersehen, wird das Knicken in den Kords B und C, die ein kleines Verhältnis des Kordaußendurchmessers zur Verdrillungsteilung haben, bei einer verhältnismäßig niedrigen Druckverformung erzeugt, während die Knickverformung in den Kords D bis F nach der Erfindung, die ein großes Verhältnis des Kordaußendurchmessers zur Verdrillungsteilung haben, nicht erzeugt wird und deshalb wird die Beständigkeit gegenüber Knicken stark verbessert. Außerdem werden die bis zu einer Druckverformung von 5 % als Maximum gemessenen Ergebnisse in 6 gezeigt, worin bei den Kords, die in dieser Abbildung an einer Position gezeigt werden, die 5 % überschreitet, kein Knicken erzeugt wird, selbst wenn die Druckverformung von 5 % ausgeübt wird.
Ferner wird, da in 7 das Druckermüdungsvermögen jedes Stahlkords gezeigt wird, in den herkömmlichen Kords B und C, die ein kleines Verhältnis des Kordaußendurchmessers zur Verdrillungsteilung haben, die Knickverformung bei niedriger Druckverformung erzeugt, so daß die Druckermüdungslebensdauer kurz ist, während die Knickverformung in den Kords D bis F nach der Erfindung, die ein großes Verhältnis des Kordaußendurchmessers zur Verdrillungsteilung haben, nicht erzeugt wird, so daß die Druckermüdungslebensdauer verhältnismäßig lang wird.
Danach wird jeder der Kords B, C und F in Tabelle 1 auf eine Karkasse 2 in einem Radialreifen für einen Personenkraftwagen angewendet, der eine in 2 gezeigte Struktur hat, um einen Reifen herzustellen, der eine Reifengröße von 195/65 R14 hat. Außerdem beträgt die Endenzahl des Stahlkords in der Karkasse bei dem Kord B 50 Kords/50 min, bei dem Kord C 40 Kords/50 mm bzw. bei dem Kord F 27,6 Kords/50 mm.
Der so gewonnene Reifen wird unter einem Innendruck von 0,2 N/mm² aufgeblasen, in eine Felge von 6JJx14 eingebaut, an einem Personenkaftwagen montiert und tatsächlich über eine Strecke von 25 km bei einer Geschwindigkeit von 25 km/h auf einem achtförmigen Kurs gefahren. Danach wird die Karkassenlage aus dem Reifen entnommen, und die Zahl der gebrochenen Kords wird gemessen, um ein in der Summe der Karkassenlagenkords eingenommenes Kordbruchverhältnis zu bestimmen. Die gemessenen Ergebnisse werden in 8 gezeigt, woraus klar wird, daß das Kordbruchverhältnis in den Reifen unter Verwendung der herkömmlichen Kords B und C sehr hoch ist und annähernd 100 % beträgt, während das Kordbruchverhältnis in den Reifen unter Verwendung des Kords F nach der Erfindung stark verringert wird.
[BEISPIEL 2]
Verschiedene unter einer in Tabelle 2 gezeigten Spezifikation hergestellte Stahlkords werden auf einen Gürtel 3 in einem Radialreifen für ein Motorrad angewendet, der eine in 3 gezeigte Struktur hat, um einen Vorderradreifen, der eine Reifengröße von 120/70 ZR17 hat, bzw. einen Hintenadreifen herzustellen, der eine Reifengröße von 190/50 ZR17 hat. Außerdem besteht eine Karkasse aus einer Lage, die Nylonkords (1260 d/2) enthält, angeordnet in einem Kordwinkel von 90° im Verhältnis zu einer Äquatorialebene des Reifens.
Die so gewonnenen Reifen werden in Felgen von MT3.50 und MT6.00 eingebaut und unter einem Innendruck von 250 kPa bzw. 290 kPa aufgeblasen und danach an einem Motorrad montiert und tatsächlich gefahren, um die Geradeauslaufstabilität und das Vibrationsdämpfungsvermögen durch ein Gefühl eines professionellen Fahrers zu bewerten. Die Bewertung wird durch Bewertungspunkte von 1–10 ausgeführt, wobei die Eigenschaft um so besser ist, je höher der Bewertungspunkt ist.
Und außerdem wird der obige Testreifen unter den gleichen Bedingungen wie oben erwähnt an dem Motorrad montiert und tatsächlich über eine Strecke von 30 000 km gefahren. Danach wird der Gürtel aus den Reifen entnommen, und aus demselben wird eine Probe des mit Gummi überzogenen Kords genommen, um die Restermüdung zu messen. Das heißt, wie in 9 gezeigt, wird der mit Gummi überzogene Kord 10 über drei Rollen 11 gezogen, die jeweils einen Durchmesser von 40 mm haben, und durch eine kleine Rolle 12 geführt, um ein Gewicht 13 an einer Spitze des Kords zu befestigen, das einem Zehntel der Bruchlast eines neuen Kords entspricht. In einem Zustand des Ausübens einer Zuglast auf den Kord wird durch Vor- und Zurückbewegen des Kords bei einer Länge von 20 cm wiederholt eine Biegeverformung auf den Kords 10 ausgeübt, um die Zahl an Wiederholungen bis zum Auftreten eines Ermüdungsbruchs des Kords zu messen. Eine solche Messung wird in Bezug auf zehn Kords 10 ausgeführt, um eine Durchschnittszahl an Wiederholungen zu bestimmen. Die Ergebnisse werden durch einen Index dargestellt, auf der Grundlage, daß die Durchschnittszahl an Wiederholungen des Reifens im Vergleichsbeispiel 2 100 ist, wobei die Dauerfestigkeit des Kords um so besser ist, je größer der Indexwert ist.
Die obigen Ergebnisse werden ebenfalls in Tabelle 2 gezeigt.
TABELLE 2

*1) Aufbau: Verdrillungsaufbau × Fadendurchmesser (mm)
*2) Verdrillungszahl
*3) Gesamtquerschnittsfläche der Fäden, die den Kord ausmachen

Wie aus Tabelle 2 zu ersehen, wird bei den Motorradreifen nach der Erfindung zusätzlich zur Verbesserung der Haltbarkeit die Verbesserung der Geradeauslaufstabilität und des Vibrationsdämpfungsvermögens erreicht. Und außerdem ist bei der Gefühlsbewertung bestätigt worden, daß das starre Gefühl und das Bodenberührungsvermögen stark stabilisiert werden und auch das Rückprallvermögen bei dem Vorderradreifen gut ist, während die Versteifung und die Stabilität beim Einfallen bei dem Hinterradreifen ausgezeichnet sind.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Nach der Erfindung können durch Verringern des hohen Druckmoduls des Stahlkords Kords bereitgestellt werden, die eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Druckverformung haben, und daher kann vorteilhafterweise durch Anwenden solcher Kords auf eine Karkassenlage oder dergleichen in dem Reifen die Verbesserung der Haltbarkeit bei den unter einem verhältnismäßig niedrigen Innendruck verwendeten Reifen, die in einem PKW-Reifen verkörpert werden, insbesondere die Haltbarkeit gegenüber der Druckverformung in einer Karkassenlage, erreicht werden, ohne den Fahrkomfort zu opfern.
Außerdem kann durch Anwenden des Stahlkords nach der Erfindung auf einen Gürtel eines Radialreifens für ein Motorrad vorteilhafterweise die Verbesserung der Haltbarkeit oder der Haltbarkeit gegenüber der Druckverformung des Gürtels erreicht werden, ohne die Geradeauslaufstabilität und das Vibrationsdämpfungsvermögen zu opfern. Insbesondere, wenn die Gürtelkords längs der Äquatorialebene des Reifens angeordnet werden, ist, falls bei der Traktion oder dem Bremsen des Reifens und dem Fahren auf Vorsprüngen ein Axialdruck und deshalb eine Biegeeinwirkung auf die Gürtelkords ausgeübt wird, das Mindern einer solchen Einwirkung durch die Winkeländerung des Gürtelkords unmöglich, und daher werden die Gürtelkords einem härteren Umfeld ausgesetzt. Jedoch erreicht der Gürtelkord nach der Erfindung selbst die Einwirkungsminderung, so daß die Verbesserung der Haltbarkeit sicher erreicht wird.

Claims

Stahlkord zum Verstärken eines Gummiartikels, gekennzeichnet durch Verdrillen mehrerer Stahlfäden mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 2700 N/mm², wobei eine Gesamtbruchdehnung 3,0 bis 7,0 % beträgt und ein Verhältnis eines Außendurchmessers des Kords zu einer Verdrillungsteilung nicht weniger als 0,07, aber nicht mehr als 0,15, beträgt.
Stahlkord zum Verstärken eines Gummiartikels nach Anspruch 1, wobei der Kord einen Einzelstrangaufbau, geformt durch Verdrillen von 2 bis 7 Stahlfäden, hat.
Stahlkord zum Verstärken eines Gummiartikels nach Anspruch 2, wobei eine Gesamtquerschnittsfläche des Fadens, dargestellt durch Nπd²/4, nicht mehr als 0,35 beträgt, wenn die Zahl der Fäden, die den Kord ausmachen, N ist und ein Fadendurchmesser d (mm) ist.
Stahlkord zum Verstärken eines Gummiartikels nach Anspruch 1, wobei ein Durchmesser des Stahlfadens 0,15 bis 0,25 mm beträgt.
Gummi-Stahl-Verbundstoff, der durch Einbetten eines Stahlkords in Gummi hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlkord durch Verdrillen mehrerer Stahlfäden mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 2700 N/mm² hergestellt wird, und eine Gesamtbruchdehnung 3,0 bis 7,0 % beträgt und ein Verhältnis eines Außendurchmessers des Kords zu einer Verdrillungsteilung nicht weniger als 0,07, aber nicht mehr als 0,15, beträgt.
Gummi-Stahl-Verbundstoff nach Anspruch 5, wobei der Kord einen Einzelstrangaufbau, geformt durch Verdrillen von 2 bis 7 Stahlfäden, hat.
Gummi-Stahl-Verbundstoff nach Anspruch 6, wobei eine Gesamtquerschnittsfläche des Fadens, dargestellt durch Nπd²/4, nicht mehr als 0,35 beträgt, wenn die Zahl der Fäden, die den Kord ausmachen, N ist und ein Fadendurchmesser d (min) ist.
Gummi-Stahl-Verbundstoff nach Anspruch 5, wobei ein Durchmesser des Stahlfadens 0,15 bis 0,25 mm beträgt.
Radialreifen, der eine Karkasse aus (einer) sich kreisringförmig zwischen einem Paar von Wulstabschnitten erstreckenden Kordlage(n) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Karkasse einen Kord verwendet, der aus mehreren Stahlfäden mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 2700 N/mm² besteht, und eine Gesamtbruchdehnung des Kords 3,0 bis 7,0 % beträgt.
Radialreifen nach Anspruch 9, wobei ein Verhältnis des Außendurchmessers des Kords zur Verdrillungsteilung desselben nicht weniger als 0,07, aber nicht mehr als 0,12, beträgt.
Radialreifen nach Anspruch 9, wobei der Kord einen Einzelstrangaufbau, geformt durch Verdrillen von 2 bis 7 Stahlfäden, hat.
Radialreifen nach Anspruch 11, wobei eine Gesamtquerschnittsfläche des Fadens, dargestellt durch Nπd²/4, nicht mehr als 0,35 beträgt, wenn die Zahl der Fäden, die den Kord ausmachen, N ist und ein Fadendurchmesser d (mm) ist.
Radialreifen nach Anspruch 9, wobei ein Durchmesser des Stahlfadens 0,15 bis 0,25 mm beträgt.
Radialreifen nach Anspruch 9, der ferner einen Gürtel umfaßt, der aus wenigstens zwei an einer Außenseite eines Scheitelabschnitts der Karkasse in einer Radialrichtung angeordneten Gürtellagen und wenigstens einer an einer Außenseite des Gürtels in der Radialrichtung angeordneten und durch spiralförmiges Wickeln eines Kords in einer Umfangsrichtung des Reifens hergestellten Gürtelverstärkungsschicht besteht.
Motorrad-Radialreifen, der eine sich kreisringförmig zwischen einem Paar von Wulstabschnitten erstreckende Karkasse, eine an einer Außenseite eines Scheitelabschnitts der Karkasse in einer Radialrichtung angeordnete Lauffläche und einen Gürtel, angeordnet zwischen der Karkasse und der Lauffläche und bestehend aus wenigstens einer Lage, die wesentlich parallel zu einer Äquatorialebene des Reifens angeordnete gummierte Kords enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Kord einen Einzelstrangaufbau, geformt durch Verdrillen von mehreren Stahlfäden mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 2700 N/mm², hat, und eine Gesamtbruchdehnung des Kords 3,0 bis 7,0 % beträgt.
Motorrad-Radialreifen nach Anspruch 15, wobei der Kord aus 2 bis 7 Stahlfäden besteht.
Motorrad-Radialreifen nach Anspruch 15, wobei ein Verhältnis des Außendurchmessers des Kords zur Verdrillungsteilung desselben nicht weniger als 0,07, aber nicht mehr als 0,12, beträgt.
Motorrad-Radialreifen nach Anspruch 15, wobei ein Durchmesser des Stahlfadens 0,15 bis 0,35 mm beträgt.
Motorrad-Radialreifen nach Anspruch 15, wobei eine Gesamtquerschnittsfläche des Fadens, dargestellt durch Nπd²/4, nicht mehr als 0,35 beträgt, wenn die Zahl der Fäden, die den Kord ausmachen, N ist und ein Fadendurchmesser d (mm) ist.
Motorrad-Radialreifen nach Anspruch 15, wobei eine Endenzahl der Kords im Gürtel 10 bis 60 Kords/50 mm beträgt.
Motorrad-Radiakeifen nach Anspruch 15, wobei die Karkasse aus wenigstens einer Lage besteht, die Chemiefaserkords enthält, angeordnet in einem Neigungswinkel von 70 bis 90° im Verhältnis zu einer Äquatorialebene des Reifens.
Motorrad-Radialreifen nach Anspruch 15, wobei ein Krümmungsgrad der Lauffläche 0,15 bis 0,45 beträgt.
Motorrad-Radiakeifen nach Anspruch 15, wobei eine den Stahlkord für den Gürtel überziehende Gummizusammensetzung auf der Grundlage von 100 Gewichtsteilen Gummi 3 bis 7 Gewichtsteile Schwefel und 0,2 bis 1,5 Gewichtsteile Kobalt enthält.
Motorrad-Radialreifen nach Anspruch 15, wobei in einem Bereich angrenzend an die Außenseite und/oder die Innenseite des Gürtels in der Radialrichtung eine zusätzliche Gummilage angeordnet wird, die auf der Grundlage von 100 Gewichtsteilen Gummi Schwefel und Kobalt in Gewichtsmengen enthält, die nicht weniger als 50 % der Mengen an Schwefel und Kobalt entsprechen, die in dem den Stahlkord für den Gürtel überziehenden Gummi enthalten sind.
Reifen, der eine sich kreisringförmig zwischen einem Paar von Wulstabschnitten erstreckende Karkasse, eine an einer Außenseite eines Scheitelabschnitts der Karkasse in einer Radialrichtung angeordnete Lauffläche und eine Verstärkungslage, angeordnet zwischen der Karkasse und der Lauffläche und bestehend aus gummierten Kords, angeordnet in einem Kordwinkel von nicht mehr als 10° im Verhältnis zu einer Äquatorialebene des Reifens, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kord einen Einzelstrangaufbau, geformt durch Verdrillen von mehreren Stahlfäden mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 2700 N/mm², hat, und eine Gesamtbruchdehnung des Kords 3,0 bis 7,0 % beträgt.
Reifen nach Anspruch 25, wobei der Kord wesentlich parallel zur Äquatorialebene des Reifens angeordnet wird.